精品解析：北京市西城区2025-2026学年高三上学期期末物理试卷

北京市西城区2025—2026学年度第一学期期末试卷 高三物理 本试卷共8页，100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 第一部分 一、单项选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分。） 1. 如图所示，两条直线分别是甲、乙两物体运动图像。有关t1至t2内两物体的运动，下列说法正确的是（　　） A. 甲物体的速度变化量较大 B. 乙物体的加速度较大 C. 两物体位移相等 D. 两物体的平均速度相等 2. 如图所示，在光滑墙壁上用网兜把足球挂在A点，足球与墙壁的接触点为B。足球的质量为m，悬绳与墙壁的夹角为α，网兜的质量不计。则（　　） A. 悬绳对足球的拉力大小为mgcosα B. 悬绳对足球的拉力大小为 C. 墙壁对足球的支持力大小为mgsinα D. 墙壁对足球的支持力大小为mgtanα 3. 如图所示，理想变压器的原线圈接在电压为12V的正弦交流电源上，副线圈接一个“6V、12W”的小灯泡L。闭合开关S，小灯泡恰好正常发光。下列说法正确的是（　　） A. 变压器原、副线圈的匝数之比为 B. 变压器原线圈的输入电流为1A C. 变压器副线圈的输出电流为1A D. 变压器原线圈的输入功率为24W 4. 下图是某绳波形成过程的示意图。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点2，3，4，…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端，相邻编号的质点间距离为2cm。已知t=0时，质点1开始向上运动；t=0.4s时，质点1到达上方最大位移处，质点5开始向上运动。则（　　） A. 这列波的波长为8cm B. 这列波传播的速度为0.25m/s C. t=0.8s时，质点1到达下方最大位移处 D. t=1.2s时，质点13开始向上运动 5. 2025年4月27日，天链二号05星由西昌卫星发射中心成功发射升空。天链二号05星属于地球静止轨道卫星，主要用于为载人航天器和中、低轨道资源卫星提供数据中继和测控服务。天链二号05星在轨做匀速圆周运动时（　　） A. 速度小于第一宇宙速度 B. 向心加速度大于9.8m/s2 C. 周期小于近地卫星的周期 D. 角速度大于地球自转的角速度 6. 用完全相同的两个小球进行如图所示的实验。用小锤打击弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，同时B球被松开，自由下落。不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 落地时，两球的动能相等 B. 落地时，B球的动量较大 C. 从开始运动至落地，两球的动能变化量相等 D. 从开始运动至落地，A球的动量变化量较大 7. 如图所示，一个圆盘在水平面内匀速转动，角速度为ω，盘面上到转轴的距离为r的位置有一个小物块随圆盘一起运动。现将圆盘的角速度逐渐增加到2ω，若此过程中物块与圆盘始终保持相对静止，则（　　） A. 圆盘的角速度增加到2ω时，物块所受的向心力增加为原来的2倍 B. 圆盘的角速度增加到2ω时，物块的动能增加为原来的2倍 C. 此过程中，物块受到的静摩擦力沿轨迹的切线方向 D. 此过程中，物块受到的静摩擦力做正功 8. 电动势为E、内阻为r的汽车电源与电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示。先闭合S2，车灯接通，电动机未启动；再闭合S1，电动机启动。电动机启动的瞬间，下列说法错误的是（　　） A. 电流表示数变大 B. 路端电压变大 C. 车灯亮度变暗 D. 电源把其他形式的能转化为电能的功率变大 9. 如图所示，三个同心圆是固定的正点电荷Q周围的三个等势面，这三个圆的半径关系是r1∶r2∶r3=1∶2∶3。一个带电粒子仅在静电力作用下沿图中实线所示的轨迹运动，先后经过a、b、c三个点。下列说法正确的是（　　） A 该带电粒子带负电 B. 三点的电势大小关系是 C. 该带电粒子在三点的动能大小关系是 D. 该带电粒子经过三点时受静电力的大小关系是 10. 智能防摔马甲是一种以保障老人安全为目的的产品。防摔马甲内置气囊，老人不慎摔倒时，气囊可在老人落地前迅速充气弹出，起到缓冲作用。某位老人不慎滑倒，气囊着地前老人的运动方向可视为竖直向下，不计空气阻力。有关从气囊触地到老人安全静止于地面的过程，下列说法正确的是（　　） A. 由于缓冲作用，老人对气囊的作用力小于气囊对老人的作用力 B. 气囊对老人的弹力始终小于老人的重力 C. 老人的动能的减少量小于克服气囊弹力做的功 D. 气囊对老人的弹力的冲量大小小于老人重力的冲量大小 二、多项选择题（本题共4小题，每小题3分，共12分。每小题全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。） 11. 如图所示，粗糙的长方体木块A、B叠在一起，放在粗糙的水平桌面上，B木块受到一个水平方向的拉力，两木块保持相对静止。下列说法正确的是（　　） A. 若A、B静止不动，则A受2个力 B. 若A、B向右匀速运动，则A受3个力 C. 若A、B向右匀速运动，则B受6个力 D. 若A、B向右加速运动，则B受6个力 12. 如图所示，电流表和线圈组成闭合回路，将磁铁的N极向线圈中插入，电流表的指针发生了偏转。在这一过程中（　　） A. 通过电流表的电流方向为a→b B. 通过电流表的电流方向为b→a C. 磁场力对磁铁做正功 D. 磁场力对磁铁做负功 13. 如图所示为电磁流量计的示意图。圆管由非磁性材料制成，空间有匀强磁场。当管中的导电液体流过磁场区域时，测出管壁上M、N两点间的电势差U，就可以知道管中液体的流量Q——单位时间内流过管道横截面的液体体积。电磁流量计的灵敏度可以用单位流量对应的电势差U来衡量。将电压表视为理想电表，下列说法正确的是（　　） A. 可以根据M、N两点电势高低关系判断液体的流向 B. 若液体内存在少量绝缘性杂质，可能导致M、N两点间的电势差减小 C. 匀强磁场的磁感应强度越大，电磁流量计的灵敏度越低 D. 管道内径越小，电磁流量计的灵敏度越高 14. 图1为两层铝箔A、B间夹入蜡纸层I制成的平行板电容器，其原理简单便于研究。在实际中，通常会在三层结构外再添加一层相同的蜡纸层II，将四层结构卷很多圈制作成圆柱体形状的电容器，其截面图如图2所示。圆柱电容器的极板尺寸远大于材料厚度。下列说法正确的是（　　） A. 若将图1所示的平行板电容器直接卷成圆柱体也可制成电容器 B. 充电后，圆柱电容器中间层每个极板两侧的表面均存在净电荷 C. 充电后，圆柱电容器蜡纸层I中存在电场，蜡纸层II中无电场 D. 用尺寸相同铝箔A、B制成的平行板电容器与圆柱电容器电容大小比约为1∶2 第二部分 三、实验题（本题共2小题，共18分。） 15. 用如图所示的实验装置研究匀变速直线运动的规律。 （1）除上图中所示装置外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有 。 A. 电压可调的直流电源 B. 电压合适的50Hz交流电源 C. 秒表 D. 刻度尺 （2）在实验过程中下列操作有必要的是 。 A. 先接通打点计时器的电源，再释放小车 B. 连接槽码和小车细线应与长木板保持平行 C. 垫高长木板的一端，使小车在不挂槽码时能在木板上做匀速运动 D. 让槽码的质量远小于小车的质量 （3）实验中打出一条纸带如图所示，A、B、C、D、E为纸带上标出的连续5个计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.10s。从图中数据可知，在打B点时小车的瞬时速度为__________m/s，这段纸带通过打点计时器时小车的加速度大小为__________m/s2。（结果均保留两位有效数字） 16. 某同学想用图1所示的电路测量一段阻值约为5Ω的金属丝的电阻。他在实验室找到如下器材： 电流表：量程0~0.6A，内阻约0.1Ω； 电压表：量程0~3V，内阻约3kΩ； 滑动变阻器：最大阻值10Ω，额定电流2.0A； 电源：电动势3V，内阻约0.5Ω； 开关一个，导线若干。 （1）为了减小实验误差，该同学应将导线a的P端与接线柱__________连接（选填“M”或“N”）。不考虑偶然误差，采用这种方式测量的结果与真实值相比偏__________（选填“大”或“小”）。 （2）连接好电路，接通开关，改变滑动变阻器滑片的位置，测量得到多组电压U和电流I，并将数据的对应点标在图2的坐标纸上，画出图线，根据图线可得出该金属丝电阻的测量值Rx=__________Ω（结果保留两位有效数字）。 （3）该同学在实验中发现，无论如何调节滑动变阻器滑片的位置，都无法测量到电流小于0.2A的数据。导致这一现象的原因可能是图1中导线__________出现故障（选填“a”“b”或“c”），请说明你的判断依据__________。 四、计算论述题（本题共4小题，共40分。解答应有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。解题过程中需要用到，但题目中没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的，答案中必须写出数值和单位。） 17. 冰滑梯是冰雪乐园中常见的娱乐设施，将其简化为图2所示的斜面模型。某冰雪乐园中的滑梯倾角为37°，斜面的长度为12m，底端平缓连接水平缓冲区。儿童坐在塑料制成的滑行坐垫上从滑梯顶端由静止开始下滑，忽略滑行坐垫与滑梯表面的摩擦。（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2） （1）求儿童下滑时的加速度大小a。 （2）求儿童下滑到滑梯底端时的速度大小v。 （3）若滑行坐垫与水平缓冲区铺设的材料之间的动摩擦因数为0.8，计算缓冲区的最小长度l。 18. 某质谱仪的原理如图所示，I为粒子加速器，加速电压为U；II为速度选择器，磁场与电场正交；III为偏转分离器，其匀强磁场的磁感应强度为B。现有一质量为m、电荷量为+q的粒子，由静止经加速后恰能通过速度选择器，并进入分离器做匀速圆周运动。忽略粒子的重力。 （1）求该粒子进入速度选择器的速度大小v。 （2）求该粒子进入分离器后做圆周运动的半径r。 （3）两种同位素的原子核具有相同的电荷量、不同的质量，现让它们无初速进入该质谱仪，能否观察到两种同位素原子核都通过速度选择器进入分离器并被分离？请分析说明。 19. 利用人造卫星环绕土星进行探索是研究土星的重要手段。在土星赤道上空有大量离散物质绕土星旋转，组成半径范围为r0至7r0、厚度很薄的“土星光环”。“土星光环”中半径为2r0处存在极窄的环状狭缝，离散物质极少，可供人造卫星穿越光环，进行观测研究。 现设计一颗人造卫星做穿过该狭缝、经过两极上空的圆周运动，其轨道平面与土星赤道平面垂直。设土星是质量为M的均匀球体，卫星质量为m，已知万有引力常量为G，仅考虑土星的引力影响，取无限远处为引力势能零点，卫星在距离土星中心r的位置处，其引力势能表示为。 （1）求卫星在穿越狭缝的轨道上运动的周期T。 （2）在狭缝中存在极少量绕土星做圆周运动的颗粒，若卫星在穿越狭缝的过程中恰好与一个质量为m0的颗粒撞击（m0<m），撞击过程可视为完全非弹性碰撞。将卫星与颗粒看作一个系统。 a.求碰撞前瞬间系统的动量大小p。 b.求碰撞后瞬间系统的速度大小v。 c.若碰撞后的运动过程中卫星恰好能沿土星光环边缘擦过，请结合开普勒第二定律分析m0与m的质量关系。 20. 2025年9月22日福建舰上首次完成了多种型号舰载机的弹射起飞和着舰训练。这是我国航母发展历程中取得的又一次突破，标志着福建舰具备了电磁弹射和回收能力。电磁弹射有多种类型，请利用所学知识解决以下问题。 （1）一种导轨型电磁弹射器的原理如图所示。两平行长直金属导轨固定在水平面上，导轨间垂直安放金属棒。金属棒与导轨接触良好，可沿导轨滑行。恒流源与导轨、金属棒组成闭合回路。导轨电流在两导轨间产生的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度B与导轨电流i的关系式为B=ki（k为已知常量）。已知回路中的电流为I，两个导轨的间距为d，金属棒的质量为m，电阻为r，从静止开始经过长为L的发射距离，金属棒被弹射飞出。不计导轨电阻及金属棒与导轨间的摩擦，求： a.弹射过程中，金属棒受到的安培力的大小F； b.一次弹射任务消耗的电能E。 （2）线圈型电磁弹射器的原理如图1所示。铝制弹丸在通电线圈的作用下，被加速射出。为了研究其加速原理，查阅资料得知：对于有限长的通电螺线管，其内部磁场分布剖面图如图2所示。为了简化问题，暂不考虑弹丸的重力和环境阻力的影响，且认为弹丸在某级线圈附近时仅受该级线圈磁场的影响。 a.为使弹丸在图1所示的位置时由静止开始向右加速，第一级线圈中应该通入下列哪种电流？请建立恰当的模型，判断并分析说明理由_____。 A.恒定电流 B.增大的电流 C.减小的电流 b.若要使弹丸沿多级线圈的轴线持续加速，在a问分析的基础上，设计一个给各级线圈通入电流的方案_____。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 北京市西城区2025—2026学年度第一学期期末试卷 高三物理 本试卷共8页，100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 第一部分 一、单项选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分。） 1. 如图所示，两条直线分别是甲、乙两物体运动的图像。有关t1至t2内两物体的运动，下列说法正确的是（　　） A. 甲物体的速度变化量较大 B. 乙物体的加速度较大 C. 两物体的位移相等 D. 两物体的平均速度相等 【答案】A 【解析】 【详解】AB．由题图可知t1至t2内，甲物体的速度变化量较大，根据可知，甲物体的加速度较大，故A正确，B错误； CD．根据图像与横轴围成的面积表示位移，由题图可知t1至t2内，甲物体的位移较大，根据可知，甲物体的平均速度较大，故CD错误。 故选A。 2. 如图所示，在光滑墙壁上用网兜把足球挂在A点，足球与墙壁的接触点为B。足球的质量为m，悬绳与墙壁的夹角为α，网兜的质量不计。则（　　） A. 悬绳对足球的拉力大小为mgcosα B. 悬绳对足球的拉力大小为 C. 墙壁对足球的支持力大小为mgsinα D. 墙壁对足球的支持力大小为mgtanα 【答案】D 【解析】 【详解】对足球受力分析如图所示 AB．由平衡可知，悬绳对足球的拉力大小为，故AB错误； CD．墙壁对足球的弹力大小为，故C错误，D正确。 故选D。 3. 如图所示，理想变压器的原线圈接在电压为12V的正弦交流电源上，副线圈接一个“6V、12W”的小灯泡L。闭合开关S，小灯泡恰好正常发光。下列说法正确的是（　　） A. 变压器原、副线圈的匝数之比为 B. 变压器原线圈的输入电流为1A C. 变压器副线圈的输出电流为1A D. 变压器原线圈的输入功率为24W 【答案】B 【解析】 【详解】A．小灯泡恰好正常发光，则变压器原、副线圈的匝数之比为，故A错误； BC．变压器副线圈的输出电流为 根据 可得变压器原线圈的输入电流为，故B正确，C错误； D．变压器原线圈的输入功率为，故D错误。 故选B。 4. 下图是某绳波形成过程的示意图。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点2，3，4，…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端，相邻编号的质点间距离为2cm。已知t=0时，质点1开始向上运动；t=0.4s时，质点1到达上方最大位移处，质点5开始向上运动。则（　　） A. 这列波的波长为8cm B. 这列波传播的速度为0.25m/s C. t=0.8s时，质点1到达下方最大位移处 D. t=1.2s时，质点13开始向上运动 【答案】D 【解析】 【详解】AB．质点1到达上方最大位移处，质点5开始向上运动，这列波在传播时间为时，向右传播了个波长，则周期为 相邻编号的质点间距离为2cm，则传播距离为 这列波的波长为 这列波传播的速度为，故AB错误； C．时，则有 质点1回到平衡位置，故C错误； D．时，波的传播距离为 与质点1相距的质点编号是 则振动刚好传播到质点13，质点13开始向上运动，故D正确。 故选D。 5. 2025年4月27日，天链二号05星由西昌卫星发射中心成功发射升空。天链二号05星属于地球静止轨道卫星，主要用于为载人航天器和中、低轨道资源卫星提供数据中继和测控服务。天链二号05星在轨做匀速圆周运动时（　　） A. 速度小于第一宇宙速度 B. 向心加速度大于9.8m/s2 C. 周期小于近地卫星的周期 D. 角速度大于地球自转的角速度 【答案】A 【解析】 【详解】A．卫星绕地球做匀速圆周运动万有引力提供向心力，得。第一宇宙速度是近地轨道（）的环绕速度。地球静止轨道半径 ，因此 小于第一宇宙速度，故A正确； B．万有引力提供向心力，得。地球表面重力加速度。地球静止轨道半径 ，向心加速度小于，故B错误； C．万有引力提供向心力，得 ，地球静止轨道半径 ，故 ，故C错误； D．地球静止轨道卫星周期等于地球自转周期，故角速度相同，故D错误。 故选A。 6. 用完全相同的两个小球进行如图所示的实验。用小锤打击弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，同时B球被松开，自由下落。不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 落地时，两球的动能相等 B. 落地时，B球的动量较大 C. 从开始运动至落地，两球的动能变化量相等 D. 从开始运动至落地，A球的动量变化量较大 【答案】C 【解析】 【详解】A．两球落地瞬间，两球竖直方向速度大小相同，但是由于A球有水平速度，可知两球落地的速度大小不同，动能也不同，故A错误； B．动量是矢量，A球落地时合速度大于B球的速度，所以A球的动量更大，故B错误； C．动能变化量等于重力做的功，两球质量相同、下落高度相同，重力做功相同，因此动能变化量相等，故C正确； D．根据动量定理可知，动量变化量等于合外力的冲量，两球只受重力，下落高度相同，运动时间相同，重力的冲量相同，所以动量变化量相等，故D错误。 故选C。 7. 如图所示，一个圆盘在水平面内匀速转动，角速度为ω，盘面上到转轴的距离为r的位置有一个小物块随圆盘一起运动。现将圆盘的角速度逐渐增加到2ω，若此过程中物块与圆盘始终保持相对静止，则（　　） A. 圆盘的角速度增加到2ω时，物块所受的向心力增加为原来的2倍 B. 圆盘的角速度增加到2ω时，物块的动能增加为原来的2倍 C. 此过程中，物块受到的静摩擦力沿轨迹的切线方向 D. 此过程中，物块受到的静摩擦力做正功 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据向心力表达式可知，圆盘的角速度由ω增加到2ω时，物块所受的向心力增加为原来的4倍，故A错误； B．根据， 可知圆盘的角速度由ω增加到2ω时，物块的动能增加为原来的4倍，故B错误； C．此过程中，物块受到的静摩擦力存在沿轨迹的切线方向的分量改变线速度大小，还存在指向圆心的分量提供所需的向心力，则物块受到的静摩擦力方向不沿轨迹的切线方向，故C错误； D．此过程中，物块的动能增加，根据动能定理可知物块受到的静摩擦力做正功，故D正确。 故选D。 8. 电动势为E、内阻为r的汽车电源与电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示。先闭合S2，车灯接通，电动机未启动；再闭合S1，电动机启动。电动机启动的瞬间，下列说法错误的是（　　） A. 电流表示数变大 B. 路端电压变大 C. 车灯亮度变暗 D. 电源把其他形式的能转化为电能的功率变大 【答案】B 【解析】 【详解】AB．闭合S1，电动机启动，电动机启动的瞬间，电动机内阻与车灯并联，外电阻变小，电路总电阻变小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流变大，路端电压变小；则电流表示数变大，故A正确，不满足题意要求；B错误，满足题意要求； C．由于路端电压变小，即车灯两端电压变小，通过车灯的电流变小，车灯亮度变暗，故C正确，不满足题意要求； D．根据，由于电路总电流变大，可知电源把其他形式的能转化为电能的功率变大，故D正确，不满足题意要求。 故选B。 9. 如图所示，三个同心圆是固定的正点电荷Q周围的三个等势面，这三个圆的半径关系是r1∶r2∶r3=1∶2∶3。一个带电粒子仅在静电力作用下沿图中实线所示的轨迹运动，先后经过a、b、c三个点。下列说法正确的是（　　） A. 该带电粒子带负电 B. 三点的电势大小关系是 C. 该带电粒子在三点的动能大小关系是 D. 该带电粒子经过三点时受静电力的大小关系是 【答案】C 【解析】 【详解】A．从轨迹可以判断，该粒子受到排斥力，由于中心是固定的正点电荷，所以该粒子带正电，故A错误； B．离点电荷越近，电场强度越大，根据可以定性分析，即，故B错误； C．由动能定理可得，，且为正电，因为，所以，故C正确； D．点电荷之间静电力 则，故D错误。 故选C。 10. 智能防摔马甲是一种以保障老人安全为目的的产品。防摔马甲内置气囊，老人不慎摔倒时，气囊可在老人落地前迅速充气弹出，起到缓冲作用。某位老人不慎滑倒，气囊着地前老人的运动方向可视为竖直向下，不计空气阻力。有关从气囊触地到老人安全静止于地面的过程，下列说法正确的是（　　） A. 由于缓冲作用，老人对气囊的作用力小于气囊对老人的作用力 B. 气囊对老人的弹力始终小于老人的重力 C. 老人的动能的减少量小于克服气囊弹力做的功 D. 气囊对老人的弹力的冲量大小小于老人重力的冲量大小 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据牛顿第三定律，老人对气囊的作用力与气囊对老人的作用力大小相等、方向相反，故A错误； B．老人减速下落时，加速度向上，由牛顿第二定律 可得，即气囊弹力大于重力，弹力并非始终小于重力，故B错误； C．设老人初始速度为，根据动能定理有 得 因，可得 即老人的动能的减少量小于克服气囊弹力做的功，故C正确； D．从气囊触地到老人静止的过程，老人竖直向下运动，以向下为正方向，由 因，可得，故D错误。 故选C。 二、多项选择题（本题共4小题，每小题3分，共12分。每小题全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。） 11. 如图所示，粗糙的长方体木块A、B叠在一起，放在粗糙的水平桌面上，B木块受到一个水平方向的拉力，两木块保持相对静止。下列说法正确的是（　　） A. 若A、B静止不动，则A受2个力 B. 若A、B向右匀速运动，则A受3个力 C. 若A、B向右匀速运动，则B受6个力 D. 若A、B向右加速运动，则B受6个力 【答案】AD 【解析】 【详解】A．若A、B静止不动，根据平衡条件可知，A、B间的摩擦力为0，A受到重力和支持力作用，共受2个力，故A正确； BC．若A、B向右匀速运动，根据平衡条件可知，A、B间的摩擦力为0，A受到重力和支持力作用，共受2个力；对B进行受力分析，可知B受到重力、A的压力、水平桌面的支持力和摩擦力和拉力作用，共受5个力，故BC错误； D．若A、B向右加速运动，则A受到的摩擦力向右；对B进行受力分析，可知B受到重力、A的压力和摩擦力、水平桌面的支持力和摩擦力和拉力作用，共受6个力，故D正确。 故选AD。 12. 如图所示，电流表和线圈组成闭合回路，将磁铁的N极向线圈中插入，电流表的指针发生了偏转。在这一过程中（　　） A. 通过电流表的电流方向为a→b B. 通过电流表的电流方向为b→a C. 磁场力对磁铁做正功 D. 磁场力对磁铁做负功 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．将磁铁的N极向线圈中插入，穿过线圈的磁通量向下增加，根据楞次定律可知，感应电流在线圈内部的磁场方向向上，根据安培定则可知，通过电流表的电流方向为b→a，故A错误，B正确； CD．根据楞次定律推论“来拒去留”可知，磁铁受到的磁场力方向向上，所以磁场力对磁铁做负功，故C错误，D正确。 故选BD。 13. 如图所示为电磁流量计的示意图。圆管由非磁性材料制成，空间有匀强磁场。当管中的导电液体流过磁场区域时，测出管壁上M、N两点间的电势差U，就可以知道管中液体的流量Q——单位时间内流过管道横截面的液体体积。电磁流量计的灵敏度可以用单位流量对应的电势差U来衡量。将电压表视为理想电表，下列说法正确的是（　　） A. 可以根据M、N两点的电势高低关系判断液体的流向 B. 若液体内存在少量绝缘性杂质，可能导致M、N两点间的电势差减小 C. 匀强磁场的磁感应强度越大，电磁流量计的灵敏度越低 D. 管道内径越小，电磁流量计的灵敏度越高 【答案】AD 【解析】 【详解】A．导电液体中的正负电荷在磁场中运动会受到洛伦兹力。根据左手定则，若磁场方向已知，液体流向改变会导致正负电荷偏转方向变化，从而引起M、N两点电势高低关系的变化。因此，根据M、N两点的电势高低关系可以判断液体的流向，故A正确； B．当液体受到的电场力与洛伦兹力平衡时，液体不再偏转，此时MN间有稳定的电势差，形成一个匀强电场，对液体有 设管道的直径为，其中，联立解得 M、N两点间的电势差只与、、有关，与液体导电性无关，少量绝缘性杂质不会影响电势差的建立，因此M、N两点间的电势差不会减小，故B错误； CD．设在时间内流过管道横截面的液体体积为，则流量 电磁流量计的灵敏度为 由上式可知，匀强磁场的磁感应强度越大，电磁流量计的灵敏度越高；管道内径越小，电磁流量计的灵敏度越高，C错误，D正确； 故选AD。 14. 图1为两层铝箔A、B间夹入蜡纸层I制成的平行板电容器，其原理简单便于研究。在实际中，通常会在三层结构外再添加一层相同的蜡纸层II，将四层结构卷很多圈制作成圆柱体形状的电容器，其截面图如图2所示。圆柱电容器的极板尺寸远大于材料厚度。下列说法正确的是（　　） A. 若将图1所示的平行板电容器直接卷成圆柱体也可制成电容器 B. 充电后，圆柱电容器中间层每个极板两侧的表面均存在净电荷 C. 充电后，圆柱电容器蜡纸层I中存在电场，蜡纸层II中无电场 D. 用尺寸相同铝箔A、B制成的平行板电容器与圆柱电容器电容大小比约为1∶2 【答案】BD 【解析】 【详解】A．直接将图 1 的平行板电容器直接卷成圆柱体，因外层没有绝缘层，极易造成金属箔边缘接触而短路，故不能制成电容器，故A错误； B．金属箔是导体，若处于两侧均带不同电势的环境中，则其两面都会分布净电荷，故B正确； C．充电后，夹在正负极板之间的蜡纸层都会存在电场，故C错误； D．在相同箔宽和介质厚度下，卷制后的圆柱电容器实际上相当于“两个平行板电容并联”，电容约为平板时的两倍，电容比约为 1∶2，故D正确。 故选BD。 第二部分 三、实验题（本题共2小题，共18分。） 15. 用如图所示的实验装置研究匀变速直线运动的规律。 （1）除上图中所示装置外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有 。 A. 电压可调的直流电源 B. 电压合适的50Hz交流电源 C 秒表 D. 刻度尺 （2）在实验过程中下列操作有必要的是 。 A. 先接通打点计时器的电源，再释放小车 B. 连接槽码和小车的细线应与长木板保持平行 C. 垫高长木板的一端，使小车在不挂槽码时能在木板上做匀速运动 D. 让槽码的质量远小于小车的质量 （3）实验中打出一条纸带如图所示，A、B、C、D、E为纸带上标出的连续5个计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.10s。从图中数据可知，在打B点时小车的瞬时速度为__________m/s，这段纸带通过打点计时器时小车的加速度大小为__________m/s2。（结果均保留两位有效数字） 【答案】（1）BD （2）AB （3） ①. 0.38 ②. 0.42 【解析】 【小问1详解】 AB．打点计时器需要连接电压合适的50Hz交流电源，故A错误，B正确； C．通过打点计时器可以知道纸带上计数点间的时间间隔，所以不需要秒表，故C错误； D．需要用刻度尺测量纸带上计数点间的距离，故D正确。 故选BD。 【小问2详解】 A．为了充分利用纸带，实验时应先接通打点计时器的电源，再释放小车，故A正确； B．为了保持小车运动过程细线拉力恒定不变，连接槽码和小车的细线应与长木板保持平行，故B正确； CD．研究匀变速直线运动的规律，只需要保证小车受到的合力恒定不变，不属于平衡摩擦力，也不需要让槽码的质量远小于小车的质量，故CD错误。 故选AB 【小问3详解】 [1]在打B点时小车的瞬时速度为 [2]根据逐差法可得小车的加速度大小为 16. 某同学想用图1所示的电路测量一段阻值约为5Ω的金属丝的电阻。他在实验室找到如下器材： 电流表：量程0~0.6A，内阻约0.1Ω； 电压表：量程0~3V，内阻约3kΩ； 滑动变阻器：最大阻值10Ω，额定电流2.0A； 电源：电动势3V，内阻约0.5Ω； 开关一个，导线若干。 （1）为了减小实验误差，该同学应将导线a的P端与接线柱__________连接（选填“M”或“N”）。不考虑偶然误差，采用这种方式测量的结果与真实值相比偏__________（选填“大”或“小”）。 （2）连接好电路，接通开关，改变滑动变阻器滑片的位置，测量得到多组电压U和电流I，并将数据的对应点标在图2的坐标纸上，画出图线，根据图线可得出该金属丝电阻的测量值Rx=__________Ω（结果保留两位有效数字）。 （3）该同学在实验中发现，无论如何调节滑动变阻器滑片的位置，都无法测量到电流小于0.2A的数据。导致这一现象的原因可能是图1中导线__________出现故障（选填“a”“b”或“c”），请说明你的判断依据__________。 【答案】（1） ①. M ②. 小 （2）4.5 （3） ①. c ②. 见解析 【解析】 【小问1详解】 [1]金属丝的电阻约为5Ω，根据 为了减小实验误差，电流表应采用外接法，则该同学应将导线a的P端与接线柱M连接； [2]电流表应采用外接法，由于电压表的分流作用，使得电流表的示数大于待测电阻的电流，根据欧姆定律可知，采用这种方式测量的结果与真实值相比偏小。 【小问2详解】 根据图线可得该金属丝电阻的测量值为 【小问3详解】 [1][2]该同学在实验中发现，无论如何调节滑动变阻器滑片的位置，都无法测量到电流小于0.2A的数据。导致这一现象的原因可能是图1中导线c断路，滑动变阻器从分压接法变为限流接法，此时电路的最小电流约为 四、计算论述题（本题共4小题，共40分。解答应有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。解题过程中需要用到，但题目中没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的，答案中必须写出数值和单位。） 17. 冰滑梯是冰雪乐园中常见的娱乐设施，将其简化为图2所示的斜面模型。某冰雪乐园中的滑梯倾角为37°，斜面的长度为12m，底端平缓连接水平缓冲区。儿童坐在塑料制成的滑行坐垫上从滑梯顶端由静止开始下滑，忽略滑行坐垫与滑梯表面的摩擦。（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2） （1）求儿童下滑时的加速度大小a。 （2）求儿童下滑到滑梯底端时的速度大小v。 （3）若滑行坐垫与水平缓冲区铺设的材料之间的动摩擦因数为0.8，计算缓冲区的最小长度l。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 儿童下滑时，根据牛顿第二定律可得 解得下滑时的加速度大小为 【小问2详解】 儿童下滑时，根据运动学公式可得 解得儿童下滑到滑梯底端时的速度大小为 【小问3详解】 滑行坐垫与水平缓冲区铺设的材料之间的动摩擦因数为0.8，则有 解得儿童在水平缓冲区做匀减速直线运动的加速度大小为 根据运动学公式可得 代入数据解得缓冲区的最小长度为 18. 某质谱仪的原理如图所示，I为粒子加速器，加速电压为U；II为速度选择器，磁场与电场正交；III为偏转分离器，其匀强磁场的磁感应强度为B。现有一质量为m、电荷量为+q的粒子，由静止经加速后恰能通过速度选择器，并进入分离器做匀速圆周运动。忽略粒子的重力。 （1）求该粒子进入速度选择器速度大小v。 （2）求该粒子进入分离器后做圆周运动的半径r。 （3）两种同位素的原子核具有相同的电荷量、不同的质量，现让它们无初速进入该质谱仪，能否观察到两种同位素原子核都通过速度选择器进入分离器并被分离？请分析说明。 【答案】（1） （2） （3）见解析 【解析】 【小问1详解】 粒子经过加速器过程，根据动能定理可得 解得 【小问2详解】 该粒子进入分离器后，由洛伦兹力提供向心力得 联立解得圆周运动的半径 【小问3详解】 两种同位素的原子核具有相同的电荷量、不同的质量，现让它们无初速进入该质谱仪，根据（1）问可知进入速度选择器的速度大小满足，可知两种同位素的原子核进入速度选择器的速度大小不同；设速度选择器中场强为，磁感应强度为，原子核1进入速度选择器的速度满足 可得 则原子核2进入速度选择器的速度 原子核2在速度选择器中做的匀速直线运动和的匀速圆周运动，设原子核2的质量2为，当速度选择器长度为（，，） 则原子核2也可以进入分离器，所以可能观察到两种同位素原子核都通过速度选择器进入分离器并被分离。 19. 利用人造卫星环绕土星进行探索是研究土星的重要手段。在土星赤道上空有大量离散物质绕土星旋转，组成半径范围为r0至7r0、厚度很薄的“土星光环”。“土星光环”中半径为2r0处存在极窄的环状狭缝，离散物质极少，可供人造卫星穿越光环，进行观测研究。 现设计一颗人造卫星做穿过该狭缝、经过两极上空的圆周运动，其轨道平面与土星赤道平面垂直。设土星是质量为M的均匀球体，卫星质量为m，已知万有引力常量为G，仅考虑土星的引力影响，取无限远处为引力势能零点，卫星在距离土星中心r的位置处，其引力势能表示为。 （1）求卫星在穿越狭缝的轨道上运动的周期T。 （2）在狭缝中存在极少量绕土星做圆周运动的颗粒，若卫星在穿越狭缝的过程中恰好与一个质量为m0的颗粒撞击（m0<m），撞击过程可视为完全非弹性碰撞。将卫星与颗粒看作一个系统。 a.求碰撞前瞬间系统的动量大小p。 b.求碰撞后瞬间系统的速度大小v。 c.若碰撞后的运动过程中卫星恰好能沿土星光环边缘擦过，请结合开普勒第二定律分析m0与m的质量关系。 【答案】（1） （2）a.；b.；c. 【解析】 【小问1详解】 根据万有引力定律 代入人造卫星轨道半径2r0后可求得其角速度为 因周期 故卫星在穿越狭缝的轨道上运动的周期 【小问2详解】 a.根据万有引力定律 狭缝中的颗粒及人造卫星的速度大小均为 因狭缝中的颗粒与人造卫星分别处于赤道轨道与极地轨道，在碰撞前瞬间两物体的速度方向互相垂直，故系统的动量大小 b.因撞击过程系统动量守恒，碰撞后瞬间系统的速度大小 整理得 c.卫星与颗粒完全非弹性碰撞后，系统具有的机械能为 系统从撞击点到土星光环边缘过程中，机械能守恒，设其在土星光环边缘的速度大小为，则机械能为 将其代入碰撞后瞬间机械能表达式化简后可求得 因运动过程中卫星恰好能沿土星光环边缘擦过，撞击点和土星光环边缘点为椭圆长轴上的两个端点，根据开普勒第二定律在椭圆长轴上的关系 代入得 两边平方化简后得 代入， 化简得 解得 因 故 20. 2025年9月22日福建舰上首次完成了多种型号舰载机的弹射起飞和着舰训练。这是我国航母发展历程中取得的又一次突破，标志着福建舰具备了电磁弹射和回收能力。电磁弹射有多种类型，请利用所学知识解决以下问题。 （1）一种导轨型电磁弹射器的原理如图所示。两平行长直金属导轨固定在水平面上，导轨间垂直安放金属棒。金属棒与导轨接触良好，可沿导轨滑行。恒流源与导轨、金属棒组成闭合回路。导轨电流在两导轨间产生的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度B与导轨电流i的关系式为B=ki（k为已知常量）。已知回路中的电流为I，两个导轨的间距为d，金属棒的质量为m，电阻为r，从静止开始经过长为L的发射距离，金属棒被弹射飞出。不计导轨电阻及金属棒与导轨间的摩擦，求： a.弹射过程中，金属棒受到的安培力的大小F； b.一次弹射任务消耗的电能E。 （2）线圈型电磁弹射器原理如图1所示。铝制弹丸在通电线圈的作用下，被加速射出。为了研究其加速原理，查阅资料得知：对于有限长的通电螺线管，其内部磁场分布剖面图如图2所示。为了简化问题，暂不考虑弹丸的重力和环境阻力的影响，且认为弹丸在某级线圈附近时仅受该级线圈磁场的影响。 a.为使弹丸在图1所示位置时由静止开始向右加速，第一级线圈中应该通入下列哪种电流？请建立恰当的模型，判断并分析说明理由_____。 A.恒定电流 B.增大的电流 C.减小的电流 b.若要使弹丸沿多级线圈的轴线持续加速，在a问分析的基础上，设计一个给各级线圈通入电流的方案_____。 【答案】（1）a. ；b. （2） ①. C ②. 见解析 【解析】 【小问1详解】 a.恒流源产生的磁场的磁感应强度为 则弹射过程中，金属棒受到的安培力的大小 b.根据牛顿第二定律 由于 解得 由能量关系可知一次弹射任务消耗的电能 解得 【小问2详解】 a.建构如答图2所示的模型，将弹丸看作一个环形导体，若第一级线圈的电流产生的磁场方向向右，电流减小会使弹丸中磁通量减小，产生从左向右看顺时针方向的感应电流。将线圈电流的磁场沿轴向和径向进行分解，由左手定则可知感应电流受到线圈电流轴向磁场的作用力沿线圈径向，使弹丸在径向保持平衡，感应电流受到线圈电流径向磁场的作用力方向向右，可以使弹丸向右加速。 故选C。 b.由a的分析可知要想使弹丸由静止开始向右加速接近一级线圈，则需要一级线圈中电流减小；同理要想使弹丸出离一级线圈后向右加速，则一级线圈中的电流应该增加，即要想使弹丸通过各级线圈中都一直加速，则通入各级线圈的电流都应该先减小后增加。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $