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2021-2022学年高三物理下学期期中物理试题（九）
考试范围：xxx；考试时间：100分钟；命题人：xxx
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
请点击修改第I卷的文字说明
第II卷（非选择题）
请点击修改第II卷的文字说明
一、解答题
1．真空中两只长直螺线管1和2，长度相等，单层密绕匝数相同，直径之比=。当它们通以相同电流时，求两螺线管贮存的磁能之比。21世纪教育网版权所有
【答案】
【解析】
【详解】
长直螺线管内磁感应强度
能量密度公式
贮存的磁能
则两螺线管贮存的磁能之比
2．有一半径为R，电荷均匀分布的薄圆盘，其电荷面密度为 。 求通过盘心且垂直盘面的轴线上任意一点处P的电场强度。【来源：21·世纪·教育·网】
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【答案】
【解析】
【详解】
将带电薄圆盘看作是无数带电细圆环，设某一带电圆环的半径为r，则该带电圆环所带电荷量为
在圆环上任取一点，设该点所带电荷量为，则该点在P点所激发电场的场强在x轴的分量为
根据对称性可知，整个圆环在P点所激发电场的场强在y轴的分量的矢量和为零，且对整个细圆环的环路积分等于dq，所以整个圆环在P点所激发电场的场强为
薄圆盘上所有带电细圆环在P点激发电场的场强为
3．如图半径为0.20m，电流为20A， ( http: / / www.21cnjy.com )可绕轴旋转的圆形载流线圈放在均匀磁场中，磁感应强度的大小为0.08T，方向沿x轴正向。问线圈受力情况怎样？线圈所受的磁力矩又为多少？21·世纪*教育网
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【答案】详见解析
【解析】
【详解】
左半部分圆弧线圈，x轴、y轴方向受力平衡，z轴方向受力为
指向正z轴方向；同理可知，右半部分圆弧线圈受力大小为0.64N，指向负z轴方向。左半部分圆弧线圈的磁力矩为www-2-1-cnjy-com
方向指向负z轴方向；同理可知，右半部分圆弧线圈的磁力矩为，方向指向正z轴方向。
4．铜球壳浮在相对介电常数为=3. ( http: / / www.21cnjy.com )0的大油槽中，球的一半浸在油中，球的上半部在空气中，如图所示（忽略边缘效应）。已知球上净电荷为 Q =2.0×10-6C，试求解
（1）求球的上、下部分各有多少自由电荷？
（2）求下半球表面附近极化电荷？
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【答案】（1），；（2）
【解析】
【详解】
（1）可将导体球分别看做悬浮在油槽和空气中的两个半球形孤立电容器，上半球在空气中，电容为
下半球在油中
由球整体为等势体，相对于无限远处的电势均为U，所以有
导体球的总电荷量保持不变
解得
（2）由于金属球面是等势面，知场强具有球对称分布，方向沿径向，可提出尝试解为
其中，为径向单位矢量，设真空中和油中的电位移分别为和，则有
由有介质时高斯定理
有
所以
在油中，电极化强度为
设金属球下半球油面上的极化面电荷密度为，由极化强度边值关系，有
所以求下半球表面附近极化电荷为
5．一长直导线通有电流 I ，旁边有一长方形线圈ABCD 如图所示，线圈以垂直长导线的速度向右运动，求线圈中的感应电动势。21教育网
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【答案】
【解析】
【详解】
根据毕奥-萨伐尔定律，长直导线通有电流 I在周围空间产生的磁感应强度为
则回路中的感应电动势为
解得
二、知识点填空题
6．描述静电场性质的两个基本物理量是______；它们的定义式是______和______。
【答案】 电场强度、电势
【解析】
【详解】
[1] 描述静电场性质的两个基本物理量是电场强度、电势；
[2]电场强度的定义式是：
[3]电势的定义式是：
三、填空题
7．如图所示，半径为R的均匀带电球 ( http: / / www.21cnjy.com )面，总电荷为Q，设无穷远处的电势为零，则球内距离球心为r的P点处的电场强度的大小为_______和电势为_______。
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【答案】 0
【解析】
【详解】
[1]由静电平衡可知，带电球为等势体，球内部电场强度处处为零。
[2]因为球体等势，所以球面内 ( http: / / www.21cnjy.com )任意一点的电势都与表面电势相同，即P点电势大小与r无关。均匀带电球面外各点的电势与电荷全部集中在球心处的点电荷所产生的电势相同。取无穷远处电势为零，根据高斯定理，则有球面处的电势为
8．在磁感强度为的均匀磁场中作一半径为r的半球面S，S边线所在平面的法线方向单位矢量与的夹角为 ，则通过半球面S的磁通量（取弯面向外为正）为_______。
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【答案】
【解析】
【详解】
[1]磁通量通过半球面的有效面积为图中底面圆的面积，取弯面向外为正，则
所以通过半球面S的磁通量
9．无限长直导线在P处弯成半径为R的圆，当通以电流I时，则在圆心O点的磁感强度大小等于______。21·cn·jy·com
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【答案】
【解析】
【详解】
无限长直导线在距离R处产生的磁感应强度大小为
在图形导线处
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由毕奥-萨伐尔定律
用右手定则可以判断直导线产生的磁场和圆形导线产生的磁场相反，则此在圆心O点的磁感强度大小为
10．空气平行板电容器，电容为C，两极板 ( http: / / www.21cnjy.com )间距离为d。充电后，两极板间相互作用力为F。则两极板间的电势差为_______，极板上的电荷为________。
【答案】
【解析】
【详解】
设电容器极板上的电荷为Q，板间场强为E，板间电压为U，则有
解得
11．真空中均匀带电的球面和 ( http: / / www.21cnjy.com )球体，如果两者的半径和总电荷都相等，则带电球面的电场能量W1与带电球体的电场能量W2相比，W1________ W2 （填<、=、>）。
【答案】<
【解析】
【详解】
因为外部的场强分布完全相同，即外部电场能量相等。但是在内部，均匀带电球面的电场强度为零，电场能量为零，均匀带电球体内的电场强度不为零，电场能量大于零。故。www.21-cn-jy.com
12．一个半径为R的薄金属球 ( http: / / www.21cnjy.com )壳，带有电荷q，壳内充满相对介电常量为r的各向同性均匀电介质，壳外为真空，设无穷远处为电势零点，则球壳的电势U=______。
【答案】
【解析】
【详解】
球壳是孤立导体球，电势为
13．今有两个电容值均为C ( http: / / www.21cnjy.com )的相同的电容器，其带电量分别为Q 和 2Q，今将它们并联，两电容器在并联前的总能量为______，并联后的总能量为_______。
【答案】
【解析】
【详解】
[1]并联前的总能量为
[2]并联后，两电容器电压相同，据题意两电容器带电量均为1.5 Q，则并联后的总能量为
14．真空中有一根半径为R的半圆形细导线，流过的电流为I，则圆心处的磁感强度为_______。
【答案】
【解析】
【详解】
载有电流I的无限长 ，在距离导线为r处的P点的磁感应强度为
则半径为R的圆形细导线，当流过的电流为I时，在其圆心处的磁感应强度为
圆形细导线在圆心处的磁感应强度可以看成是由两根半圆形细导线在圆心处产生的磁感应强度的矢量和，由于两根半圆形细导线在圆心处分别产生的磁感应强度相同，所以一根半圆形细导线在圆心处产生的磁感应强度为上式B的，即为。
15．如图，一个电荷为+q、质量为m的质点，以速度沿x轴射入磁感强度为B的均匀磁场中，磁场方向垂直纸面向里，其范围从x = 0延伸到无限远，如果质点在x = 0和y = 0处进入磁场，则它将以速度 从磁场中某一点出来，这点坐标是x = 0 和_______。
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【答案】
【解析】
【详解】
[1]由于带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即有
解得带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为
则做匀速圆周运动的直径为
根据左手定则，带电粒子逆时针运动，所以磁场的y坐标为
16．如图，长度为l的直导线ab在均匀磁场中以速度移动，直导线ab中的电动势为_______。
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【答案】0
【解析】
【详解】
导线以图示方向运动，不切割磁感线，所以ab中的电动势为零。
17．磁介质有三种，分别是_______，_______和_______，用相对磁导率r表征它们各自的特性时分别是_______，______和______。21cnjy.com
【答案】 顺磁质 抗磁质 铁磁质 r<1 r>1 r>>1
【解析】
【详解】
[1][2][3][4][5][6]磁介质有三种，分别是顺磁质、抗磁质、铁磁质；用相对磁导率r表征它们各自的特性时分别是r<1、r>1、r>>1。2·1·c·n·j·y
18．请写出麦克斯韦方程组的具体形式：________，_______。
【答案】
【解析】
【详解】
[1]
[2]
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考试范围：xxx；考试时间：100分钟；命题人：xxx
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
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第II卷（非选择题）
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一、解答题
1．真空中两只长直螺线管1和2，长度相等，单层密绕匝数相同，直径之比=。当它们通以相同电流时，求两螺线管贮存的磁能之比。21cnjy.com
2．有一半径为R，电荷均匀分布的薄圆盘，其电荷面密度为 。 求通过盘心且垂直盘面的轴线上任意一点处P的电场强度。www.21-cn-jy.com
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3．如图半径为0.20m，电流为2 ( http: / / www.21cnjy.com )0A，可绕轴旋转的圆形载流线圈放在均匀磁场中，磁感应强度的大小为0.08T，方向沿x轴正向。问线圈受力情况怎样？线圈所受的磁力矩又为多少？2·1·c·n·j·y
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4．铜球壳浮在相对介电常数为=3. ( http: / / www.21cnjy.com )0的大油槽中，球的一半浸在油中，球的上半部在空气中，如图所示（忽略边缘效应）。已知球上净电荷为 Q =2.0×10-6C，试求解
（1）求球的上、下部分各有多少自由电荷？
（2）求下半球表面附近极化电荷？
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5．一长直导线通有电流 I ，旁边有一长方形线圈ABCD 如图所示，线圈以垂直长导线的速度向右运动，求线圈中的感应电动势。21世纪教育网版权所有
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二、知识点填空题
6．描述静电场性质的两个基本物理量是______；它们的定义式是______和______。
三、填空题
7．如图所示，半径为R的均匀带电球面， ( http: / / www.21cnjy.com )总电荷为Q，设无穷远处的电势为零，则球内距离球心为r的P点处的电场强度的大小为_______和电势为_______。
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8．在磁感强度为的均匀磁场中作一半径为r的半球面S，S边线所在平面的法线方向单位矢量与的夹角为 ，则通过半球面S的磁通量（取弯面向外为正）为_______。
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9．无限长直导线在P处弯成半径为R的圆，当通以电流I时，则在圆心O点的磁感强度大小等于______。21教育网
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10．空气平行板电容器，电容为C，两极 ( http: / / www.21cnjy.com )板间距离为d。充电后，两极板间相互作用力为F。则两极板间的电势差为_______，极板上的电荷为________。
11．真空中均匀带电的球面和 ( http: / / www.21cnjy.com )球体，如果两者的半径和总电荷都相等，则带电球面的电场能量W1与带电球体的电场能量W2相比，W1________ W2 （填<、=、>）。
12．一个半径为R的薄金属球壳， ( http: / / www.21cnjy.com )带有电荷q，壳内充满相对介电常量为r的各向同性均匀电介质，壳外为真空，设无穷远处为电势零点，则球壳的电势U=______。
13．今有两个电容值均为C的相同的电容器，其 ( http: / / www.21cnjy.com )带电量分别为Q 和 2Q，今将它们并联，两电容器在并联前的总能量为______，并联后的总能量为_______。
14．真空中有一根半径为R的半圆形细导线，流过的电流为I，则圆心处的磁感强度为_______。
15．如图，一个电荷为+q、质量为m的质点，以速度沿x轴射入磁感强度为B的均匀磁场中，磁场方向垂直纸面向里，其范围从x = 0延伸到无限远，如果质点在x = 0和y = 0处进入磁场，则它将以速度 从磁场中某一点出来，这点坐标是x = 0 和_______。
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16．如图，长度为l的直导线ab在均匀磁场中以速度移动，直导线ab中的电动势为_______。
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17．磁介质有三种，分别是____ ( http: / / www.21cnjy.com )___，_______和_______，用相对磁导率r表征它们各自的特性时分别是_______，______和______。21·cn·jy·com
18．请写出麦克斯韦方程组的具体形式：________，_______。
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