精品解析：北京市第五十五中学2025-2026学年高二上学期12月月考物理试卷

北京市第五十五中学2025—2026学年度第一学期12月调研试卷 高二物理等级考 本试卷共8页，共100分，调研时长80分钟 第一部分（选择题共42分） 一、单选题（本部分共14题，每题3分，共42分） 1. 下列物理量与试探电荷无关的是（　　） A. 场强/电场力 B. 场强/电势 C. 电场力/电势能 D. 电势/电势能 2. 为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的。在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是（  ） A. B. C. D. 3. 如图，虚线框内为改装好的电表，为新电表的接线柱，其中灵敏电流计的满偏电流为，已测得它的内阻为，图内电阻箱读数为。现将接入某电路，发现灵敏电流计G刚好满偏，则根据以上数据计算可知（　　） A. M、N两端的电压为 B. M、N两端的电压为 C. 流过的电流为 D. 流过的电流为 4. 如图所示，速度选择器的两平行导体板之间有方向互相垂直的匀强电场和匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一电荷量为+q的粒子以速度v从S点进入速度选择器后，恰能沿图中虚线通过。不计粒子重力，下列说法可能正确的是（　　） A. 电荷量为-q的粒子以速度v从S点进入后将向下偏转 B. 电荷量为+2q的粒子以速度v从S点进入后将做类平抛运动 C. 电荷量为+q的粒子以大于v的速度从S点进入后动能将逐渐减小 D. 电荷量为-q的粒子以大于v的速度从S点进入后动能将逐渐增大 5. 磁电式电表原理示意图如图所示，两磁极装有极靴，极靴中间还有一个用软轶制成的圆柱。极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，两者之间有可转动的线圈。a、b、c和 d为磁场中的四个点。下列说法正确的是（　　） A. 图示右侧通电导线受到安培力向下 B. 整个通电线圈所受的安培力的大小与线圈的匝数有关 C. 线圈转动到a、b两点的安培力大小不相等 D. c、d两点的磁感应强度大小相等 6. 如图所示，为电源电动势，内阻为，定值电阻为，可变电阻的最大阻值为，下列说法中正确的是（　　） A. 当时，获得最大功率 B. 当时，获得最大功率 C. 当时，电源的输出功率最大 D. 当时，电源的总功率最大 7. 如图甲所示，线圈与定值电阻R相连构成闭合回路，线圈内有垂直于纸面向里的匀强磁场。已知线圈匝数为10匝，线圈电阻与定值电阻阻值相等，线圈中的磁通量变化规律如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 通过R的电流方向由N指向M B. M点的电势低于N点的电势 C. 线圈中磁通量的变化率为0.5Wb/s D. M、N两点间的电势差为5V 8. 如图所示，将平行板电容器与电池组相连，两板间带电尘埃恰好处于静止状态，若将两板间距缓慢增大一些，其他条件不变，则（　　） A. 电容器电容变大 B. 电源给电容器充电，电容器电荷量增多 C. 尘埃向下运动 D. 电流计中有b到a的电流 9. 据媒体报道，我国的003号航母在建造时配备了电磁弹射系统，该系统能够使得舰载机的出勤效率远高于利用滑跃式甲板起飞的出勤效率。已知航母上舰载机起飞所利用的电磁弹射系统原理简化为如图所示，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈左侧的金属环被弹射出去，则下列说法正确的是（ ） A. 若将金属环置于线圈的右侧，则金属环会靠近线圈 B. 金属环向左运动的瞬间有扩大趋势 C. 增加线圈的匝数，不会影响金属环的加速度 D. 合上开关S的瞬间，从左侧看金属环中产生沿逆时针方向的感应电流 10. A、B是两种同位素的原子核，它们具有相同的电荷、不同的质量。为测定它们的质量比，使它们从质谱仪的同一加速电场由静止开始加速，然后沿着与磁场垂直的方向进入同一匀强磁场，打到照相底片上。如果从底片上获知A、B在磁场中运动轨迹的直径之比是k，则A、B的质量之比为（　　） A. B. C. D. 11. 洛伦兹力演示仪由励磁线圈、电子枪、玻璃泡等组成，结构示意图如图所示，励磁线圈是一对彼此平行的共轴的圆形线圈，当线圈通有励磁电流I，两线圈之间将产生垂直线圈平面的匀强磁场，其磁感应强度与I成正比，比例系数为k，方向垂直纸面向外，电子在电子枪中经加速电压U加速形成高速电子束，若电子束垂直磁场方向，可看到电子束径迹呈圆形，直径为D，下列说法正确的是（　　） A. 励磁线圈中电流方向为顺时针 B. 仅增大励磁线圈中电流，电子束径迹半径变大 C. 仅减小电子枪的加速电压，电子束径迹半径变大 D. 电子比荷 12. 利用如图所示电路研究某小型手持风扇的电动机性能。调节滑动变阻器，测得风扇运转时电压表示数为，电流表示数为；扇叶被卡住停止转动时，电压表的示数为，电流表的示数为，且。下列说法正确的是（　　） A. 电动机线圈电阻 B. 扇叶被卡住时，电流增大是因为电动机的线圈电阻变小 C. 风扇运转时线圈发热功率 D. 风扇运转时输出的机械功率 13. 真空中相距为的两个点电荷分别固定于轴上和的两点，在两者连线上各点的电场强度随变化的关系如图所示，选沿轴方向为正方向，以下判断正确的是（ ） A. 为正电荷、N为负电荷 B. 所带电荷量的绝对值之比为 C. 沿轴从到电势逐渐降低 D. 将一个正点电荷沿轴从移动到，该电荷的电势能先减小再增大 14. 航天器离子发动机原理如图所示，首先电子枪发射出的高速电子将中性推进剂离子化（即电离出正离子），正离子被正、负极栅板间的电场加速后从喷口喷出，从而使航天器获得推进或调整姿态的反冲力，已知单个正离子的质量为m，电荷量为q，正、负栅板间加速电压为U，从喷口喷出的正离子所形成的电流为I，忽略离子间的相互作用力，忽略离子喷射对航天器质量中和电子枪磁铁的影响．该发动机产生的平均推力F的大小为（　　） A. B. C. D. 第二部分（本部分共6题共58分） 二、实验题（共18分） 15. 在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中 （1）按图甲连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转，此实验操作的目的是_____ A. 测量灵敏电流表能够承受电流的最大值 B. 检测灵敏电流表指针偏转方向与电流流向的关系 C. 检查灵敏电流表测量电流的大小是否准确 （2）用图乙所示的装置做实验，图中螺线管上的粗线表示导线的绕行方向。某次实验中在条形磁铁向下插入螺线管的过程中，观察到电流表指针_____（填“向左”或“向右”）偏转 16. 利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻，被测电池的电动势约为1.5V，内阻约为。要求尽量减小实验误差。 （1）根据题目要求，应该选择的实验电路是下图中的_____（选填“图1”或“图2”）。 （2）已知实验室除待测电池、开关、导线外，还有下列器材可供选用： A．电流表A1：量程，内阻约 B．电流表A2：量程，内阻约 C．电压表：量程，内阻约 D．滑动变阻器：，额定电流 E．滑动变阻器：，额定电流 为了使测量结果尽量准确，电流表应选用_____，滑动变阻器应选用_____。（填写器材前的字母） （3）如图3是某同学根据所获得的6组实验数据，在坐标纸上绘制的路端电压随电流变化的U—I图线。由图像电源电动势测量值E=_____，电源内阻测量值_____。（结果均保留小数点后两位） （4）若仅考虑电表内阻的影响，图中描绘的点迹与“电池两端电压的真实值”和“流过电池的电流真实值”所对应点迹存在一定的偏差，请根据实验中该同学测得的数据，以及电表的参数估算这一偏差的数量级约为_____。 A. A B. A C. D. （5）用同一个电池给不同的玩具电动机供电，若某电动机直流电阻为RM，两端电压为U，通过的电流为，电池的电动势为，内阻为，则电动机获得最大功率的条件是_____。 A. B. C. D. 三、计算论述题（请写出必要的文字说明及解题过程，共40分） 17. 如图甲所示，在倾角为37°的光滑斜面上水平放置一根长为0.2m的金属杆PQ，两端以很软的导线通入1A的电流。斜面及金属杆处在竖直向上的匀强磁场中，当磁感应强度B=0.6T时，PQ恰好处于平衡状态。（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2） （1）在图乙中画出金属杆受力的示意图； （2）求金属杆PQ受到的安培力的大小； （3）求金属杆PQ的质量。 18. 1932年，美国物理学家安德森在宇宙射线实验中发现了正电子（带正电荷，电荷量与质量都与负电子相同）。水平直线MN上方有垂直纸面向外的足够大的有界匀强磁场区域，磁感应强度为，正、负电子同时从边界O点以与成角的相同速度射入该磁场区域（已知电子质量为，电量为），经一段时间后从边界射出，求： （1）分别画出正、负电子射入磁场后的运动轨迹； （2）它们从磁场中射出时，出射点间的距离； （3）它们从磁场中射出的时间差。 19. 现代科学研究中常用到高能粒子，产生这些高能粒子的“工厂”就是各种各样的粒子加速器。 （1）如图所示，真空中平行金属板M、N之间所加电压为U，一个质量为m、电荷量为+q的粒子从板由静止释放，经电场加速后到达板，不计带电粒子的重力。求带电粒子到达N板时的速度大小v。 （2）1930年，物理学家劳伦斯设计出了回旋加速器，其工作原理如图所示。半径为R的高真空的D形金属盒处在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与盒面垂直。将两盒与电压为的高频交流电源相连，两盒的狭缝间形成周期性变化的电场。处粒子源产生的带电粒子，质量为、电荷量为，初速度忽略不计。调整交流电源的频率可使粒子每次通过狭缝时都能被加速。狭缝很窄，不计带电粒子穿过狭缝的时间和粒子所受重力。 a．求所用交流电源的频率； b．粒子在回旋加速器中运动的总时间。 20. 利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域。 如图1，将半导体薄片垂直置于磁场B中，在薄片的两个侧面a、b间通以电流I时，另外两侧c、f间产生电势差，这一现象称为霍尔效应。其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用向一侧偏转积累，于是、间建立起电场，同时产生霍尔电势差。当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时，和达到稳定值，的大小与和以及霍尔元件厚度之间满足关系式，其中比例系数称为霍尔系数，仅与材料性质有关。 （1）设半导体薄片的宽度（、间距）为l，请写出和的关系式；若半导体材料是电子导电的，请判断图1中c、f哪端的电势高； （2）已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为，电子的电荷量为，请推导出霍尔系数的表达式； （3）图2是霍尔测速仪的示意图，将非磁性圆盘固定在转轴上，圆盘的周边等距离地嵌装着个永磁体，相邻永磁体的极性相反，霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近，当圆盘匀速转动时，霍尔元件输出的电压脉冲信号图像如图3所示，若在时间内，霍尔元件输出的脉冲数目为P，请推导出圆盘转速N的表达式。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 北京市第五十五中学2025—2026学年度第一学期12月调研试卷 高二物理等级考 本试卷共8页，共100分，调研时长80分钟 第一部分（选择题共42分） 一、单选题（本部分共14题，每题3分，共42分） 1. 下列物理量与试探电荷无关的是（　　） A. 场强/电场力 B. 场强/电势 C. 电场力/电势能 D. 电势/电势能 【答案】B 【解析】 【详解】电场强度和电势均有电场本身决定，与试探电荷无关；根据 ， 可知电场力和电势能均与试探电荷的电荷量有关。 故选B。 2. 为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的。在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是（  ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】地磁的南极在地理北极的附近，故在用安培定则判定环形电流的方向时右手的拇指必需指向南方；而根据安培定则：拇指与四指垂直，而四指弯曲的方向就是电流流动的方向。 故选B。 【点睛】 3. 如图，虚线框内为改装好的电表，为新电表的接线柱，其中灵敏电流计的满偏电流为，已测得它的内阻为，图内电阻箱读数为。现将接入某电路，发现灵敏电流计G刚好满偏，则根据以上数据计算可知（　　） A. M、N两端的电压为 B. M、N两端的电压为 C. 流过的电流为 D. 流过的电流为 【答案】B 【解析】 【详解】AB．MN两端电压，故A错误，B正确； CD．流过M、N的电流，故CD错误。 故选B。 4. 如图所示，速度选择器的两平行导体板之间有方向互相垂直的匀强电场和匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一电荷量为+q的粒子以速度v从S点进入速度选择器后，恰能沿图中虚线通过。不计粒子重力，下列说法可能正确的是（　　） A. 电荷量为-q的粒子以速度v从S点进入后将向下偏转 B. 电荷量为+2q的粒子以速度v从S点进入后将做类平抛运动 C. 电荷量为+q的粒子以大于v的速度从S点进入后动能将逐渐减小 D. 电荷量为-q的粒子以大于v的速度从S点进入后动能将逐渐增大 【答案】C 【解析】 【详解】A．电荷量为＋q的粒子以速度v进入后受力平衡，即有 由左手定则可知，洛伦兹力竖直向上，电场力竖直向下，即电场强度的方向竖直向下，且有 当电荷量为-q的粒子以速度v从S点进入后，由左手定则可知，粒子所受的洛伦兹力竖直向下，电场力竖直向上，且有 则粒子受力平衡，将沿着图中虚线通过，故A错误； B．电荷量为＋2q的粒子以速度v从S点进入后，向下的电场力为 向上的洛伦兹力为 由于，所以粒子受力平衡，将沿着图中虚线通过，故B错误； C．电荷量为＋q的粒子以大于v的速度从S点进入后，向下的电场力为 向上的洛伦兹力为 由于，所以，即粒子刚从S点进入后所受合力竖直向上，粒子的运动轨迹将向上弯曲，此过程中电场力对粒子做负功，粒子的动能将逐渐减小，故C正确； D．电荷量为-q的粒子以大于v的速度从S点进入后，向上的电场力为 向下的洛伦兹力为 由于，所以，即粒子刚从S点进入后所受合力竖直向下，粒子的运动轨迹将向下弯曲，此过程中电场力对粒子做负功，粒子的动能将逐渐减小，故D错误。 故选C。 5. 磁电式电表原理示意图如图所示，两磁极装有极靴，极靴中间还有一个用软轶制成的圆柱。极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，两者之间有可转动的线圈。a、b、c和 d为磁场中的四个点。下列说法正确的是（　　） A. 图示右侧通电导线受到安培力向下 B. 整个通电线圈所受的安培力的大小与线圈的匝数有关 C. 线圈转动到a、b两点的安培力大小不相等 D. c、d两点的磁感应强度大小相等 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据左手定则，图示右侧通电导线受到安培力向上，A错误； B．由 知整个通电线圈所受的安培力的大小与线圈的匝数有关，B正确； C．依题意，a、b两点的磁感应强度大小相等，由前面分析知，在a、b两点的安培力大小相等，C错误； D．依题意，c 处的磁感线更密，故c处的磁感应强度大小大于d处，D错误。 故选B。 6. 如图所示，为电源电动势，内阻为，定值电阻为，可变电阻的最大阻值为，下列说法中正确的是（　　） A. 当时，获得最大功率 B. 当时，获得最大功率 C. 当时，电源的输出功率最大 D. 当时，电源的总功率最大 【答案】A 【解析】 【详解】A．将R1等效到电源的内部，R2上的功率等于等效电源的输出功率，当等效电源的外电阻等于内阻时，即 R2=R1+r=2.5Ω 时，输出功率最大，即R2上的功率最大，故A正确； B．根据 P=I2R 电流最大时R1上的功率最大，当外电阻最小时，即R2=0时，电流最大，R1上获得最大功率，故B错误； C．当电源的外电阻等于内阻时，即 R2=r-R1=1.5Ω 时，电源的输出功率最大，故C错误； D．当R2=0时，电路中电流最大，电源的总功率 P=EI E不变，则此时电源的总功率最大，故D错误。 故选A。 7. 如图甲所示，线圈与定值电阻R相连构成闭合回路，线圈内有垂直于纸面向里的匀强磁场。已知线圈匝数为10匝，线圈电阻与定值电阻阻值相等，线圈中的磁通量变化规律如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 通过R的电流方向由N指向M B. M点的电势低于N点的电势 C. 线圈中磁通量的变化率为0.5Wb/s D. M、N两点间的电势差为5V 【答案】C 【解析】 【详解】AB．线圈相当于电源，垂直于纸面向里穿过线圈的磁通量增大，由楞次定律可知在线圈位置上感应电场沿逆时针方向，通过R的电流方向由M指向N，M接电源的正极，N接电源的负极，故M点的电势高于N点的电势，故A错误，B错误； C. 线圈中磁通量的变化率为 故C正确； D.根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势为 故两点间的电势差为 故D错误。 故选C。 8. 如图所示，将平行板电容器与电池组相连，两板间带电尘埃恰好处于静止状态，若将两板间距缓慢增大一些，其他条件不变，则（　　） A. 电容器电容变大 B. 电源给电容器充电，电容器电荷量增多 C. 尘埃向下运动 D. 电流计中有b到a的电流 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据平行板电容器电容公式，板间距离缓慢增大一些，即增大，则电容减小，故A错误； B．电容器电容减小，电压不变，则电容器电荷量减少，放电。故B错误； C．根据场强公式可得板间距离增大，电场强度减小，根据 则有电场力减小，重力不变，所以尘埃向下运动，故C正确； D．电容器电荷量减小，极板电荷向电源运动，所以负电荷从向运动，即电流从流向，故D错误。 故选C。 9. 据媒体报道，我国的003号航母在建造时配备了电磁弹射系统，该系统能够使得舰载机的出勤效率远高于利用滑跃式甲板起飞的出勤效率。已知航母上舰载机起飞所利用的电磁弹射系统原理简化为如图所示，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈左侧的金属环被弹射出去，则下列说法正确的是（ ） A. 若将金属环置于线圈的右侧，则金属环会靠近线圈 B. 金属环向左运动的瞬间有扩大趋势 C. 增加线圈的匝数，不会影响金属环的加速度 D. 合上开关S的瞬间，从左侧看金属环中产生沿逆时针方向的感应电流 【答案】D 【解析】 【详解】A．若将金属环放在线圈右侧，闭合开关的瞬间，穿过金属环的磁通量向右增大，根据楞次定律可知，从左侧看金属环中产生沿逆时针方向的感应电流，金属环将向右运动，金属环会远离线圈，故A错误； B．固定线圈上突然通过直流电流，穿过金属环的磁通量增大，根据“增缩减扩”可知金属环被向左弹射的瞬间，有缩小的趋势，故B错误； C．电流一定时，线圈匝数越多，形成的磁场越强，通电瞬间金属环的磁通量变化率越大，则金属环中产生的感应电流越大，又因为感应电流方向与固定线圈中的电流方向相反，则金属环被弹射出去的作用力越大，故金属环的加速度越大，故C错误； D．在闭合开关的瞬间，穿过金属环的磁通量向右增大，由楞次定律可知，从左侧看金属环中产生沿逆时针方向的感应电流，故D正确。 故选D。 10. A、B是两种同位素的原子核，它们具有相同的电荷、不同的质量。为测定它们的质量比，使它们从质谱仪的同一加速电场由静止开始加速，然后沿着与磁场垂直的方向进入同一匀强磁场，打到照相底片上。如果从底片上获知A、B在磁场中运动轨迹的直径之比是k，则A、B的质量之比为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】同位素的原子核在加速电场中运动，由动能定理得 解得原子核进入磁场时的速率为 原子核在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有 解得 轨道直径为 可得 所以A、B的质量之比为直径的平方比，即 故选C。 11. 洛伦兹力演示仪由励磁线圈、电子枪、玻璃泡等组成，结构示意图如图所示，励磁线圈是一对彼此平行的共轴的圆形线圈，当线圈通有励磁电流I，两线圈之间将产生垂直线圈平面的匀强磁场，其磁感应强度与I成正比，比例系数为k，方向垂直纸面向外，电子在电子枪中经加速电压U加速形成高速电子束，若电子束垂直磁场方向，可看到电子束径迹呈圆形，直径为D，下列说法正确的是（　　） A. 励磁线圈中电流方向为顺时针 B. 仅增大励磁线圈中电流，电子束径迹半径变大 C. 仅减小电子枪的加速电压，电子束径迹半径变大 D. 电子比荷 【答案】D 【解析】 【详解】A．由安培定则可知，励磁线圈中电流方向为逆时针，才可以产生垂直纸面向外的匀强磁场。故A错误； BC．依题意，电子在电场中加速，由动能定理可得 电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，有 联立，解得 仅增大励磁线圈中电流，则电流产生磁场的磁感应强度增强，电子束径迹半径变小。仅减小电子枪的加速电压，电子束径迹半径变小。故BC错误； D．依题意，有 联立，解得 故D正确。 故选D。 12. 利用如图所示电路研究某小型手持风扇的电动机性能。调节滑动变阻器，测得风扇运转时电压表示数为，电流表示数为；扇叶被卡住停止转动时，电压表的示数为，电流表的示数为，且。下列说法正确的是（　　） A. 电动机线圈电阻 B. 扇叶被卡住时，电流增大是因为电动机的线圈电阻变小 C. 风扇运转时线圈发热功率 D. 风扇运转时输出的机械功率 【答案】C 【解析】 【详解】A．扇叶被卡住停止转动时满足欧姆定律，则电动机线圈电阻 故A错误； B．扇叶被卡住时，电流增大是因为电流做功将电能全部转化为焦耳热，安培力不做功，不对外输出，电动机的线圈内阻不变，故B错误； C．风扇运转时线圈发热功率 故C正确； D．风扇运转时输出的机械功率 故D错误。 故选C。 13. 真空中相距为的两个点电荷分别固定于轴上和的两点，在两者连线上各点的电场强度随变化的关系如图所示，选沿轴方向为正方向，以下判断正确的是（ ） A. 为正电荷、N为负电荷 B. 所带电荷量的绝对值之比为 C. 沿轴从到电势逐渐降低 D. 将一个正点电荷沿轴从移动到，该电荷的电势能先减小再增大 【答案】D 【解析】 【详解】A．若两电荷为异种电荷，在处，电场强度不可能为0，故两电荷为同种电荷。故A错误； B．由于在处，电场强度为0，则有 所以所带电荷量的绝对值之比为。故B错误； C．沿轴从0到电势逐渐降低，从到电势逐渐增大。故C错误； D．从到电势先降低后增大，根据 可知将一个正点电荷沿轴从移动到，该电荷的电势能先减小后增大。故D正确。 故选D。 14. 航天器离子发动机原理如图所示，首先电子枪发射出的高速电子将中性推进剂离子化（即电离出正离子），正离子被正、负极栅板间的电场加速后从喷口喷出，从而使航天器获得推进或调整姿态的反冲力，已知单个正离子的质量为m，电荷量为q，正、负栅板间加速电压为U，从喷口喷出的正离子所形成的电流为I，忽略离子间的相互作用力，忽略离子喷射对航天器质量中和电子枪磁铁的影响．该发动机产生的平均推力F的大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】以正离子为研究对象，由动能定理可得 时间内通过的总电荷量为 喷出的总质量 由动量定理可知 联立解得 故A正确，B、C、D错误。 故选A。 第二部分（本部分共6题共58分） 二、实验题（共18分） 15. 在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中 （1）按图甲连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转，此实验操作的目的是_____ A. 测量灵敏电流表能够承受电流的最大值 B. 检测灵敏电流表指针偏转方向与电流流向的关系 C. 检查灵敏电流表测量电流的大小是否准确 （2）用图乙所示的装置做实验，图中螺线管上的粗线表示导线的绕行方向。某次实验中在条形磁铁向下插入螺线管的过程中，观察到电流表指针_____（填“向左”或“向右”）偏转 【答案】（1）B （2）向左 【解析】 【小问1详解】 这样操作是为了检测灵敏电流表指针偏转方向与电流流向的关系，以此来确定产生的感应电流的方向。 故选B。 【小问2详解】 图甲中闭合开关后，电流计指针向右偏转，说明电流从“”接线柱流入电流表时，电流计指针向右偏转；图乙中在条形磁铁向下插入螺线管的过程中，螺线管中的原磁场方向向下，且螺线管中的磁通量不断增大，根据楞次定律可知，螺线管中感应电流产生的磁场方向应向上，根据右手螺旋定则可知，感应电流从“”接线柱流入电流表，故电流表指针向左偏转。 16. 利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻，被测电池的电动势约为1.5V，内阻约为。要求尽量减小实验误差。 （1）根据题目要求，应该选择的实验电路是下图中的_____（选填“图1”或“图2”）。 （2）已知实验室除待测电池、开关、导线外，还有下列器材可供选用： A．电流表A1：量程，内阻约 B．电流表A2：量程，内阻约 C．电压表：量程，内阻约 D．滑动变阻器：，额定电流 E．滑动变阻器：，额定电流 为了使测量结果尽量准确，电流表应选用_____，滑动变阻器应选用_____。（填写器材前的字母） （3）如图3是某同学根据所获得的6组实验数据，在坐标纸上绘制的路端电压随电流变化的U—I图线。由图像电源电动势测量值E=_____，电源内阻测量值_____。（结果均保留小数点后两位） （4）若仅考虑电表内阻的影响，图中描绘的点迹与“电池两端电压的真实值”和“流过电池的电流真实值”所对应点迹存在一定的偏差，请根据实验中该同学测得的数据，以及电表的参数估算这一偏差的数量级约为_____。 A. A B. A C. D. （5）用同一个电池给不同的玩具电动机供电，若某电动机直流电阻为RM，两端电压为U，通过的电流为，电池的电动势为，内阻为，则电动机获得最大功率的条件是_____。 A. B. C. D. 【答案】（1）图1 （2） ①. A ②. D （3） ①. 1.48 ②. 0.83 （4）B （5）AB 【解析】 【小问1详解】 电源内阻约为，电压表内阻远远大于电源内阻，电流表内阻与电源内阻差不多，可知，电流表分压影响较大，电压表分流影响较小，实验中应利用电压表直接测量路端电压，可知，应该选择的实验电路是下图中的图1。 【小问2详解】 [1]被测电池的电动势约为，内阻约为，则通过电流表的最大与最小电流分别为， 可知，为了确保电流表的安全与精度，电流表选择量程的，故选A。 [2]为了减小电压表分流影响，滑动变阻器选择总阻值小一些的，即滑动变阻器选择，故选D。 【小问3详解】 [1]由闭合电路欧姆定律 故纵截距为电动势，由图像可知电动势为 [2]斜率的绝对值为内阻 【小问4详解】 电路图采用图1，系统误差在于电压表的分流，电压表分流值为 由于电压表，图3中电压在0V到1.48V之间变化，则 可知的数量级为。 故选B。 【小问5详解】 电动机是非纯电阻，电动机消耗的功率 根据数学二次函数规律可知，当时，电动机消耗功率到达最大值，此时内电压为 电路中电流为 故选AB。 三、计算论述题（请写出必要的文字说明及解题过程，共40分） 17. 如图甲所示，在倾角为37°的光滑斜面上水平放置一根长为0.2m的金属杆PQ，两端以很软的导线通入1A的电流。斜面及金属杆处在竖直向上的匀强磁场中，当磁感应强度B=0.6T时，PQ恰好处于平衡状态。（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2） （1）在图乙中画出金属杆受力的示意图； （2）求金属杆PQ受到的安培力的大小； （3）求金属杆PQ的质量。 【答案】（1） ；（2）0.12N；（3）0.016kg 【解析】 【详解】（1）根据左手定则可知，金属杆受到的安培力方向指向水平向右的方向 对金属杆进行受力分析，下图所示 （2）根据安培力的公式可知，PQ金属杆受到的安培力大小为 （3）根据平衡条件可得 解得 18. 1932年，美国物理学家安德森在宇宙射线实验中发现了正电子（带正电荷，电荷量与质量都与负电子相同）。水平直线MN上方有垂直纸面向外的足够大的有界匀强磁场区域，磁感应强度为，正、负电子同时从边界O点以与成角的相同速度射入该磁场区域（已知电子质量为，电量为），经一段时间后从边界射出，求： （1）分别画出正、负电子射入磁场后的运动轨迹； （2）它们从磁场中射出时，出射点间的距离； （3）它们从磁场中射出的时间差。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 正、负电子在匀强磁场中圆周运动半径相同但绕行方向不同，由左手定则可知，正电子轨迹为逆时针圆弧，负电子轨迹为顺时针圆弧。分别作出正、负电子在磁场中运动的轨迹如图所示 【小问2详解】 由洛伦兹力提供向心力可得 解得 射出点距离 所以 【小问3详解】 电子在磁场中做圆周运动的周期为 负电子在磁场中运动时间 正电子在磁场中运动时间 所以两个电子射出的时间差 19. 现代科学研究中常用到高能粒子，产生这些高能粒子的“工厂”就是各种各样的粒子加速器。 （1）如图所示，真空中平行金属板M、N之间所加电压为U，一个质量为m、电荷量为+q的粒子从板由静止释放，经电场加速后到达板，不计带电粒子的重力。求带电粒子到达N板时的速度大小v。 （2）1930年，物理学家劳伦斯设计出了回旋加速器，其工作原理如图所示。半径为R的高真空的D形金属盒处在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与盒面垂直。将两盒与电压为的高频交流电源相连，两盒的狭缝间形成周期性变化的电场。处粒子源产生的带电粒子，质量为、电荷量为，初速度忽略不计。调整交流电源的频率可使粒子每次通过狭缝时都能被加速。狭缝很窄，不计带电粒子穿过狭缝的时间和粒子所受重力。 a．求所用交流电源的频率； b．粒子在回旋加速器中运动的总时间。 【答案】（1） （2）a．；b． 【解析】 【小问1详解】 带电粒子从M板由静止释放加速到N板的过程，根据动能定理，有 带电粒子到达N板时的速度大小为 【小问2详解】 a．粒子在磁场中做圆周运动时洛伦兹力提供向心力 故周期为 根据回旋加速器的工作原理可知，交流电源的频率与粒子做圆周运动的频率相同 则 b．当粒子做圆周运动的半径最大时，粒子的动能最大，则有 设粒子加速次数为n，由动能定理 粒子在回旋加速器中运动的总时间 联立可得， 20. 利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域。 如图1，将半导体薄片垂直置于磁场B中，在薄片的两个侧面a、b间通以电流I时，另外两侧c、f间产生电势差，这一现象称为霍尔效应。其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用向一侧偏转积累，于是、间建立起电场，同时产生霍尔电势差。当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时，和达到稳定值，的大小与和以及霍尔元件厚度之间满足关系式，其中比例系数称为霍尔系数，仅与材料性质有关。 （1）设半导体薄片的宽度（、间距）为l，请写出和的关系式；若半导体材料是电子导电的，请判断图1中c、f哪端的电势高； （2）已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为，电子的电荷量为，请推导出霍尔系数的表达式； （3）图2是霍尔测速仪的示意图，将非磁性圆盘固定在转轴上，圆盘的周边等距离地嵌装着个永磁体，相邻永磁体的极性相反，霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近，当圆盘匀速转动时，霍尔元件输出的电压脉冲信号图像如图3所示，若在时间内，霍尔元件输出的脉冲数目为P，请推导出圆盘转速N的表达式。 【答案】（1），端电势高 （2） （3）（转速单位为，若为则） 【解析】 【小问1详解】 半导体薄片的宽度（c、f间距）为l，则 半导体材料是电子导电的，根据左手定则可知，电子偏向f一侧，则c端的电势高。 【小问2详解】 当电场力与洛伦兹力平衡时，有eEH=evB 解得EH=vB 又由电流的微观表达式I=nevS 解得 又知 所以 【小问3详解】 由于在时间t内，霍尔元件输出的脉冲数目为P，则有P=mNt 圆盘转速为（转速单位为，若为则） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $