北京市2019-2020学年高二上学期期末考试物理试卷

一、单选题

1. 难度：简单

如图所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M点以相同速度飞出a、b两个带电粒子，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示．则（    ）

A.a一定带正电，b一定带负电

B.a的速度将减小，b的速度将增加

C.a的加速度将增加，b的加速度将减小

D.两个粒子的电势能都减小

2. 难度：简单

位于A、B处的两个带有不等量负电的点电荷在平面内电势分布如图所示，图中实线表示等势线，则（　　） 

A. a点和b点的电场强度相同

B. 正电荷从c点移到d点，电场力做正功

C. 负电荷从a点移到c点，电场力做正功

D. 正电荷从e点沿图中虚线移到f点，电势能不改变

3. 难度：困难

很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放，形成一很长的竖直圆筒．一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置，其下端与圆筒上端开口平齐．让条形磁铁从静止开始下落．条形磁铁在圆筒中的运动速率(　　)

A.均匀增大

B.先增大，后减小

C.逐渐增大，趋于不变

D.先增大，再减小，最后不变

4. 难度：中等

如图所示，线圈两端与电阻和电容器相连构成闭合回路，在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的S极朝下．在将磁铁的S极插人线圈的过程中 （   ）

A.通过电阻的感应电流的方向由a到b,线圈与磁铁相互排斥

B.通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互排斥

C.电容器的B极板带正电，线圈与磁铁相互吸引

D.电容器的B极板带负电，线圈与磁铁相互排斥

5. 难度：中等

如图所示，水平放置的平行金属导轨MN和PQ之间接有定值电阻R，导体棒ab长为l且与导轨接触良好，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，现使导体棒ab向右匀速运动，下列说法正确的是(　　)

A.导体棒ab两端的感应电动势越来越小

B.导体棒ab中的感应电流方向是a→b

C.导体棒ab所受安培力方向水平向右

D.导体棒ab所受合力做功为零

6. 难度：中等

如图所示，匀强磁场的方向垂直纸面，规定向里的方向为正，在磁场中有一细金属圆环，线圈平面位于纸面内，现令磁感应强度B随时间t变化，先按图所示的Oa图线变化，后来又按bc和cd变化，令、、分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小，I₁、I₂、I₃分别表示对应的感应电流，则下列正确的是

A.E₁＜E₂，I₁沿逆时针方向，I₂沿顺时针方向

B.E₁＜E₂，I₁沿顺时针方向，I₂沿逆时针方向

C.E₂＜E₃，I₂沿逆时针方向，I₃沿顺时针方向

D.E₂＝E₃，I₂沿逆时针方向，I₃沿顺时针方向

7. 难度：中等

如图所示，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，在ef右侧存在有界匀强磁场B，磁场方向垂直导轨平面向下，在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内．当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后，下列有关圆环的说法正确的是（   ）

A.圆环内产生变大的感应电流，圆环有收缩的趋势

B.圆环内产生变小的感应电流，圆环有收缩的趋势

C.圆环内产生变大的感应电流，圆环有扩张的趋势

D.圆环内产生变小的感应电流，圆环有扩张的趋势

8. 难度：困难

如图，一有界区域内，存在着磁感应强度大小均为B，方向分别垂直于光滑水平桌面向下和向上的匀强磁场，磁场宽度均为L．现有一边长为L的正方形线框abcd，在外力作用下，保持ac垂直磁场边缘，并以沿x轴正方向的速度水平匀速地通过磁场区域，若以逆时针方向为电流正方向，下图中能反映线框中感应电流变化规律的图是（ ）

A. B.

C. D.

二、多选题

9. 难度：简单

将一条形磁铁从相同位置插入到闭合线圈中的同一位置，第一次缓慢插入，第二次快速插入，两次插入过程中不发生变化的物理量是( )

A.磁通量的变化量 B.磁通量的变化率

C.感应电流的大小 D.流过导体某横截面的电荷量

10. 难度：中等

如图所示，两个同心金属环水平放置，半径分别为r和2r，两环间有磁感应强度大小为B、方向垂直环面向里的匀强磁场，在两环间连接有一个电容为C的电容器，a、b是电容器的两个极板。长为r的金属棒AB沿半径方向放置在两环间且与两环接触良好，并绕圆心以角速度做逆时针方向(从垂直环面向里看)的匀速圆周运动。则下列说法正确的是

A.金属棒中有从A到B的电流 B.电容器a极板带正电

C.电容器两端电压为 D.电容器所带电荷量为

11. 难度：中等

半径为r 带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为d，如图甲所示，有一变化的磁场垂直于纸面，规定垂直纸面向里的方向为正，变化规律如图乙所示．在t＝0时刻平行板之间的中心位置有一电荷量为＋q的粒子由静止释放，粒子的重力不计，平行板电容器的充、放电时间不计，取上板的电势为零．粒子始终未打中极板，则以下说法中正确的是（   ）

A.第2s内上极板为正极

B.第2s末粒子回到了原来位置

C.第2s末两极板之间的电场强度大小为 (V/m)

D.第4s末粒子的电势能为 (J)

三、实验题

12. 难度：简单

某学习小组拟研究一个标有“3.6V，1.8W”的小电珠的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：

①电流表A，量程0～0.6A，内阻约为0.2Ω；

②电压表V，量程0～15V，内阻约为15kΩ；

③滑动变阻器R，阻值范围0～10Ω；

④学生电源E，电动势为4V，内阻不计；

⑤开关S及导线若干．

(1)该学习小组中的甲同学设计了如图甲所示的电路进行测量，请按照图甲所示的电路图帮甲同学将图乙中的实物图连接起来___________．

(2)甲同学在实验中发现，由于电压表的量程较大而造成读数误差很大，因而影响了测量结果．于是又从实验室找来一量程为I_g＝100μA、内阻R_g＝1000 Ω的灵敏电流计，想把该灵敏电流计改装成量程为5V的电压表，则需串联一个阻值为________Ω的电阻．

(3)甲同学用改装后的电压表进行实验，得到电流表读数I₁和灵敏电流计读数I₂如表所示：

I1(A)	0	0.19	0.30	0.37	0.43	0.46	0.48	0.49
I2(μA)	0	10	20	30	40	50	60	70

请在图丙中的坐标纸上画出I₁－I₂图线______．

　

(4)若将该小电珠接在如图丁所示的电路中，则该小电珠消耗的电功率约为________W．已知电源的电动势为E′＝3.0 V，内阻r＝1.5Ω，定值电阻R₀＝4.5 Ω.(结果保留两位有效数字)

四、解答题

13. 难度：中等

如图甲所示，两相互平行的光滑金属导轨水平放置，导轨间距L＝0.5 m，左端接有电阻R＝3 Ω，竖直向下的磁场磁感应强度大小随坐标x的变化关系如图乙所示．开始导体棒CD静止在导轨上的x＝0处，现给导体棒一水平向右的拉力，使导体棒1 m/s²的加速度沿x轴匀加速运动，已知导体棒质量为2 kg，电阻为2 Ω，导体棒与导轨接触良好，其余电阻不计，求：

(1)拉力随时间变化的关系式；

(2)当导体棒运动到x＝4.5 m处时撤掉拉力，此时导体棒两端的电压，此后电阻R上产生的热量．

14. 难度：中等

如图所示，两根足够长的光滑平行直导轨AB、CD与水平面成θ角放置，两导轨间距为L，A、C两点间接有阻值为R的定值电阻．一根质量为m、长也为L的均匀直金属杆ef放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上，导轨和金属杆接触良好，金属杆ef的电阻为r，其余部分电阻不计．现让ef杆由静止开始沿导轨下滑．

（1）求ef杆下滑的最大速度v_m．

（2）已知ef杆由静止释放至达到最大速度的过程中，ef杆沿导轨下滑的距离为x，求此过程中定值电阻R产生的焦耳热Q和在该过程中通过定值电阻R的电荷量q．

15. 难度：中等

电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一，它揭示了电、磁现象之间的本质联系．

电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，即，这就是法拉第电磁感应定律．

（1）如图所示，把矩形线框abcd放在磁感应强度为B的匀强磁场里，线框平面跟磁感线垂直．设线框可动部分ab的长度为L，它以速度v向右匀速运动．请根据法拉第电磁感应定律推导出闭合电路的感应电动势E=BLv．

（2）两根足够长的光滑直金属导轨平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L．两导轨间接有阻值为R的电阻．一根质量为m的均匀直金属杆MN放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于磁感应强度为B匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上．导轨和金属杆的电阻可忽略．让金属杆MN由静止沿导轨开始下滑．求

①当导体棒的速度为v（未达到最大速度）时，通过MN棒的电流大小和方向；

②导体棒运动的最大速度．

16. 难度：困难

如图所示，间距为 L、电阻不计的足够长双斜面型平行导轨，左导轨光滑，右导轨粗糙， 左、右导轨分别与水平面成α、β角，分别有垂直于导轨斜面向上的磁感应强度为 B1、B2 的匀强磁场，两处的磁场互不影响．质量为 m、电阻均为 r 的导体棒 ab、cd 与两平行导轨垂直放置且接触良 好．ab 棒由静止释放，cd 棒始终静止不动．求：

（1）ab 棒速度大小为 v 时通过 cd 棒的电流大小和 cd 棒受到的摩擦力大小．

（2）ab 棒匀速运动时速度大小及此时 cd 棒消耗的电功率．

17. 难度：简单

如图所示是一个示波管工作原理图，电子经电压V加速后以速度沿两极板的中线进入电压V,间距为,板长的平行金属板组成的偏转电场，离开电场后打在距离偏转电场的屏幕上的点，（e=1.6×10^-19C ，m=0.9×10^-30kg）求：

（1）电子进入偏转电场时的速度  

（2）射出偏转电场时速度的偏角

（3）打在屏幕上的侧移位移

18. 难度：困难

如图所示，两根相距为L的光滑平行金属导轨CD、EF固定在水平面内，并处在竖直向下的匀强磁场中，导轨足够长且电阻不计．在导轨的左端接入阻值为R的定值电阻，将质量为m、电阻可忽略不计的金属棒MN垂直放置在导轨上，可以认为MN棒的长度与导轨宽度相等，且金属棒运动过程中始终与导轨垂直并接触良好，不计空气阻力．金属棒MN以恒定速度v向右运动过程中，假设磁感应强度大小为B且保持不变，为了方便，可认为导体棒中的自由电荷为正电荷．

（1）请根据法拉第电磁感应定律，推导金属棒MN中的感应电动势E；

（2）在上述情景中，金属棒MN相当于一个电源，这时的非静电力与棒中自由电荷所受洛伦兹力有关．请根据电动势的定义，推导金属棒MN中的感应电动势E．

（3）请在图中画出自由电荷所受洛伦兹力示意图．我们知道，洛伦兹力对运动电荷不做功．那么，金属棒MN中的自由电荷所受洛伦兹力是如何在能量转化过程中起到作用的呢？请结合图中自由电荷受洛伦兹力情况，通过计算分析说明．