精品解析：黑龙江齐齐哈尔市2021-2022学年高二(上)期末考试物理试题(解析版)

第I卷

一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1. 物理学中常用两个物理量的比值来定义一个新的物理量，如加速度是用Δv与Δt的比值来定义：

aA.

Δv，下面四个物理量的表达式不属于比值定义的是（ ）ΔtEpqB. CQUC.

EFqD. IUR【答案】D【解析】

A．电势是由电场本身的性质决定的，与试探电荷带电量以及试探电荷所具了电势能无关，因此A【详解】

属于比值定义，不符合题意；

B．电容的大小是由电容器本身的性质决定的，与电容器所带的电荷量以及两极板之间的电压无关，因此B属于比值定义，不符合题意；

C．电场强度的大小是由电场本身的性质决定的，与试探电荷带电量以及试探电荷在电场中所受到的电场力无关，因此C属于比值定义，不符合题意

D．根据欧姆定律，电流强度I与加在导体两端的电压U成正比，与电阻的阻值R成反比，因此D不属于比值定义，符合题意。故选D。

2. 一根粗细均匀的金属丝，长为L，电阻为R，将它均匀拉长为3L，则拉长后金属的丝电阻与原电阻之比为（ ）A. 1:3【答案】D【解析】

【详解】将金属丝均匀地拉长为原长的3倍，则横截面积变为原来的

B. 3:1C. 1:9D. 9:11，根据3RLS可知，电阻变为原来的9倍，则拉长后金属的丝电阻与原电阻之比为9：1。故选D。

3. 如图所示，将三个相同的圆柱形永磁体A、B、C，同时从等高的竖直放置的空心铜管、空心侧面不闭合的铜管（有从上到下的裂缝）、空心塑料管上端口处由静止释放，忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A 永磁体A先到达管底

.B. 永磁体B先到达管底C. 永磁体C先到达管底D. 永磁体B、C同时到达管底【答案】D【解析】

【详解】当永磁体下落时，对铜管而言相对于若干导线切割磁感线，产生感应电流，由于磁场与电流的相互作用，使得永磁体下落变慢（阻碍磁通变化）。对于不闭合铜管，在磁体下落时因为无闭合回路，不会有感应电流，从而不会阻碍永磁体下落，即磁体做自由落体运动。对塑料管而言不是导体，既无感应电动势，也无感应电流产生，因此永磁体做自由落体运动，因此永磁体B、C同时到达管底，A后到达管底。故选D。

4. 已知电源的电动势为E，内阻为r，将它连在如图所示的电路中，每个支路的电阻都相同，当支路中的开关依次闭合时，下列说法正确的是（　　）

A. 外电路的总电阻逐渐变小，电阻两端的电压逐渐变小B. 外电路的总电阻逐渐变大，电阻两端的电压不变C. 外电路的总电阻逐渐变小，电阻两端的电压不变

D. 外电路的总电阻逐渐变大，电阻两端的电压逐渐变小【答案】A【解析】

【详解】当支路中的开关依次闭合时，外电路的总电阻逐渐变小，总电流变大，内电压变大，外电阻两端的电压逐渐变小，A正确，BCD错误。故选A。

5. 如图所示，已知加速电场电压为U1，偏转电场电压为U2，一电子从加速电场的负极板由静止释放，垂直于电场方向进入偏转电场，并从偏转电场飞出打到右侧的屏上P点，下列四种情况中，保证电子能飞出偏转电场并使电子一定能打到P点上方的是（ ）

A. U1变大，U2变大【答案】B【解析】

B. U1变大，U2变小C. U1变小，U2变大D. U1变小，U2变小

【详解】电子在U1中加速，根据动能定理有

qU1122qU1mv，v2m在U2中做抛体运动，设U2宽度为L、两极板的距离为d，则在水平方向有

t在竖直方向有

LmLv2qU1y解得

qU212at，amd2U2L2y4dU1要保证电子能飞出偏转电场并使电子一定能打到P点上方，则应让y减小，则可将U1变大，U2变小。故选B。

6. 图甲中，A、B为两个等量同种点电荷；图乙中，C、D为两根垂直纸面相互平行的长直导线，导线中通有大小相等、方向相同的电流，O为连线的中点，c、d两点位于各自连线的中垂线上，且aO、bO、cO、

dO距离相等，下列有关说法正确的是（ ）

A. 甲图中，a、b两点的电场强度相同，电势相同B. 甲图中，c、d两点的电场强度相同，电势相同C. 乙图中，a、b两点的磁感应强度大小相等，方向相反D. 乙图中，c、d两点的磁感应强度大小不相等，方向相反【答案】C【解析】

【详解】A．等量同种电荷的电场线和等电势面的分布如图所示

根据电场线分布及点电荷的电场强度的叠加原理可知，a、b两点场强大小相等，但方向相反，则场强不同，由电场对称性可知，a、b两点的电势相等，A错误；B．等量同种电荷的电场线和等电势面的分布如图所示

跟据电场线的分布情况可知，b、d两点处场强大小相同，方向不同，再跟据等势面的分布情况可知，b、d两点处电势相同，B错误；

C．通电直导线周围的磁感应强度的方向由安培定则推出，两个直流的磁场叠加由矢量的合成，结合对称性可知a点的磁感应强度向下，b点的磁感应强度向上，两点的大小相等，方向相反，C正确；D．根据磁感应强度合成的对称性可知，c、d两点的大小相等，方向相反，D错误。故选C。

7. 已知齐市市区地磁场的磁感应强度水平分量为Bx，竖直分量为By，市区南北走向的街道有一小段长度为L的地下电缆，通有电流大小为I，方向自北向南的电流，可将其简化为如下模型，则此时这段地下电缆受到地磁场对它的安培力大小和方向分别为（　　）

A. BxIL，方向水平向东B. ByIL，方向水平向东C. ByIL，方向水平向西

22D. BxByIL，方向水平向西

【答案】B【解析】

【详解】地磁场的磁感应强度水平分量为Bx与电流方向平行，则对导线没有安培力，竖直分量为By，与电流方向垂直，根据安培力计算公式可知

F安ByIL根据左手定则可知，安培力的方向水平向东，故ACD错误，B正确。故选B。

8. 如图所示，平行板电容器充电后与电源断开，两个极板为A、B，A板接地，B板带正电，板间有一固定点P，若将B板固定，A板下移一些，或将A板固定，B板上移一些，在这两种情况中，下列说法正确的是（ ）

A. A板下移时，P点的电场强度减小，P点的电势不变B. A板下移时，P点的电场强度不变，P点的电势降低C. B板上移时，P点的电场强度不变，P点的电势不变D. B板上移时，P点的电场强度变大，P点的电势降低【答案】C【解析】

【详解】AB．A极板下移时，由于平行板电容器充电后与电源断开，则电容器两板所带电量不变，正对面积不变，A板下移时，根据

C可推出

SUQ，C，E4kddU4kQSE可知，只改变板间距离时，板间的电场强度不变，则P点的电场强度E不变。P点与下板的距离增大，根据公式

UEdP点与下板的电势差增大，而下板的电势为零，则P点的电势增大，AB错误；CD．B板上移时，同理得知，板间电场强度不变，根据公式

UEd知，P点与B极板的间距离不变，则P点与B极板间的电势差不变，而下板的电势为零，所以P点电势不变，C正确、D错误。故选C。

9. 两个带电粒子M和N，质量和电量都相同，不计重力，以不同的速率经小孔O垂直进入匀强磁场，运动的半圆轨迹如图中虚线所示，下列表述正确的是（　　）

A. M带正电，N带负电B. M的速率小于N的速率C. M的运动时间等于N的运动时间D. M的运动时间大于N的运动时间【答案】AC【解析】

【详解】A．根据左手定则，M带正电，N带负电，A正确；B．根据牛顿第二定律

v2

qvBmr解得

v由图得

qBrmrMrN所以

vMvNB错误；CD．根据

1tT4T解得

2mqBtm2qB所以，M的运动时间等于N的运动时间，C正确，D错误。

故选AC。

10. 如图甲所示，轻质绝缘细线吊着一质量为m0.8kg、边长为L1m、匝数n20、总电阻R1Ω的正方形线圈，在线圈的中间位置以下区域分布着垂直纸面向外的磁场，磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示g10m/s2，则下列判断正确的是（　　）

A. 线圈中的感应电流大小2AB. 03s内线圈产生的焦耳热为12JC. t2s时轻质细线的拉力大小为2ND. 03s内通过导线横截面的电荷量为3C【答案】CD【解析】

【详解】A．由图乙可知

B0.1T/st由法拉第电磁感应定律得产生的感应电动势为

En则线圈中的感应电流为

BS1Vt2E1ARI故A错误；

B．03s内线圈产生的焦耳热为

QI2Rt3J故B错误；

C．由图乙可知：t2s时，磁感应强度大小为

B0.3T则线框所受安培力的大小为

FnBIL6N由楞次定律知，安培力方向向上，则由平衡条件得

TFmg解得

T2N故C正确；D．根据

qIt得03s内通过导线横截面的电荷量为

q3C故D正确。故选CD。

11. 如图所示的UI图像中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某电阻R的UI图线，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图像可知（ ）

A. R的阻值为0.5B. 电源电动势为1.5V，内阻为0.75C. 电源效率为66.7%D. 电源的输出功率为0.75W【答案】BC【解析】

【详解】A．由直线Ⅰ、Ⅱ和欧姆定律有

RA错误；

U1.02.0I0.5BCD．两图线的交点代表该电源与电阻相连接组成闭合电路中的路端电压和电路中的电流,则电源的输出功率

PUI0.5W根据图示可得

E1.5V电源内阻

r电源的总功率为

1.50.752.0P总EI0.75W电源的效率

BC正确、D错误。故选BC。

P100%66.7%P总12. 如图所示，MN为两块平行金属板组成的加速电场，两板间所加电压可从零连续调到某一最大值，N板右侧有磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外的匀强磁场，CD为磁场边界，它与N板的夹角为

45，电荷量为q，质量为m（不计重力）的带电粒子，从点P由静止释放，经电场加速后，从小孔

Q进入匀强磁场，当M、N两板间电压较小时粒子会打到N板上（打到板上粒子即被吸收，但不影响M、N两板间电压）；当M、N两板间电压取最大值时，粒子恰垂直经过CD离开磁场，已知小孔Q到N板下端C的距离为(21)L，下列说法正确的是（ ）

qB2L2A. 两板间电压的最大值Um2mB. 边界CD上可能有粒子经过的区域的长度dC. 粒子在磁场中运动的最长时间tm2LmqBq2B2L22mD. 能打到N板上的粒子的最大动能为Ekm【答案】BCD【解析】

【详解】A．M、N两板间电压取最大值时，粒子恰垂直打在CD板上，所以圆心在C点

CHQC(21)L故半径

R1(21)L根据洛伦兹力提供向心力有

v1212qUmmv1，qv1BmR12解得

(21)2qB2L2Um2mA错误；

B．设轨迹与CD板相切于K点，半径为R2。如图所示

在△AKC中，有

sin45解得

R2(21)LR2R2L因为KC长等于

R2L所以CD板上可能被粒子打中的区域的长度x为HK，则有

xR1R22LB正确；

C．轨迹与CD板相切的粒子在磁场中运动的时间最长，为半周期

T所以

2mqB1mtmT2qBC正确；

D．当粒子在磁场的轨迹与CD边相切时，即粒子半径R2= L时，打到M板上的粒子的动能最大，最大动能为

Ekm根据洛伦兹力提供向心力可得

12mv222v2qv2BmR2则能打到N板上的粒子的最大动能为

EkmD正确。故选BCD。

q2B2L22m第II卷

二、实验题：本题共2小题，13题6分，14题12分，共18分。按题目要求将答案填在答题卡上。

13. 在“练习使用多用电表”实验中：

（1）某同学欲测量一个二极管的正向电阻，下述操作正确的是______（填字母）；A．机械调零，选择挡位，欧姆调零，黑表笔接触二极管正极，红表笔接触负极，读数B．机被调零，选择挡位，欧姆调零，红表笔接触二极管正极，黑表笔接触负极，读数C．选择挡位，机械调零，欧姆调零，红表笔接触二极管正极，黑表笔接触负极，读数D．欧姆调零，选择挡位，机楲调零，黑表笔接触二极管正极，红表笔接触负极，读数

（2）该同学欲测量一节干电池两端的电压，则应把多用电表的选择开关打到如图甲所示的______位置（选填A、B、C、…、Q）；

（3）经过正确操作后，电表指针指向如图乙所示，则该电压为______V。

【答案】 【解析】

①. A ②. K ③. 1.45

【详解】（1）[1]多用电表测电阻的实验步骤，先进行机械调零，然后选择需要挡位，在红黑表笔短接进行欧姆调零，电流从红表笔流入，黑表笔流出，测二极管时黑表笔接正极，红黑表笔接负极，最后读数，故BCD错误，A正确。故选A。

（2）[2] 测量一节干电池两端的电压,干电池的电压是1.5V，直流电，则选择直流电压2.5V档就可以，则应把多用电表的选择开关打到如图甲所示的K位置。

（3）[3] 经过正确操作后，电表指针指向如图乙所示，利用表盘中间均匀的刻度，共50小格，量程为2.5V，则每小格为0.05V，根据读数规则，估读到最小刻度的本位，则读数为1.45V。

14. 某同学想测量由两节干电池串联而成的电池组的电动势E和内阻r，实验器材有：一只电压表（测得的电压用U表示），一只电阻箱（阻值用R表示），一只开关和若干导线，该同学设计了如图甲所示的电路进行实验，图甲中a、b、c、d、e是导线的代号。

（1）该同学设计实验的原理表达式是E______（用r、U、R表示）；

（2）该同学在闭合开关之前，应先将电阻箱调到______（选填“最大值”“最小值”或“任意值”），闭合开关后，该同学发现电压表有示数，但改变电阻箱连入电路的阻值时，电压表示数却保持不变，原因可能是（写出一条即可）______，排除故障后再次闭合开关，实验的过程中，将电阻箱调至如图乙所示位置，则此时电阻箱接入电路的阻值为______Ω；

（3）该同学顺利完成实验后，根据测得的数据画出图丙所示的（E______，内阻r=______。

①. U11图线，由图可知：电池组的电动势UR11图中a1、a2、b1均为已知量）UR【答案】 【解析】

a2a11Ur ②. 最大值 ③. 导线a断路 ④. 21 ⑤. ⑥.

a1a1b1R【详解】（1）[1]根据闭合电路欧姆定律，可得该同学设计实验的原理的表达式

EUUr(rR)URR（2）[2][3][4]为了保护电路，该同学在闭合开关之前，应先将电阻箱调到最大值，闭合开关后，该同学发现电压表有示数，但改变电阻箱连入电路的阻值时，电压表示数却保持不变，原因可能是导线a断路，根据图乙可得电阻箱接入的阻值为

R210Ω11Ω21Ω（3）[5][6]根据

EU整理得

UrR1r11UERE结合

11图线可知UR1a1Ek解得

ra2a1Eb1E1a1ra2a1a1b1三、计算题：本题共3小题，15题8分，16题12分，17题14分，共34分。要求写出必要的文字说明、方程式或重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

15. 如图所示，倾角为的固定斜面处在垂直于斜面向下，磁感应强度为B的匀强磁场中，斜面上垂直纸

面水平放置一根长为L，质量为m的直导体棒，棒中通以垂直于纸面向外的电流，已知导体棒与斜面间的动摩擦因数为(tan)，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，要使导体棒静止在斜面上，棒中电流至少是多少？

【答案】I【解析】

mg(sincos)BL【详解】对导体棒进行受力分析可知当摩擦力的方向沿斜面向上，且为最大静摩擦时，安培力最小此时电流为最小值，根据受力平衡可得

mgsinBILfNmgcosfN联立解得

Img(sincos)BL16. 如图所示，竖直固定的光滑绝缘圆轨道，处在竖直向下、场强为E的匀强电场中，有一质量为m，电荷量为q的小球，沿圆轨道内壁做圆周运动，小球可视为质点，重力加速度用g表示，忽略一切阻力，求小球通过轨道最低点A和轨道最高点B时对轨道的压力差N。

【答案】6(mgqE)【解析】

【详解】根据牛顿第二定律，小球在A点时

2mvANAmgqER小球在B点时

2mvBNBmgqER小球从B点运动到A点的过程中由动能定理有

(mgqE)2R联立解得

1212mvAmvB22NNANB6(mgqE)17. 直流发电机的工作原理可以简化为如图甲所示的情景，在水平向外的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根足够长的光滑平行金属轨道MN、PQ竖直固定，相距为L，电阻不计，MP之间接有阻值为R的定值电阻，质量为m，电阻不计的导体棒ab垂直于MN、PQ水平放在轨道上，与轨道接触良好，0时刻将ab由静止释放，经过时间t，ab开始匀速运动，（不考虑因温度变化引起电阻阻值的变化，不计空气阻力，重力加速度为g）求：

（1）ab匀速运动时的速率v；

（2）从静止释放到开始匀速运动，ab下降的高度h；

（3）请在图乙（图甲的导体棒ab）中，画出自由电荷所受洛伦兹力的示意图（为了方便，可认为导体棒中的自由电荷为正电荷）。

【答案】（1）

mgRmRmgR(gt)；2；（）（3）222222BLBLBL【解析】

【详解】（1）导体棒匀速运动时受力平衡，有

mgBIL导体棒切割磁感线产生的电动势为

EBLv由闭合电路欧姆定律有

I联立可得导体棒匀速运动时的速率

ERvmgRB2L2（2）导体棒由静止释放到开始匀速运动的过程中由动量定理有

mgtBILtmv根据法拉第电磁感应定律有

E由闭合电路欧姆定律有

ΔΦBLhΔttEIR得

hmRmgR(gt)2222BLBL（3）自由电荷所受洛伦兹力的示意图，如下图所示

【点睛】