精品解析：陕西省西安市陕西师范大学附属中学2024-2025学年高二下学期收心考试物理试卷

陕西师大附中2024-2025学年第二学期初 高二年级物理试题 一、选择题（本题共12小题，每小题4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”二字最早出现在中文中，是取“格物致理”四字的简称，即考察事物的形态和变化，总结研究它们的规律的意思。同学们要在学习物理知识之外，还要了解物理学家是如何发现物理规律的，领悟并掌握处理物理问题的思想与方法，下列叙述正确的是（　　） A. 电学中引入点电荷的概念，突出带电体的电荷量，采用了等效替代法 B. 库仑首先提出了电场的概念，并引用电场线形象地表示电场的强弱和方向 C. 通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场相似，法拉第由此受到启发提出分子电流假说 D. 电场虽然看不见摸不着，但电场像分子、原子等实物粒子一样是一种客观存在的物质 【答案】D 【解析】 【详解】A．电学中引入点电荷的概念，突出带电体的电荷量，采用了理想模型法，选项A错误； B．法拉第首先提出了电场的概念，并引用电场线形象地表示电场的强弱和方向，选项B错误； C．通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场相似，安培由此受到启发提出分子电流假说，选项C错误； D．电场虽然看不见摸不着，但电场像分子、原子等实物粒子一样是一种客观存在的物质，选项D正确。 故选D。 2. 太极图的含义丰富而复杂，它体现了中国古代哲学的智慧。如图所示，O为大圆的圆心，为上侧阳半圆的圆心，为下侧阴半圆的圆心，O、，在同一直线上，AB为大圆的直径且与连线垂直，C、D为关于O点对称的两点，在，两点分别固定电荷量大小相等的异种点电荷，整个空间只有、处点电荷产生的电场。下列说法正确的是（　　） A. C、D两点电势相等 B. 把电子由A沿直线移到B的过程中，电子的电势能先增加后减小 C. 把质子由A沿直线移到B的过程中，质子所受电场力先增加后减小 D. 将一电子（不计重力）从A点由静止释放，电子可以沿直线在AB间做往返运动 【答案】C 【解析】 【详解】A．在，两点分别固定电荷量大小相等的异种点电荷，设处为正点电荷，处为负点电荷，由于C点靠近正点电荷，D点靠近负点电荷，则C点电势高于D点电势，故A错误； B．AB为等量异种电荷连线的中垂线，根据等量异种电荷电势分布特点可知，中垂线为一等势线，所以把电子由A沿直线移到B的过程中，电子的电势能保持不变，故B错误； C．根据等量异种电荷中垂线电场分布特点可知，O点为中垂线上场强最大的点，则把质子由A沿直线移到B的过程中，场强先变大后变小，质子所受电场力先增加后减小，故C正确； D．由于根据等量异种电荷中垂线上的场强方向与中垂线垂直，所以将一电子（不计重力）从A点由静止释放，在A处受到的电场力与AB直线垂直，电子不可能沿直线在AB间做往返运动，故D错误。 故选C。 3. 在电子显微镜中，电子束相当于光束，通过由电场或磁场构成的电子透镜实现会聚和发散作用。其中的一种电子透镜由两个金属圆环M、N组成，其结构如图甲所示，图乙为图甲的截面示意图。显微镜工作时，两圆环的电势，图乙中虚线表示两圆环之间的等势面（相邻等势面间电势差相等），O为水平虚线与竖直虚线的交点，a、b两点关于O点中心对称。现有一束电子经电场加速后，沿着平行于两金属圆环轴线的方向进入金属圆环M。下列说法不正确的是（　　） A. 该电子透镜对入射的电子束能起到发散作用 B. 电子在穿越电子透镜的过程中电势能减少 C. a点场强与b点场强相同 D. a点电势比b点电势高 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据电场线与等势线垂直可知，入射的电子受电场力指向中轴线，则该电子透镜对入射的电子束能起到会聚作用，故A错误，符合题意； B．负电荷在电势越高处电势能越小，故电子在穿越电子透镜的过程中电势能减少，故B正确，不符合题意； C．根据对称性可知，a点场强与b点场强大小相等，方向相同，故C正确，不符合题意； D．两圆环的电势，则靠近N环的电势较高，即a点电势比b点电势高，故D正确，不符合题意。 故选A。 4. 如图所示，用一根电阻丝制作成正方形线框abcd，固定于匀强磁场中的线框平面与磁场方向垂直，线框顶点a、b与电源两端相连，电源内阻与正方形一个边的电阻相等，导线电阻忽略不计。S闭合后，线框受到的安培力大小为F。若仅将ab边切割移走，则余下线框受到的安培力大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】设正方形的一个边长的电阻为R，长度为L，当开关S闭合时，正方形的总电阻为 由闭合电路欧姆定律可得，电路中的电流 所以线框所受的安培力 当ab别切割走后，电路中的电阻 由闭合电路欧姆定律可得，电路中的电流 此时线框所受的安培力 联立求解得 故选C。 5. 如图甲为交流发电机的原理图，矩形线圈匝数匝、电阻，矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动。线圈的两端经集流环和电刷与的电阻连接，电压表为理想交流电表。图乙是穿过矩形线圈的磁通量随时间t变化的图像。下列说法正确的是（　　） A. 内线圈中电流方向改变50次 B. 时电压表的示数为 C. R两端的电压u随时间t变化的规律是 D. 内电阻R产生的热量约为 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据图像可知，周期为0.02s，所以1s内转50圈，一圈内电流方向改变两次，所以1s内电流方向改变100次，故A错误； B．电动势的最大值为 电动势有效值 电压表的示数为 故B错误； C．R两端的电压u随时间t变化的规律是 故C错误； D．内电阻R产生的热量约为 故D正确。 故选D。 6. 如图所示，电源电动势为E，内阻为r。电路中的R2、R3均为总阻值一定的滑动变阻器，R0为定值电阻，R1为光敏电阻（其电阻随光照强度增大而减小）。当开关S闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。有关下列说法中正确的是（　　） A. 只逐渐增大R1的光照强度，电阻R0消耗的电功率变大，电阻R3中有向下的电流 B. 只将滑动变阻器R3的滑动端P2向上端移动时，电源消耗的功率变大，电阻R3中有向上的电流 C. 只将滑动变阻器R2的滑动端P1向下端移动时，电压表示数不变，带电微粒向上运动 D. 若断开开关S，带电微粒仍静止 【答案】C 【解析】 【详解】A．只逐渐增大R1的光照强度，R1的阻值减小，总电阻减小，总电流增大，电阻R0消耗的电功率变大，滑动变阻器R2的电压变大，电容器两端的电压增大，电容极板带的电荷量变大，所以电阻R3中有向上的电流，故A错误； B．电路稳定时，电容相当于开关断开，只调节电阻R3的滑动端P2向上端移动时，对电路没有影响，故B错误； C．由于电容相当于开关断开，滑动变阻器R2全部电阻接入电路中，只调节电阻R2的滑动端P1向下端移动时，电路总电阻不变，总电流不变，路端电压不变，电压表示数不变；但电阻R2与电容器并联部分的电阻变大，可知电容器两端的电压变大，由可知，电场强度变大，电场力变大，带电微粒将向上运动，故C正确； D．若断开电键S，电容器处于放电状态，电荷量变小，电容器板间电场变小，带电微粒受到的电场力变小，带电微粒将向下运动，故D错误。 故选C。 7. 如图所示的理想变压器电路中，定值电阻R1=2Ω，滑动变阻器R2的最大值为10Ω，阻值恒定的小灯泡L的规格为“6V、6W”，电流表是理想交流电表，通入电流表的电流方向每秒改变100次，变压器ab端接入的正弦式交流电压最大值为V，当R2=6.5Ω时，小灯泡正常发光，下列说法正确的是（　　） A. 变压器ab端电压的瞬时值表达式为u= sin 5πt（V） B. 变压器原、副线圈匝数比为1：5 C. 小灯泡正常发光时变压器输出功率最大 D. 若将R2的滑片自上而下滑动，电流表示数先增大后减小。 【答案】C 【解析】 【详解】A．电流表的电流方向每秒改变100次，可知周期为T=0.02s，则变压器ab端电压的瞬时值表达式为，故A错误； B．通过灯泡电流 则 则 联立解得，故B错误； C．将变压器原线圈输入端等效电阻大小为 题意知 则当时，变压器输出功率最大，解得，故C正确； D．因为 若将R2的滑片自上而下滑动，阻值减小，可知一直减小，故一直增大，一直增大，电流表示数一直变大，故D错误。 故选 C。 8. 如图所示为一半径为R的绝缘圆筒，线段为其水平半径，筒内存在磁感应强度大小为B，垂直于纸面向里的匀强磁场，筒外存在某一方向的匀强电场（图中均未画出），圆筒P处存在一小孔。现将一带电量为+q，质量为m的粒子（不计重力）从A点射入磁场，初速度大小为，方向与成30°角，一段时间后又回到A点。已知粒子与筒壁碰撞瞬间，沿圆筒切线和垂直于圆筒切线的速度分量大小均不变，且在电场中做直线运动，下列说法正确的是（　　） A. 电场方向与水平方向的夹角为60° B. 粒子在磁场中运动的总时间为 C. 粒子运动过程中与筒壁碰撞3次 D. 粒子回到A点时的速度方向与水平方向成30°角 【答案】BD 【解析】 【详解】 A．粒子运动的轨迹如上图所示，因粒子在电场中做直线运动，故而电场方向与水平方向的夹角为30°，A错误； B．粒子在磁场中运动的总时间为 B正确； CD．由图可知，粒子与筒壁共碰撞2次，且再次回到A点时速度方向与水平方向的夹角为，C错误，D正确。 故选BD。 9. 电磁技术的应用非常广泛：图甲是磁流体发电机的原理图、图乙是回旋加速器的示意图、图丙是磁电式电流表的内部结构、图丁是利用电磁炉加热食物。下列说法正确的是（ ） A. 磁流体发电机的A板是电源的负极，B板是电源的正极 B. 仅增大回旋加速器狭缝间的电压，被加速粒子获得的最大动能不变 C. 磁电式仪表中的铝框可使指针较快停止摆动，这是利用了电磁驱动的原理 D. 将电磁炉的电源换成电动势更大的直流电源，可以增加锅具的发热功率 【答案】AB 【解析】 【详解】A．根据左手定则，满足正电荷向下偏转，所以B板带正电，为发电机的正极，A极板是发电机的负极，故A正确； B．粒子离开回旋加速器时动能最大，根据，可得 粒子获得的最大动能为 所以仅增大回旋加速器狭缝间的电压，被加速粒子获得的最大动能不变，故B正确； C．磁电式仪表中的铝框可使指针较快停止摆动，是利用了电磁阻尼的原理，故C错误； D．电磁炉使用交流电作为电源，则将电磁炉的电源换成电动势更大的直流电源，锅具无法发热，故D错误。 故选AB。 10. 某国产品牌电动汽车配备基于电容器的制动能量回收系统，它有效增加电动汽车的续航里程。其工作原理为踩下驱动踏板时电池给电动机供电，松开驱动踏板或踩下刹车踏板时发电机工作回收能量。为进一步研究，某兴趣小组设计如图甲的模型。导线框abcd所在处剖面图如图乙所示，在磁极与圆柱形铁芯之间形成辐射状的磁场，导线框的ab、dc边经过处的磁感应强度大小均相同，导线框可在两金属半圆A、D内侧自由转动，且接触良好，当导线框在如图所示位置时（　　）。 A. 松开驱动踏板或踩下刹车踏板，应该是接通开关1 B. 踩下驱动踏板，导线框将会顺时针转动 C. 松开驱动踏板，电容器上板带负电 D. 松开驱动踏板，半圆环A、D两端输出的是交流电 【答案】C 【解析】 【详解】A．由于工作原理为踩下驱动踏板时电池给电动机供电，线圈在安培力作用下开始转动，此时应该接通开关1，松开驱动踏板或踩下刹车踏板时发电机工作回收能量，线圈转动切割磁感线，产生感应电动势，线圈开始对电容器充电，此时应该接通开关2，故A错误； B．结合上述，踩下驱动踏板时接通开关1，导线框中有沿的电流，根据左手定则可知，磁场对dc边的安培力方向向右，磁场对ab边的安培力方向向左，导线框将会逆时针转动，故B错误； C．松开驱动踏板时接通开关2，导线框逆时针转动，根据右手定则可知，导线框切割磁感线产生的感应电流方向沿，导线框为一个等效电源，a端为等效电源的负极，可知，电容器上板带负电，故C正确； D．松开驱动踏板时接通开关2，导线框逆时针转动，根据右手定则可知，导线框中的感应电流总是从金属半圆A端进入导线框后再从金属半圆D端流出，可知，半圆环A、D两端输出的是直流电，故D错误。 故选C。 11. 如图所示，O点是一个粒子源，能在平面内沿着各个方向均匀、持续地发射电荷量为q、质量为m、速度大小恒定的带正电粒子。半圆形区域内以及水平线MON以下存在垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场。半圆形区域半径为R，圆心为O，粒子从边界射出磁场的最远位置为P点，O、P之间的距离为，则（　　） A. 有三分之二的带电粒子射出磁场 B. 从圆弧边界射出磁场的粒子在磁场中运动的时间为 C. 粒子源发射粒子的速度大小为 D. 从P点射出磁场的粒子在磁场中运动的时间为 【答案】BC 【解析】 【详解】C．粒子从边界射出磁场的最远位置为P点，O、P之间的距离为，可知 ， 解得 故C正确： D．从P点射出磁场的粒子在磁场中运动的时间为 故D错误； B．从圆弧边界射出磁场的粒子对用圆心角为60°，在磁场中运动的时间为 故B正确； A．根据旋转圆模型，画图可知，经过M点的粒子射入方向为左上与水平线成30°角，经过N点的粒子射入方向为左下与水平线成30°角，所以有六分之五的带电粒子射出磁场，故A错误。 故选BC。 12. 如图所示，光滑平行竖直金属导轨AB、CD间距为1m。在A、C之间接阻值的定值电阻，在两导轨间，长度为2m的abdc矩形区域内有垂直于导轨平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为1T。质量为1kg、电阻为、长度也刚好为1m的导体棒垂直导轨放在磁场下边界ab处（与ab边重合）。现用竖直向上的力F拉导体棒，F与x间的关系式为（x为导体棒与初始位置的距离，F单位为：N，x单位为：m），给导体棒微小扰动，使它由静止开始向上运动，已知导体棒到达cd时刚好达到平衡状态。导体棒与导轨始终垂直且保持良好接触，导轨电阻不计，取重力加速度。下列说法正确的是（　　） A. 导体棒通过整个磁场的过程中，通过电阻R的电荷量为0.5C B. 导体棒离开磁场时的速度大小为0.5m/s C. 离开磁场时导体棒两端电压为0.5V D. 导体棒通过整个磁场的过程中，电阻R产生焦耳热为0.0625J 【答案】BD 【解析】 【详解】B．设导体棒电阻为，由平衡关系可得 其中，得 选项B正确； A．通过电阻R的电荷量为 选项A错误； C．由平衡关系可得 联立可得 选项C错误； D．F做功为 根据功能关系 选项D正确。 故选BD。 二、实验题（本题共两小题，第13题10分，第14题12分，共计22分） 13. 小明同学要把一个电流计（满偏电流为1 mA，内阻未知）改装成一个量程为6 V的电压表。为此，他设计了图甲所示的实验电路图，先进行该电流计内阻值的测量。其中R1为总阻值较大的滑动变阻器。连接好电路后，小明同学进行了如下实验操作： ①开关闭合之前将R1、R2调到最大值； ②只闭合开关S1，将R1由最大阻值逐渐调小，使电流计读数达到满偏电流Ig； ③保持R1不变，再闭合S2，调节电阻箱R2的值，使电流计读数等于，同时记录下此时电阻箱的读数为60 Ω。 （1）根据实验记录的数据，可求得待测电流计的内阻为_______Ω； （2）小明同学用测量值作为电流表的内阻，将电流表改装成量程为6 V的电压表，需要串联一个R = _______Ω的电阻； （3）小明同学用一个同量程的标准电压表与改装后的电压表并联进行校准，其中标准电压表示数如图乙所示时，改装电压表的表盘如图丙所示，则改装后的电压表量程为_______V（保留两位有效数字），改装电表的量程发生偏差的可能原因是：电流计内阻测量值比真实值_______（选填“偏大”或“偏小”）； （4）要达到预期改装目的，不重新测量电流计的内阻值，只需将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可，其中k = _______。 【答案】（1）120 （2）5880 （3） ①. 6.4 ②. 偏小 （4） 【解析】 【小问1详解】 根据并联电路规律有 求得 【小问2详解】 根据串联电路规律有 求得 【小问3详解】 [1][2]由图乙和图丙可知，电流表指针指在表盘中央时对应的实际电压为3.2 V，故改装后的电压表量程为 改装后的电压表的量程偏大，是因为所串联的电阻偏大，而所串联的电阻为 所以，造成改装后的电压表的量程偏大的原因是，电流计内阻测量值比真实值偏小。 【小问4详解】 根据串联电路规律有 联立求得 14. 干电池用久后通常电动势会减小，内阻增大。某同学利用DIS系统、定值电阻、电阻箱R等实验器材分别研究新、旧两节干电池的电动势和内阻，实验装置如图甲所示。首先测量电池a的电动势和内阻，实验时多次改变R的阻值，用电流传感器测得对应的电流值I，在计算机上显示出如图乙所示的的关系图线a，重复上述实验方法测量电池b的电动势和内阻，得到图乙中的图线b。 （1）某次实验电阻箱调节后如图丙所示，则此时电阻箱的读数为________Ω。 （2）若定值电阻，令，，由图乙中实验图线a的拟合方程可得，电池a的电动势________V，内阻________Ω。 （3）根据图乙可以判断，图线________对应的是新电池（选填“a”或“b”）。 （4）根据实验测得的电池a的R、I数据，若令，，则由计算机拟合得出的图线如图丁所示，则图线最高点A的坐标值应为________Ω，________W（结果均保留2位有效数字）。 【答案】（1）12.0 （2） ①. ②. 2.0 （3）b （4） ①. 2.0 ②. 0.22 【解析】 【小问1详解】 由电阻箱的读数规则有 【小问2详解】 [1][2]由闭合电路欧姆定律有 整理有 结合题中图线a的解析式，有 解得 【小问3详解】 由之前的分析可知，图像的斜率为电池的电动势的倒数，由题图可知，其图像a的斜率大，所以图线a的电动势小。根据题意，旧电池的电动势减小，所以图线a为旧电池，图线b为新电池。 【小问4详解】 [1][2]分析题图中电路可知，外电路的用电器为电阻R和，结合题意可知，题图的y轴为电池的输出功率，题图的x轴为外电路的电阻。对电池有 结合题图有 由之前的分析可知，有 题图中A点为y最大值，由上述公式可知，当，即外电路电阻等于电池内阻时，取得最大值，所以 三、计算题（本题共3小题，共计30万） 15. 如图所示是静电场轨道离子阱装置，长为L的圆柱形金属管接高压电源正极，位于中心轴线的金属丝接负极，管内空间形成指向中心轴线的辐射状电场，管的左端在半径为R处开有一条圆形窄缝。现有一束质量为m、带电量为的离子，由静止开始经电压为U的加速电场加速后，恰好从离子阱右侧的A点垂直OA射入，且与的夹角，不计离子重力，离子在离子阱中的运动可分为两部分：围绕的圆周运动和沿的直线运动，且最后离子从左侧窄缝射出，求： （1）离子从A点进入时的速度大小； （2）离子在离子阱中的运动时间； （3）A处的电场强度大小。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 离子由静止开始经电压为U的加速电场加速，由动能定理可知 解得 【小问2详解】 如图所示 离子在离子阱中的运动可分为两部分：以速度围绕的匀速圆周运动和以速度沿的匀速直线运动。速度v正交分解可得 根据合运动与分运动的同时性，可知离子在离子阱中的运动时间为 【小问3详解】 以速度围绕做匀速圆周运动，电场力提供向心力，根据牛顿第二定律可得 解得 16. 如图甲所示，在光滑绝缘水平面内有一长方形金属线框，ab边长为，线框质量、电阻，空间存在一有界匀强磁场，磁场的左边界如虚线所示，虚线右侧足够大区域存在磁场，磁场方向竖直向下。线框在水平向右的外力F作用下，以初速度匀加速进入磁场，外力F的大小随时间t变化的图线如图乙所示。以线框右边刚进入磁场时开始计时，求： (1)匀强磁场的磁感应强度B； (2)线框进入磁场的过程中，通过线框的电荷量q； (3)若线框进入磁场过程中F做功为，求在此过程中线框产生的焦耳热Q。 【答案】(1)0.5T；(2)0.75C；(3)0.12J 【解析】 【详解】(1)由乙图可以看出，线框进入磁场后不受安培力，所以合力F１=0.2N，则线框的加速度为 t=0时刻，F0=0.3N，由 联立可得 (2)线框进入磁场过程中所用时间t=0.5s，有 则 由 联立可得 (3)由动能定理 可得 17. 如图所示，在xOy坐标系所在的平面内，第III象限内有沿y轴负方向的匀强电场，在第IV象限内有一圆形匀强磁场区域，与x轴分别相切于A（L，0）、C（0，-L）两点。在第II象限内有一未知的矩形匀强磁场区域（图中未画出），此未知矩形区域和IV象限内的圆形区域有完全相同的匀强磁场，一速度大小为v0的带负电粒子从A点沿y轴负方向射入圆形磁场，经C点射入电场，最后从x轴上离O点的距离为2L的P点射出。另一速度大小为的带正电粒子从y轴上的Q点沿与y轴负方向成45°角的方向射入第II象限，而后进入未知矩形磁场区域，离开磁场时正好到达P点，且恰好与从P点射出的负电粒子正碰，相碰时两粒子速度方向相反。已知正、负粒子电荷量大小均为q、质量均为m，正、负粒子的重力不计。求： （1）磁感应强度B的大小和电场强度E的大小； （2）从A点射入磁场的粒子运动到P点所用的时间； （3）未知矩形磁场区域的最小面积S。 【答案】（1）；；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）负粒子从A点沿y轴负方向反射，经过C点，有题意可得粒子在磁场中的半径为 根据牛顿第二定律可得 可得磁感应强度大小为 负粒子在电场中做类平抛运动，得 联立解得 （2）在磁场中运动的周期为 负粒子在磁场中运动了四分之一圆周，则 由（1）可得负粒子在电场中运动时间为 故从A点射入磁场的粒子运动到P点所用的时间 （3）速度大小为的带正电粒子在磁场中运动的半径 如图所示 负电粒子从P点穿过x轴时与x轴负方向夹角为，则有 未知矩形磁场区域的最小面积为图中矩形的面积 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 陕西师大附中2024-2025学年第二学期初 高二年级物理试题 一、选择题（本题共12小题，每小题4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”二字最早出现在中文中，是取“格物致理”四字的简称，即考察事物的形态和变化，总结研究它们的规律的意思。同学们要在学习物理知识之外，还要了解物理学家是如何发现物理规律的，领悟并掌握处理物理问题的思想与方法，下列叙述正确的是（　　） A. 电学中引入点电荷的概念，突出带电体的电荷量，采用了等效替代法 B. 库仑首先提出了电场的概念，并引用电场线形象地表示电场的强弱和方向 C. 通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场相似，法拉第由此受到启发提出分子电流假说 D. 电场虽然看不见摸不着，但电场像分子、原子等实物粒子一样是一种客观存在的物质 2. 太极图的含义丰富而复杂，它体现了中国古代哲学的智慧。如图所示，O为大圆的圆心，为上侧阳半圆的圆心，为下侧阴半圆的圆心，O、，在同一直线上，AB为大圆的直径且与连线垂直，C、D为关于O点对称的两点，在，两点分别固定电荷量大小相等的异种点电荷，整个空间只有、处点电荷产生的电场。下列说法正确的是（　　） A. C、D两点电势相等 B. 把电子由A沿直线移到B的过程中，电子的电势能先增加后减小 C. 把质子由A沿直线移到B的过程中，质子所受电场力先增加后减小 D. 将一电子（不计重力）从A点由静止释放，电子可以沿直线在AB间做往返运动 3. 在电子显微镜中，电子束相当于光束，通过由电场或磁场构成的电子透镜实现会聚和发散作用。其中的一种电子透镜由两个金属圆环M、N组成，其结构如图甲所示，图乙为图甲的截面示意图。显微镜工作时，两圆环的电势，图乙中虚线表示两圆环之间的等势面（相邻等势面间电势差相等），O为水平虚线与竖直虚线的交点，a、b两点关于O点中心对称。现有一束电子经电场加速后，沿着平行于两金属圆环轴线的方向进入金属圆环M。下列说法不正确的是（　　） A. 该电子透镜对入射的电子束能起到发散作用 B. 电子在穿越电子透镜的过程中电势能减少 C. a点场强与b点场强相同 D. a点电势比b点电势高 4. 如图所示，用一根电阻丝制作成正方形线框abcd，固定于匀强磁场中的线框平面与磁场方向垂直，线框顶点a、b与电源两端相连，电源内阻与正方形一个边的电阻相等，导线电阻忽略不计。S闭合后，线框受到的安培力大小为F。若仅将ab边切割移走，则余下线框受到的安培力大小为（　　） A. B. C. D. 5. 如图甲为交流发电机的原理图，矩形线圈匝数匝、电阻，矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动。线圈的两端经集流环和电刷与的电阻连接，电压表为理想交流电表。图乙是穿过矩形线圈的磁通量随时间t变化的图像。下列说法正确的是（　　） A. 内线圈中电流方向改变50次 B. 时电压表的示数为 C. R两端的电压u随时间t变化的规律是 D. 内电阻R产生的热量约为 6. 如图所示，电源电动势为E，内阻为r。电路中的R2、R3均为总阻值一定的滑动变阻器，R0为定值电阻，R1为光敏电阻（其电阻随光照强度增大而减小）。当开关S闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。有关下列说法中正确的是（　　） A. 只逐渐增大R1的光照强度，电阻R0消耗的电功率变大，电阻R3中有向下的电流 B. 只将滑动变阻器R3的滑动端P2向上端移动时，电源消耗的功率变大，电阻R3中有向上的电流 C. 只将滑动变阻器R2的滑动端P1向下端移动时，电压表示数不变，带电微粒向上运动 D. 若断开开关S，带电微粒仍静止 7. 如图所示的理想变压器电路中，定值电阻R1=2Ω，滑动变阻器R2的最大值为10Ω，阻值恒定的小灯泡L的规格为“6V、6W”，电流表是理想交流电表，通入电流表的电流方向每秒改变100次，变压器ab端接入的正弦式交流电压最大值为V，当R2=6.5Ω时，小灯泡正常发光，下列说法正确的是（　　） A. 变压器ab端电压的瞬时值表达式为u= sin 5πt（V） B. 变压器原、副线圈匝数比为1：5 C. 小灯泡正常发光时变压器输出功率最大 D. 若将R2的滑片自上而下滑动，电流表示数先增大后减小。 8. 如图所示为一半径为R的绝缘圆筒，线段为其水平半径，筒内存在磁感应强度大小为B，垂直于纸面向里的匀强磁场，筒外存在某一方向的匀强电场（图中均未画出），圆筒P处存在一小孔。现将一带电量为+q，质量为m的粒子（不计重力）从A点射入磁场，初速度大小为，方向与成30°角，一段时间后又回到A点。已知粒子与筒壁碰撞瞬间，沿圆筒切线和垂直于圆筒切线的速度分量大小均不变，且在电场中做直线运动，下列说法正确的是（　　） A. 电场方向与水平方向的夹角为60° B. 粒子在磁场中运动的总时间为 C. 粒子运动过程中与筒壁碰撞3次 D. 粒子回到A点时的速度方向与水平方向成30°角 9. 电磁技术的应用非常广泛：图甲是磁流体发电机的原理图、图乙是回旋加速器的示意图、图丙是磁电式电流表的内部结构、图丁是利用电磁炉加热食物。下列说法正确的是（ ） A. 磁流体发电机的A板是电源的负极，B板是电源的正极 B. 仅增大回旋加速器狭缝间的电压，被加速粒子获得的最大动能不变 C. 磁电式仪表中的铝框可使指针较快停止摆动，这是利用了电磁驱动的原理 D. 将电磁炉的电源换成电动势更大的直流电源，可以增加锅具的发热功率 10. 某国产品牌电动汽车配备基于电容器的制动能量回收系统，它有效增加电动汽车的续航里程。其工作原理为踩下驱动踏板时电池给电动机供电，松开驱动踏板或踩下刹车踏板时发电机工作回收能量。为进一步研究，某兴趣小组设计如图甲的模型。导线框abcd所在处剖面图如图乙所示，在磁极与圆柱形铁芯之间形成辐射状的磁场，导线框的ab、dc边经过处的磁感应强度大小均相同，导线框可在两金属半圆A、D内侧自由转动，且接触良好，当导线框在如图所示位置时（　　）。 A. 松开驱动踏板或踩下刹车踏板，应该是接通开关1 B. 踩下驱动踏板，导线框将会顺时针转动 C. 松开驱动踏板，电容器上板带负电 D. 松开驱动踏板，半圆环A、D两端输出的是交流电 11. 如图所示，O点是一个粒子源，能在平面内沿着各个方向均匀、持续地发射电荷量为q、质量为m、速度大小恒定的带正电粒子。半圆形区域内以及水平线MON以下存在垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场。半圆形区域半径为R，圆心为O，粒子从边界射出磁场的最远位置为P点，O、P之间的距离为，则（　　） A. 有三分之二的带电粒子射出磁场 B. 从圆弧边界射出磁场的粒子在磁场中运动的时间为 C. 粒子源发射粒子的速度大小为 D. 从P点射出磁场的粒子在磁场中运动的时间为 12. 如图所示，光滑平行竖直金属导轨AB、CD间距为1m。在A、C之间接阻值的定值电阻，在两导轨间，长度为2m的abdc矩形区域内有垂直于导轨平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为1T。质量为1kg、电阻为、长度也刚好为1m的导体棒垂直导轨放在磁场下边界ab处（与ab边重合）。现用竖直向上的力F拉导体棒，F与x间的关系式为（x为导体棒与初始位置的距离，F单位为：N，x单位为：m），给导体棒微小扰动，使它由静止开始向上运动，已知导体棒到达cd时刚好达到平衡状态。导体棒与导轨始终垂直且保持良好接触，导轨电阻不计，取重力加速度。下列说法正确的是（　　） A. 导体棒通过整个磁场的过程中，通过电阻R的电荷量为0.5C B. 导体棒离开磁场时的速度大小为0.5m/s C. 离开磁场时导体棒两端电压为0.5V D. 导体棒通过整个磁场的过程中，电阻R产生焦耳热为0.0625J 二、实验题（本题共两小题，第13题10分，第14题12分，共计22分） 13. 小明同学要把一个电流计（满偏电流为1 mA，内阻未知）改装成一个量程为6 V的电压表。为此，他设计了图甲所示的实验电路图，先进行该电流计内阻值的测量。其中R1为总阻值较大的滑动变阻器。连接好电路后，小明同学进行了如下实验操作： ①开关闭合之前将R1、R2调到最大值； ②只闭合开关S1，将R1由最大阻值逐渐调小，使电流计读数达到满偏电流Ig； ③保持R1不变，再闭合S2，调节电阻箱R2的值，使电流计读数等于，同时记录下此时电阻箱的读数为60 Ω。 （1）根据实验记录的数据，可求得待测电流计的内阻为_______Ω； （2）小明同学用测量值作为电流表的内阻，将电流表改装成量程为6 V的电压表，需要串联一个R = _______Ω的电阻； （3）小明同学用一个同量程的标准电压表与改装后的电压表并联进行校准，其中标准电压表示数如图乙所示时，改装电压表的表盘如图丙所示，则改装后的电压表量程为_______V（保留两位有效数字），改装电表的量程发生偏差的可能原因是：电流计内阻测量值比真实值_______（选填“偏大”或“偏小”）； （4）要达到预期改装目的，不重新测量电流计的内阻值，只需将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可，其中k = _______。 14. 干电池用久后通常电动势会减小，内阻增大。某同学利用DIS系统、定值电阻、电阻箱R等实验器材分别研究新、旧两节干电池的电动势和内阻，实验装置如图甲所示。首先测量电池a的电动势和内阻，实验时多次改变R的阻值，用电流传感器测得对应的电流值I，在计算机上显示出如图乙所示的的关系图线a，重复上述实验方法测量电池b的电动势和内阻，得到图乙中的图线b。 （1）某次实验电阻箱调节后如图丙所示，则此时电阻箱的读数为________Ω。 （2）若定值电阻，令，，由图乙中实验图线a的拟合方程可得，电池a的电动势________V，内阻________Ω。 （3）根据图乙可以判断，图线________对应的是新电池（选填“a”或“b”）。 （4）根据实验测得的电池a的R、I数据，若令，，则由计算机拟合得出的图线如图丁所示，则图线最高点A的坐标值应为________Ω，________W（结果均保留2位有效数字）。 三、计算题（本题共3小题，共计30万） 15. 如图所示是静电场轨道离子阱装置，长为L的圆柱形金属管接高压电源正极，位于中心轴线的金属丝接负极，管内空间形成指向中心轴线的辐射状电场，管的左端在半径为R处开有一条圆形窄缝。现有一束质量为m、带电量为的离子，由静止开始经电压为U的加速电场加速后，恰好从离子阱右侧的A点垂直OA射入，且与的夹角，不计离子重力，离子在离子阱中的运动可分为两部分：围绕的圆周运动和沿的直线运动，且最后离子从左侧窄缝射出，求： （1）离子从A点进入时的速度大小； （2）离子在离子阱中的运动时间； （3）A处的电场强度大小。 16. 如图甲所示，在光滑绝缘水平面内有一长方形金属线框，ab边长为，线框质量、电阻，空间存在一有界匀强磁场，磁场的左边界如虚线所示，虚线右侧足够大区域存在磁场，磁场方向竖直向下。线框在水平向右的外力F作用下，以初速度匀加速进入磁场，外力F的大小随时间t变化的图线如图乙所示。以线框右边刚进入磁场时开始计时，求： (1)匀强磁场的磁感应强度B； (2)线框进入磁场的过程中，通过线框的电荷量q； (3)若线框进入磁场过程中F做功为，求在此过程中线框产生的焦耳热Q。 17. 如图所示，在xOy坐标系所在的平面内，第III象限内有沿y轴负方向的匀强电场，在第IV象限内有一圆形匀强磁场区域，与x轴分别相切于A（L，0）、C（0，-L）两点。在第II象限内有一未知的矩形匀强磁场区域（图中未画出），此未知矩形区域和IV象限内的圆形区域有完全相同的匀强磁场，一速度大小为v0的带负电粒子从A点沿y轴负方向射入圆形磁场，经C点射入电场，最后从x轴上离O点的距离为2L的P点射出。另一速度大小为的带正电粒子从y轴上的Q点沿与y轴负方向成45°角的方向射入第II象限，而后进入未知矩形磁场区域，离开磁场时正好到达P点，且恰好与从P点射出的负电粒子正碰，相碰时两粒子速度方向相反。已知正、负粒子电荷量大小均为q、质量均为m，正、负粒子的重力不计。求： （1）磁感应强度B的大小和电场强度E的大小； （2）从A点射入磁场的粒子运动到P点所用的时间； （3）未知矩形磁场区域的最小面积S。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $