北京市西城区高二上学期期末考试物理试题解析版

2020北京西城高二（上）期末

物理

一、选择题（16个小题，每小题3分，共48分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。）

1.在下列物理量中，属于矢量的是 A. 电场强度 B. 电势差

C. 电势能

D. 电动势

【答案】A 【解析】

【详解】A ．电场强度有大小和方向，是矢量，选项A 正确； B ．电势差有大小无方向，是标量，选项B 错误； C ．电势能有大小无方向，是标量，选项C 错误； D ．电动势有大小无方向，是标量，选项D 错误； 故选A.

2.真空中有两个静止的点电荷q 1、q 2 ，若保持它们之间的距离不变，而把它们的电荷量都变为原来的2倍，则两电荷间的静电力将变为原来的 （ ） A. 2倍 B. 4倍

C. 8倍

D. 16倍

【答案】B 【解析】

【详解】由库仑定律可得： 变化前

12

2q q F k

r

=； 而变化后，

12

2

44kq q F F r

'=

= A ．2倍，与结论不相符，选项A 错误； B ．4倍，与结论相符，选项B 正确； C ．8倍，与结论不相符，选项C 错误； D ．16倍，与结论不相符，选项D 错误；

3.图为描述某静电场的电场线，a 、b 、c 是同一条电场线上的三个点，其电场强度大小分别

为E a 、E b 、E c ，关于E a 、E b 、E c 的比较，下列说法正确的是（ ）

A. a b c E E E >>

B. a b c E E E <<

C. a b c E E E ==

D. a b c E E E =>

【答案】B 【解析】

【详解】电场线越密集则场强越大，a 点最稀疏，c 点最密集，可知a b c E E E <<； A ．a b c E E E >>，与结论不相符，选项A 错误； B ．a b c E E E <<，与结论相符，选项B 正确； C ．a b c E E E ==，与结论不相符，选项C 错误； D ．a b c E E E =>，与结论不相符，选项D 错误； 4.下列现象中，属于静电利用的是 ( ) A. 在很高的建筑物顶端装上避雷针 B. 在高大的烟囱中安装静电除尘器 C. 油罐车后面装一根拖在地上的铁链条

D. 存放易燃品的仓库的工人穿上导电橡胶做的防电靴 【答案】B 【解析】

【详解】A ．当打雷的时候，由于静电的感应，在高大的建筑物顶端积累了很多的静电，容易导致雷击事故，所以在高大的建筑物顶端安装避雷针可以把雷电引入地下，保护建筑物的安全，属于防止静电危害．故A 错误；

B ．在高大的烟囱中安装静电除尘器，利用静电除去废气中的粉尘，这是对于静电的应用，故B 正确．

C ．油罐车在运动的过程中，由于里面的油再晃动，也会摩擦产生静电，后面拖一条的铁链就可以以及时的把产生的静电导走，属于防止静电危害．故C 错误；

D ．利用导电橡胶做的

防电靴及时的把产生的静电导走，防止工人在走动中产生静电，导致事故．属于防止静电危害．故D 错误．

5.一个固定电容器在充电过程中，两个极板间的电压U 随电容器所带电荷量Q 的变化而变化．下图中正确反映U 和Q 关系的图像是

A.

B.

C.

D.

【答案】A 【解析】 【分析】

明确电容器的电容由本身的性质决定，与Q 和U 无关，根据Q=CU ，知U 与Q 成正比． 【详解】根据Q C U

=，可知Q

U C =，由于电容器不变，因此电压U 和电量Q 成正比，故A

正确BCD 错误．

【点睛】解决本题的关键掌握电容的定义式为Q

C U

=

，知道C 与Q 和U 无关，根据Q=CU ，知Q 与U 成正比，同时根据电容器的决定式理解电容器电容大小与那些因素有关 6.在一段导体两端加上电压，已知在10s 内通过此导体横截面的电荷量是4C ，则通过这段导体的电流是 （ ） A. 40A B. 2.5A

C. 0.4A

D. 14A

【答案】C 【解析】

【详解】在10s 内通过此导体横截面的电荷量是4C ，则通过这段导体的电流为：

40.4A 10q C

I t s

=＝＝

A ．40A ，与结论不相符，选项A 错误；

B ．2.5A ，与结论不相符，选项B 错误；

C．04A，与结论相符，选项C正确；

D．14A，与结论不相符，选项D错误；

7.“电子伏特（ev）”属于下列哪一个物理量的单位

A. 能量

B. 电压

C. 电流

D. 电荷量【答案】A

【解析】

“电子伏特（ev）”属于能量的单位，故选A.

8.用电流表和电压表测量电阻的电路如图所示，其中x R为待测电阻．电表内阻对测量结果的影响不能忽略，下列说法中正确的是( )

A. 电流表的示数小于通过R x的电流

B. 电流表的示数大于通过R x的电流

C. 电压表的示数小于R x两端的电压

D. 电压表的示数大于R x两端的电压

【答案】B

【解析】

【分析】

电压表测量的是与其并联电路的电压值，电流表测量的是与之串联电路的电流值，据此分析问题同；

【详解】A、由电路图可知，实验采用电流表外接法，电流表所测电流等于通过电阻的电流与通过电压表的电流之和，电流表的示数大于通过x R的电流，故A错误，B正确；

C、由电路图可知，电压表与待测电阻并联，测量待测电阻两端电压，电压表的示数等于x R 两端的电压，故CD错误．

9.电位器是一种可变电阻器，其内部结构如图所示。如果把电位器与灯泡和电源串联起来，转动滑动触头可以改变灯泡的亮度。下列说法正确的是

A. 将A、B接入电路，滑动触头顺时针转动，灯泡变亮

B. 将A、C接入电路，滑动触头顺时针转动，灯泡变亮

C. 将A、C接入电路，滑动触头顺时针转动，灯泡变暗

D. 将B、C接入电路，滑动触头顺时针转动，灯泡变亮

【答案】D

【解析】

【详解】A．将A、B接入电路，滑动触头顺时针转动，电阻变大，则电流减小，灯泡变暗，选项A错误；

BC．将A、C接入电路，滑动触头顺时针转动，电阻不变，则电流不变，灯泡亮度不变，选项BC错误；

D．将B、C接入电路，滑动触头顺时针转动，电阻减小，电流变大，则灯泡变亮，选项D 正确；

故选D.

10.

如图，电源

的内阻不能忽略，当电路中点亮的电灯的数目增多时，下面说法正确的是（）

A. 外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压逐渐变小

B. 外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压不变

C. 外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压不变

D. 外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压逐渐变小

【答案】D

【解析】

由并联电路总电阻小于任意支路电阻可知，并联的路段越多电阻越小，总电阻越小，电流增

大，内电阻分压增大，路端电压减小，D对；

11.某同学对四个电阻各进行了一次测量，把每个电阻两端的电压和通过它的电流在U-I坐标系中描点，得到了如图所示的a、b、c、d四个点，其中电阻值最大的是

A. a点对应的电阻

B. b点对应的电阻

C. c点对应

的电阻D. d点对应的电阻【答案】A 【解析】【详解】根据R=U/I可知，某点与原点连线的斜率越大，则电阻越大，由图像可知a点与原

点连线的斜率最大，电阻最大；

A．a点对应的电阻，与结论相符，选项A正确；

B．b点对应的电阻，与结论不相符，选项B错误；

C．c点对应的电阻，与结论不相符，选项C错误；

D．d点对应的电阻，与结论不相符，选项D错误；

故选A.

12.下列各图中标出了匀强磁场中通电直导线受安培力的方向，正确的是( )

A. B.

C. D.

【答案】B

【解析】

【详解】根据左手定值可知，A 图中的安培力应该垂直磁感线垂直于电流的方向指向左上方．故A 错误；B 图中磁场的方向向下，电流的方向向里，所以安培力的方向向左．故B 正确；C 图中磁场的方向向左，电流方向向上，所以安培力的方向向里．故C 错误；D 图中电流的方向与磁场的方向平行，不受安培力；故D 错误．故选B.

【点睛】本题考查安培定则和左手定则综合应用能力，对于两个定则要注意应用条件的不同：安培定则判断电流与磁场方向的两者关系；左手定则判断通电导线在磁场所受安培力方向与磁场方向、电流方向三者的关系．

13.面积是0.50m 2的导线环，处于磁感强度为2.0×10-2T 的匀强磁场中，环面与磁场垂直，穿过导线环的磁通量等于（ ） A. 2.5×10-2Wb B. 1.5×10-2Wb C. 1.0×10-2Wb D. 4.0×10-2Wb 【答案】C 【解析】

【详解】在匀强磁场中，当线圈与磁场垂直时，穿过线圈的磁通量：

222.0100.5 1.010BS Wb Wb --Φ==??=?，故选项C 正确，选项ABD 错误．

【点睛】本题关键记住磁通量的计算公式Φ=BS ，在匀强磁场中，当线圈与磁场垂直时，穿过线圈的磁通量Φ=BS ，当线圈与磁场成θ角时，磁通量BSsin θΦ=．

14.在气候干燥的秋冬季节，人们常常会碰到这些现象：晚上脱衣时，常会听到噼啪的声响；早上起来梳头时，头发常会“飘”起来。这就是发生在我们日常生活中的静电现象。有一次，小明的手指靠近金属门把手时，突然有一种被电击的感觉。这是因为运动摩擦使身体带电，当手指靠近门把手时，二者之间形成的放电现象。若放电前，小明的手指带负电。有关金属门把手的两端被感应带电的情况，下列图中标示正确的是

A.

B.

C.

D.

【答案】A

【解析】

【详解】人的手指带负电，则由于静电感应，门把手中离手指较近的一端感应出正电，离手指较远的一端感应出负电，则图A是正确的。

A．该图与结论相符，选项A正确；

B．该图与结论不相符，选项B错误；

C．该图与结论不相符，选项C错误；

D．该图与结论不相符，选项D错误；

故选A.

15.一台直流电动机，其线圈的电阻值为0.5Ω。当电动机两端所加电压为6V时，电动机正常工作，通过线圈的电流是2A。由此可知

A. 电动机消耗的电功率为72W

B. 电动机输出的机械功率为12W

C. 电动机线圈的发热功率为2W

D. 电动机的工作效率为50%

【答案】C

【解析】

【详解】A. 电动机消耗的电功率为

P=IU=12W

选项A错误；

C. 电动机线圈的发热功率为

P热=I2R=22×0.5=2W

选项C正确；

B. 电动机输出的机械功率为

P 出=P -P 热=10W

选项B 错误；

D. 电动机的工作效率为

000010=

10083.312

P P η=?=出

选项D 错误； 故选C.

16.某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，为了能让质子进入癌细胞，首先要实现质子的高速运动，该过程需要一种被称作“粒子加速器”的装置来实现。质子先被加速到较高的速度，然后轰击肿瘤并杀死癌细胞。如图所示，来自质子源的质子（初速度为零），经加速电压为U 的加速器加速后，形成细柱形的质子流。已知细柱形的质子流横截面积为S ，其等效电流为I ；质子的质量为m ，其电量为e .那么这束质子流内单位体积的质子数n 是

A. 2I

U

eS m B. I m eS eU C

2I eU

eS

m

D.

2I m

eS eU

【答案】D 【解析】

【详解】质子被加速时：

212

Ue mv =

由于

I neSv =

解得

2I m

n eS eU

A ．2I U

eS m

，与结论不相符，选项A 错误； B ．I m

eS eU

，与结论不相符，选项B 错误； C ．

2I eU

eS

m

，与结论不相符，选项C 错误； D ．

2I m

eS eU

，与结论相符，选项D 正确； 故选D.

二、实验题（12分）

17.某小组测量一金属丝的电阻率，除多用电表、刻度尺、螺旋测微器、开关、导线外，还能提供的其它器材规格如下：

电流表A 1（量程0~0.6A ，内阻r 1约为0.125Ω） 电流表A 2（量程0~3A ，内阻r 2约为0.025Ω） 电压表V （量程0~3V ，内阻约为3kΩ） 滑动变阻器R 1（最大阻值为20Ω） 滑动变阻器R 2（最大阻值为1750Ω） 电源E （电动势约为3V ）

（1）在实验中，用螺旋测微器测量金属丝的直径，其示数如图所示，则该金属丝直径的测量值d =________mm 。

（2）使用多用电表欧姆挡粗测金属丝的电阻，倍率选择“×1”挡，指针位置如图所示，则该金属丝的电阻为_______Ω。

（3）若采用伏安法测量金属丝的电阻，为保证电表安全及测量准确、方便，那么电流表应选择_______（选填A1或A2）；滑动变阻器应选择_______（选填R1或R2）。

（4）采用伏安法测电阻时，测得了多组U、I数据，根据这些数据作出如图所示的U-I图像。由此可得金属丝的电阻R=_______Ω。（保留两位有效数字）

（5）若通过实验测量获得了数据：金属丝的电阻R，金属丝的长度l，以及金属丝的直径d。那么本次实验得到金属丝电阻率ρ=_______。

【答案】(1). 0.383（0.381～0.386之间均可）(2). 5.0(3). A1(4). R1(5). 4.8

（4.6～5.0之间均可）(6).

2 4 R d

l π

【解析】

【详解】（1）[1]．该金属丝直径的测量值d=0.01mm×38.3=0.383mm。（2）[2]．该金属丝的电阻为5×1Ω=5.0Ω。

（3）[3][4]．电路中可能出现的最大电流

3

A0.6A

5

E

I

R

===，则电流表选择A1；滑动变

阻器选择R1。

（4）[5]．由图像可知：

2.9

4.80.6

U

R I ?=

=Ω=Ω? （5）[6]．由

214

l l R S d ρ

ρ

π== 解得

2

=4R d l

πρ 三、计算题（4个小题，共40分）

18.在如图所示的电路中，电阻箱的阻值R 是可变的，电源的电动势为E ，电源的内阻为r ，其余部分的电阻均可忽略不计。

（1）闭合开关S ，写出电路中的电流I 和电阻箱的电阻R 的关系表达式；

（2）若电源的电动势E 为3V ，电源的内阻r 为1Ω，闭合开关S ，当把电阻箱R 的阻值调节为14Ω时，电路中的电流I 为多大？此时电源两端的电压（路端电压）U 为多大？

【答案】(1) E

I R r

=+ (2)0.2A 2.8V 【解析】

【详解】（1）由闭合电路的欧姆定律，得关系表达式:

E

I R r

=

+ （2）将E =3V ，r =1Ω，R =14Ω，代入上式得： 电流表的示数

I =

3

A 141

+=0.2A 电源两端的电压

U=IR =2.8V

19.如图甲所示，表示三块相同的蹄形磁铁并列放在水平桌面上，可以认为磁极间的磁场是匀强磁场。将一根直导体棒水平悬挂在磁铁的两极之间，导体棒与磁感应强度的方向垂直。导体棒的重力为G ，导体棒在匀强磁场中的有效长度为L 。当导体棒中通过的电流为I 时，

导体棒向外侧偏转（但仍在磁极之间），静止时悬线与竖直方向的夹角为θ，此时的导体棒在其横截面上的受力图如图乙所示，其中安培力F水平向右。求：

（1）导体棒所受的安培力F的大小；

（2）该匀强磁场的磁感应强度B的大小。

【答案】(1) Gtanθ(2)

tan G

IL

θ

【解析】

【详解】（1）如图所示，导体棒所受的安培力：

F=Gtanθ（2）匀强磁场的磁感应强度大小

tan

F G

B

IL IL θ

==

20.密立根用如图所示的实验装置来测定很小的带电油滴所带的电荷量。油滴从喷雾器喷出时由于摩擦而带电，并落入两块相互平行的极板M、N之间的区域（M板带正电、N板带负电），透过显微镜寻找那些刚好悬浮在极板间的油滴。根据观测数据算出油滴的质量，再根据油滴悬浮时受到的电场力和重力平衡，可计算出油滴所带的电荷量。

（1）若P为从显微镜中观察到的悬浮油滴，则可推知P带哪种电荷？

（2）已知极板M、N之间的距离为d，电压为U，求两板之间的电场强度E的大小；

（3）油滴P可视为球体，并测得其半径为R。已知油的密度为ρ，重力加速度为g，极板M、

N 之间的距离为d ，电压为U 。求该油滴的电荷量q 。（提示：球的体积公式3

4π3

V R =

）

【答案】(1) 负电(2) U E d = (3) 343R gd

q U

πρ=

【解析】

【详解】（1）油滴受向上的电场力，而上极板带正电，可知P 带负电. （2）两板之间的电场强度

U

E d

=

（3）∵油滴P 悬浮∴油滴P 受到的重力和电场力平衡 即:

mg qE =

而:

34

3m R ρπ=?

U E d

=

联立以上各式，可得:

343R gd

q U

πρ=

21.质量为m 、电荷量为e 的电子，由静止从P 点出发，经电压为U 的电场加速后，沿两块正对的平行极板M 、N 正中间的直线PQ 方向射入两板间。已知极板M 、N 间只存在着磁感应强度为B 、方向垂直纸面向里且具有理想边界的匀强磁场，如图所示。不计电子所受重力。求：

（1）电子射出电场时的速度υ的大小；

（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径R ；

（3）当极板M 、N 的间距恰好等于极板长时，电子恰好能从极板的右边缘射出磁场，则极

板的长度L 是多少？

【答案】(1) 2eU v m =(2) 1

2mU B e

(3) 425mU

B e 【解析】

【详解】（1）由动能定理

212

eU mv =

2eU

v m

=

（2）洛伦兹力提供向心力

2

v evB m R

=

∴21

2mv meU mU

R eB B e

=

==（3）由几何关系可得

2

2212R L R L ?

?=+- ??

?

∴44255R mU

L B e

=

=