北京市中国人民大学附属中学2025-2026学年高二第一学期期末练习物理试卷

2025~2026学年度第一学期高二年级期末练习 物 理 说明：本练习共四道大题，20道小题，共8页，满分100分，考试时间90分钟，试卷空白处可以 做草稿纸，不收试卷，请将答案填涂或者书写在答题纸的指定区域内，只交答题纸。 一，单项选择题（共8小题，每小题3分，共24分。在每小题列出的四个选项中，选出最符 合题目要求的一项) 1.下列物理量与其国际单位的对应关系中，错误的一组是 ) A.磁感应强度一一特斯拉 B.磁通量一一韦伯 C.自感系数一亨利 D.磁通量变化率一一赫兹 2.图1是教材上的一些演示实验装置或原理的示意图，ABCD四个图分别对应ABCD四个选项，其 中有错误的一幅是() 图1 B A.演示通电导线使小磁针发生偏转 B.演示磁体对通电导线产生作用力 C.演示两条通电导线之间发生相互作用力 D.示意两个平行放置的通电线圈之间的匀强磁场 3.如图2所示，A、B、C、D四种情况装置相同，但轨道平面以及磁场方向不同，各图磁场的磁感应 强度大小相同。A、B轨道平面位于水平面内，A图中磁场方向竖直向上，B图中磁场方向与水平面 成8角：C、D轨道平面与水平面成8角，C中磁场方向垂直轨道平面向上，D中磁场方向垂直轨道平 面向下。导体棒都处于静止状态，四个导体棒所受摩擦力最大的是( 磁场垂直水平面B磁场与水平面成角 C磁场垂直于斜面 D磁场垂直于斜面 图2 4.元素锗有5种稳定同位素，它们都有32个质子，但中子数分别为38、40、41、42、44，可以 用如图3所示的质谱仪把它们区分开。锗在高温等离子体中发生高度电离，其中的三价绪离子被 筛选出来从容器A下方的小孔S飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为0，然后经过S 沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最 山 后打到照相底片D上，理想情况下会在D上形成分立的5条谱 ab c de U 线a、b、c、d、e。关于其工作原理，以下分析正确的是() D D A.谱线a对应的同位素核子数（质子数与中子数之和）最少 iS: B.谱线a对应的同位素速度最大 C.谱线a对应的同位素动量最大 D.谱线a对应的同位素动能最大 图3 5.如图4甲所示，一个可以自由转动的铝框放在U形磁铁的 两个磁极间，铝框和磁铁均静止，其截面图如图4乙所示。沿 图中方向匀速转动磁铁，下列说法正确的是() A.铝框与磁铁的转动方向相反，阻碍磁通量的变化 B.铝框与磁铁转动方向一致，转速比磁铁的转速小 C.磁铁转动到如图4乙位置时，铝框截而obcd感应电流的 图4 方向为a→dc→b→a D.磁铁停止转动后、如果没有空气阻力和廉擦阻力，相根将保持匀速转动 6.如图5是某种装置的俯视图，光滑水平而上存在竖直向上、宽度d大于2L的匀强磁场，其磁 感应强度大小为B。甲、乙两个完全相同的合金导线框，甲以 短边平行于磁场边界进入磁场，乙以长边平行于磁场边界进入 2L+ 磁场，初速度大小相等，都和磁场边界垂直。忽略两线框之间 甲 的相互作用，两线框各自进入磁场的过程中（) A.线框刚进入磁场时，两线框中的电流相等 B.从开始进入全部进入磁场，两线框速度改变量相等 乙 C.从开始进入全部进入磁场，产生的焦耳热相同 图5 D.从开始进入全部进入磁场，通过导线截面的电荷量相等 7.如图6所示是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器可视为理想变压器，输入电压也 可以视为不变，输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表 用户用电器，当用电器增加时（相当于R的值减小），关于图中各表读数的判断，下列说法正确的 是() A.A1、A2读数都增大 B.A,读数增大、A2读数减小 AC C.V2读数增大、V读数减小 D.V2读数减小、V3读数减小 图6 8.某兴趣小组设计了一种发电装置，如图7所示，在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆 心角a均为”，磁场均沿半径方向，除此区域之外的磁场可以忽略不计。匝数为N的矩形线圈abcd (d被遮挡，图中没有画出)的边长ab=dcL、bc=ad=2L,线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc和 d边同时进入磁场也同时离开磁场。在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始 终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r,外接电阻为 R=2r。则() 铁艺 A.发电装置将产生正弦交流电 B.线圈处于图中水平方向时，产生的感应电动势为NBL?w 恐极 C.线圈产生的感应电动势有效值为BLω D.R两端电压的有效值为NBL'w 图7 二.多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共计16分，每小题有两个或以上选项符合题意， 选择正确且全面得4分，选择正确但不全面得2分，不选或者有错选不得分。 9.在粒子物理研究中，带电粒子在云室等探测装置中的径迹是非常重要的实验证据。1932年，美 国物理学家安德森利用放在强磁场中的云室在宇宙线实验中发现了正电子，图8中竖直方向发亮 的部分是云室中的一块厚6mm的铅板，借以减慢粒子的速度。当宇宙 线粒子通过云室内的强磁场时，拍下粒子径迹（图中白色的曲线）的照 片，关于此实验，下列分析正确的是() A.粒子从图片中的左侧射入、右侧射出 B.粒子从图片中的右侧射入、左侧射出 C.实验中所加磁场方向垂直纸面向里 D.实验中所加磁场方向垂直纸面向外 图8 10.如图9，在水平方向范围足够大的匀强磁场中，有一带正 X 电的小球，初始时离地面足够高，己知小球运动中所受空气 阻力大小与速度大小成正比、方向与速度方向相反，关于小 X X 十 X 球之后的运动，下列分析正确的是( A.如果小球由静止释放，一定不能回到原来所处的高度 X X B.如果小球由静止释放，由于有空气阻力，小球之后的速度 X X X X 方向将不可能出现竖直向上的分速度 C.如果给小球合适的水平初速度，小球可能在空中做一段水 平的匀速直线运动 X图9 X D.无论小球的初速度如何，小球最终会下落到地面 11.如图10所示，水平面上固定的光滑平行水平轨道，处于竖直向下的匀强磁场中，轨道间距为L, 磁感应强度为B。图中电源电动势为E,内阻不计，开关处于 打开状态，导体棒垂直于轨道，接入电路部分的电阻为R, 正以速度，平行于轨道向右运动，此时突然闭合开关，则 Vo () A.导体棒可能匀速运动 B.导体棒可能减速运动 图10 C.导体棒动能变化一定等于电源输出的电能 D.当导体棒位移为×时，通过导体棒裁面的电荷量一定为股 12.回旋加速器与电子感应加速器都可以加速带电粒子，分别示意如图11甲、11乙，其中电子感应 加速器的原理可以简化为如图】丙所示，半径为，的圆形区域内有竖直向下（图中垂直于纸面向 里)的匀强磁场，图中实线圆是半径为R的光滑绝缘轨道，R>r,一个质量m、带电量为q的小球 穿在轨道上，当磁场的磁感应强度B随时间！的变化关系为B=Bo+kt(k为常量)时，下列说法正确 的是() 函收加速8示卫宿 真空室《 图11 甲 乙 丙 A.两种加速器中粒子运动的周期都不变 B.两种加速器中粒子运动的半径都不变 C.丙图中，如果其他条件不变，仅换成R更大的圆环轨道，小球从静止开始运动一周，小球增加 的动能相同 D.丙图中，如果其他条件不变，仅换成半短轴为R的椭圆环轨道，小球从静止开始运动一周，小 球增加的动能相同 三.实验题（本大题共15分，每空3分) 13.如图12所示是洛伦兹力演示仪示意图，电子枪向左发射电子，可以通过改变加速电压改变电 子的初速度，励磁线圈通过改变电流改变所提供的匀强磁场的 磁感应强度，关于实验现象，下列分析正确的是( 励磁线圈 A.只增大电子加速电压，电子圆周运动的周期变小 玻璃泡 B.为使电子顺时针做圆周运动，图中励磁线圈应该通以顺时针 电子枪 方向的电流 C.只增大励磁电流，电子运动的周期变小 D.只增大励磁电流，电子运动的半径变小 图12 洛伦兹力演示仪示意图 14,如图13所示，在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，原线圈接“0”和 “800”接线柱，副线圈接到0”、“100”接线柱，则 (1)原线圈应该接图13中学生电源的 （选填“ab”或“cd”)端 可移动铁芯 9 B 3-3473 010040 上0200s00140 线圈集 图14 图13 周定铁芯 (2)原线圈接线正确，接入电压为8V,接在副线圈两端的电压表示数最有可能是 A.2.1V B.1.9V C.1.1V D.0.9V (3).小辉同学将副线圈接在电压传感器（可视为理想电压表）上，观察到副线圈电压U随时间 1变化的图像如图14所示，在保证安全的前提下，该同学可能在~2时间内进行的操作是 。(选填选项前的字母) A.减少了原线圈的匝数 B.增加了副线圈的匝数 C.降低了交流电源的频率 D.拿掉了变压器上方的可移动铁芯 (4)断开电源后，小辉同学想用多用电表的欧姆档测量一下图13中左边线圈“0”和“400”之 间的直流电阻。他用手拿着多用电表的两个表笔，与从“0”和 “400”接线柱两端引出的导线相连，如图15。但断开表笔与导 线的连接时，变压器接线端引出的导线仍然与手指接触着。已知 多用电表的结构可以视为一个内阻已知的直流电源，对于小辉同 学实验中可能出现的情况，下列说法正确的是 A.表笔与两引出线接通时，欧姆表的读数先比较大然后逐渐减小 图15 B.表笔与两引出线接通时，欧姆表的读数先比较小然后逐渐增大 C.表笔与两引出线接通并稳定后，图13中变压器右边的0~1400接线柱之间可以检测得到电压 D.若断开表笔时引线没有与手断开，小辉可能感受到“被电击一样”的感觉 E.如果在图13左边线圈“0”和“400”这两端之间加正弦交流电，然后用电压表和电流表测量所 加电压以及通过的电流，也可以伏安法求得线圈的电阻 本页以下没有题目 5 三.计算题（共45分，解答题应写出必要的文字说明、方程式或重要演算步骤，只写出最后答案 的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。) 15.(6分)如图16甲所示，=500匝的线圈（图中只画了2匝），电阻=102，其两端与一个 =902的电阻相连，线圈内有垂直纸面向外的磁场。线圈 +ΦWb 中的磁通量按图16乙所示规律变化。 0.06 (1)指出R上电流的方向并求出其大小I。 0.02 (2)求0.04s内通过电阻R的电荷量g。 0 0.0477s (3)求0.04s内电阻R产生的焦耳热Q。 甲 图16 乙 16.(7分)如图17所示，真空区域有宽度为L、磁感应强度为B的匀 强磁场，磁场方向如图所示，MN、PQ是磁场的边界。质量为m、电荷量为 M -L q的粒子（不计重力）沿着与MN夹角0为30°的方向从MN边界上.的A点 射入磁场中，并从PQ边界上的C点射出磁场，AC连线（图中未画出）垂 0: X + 直于PQ。求 A B C (1)粒子射入磁场的速度大小v。 + (2)粒子在磁场中运动的时间t。 N: Q (3)洛伦兹力对粒子的冲量I。 x 图17 17.(7分)面积均为S的两个单匝线圈，分别放在如图 18甲、乙所示的磁场中。图18甲中是磁感应强度为B的 匀强磁场，线圈在磁场中以某一角速度绕00'轴匀速转 动：图18乙中磁场变化规律为B=Bcos50πt,两者都从 图示位置开始计时， 0 (1)为使两线圈中磁通量的变化规律相同，图甲线圈转 动的周期为多大？ 甲 图18 乙 (2)写出乙图中线圈感应电动势随时间的变化规律。 (3)求出从图示时刻经过半个周期甲线圈中感应电动势的平均值。 18.(8分)如图19所示，某个小水电站发电机的输出功率为1000kW,发电机的输出电压为500V。 通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为 升压变压器 降出变压器 R。=252,用户端需求为240V、960kW。为满足发电机与用 户需求的匹配，请你计算： (1)降压变压器输出的电流多大？ (2)升压变压器输出的电流多大？ 图19 (3)升压变压器的匝数比：e应等于多少？ 6 19.(8分)导体切割磁感线的运动可以从宏观和微观两个角度来 女 认识。如图20所示为某装置的俯视图，固定于水平面的U形导线框 bacd处于竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B,ac间接 R 有电阻R,导体棒MN在与其垂直的水平恒力的作用下，在导线框上 以速度ⅴ做匀速运动，恒力方向与速度ν相同，MN始终与导线框形 ××× 成闭合电路，已知N电阻为r,其长度L恰好等于平行轨道间距， N 图20 忽略摩擦阻力、空气阻力和导线框的电阻。已知电子电量为。（绝 对值)，我们的模型认为电子在导体棒中沿导体棒做匀速直线运动， (1)求恒定外力F的大小。 (2)分析导体棒N中某一电子沿导体棒方向的的受力，并求出电子所受各个力的 大小。 (3)实际上，由于电子沿导线方向运动，电子所受洛伦兹力并不沿着导体棒方向， 洛伦兹力在垂直于导体棒方向也有分力。而另一方面，通电导体MN在磁场中也会在 MN的左右两侧产生霍尔电压U,相应对电子产生霍尔电场力。将导体棒MN放大如 图21，其宽为d、厚为h,己知单位体积内的自由电子数为n,求。 d 图21 20.(9分)超导体被认为是电阻率为0的导体，利用超导体可以实现磁悬浮，如图22甲是超导磁 悬浮的示意图，图中带箭头的曲线表示磁感线。在水平桌面上有一个周长为L的超导圆环，将一块 质量为m的永磁体沿圆环中心轴线从圆环的正上方缓慢向下移动，超导圆环中将产生感应电流产生 对永磁体的排斥力。结果永磁体能够悬浮在超导圆环的正上方高，处。己知重力加速度为g (1)试在图中标出超导圆环中的电流方向： 永碰铁 (2)若此时圆环所处位置的磁感应强度各处均为B、 磁场方向与水平方向的夹角各处均为日，由于对称，虽 然每一小段超导圆环所受安培力垂直于磁感线方向， 超导圆环 但圆环所受的安培力合力竖直向下，求此时超导圆环 中的电流I,。 (3)实验发现永磁体其实在缓慢下移，经过较长时间 t。(比如几周)后，永磁体的平衡位置变为离桌面2高 B 处。此时圆环所处位置的磁感应强度大小和方向都有 图22甲 变化，相应超导环中的电流为I2。对此现象的解释，有 一种观点认为超导体也有很微小的电阻率，电流在超导圆环内产生 焦耳热损耗能量导致永磁体下移。 若超导圆环中的电流强度的平方随时间变化的图像如图22乙 所示，且超导圆环的横截面积为S(不是圆环面积)，求该超导圆环 的电阻率p。此问中I、I2都可以认为己知。 图22 乙 6 参考答案： 题号 6 8 9 10 11 12 答案D D D C B D A D AC AD AB CD 13.BCD,14.cd,D ,D,AD 15.(1)根据楞次定律，R上的电流从b向a,IE,E=A她 △t 代入数据解得I=5A (2)q=Ht-0.2C (3)Q=H2R=90J M 16.(1)作图如右，根据几何关系有：3=L 又：qBg解得：v 3m (2)图中圆心角为，粒子周期T2 v 则 (3)从射入到射出，粒子速度方向改变了号 则△-p=mv=qBL,方向平行于PQ,从Q指向P 图17 17.(1)由于二者磁通量变化规律相同，有T2π=0.04s (2)e=BoSwsin50πt,其中w=50π(rad/s) (3E=空-学-学，其中T04 T 18.（1)P4=U4I4,I4=4kA (2)P损=H22R0,I2=40A: 3》P=U:IFA,是=片=品 19.(1)FB212 电场力F1 R+r 碰撞阻力f (2)受力如图，其中，F1e=R·BLve=RBme L R+r L R+r 洛伦兹力沿杆 f-evB,f式F1-ue 方向的分力 R+r 1 (3)设沿导体棒方向电子运动速度为M,Imev,而1，求得va6 BLv R+r 在垂直于杆方向：警=eB,解得U 、B2L 20.（1)逆时针：(2)2a:(3)2e5 mg (1+)toL 【详解】(1)根据楞次定律，可以判断感应电流的磁场方向向上，根据右手螺旋定则可以判断感 应电流方向从上往下看为逆时针方向。 (2)把环分成无数等长的微小电流元，每一小段导线长为△1，则每一小段导线所受安培力为 ∫=B,△，由对称性可知，所有小段导线所受的安培力水平分力抵消，所以竖直方向分力的合力 即为整段导线所受安培力，有F=BiILcos61,超导环对磁体的反作用力与此等大反向，则有： mg=B1 ILcos01,解得l=B,lcos0 mg (3)在磁体下降过程中，磁体重力势能的减少等于超导环中产生的焦耳热Q,Qmg(h1-h2) 在图乙中，将纵坐标乘以超导环的电阻R,图线下面积则代表时间内超导环中的焦耳热，即 QRto=mg(h-h2）,可得R2me】 (+)to 又，R=p片联立可得p=5-m5 L(I+经)toL 2