北京市人大附中2021-2022学年高二上学期期末考试物理试卷
物理
命题人：李志刚审题人：刘永进 2021年01月12日
说明：本练习共分为两部分，共四道大题，22道小题，共8页，满分100分，考试时间90分钟，请在答题纸上作答，试卷作答无效。
第I卷（共48分）
一、单项选择题（本题共10小题，每题3分，共计30分。在每小题的选项中有且只有一个符合题意。）
1.WiFi无线网络实质是一种短程无线传输技术，能够在一定范围内支持互联网接入的电磁波信号。最新的WiFi6技术使用
2.4GHz或5GHz电磁波，属于电磁波谱中的某个波段，如图1所示。下
列关于电磁波和WiFi的说法，错误的是（）
A.麦克斯韦预言了电磁波；楞次首次用实验证实了电磁波的存在
B.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
C. WiFi信号使用的电磁波属于无线电波
D. WiFi信号使用的电磁波中，2.4GHz的波长比5GHz的更长
2.如图2所示，电磁炉是利用感应电流（涡流）的加热原理工作的。下列关于电
磁炉的说法，正确的是（）
A.电磁炉可用陶瓷器皿作为锅具对食品加热
B.电磁炉面板采用陶瓷材料，发热部分为铁锅
底部
C.电磁炉面板采用金属材料，通过面板涡流发高速免费日期2022
热传导到锅里，再加热锅内食品
D.电磁炉的锅具一般不用铜锅，是因为铜锅中
不能形成涡流
3.如图3所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。t=0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置恰好使MDEN构成一个边长为l的正方形。为使MN棒中不产生感应电流，从t=0开始，磁感应强度B应随时间t变化，图4中的四个图像能正确反映B和t之间对应关系的是（）
4.用电流传感器（相当于电流表，其电阻可以忽略不计）研究通电自感现象的电路如图5甲所示。电阻的阻值是R，多匝线圈L中未插入铁芯，电源电动势为E，L的电阻和电源的内阻均可忽略。闭合开关S，传感器记录了电路
中电流i 随时间t 变化的关系图像，如图5乙中曲线①所示。如果改变某一
条件，其他条件不变，重复实验，可以得到图5乙中曲线②。改变的条件可
能是（ ）
A.线圈L 中插入铁芯
B.增大E
C.增大R
D.减小R
5.如图6所示，某LC 振荡电路中，L 是电阻不计的电感线圈，C 是电容器。该振荡电路在某一时刻的电场和磁场方向如图所示。不计电磁波的辐射损失，则下列说法正确的是（ ）
A.该时刻电容器正在充电
B.该时刻电路中电流正在减小
C.该时刻电场能正在向磁场能转化
D.该LC 振荡电路磁场能量变化的周期为2T LC π= 6.如图7甲所示，两闭合圆形线圈A 、B 圆心重合，放在同一水平面内，线圈A 中通以如图7乙所示的变化电流，设t=0时电流沿逆时针方向（图中箭头所示）。
关于线圈B 的电流方向和所受安培力产生的效果，下列说法正确的是（ ）
A.在0< t < t 1时间内，有顺时针方向的电流，且有收缩的趋势
B.在0< t < t 1时间内，有逆时针方向的电流，且有扩张的趋势
C.在t 1 < t < t 2时间内，有顺时针方向的电流，且有收缩的趋势
D.在t 1 < t < t 2时间内，有逆时针方向的电流，且有扩张的趋势
7.在如图8所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压U 1和输电线上的总电阻R 均保持不变。随着发电厂输出功率的增大，
下列说法中正确的有（ ）
A.升压变压器的输出电压U 2增大
B.降压变压器的输出电压U 4增大
C.输电线上损耗的功率减小
D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大
8.如图9甲所示是法拉第制作的世上最早的发电机的实验装置：一个可绕水平固定转轴转动的铜盘，铜盘的一部分处在蹄形磁体中。如图9乙所示，设蹄形磁体的磁场沿水平方向且磁感应强度为B ，实验时用导线连接铜盘的中心C ，用导线通过滑片D 与铜盘的边缘连接且接触良好。若用外力转动使圆盘如图9乙方向转动起来，关于流过电阻R 的电流，下列说法正确的是（ ）
A. R 中的电流沿b 到a 的方向
B.因为通过圆盘面的磁通量不变，所以R 中无电流
C.若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化
D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R 上的热功率也变为原来的
2倍
9.如图10所示的甲、乙图中，MN、PQ是固定在同一水平面内足够长的平行金属导轨。导体棒ab垂直放在导轨上，导轨都处于垂直水平面向下的足够大的匀强磁场中。导体棒和导轨间接触良好且摩擦不计，导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，甲图中的电容器C原来不带电。今给导体棒ab一个向右的
初速度v0，甲、乙图中导体棒ab在磁场中的最终运动状态是（）
A.甲图中棒ab最终静止，乙图中ab棒最终做匀速运动
B.甲图、乙图中，棒ab最终均做匀速运动
C.甲图中棒ab最终做匀速运动，乙图中棒ab最终静止
D.甲图、乙图中，棒ab最终都静止
10.如图11甲所示，光滑固定平行金属导轨MN、PQ所在平面与水平面成θ角，两端点M、P间接有阻值为R的定值电阻。阻值为r的金属棒ab垂直导轨放置，其他部分电阻不计。整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上。从t=0时刻开始，棒受到一个平行于导轨向上的外力F作用，由静止开始沿导轨向上运动，运动中棒始终与导轨垂直，且接触良好，通过R的感应电流I随时间t变化的图像如图11乙所示，图12给出了外力F大小随时间t变化的图像，其中正确的是（）
二、不定项选择题（本题共6小题，每小题3分，共18分。每小题的选项中至少有一个是符合题意的。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有错选或不答的得0分。）
11.现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图13所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空
室中做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子
加速。图13甲为侧视图，乙为真空室的俯视图，如果从上向下看，电子沿逆时针
方向运动。已知电子的电荷量为e，电子做圆周运动的轨道半径为r，因电流变化
而产生的磁感应强度随时间的变化率为
B
k
t
∆
=
∆
（k为一定值）。下列说法正确的
是（）
A.为使电子加速，当电磁铁线圈电流的方向与图13甲所示方向一致时，电流的大
小应该减小
B.轨道处感生电场强度的大小为2
k rπ
C.电子在圆形轨道中加速一周的过程中，感生电场对电子做的功为2
ke rπ
D.为使电子做圆周运动的轨道半径不变，真空室处的磁感应强度应增大
12.半导体内导电的粒子——“载流子”有两种；自由电子和空穴（空穴可视为能自由移动的带正电粒子）。以空穴导电为主的半导体叫P型半导体，以自由电子导电为主的半导体叫N型半导体。如图14所示为检验半导体材料的类型和对材料性能进行测试的原理图，图中一块长为a、宽为b、厚为c的半导体样品板放在沿y轴正方向的匀强磁
场中，磁感应强度大小为B。当有大小为I、沿x轴正方向的恒定电流通过样品板时，会产生
霍尔电势差U H，已知每个载流子所带电荷量的绝对值为e，下列说法中正确的是（）
A.如果上表面电势高，则该半导体为N型半导体
B.如果下表面电势高，则该半导体为P型半导体
C. U H与b成正比
D. U H与c成反比
13.如图15所示，边长为L的单匝正方形金属线框置于光滑水平桌面上，在拉力作用下以恒定速度通过宽度为D、方向竖直向下的有界匀强磁场，线框的边长L小于有界磁场的宽度D，在整个过程中线框的ab边始终与磁场的边界平行，若以I表示通过线框的电流（规定逆时针为正，顺时针为负）、q表示流过线框
中某一横面的电量、P表示拉力的功率、以U ab表示线框ab两点间的电势差，图16反映线框通过磁场的全过程这些物理量随时间t变化的图像中，错误的是（）
14.如图17甲所示，竖直平面内有单匝正方形金属线框abcd，粗细均匀，密度为ρ。线框下方有一匀强磁场区域，磁场的磁感应强度为B，该区域的水平边界MN、PQ与线框的bc边平行，磁场方向垂直于线框平面向里。现使线框从MN上方某高度处由静止开始下落，线圈平面在线
圈运动过程中始终处在竖直平面内，如图17乙是线框从
开始下落到bc边刚好运动到匀强磁场PQ边界过程的v-t
图像，图中数据均为已知量，不计空气阻力。下列说法
正确的是（）
A.可以求出重力加速度
B.可以求出MN、PQ之间的距离
C.不可以求出线框导线的电阻率
D.不可以求出线框在0~t3时间内产生的热量
15. 工业上常用电磁流量计来测量高黏度及强腐蚀性非磁性导
电流体的流量Q（单位时间内流过管道横截面的液体体
积）。它主要由将流量转换为电压信号的传感器和显示仪表
（相当于能显示自身两端电压的负载电阻R）两部分组成。
传感器的结构如图所示，圆筒形测量管由非磁性材料制成，
内壁绝缘，其上装有一对电极a和c，a、c间的距离等于测量
管的直径D，测量管的轴线与a、c的连线方向以及通电线圈
产生的恒定匀强磁场（磁感应强度为B），方向三者相互垂
直。当导电液体如图18所示的方向流过测量管时，测得管壁ac 上两点间的电压为U ，并通过与电极连接的仪表显示出液体的流量Q 。则（ ）
A.导电液体流速方向如图18中所示时，则c 点电势比a 点电势高
B.对同一种导电液体，电压U 与流量Q 成反比关系
C.仅增大通电线圈的电流，可以提升电磁流量计的灵敏度（灵敏度可用U Q
∆∆表示） D.要使仪表显示的电压受非磁性导电液体种类或浓度的影响很小，需要R 很小（远小于各类在测量管中的待测液体的电阻）
16.入图19所示，足够长、电阻不计、间距为L 的光滑平行金属导轨水平放置，匀强磁
场垂直导轨平面向外，磁感应强度大小为B 。质量为m 、电阻为R 、长度为L 的金属
棒a 静止放置在水平导轨上，质量为2m 、电阻为2R 、长度为L 的金属棒b 锁定在水平
导轨上，ab 均与导轨垂直。现给金属棒a 一水平向右的初速度v 0，经过时间t ，前进距
离x ，速度变为v 。
甲、乙、丙、丁四位同学根据以上条件，分别求解在这段时间t 内在金属棒a 中产生的焦耳热Q a ，具体过程如下：
甲同学 在时间t 内，金属棒a 切割磁感线的感应电动势x E BLv BL
t == 由闭合电路欧姆定律可知3E I R
=
由焦耳定律2a Q I Rt = 由以上关系式联立可以来得Q a 。
乙同学 在时间t 内，金属棒a 损失的动能最终转化为金属棒a 和金属棒b 的焦耳Q a 和Q b ，则
2201122a b Q Q mv mv +=- 又由焦耳定律和电路规律，有12
a a
b b Q R Q R == 由以上关系式联立可以求得Q a 。
丙同学 在时间t 内，对金属棒a 运用动量定理0F t mv mv -=-安
金属棒a 克服安培力做功()0=m v v x W F x t
-=克安安 金属棒a 克服安培力做功将其他形式的能量最终转化为金属棒a 和金属棒b 的焦耳热Q a 和Q b ，则
a b Q Q W +=克安
又由焦耳定律和电路规律，有12
a a
b b Q R Q R == 由以上关系式联立可以求得Q a 。
丁同学 在时间t 内，对金属棒a ，金属棒a 所受安培力的平均值为()12
F F F =+安安初安末，
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