北京市朝阳区2021届高三上学期物理期末质量检测反馈试卷
一、单选题
1．（2020高三上·朝阳期末）了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。下列选项符合史实的是（ ）
A．法拉第发现了自感现象 B．安培最早提出了场的概念
C．奥斯特提出了分子电流假说 D．密立根测出了元电荷的数值
2．（2019高二上·涡阳月考）空间中P、Q两点处各固定一个点电荷，其中P点处为正电荷，P、Q两点附近电场的等势面分布如题图图所示，a、b、c、d为电场中的4个点，则（ ）
A．P、Q两点处的电荷等量同种 B．a点和b点的电场强度相同
C．c点的电势低于d点的电势 D．负电荷从a到c，电势能减少
3．（2020高三上·朝阳期末）如图所示，2020年11月13日，万米深潜器“奋斗者号”再次深潜至地球的最深处——马里亚纳海沟。借助无线电波、激光等传输信号，实现深潜器舱内和海底作业的电视直播。要有效的发射电磁波，振荡电路首先要有足够高的振荡频率，下列选项正确的是（ ）
A．若要提高振荡频率，可增大自感线圈的自感系数
B．无线电波比红外线更容易发生衍射
C．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波不适用
D．在真空中电磁波的传播速度小于光速
4．如图所示，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零．如果让P中的电流反向、其他条件不变，则a点处磁感应强度的大小为（ ）
A．0 B． C． D．2B0
5．（2020高三上·朝阳期末）为了减少污染，工业废气需用静电除尘器除尘，某除尘装置如图所示，其收尘极为金属圆筒，电晕极位于圆筒中心。当两极接上高压电源时，电晕极附近会形成很强的电场使空气电离，废气中的尘埃吸附离子后在电场力的作用下向收尘极运动并沉积，以达到除尘目的。假设尘埃向收尘极运动过程中所带电量不变，下列判断正确的是（ ）
A．金属圆筒内场强处处为零
B．金属圆筒内越靠近收尘极电势越低
C．带电尘埃向收尘极运动过程中电势能越来越大
D．带电尘埃向收尘极运动过程中受到的电场力越来越小
6．（2020高三上·朝阳期末）如图所示，两块很大的平行金属板M、N正对放置，分别带有等量异种电荷，在两板间形成匀强电场，空间同时存在垂直纸面向里的匀强磁场。有一带正电的粒子从 点进入两金属板的空间，恰能沿轨迹③所在的直线 运动，不计粒子重力。只改变一个条件，则下列说法中正确的是（ ）
A．若将粒子电量变为原来的2倍，则粒子可能沿轨迹①做曲线运动
B．若将电容器逆时针旋转一个很小的角度，则粒子可能沿轨迹②做直线运动
C．若将M板向左移动一小段距离，则粒子可能沿轨迹④做曲线运动
D．若将M、N板间距减小少许，则粒子将沿轨迹④做曲线运动
7．（2020高三上·朝阳期末）下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数，不计自身机械损耗，若该车在额定状态下以最大速度行驶，则下列选项正确的是（ ）
自重 40kg 额定电压、电流 48V、12A
载重 75kg 电池容量 20Ah
最大行驶速度 20km/h 额定输出功率 480W
A．电动机的线圈电阻一定大于4Ω B．Ah是能量单位
C．该车受到的阻力为24N D．电动机的线圈的热功率为96W
8．（2020高三上·朝阳期末）如图甲所示，N=50匝的线圈（图中只画了2匝），电阻r=2 ，其两端与一个R=48 的电阻相连。线圈内有垂直纸面向里的磁场，磁通量按图乙所示规律变化。下列选项正确的是（ ）
A．AB两端的电压大小为25V
B．在线圈所在位置上感生电场沿顺时针方向
C．0.1s时间内非静电搬运的电荷量为0.05C
D．电阻R上产生的热功率为12.5W
9．（2020高三上·朝阳期末）如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数比为n1：n2，原线圈接正弦交流电源，电压保持不变，副线圈接有滑动变阻器、一个小灯泡、一个电容器。电流表和电压表均可视为理想电表。当滑动变阻的滑片向右滑动时，下列选项正确的是（ ）
A．电压表V2的示数不变 B．灯泡变亮
C．变压器的输入功率变大 D．电容器的电荷量减少
10．（2020高三上·朝阳期末）在研究电容器的充、放电实验中，把一个电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接。先使开关S与1端相连，电源向电容器充电；然后把开关S掷向2端，电容器放电。电流传感器与计算机连接，记录这一过程中电流随时间变化的i－t图像如图乙所示，图线1表示电容器的充电过程，图线2表示电容器的放电过程。下列选项正确的是（ ）
A．图乙中形成图线2的过程，电容器的电容在逐渐减小
B．电容器放电过程中释放的电场能等于充电过程中电源释放的电能
C．由于电阻R存在，图乙中图线1与横轴所围的面积大于图线2与横轴所围的面积
D．图乙中形成图线1的过程中，电容器两极板间电压升高的越来越慢
11．（2020高三上·朝阳期末）如图所示，空间有一个范围足够大的匀强磁场，磁感应强度为B，一个质量为m、电荷量为+q的带电小圆环套在一根固定的绝缘水平细杆上，杆足够长，环与杆的动摩擦因数为μ。现给环一个向右的初速度v0，在圆环整个运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．如果磁场方向垂直纸面向里，圆环克服摩擦力做的功一定为
B．如果磁场方向垂直纸面向里，圆环克服摩擦力做的功一定为
C．如果磁场方向垂直纸面向外，圆环克服摩擦力做的功一定为
D．如果磁场方向垂直纸面向外，圆环克服摩擦力做的功一定为
12．（2020高三上·朝阳期末）某同学把电流表、电池和一个定值电阻串联后，两端连接两支测量表笔，做成了一个测量电阻的装置，如图所示。两支表笔直接接触时，电流表的读数为5.00mA；两支表笔与300W的电阻相连时，电流表的读数为2.00mA。下列选项正确的是（ ）
A．若将电流表表盘刻度改为相应的电阻值，刻度不均匀且左疏右密
B．用这个装置测小灯泡的阻值比小灯泡在正常电路的电阻大
C．若将被测电阻位置换成一个电阻箱，改变电阻箱的阻值，电流表的示数也会发生变化，若作出 图像，图像是过原点的直线( 为电流表示数的倒数、Rx为电阻箱的阻值)
D．若将被测电阻位置换成一个电阻箱，调节电阻箱的阻值当电流表的示数为2.5mA，此时电阻箱的阻值为这个装置的内阻
13．（2020高三上·朝阳期末）一个质量为m、带电量为+q的小球，由长为l的细线吊在天花板下，空间有竖直向下的匀强磁场。如图甲小球恰好以速率v0逆时针在水平面内做匀速圆周运动，如图乙小球以速率v1顺时针在水平面内做匀速圆周运动，这两种情况小球的轨道平面与地面的距离均为h，细线与竖直方向的夹角均为θ。已知重力加速度大小为g，空气阻力忽略不计。下列选项正确的是（ ）
A．两种情况小球的向心加速度大小相同
B．两种情况小球所受的拉力不同
C．两种情况小球的速率相同
D．两种情况剪断细线后，小球落到地面的时间相同为
二、多选题
14．（2020高三上·朝阳期末）金属导电是一个典型的导电模型，值得深入研究。一金属直导线电阻率为ρ，若其两端加电压，自由电子将在静电力作用下定向加速，但电子加速运动很短时间就会与晶格碰撞而发生散射，紧接着又定向加速，设每一次加速的时间为 ，每次加速的末速度为v，这个周而复始的过程可简化为电子沿导线方向匀速运动。我们将导线中电流与导线横截面积的比值定义为电流密度，其大小用j表示，可以“精细”描述导线中各点电流的强弱。设该导线内电场强度为E，单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e，质量为m，电子在导线中定向运动时受到的平均阻力为f。则下列表达式正确的是（ ）
A． B． C． D．
三、实验题
15．（2020高三上·朝阳期末）探究感应电流方向的实验所需器材包括：条形磁铁、电流表、线圈、导线、一节干电池（用来查明线圈中电流的流向与电流表中指针偏转方向的关系）。
（1）实验现象：如图1所示，根据实验现象，完成以下内容：
a
①比较甲图和 ，发现电流表指针偏转的方向相同，这是因为 ；
②实验结论：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的 ；
（2）为进一步弄清电流表指针摆动方向与电流方向的关系，可以使用一个已知正负极性的直流电源进行探究。某同学想到了多用电表内部某一档含有直流电源，他应选用多用电表的 档对电流表进行测试。实验发现当电流从正接线柱流入电流表时，指针向右摆动；
（3）为了能进一步了解感应电流大小随时间变化的关系，要使用电流传感器，连接好后，以甲图为例，你认为在磁体穿过整个线圈的过程中，传感器显示的电流i随时间t的图象应该是______。
A． B．
C． D．
16．（2020高三上·朝阳期末）利用电流表（内阻为0.1Ω）和电压表（内阻约为3kΩ）测定一节干电池的电动势和内阻（约为几欧），要求尽量减小实验误差。
（1）应该选择的实验电路是 （填写“甲”或“乙”）；
（2）处理实验中的数据得到如图丙所画图线，则剔除电流表内阻的影响后，可得出干电池的内阻r= Ω；（结果保留2位有效数字）
（3）本实验所测干电池的电动势与真实值相比 （填写“偏大”“偏小”或“相等”）；
（4）为了较准确地测量电动势，有人设计了如图丁所示测量电路，E0是稳压电源，AB是一根均匀的电阻丝，其电阻和长度成正比，Es是标准电池（电动势Es已知），Ex是待测电池（电动势Ex未知)。现合上开关S后，将开关S1和S2合到Es一侧，保持滑动接头处于D点不动，调整电阻R使电流计G中无电流。此后保持R不变，将开关S1和S2合向Ex一侧，这时移动滑动接头的位置，直到电流计中也没有电流为止。以X表示这时滑动接头的位置，已测得AD段距离为LAD，AX段距离为LAX，则可求得待测电源电动势Ex= 。本实验中，若把稳压电源换为电动势和内阻更大的电源再次实验，发现仍可使电流计G中无电流。则待测电源电动势Ex的新测量值与原测量值相比 。（填写“变大”“变小”或“不变”）
四、解答题
17．（2020高三上·朝阳期末）利用电场或磁场都可以实现对带电粒子的控制。如图所示，正电荷由静止开始，从M板到N板经电场加速后获得速度v0，并以此速度v0沿磁场半径射入匀强磁场，电子穿出磁场时速度方向和原来入射方向的夹角为 。已知电子质量为m，带电量为e，MN板间距为d，圆形磁场半径为R。求：
（1）M、N板间的电场强度E；
（2）匀强磁场的磁感应强度B；
（3）电子在磁场中运动的时间t。
18．（2020高三上·朝阳期末）如图1所示，由均匀电阻丝做成的正方形单匝线圈的电阻为R，边长为l，线圈以恒定速度v垂直穿过匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外，宽度为2l。从cd进入磁场开始计时，针对线圈穿过磁场的过程，完成下列问题：
（1）求线圈进入磁场的过程中感应电流的大小；
（2）在图2中画出线圈穿过磁场的过程中ad边的电压Uad随时间变化的图像，标明图线关键位置的坐标值；
（3）若图2中的电压Uad的变化与某交流电压一个周期的变化情况相同，求该交变电压的有效值。
19．（2020高三上·朝阳期末）如图1所示，绝缘细线的一端系一带正电小球，另一端固定在O点，整个装置处于光滑绝缘水平面上，空间存在一水平向右的匀强电场，电场强度大小为E，小球静止时处于A点，图2为俯视图。已知细线长度为L，小球质量为m，带电量大小为q，重力加速度为g，不计空气阻力，细线的长度不变。
（1）在水平面上让小球静止于A点，OA平行于电场线，给小球一个垂直OA的初速度v，使其向O′方向运动。求小球速度为零时，距A点的水平距离；
（2）如图3（俯视图顺时针旋转90度），保持细线伸直，将小球在水平面上拉离A点一个很小的距离，使其在BC间做小角度的自由摆动，当小球运动到P点时，摆角为θ，画出小球在水平面内受力的示意图，并写出此时刻小球受到的回复力F回大小；（提示：用弧度制表示角度，当角θ很小时，sinθ ≈ θ，θ角对应的弧长与它所对的弦长也近似相等）
（3）在水平面上将小球拉至位置O′，小球处于静止的情况下，突然撤掉水平面，O点位置不变。若 ，不计空气阻力，分析小球在之后的运动情况：例如，小球在什么面内运动？小球运动过程中速度大小怎么变化？在什么位置细线拉力有最大值？
20．（2020高三上·朝阳期末）工业上常用电磁流量计来测量高黏度及强腐蚀性流体的流量Q（单位时间内流过管道横截面的液体体积）。它的优点是测量范围宽、反应快、易与其他自动控制装置配套。如图是电磁流量计的示意图。圆形管道由非磁性材料制成，空间有匀强磁场。当管道中的导电液体流过磁场区域时，用仪表测量出放置在管道壁上的M、N两个电极间的电势差，就可以知道管道中液体的流量Q。已知电极M、N间的距离等于管道的直径d，磁感应强度为B。假定管道中各处液体的流速相同，且液体始终充满整个管道。
（1）当液体流动方向如图所示时，仪表显示本应为正值，但实际显示却为负值，请问可能是什么原因？在不重新拆装电磁流量计的情况下，请你提出使仪表指示为正值的简便方法；
（2）仪表自身一般有电阻，将其值记为R。M、N之间的导电液体的电阻记为r，r随导电液体电阻率的变化而变化，若不接仪表时电极M、N间的电势差为U，接仪表时电极间的电势差为 ，试推导 与流量Q的关系式并分析说明、如何降低仪表对测量流量带来的影响；
（3）为电磁流量计提供工作磁场叫励磁，电磁流量计在使用过程中，不同的励磁方式会产生不同的干扰信号，这些干扰信号与有用的信号混杂在一起，会干扰电压的测量。例如长时间的稳恒磁场会产生极化干扰，而正弦交流磁场易产生正交干扰，请结合上述信息，提出一个合理的励磁方式（可画出B-t图像），从而降低上述两种干扰。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】物理学史
【解析】【解答】A.1832年，美国科学家亨利发现自感现象（因电流变化而在电路本身引起感应电动势的现象），日光灯的工作原理即为其应用之一，双绕线法制精密电阻为消除其影响应用之一，A不符合题意；
B．场是由法拉第最早提出的，B不符合题意；
C．安培提出了分子电流假说，C不符合题意；
D．密立根通过实验方法，测出了元电荷的数值，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】亨利发现了自感现象；法拉第最早提出了场的概念；安培提出了分子电流假说。
2．【答案】D
【知识点】电场强度和电场线
【解析】【解答】P、Q两点处的电荷等量异种，A不符合题意；a点和b点的电场强度大小相等，方向不同，B不符合题意；c点的电势高于d点的电势，C不符合题意；负电荷从a到c，电场力做功，电势能减少，D符合题意．
故答案为：D
【分析】利用等势面的分布可以判别电荷为异种电荷；利用电场线的分布可以判别电势和场强的大小；利用电势结合电性可以比较电势能的大小。
3．【答案】B
【知识点】波长、波速与频率的关系；电磁振荡
【解析】【解答】A．根据LC振荡电路的频率公式
若要提高振荡频率，可减小自感线圈的自感系数或者电容器的电容，A不符合题意；
B．无线电波比红外线的波长更长，根据发生明显衍射现象的条件，可知前者比后者更容易发生衍射，B符合题意；
C．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系
对电磁波同样适用，C不符合题意；
D．在真空中电磁波的传播速度等于光速，为 ，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用电磁振荡的频率公式可以判别要提高频率可以减小自感系数或者减小电容的大小；无线电波比红外线波长大越容易发生衍射现象；波长和频率的关系同样适用于电磁波；电磁波在真空中传播速度等于光速。
4．【答案】C
【知识点】磁感应强度
【解析】【解答】在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离为l的a点处的磁感应强度为零，如下图所示：
由此可知，外加的磁场方向与PQ平行，且由Q指向P，即B1=B0；依据几何关系，及三角知识，则有：BPcos30°= B0； 解得P或Q通电导线在a处的磁场大小为BP= B0；
当P中的电流反向，其他条件不变，再依据几何关系，及三角知识，则有：B2= B0；因外加的磁场方向与PQ平行，且由Q指向P，磁场大小为B0；最后由矢量的合成法则，那么a点处磁感应强度的大小为B= ，C符合题意，ABD不符合题意；
故答案为：C。
【分析】结合题目条件求出导线产生的磁感应强度，当电流反向后，画出a点的磁场，进行矢量合成即可。
5．【答案】D
【知识点】电场及电场力；电场力做功
【解析】【解答】AB．根据图象信息可知除尘器内电场在水平面上的分布类似于负点电荷电场，电场线方向由收尘极指向电晕极，逆电场线方向，电势变高，故越靠近收尘极，电势越高，AB不符合题意；
C．尘埃带负电后受电场力作用向收尘极运动，电场力做正功，电势能越来越小，C不符合题意；
D．离电晕极越远，场强越小，尘埃带电量不变，电场力越小，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用电场线的分布可以比较电势的大小及场强的大小；利用电场力做功可以判别电势能的大小；利用电场强度的大小可以比较电场力的大小。
6．【答案】C
【知识点】电场及电场力；洛伦兹力的计算
【解析】【解答】A．带正电的粒子从 点进入两金属板的空间，恰能沿轨迹③所在的直线 运动，则粒子受向上的洛伦兹力和向下的电场力平衡，即
即
若将粒子电量变为原来的2倍，则粒子所受的电场力和洛伦兹力仍平衡，仍沿轨迹③做直线运动，A不符合题意；
B．若将电容器逆时针旋转一个很小的角度，则粒子进入复合场时所受的向上的洛伦兹力大于电场力沿竖直方向的分力，则粒子将向上偏转做曲线运动，B不符合题意；
C．若将M板向左移动一小段距离，则电容器电容减小，根据Q=CU可知，两板电压U变大，则粒子受向下的电场力变大，则粒子可能沿轨迹④做曲线运动，C符合题意；
D．若将M、N板间距减小少许，则电容器电容C变大，根据Q=CU可知两板电压U减小，则粒子受电场力减小，则粒子向上偏转，可能沿轨迹①做曲线运动，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用电场力和洛伦兹力相等可以判别直线通过速度选择器的速度大小，利用表达式可以判别粒子电荷量变化时粒子还是做直线运动；当电容器旋转一定角度时，利用洛伦兹力和电场力在竖直方向的大小可以判别粒子的偏转；当板间距离减小时电容变小电压变大会导致电场力大于洛伦兹力则粒子向下偏转；当板间距离减小时由于电场强度不变所以粒子继续做直线运动。
7．【答案】D
【知识点】电功率和电功；机车启动
【解析】【解答】AD．已知该电动自行车的额定电压为48V，额定电流为12A，则该电动机的输入功率为
已知额定输出功率为400W，则线圈的发热功率为
则由
可得
A不符合题意，D符合题意；
B．A（安培）是电流单位，h是时间单位，二者乘积为It=Q
表述电量，B不符合题意；
C．当汽车速度最大时，汽车做匀速直线运动，则牵引力等于地面的阻力，即F=f
则此时额定输出功率为
最大行驶速度为
则牵引力大小为
故阻力大小
C不符合题意；
故答案为：D。
【分析】利用电动机的输入功率和输出功率可以求出热功率的大小，结合热功率的表达式可以求出线圈内阻的大小；Ah时电荷量的单位；利用牵引力和阻力相等时结合输出功率的大小可以求出阻力的大小。
8．【答案】C
【知识点】电磁感应中的图像类问题
【解析】【解答】A． 根据法拉第电磁感应定律得
回路的电流为
AB两端的电压大小为 AB两端的电压大小为24V，A不符合题意；
B．根据楞次定律，在线圈所在位置上感生电流沿逆时针方向，感应电场的方向也是逆时针方向，B不符合题意；
C.0.1s时间内非静电搬运的电荷量为
0.1s时间内非静电搬运的电荷量为0.05C，C符合题意；
D．电阻R上产生的热功率为
电阻R上产生的热功率为12W，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用法拉第电磁感应定律结合欧姆定律可以求出AB两端电压的大小；利用楞次定律可以判别感应电流的方向；利用电流和时间可以求出电荷量的大小；利用电流和电压可以求出热功率的大小。
9．【答案】D
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】A．当滑动变阻的滑片向右滑动时，滑动变阻器接入电路中的阻值变大，可将副线圈与滑动变阻器看成电源，副线圈两端电压不变，则路端电压变小，即电压表V2的示数变小，A不符合题意；
B．由于路端电压变小，则灯泡变暗，B不符合题意；
C．副线圈中电流变小，则原线圈中的电流变小，由于原线圈中电压不变，则变压器的输入功率变小，C不符合题意；
D．由于路端电压变小，则电容器两端电压变小，由公式 可知，电容器的电荷量减少，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】当滑动变阻器阻值变大时，由于输入电压决定输出电压所以电压表读数保持不变；由于输出电阻变大则电流变小所以其灯泡变暗；由于输出电流决定输入电流所以其变压器输入功率变小；由于电容器两端电压变小则其电荷量也变小。
10．【答案】D
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】A．在形成电流曲线2的过程中，开关S与2端相连，电容器在放电，在放电的过程中，电容器的电荷量减小，但电容反映电容器本身的特性，与电压和电量无关，电容器的电容保持不变，A不符合题意；
B．充电过程中电源提供的电能部分转化为内能，大部分转化为电容器中的电场能，B不符合题意；
C．根据q=It，可知I－t图线与时间轴围成的面积表示电荷量。由于电容器充电和放电的电量相等，所以曲线1与横轴所围面积等于曲线2与横轴所围面积，C不符合题意；
D．在形成电流曲线1的过程中，开关S与1端相连，电容器在充电，所带电量增大，电容不变，根据 可知，两极板电压逐渐增大，由图可知电流变化越来越慢，则电荷量变化越来越慢，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】其电容器电荷量变小时电容器的电容保持不变；由于充电过程部分电能转化为内能所以充电的电能大于电容器的电场能；由于充电和放电的电荷量相等所以面积大小相等；利用电流的变化率可以判别其电容器电荷量及电压的变化快慢。
11．【答案】C
【知识点】动能定理的综合应用；洛伦兹力的计算
【解析】【解答】AB．当磁场方向垂直纸面向里，则洛伦兹力方向向上。当
时，圆环不受支持力和摩擦力，摩擦力做功为零。当
时，圆环做减速运动到静止，只有摩擦力做功。根据动能定理得
解得
当
时，圆环先做减速运动，当
时，不受摩擦力，做匀速直线运动。由
可得
根据动能定理得
解得
AB不符合题意；
CD．如果磁场方向垂直纸面向外，则洛伦兹力方向向下，圆环做减速运动到静止，只有摩擦力做功。根据动能定理得
解得
D不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用左手定则可以判别洛伦兹力的方向；结合洛伦兹力和重力比较可以判别压力的方向及大小，利用压力可以判别其摩擦力的大小进而判别克服摩擦力做功的大小。
12．【答案】D
【知识点】练习使用多用电表
【解析】【解答】A．设虚线框内的电阻为R内，外接电阻为Rx时，根据闭合电路欧姆定律可得电流强度为
由于I与Rx不是线性关系，所以将电流表表盘刻度改为相应的电阻值时，刻度不是均匀的，且为左密右疏，A不符合题意；
B．由于灯泡的电阻随温度升高，电阻增大，则这个装置测小灯泡的阻值比小灯泡在正常电路的电阻小，B不符合题意；
C．由题意可知
则
所以 图像并不会过坐标原点，C不符合题意；
D．若将被测电阻位置换成一个电阻箱，调节电阻箱的阻值当电流表的示数为2.5mA，即为量程的一半，则此时电阻箱的阻值为这个装置的内阻即为中值电阻，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用闭合电路的欧姆定律可以判别电阻和电流的大小关系；由于灯泡工作电阻随温度升高而变大，用这个装置时测量的灯泡电阻比正常工作时电阻偏小；利用闭合电路的欧姆定律可以判别图像不会过原点。
13．【答案】D
【知识点】牛顿第二定律；洛伦兹力的计算
【解析】【解答】C．根据牛顿第二定律得
解得 ，C不符合题意；
A．小球的向心加速度为
解得 ，l相同，v不同，所以a不同，A不符合题意；
B．小球所受的拉力 ，所以两种情况小球所受的拉力相同，B不符合题意；
D．剪断细线后，小球做平抛运动，运动时间为
解得 ，两种情况小球的轨道平面与地面的距离均为h，两种情况剪断细线后，小球落到时间相同，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用左手定则可以判别洛伦兹力的方向，结合牛顿第二定律可以求出向心加速度的大小及线速度的大小；利用竖直方向的平衡方程可以判别拉力的大小相同；剪断绳子后，利用竖直方向的位移公式可以比较小球的运动的时间。
14．【答案】A,C
【知识点】电阻定律；欧姆定律
【解析】【解答】A．电流的微观表达式 ，所以电流密度为
A符合题意；
BC．设导线的长度为l，导线两端的电压为U，则U=El， ，则
根据欧姆定律得 ，联立解得
B不符合题意，C符合题意；
D．电子匀速运动时，有
D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】利用电流的微观表达式可以求出电流的密度；利用欧姆定律结合电阻定律可以求出电阻率的表达式；电子匀速运动时，利用电场力和阻力大小相等可以求出阻力的大小。
15．【答案】（1）丁图；当磁铁N极插入线圈及磁铁S极拔出线圈时，感应电流的磁场方向相同；（磁场）磁通量的变化
（2）欧姆档
（3）A
【知识点】电磁感应的发现及产生感应电流的条件；楞次定律
【解析】【解答】(1)由题图可知，比较甲图和丁图可知，发现电流表指针偏转的方向相同，这是因为当磁铁N极插入线圈及磁铁S极拔出线圈时，感应电流的磁场方向相同；感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的（磁场）磁通量的变化；(2)多用电表内部某一挡含有直流电源，依据欧姆表内部有电源，因此电表的欧姆挡对电流表进行测试；(3)当磁铁完全进入线圈内时，穿过线圈的磁通量不变，则不会产生感应电流，则磁铁会加速运动，当到达线圈底部时，磁通量变化率大于磁铁进入线圈时位置，依据法拉第电磁感应定律，则到达底部的感应电流较大，再由楞次定律可知，进与出的感应电流方向相反。
故答案为：A。
【分析】（1）甲图和丁图感应电流方向相同是由于感应磁场阻碍原磁场的变化；
（2）要测试电流方向和指针偏转方向的关系可以使用多用电表的欧姆档进行测试；
（3）利用楞次定律可以判别磁铁穿过线圈的电流方向，利用穿过线圈时磁通量变化率可以比较感应电流的大小。
16．【答案】（1）甲
（2）2.5
（3）偏小
（4）；不变
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1)如果选择图乙所示电路图，电源内阻的测量值等于电源内阻真实值与电流表内阻之和，由于电流表内阻很小，采用图乙所示电路图时电源内阻测量误差较大，为减小实验误差，应选择图甲所示电路图；(2)根据图甲所示电路图，由闭合电路的欧姆定律可知，路端电压U=E－Ir，由图丙所示U－I图象可知，电源内阻 (3)由图甲所示电路图可知，由于电压表的分流作用，电流测量值小于真实值，当外电路短路时，短路电流测量值等于真实值，电源的U－I测量图象与理论图象如图所示
由图示图象可知，干电池电动势的测量值小于真实值；(4)保持滑动接头处于D点不动，电阻丝AB中的电流保持不变，电流计G中没有电流，电源电动势与金属丝并联部分电压相等，设金属丝中的电流为I，金属丝单位长度电阻为R，由并联电路特点与欧姆定律得ILADR=Es，ILAXR=Ex
解得待测电源电动势 由题意可知，实验过程中没有系统误差，即待测电源电动势Ex的新测量值与原测量值相比不变。
【分析】（1）由于电源内阻比较小所以电流表选择相对于电源外接法；
（2）利用图像斜率可以求出电源内阻的大小；
（3）由于电压表的分流作用会导致内阻和电动势的测量值偏小；
（4）利用电阻丝的分压作用结合长度的比值可以求出电动势的大小，由于测量没有系统误差所以测量值和原来测量值相比不变。
17．【答案】（1）解：由
得
又因为 得
（2）解：由几何关系可得 ，
洛伦兹力提供向心力
得
（3）解：根据周期得定义有 ，所以
【知识点】带电粒子在电场中的偏转；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）电子在加速电场中做加速运动，利用电场力做功结合动能定理可以求出电场强度的大小；
（2）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，利用几何关系可以求出轨道半径的大小，结合牛顿第二定律可以求出磁感应强度的大小；
（3）利用电子在磁场中运动的周期结合轨迹所对圆心角的大小可以求出电子在磁场中运动的时间。
18．【答案】（1）解：感应电动势E=Blv
感应电流
解得
（2）解：线圈穿过磁场的过程中ad边的电压Uad随时间变化的图像如图所示
（3）解：取一个周期，生热相同，列式如下
可得
【知识点】电磁感应中的电路类问题
【解析】【分析】（1）线圈进入磁场边界时切割磁感线，利用动生电动势的表达式结合欧姆定律可以求出感应电流的大小；
（2）已知感应电流的大小，结合欧姆定律可以求出ad两端电压和时间的变化关系；
（3）取一个周期内感应电流产生的热量结合欧姆定律可以求出电压的有效值。
19．【答案】（1）解：由动能定理有
解得
（2）解：小球受力分析 如图所示
设摆球偏离平衡位置的位移x
解得
（3）解：小球重力、电场力、细绳的拉力作用，因为重力等于电场力，其合力F合与水平和竖直方向均成45o，所以小球在与水平面夹角45o的斜面内做往复圆周运动，当小球从静止开始运动到细线与F合共线时，细线恰好偏转45o角，此时小球速度达到最大，细线拉力也最大，然后小球做减速运动到速度等于零，在该位置两侧做往复圆周运动。
【知识点】动能定理的综合应用；简谐运动的回复力和能量
【解析】【分析】（1）小球在电场中，电场力对其做功，利用动能定理可以求出小球速度等于0时距离A点的距离大小；
（2）对小球进行受力分析，利用电场力的分力可以求出回复力的大小；
（3）撤去水平面时，利用电场力和重力可以求出合力的大小及方向；利用合力的方向可以判别小球在竖直面内做往返圆周运动。
20．【答案】（1）解：当液体流动方向如图（a）所示时，仪表显示本应为正值，但实际显示却为负值，可能是仪表正负极接线接反了。在不重新拆装电磁流量计的情况下，可以通过改变磁场方向或者交换仪表接线达到目的。
（2）解：不接仪表时，M、N间的电势差即为导电液体切割磁感线产生的电动势，即
由流量定义，有
接仪表后
联立得 ，
通过 与流量Q的关系式，可以看出当 ， 。故可以通过增大仪表的电阻来降低仪表对测量流量带来的影响。
（3）解：可用方波脉冲磁场，并在方波信号中间采集数据
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的电路类问题
【解析】【分析】（1）仪表读数错误是由于正负极接反了，可以利用改变磁场方向是离子偏转方向改变使电流方向改变进而使读数改变；
（2）已知导电液体切割磁场产生电动势；结合动生电动势的表达式可以求出不接仪表时电动势的表达式，再结合流量的表达式可以求出电压的大小；接仪表表示利用欧姆定律可以求出电极间的电压表达式，进而求出接仪表时电压的大小；
（3）由于正弦磁场要降低干扰可以使用方波脉冲磁场。
1 / 1北京市朝阳区2021届高三上学期物理期末质量检测反馈试卷
一、单选题
1．（2020高三上·朝阳期末）了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。下列选项符合史实的是（ ）
A．法拉第发现了自感现象 B．安培最早提出了场的概念
C．奥斯特提出了分子电流假说 D．密立根测出了元电荷的数值
【答案】D
【知识点】物理学史
【解析】【解答】A.1832年，美国科学家亨利发现自感现象（因电流变化而在电路本身引起感应电动势的现象），日光灯的工作原理即为其应用之一，双绕线法制精密电阻为消除其影响应用之一，A不符合题意；
B．场是由法拉第最早提出的，B不符合题意；
C．安培提出了分子电流假说，C不符合题意；
D．密立根通过实验方法，测出了元电荷的数值，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】亨利发现了自感现象；法拉第最早提出了场的概念；安培提出了分子电流假说。
2．（2019高二上·涡阳月考）空间中P、Q两点处各固定一个点电荷，其中P点处为正电荷，P、Q两点附近电场的等势面分布如题图图所示，a、b、c、d为电场中的4个点，则（ ）
A．P、Q两点处的电荷等量同种 B．a点和b点的电场强度相同
C．c点的电势低于d点的电势 D．负电荷从a到c，电势能减少
【答案】D
【知识点】电场强度和电场线
【解析】【解答】P、Q两点处的电荷等量异种，A不符合题意；a点和b点的电场强度大小相等，方向不同，B不符合题意；c点的电势高于d点的电势，C不符合题意；负电荷从a到c，电场力做功，电势能减少，D符合题意．
故答案为：D
【分析】利用等势面的分布可以判别电荷为异种电荷；利用电场线的分布可以判别电势和场强的大小；利用电势结合电性可以比较电势能的大小。
3．（2020高三上·朝阳期末）如图所示，2020年11月13日，万米深潜器“奋斗者号”再次深潜至地球的最深处——马里亚纳海沟。借助无线电波、激光等传输信号，实现深潜器舱内和海底作业的电视直播。要有效的发射电磁波，振荡电路首先要有足够高的振荡频率，下列选项正确的是（ ）
A．若要提高振荡频率，可增大自感线圈的自感系数
B．无线电波比红外线更容易发生衍射
C．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波不适用
D．在真空中电磁波的传播速度小于光速
【答案】B
【知识点】波长、波速与频率的关系；电磁振荡
【解析】【解答】A．根据LC振荡电路的频率公式
若要提高振荡频率，可减小自感线圈的自感系数或者电容器的电容，A不符合题意；
B．无线电波比红外线的波长更长，根据发生明显衍射现象的条件，可知前者比后者更容易发生衍射，B符合题意；
C．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系
对电磁波同样适用，C不符合题意；
D．在真空中电磁波的传播速度等于光速，为 ，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用电磁振荡的频率公式可以判别要提高频率可以减小自感系数或者减小电容的大小；无线电波比红外线波长大越容易发生衍射现象；波长和频率的关系同样适用于电磁波；电磁波在真空中传播速度等于光速。
4．如图所示，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零．如果让P中的电流反向、其他条件不变，则a点处磁感应强度的大小为（ ）
A．0 B． C． D．2B0
【答案】C
【知识点】磁感应强度
【解析】【解答】在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离为l的a点处的磁感应强度为零，如下图所示：
由此可知，外加的磁场方向与PQ平行，且由Q指向P，即B1=B0；依据几何关系，及三角知识，则有：BPcos30°= B0； 解得P或Q通电导线在a处的磁场大小为BP= B0；
当P中的电流反向，其他条件不变，再依据几何关系，及三角知识，则有：B2= B0；因外加的磁场方向与PQ平行，且由Q指向P，磁场大小为B0；最后由矢量的合成法则，那么a点处磁感应强度的大小为B= ，C符合题意，ABD不符合题意；
故答案为：C。
【分析】结合题目条件求出导线产生的磁感应强度，当电流反向后，画出a点的磁场，进行矢量合成即可。
5．（2020高三上·朝阳期末）为了减少污染，工业废气需用静电除尘器除尘，某除尘装置如图所示，其收尘极为金属圆筒，电晕极位于圆筒中心。当两极接上高压电源时，电晕极附近会形成很强的电场使空气电离，废气中的尘埃吸附离子后在电场力的作用下向收尘极运动并沉积，以达到除尘目的。假设尘埃向收尘极运动过程中所带电量不变，下列判断正确的是（ ）
A．金属圆筒内场强处处为零
B．金属圆筒内越靠近收尘极电势越低
C．带电尘埃向收尘极运动过程中电势能越来越大
D．带电尘埃向收尘极运动过程中受到的电场力越来越小
【答案】D
【知识点】电场及电场力；电场力做功
【解析】【解答】AB．根据图象信息可知除尘器内电场在水平面上的分布类似于负点电荷电场，电场线方向由收尘极指向电晕极，逆电场线方向，电势变高，故越靠近收尘极，电势越高，AB不符合题意；
C．尘埃带负电后受电场力作用向收尘极运动，电场力做正功，电势能越来越小，C不符合题意；
D．离电晕极越远，场强越小，尘埃带电量不变，电场力越小，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用电场线的分布可以比较电势的大小及场强的大小；利用电场力做功可以判别电势能的大小；利用电场强度的大小可以比较电场力的大小。
6．（2020高三上·朝阳期末）如图所示，两块很大的平行金属板M、N正对放置，分别带有等量异种电荷，在两板间形成匀强电场，空间同时存在垂直纸面向里的匀强磁场。有一带正电的粒子从 点进入两金属板的空间，恰能沿轨迹③所在的直线 运动，不计粒子重力。只改变一个条件，则下列说法中正确的是（ ）
A．若将粒子电量变为原来的2倍，则粒子可能沿轨迹①做曲线运动
B．若将电容器逆时针旋转一个很小的角度，则粒子可能沿轨迹②做直线运动
C．若将M板向左移动一小段距离，则粒子可能沿轨迹④做曲线运动
D．若将M、N板间距减小少许，则粒子将沿轨迹④做曲线运动
【答案】C
【知识点】电场及电场力；洛伦兹力的计算
【解析】【解答】A．带正电的粒子从 点进入两金属板的空间，恰能沿轨迹③所在的直线 运动，则粒子受向上的洛伦兹力和向下的电场力平衡，即
即
若将粒子电量变为原来的2倍，则粒子所受的电场力和洛伦兹力仍平衡，仍沿轨迹③做直线运动，A不符合题意；
B．若将电容器逆时针旋转一个很小的角度，则粒子进入复合场时所受的向上的洛伦兹力大于电场力沿竖直方向的分力，则粒子将向上偏转做曲线运动，B不符合题意；
C．若将M板向左移动一小段距离，则电容器电容减小，根据Q=CU可知，两板电压U变大，则粒子受向下的电场力变大，则粒子可能沿轨迹④做曲线运动，C符合题意；
D．若将M、N板间距减小少许，则电容器电容C变大，根据Q=CU可知两板电压U减小，则粒子受电场力减小，则粒子向上偏转，可能沿轨迹①做曲线运动，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用电场力和洛伦兹力相等可以判别直线通过速度选择器的速度大小，利用表达式可以判别粒子电荷量变化时粒子还是做直线运动；当电容器旋转一定角度时，利用洛伦兹力和电场力在竖直方向的大小可以判别粒子的偏转；当板间距离减小时电容变小电压变大会导致电场力大于洛伦兹力则粒子向下偏转；当板间距离减小时由于电场强度不变所以粒子继续做直线运动。
7．（2020高三上·朝阳期末）下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数，不计自身机械损耗，若该车在额定状态下以最大速度行驶，则下列选项正确的是（ ）
自重 40kg 额定电压、电流 48V、12A
载重 75kg 电池容量 20Ah
最大行驶速度 20km/h 额定输出功率 480W
A．电动机的线圈电阻一定大于4Ω B．Ah是能量单位
C．该车受到的阻力为24N D．电动机的线圈的热功率为96W
【答案】D
【知识点】电功率和电功；机车启动
【解析】【解答】AD．已知该电动自行车的额定电压为48V，额定电流为12A，则该电动机的输入功率为
已知额定输出功率为400W，则线圈的发热功率为
则由
可得
A不符合题意，D符合题意；
B．A（安培）是电流单位，h是时间单位，二者乘积为It=Q
表述电量，B不符合题意；
C．当汽车速度最大时，汽车做匀速直线运动，则牵引力等于地面的阻力，即F=f
则此时额定输出功率为
最大行驶速度为
则牵引力大小为
故阻力大小
C不符合题意；
故答案为：D。
【分析】利用电动机的输入功率和输出功率可以求出热功率的大小，结合热功率的表达式可以求出线圈内阻的大小；Ah时电荷量的单位；利用牵引力和阻力相等时结合输出功率的大小可以求出阻力的大小。
8．（2020高三上·朝阳期末）如图甲所示，N=50匝的线圈（图中只画了2匝），电阻r=2 ，其两端与一个R=48 的电阻相连。线圈内有垂直纸面向里的磁场，磁通量按图乙所示规律变化。下列选项正确的是（ ）
A．AB两端的电压大小为25V
B．在线圈所在位置上感生电场沿顺时针方向
C．0.1s时间内非静电搬运的电荷量为0.05C
D．电阻R上产生的热功率为12.5W
【答案】C
【知识点】电磁感应中的图像类问题
【解析】【解答】A． 根据法拉第电磁感应定律得
回路的电流为
AB两端的电压大小为 AB两端的电压大小为24V，A不符合题意；
B．根据楞次定律，在线圈所在位置上感生电流沿逆时针方向，感应电场的方向也是逆时针方向，B不符合题意；
C.0.1s时间内非静电搬运的电荷量为
0.1s时间内非静电搬运的电荷量为0.05C，C符合题意；
D．电阻R上产生的热功率为
电阻R上产生的热功率为12W，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用法拉第电磁感应定律结合欧姆定律可以求出AB两端电压的大小；利用楞次定律可以判别感应电流的方向；利用电流和时间可以求出电荷量的大小；利用电流和电压可以求出热功率的大小。
9．（2020高三上·朝阳期末）如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数比为n1：n2，原线圈接正弦交流电源，电压保持不变，副线圈接有滑动变阻器、一个小灯泡、一个电容器。电流表和电压表均可视为理想电表。当滑动变阻的滑片向右滑动时，下列选项正确的是（ ）
A．电压表V2的示数不变 B．灯泡变亮
C．变压器的输入功率变大 D．电容器的电荷量减少
【答案】D
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】A．当滑动变阻的滑片向右滑动时，滑动变阻器接入电路中的阻值变大，可将副线圈与滑动变阻器看成电源，副线圈两端电压不变，则路端电压变小，即电压表V2的示数变小，A不符合题意；
B．由于路端电压变小，则灯泡变暗，B不符合题意；
C．副线圈中电流变小，则原线圈中的电流变小，由于原线圈中电压不变，则变压器的输入功率变小，C不符合题意；
D．由于路端电压变小，则电容器两端电压变小，由公式 可知，电容器的电荷量减少，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】当滑动变阻器阻值变大时，由于输入电压决定输出电压所以电压表读数保持不变；由于输出电阻变大则电流变小所以其灯泡变暗；由于输出电流决定输入电流所以其变压器输入功率变小；由于电容器两端电压变小则其电荷量也变小。
10．（2020高三上·朝阳期末）在研究电容器的充、放电实验中，把一个电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接。先使开关S与1端相连，电源向电容器充电；然后把开关S掷向2端，电容器放电。电流传感器与计算机连接，记录这一过程中电流随时间变化的i－t图像如图乙所示，图线1表示电容器的充电过程，图线2表示电容器的放电过程。下列选项正确的是（ ）
A．图乙中形成图线2的过程，电容器的电容在逐渐减小
B．电容器放电过程中释放的电场能等于充电过程中电源释放的电能
C．由于电阻R存在，图乙中图线1与横轴所围的面积大于图线2与横轴所围的面积
D．图乙中形成图线1的过程中，电容器两极板间电压升高的越来越慢
【答案】D
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】A．在形成电流曲线2的过程中，开关S与2端相连，电容器在放电，在放电的过程中，电容器的电荷量减小，但电容反映电容器本身的特性，与电压和电量无关，电容器的电容保持不变，A不符合题意；
B．充电过程中电源提供的电能部分转化为内能，大部分转化为电容器中的电场能，B不符合题意；
C．根据q=It，可知I－t图线与时间轴围成的面积表示电荷量。由于电容器充电和放电的电量相等，所以曲线1与横轴所围面积等于曲线2与横轴所围面积，C不符合题意；
D．在形成电流曲线1的过程中，开关S与1端相连，电容器在充电，所带电量增大，电容不变，根据 可知，两极板电压逐渐增大，由图可知电流变化越来越慢，则电荷量变化越来越慢，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】其电容器电荷量变小时电容器的电容保持不变；由于充电过程部分电能转化为内能所以充电的电能大于电容器的电场能；由于充电和放电的电荷量相等所以面积大小相等；利用电流的变化率可以判别其电容器电荷量及电压的变化快慢。
11．（2020高三上·朝阳期末）如图所示，空间有一个范围足够大的匀强磁场，磁感应强度为B，一个质量为m、电荷量为+q的带电小圆环套在一根固定的绝缘水平细杆上，杆足够长，环与杆的动摩擦因数为μ。现给环一个向右的初速度v0，在圆环整个运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．如果磁场方向垂直纸面向里，圆环克服摩擦力做的功一定为
B．如果磁场方向垂直纸面向里，圆环克服摩擦力做的功一定为
C．如果磁场方向垂直纸面向外，圆环克服摩擦力做的功一定为
D．如果磁场方向垂直纸面向外，圆环克服摩擦力做的功一定为
【答案】C
【知识点】动能定理的综合应用；洛伦兹力的计算
【解析】【解答】AB．当磁场方向垂直纸面向里，则洛伦兹力方向向上。当
时，圆环不受支持力和摩擦力，摩擦力做功为零。当
时，圆环做减速运动到静止，只有摩擦力做功。根据动能定理得
解得
当
时，圆环先做减速运动，当
时，不受摩擦力，做匀速直线运动。由
可得
根据动能定理得
解得
AB不符合题意；
CD．如果磁场方向垂直纸面向外，则洛伦兹力方向向下，圆环做减速运动到静止，只有摩擦力做功。根据动能定理得
解得
D不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用左手定则可以判别洛伦兹力的方向；结合洛伦兹力和重力比较可以判别压力的方向及大小，利用压力可以判别其摩擦力的大小进而判别克服摩擦力做功的大小。
12．（2020高三上·朝阳期末）某同学把电流表、电池和一个定值电阻串联后，两端连接两支测量表笔，做成了一个测量电阻的装置，如图所示。两支表笔直接接触时，电流表的读数为5.00mA；两支表笔与300W的电阻相连时，电流表的读数为2.00mA。下列选项正确的是（ ）
A．若将电流表表盘刻度改为相应的电阻值，刻度不均匀且左疏右密
B．用这个装置测小灯泡的阻值比小灯泡在正常电路的电阻大
C．若将被测电阻位置换成一个电阻箱，改变电阻箱的阻值，电流表的示数也会发生变化，若作出 图像，图像是过原点的直线( 为电流表示数的倒数、Rx为电阻箱的阻值)
D．若将被测电阻位置换成一个电阻箱，调节电阻箱的阻值当电流表的示数为2.5mA，此时电阻箱的阻值为这个装置的内阻
【答案】D
【知识点】练习使用多用电表
【解析】【解答】A．设虚线框内的电阻为R内，外接电阻为Rx时，根据闭合电路欧姆定律可得电流强度为
由于I与Rx不是线性关系，所以将电流表表盘刻度改为相应的电阻值时，刻度不是均匀的，且为左密右疏，A不符合题意；
B．由于灯泡的电阻随温度升高，电阻增大，则这个装置测小灯泡的阻值比小灯泡在正常电路的电阻小，B不符合题意；
C．由题意可知
则
所以 图像并不会过坐标原点，C不符合题意；
D．若将被测电阻位置换成一个电阻箱，调节电阻箱的阻值当电流表的示数为2.5mA，即为量程的一半，则此时电阻箱的阻值为这个装置的内阻即为中值电阻，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用闭合电路的欧姆定律可以判别电阻和电流的大小关系；由于灯泡工作电阻随温度升高而变大，用这个装置时测量的灯泡电阻比正常工作时电阻偏小；利用闭合电路的欧姆定律可以判别图像不会过原点。
13．（2020高三上·朝阳期末）一个质量为m、带电量为+q的小球，由长为l的细线吊在天花板下，空间有竖直向下的匀强磁场。如图甲小球恰好以速率v0逆时针在水平面内做匀速圆周运动，如图乙小球以速率v1顺时针在水平面内做匀速圆周运动，这两种情况小球的轨道平面与地面的距离均为h，细线与竖直方向的夹角均为θ。已知重力加速度大小为g，空气阻力忽略不计。下列选项正确的是（ ）
A．两种情况小球的向心加速度大小相同
B．两种情况小球所受的拉力不同
C．两种情况小球的速率相同
D．两种情况剪断细线后，小球落到地面的时间相同为
【答案】D
【知识点】牛顿第二定律；洛伦兹力的计算
【解析】【解答】C．根据牛顿第二定律得
解得 ，C不符合题意；
A．小球的向心加速度为
解得 ，l相同，v不同，所以a不同，A不符合题意；
B．小球所受的拉力 ，所以两种情况小球所受的拉力相同，B不符合题意；
D．剪断细线后，小球做平抛运动，运动时间为
解得 ，两种情况小球的轨道平面与地面的距离均为h，两种情况剪断细线后，小球落到时间相同，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用左手定则可以判别洛伦兹力的方向，结合牛顿第二定律可以求出向心加速度的大小及线速度的大小；利用竖直方向的平衡方程可以判别拉力的大小相同；剪断绳子后，利用竖直方向的位移公式可以比较小球的运动的时间。
二、多选题
14．（2020高三上·朝阳期末）金属导电是一个典型的导电模型，值得深入研究。一金属直导线电阻率为ρ，若其两端加电压，自由电子将在静电力作用下定向加速，但电子加速运动很短时间就会与晶格碰撞而发生散射，紧接着又定向加速，设每一次加速的时间为 ，每次加速的末速度为v，这个周而复始的过程可简化为电子沿导线方向匀速运动。我们将导线中电流与导线横截面积的比值定义为电流密度，其大小用j表示，可以“精细”描述导线中各点电流的强弱。设该导线内电场强度为E，单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e，质量为m，电子在导线中定向运动时受到的平均阻力为f。则下列表达式正确的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】A,C
【知识点】电阻定律；欧姆定律
【解析】【解答】A．电流的微观表达式 ，所以电流密度为
A符合题意；
BC．设导线的长度为l，导线两端的电压为U，则U=El， ，则
根据欧姆定律得 ，联立解得
B不符合题意，C符合题意；
D．电子匀速运动时，有
D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】利用电流的微观表达式可以求出电流的密度；利用欧姆定律结合电阻定律可以求出电阻率的表达式；电子匀速运动时，利用电场力和阻力大小相等可以求出阻力的大小。
三、实验题
15．（2020高三上·朝阳期末）探究感应电流方向的实验所需器材包括：条形磁铁、电流表、线圈、导线、一节干电池（用来查明线圈中电流的流向与电流表中指针偏转方向的关系）。
（1）实验现象：如图1所示，根据实验现象，完成以下内容：
a
①比较甲图和 ，发现电流表指针偏转的方向相同，这是因为 ；
②实验结论：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的 ；
（2）为进一步弄清电流表指针摆动方向与电流方向的关系，可以使用一个已知正负极性的直流电源进行探究。某同学想到了多用电表内部某一档含有直流电源，他应选用多用电表的 档对电流表进行测试。实验发现当电流从正接线柱流入电流表时，指针向右摆动；
（3）为了能进一步了解感应电流大小随时间变化的关系，要使用电流传感器，连接好后，以甲图为例，你认为在磁体穿过整个线圈的过程中，传感器显示的电流i随时间t的图象应该是______。
A． B．
C． D．
【答案】（1）丁图；当磁铁N极插入线圈及磁铁S极拔出线圈时，感应电流的磁场方向相同；（磁场）磁通量的变化
（2）欧姆档
（3）A
【知识点】电磁感应的发现及产生感应电流的条件；楞次定律
【解析】【解答】(1)由题图可知，比较甲图和丁图可知，发现电流表指针偏转的方向相同，这是因为当磁铁N极插入线圈及磁铁S极拔出线圈时，感应电流的磁场方向相同；感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的（磁场）磁通量的变化；(2)多用电表内部某一挡含有直流电源，依据欧姆表内部有电源，因此电表的欧姆挡对电流表进行测试；(3)当磁铁完全进入线圈内时，穿过线圈的磁通量不变，则不会产生感应电流，则磁铁会加速运动，当到达线圈底部时，磁通量变化率大于磁铁进入线圈时位置，依据法拉第电磁感应定律，则到达底部的感应电流较大，再由楞次定律可知，进与出的感应电流方向相反。
故答案为：A。
【分析】（1）甲图和丁图感应电流方向相同是由于感应磁场阻碍原磁场的变化；
（2）要测试电流方向和指针偏转方向的关系可以使用多用电表的欧姆档进行测试；
（3）利用楞次定律可以判别磁铁穿过线圈的电流方向，利用穿过线圈时磁通量变化率可以比较感应电流的大小。
16．（2020高三上·朝阳期末）利用电流表（内阻为0.1Ω）和电压表（内阻约为3kΩ）测定一节干电池的电动势和内阻（约为几欧），要求尽量减小实验误差。
（1）应该选择的实验电路是 （填写“甲”或“乙”）；
（2）处理实验中的数据得到如图丙所画图线，则剔除电流表内阻的影响后，可得出干电池的内阻r= Ω；（结果保留2位有效数字）
（3）本实验所测干电池的电动势与真实值相比 （填写“偏大”“偏小”或“相等”）；
（4）为了较准确地测量电动势，有人设计了如图丁所示测量电路，E0是稳压电源，AB是一根均匀的电阻丝，其电阻和长度成正比，Es是标准电池（电动势Es已知），Ex是待测电池（电动势Ex未知)。现合上开关S后，将开关S1和S2合到Es一侧，保持滑动接头处于D点不动，调整电阻R使电流计G中无电流。此后保持R不变，将开关S1和S2合向Ex一侧，这时移动滑动接头的位置，直到电流计中也没有电流为止。以X表示这时滑动接头的位置，已测得AD段距离为LAD，AX段距离为LAX，则可求得待测电源电动势Ex= 。本实验中，若把稳压电源换为电动势和内阻更大的电源再次实验，发现仍可使电流计G中无电流。则待测电源电动势Ex的新测量值与原测量值相比 。（填写“变大”“变小”或“不变”）
【答案】（1）甲
（2）2.5
（3）偏小
（4）；不变
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1)如果选择图乙所示电路图，电源内阻的测量值等于电源内阻真实值与电流表内阻之和，由于电流表内阻很小，采用图乙所示电路图时电源内阻测量误差较大，为减小实验误差，应选择图甲所示电路图；(2)根据图甲所示电路图，由闭合电路的欧姆定律可知，路端电压U=E－Ir，由图丙所示U－I图象可知，电源内阻 (3)由图甲所示电路图可知，由于电压表的分流作用，电流测量值小于真实值，当外电路短路时，短路电流测量值等于真实值，电源的U－I测量图象与理论图象如图所示
由图示图象可知，干电池电动势的测量值小于真实值；(4)保持滑动接头处于D点不动，电阻丝AB中的电流保持不变，电流计G中没有电流，电源电动势与金属丝并联部分电压相等，设金属丝中的电流为I，金属丝单位长度电阻为R，由并联电路特点与欧姆定律得ILADR=Es，ILAXR=Ex
解得待测电源电动势 由题意可知，实验过程中没有系统误差，即待测电源电动势Ex的新测量值与原测量值相比不变。
【分析】（1）由于电源内阻比较小所以电流表选择相对于电源外接法；
（2）利用图像斜率可以求出电源内阻的大小；
（3）由于电压表的分流作用会导致内阻和电动势的测量值偏小；
（4）利用电阻丝的分压作用结合长度的比值可以求出电动势的大小，由于测量没有系统误差所以测量值和原来测量值相比不变。
四、解答题
17．（2020高三上·朝阳期末）利用电场或磁场都可以实现对带电粒子的控制。如图所示，正电荷由静止开始，从M板到N板经电场加速后获得速度v0，并以此速度v0沿磁场半径射入匀强磁场，电子穿出磁场时速度方向和原来入射方向的夹角为 。已知电子质量为m，带电量为e，MN板间距为d，圆形磁场半径为R。求：
（1）M、N板间的电场强度E；
（2）匀强磁场的磁感应强度B；
（3）电子在磁场中运动的时间t。
【答案】（1）解：由
得
又因为 得
（2）解：由几何关系可得 ，
洛伦兹力提供向心力
得
（3）解：根据周期得定义有 ，所以
【知识点】带电粒子在电场中的偏转；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）电子在加速电场中做加速运动，利用电场力做功结合动能定理可以求出电场强度的大小；
（2）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，利用几何关系可以求出轨道半径的大小，结合牛顿第二定律可以求出磁感应强度的大小；
（3）利用电子在磁场中运动的周期结合轨迹所对圆心角的大小可以求出电子在磁场中运动的时间。
18．（2020高三上·朝阳期末）如图1所示，由均匀电阻丝做成的正方形单匝线圈的电阻为R，边长为l，线圈以恒定速度v垂直穿过匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外，宽度为2l。从cd进入磁场开始计时，针对线圈穿过磁场的过程，完成下列问题：
（1）求线圈进入磁场的过程中感应电流的大小；
（2）在图2中画出线圈穿过磁场的过程中ad边的电压Uad随时间变化的图像，标明图线关键位置的坐标值；
（3）若图2中的电压Uad的变化与某交流电压一个周期的变化情况相同，求该交变电压的有效值。
【答案】（1）解：感应电动势E=Blv
感应电流
解得
（2）解：线圈穿过磁场的过程中ad边的电压Uad随时间变化的图像如图所示
（3）解：取一个周期，生热相同，列式如下
可得
【知识点】电磁感应中的电路类问题
【解析】【分析】（1）线圈进入磁场边界时切割磁感线，利用动生电动势的表达式结合欧姆定律可以求出感应电流的大小；
（2）已知感应电流的大小，结合欧姆定律可以求出ad两端电压和时间的变化关系；
（3）取一个周期内感应电流产生的热量结合欧姆定律可以求出电压的有效值。
19．（2020高三上·朝阳期末）如图1所示，绝缘细线的一端系一带正电小球，另一端固定在O点，整个装置处于光滑绝缘水平面上，空间存在一水平向右的匀强电场，电场强度大小为E，小球静止时处于A点，图2为俯视图。已知细线长度为L，小球质量为m，带电量大小为q，重力加速度为g，不计空气阻力，细线的长度不变。
（1）在水平面上让小球静止于A点，OA平行于电场线，给小球一个垂直OA的初速度v，使其向O′方向运动。求小球速度为零时，距A点的水平距离；
（2）如图3（俯视图顺时针旋转90度），保持细线伸直，将小球在水平面上拉离A点一个很小的距离，使其在BC间做小角度的自由摆动，当小球运动到P点时，摆角为θ，画出小球在水平面内受力的示意图，并写出此时刻小球受到的回复力F回大小；（提示：用弧度制表示角度，当角θ很小时，sinθ ≈ θ，θ角对应的弧长与它所对的弦长也近似相等）
（3）在水平面上将小球拉至位置O′，小球处于静止的情况下，突然撤掉水平面，O点位置不变。若 ，不计空气阻力，分析小球在之后的运动情况：例如，小球在什么面内运动？小球运动过程中速度大小怎么变化？在什么位置细线拉力有最大值？
【答案】（1）解：由动能定理有
解得
（2）解：小球受力分析 如图所示
设摆球偏离平衡位置的位移x
解得
（3）解：小球重力、电场力、细绳的拉力作用，因为重力等于电场力，其合力F合与水平和竖直方向均成45o，所以小球在与水平面夹角45o的斜面内做往复圆周运动，当小球从静止开始运动到细线与F合共线时，细线恰好偏转45o角，此时小球速度达到最大，细线拉力也最大，然后小球做减速运动到速度等于零，在该位置两侧做往复圆周运动。
【知识点】动能定理的综合应用；简谐运动的回复力和能量
【解析】【分析】（1）小球在电场中，电场力对其做功，利用动能定理可以求出小球速度等于0时距离A点的距离大小；
（2）对小球进行受力分析，利用电场力的分力可以求出回复力的大小；
（3）撤去水平面时，利用电场力和重力可以求出合力的大小及方向；利用合力的方向可以判别小球在竖直面内做往返圆周运动。
20．（2020高三上·朝阳期末）工业上常用电磁流量计来测量高黏度及强腐蚀性流体的流量Q（单位时间内流过管道横截面的液体体积）。它的优点是测量范围宽、反应快、易与其他自动控制装置配套。如图是电磁流量计的示意图。圆形管道由非磁性材料制成，空间有匀强磁场。当管道中的导电液体流过磁场区域时，用仪表测量出放置在管道壁上的M、N两个电极间的电势差，就可以知道管道中液体的流量Q。已知电极M、N间的距离等于管道的直径d，磁感应强度为B。假定管道中各处液体的流速相同，且液体始终充满整个管道。
（1）当液体流动方向如图所示时，仪表显示本应为正值，但实际显示却为负值，请问可能是什么原因？在不重新拆装电磁流量计的情况下，请你提出使仪表指示为正值的简便方法；
（2）仪表自身一般有电阻，将其值记为R。M、N之间的导电液体的电阻记为r，r随导电液体电阻率的变化而变化，若不接仪表时电极M、N间的电势差为U，接仪表时电极间的电势差为 ，试推导 与流量Q的关系式并分析说明、如何降低仪表对测量流量带来的影响；
（3）为电磁流量计提供工作磁场叫励磁，电磁流量计在使用过程中，不同的励磁方式会产生不同的干扰信号，这些干扰信号与有用的信号混杂在一起，会干扰电压的测量。例如长时间的稳恒磁场会产生极化干扰，而正弦交流磁场易产生正交干扰，请结合上述信息，提出一个合理的励磁方式（可画出B-t图像），从而降低上述两种干扰。
【答案】（1）解：当液体流动方向如图（a）所示时，仪表显示本应为正值，但实际显示却为负值，可能是仪表正负极接线接反了。在不重新拆装电磁流量计的情况下，可以通过改变磁场方向或者交换仪表接线达到目的。
（2）解：不接仪表时，M、N间的电势差即为导电液体切割磁感线产生的电动势，即
由流量定义，有
接仪表后
联立得 ，
通过 与流量Q的关系式，可以看出当 ， 。故可以通过增大仪表的电阻来降低仪表对测量流量带来的影响。
（3）解：可用方波脉冲磁场，并在方波信号中间采集数据
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的电路类问题
【解析】【分析】（1）仪表读数错误是由于正负极接反了，可以利用改变磁场方向是离子偏转方向改变使电流方向改变进而使读数改变；
（2）已知导电液体切割磁场产生电动势；结合动生电动势的表达式可以求出不接仪表时电动势的表达式，再结合流量的表达式可以求出电压的大小；接仪表表示利用欧姆定律可以求出电极间的电压表达式，进而求出接仪表时电压的大小；
（3）由于正弦磁场要降低干扰可以使用方波脉冲磁场。
1 / 1
