精品解析：北京市第二十中学2025-2026学年高二上学期期中物理试卷

北京市第二十中学2025-2026学年第一学期期中考试试卷 高二物理 （时间：90分钟 满分：100分） 一、单项选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题在给出的四个选项中，只有一个选项正确，选对的得3分，选错或不选的得0分） 1. 安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核运动可等效为一环形电流．设带电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动,其电流的等效电流强度I和方向为（ ） A. 顺时针 B. 顺时针 C. 逆时针 D. 逆时针 2. 如图所示，一块均匀的长方体样品，长、宽均为、厚为，若沿着方向测得的电阻为，下列说法正确的是（　　） A. 沿方向的电阻大于 B. 该样品的电阻率为 C. 沿方向的电阻为 D. 增加，不改变，沿方向的电阻变小 3. 如图所示电路中，电阻，，，电路两端接恒定电压，所有电表均为理想电表，下列说法正确的是（ ） A. 开关S断开时，电压表的示数为3V B. 开关S断开时，电流表的示数为1A C. 开关S闭合时，电压表的示数为4V D. 开关S闭合时，电流表的示数为2A 4. 如图左，华为12000mA 66W多协议超级快充移动电源（俗称“充电宝”），对华为P70Pro智能手机充电。图右电路中在超级快充模式下，充电宝对手机电池充电，此时可视为恒定电流，充电宝的输出电压为U、输出电流为I，手机电池等效内阻为R，则（　　） A. 手机电池的总功率为UI B. 充电宝的热功率为 C. 手机电池的热功率为 D. 手机电池储存的化学能的功率为 5. 锂离子电池被广泛地用于智能手机、智能机器人、电动自行车、电动汽车等领域，锂离子电池主要依靠锂离子（Li+）在电池内部正极和负极之间移动来工作。某款手机充电锂离子电池的标识如图所示，下列说法正确的是（　　） A. 该电池放电时，电池内部锂离子从正极运动到负极 B. 该锂离子电池把化学能转化为电能的本领比电动势为1.5V的干电池弱 C. 该锂离子电池充满电后可储存约2.88×104J的电能 D. 若该锂离子电池的待机电流为40mA，则其最长待机时间约为4天 6. 某学习小组想将一块小量程电流表改装为伏特表和安培表，设计了如图所示的电路。下列说法不正确的是（　　） A. 若将S调到1位置，则为改装后的安培表 B. 若将S调到2位置，则为改装后的伏特表 C. 若想扩大安培表的量程，可适当增大 D. 若想扩大伏特表的量程，可适当增大 7. 如图所示，电源电动势一定，内阻为，、是定值电阻，是光敏电阻，其阻值随光照的增强而减小。开关S闭合，电路稳定后，电容器两板间的一带电液滴恰好能静止在点。现增强照射电阻的光照强度，下列说法正确的是（　　） A. 电容器两极板间电压减小 B. 电源的输出功率减小 C. 液滴仍然静止 D. 有向左的电流流经 8. 如图所示，电源电动势E=9V，内阻r=0.5Ω，灯泡电阻保持不变，定值电阻R=1Ω，电流表可视为理想电表。开关闭合后，电动机恰好以额定功率正常工作，已知电流表的示数I=2A，电动机线圈的电阻下列说法正确的是（　　） A. 电动机两端的电压为3V B. 通过电动机的电流为1.5A C. 电动机的输出功率为7.5W D. 电源的效率约为75% 9. 如图所示，直线A为某电源的图线，曲线B为某小灯泡L的图线的一部分，用该电源和小灯泡L串联起来组成闭合回路时灯泡L恰能正常发光，则下列说法中正确的是（　　） A. 灯泡L的额定电压为1V，额定功率为2W B. 此电源的内电阻为0.5Ω，此时灯泡L的电阻大于1Ω C. 把灯泡L换成阻值恒为0.5Ω的纯电阻，电源的输出功率将增大，但效率降低 D. 此时电源内阻的热功率为4W 10. 某物理兴趣小组为研究通电导线周围的磁场，他们将一根很长的直导线，竖直穿过水平桌面上O点处的小孔并固定，然后在导线中通以恒定电流，以O点为原点，某一水平方向为x轴建立坐标系，再将一个灵敏的小磁针放在x轴上不同的位置，小磁针静止时N极指向与x轴正向的夹角为θ，图1为其俯视图。图2为实验得到的sinθ与位置x之间的关系曲线。已知该区域地磁场水平分量大小为B0。下列说法正确的是（　　） A. 导线中电流方向为竖直向下 B. 此处地磁场方向与x轴垂直 C. 通电导线在x0处产生的磁感应强度大小为 D. x0处合磁场的磁感应强度大小为2B0 二、不定项选择题（共5小题，每小题3分，共15分。每小题列出的四个选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对得3分，选对但选不全得2分，选错得0分） 11. 如图所示，M、N是纸面内一椭圆的两个焦点，两根互相平行的长直导线分别过M、N两点，且导线与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。O是椭圆的中心，a、c是椭圆的长轴与椭圆的交点，b、d是椭圆的短轴与椭圆的交点，关于a、b、c、d、O处的磁场，下列说法正确的是（　　） A. O点处的磁感应强度为零 B. a、c两处的磁感应强度相同 C. a、d两处的磁感应强度相同 D. 在bd连线上，O点处的磁感应强度最大 12. 关于磁通量，下列说法正确的是（　　） A. 图甲中，通过两金属圆环的磁通量 B. 图乙中，通过 匝边长为L的正方形金属线圈的磁通量为 C. 图丙中，在通电直导线的磁场中，线圈在Ⅱ位置时穿过线圈的磁通量不为0 D. 图丙中，在通电直导线的磁场中，若线圈在I位置时的磁通量大小为，则线圈从I位置平移至Ⅲ位置过程中，线圈的磁通量的变化量大小为2 13. 太阳风是从太阳上层大气射出的带电粒子流，当太阳风掠过地球时，会引起地磁暴并影响通信。一定区域内的地磁场可视为方向垂直纸面向里的匀强磁场，太阳风中的某带电粒子以垂直该磁场方向的速度射入，其运动轨迹如图所示。已知带电粒子在运动过程中与空气分子碰撞，动能不断减小，带电量及质量均保持不变，则该粒子（　　） A. 从a运动到b B. 从b运动到a C. 带正电 D. 带负电 14. 安装在排污管道上的流量计可以测量排污流量Q，流量为单位时间内流过管道横截面的流体的体积，如图所示为流量计的示意图。左右两端开口的长方体绝缘管道的长、宽、高分别为a、b、c，所在空间有垂直于前后表面、磁感应强度大小为B的匀强磁场，在上、下两个面的内侧固定有金属板M、N，污水充满管道从左向右匀速流动，测得M、N间电势差为U，污水流过管道时受到的阻力大小，k是比例系数，L为管道长度，v为污水的流速。则（　　） A. 电压U与污水中离子浓度无关 B. 污水的流量 C. 金属板M的电势低于金属板N的电势 D. 左、右两侧管口的压强差 15. 测定电容器电容的实验中，将电容器、电压传感器、阻值为3kΩ的电阻R、电源（上端为正极）、单刀双掷开关S按图甲所示电路图进行连接。先使开关S与1相连，电源给电容器充电，充电完毕后把开关S掷向2，电容器放电，直至放电完毕，实验得到的与电压传感器相连接的计算机所记录的电压随时间变化的图线如图乙所示，图丙为由计算机对图乙进行数据处理后记录了“峰值分别为6V和”及图线与时间轴所围“面积分别为182.7V·s和180.4V·s”的图像。则（　　） A. 开关S与2相连时，通过电阻的电流方向从下向上 B. 由以上信息可知，电容器的电容大小大约为30F C. 如果将电压传感器从电阻两端改接在电容器的两端，则无法测出电容器的电容值 D. 如果将电阻换成1kΩ，则图丙中的峰值不会变，阴影面积会变为现在的，充放电的时间会缩短 三、实验题（共15分） 16. 某同学做练习使用多用电表的实验，完成以下问题 （1）如图各种情形中使用多用电表测量物理量，操作正确的是___________。 A. 图甲是用直流电压档测量小灯泡两端的电压 B. 图乙是用直流电流档测量电路中的电流 C. 图丙是用欧姆档测量小灯泡的电阻 D. 图丁是用欧姆档测量二极管的反向电阻 （2）某同学用欧姆档“×10”的倍率测量某电阻，发现指针指在如图所示位置，为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按___________的顺序进行操作，再完成读数测量。 A.将K旋转到电阻档“×100”的位置 B.将K旋转到电阻档“×1”的位置 C.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接 D.将两表笔短接，旋动旋钮，对电表欧姆调零 （3）该同学在实验室找到一个10000μF的电容器，他认为电容器是彼此绝缘的两个极板构成，用欧姆表两个表笔分别与电容器的两电极相连，欧姆表的指针不会发生偏转。该同学准备验证自己的想法，用欧姆表的“×10”档，将红、黑两表笔分别与该电容器的两电极相连。请你分析该同学会看到什么现象，并说明依据___________。 17. 某同学要测量一节干电池的电动势和内阻，实验室提供了以下器材：干电池（电流不超过0.5A），电阻箱（最大阻值为99.99Ω），电流表A（量程为300μA、内阻），阻值分别为2Ω、200Ω、5.5kΩ、19.5kΩ的定值电阻各一个，电键一个，导线若干。该同学根据提供的器材、设计了如图甲所示的电路。 （1）电路中应选用阻值为___________的定值电阻；应选用阻值为___________的定值电阻； （2）请将图乙中的实物电路连接完整___________。 （3）闭合电键后，多次调节电阻箱的阻值。记录电阻箱接入电路的阻值，并记录对应电流表的值。以为纵坐标，为横坐标，将测得的数值在坐标纸上描点，如图丙所示，请根据描出的点绘制图线___________。根据图线求得电源电动势___________V，内阻___________Ω。（结果均保留三位有效数字） 四、解答题（共40分，请在答题纸上写出必要的文字说明，重要的方程式，演算过程，明确数值和单位，只有答案，没有过程不得分，书写不认真，无法辨认不得分） 18. 对铀235的进一步研究在核能的开发和利用中具有重要意义。如图所示，两平行金属板间距为，电势差为，板间电场可视为匀强电场：金属板下方有一磁感应强度为的匀强磁场，质量为、电荷量为的铀235离子，从容器A下方、金属板上方的小孔处不断飘入电场，其初速度可视为零，经电场加速后射出，并进入磁场做匀速圆周运动。离子行进半个圆周后离开磁场并被收集，离开磁场时离子束的等效电流为。不考虑离子重力及离子间的相互作用。求： （1）离子从电场射出时速度的大小； （2）离子在磁场中做匀速圆周运动的半径； （3）在离子被收集的过程中时间内收集到离子的质量。 19. 如图（1）所示，用电动势为、内阻为的电源，向滑动变阻器供电。合上电键后，改变变阻器的阻值，路端电压与电流均随之变化。 （1）请写出电源电动势定义式，并结合能量守恒定律证明：电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和。 （2）以为纵坐标，为横坐标，在图（2）中画出变阻器阻值变化过程中图像的示意图，取一点，用带网格的图形面积表示电流为时的电源内部发热功率，并推导该电源的最大输出功率及条件。 20. 如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.4m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.5T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=6V、内阻r=1Ω的直流电源。现把一个质量m=0.04kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.75Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2。已知sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，求： （1）导体受到的安培力大小； （2）导体棒受到的摩擦力的大小和方向。 （3）若磁感应强度的大小和方向可以改变，为了使导体静止在斜面上且对斜面无压力，此处磁场的磁感应强度B′的大小和方向。 21. 跑道式回旋加速器的工作原理如图所示，两个匀强磁场区域I、II的边界平行，相距为L，磁感应强度大小相同，方向垂直纸面向里，P、Q间存在水平向右、场强大小为E的匀强电场，方向与磁场边界垂直．质量为m、电荷量为+q的粒子从P飘入电场（初速度忽略不计），多次经过电场加速和磁场偏转后，从位于边界上的出射口K射出时速度为v，已知K、Q的距离为d，带电粒子的重力不计，求： （1）磁感应强度大小B； （2）粒子从P飘入电场至出射口K过程中，在磁场中运动的时间t； （3）若粒子最后一次以Q射入磁场时受到与速度大小成正比、方向相反的阻力，粒子的轨迹刚好与磁场II的边界相切，求粒子最后一次从Q运动到相切点的时间t以及位移大小x。 22. 利用电磁场使质量为m、电荷量为e的电子发生回旋共振可获取高浓度等离子体，其简化原理如下。如图甲所示，匀强磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B，平行于纸面向里、大小为E的匀强电场绕着过O点且垂直纸面的轴顺时针旋转；旋转电场带动电子加速运动，使其获得较高能量，高能电子使空间中的中性气体电离，生成等离子体。 （1）若空间中只存在匀强磁场，电子只在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，求电子做圆周运动的角速度； （2）将电子回旋共振简化为二维运动进行研究。施加旋转电场后，电子在如图乙所示的平面内运动，电子在运动过程中受到与其速度v方向相反的气体阻力，式中k为已知常量。最终电子会以与旋转电场相同的角速度做匀速圆周运动，且电子的线速度与旋转电场力的夹角（小于90°）保持不变。只考虑电子受到的匀强磁场洛伦兹力、旋转电场电场力及气体阻力作用，不考虑电磁波引起的能量变化。 （ⅰ）若电场旋转的角速度为，求电子最终做匀速圆周运动的线速度大小v； （ⅱ）旋转电场对电子做功的功率存在最大值，求该功率的最大值，以及当电场力的功率等于最大功率的一半时，电场旋转的角速度的数值。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 北京市第二十中学2025-2026学年第一学期期中考试试卷 高二物理 （时间：90分钟 满分：100分） 一、单项选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题在给出的四个选项中，只有一个选项正确，选对的得3分，选错或不选的得0分） 1. 安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核运动可等效为一环形电流．设带电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动,其电流的等效电流强度I和方向为（ ） A. 顺时针 B. 顺时针 C. 逆时针 D. 逆时针 【答案】C 【解析】 【详解】电子绕核运动可等效为一环形电流，电子运动周期为: 根据电流的定义式得：电流强度为: 因为电子带负电，所以电流方向与电子定向移动方向相反，即沿逆时针方向，故C正确，选项ABD错误． 【点睛】本题是利用电流强度的定义式求解电流，这是经常用到的思路，要知道电流方向与正电荷定向移动方向相同，而与负电荷定向移动方向相反． 2. 如图所示，一块均匀的长方体样品，长、宽均为、厚为，若沿着方向测得的电阻为，下列说法正确的是（　　） A. 沿方向的电阻大于 B. 该样品的电阻率为 C. 沿方向的电阻为 D. 增加，不改变，沿方向的电阻变小 【答案】C 【解析】 【详解】AB．设样品的电阻率为，根据电阻定律得出样品沿方向的电阻为 沿方向的电阻为 综合解得,，故AB错误； C．沿方向的电阻为 结合 解得，故C正确； D．样品沿方向的电阻与无关，当增加，不改变，沿方向的电阻不变，故D错误。 故选C。 3. 如图所示电路中，电阻，，，电路两端接恒定电压，所有电表均为理想电表，下列说法正确的是（ ） A. 开关S断开时，电压表的示数为3V B. 开关S断开时，电流表的示数为1A C. 开关S闭合时，电压表的示数为4V D. 开关S闭合时，电流表的示数为2A 【答案】D 【解析】 【详解】AB．开关S断开时，与串联后与并联，电压表测量的是的电压，电流表测量的是总电流，故电压表和电流表的示数分别为， 故AB错误； CD．开关S闭合时，被短路，与并联，电压表测量的是总电压，电流表测量的是总电流，故电压表和电流表的示数分别为， 故C错误，D正确。 故选D。 4. 如图左，华为12000mA 66W多协议超级快充移动电源（俗称“充电宝”），对华为P70Pro智能手机充电。图右电路中在超级快充模式下，充电宝对手机电池充电，此时可视为恒定电流，充电宝的输出电压为U、输出电流为I，手机电池等效内阻为R，则（　　） A. 手机电池的总功率为UI B. 充电宝的热功率为 C. 手机电池的热功率为 D. 手机电池储存的化学能的功率为 【答案】A 【解析】 【详解】A．充电宝的输出电压U、输出电流I，所以充电宝输出的电功率为UI，即手机电池的总功率为UI，故A正确； B．由于充电宝的内阻未知，则充电宝产生的热功率不可知，故B错误； C．根据焦耳定律可得手机电池产生的焦耳热应为 手机电池内阻 而，则可得 故C错误； D．充电宝输出的电能一部分转化为手机电池储存的化学能，一部分转化为手机电池产生的焦耳热，故根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能的功率为 故D错误。 故选A。 5. 锂离子电池被广泛地用于智能手机、智能机器人、电动自行车、电动汽车等领域，锂离子电池主要依靠锂离子（Li+）在电池内部正极和负极之间移动来工作。某款手机充电锂离子电池的标识如图所示，下列说法正确的是（　　） A. 该电池放电时，电池内部锂离子从正极运动到负极 B. 该锂离子电池把化学能转化为电能的本领比电动势为1.5V的干电池弱 C. 该锂离子电池充满电后可储存约2.88×104J的电能 D. 若该锂离子电池的待机电流为40mA，则其最长待机时间约为4天 【答案】C 【解析】 【详解】A．锂离子电池放电时，在电池外部电流由正极流向负极，在电池内部，电流由负极流向正极，锂离子带正电，在电池内部锂离子从负极运动到正极，故A错误； B．电动势表示电池把其他能转化为电能本领大小的物理量，电动势越大，该项本领越大，所以4V锂离子电池把化学能转化为电能的本领比电动势为1.5V的干电池强，故B错误； C．该锂离子电池充满电后可贮存的电能为 故C正确； D．若该锂离子电池的待机电流为40mA，则其最长待机时间为 故D错误。 故选C。 6. 某学习小组想将一块小量程电流表改装为伏特表和安培表，设计了如图所示的电路。下列说法不正确的是（　　） A. 若将S调到1位置，则为改装后的安培表 B. 若将S调到2位置，则为改装后的伏特表 C. 若想扩大安培表的量程，可适当增大 D. 若想扩大伏特表的量程，可适当增大 【答案】C 【解析】 【详解】A．将S调到1位置时，电阻与表头并联，这是扩大表头的电流量程，故其改装后是安培表，故A正确； B．将S调到2位置，电阻与改装后的电流表串联，电阻起到分压作用，则为改装后的伏特表，故B正确； C．若想扩大安培表的量程，电阻分流的增大，电流增大，根据欧姆定律可以知道需要减小电阻，故C错误； D．若想扩大伏特表的量程，则电阻分压作用要增大，故需要适当增大，故D正确。 故选C。 7. 如图所示，电源电动势一定，内阻为，、是定值电阻，是光敏电阻，其阻值随光照的增强而减小。开关S闭合，电路稳定后，电容器两板间的一带电液滴恰好能静止在点。现增强照射电阻的光照强度，下列说法正确的是（　　） A. 电容器两极板间电压减小 B. 电源的输出功率减小 C. 液滴仍然静止 D. 有向左的电流流经 【答案】D 【解析】 【详解】ACD．增强照射电阻的光照强度，阻值减小，则电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流增大，路端电压减小；由于通过的电流增大，所以两端电压增大，则电容器两极板间电压增大，电容器充电，有向左的电流流经；根据可知，电容器板间场强增大，液滴受到的电场力增大，液滴受到的合力向上，液滴向上运动，故AC错误，D正确； B．电源的输出功率为 可知当外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大；由于题干不知电源内阻与外电阻的大小关系，所以无法判断电源输出功率如何变化，故B错误。 故选D。 8. 如图所示，电源电动势E=9V，内阻r=0.5Ω，灯泡电阻保持不变，定值电阻R=1Ω，电流表可视为理想电表。开关闭合后，电动机恰好以额定功率正常工作，已知电流表的示数I=2A，电动机线圈的电阻下列说法正确的是（　　） A. 电动机两端的电压为3V B. 通过电动机的电流为1.5A C. 电动机的输出功率为7.5W D. 电源的效率约为75% 【答案】B 【解析】 【详解】A．电动机两端的电压为，故A错误； B．通过电动机的电流为，故B正确； C．电动机的输出功率为，故C错误； D．路端电压为 电源的效率约为89%，故D错误。 故选B。 9. 如图所示，直线A为某电源的图线，曲线B为某小灯泡L的图线的一部分，用该电源和小灯泡L串联起来组成闭合回路时灯泡L恰能正常发光，则下列说法中正确的是（　　） A. 灯泡L的额定电压为1V，额定功率为2W B. 此电源的内电阻为0.5Ω，此时灯泡L的电阻大于1Ω C. 把灯泡L换成阻值恒为0.5Ω的纯电阻，电源的输出功率将增大，但效率降低 D. 此时电源内阻的热功率为4W 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图像交点可知，灯泡L的额定电压为2V，额定功率为 故A错误； BD．根据闭合电路欧姆定律可得 可得此电源的电动势为，内阻为 此时灯泡L的电阻为 此时电源内阻的热功率为 故BD错误； C．灯泡正常发光时电源的输出功率等于灯泡的额定功率，即4W；把灯泡L换成阻值恒为0.5的纯电阻，电源的输出功率为 可知电源的输出功率将增大；电源的效率为 可知外接电阻R减小，电源效率降低，故C正确。 故选C。 10. 某物理兴趣小组为研究通电导线周围的磁场，他们将一根很长的直导线，竖直穿过水平桌面上O点处的小孔并固定，然后在导线中通以恒定电流，以O点为原点，某一水平方向为x轴建立坐标系，再将一个灵敏的小磁针放在x轴上不同的位置，小磁针静止时N极指向与x轴正向的夹角为θ，图1为其俯视图。图2为实验得到的sinθ与位置x之间的关系曲线。已知该区域地磁场水平分量大小为B0。下列说法正确的是（　　） A. 导线中电流方向为竖直向下 B. 此处地磁场方向与x轴垂直 C. 通电导线在x0处产生的磁感应强度大小为 D. x0处合磁场的磁感应强度大小为2B0 【答案】C 【解析】 【详解】ACD．由图2可知，当时，知 解得 小磁针静止时N极的指向为合磁场的方向，设通电导线在处产生磁感应大小为，该区域地磁场水平分量大小为B0，如图所示 由数学关系知 解得 x0处合磁场的磁感应强度大小为 解得 根据安培定则，由小磁针的偏转情况可判断，导线中电流方向为竖直向上，故AD错误，C正确； B．由图1可知，小磁针放在x轴上，小磁针静止时N极指向与x轴正向的夹角为θ，说明地磁场与x轴不垂直，故B错误。 故选C。 二、不定项选择题（共5小题，每小题3分，共15分。每小题列出的四个选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对得3分，选对但选不全得2分，选错得0分） 11. 如图所示，M、N是纸面内一椭圆的两个焦点，两根互相平行的长直导线分别过M、N两点，且导线与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。O是椭圆的中心，a、c是椭圆的长轴与椭圆的交点，b、d是椭圆的短轴与椭圆的交点，关于a、b、c、d、O处的磁场，下列说法正确的是（　　） A. O点处的磁感应强度为零 B. a、c两处的磁感应强度相同 C. a、d两处的磁感应强度相同 D. 在bd连线上，O点处的磁感应强度最大 【答案】BD 【解析】 【详解】A．由安培定则知，两电流在O点处产生的磁场方向都向下，O点处的磁感应强度不为零，故A错误； B．同理可判断，a、c两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，故B正确； C．由安培定则知，M电流在a产生磁感应强度方向竖直向上，N电流在a产生磁感应强度方向竖直向下，由于M距离a点近，故，故a点总磁感应强度竖直向上；由安培定则知，两电流在d点处产生的合磁场方向竖直向下，故a、d两处的磁感应强度不相同，故C错误； D．bd连线上，M、N在O处的产生的磁感应强度最大且方向相同，故O点处的磁感应强度最大，故D正确。 故选BD。 12. 关于磁通量，下列说法正确的是（　　） A. 图甲中，通过两金属圆环的磁通量 B. 图乙中，通过 匝边长为L的正方形金属线圈的磁通量为 C. 图丙中，在通电直导线的磁场中，线圈在Ⅱ位置时穿过线圈的磁通量不为0 D. 图丙中，在通电直导线的磁场中，若线圈在I位置时的磁通量大小为，则线圈从I位置平移至Ⅲ位置过程中，线圈的磁通量的变化量大小为2 【答案】AD 【解析】 【详解】A．图甲中，通过两金属圆环的既有条形磁铁的外部磁场又有内部磁场，磁通量比较的是净胜的磁感线条数，所以。故A正确； B．图乙中，通过 匝边长为L的正方形金属线圈的磁通量为 故B错误； C．图丙中，在通电直导线的磁场中，线圈在Ⅱ位置时既有垂直纸面向里的磁场，也有垂直纸面向外的磁场，由磁场分布的对称性可知，穿过线圈的磁通量为0。故C错误； D．图丙中，在通电直导线的磁场中，设垂直纸面向里的磁通量为正，则线圈在I位置时的磁通量为-，由磁场分布的对称性可知线圈在Ⅲ位置时磁通量为，则线圈从I位置平移至Ⅲ位置过程中，线圈的磁通量的变化量大小为 故D正确。 故选AD。 13. 太阳风是从太阳上层大气射出的带电粒子流，当太阳风掠过地球时，会引起地磁暴并影响通信。一定区域内的地磁场可视为方向垂直纸面向里的匀强磁场，太阳风中的某带电粒子以垂直该磁场方向的速度射入，其运动轨迹如图所示。已知带电粒子在运动过程中与空气分子碰撞，动能不断减小，带电量及质量均保持不变，则该粒子（　　） A. 从a运动到b B. 从b运动到a C. 带正电 D. 带负电 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．带电粒子动能减小，速度v减小，由洛伦兹力提供向心力 可得轨道半径 速度v减小，则r减小，从轨迹看，粒子运动轨迹半径逐渐减小，所以粒子是从a运动到b，A正确，B错误； CD．磁场方向垂直纸面向里，粒子从a到b，根据左手定则（伸开左手，让磁感线穿入手心，四指指向正电荷运动方向或负电荷运动的反方向，大拇指指向洛伦兹力方向），粒子所受洛伦兹力指向轨迹圆心，可判断粒子带负电，C错误，D正确。 故选AD。 14. 安装在排污管道上的流量计可以测量排污流量Q，流量为单位时间内流过管道横截面的流体的体积，如图所示为流量计的示意图。左右两端开口的长方体绝缘管道的长、宽、高分别为a、b、c，所在空间有垂直于前后表面、磁感应强度大小为B的匀强磁场，在上、下两个面的内侧固定有金属板M、N，污水充满管道从左向右匀速流动，测得M、N间电势差为U，污水流过管道时受到的阻力大小，k是比例系数，L为管道长度，v为污水的流速。则（　　） A. 电压U与污水中离子浓度无关 B. 污水的流量 C. 金属板M的电势低于金属板N的电势 D. 左、右两侧管口的压强差 【答案】AD 【解析】 【详解】AC．污水中的离子受到洛伦兹力，正离子向上极板聚集，负离子向下极板聚集，所以金属板M的电势大于金属板N的电势，从而在从而在管道内形成匀强电场，最终离子在电场力和洛伦兹力的作用下平衡，即 解得 可知电压U与污水中离子浓度无关，A正确，C错误； B．污水的流量为 B错误； D．污水流过该装置受到的阻力为 污水匀速通过该装置，则两侧的压力差等于阻力，即 则 D正确。 故选AD。 15. 测定电容器电容的实验中，将电容器、电压传感器、阻值为3kΩ的电阻R、电源（上端为正极）、单刀双掷开关S按图甲所示电路图进行连接。先使开关S与1相连，电源给电容器充电，充电完毕后把开关S掷向2，电容器放电，直至放电完毕，实验得到的与电压传感器相连接的计算机所记录的电压随时间变化的图线如图乙所示，图丙为由计算机对图乙进行数据处理后记录了“峰值分别为6V和”及图线与时间轴所围“面积分别为182.7V·s和180.4V·s”的图像。则（　　） A. 开关S与2相连时，通过电阻的电流方向从下向上 B. 由以上信息可知，电容器的电容大小大约为30F C. 如果将电压传感器从电阻两端改接在电容器的两端，则无法测出电容器的电容值 D. 如果将电阻换成1kΩ，则图丙中的峰值不会变，阴影面积会变为现在的，充放电的时间会缩短 【答案】AD 【解析】 【详解】A．开关S与1相连，电源给电容器充电，电容器上极板带正电；开关S与2相连时，电容器放电，则通过电阻的电流方向从下向上，故A正确； B．根据欧姆定律可知 图像与坐标轴围成的面积表示，则可知，图像与坐标轴围成的面积与R的比值表示电量，即为 则可知充电过程最大电量为 而通过R的电荷量即为电容器的充电电量，所以有 此时电容器两端电压等于电源电动势，由 可知 故B错误； C．因为当开关S与2连接，电容器放电的过程中，电容器C与电阻R上的电压大小相等，因此通过对放电曲线进行数据处理后记录的“峰值”及曲线与时间轴所围“面积S”，仍可应用 计算电容值，故C错误； D．图丙中的峰值即为电源电动势，如果将电阻换成1kΩ，则图丙中的峰值不会变；最后电容器所带的电荷量Q与电阻R阻值无关，根据 可知，R变为1kΩ，即阻值变为原来的，则图像与坐标轴围成的面积也变为原来的，最大电压不变，则充放电的时间变短，故D正确。 故选AD。 三、实验题（共15分） 16. 某同学做练习使用多用电表的实验，完成以下问题 （1）如图各种情形中使用多用电表测量物理量，操作正确的是___________。 A. 图甲是用直流电压档测量小灯泡两端的电压 B. 图乙是用直流电流档测量电路中的电流 C. 图丙是用欧姆档测量小灯泡的电阻 D. 图丁是用欧姆档测量二极管的反向电阻 （2）某同学用欧姆档“×10”的倍率测量某电阻，发现指针指在如图所示位置，为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按___________的顺序进行操作，再完成读数测量。 A.将K旋转到电阻档“×100”的位置 B.将K旋转到电阻档“×1”的位置 C.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接 D.将两表笔短接，旋动旋钮，对电表欧姆调零 （3）该同学在实验室找到一个10000μF的电容器，他认为电容器是彼此绝缘的两个极板构成，用欧姆表两个表笔分别与电容器的两电极相连，欧姆表的指针不会发生偏转。该同学准备验证自己的想法，用欧姆表的“×10”档，将红、黑两表笔分别与该电容器的两电极相连。请你分析该同学会看到什么现象，并说明依据___________。 【答案】（1）BD （2）BDC （3）现象描述：欧姆表指针先向右偏转，再缓慢回到最左端。现象解析：①多用电表欧姆挡电路中有电源，与电容器连接时，电源给电容器充电，回路中有电流，指针向右偏转。②电容器充电过程中，电流逐渐减小至0，指针缓慢回到最左端 【解析】 【小问1详解】 A．如图甲所示，外电路的电池正极应接红色表笔，使得电流流入多用电表，故A错误； B．如图乙所示的连接方式时，电流从红表笔流入多用电表，黑表笔流出多用电表，此时可测出电路中的电流，故B正确； C．当利用欧姆档测电阻时，应使测量元件与外电路断开，图丙开关是闭合的，故C错误； D．红色表笔连接在二极管的正极，此时测量的是反向电阻，故D正确。 故选BD。 【小问2详解】 此时欧姆表的指针偏转角度过大，说明电阻值较小，所以应调节到小倍率档位进行测量，调节档位后，应先进行欧姆调零，再测量电阻大小，故顺序应为BDC。 【小问3详解】 会看到欧姆表指针先向右偏转，再缓慢回到最左端。 由于欧姆档的内部结构中有电源，当与电容器连接时，电源会给电容器充电，使得回路产生瞬时电流，指针向右偏转，但是电流会逐渐减小，当充电完成时，电流减为0，指针回到最左端的0位置。 17. 某同学要测量一节干电池的电动势和内阻，实验室提供了以下器材：干电池（电流不超过0.5A），电阻箱（最大阻值为99.99Ω），电流表A（量程为300μA、内阻），阻值分别为2Ω、200Ω、5.5kΩ、19.5kΩ的定值电阻各一个，电键一个，导线若干。该同学根据提供的器材、设计了如图甲所示的电路。 （1）电路中应选用阻值为___________的定值电阻；应选用阻值为___________的定值电阻； （2）请将图乙中的实物电路连接完整___________。 （3）闭合电键后，多次调节电阻箱的阻值。记录电阻箱接入电路的阻值，并记录对应电流表的值。以为纵坐标，为横坐标，将测得的数值在坐标纸上描点，如图丙所示，请根据描出的点绘制图线___________。根据图线求得电源电动势___________V，内阻___________Ω。（结果均保留三位有效数字） 【答案】（1） ①. 5.5kΩ ②. 2Ω （2） （3） ①. ②. ③. 【解析】 【小问1详解】 [1]电流表与定值电阻串联后，可以改装成电压表测量路端电压，当电阻大小为时，改装后的电压表量程为，对于测量1.5V的干电池来说量程适合。 [2]定值电阻在电路中的目的是保护电路，防止电流过大，所以只能选择大小的电阻，若选择会使得测量时的最大电流过小。 【小问2详解】 根据实验电路图，可以连出如下实物图 【小问3详解】 [1]利用平滑的曲线使数据均匀分布在线的两侧，如答案所示。 [2][3]根据实验电路图，可以写出闭合电路欧姆定律的形式 可以转化成 通过计算图像的斜率和截距，可知截距，斜率 代入数据可得，内阻 四、解答题（共40分，请在答题纸上写出必要的文字说明，重要的方程式，演算过程，明确数值和单位，只有答案，没有过程不得分，书写不认真，无法辨认不得分） 18. 对铀235的进一步研究在核能的开发和利用中具有重要意义。如图所示，两平行金属板间距为，电势差为，板间电场可视为匀强电场：金属板下方有一磁感应强度为的匀强磁场，质量为、电荷量为的铀235离子，从容器A下方、金属板上方的小孔处不断飘入电场，其初速度可视为零，经电场加速后射出，并进入磁场做匀速圆周运动。离子行进半个圆周后离开磁场并被收集，离开磁场时离子束的等效电流为。不考虑离子重力及离子间的相互作用。求： （1）离子从电场射出时速度的大小； （2）离子在磁场中做匀速圆周运动的半径； （3）在离子被收集的过程中时间内收集到离子的质量。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 极板间为匀强电场，离子做加速运动，由动能定理 可解得离子从电场射出时速度的大小 【小问2详解】 离子在磁场中做匀速圆周运动时，由洛伦兹力提供向心力，有 联立解得离子在磁场中做匀速圆周运动的半径为 【小问3详解】 设在时间内收集到的离子的总电荷量为，则有 因每个离子电荷量为，则离子个数 而时间内收集到离子的质量 联立以上各式解得在离子被收集的过程中时间内收集到离子的质量为 19. 如图（1）所示，用电动势为、内阻为的电源，向滑动变阻器供电。合上电键后，改变变阻器的阻值，路端电压与电流均随之变化。 （1）请写出电源电动势定义式，并结合能量守恒定律证明：电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和。 （2）以为纵坐标，为横坐标，在图（2）中画出变阻器阻值变化过程中图像的示意图，取一点，用带网格的图形面积表示电流为时的电源内部发热功率，并推导该电源的最大输出功率及条件。 【答案】（1）电源电动势等于非静电力把单位正电荷从电源的负极移到正极所做的功，即定义式为 根据能量守恒定律，在图1所示电路中，非静电力做功产生的电能等于在外电路和内电路产生的电热，即 联立解得 （2），，当即时输出功率最大 【解析】 【小问1详解】 略； 【小问2详解】 当外电压为时，此时内电压为： 则此时电源内部发热功率为 如图中网格图形所示。 电路中的电流强度为 输出电功率 当，即时输出功率最大，最大电功率 20. 如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.4m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.5T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=6V、内阻r=1Ω的直流电源。现把一个质量m=0.04kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.75Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2。已知sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，求： （1）导体受到的安培力大小； （2）导体棒受到的摩擦力的大小和方向。 （3）若磁感应强度的大小和方向可以改变，为了使导体静止在斜面上且对斜面无压力，此处磁场的磁感应强度B′的大小和方向。 【答案】（1）0.32N；（2）0.08 N，方向沿斜面向下；（3）0.625T，方向水平向左 【解析】 【详解】（1）导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有 导体棒受到的安培力 （2）导体棒所受重力沿斜面向下的分力为 由于小于安培力，且根据左手定则可以判定安培力方向沿斜面向上，故导体棒受沿斜面向下的摩擦力，根据共点力平衡条件有： 代入数据得 方向沿斜面向下 （3）若导体棒静止在斜面上且对斜面没有压力，安培力的方向必须竖直向上，而且大小等于重力，即 解得 根据左手定则可以判定，磁场的方向水平向左。 21. 跑道式回旋加速器的工作原理如图所示，两个匀强磁场区域I、II的边界平行，相距为L，磁感应强度大小相同，方向垂直纸面向里，P、Q间存在水平向右、场强大小为E的匀强电场，方向与磁场边界垂直．质量为m、电荷量为+q的粒子从P飘入电场（初速度忽略不计），多次经过电场加速和磁场偏转后，从位于边界上的出射口K射出时速度为v，已知K、Q的距离为d，带电粒子的重力不计，求： （1）磁感应强度大小B； （2）粒子从P飘入电场至出射口K过程中，在磁场中运动的时间t； （3）若粒子最后一次以Q射入磁场时受到与速度大小成正比、方向相反的阻力，粒子的轨迹刚好与磁场II的边界相切，求粒子最后一次从Q运动到相切点的时间t以及位移大小x。 【答案】（1） （2） （3）， 【解析】 【小问1详解】 粒子从出射口K射出时在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径最大， 洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得 解得 【小问2详解】 设在电场中加速次数为，由动能定理得 解得 粒子在磁场中做匀速圆周运动，周期 磁场中运动总时间 解得 【小问3详解】 粒子在磁场中转动的周期 粒子从点运动到相切点的时间 取一小段时间，对粒子在方向上列动量定理 两边同时对过程求和，其中x方向位移为零，x方向末速度为零，可得 解得 22. 利用电磁场使质量为m、电荷量为e的电子发生回旋共振可获取高浓度等离子体，其简化原理如下。如图甲所示，匀强磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B，平行于纸面向里、大小为E的匀强电场绕着过O点且垂直纸面的轴顺时针旋转；旋转电场带动电子加速运动，使其获得较高能量，高能电子使空间中的中性气体电离，生成等离子体。 （1）若空间中只存在匀强磁场，电子只在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，求电子做圆周运动的角速度； （2）将电子回旋共振简化为二维运动进行研究。施加旋转电场后，电子在如图乙所示的平面内运动，电子在运动过程中受到与其速度v方向相反的气体阻力，式中k为已知常量。最终电子会以与旋转电场相同的角速度做匀速圆周运动，且电子的线速度与旋转电场力的夹角（小于90°）保持不变。只考虑电子受到的匀强磁场洛伦兹力、旋转电场电场力及气体阻力作用，不考虑电磁波引起的能量变化。 （ⅰ）若电场旋转的角速度为，求电子最终做匀速圆周运动的线速度大小v； （ⅱ）旋转电场对电子做功的功率存在最大值，求该功率的最大值，以及当电场力的功率等于最大功率的一半时，电场旋转的角速度的数值。 【答案】（1） （2）（ⅰ）（ⅱ）， 【解析】 【小问1详解】 电子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动 解得 【小问2详解】 （ⅰ）设电场力方向与速度方向的夹角为，沿圆轨迹的半径方向有 沿圆轨迹的切线方向有 根据几何关系有 解得 （ⅱ）设电场力方向与速度方向夹角为，旋转电场对电子做功的功率为 当时，电场对电子做功的功率最大 当时，有 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $