精品解析：湖北省武汉市部分重点中学（六校）2025-2026学年高二上学期期末物理试卷

2025—2026学年度上学期期末 高二物理试卷 考试时间：2026年2月3日上午8：30—9：45 试卷满分：100分 一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中只有一项是符合题目要求。 1. 关于电源和电流，以下说法正确的是（　　） A. 通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大 B. 导体中的电流一定是由自由电子的定向移动形成的 C. 由于电源内部存在电阻，所以在电源内部也会有电势的降落 D. 电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领，电源把其他形式的能转化为电能越多，电动势就越大 【答案】C 【解析】 【详解】A．电流的定义为，电流大小取决于单位时间内通过导体横截面的电荷量，而不仅仅是电荷量本身。若电荷量多但时间长，电流可能较小，故A错误； B．电流可由自由电子、离子或其他带电粒子的定向移动形成，不限于自由电子。例如，在电解质溶液中，电流主要由离子定向移动形成，故B错误； C．电源内部存在内阻，根据欧姆定律，当电流通过时，电源内部会产生电势降落，大小为，故C正确； D．电动势是电源本身的特性，定义为非静电力将单位正电荷从负极移到正极所做的功，表征电源转化能量的本领，但与实际转化的能量总量无关。转化的能量多并不改变电动势的大小，故D错误。 故选C。 2. 如图，一金属薄片在力F作用下自左向右从两磁极之间通过。当金属薄片中心运动到N极的正下方时，沿N极到S极的方向看，下列图中能够正确描述金属薄片内涡电流绕行方向的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】根据题意当金属薄片中心运动到N极正下方时，薄片右侧的磁通量在减小，左侧磁通量在增加，由于两极间的磁场竖直向下，根据楞次定律可知此时薄片右侧的涡电流方向为顺时针，薄片左侧的涡电流方向为逆时针。 故选C。 3. 在物理兴趣活动时，老师组织10位健康的同学进行了“千人震”实验，两节干电池，带铁芯的多匝线圈（电阻很小），开关，同学按如图所示连接，同学们彼此之间手拉手。先闭合开关，待电路稳定后再断开开关，以下说法正确的是（ ） A. 闭合开关瞬间，同学们感觉到有电流流过身体 B. 断开开关瞬间，同学们感觉到有电流流过身体 C. 断开开关瞬间，流过同学们的电流突然减小 D. 断开开关瞬间，流过同学们的电流方向为到 【答案】B 【解析】 【详解】A．两节干电池电动势约为，闭合开关瞬间，人体两端的电压等于电源两端电压为，因人体电阻特别大，感觉不到有电流流过身体，故A错误； BC．断开开关的瞬间，由于电流变化太快，导致线圈产生的感应电动势非常大，故线圈两端电压会变大，流过同学们的电流变大，同学们感觉有电流流过身体，故B正确，C错误； D．断开开关瞬间，线圈产生的电动势要阻碍线圈中的电流变小，因此感应电流的方向与原方向相同，自左向右，断开开关时，线圈与人组成新的闭合回路，因此流过人体的电流从B到A，故D错误。 故选B。 4. 如图甲所示，在磁感应强度随时间均匀变化的匀强磁场中垂直磁场放置一圆形金属漆包线圈（磁场方向垂直线圈平面向里），线圈中产生的感应电流为。若仅将线圈扭转成图乙所示的形状，其中大圆半径是小圆半径的3倍，假设扭转过程中金属线圈的总长度和粗细均保持不变，不考虑导线中电流产生磁场对磁通量的影响，则图乙线圈中产生的感应电流大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】设小圆半径为R，则大圆半径为3R，甲图中圆的周长 解得 甲图中 乙图中两圆产生电流方向相反，则 故选A。 5. 如图所示，将一根粗细均匀的电阻丝弯成一个闭合的圆环，接入电路中，电路与圆环的接触点O点固定，P为电路与圆环良好接触的滑动触头，电源的电动势为E，内阻为r，灯L2的电阻大于r，闭合开关S，在滑动触头P缓慢地从m点开始经n点移到q点的过程中（忽略灯泡电阻的变化），下列说法正确的是（　　） A. 灯L1先变亮后变暗，电流表的示数先变大后变小 B. 灯L2先变亮后变暗，电压表的示数先变大后变小 C. 电源的输出功率先变小后变大 D. 电容器C所带电荷量先减少后增多 【答案】C 【解析】 【详解】AB．闭合的圆环，接入电路中，接触点O点与P间电阻丝并联接入到电路中，在滑动触头P 缓慢地从m点开始经n点移到q点的过程中，圆环接入到电路中的总电阻先变大后变小，故电路中的总电阻先变大后变小，则干路电流 I 先减小后增大，灯L2先变暗后变亮；根据闭合电路欧姆定律U=E-Ir可知路端电压即电压表示数先变大后变小，圆环与灯L1并联电路的电压满足 U并=U-U2，由于灯L2电压先减小后增大，故U并先增大后减小，L1先变亮后变暗；流过电流表的电流 IA=I-I1可知 IA先减小后增大，则电流表的示数先减小后增大，故AB错误； C．当外电路总电阻等于电源内阻时，电路的输出功率达到最大值。题目中的外电路总电阻大于电源内阻，且先增大后减小，故C正确； D．圆环与灯L1并联的电压先增大后减小，则电容器板间的电压先增大后减小，由Q=CU可得电容器所带的电荷量先增大后减少，故D错误。 故选C。 6. 如图所示是粒子流扩束技术的原理简图。正方形区域I、II、III、IV对称分布，一束速度相同的质子束射入后能够实现扩束，四个区域内有界磁场（边界均为圆弧）分布可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】A．粒子进入磁场后做匀速圆周运动，由左手定则可知粒子进入磁场后运动轨迹如下图，即入射平行粒子束不会扩束，故A错误； B．由左手定则可知，平行粒子入射后，经两个同方向磁场，会向同一方向偏转，不会平行于入射方向射出，故B错误； C．如下图所示，当粒子进入磁场后做匀速圆周运动的半径恰好等于有界磁场的圆弧半径时，一束速度相同的质子束射入后能够实现扩束，故C正确； D．由左手定则可知，粒子运动轨迹如下图所示，平行粒子束射入后不会实现扩束，故D错误。 故选C。 7. 如图，在水平面上有一质谱仪，由直线加速器和磁场偏转器组成，偏转器内有方向竖直向上的匀强磁场；偏转器的水平截面是圆心为O、内半径为R、外半径为2R的半圆环。粒子从静止经加速电压U0加速后，正对偏转器入口矩形abcd的中心进入磁场区域，粒子做半径为r的圆周运动后打在照相底片矩形efgh的中心。在质谱仪正常工作时，加速电压在到之间波动，粒子均能打在照相底片上，但感光位置会发生改变。令，感光长度为，不计粒子重力及粒子间的相互作用，则与r的比值为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】经过加速后获得的速度大小为v，根据动能定理有 根据洛伦兹力提供向心力，有 联立解得 由此可知粒子加速电压越大，运动的轨道半径就越大，则， 因为，变形得 则最小半径为 最大半径为 感光长度 则 故选D。 二、选择题：本题共3小题，每小题4分，共12分。在每小题给出的四个选项中有多项是符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 8. 在电影《蛟龙行动》中我国“龙鲸号”潜艇使用了一种全新的推进技术——超导磁流体推进，可以显著降低潜艇航行时的噪音。图甲是我国正在测试的超导磁流体推进器，它以喷射推进取代了传统的螺旋桨推进方式，图乙是其工作原理图。推进器中的超导体产生超强磁场B，电极C和D连接直流电源通过海水产生电流I，I、B及水流三者方向相互垂直。若用该推进器驱动船舶前进，则下列相关说法正确的是（　　） A. 电极C需连接电源的正极，D需接电源的负极 B. 驱动船舶前进的动力是作用在水流上的安培力 C. 同等情况下此推进装置在纯净的淡水湖中推进效果比在海水中好 D. 推进装置想要获得更大的推力，可以通过增大电极间电压的方式实现 【答案】AD 【解析】 【详解】A．根据左手定则知，电流方向从D到C，故电极C需连接电源的正极，D需接电源的负极，A正确； B．根据左手定则，推进器内海水受向右的安培力，驱动船舶前进的动力是海水对推进器的反作用力，B错误； C．推进装置的推进效果取决于海水中电流的大小，海水中含有大量盐分，导电性能优于淡水，故推进效果比在淡水中好，C错误； D．推进装置的动力来源于磁场对海水中电流的安培力，由知增大电极间电压，可以增大电流，从而获得更大的推力，D正确。 故选AD。 9. 如图为两个平行的条状磁场，从上到下的边界均水平，依次记作a、b、c、d，垂直纸面向里的匀强磁场填充在ab和cd区域内，其它区域无磁场。ab和cd的宽度均为d，bc的宽度为L，一带负电的粒子以速度垂直边界d射入磁场，一段时间后恰好未从边界a射出。粒子带电量为q，不计重力，则（　　） A. 磁场的磁感应强度为 B. 粒子自射入磁场到到达边界a用时 C. 若bc的宽度减小，粒子会从边界a射出 D. 若ab宽度变为0.5d，cd宽度变为1.5d，则粒子无法到达边界a 【答案】B 【解析】 【详解】A．作出粒子的运动轨迹如图所示 由于粒子的速度大小相同，两个区域的磁感应强度大小相同，故粒子在两个区域内的半径相同，根据几何关系可知 则有 解得 根据牛顿第二定律有 解得 故A错误； B．根据， 解得 可得 根据几何关系，可知粒子在cd磁场偏转的圆心角为 则对应的运动时间为 又 则 粒子从c边界到b边界做匀速直线运动，根据几何关系可得位移大小为 则对应的时间为 根据几何关系，可知粒子在ab磁场偏转的圆心角为 则对应的运动时间为 又 则 故粒子自射入磁场到到达边界a用时 故B正确； C．因速度大小、磁感应强度不变，则粒子在磁场中运动的半径不变，仍为，若bc的宽度减小，只是减小了中间做匀速直线运动的时间，对粒子在两个区域的磁场中运动的情况没有影响，故粒子依然恰好未从边界a射出，不会从边界a射出，故C错误； D．速度大小、磁感应强度不变，则粒子在磁场中运动的半径不变，仍为，若将cd宽度变为1.5d，可知半径大于cd的宽度，则粒子仍会从c边界出射，再进入到ab之间的磁场中，由于ab宽度变为0.5d，小于粒子的运动半径，故粒子可以到达边界a，故D错误。 故选B。 10. 如图所示，足够长的传送带与水平面的夹角为，速率恒为，宽为d的MNQP区域存在与传送带平面垂直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。边长为、质量为m、电阻为R的正方形线框置于传送带上，进入磁场前与传送带保持相对静止，线框边刚离开磁场区域时的速率恰为。若线框或边受到安培力，则其安培力大于。线框受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，动摩擦因数，边始终平行于MN，重力加速度为g。下列选项正确的是（　　） A. 线框速率的最小值为 B. 线框穿过磁场区域产生的焦耳热为 C. 线框穿过磁场区域的时间为 D. ef边从进入到离开磁场区域的时间内，传送带移动距离为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．在边进入磁场而边未进入磁场的过程中，线框受到沿传送带平面向上的安培力和沿传送带平面向下的重力分力。若线框相对传送带滑动，则滑动摩擦力为，而，故 已知线框受到的安培力 可得 因此线框将相对传送带向上滑动，滑动摩擦力方向沿传送带平面向下。线框在沿传送带平面的安培力、重力分力、摩擦力作用下做减速运动。在边进入磁场到边离开磁场的过程中，因线框速度小于传送带速度，故其所受滑动摩擦力方向沿传送带平面向下。又因线框不受安培力，所以其在沿传送带平面的滑动摩擦力和重力分力作用下做匀加速直线运动。综上分析可知，当边刚进入磁场时，线框有最小速度。设线框加速度为，根据牛顿第二定律有 边离开磁场时速度恰好为，则有 联立解得，A正确； B．在边进入磁场到边进入磁场的过程中，由动能定理有 则该过程产生的焦耳热 在边离开磁场到边离开磁场的过程中，线框产生的焦耳热也为。因此，线框穿过磁场区域产生的焦耳热为，B错误； C．设边进入磁场到边进入磁场的时间为，根据闭合电路欧姆定律得 根据动量定理有 设边进入磁场到边离开磁场的时间为，有 因为边离开磁场到边离开磁场所用时间也为，所以线框穿过磁场区域的总时间 联立解得，C正确； D． 边从进入到离开磁场区域的时间 该段时间内传送带移动的距离，D错误。 故选AC。 三、实验题：本题共2小题，共16分 11. 某同学探究“影响感应电动势大小的因素”，所用器材与装置如图甲所示：玻璃管竖直固定，外面套有线圈，线圈两端与时间-电压测量系统（内阻可视为无穷大）相连，两个发光二极管（只要有电流通过即可发光且保证安全）以图甲所示方式接入电路。把三块强磁薄圆片叠加成一个圆柱形磁铁，在玻璃管正上方释放，测量系统测出磁铁下端经过线圈中某两个测量点（图中没画出）的时间与该段时间线圈中的路端电压的平均值U。保持磁铁的释放位置及线圈上测量点的位置不变，改变下测量点的位置，测得多组数据，画出图线如图乙中实线所示。 （1）实验表明，磁铁经过两个位置的时间越长，穿过线圈的磁通量变化率越________（选填“大”或“小”），线圈中的平均感应电动势越________（选填“大”或“小”）。 （2）改变某个因素，重新实验，得到另一条图线（图乙中虚线），则改变的因素可能是（　　） A. 更多块强磁薄圆片叠加在一起 B. 从更高的位置释放磁铁 C. 换成匝数更多的线圈 D. 磁铁上下颠倒后释放 （3）在磁铁下落并穿越整个玻璃管的过程中，关于二极管发光情况正确的是（　　） A. A、B两个二极管同时发光后熄灭 B. A、B两个二极管中，只有一个发光后熄灭，另一个始终不发光 C. A、B两个二极管会先后发光后熄灭 D. A、B两个二极管都不会发光 【答案】（1） ①. 小 ②. 小 （2）ABC （3）C 【解析】 【小问1详解】 [1]磁铁经过两个位置的时间越长,磁铁下落速度越慢，穿过线圈的磁通量变化率越小。 [2]根据法拉第电磁感应定律，可知穿过线圈的磁通量变化率越小，线圈中的平均感应电动势越小。 【小问2详解】 A．更多块强磁薄圆片叠加在一起会增加磁感应强度的大小，磁铁下落相同时间内的感应电动势平均值会比之前大，故A正确； B．从更高的位置释放磁铁会增加磁铁穿过线圈的速度，导致穿过线圈的磁通量变化率变大，相同时间内的感应电动势平均值会比之前大，故B正确； C．换成匝数更多的线圈，由法拉第电磁感应定律，相同时间内的感应电动势平均值会比之前大，故C正确; D．磁铁上下颠倒后释放，仅改变了磁感应强度的方向，并不影响磁感应强度的大小，相同时间内的感应电动势平均值与之前相同，故D错误。 故选ABC。 【小问3详解】 二极管具有单向导电性，且图中的两个二极管电流导通的方向相反，根据楞次定律，在磁铁下落靠近线圈的过程和下落远离线圈的过程中，线圈产生的电流方向相反，两二极管会先后被导通发光。 故选C。 12. 在使用各种测量仪表进行电学实验时，由于测量仪表的接入，电路状态发生变化，往往难以得到待测物理量的精确测量值。某同学在测量电源电动势和内阻的实验中，尝试使用以下电路测量废旧干电池的电动势和内阻。 （1）用多用电表的欧姆挡测量定值电阻的阻值，开始时选用“”的挡位，发现指针偏角太大，挡位应调整为________（选填“”或“”）挡。 （2）请按图（a）电路图完成图（b）的实物电路连线。 （3）如图所示为待测干电池，为检流计的保护电阻，实验中直流稳压电源的输出电压保持不变，第一次测量时，按图中电路图连接，闭合开关、，调节电阻箱使检流计示数为零，此时电阻箱读数为图（c）所示，则通过电阻箱的电流________（填“大于”“等于”或“小于”）定值电阻的电流，第二次测量时，将图中电阻箱和定值电阻位置互换，闭合开关、，再次调节电阻箱使检流计示数为零，此时电阻箱读数为图（d）所示，若用多用电表测得定值电阻的电阻为，则待测干电池的内阻_________。若直流稳压电源的输出电压为15V，则待测干电池的电动势_________V。 【答案】（1）； （2） （3） ①. 等于 ②. 5 ③. 1 【解析】 【小问1详解】 指针偏角太大，说明电流大，被测电阻的阻值较小，应换用较小的倍率档，所以应调整为“×10” 【小问2详解】 【小问3详解】 [1]通过的电流为0时，两端的电压为0，上下支路的电流相同，则通过电阻箱的电流等于定值电阻的电流。 [2]由图可知，第一次电阻箱读数，更换位置后，电阻箱读数为 根据欧姆定律，更换位置后 解得 [3]把直流稳压电源代入表达式中 解得 四、计算题：本题共3小题，共44分 13. 比亚迪官方2024年3月公开一份名为《一种可变磁通量永磁同步电机》的专利，其核心思想在于通过精确控制输入电压和磁通量从而改善电机的工作效率，现将其原理简化成如图所示电路。两根足够长的平行长直金属导轨水平放置，一金属棒ab静止放置于金属导轨上且与金属导轨接触良好；E为可调电源，按图示方式接在导轨的左侧；金属导轨对金属棒的阻力恒为。时刻打开可调电源，使其输出电压为，此时金属棒ab从静止开始加速，在时刻前金属棒就已经达到了最大速度。已知导轨间距为，时间内，导轨间的磁感应强度为，金属棒在导轨间的电阻为，其余部分电阻忽略不计。求： （1）时，通过金属棒的电流； （2）金属棒ab的最大速度； （3）若在时刻后，计算机将磁场调节成，同时计算机会调节电源的输出电压U以保持金属棒继续以做匀速运动。不考虑因磁场变化瞬间形成的感应电动势。求：磁场变化前与变化后电源的输出功率和的比值。（结果可用分式表示） 【答案】（1） （2） （3）（或1.039） 【解析】 【小问1详解】 在时刻前金属棒就已经达到了最大速度，则金属棒做匀速运动有， 解得 【小问2详解】 当达到最大速度时，金属棒两端的反电动势 根据闭合电路的欧姆定律 代入数据解得 【小问3详解】 由（1）（2）可知，当磁场增大为后，由于金属棒继续以做匀速运动，则金属棒受力情况不变，依然有， 可得 同时 其中 解得 则（或1.039） 14. 某研究团队的“实验证实超导态‘分段费米面’”科研成果入选2022年度“中国科学十大进展”，超导体圆环半径为r，常温下电阻为R，圆环的横截面半径远小于圆环半径。 （1）如图1，钕磁铁沿圆环轴线从上到下穿过，圆环面上沿轴线方向的磁感应强度分量的平均值随时间t变化的情况如图2所示（已简化处理），求时间内圆环中电流的大小与方向（俯视）； （2）求（1）过程中时间内圆环产生的焦耳热； （3）磁单极子是理论物理中指一些仅带有N极或S极单一磁极的磁性物质，它们的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布，如图3所示，图中包围一个N极的磁单极子球面上的磁通量为，现将此磁单极子从上向下以恒定速度v沿轴线穿过低温超导态的圆环，不考虑线圈的自感，求该磁单极子到达圆环中心时圆环中的感应电动势。（磁感应强度等于穿过垂直磁场方向的单位面积的磁通量，即） 【答案】（1），顺时针 （2） （3） 【解析】 【详解】（1）根据图像可知，时间内，有 又有 由楞次定律可知电流方向为顺时针方向。 （2）根据图像可知在时间内不变，所以磁通量不变，故 时间内根据图像可知， 根据焦耳定律，可得 （3）以磁单极子为球心，半径为的球面的磁通量为，设距磁单极子距离为处的磁感应强度为，有 磁单极子到达圆环中心时，相当于圆环切割磁感线，产生感应电动势为，其中 代入数据解得 15. 图甲所示，立方体空间的边长为L，侧面CDHG为荧光屏，能完全吸收打在屏上的带电粒子并发光，三维坐标系坐标原点O位于底面EFGH的中心，，。已知从原点O向xOy平面内各个方向均匀持续发射速率为、质量为m、电荷量为的粒子。不计粒子重力及粒子间的相互作用。 （1）若仅在立方体空间内存在方向平行于z轴的匀强磁场，沿y轴正方向射出的粒子恰好打在荧光屏上的H点。求磁场的磁感应强度B； （2）若磁场与（1）问中的相同，求粒子从原点O运动到荧光屏的最长时间和最短时间； （3）若仅在立方体空间内平行y轴加如图乙所示随时间t按余弦规律变化的磁场，同时平行z轴加如图丙所示随时间t按正弦规律变化的磁场，图中峰值，粒子在磁场中运动时间远小于磁场变化周期可认为该粒子在磁场运动时磁感应强度不变，不计电磁感应现象影响。求沿x轴正方向射出的粒子打在荧光屏上落点的痕迹长度s。 【答案】（1） （2）， （3） 【解析】 【小问1详解】 依题意，沿y轴正方向射出的粒子恰好打在荧光屏上的H点，根据几何关系有 粒子在磁场中做圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，有 解得 【小问2详解】 粒子在匀强磁场运动的周期为 根据半径一定，运动轨迹为劣弧时，弦长越长，圆心角越大，粒子运动时间越长，即当粒子从处射出时弦最长，圆心角最大为，运动时间最长为 当粒子从轴射出时，弦长最短为，圆心角最小，由几何关系知圆心角为，运动的最短时间为 【小问3详解】 由图可知，，根据磁场叠加原理，合磁感应强度大小为，则粒子的运动轨迹半径为 某时刻沿轴正方向射出的粒子，粒子分别在两个截面轨迹如图所示 设粒子射出点距轴的距离分别为和，由几何关系可知， 解得，，故可得痕迹圆的半径为，则粒子打在荧光屏上落点的痕迹长度为半个周长 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025—2026学年度上学期期末 高二物理试卷 考试时间：2026年2月3日上午8：30—9：45 试卷满分：100分 一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中只有一项是符合题目要求。 1. 关于电源和电流，以下说法正确的是（　　） A. 通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大 B. 导体中的电流一定是由自由电子的定向移动形成的 C. 由于电源内部存在电阻，所以在电源内部也会有电势的降落 D. 电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领，电源把其他形式的能转化为电能越多，电动势就越大 2. 如图，一金属薄片在力F作用下自左向右从两磁极之间通过。当金属薄片中心运动到N极的正下方时，沿N极到S极的方向看，下列图中能够正确描述金属薄片内涡电流绕行方向的是（　　） A. B. C. D. 3. 在物理兴趣活动时，老师组织10位健康的同学进行了“千人震”实验，两节干电池，带铁芯的多匝线圈（电阻很小），开关，同学按如图所示连接，同学们彼此之间手拉手。先闭合开关，待电路稳定后再断开开关，以下说法正确的是（ ） A. 闭合开关瞬间，同学们感觉到有电流流过身体 B. 断开开关瞬间，同学们感觉到有电流流过身体 C. 断开开关瞬间，流过同学们的电流突然减小 D. 断开开关瞬间，流过同学们的电流方向为到 4. 如图甲所示，在磁感应强度随时间均匀变化的匀强磁场中垂直磁场放置一圆形金属漆包线圈（磁场方向垂直线圈平面向里），线圈中产生的感应电流为。若仅将线圈扭转成图乙所示的形状，其中大圆半径是小圆半径的3倍，假设扭转过程中金属线圈的总长度和粗细均保持不变，不考虑导线中电流产生磁场对磁通量的影响，则图乙线圈中产生的感应电流大小为（　　） A. B. C. D. 5. 如图所示，将一根粗细均匀的电阻丝弯成一个闭合的圆环，接入电路中，电路与圆环的接触点O点固定，P为电路与圆环良好接触的滑动触头，电源的电动势为E，内阻为r，灯L2的电阻大于r，闭合开关S，在滑动触头P缓慢地从m点开始经n点移到q点的过程中（忽略灯泡电阻的变化），下列说法正确的是（　　） A. 灯L1先变亮后变暗，电流表的示数先变大后变小 B. 灯L2先变亮后变暗，电压表的示数先变大后变小 C. 电源的输出功率先变小后变大 D. 电容器C所带电荷量先减少后增多 6. 如图所示是粒子流扩束技术的原理简图。正方形区域I、II、III、IV对称分布，一束速度相同的质子束射入后能够实现扩束，四个区域内有界磁场（边界均为圆弧）分布可能正确的是（　　） A. B. C. D. 7. 如图，在水平面上有一质谱仪，由直线加速器和磁场偏转器组成，偏转器内有方向竖直向上的匀强磁场；偏转器的水平截面是圆心为O、内半径为R、外半径为2R的半圆环。粒子从静止经加速电压U0加速后，正对偏转器入口矩形abcd的中心进入磁场区域，粒子做半径为r的圆周运动后打在照相底片矩形efgh的中心。在质谱仪正常工作时，加速电压在到之间波动，粒子均能打在照相底片上，但感光位置会发生改变。令，感光长度为，不计粒子重力及粒子间的相互作用，则与r的比值为（　　） A. B. C. D. 二、选择题：本题共3小题，每小题4分，共12分。在每小题给出的四个选项中有多项是符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 8. 在电影《蛟龙行动》中我国“龙鲸号”潜艇使用了一种全新的推进技术——超导磁流体推进，可以显著降低潜艇航行时的噪音。图甲是我国正在测试的超导磁流体推进器，它以喷射推进取代了传统的螺旋桨推进方式，图乙是其工作原理图。推进器中的超导体产生超强磁场B，电极C和D连接直流电源通过海水产生电流I，I、B及水流三者方向相互垂直。若用该推进器驱动船舶前进，则下列相关说法正确的是（　　） A. 电极C需连接电源的正极，D需接电源的负极 B. 驱动船舶前进的动力是作用在水流上的安培力 C. 同等情况下此推进装置在纯净的淡水湖中推进效果比在海水中好 D. 推进装置想要获得更大的推力，可以通过增大电极间电压的方式实现 9. 如图为两个平行的条状磁场，从上到下的边界均水平，依次记作a、b、c、d，垂直纸面向里的匀强磁场填充在ab和cd区域内，其它区域无磁场。ab和cd的宽度均为d，bc的宽度为L，一带负电的粒子以速度垂直边界d射入磁场，一段时间后恰好未从边界a射出。粒子带电量为q，不计重力，则（　　） A. 磁场的磁感应强度为 B. 粒子自射入磁场到到达边界a用时 C. 若bc的宽度减小，粒子会从边界a射出 D. 若ab宽度变为0.5d，cd宽度变为1.5d，则粒子无法到达边界a 10. 如图所示，足够长的传送带与水平面的夹角为，速率恒为，宽为d的MNQP区域存在与传送带平面垂直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。边长为、质量为m、电阻为R的正方形线框置于传送带上，进入磁场前与传送带保持相对静止，线框边刚离开磁场区域时的速率恰为。若线框或边受到安培力，则其安培力大于。线框受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，动摩擦因数，边始终平行于MN，重力加速度为g。下列选项正确的是（　　） A. 线框速率的最小值为 B. 线框穿过磁场区域产生的焦耳热为 C. 线框穿过磁场区域的时间为 D. ef边从进入到离开磁场区域的时间内，传送带移动距离为 三、实验题：本题共2小题，共16分 11. 某同学探究“影响感应电动势大小的因素”，所用器材与装置如图甲所示：玻璃管竖直固定，外面套有线圈，线圈两端与时间-电压测量系统（内阻可视为无穷大）相连，两个发光二极管（只要有电流通过即可发光且保证安全）以图甲所示方式接入电路。把三块强磁薄圆片叠加成一个圆柱形磁铁，在玻璃管正上方释放，测量系统测出磁铁下端经过线圈中某两个测量点（图中没画出）的时间与该段时间线圈中的路端电压的平均值U。保持磁铁的释放位置及线圈上测量点的位置不变，改变下测量点的位置，测得多组数据，画出图线如图乙中实线所示。 （1）实验表明，磁铁经过两个位置的时间越长，穿过线圈的磁通量变化率越________（选填“大”或“小”），线圈中的平均感应电动势越________（选填“大”或“小”）。 （2）改变某个因素，重新实验，得到另一条图线（图乙中虚线），则改变的因素可能是（　　） A. 更多块强磁薄圆片叠加在一起 B. 从更高的位置释放磁铁 C. 换成匝数更多的线圈 D. 磁铁上下颠倒后释放 （3）在磁铁下落并穿越整个玻璃管的过程中，关于二极管发光情况正确的是（　　） A. A、B两个二极管同时发光后熄灭 B. A、B两个二极管中，只有一个发光后熄灭，另一个始终不发光 C. A、B两个二极管会先后发光后熄灭 D. A、B两个二极管都不会发光 12. 在使用各种测量仪表进行电学实验时，由于测量仪表的接入，电路状态发生变化，往往难以得到待测物理量的精确测量值。某同学在测量电源电动势和内阻的实验中，尝试使用以下电路测量废旧干电池的电动势和内阻。 （1）用多用电表的欧姆挡测量定值电阻的阻值，开始时选用“”的挡位，发现指针偏角太大，挡位应调整为________（选填“”或“”）挡。 （2）请按图（a）电路图完成图（b）的实物电路连线。 （3）如图所示为待测干电池，为检流计的保护电阻，实验中直流稳压电源的输出电压保持不变，第一次测量时，按图中电路图连接，闭合开关、，调节电阻箱使检流计示数为零，此时电阻箱读数为图（c）所示，则通过电阻箱的电流________（填“大于”“等于”或“小于”）定值电阻的电流，第二次测量时，将图中电阻箱和定值电阻位置互换，闭合开关、，再次调节电阻箱使检流计示数为零，此时电阻箱读数为图（d）所示，若用多用电表测得定值电阻的电阻为，则待测干电池的内阻_________。若直流稳压电源的输出电压为15V，则待测干电池的电动势_________V。 四、计算题：本题共3小题，共44分 13. 比亚迪官方2024年3月公开一份名为《一种可变磁通量永磁同步电机》的专利，其核心思想在于通过精确控制输入电压和磁通量从而改善电机的工作效率，现将其原理简化成如图所示电路。两根足够长的平行长直金属导轨水平放置，一金属棒ab静止放置于金属导轨上且与金属导轨接触良好；E为可调电源，按图示方式接在导轨的左侧；金属导轨对金属棒的阻力恒为。时刻打开可调电源，使其输出电压为，此时金属棒ab从静止开始加速，在时刻前金属棒就已经达到了最大速度。已知导轨间距为，时间内，导轨间的磁感应强度为，金属棒在导轨间的电阻为，其余部分电阻忽略不计。求： （1）时，通过金属棒的电流； （2）金属棒ab的最大速度； （3）若在时刻后，计算机将磁场调节成，同时计算机会调节电源的输出电压U以保持金属棒继续以做匀速运动。不考虑因磁场变化瞬间形成的感应电动势。求：磁场变化前与变化后电源的输出功率和的比值。（结果可用分式表示） 14. 某研究团队的“实验证实超导态‘分段费米面’”科研成果入选2022年度“中国科学十大进展”，超导体圆环半径为r，常温下电阻为R，圆环的横截面半径远小于圆环半径。 （1）如图1，钕磁铁沿圆环轴线从上到下穿过，圆环面上沿轴线方向的磁感应强度分量的平均值随时间t变化的情况如图2所示（已简化处理），求时间内圆环中电流的大小与方向（俯视）； （2）求（1）过程中时间内圆环产生的焦耳热； （3）磁单极子是理论物理中指一些仅带有N极或S极单一磁极的磁性物质，它们的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布，如图3所示，图中包围一个N极的磁单极子球面上的磁通量为，现将此磁单极子从上向下以恒定速度v沿轴线穿过低温超导态的圆环，不考虑线圈的自感，求该磁单极子到达圆环中心时圆环中的感应电动势。（磁感应强度等于穿过垂直磁场方向的单位面积的磁通量，即） 15. 图甲所示，立方体空间的边长为L，侧面CDHG为荧光屏，能完全吸收打在屏上的带电粒子并发光，三维坐标系坐标原点O位于底面EFGH的中心，，。已知从原点O向xOy平面内各个方向均匀持续发射速率为、质量为m、电荷量为的粒子。不计粒子重力及粒子间的相互作用。 （1）若仅在立方体空间内存在方向平行于z轴的匀强磁场，沿y轴正方向射出的粒子恰好打在荧光屏上的H点。求磁场的磁感应强度B； （2）若磁场与（1）问中的相同，求粒子从原点O运动到荧光屏的最长时间和最短时间； （3）若仅在立方体空间内平行y轴加如图乙所示随时间t按余弦规律变化的磁场，同时平行z轴加如图丙所示随时间t按正弦规律变化的磁场，图中峰值，粒子在磁场中运动时间远小于磁场变化周期可认为该粒子在磁场运动时磁感应强度不变，不计电磁感应现象影响。求沿x轴正方向射出的粒子打在荧光屏上落点的痕迹长度s。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $