2021-2022学年陕西省延安市富县高级中学高二（上）期末物理试卷（含解析）

…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○……○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○……○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………学校:___________姓名：___________…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………第=page1616页，共=sectionpages1616页第=page1515页，共=sectionpages1616页2021-2022学年陕西省延安市富县高级中学高二（上）期末物理试卷第I卷（选择题）一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步。下列表述正确的是(

)A.电动机是利用电磁感应原理，将机械能转化为电能

B.电磁感应现象是奥斯特最先发现的

C.楞次最先发现了电流的磁效应

D.感应电流遵从楞次定律所描述的方向，这是能量守恒定律的必然结果双芯电线的结构如图所示，由其组成的电路当接通直流电流时，两平行直导线cd和ef，电流方向相反，cd中电流I1，ef中电流也为I1，a、b两点位于两导线所在的平面内，b到两导线的距离相等，下列说法正确的是(

)A.cd导线受到的安培力方向向右

B.b点的磁感应强度为零

C.a点磁场方向垂直纸面向里

D.导线cd受到的安培力大于导线ef受到的安培力

我国空间站的建成，在全球引起了强烈的反响。宇航员在进入太空前在地球上要进行模拟实验，可将其简化为如图所示，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上(与纸面平行)，磁场方向垂直于纸面向里，三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等，质量分别为ma、mb、mc，已知在该区域内，a在纸面内向右做匀速直线运动，b在纸面内向左做匀速直线运动，c在纸面内做匀速圆周运动，下列选项正确的是A.ma>mc>mb B.一带电微粒在正交匀强电场和匀强磁场的竖直平面内做匀速圆周运动，如图所示。则微粒带电性质和环绕方向(

)A.带正电，逆时针

B.带正电，顺时针

C.带负电，逆时针

D.带负电，顺时针

如图中用右手螺旋定则判断通电螺线管极性正确的是(

)A. B.

C. D.某空间同时存在着正交的匀强电场、匀强磁场，一质量为m的带电小球恰好在此空间做匀速直线运动。某时刻突然撤去磁场，则下列说法正确的是(

)A.小球可能做类平抛运动 B.小球可能做变加速运动

C.小球可能做匀变速直线运动 D.小球的机械能一定保持不变如图所示，直导线固定于纸面内，一矩形线框，在纸面内从abcd位置平移到a'b'c'A.一直逆时针 B.顺时针→逆时针

C.逆时针→顺时针→逆时针 D.顺时针→逆时针→顺时针如图所示，匝数为n，面积为S的闭合线圈abcd水平放置，开始时线圈平面与匀强磁场B夹角为θ=37°。现将线圈以ab边为轴顺时针转动90°则线圈磁通量的改变量的大小为(sinA.0.2BS

B.1.4BS

C.0.2nBS如图所示，闭合开关后，R=5Ω的电阻两端的交流电压为u=502sinA.该交流电周期为0.02s

B.电压表的读数为100V

C.电流表的读数为10A

电子电路是由最基本的电子元器件如电阻、电容、电感等组成，以此来实现不同的设计需求。如图所示电路中，L为自感系数很大的电感线圈，其直流电阻不计，A、B为两相同灯泡，则(

)

A.闭合开关S后，A先亮，B后亮

B.闭合开关S后，A先亮，然后缓慢变暗

C.断开开关S后，A和B都闪亮后逐渐熄灭

D.断开开关S后，A立即熄灭，B灯闪亮后逐渐熄灭二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）下列关于磁感应强度的说法正确的是(

)A.磁感应强度是矢量

B.磁感线越密集的地方，磁感应强度越大

C.小磁针的N极在磁场中某点的受力方向，就是该点的磁感应强度的方向

D.一小段通电导线在磁场中某处所受安培力为零，该处磁感应强度一定为零劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器，工作原理示意图如图所示。置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f，加速电压为U.若A处粒子源产生的质子质量为m、电荷量为+q，在加速器中被加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。则下列说法正确的是(

)A.质子被加速后的最大速度不可能超过2πRf

B.质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比

C.质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为2：1

D.不改变磁感应强度B和交流电频率f如图所示，三根长直通电导线b、c、d电流大小相同，b、d导线电流垂直纸面向里，c导线电流垂直纸面向外，a点为bd中点，ac垂直bd，且ab=ad=ac.A.a点磁感应强度的方向向左 B.a点磁感应强度的方向向下

C.c受到的磁场力方向为c指向a D.c受到的磁场力方向为ac连线向外矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直。规定磁场的正方向垂直于纸面向里，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示。则下列i-t图象中可能正确的是(

)A. B.

C. D.第II卷（非选择题）三、实验题（本大题共2小题，共14.0分）某同学用如图所示的实验器材探究电磁感应现象。他连接好电路并检查无误后，闭合电键的瞬间观察到电流表G指针向右偏转。电键闭合后，他还进行了下列操作：

(1)将滑动变阻器的滑动触头快速向接线柱C移动，电流计指针将______(填“左偏”、“右偏”或“不偏”)。

(2)将线圈A中的铁芯快速抽出，电流计指针将______(填“左偏”、“右偏”或“不偏”)。

(3)在产生感应电流的回路中，图中器材中哪个相当于电源？______

(4)由实验得出产生感应电流的条件是______。1834年俄国物理学家楞次对感应电流的许多实验事实进行分析研究，提出了著名的楞次定律。如图所示，螺线管的电阻可以忽略。竖直悬挂的线圈中心轴线与螺线管的轴线水平共线。现突然断开开关S，将发生的现象是：线圈向______摆动(填写“左”或“右”)，并有______趋势(填写“收缩”或“扩张”)；线圈中的感应电流为______时针(填写“顺”或“逆”)(从左向右看)。四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）有一正弦交流电，它的电压随时间变化的图象如图所示，试写出：

(1)电压的峰值；

(2)交变电流的有效值(结果保留3位有效数字)；

(3)交变电流的频率；

(4)电压的瞬时表达式。如图，设电流表相当于一个电阻值为1Ω的电阻R，磁场的磁感应强度B为0.1T，导轨间的距离L为1m，金属棒的电阻为1Ω。金属棒与导轨接触的两点间电阻和导轨电阻不计。金属棒在垂直于棒和磁场的恒力F的作用下，以10m/s的速度从ab移动到a1b1，移动距离是0.5m。

(1)如图所示，两平行导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，导轨的一端接有电动势E=3V内阻r=0.5Ω的直流电源，两导轨间的距离L=0.4m，在导轨所在空间内分布着磁感应强度B=0.5T、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场，现把一个质量m=0.1kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒的电阻R=1.0Ω，导体棒恰好刚要滑动，金属导轨电阻不计。(g取10m/答案和解析1.【答案】D

【解析】解：A、电动机是利用通电导体在磁场中受力原理，将电能转化为机械能，故A错误；

B、电磁感应现象是法拉第最早发现的，故B错误；

C、奥斯特最先发现了电流的磁效应，故C错误；

D、根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍引起感应电流的原磁场的磁通量的变化，为了维持原磁场磁通量的变化，就必须有动力作用，这种动力克服感应电流的磁场的阻碍作用做功，将其他形式的能转变为感应电流的电能，所以楞次定律实质上描述能量转化的过程，故D正确。

故选：D。

根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可．

本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一．

2.【答案】C

【解析】解：A、根据左手定则可判断，方向相反的两个电流的安培力互相排斥，所以cd导线受到的安培力方向向左，故A错误；

B、电流方向由电源正极流向负极，cd电流向下，ef电流向上，根据右手定则可知b处的两处分磁场方向均为垂直纸面向外，所以b点的磁场方向向外，不等于0，故B错误；

C、根据安培定则可知，通电导线cd在a点产生的磁场方向垂直纸面向里较大，通电导线ef在a点产生的磁场方向垂直纸面向外较小，故a点的磁场方向垂直纸面向里，故C正确；

D、由于力的作用是相互的，根据牛顿第三定律知导线cd受到的安培力等于导线ef受到的安培力，故D错误。

故选：C。

根据方向电流相排斥判断导线所受安培力方向即可；根据导线周围磁场分布可知，与导线等距离地方磁感应强度大小相等，根据安培定则判断出两导线在a、b点形成磁场方向。

本题考查了磁场的叠加，磁感应强度为矢量，合成时要用平行四边形定则，因此要正确根据右手螺旋定则判断导线周围磁场方向是解题的前提。

3.【答案】A

【解析】解：

带正电的微粒a向右做匀速直线运动，电场力竖直向上，左手定则判断洛伦兹力竖直向上，重力竖直向下，平衡条件得：

qE+qvB=mag

得mag>qE

①

带正电的微粒b在纸面内做匀速圆周运动，必有qE=mbg ②，而洛伦兹力提供向心力

带正电的微粒c向左做匀速直线运动，电场力竖直向上，左手定则判断洛伦兹力竖直向下，重力竖直向下，平衡条件得：

qE=mcg+qvB

得mcg<qE4.【答案】C

【解析】解：带电粒子在重力场、匀强电场和匀强磁场中做匀速圆周运动，可知，带电粒子受到的重力和电场力是一对平衡力，重力竖直向下，所以电场力竖直向上，与电场方向相反，故可知带电粒子带负电荷。

磁场方向向外，洛伦兹力的方向始终指向圆心，由左手定则可判断粒子的旋转方向为逆时针(四指所指的方向与带负电的粒子的运动方向相反)。

故选：C。

带电粒子在复合场中做匀速圆周运动，可判断出电场力和重力为平衡力，从而判断电场力的方向，结合电场的方向便可知粒子的电性。根据洛伦兹力的方向，利用左手定则可判断粒子的旋转方向。

此题考查了带电粒子在复合场中的运动。复合场是指电场、磁场、重力场并存，或其中某两种场并存的场。带电粒子在这些复合场中运动时，必须同时考虑电场力、洛伦兹力和重力的作用或其中某两种力的作用，因此对粒子的运动形式的分析就显得极为重要。该题就是根据带电粒子的运动情况来判断受到的电场力情况

5.【答案】A

【解析】解：

根据右手螺旋定则可知，A图中螺线管的右端为N极；B图中螺线管的左端为N极；C图中螺线管的左端为N极；D图中螺线管的右端为N极；则A正确，BCD错误。

故选：A。

本题根据右手螺旋定则即可解答。

本题考查学生对右手螺旋定则的理解。

6.【答案】A

【解析】解：若小球运动方向与磁场方向不平行，则小球恰好在此空间做匀速直线运动，说明合力一定为0，撤去磁场后，合力一定不为0，由于电场力和重力均为恒力，两个恒力的合力一定是恒力，物体在恒力作用下的运动一定是匀变速运动，由于在匀速运动时速度方向一定与磁场力垂直，而电场力和重力的合力方向一定与磁场力等大反向，故撤去磁场后，小球的初速度一定与合力方向垂直，是类平抛运动，属于匀变速曲线运动；

若小球运动方向与磁场方向平行，小球不受磁场力作用，则撤去磁场后小球继续做匀速直线运动；

运动过程中若电场力与速度方向垂直则不做功，机械能守恒；若电场力与速度方向不垂直则做功，机械能不守恒。故小球的机械能不一定保持不变。

综上所述，故A正确，BCD错误。

故选：A。

带电小球恰好在存在电场、磁场空间内做匀速直线运动，受力平衡。撤去磁场后，合力一定不为0，由于电场力和重力均为恒力，两个恒力的合力一定是恒力，加速度恒定，合力方向与速度方向决定小球可能的运动情况。

本题解题关键在于撤去磁场前后小球受力分析，根据合力方向和速度方向判断其运动。

7.【答案】D

【解析】解：由安培定则得，载有方向向上的恒定电流的直导线产生的磁场在导线左边的方向为垂直直面向外，右边的磁场方向垂直向里，

当线圈向导线靠近时，则向外穿过线圈的磁通量变大，根据楞次定律，可知：感应电流方向为abcda，为顺时针方向；

当线圈越过导线时到线圈中心轴与导线重合，穿过线圈的磁通量的变小，则感应电流方向为adcba，为逆时针方向；

当继续向右运动时，向里穿过线圈的磁通量变大，由楞次定律可在，感应电流方向为：adcba，为逆时针方向；

当远离导线时，由楞次定律可知，感应电流方向为：abcda，为顺时针方向；故ABC错误，D正确，

故选：D。

根据安培定则判断通电直导线周围的磁场分布，知道它是非匀强电场，同时要根据楞次定律和安培定则判断感应电流的方向．

通电指导线周围的磁场为非匀强磁场，会应用楞次定律，注意通电导线的磁场大小与方向的分布．同时强调线圈中心轴处于导线位置时，磁通量为零．

8.【答案】B

【解析】解：设初位置时穿过线圈的磁通量为正，则初位置磁通量为：Φ1=BSsinθ=0.6BS，末位置磁通量为：Φ2=-BScosθ=-0.8BS，则线圈磁通量的改变量为：ΔΦ=Φ2-Φ1=-0.8BS-0.6BS=-1.4BS，即线圈磁通量的改变量的大小为1.4BS，穿过某一面的磁通量与匝数无关，故9.【答案】C

【解析】【分析】

由交流电压的瞬时值表达式分析周期。

根据最大值和有效值的关系求出有效值，电流表和电压表都是有效值。

根据电功率公式分析。

该题主要考查了对交变电压的瞬时表达式的理解，知道电流表和电压表都是有效值，难度不大，属于基础题。

【解答】

A、分析交流电压的瞬时值表达式可知，角速度：ω=10πrad/s，则周期：T=2πω=2π10πs=0.2s，故A错误；

B、电压表的示数为有效值，U=Um2=10.【答案】D

【解析】解：AB.闭合开关S后，电路中立即建立了电场，立即就有了电流，故灯泡A、B同时变亮，但通过线圈的电流要增加，会产生自感电动势，使线圈电流缓慢增加，当电流稳定后，线圈相当于直导线，灯泡B被短路，所以开关闭合后，灯泡A、B同时亮，但B逐渐熄灭，A更亮，故AB错误，B正确；

CD.断开开关S后，A灯立即熄灭，线圈产生自感电动势，和灯泡B构成自感回路，B灯先闪亮后逐渐变暗，故C错误，D正确。

故选：D。

开关S闭合瞬间，电感线圈相当于断路，结合电路构造分析出灯泡的亮度变化；

开关S断开瞬间，电感线圈相当于临时电源，结合电路构造分析出灯泡的亮度变化。

11.【答案】ABC

【解析】解：A、磁感应强度既有大小，又有方向，是矢量。故A正确；

B、磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线越密集的地方，磁感应强度越大。故B正确；

C、小磁针静止时N极在磁场中某点的受力方向，就是该点的磁感应强度的方向。故C正确；

D、一小段通电导线在磁场中某处所受安培力为零，可能是电流的方向与磁场平行，该处磁感应强度不一定为零。故D错误。

故选：ABC。

磁感应强度是矢量；

磁感应强度的强弱由磁场本身的性质决定，与放入磁场中的电流元无关；

磁感线越密的地方磁场越强，越疏的地方，磁场越弱。

解决本题的关键知道磁场的强弱由磁场本身的性质决定，与电流元所受力的大小无关，也可以通过磁感线的疏密表示磁场的强弱。

12.【答案】ACD

【解析】解：A、质子出回旋加速器的速度最大，此时的半径为R，则v=2πRT.所以最大速度不超过2πfR.故A正确。

BD、根据qvB=mv2R，知v=qBRm，则最大动能EkB=12mv2=q2B2R22m，与加速的电压无关；据此可知，不改变磁感应强度B和交流电频率13.【答案】AD

【解析】解：A、用右手螺旋定则判断通电直导线在a点上所产生的磁场方向，如图所示：

直导线b在a点产生磁场与直导线d在a点产生磁场方向相反，大小相等。则合磁场为零；而直导线c在a点产生磁场，方向从d指向b，即为沿纸面由a指向b，即a点磁感应强度的方向向左，故A正确，B错误。

C、同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，则b对c的磁场力方向沿bc向外，d对c的磁场力方向沿dc向外，根据平行四边形定则知，c受到的磁场力方向竖直向下，即沿ac连线向外，故C错误，D正确。

故选：AD。

根据右手螺旋定则得出b、c、d三个电流在a点的磁场方向，结合磁场的叠加得出a点的磁感应强度方向．抓住同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，结合平行四边形定则求出c受到的磁场力方向．

磁感应强度既有大小，又有方向，是矢量．它的合成遵循矢量合成的平行四边形法则．知道同向电流相互吸引，异向电流相互排斥．

14.【答案】CD

【解析】解：由图可知，0-1s内，线圈中磁通量的变化率相同，故0-1s内电流的方向相同，由楞次定律可知，电路中电流方向为逆时针；同理可知，1-2s内电路中的电流为顺时针，2-3s内，电路中的电流为顺时针，3-4s内，电路中的电流为逆时针，由E=ΔΦΔt15.【答案】右偏

左偏

线圈B

穿过闭合电路的磁通量发生变化

【解析】解：闭合电键的瞬间，穿过副线圈的磁通量增加，电流表G指针向右偏转，这说明副线圈磁通量增加，指针向右偏；

(1)将滑动变阻器的滑动触头加速向接线柱C移动，原线圈电路电流增大，穿过副线圈的磁通量增大，电流计指针将右偏；

(2)将线圈A中的铁芯快速抽出，穿过副线圈的磁通量减小，电流计指针将左偏；

(3)在产生感应电流的回路中，图中器材中线圈B相当于电源；

(4)由实验得出产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化。

故答案为：(1)右偏，(2)左偏，(3)线圈B，(4)穿过闭合电路的磁通量发生变化。

根据题意确定指针偏转方向与磁通量变化的关系，然后根据磁通量的变化分析答题．

由楞次定律来确定感应电流的方向，而闭合线圈中的磁通量发生变化有几种方式：可以线圈面积的变化，也可以磁场的变化，也可以线圈与磁场的位置变化．

16.【答案】右

扩张

逆

【解析】解：现突然断开开关S，穿过线圈内