精品解析：北京市一零一中学2025-2026学年高二上学期期末物理试卷

北京一零一中2025—2026学年度第一学期期末考试 高二物理 考试时间：90分钟 一、单项选择题（共10小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。每小题3分，错选、多选或者不选不得分，共30分） 1. 图中标出了磁场的方向、通电直导线中电流的方向，以及通电直导线所受磁场力的方向。其中正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】根据左手定则可知，A图中安培力方向向上；B图中导线不受安培力；C图中安培力方向向下；D图中安培力方向垂直纸面向外。 故选A。 2. 三个完全相同的灯泡按照如图所示的电路连接，电感的直流电阻小于灯泡电阻，下列有关自感现象的判断中，判断正确的是（　　） A. 图1中开关S闭合的瞬间，灯先亮 B. 图1中开关S闭合的瞬间，、灯一起亮 C. 图2中开关S断开的瞬间，灯闪亮 D. 图2中开关S断开的瞬间，灯不闪亮 【答案】C 【解析】 【详解】AB．图1中开关S闭合的瞬间，由于电流增加，线圈L中产生的感应电动势阻碍电流的增加，则灯会逐渐亮起来，灯会立刻亮起来，AB错误； CD．图2中，因电感的直流电阻小于灯泡电阻，则电路稳定后流过线圈L的电流大于流过灯泡的电流，则开关S断开的瞬间，原来通过灯的电流立刻消失，而L中由于产生自感电动势阻碍电流减小，则产生的自感电动势相当于电源，与灯泡重新形成回路，则灯将闪亮一下后慢慢熄灭，C正确，D错误。 故选C。 3. 一个带负电的带电粒子沿垂直于磁场的方向，从点进入匀强磁场，由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电量不变）。下列描述带电粒子运动的径迹中，正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】根据左手定则可知，带负电的粒子从a点射入磁场时AC两图中粒子的偏转方向错误；因粒子射入磁场后能量逐渐减小，速度大小逐渐减小，根据 可知，则粒子的轨道半径逐渐减小，则B图错误，D图正确。 故选D。 4. 如图所示，质量为的金属杆从静止沿光滑的平行导轨向下滑行，到达底端时速度为。导轨和金属杆的电阻不计，装置上端所连接的电阻阻值为。整个装置置于垂直于导轨平面的匀强磁场中。杆下滑的过程中，下列说法错误的是（　　） A. 安培力始终做负功 B. 整个过程合外力做功为 C. 整个过程克服安培力做的功等于金属杆机械能的减少量 D. 任意时刻电阻上消耗的电功率等于合外力的功率 【答案】D 【解析】 【详解】A．安培力方向沿斜面向上，可知安培力始终做负功，A正确； B．整个过程根据动能定理可知，合外力做功为，B正确； C．根据功能原理可知，整个过程克服安培力做的功等于金属杆机械能的减少量，C正确； D．任意时刻电阻上消耗的电功率等于安培力的功率，不等于合外力的功率，D错误。 此题选择错误的，故选D。 5. 如图所示，两个相邻的有界匀强磁场区，方向相反，且垂直纸面，磁感应强度的大小均为，以磁场区左边界为轴建立坐标系，磁场区在轴方向足够长，在轴方向宽度均为。矩形导线框的边与轴重合，边长为。线框从图示位置水平向右匀速穿过两磁场区域，且线框平面始终保持与磁场垂直。以逆时针方向为电流的正方向，线框中感应电流与线框移动距离的关系图像正确的是图中的（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】设AB边和CD边长为L，匀速运动的速度大小为，线框的总电阻为，由法拉第电磁感应定律知每个边切割磁感线产生的感应电动势都为，由欧姆定律有 线框进入磁场过程中，当，CD边切割磁感线，感应电流，方向逆时针 当，AB边和CD边同时切割磁感线，感应电流，方向顺时针 当，AB边切割磁感线，感应电流，方向逆时针。 故选C。 6. 回旋加速器的工作原理如图所示。和是两个中空的半圆金属盒，处于与盒面垂直的匀强磁场中，它们之间有一定的电势差。处的粒子源产生的带电粒子在加速器中被加速。下列说法正确的是（　　） A. 带电粒子在形盒内被磁场不断地加速 B. 交流电源的周期等于带电粒子做圆周运动的周期 C. 两形盒间电势差越大，带电粒子离开形盒时的动能越大 D. 加速次数越多，带电粒子离开形盒时的动能越大 【答案】B 【解析】 【详解】A．洛伦兹力不做功，则带电粒子在形盒内被电场不断地加速，A错误； B．交流电源的周期等于带电粒子做圆周运动的周期，只有这样才能使得粒子每次经过D形盒狭缝时都能被电场加速，B正确； CD．带电粒子离开形盒时根据 则最大动能为 与两形盒间电势差大小以及加速次数无关，CD错误。 故选B。 7. 如图所示，光滑水平桌面有一金属线框，匀强磁场垂直于线框平面向里，在线框的右侧施加外力，先后两次将线框从同一位置匀速地拉出有界磁场。两次线框运动的速度之比为，不计一切阻力，则在两次运动过程中，说法错误的是（　　） A. 线框中感应电流之比为 B. 外力做功之比为 C. 外力的功率之比为 D. 流过任一横截面的电荷量之比为 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据 因两次线框运动的速度之比为，可知线框中感应电流之比为，A正确； B．外力做功 可知外力做功之比为，B正确； C．外力的功率等于电功率，则 可知外力的功率之比为，C错误； D．流过任一横截面的电荷量 可知电荷量之比为，D正确。 此题选择不正确的，故选C。 8. 如图所示，位于竖直面内的矩形区域内，存在相互正交且恒定的匀强电场和匀强磁场，其中磁场方向垂直于矩形平面。一带电粒子（不计重力）以初速度由点垂直左边界进入这个区域，带电粒子沿直线运动，并从点离开场区。如果撤去磁场，该粒子将从点离开场区；如果撤去电场，该粒子将从点离开场区。则下列判断正确的是（　　） A. 该粒子由、、三点离开场区时的动能均不相同 B. 该粒子由点运动到、、三点的时间均不相同 C. 若电场方向竖直向下，则磁场方向垂直于纸面向外 D. 电场和磁场都保留且不变，增加初速度则粒子可能从点下方离开区域 【答案】D 【解析】 【详解】A．洛伦兹力不做功，不改变粒子的动能，而电场力做正功，粒子的动能增大，则粒子由C、D两点离开场区时的动能相同，小于从B点离开场区的动能，故A错误； B．粒子在正交的电磁场中与只有电场时运动时，水平速度都相同，则时间相等，为；粒子在磁场中运动时间为，则知粒子在磁场中运动时间最长，故B错误； C．若电场方向竖直向下，则粒子带负电，由左手定则判断得知，磁场方向垂直于纸面向里，故C错误； D．带电粒子进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场做匀速直线运动，电场力与洛伦兹力平衡，则 qE=qvB 电场和磁场都保留且不变，增加初速度则粒子受洛伦兹力增加，则粒子向下偏转，可能从点下方离开区域，故D正确。 故选D。 9. 如图所示，空间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场的方向竖直向下，磁场方向水平（图中垂直纸面向里），一带电油滴恰好处于静止状态，则下列说法正确的是（　　） A. 若撤去电场，可能做匀加速直线运动 B. 若撤去磁场，可能做匀加速直线运动 C. 若给一初速度，可能做匀速直线运动 D. 若给一初速度，可能做逆时针方向的匀速圆周运动 【答案】C 【解析】 【详解】A．若撤去电场，在重力作用下向下运动，将要受到洛伦兹力。由于洛伦兹力的方向始终与速度方向垂直，改变速度的方向，不可能做匀加速直线运动，故A错误； B．处于静止状态，由平衡条件可知，不受洛伦兹力，所受重力与电场力平衡。若撤去磁场，的受力状态不发生改变，仍然处于静止状态，故B错误； C．若的初速度方向与磁场平行，不受洛伦兹力，重力与电场力平衡，所以可以做匀速直线运动，故C正确； D．由平衡条件可知，所受的电场力竖直向上，与电场方向相反，说明带负电。若的初速度方向与磁场垂直，重力与电场力平衡，仅受洛伦兹力，根据左手定则可知，做顺时针方向的匀速圆周运动，故D错误。 故选C。 10. 著名物理学家费曼曾设计这样一个实验装置：一块绝缘圆板可绕其中心竖直的光滑轴自由转动，在圆板的中部固定一个线圈，圆板的四周固定着一圈金属小球，如图所示。在线圈接通直流电源的瞬间，发现圆板顺时针转动（俯视），则下列说法正确的是（　　） A. 接通电源后，线圈产生磁场，带电小球受到洛伦兹力，从而导致圆板沿顺时针转动 B. 接通电源后，若线圈电流为顺时针（俯视），则金属球一定带负电 C. 接通电源并电流稳定后，金属球仍受到顺时针的作用力 D. 将圆板静止并撤掉外力后，断开开关的瞬间，圆板仍可能顺时针转动（俯视） 【答案】B 【解析】 【详解】AB．线圈接通电源瞬间，则根据麦克斯韦电磁场理论可知，变化的磁场产生电场，从而导致带电小球受到电场力，使圆板转动。 接通电源后，电流瞬间增大，若线圈电流为顺时针（俯视），根据楞次定律，感应电场为逆时针方向，因圆板顺时针转动，则金属球一定带负电，A错误，B正确； C．接通电源并电流稳定后，不再有感应电场，可知金属球将不受作用力，C错误； D．将圆板静止并撤掉外力后，断开开关的瞬间，电流瞬间减小，根据楞次定律，则感应电场方向与原来相同，则圆板逆时针转动（俯视），D错误。 故选B。 二、不定项选择题（本题共5小题，在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是符合题意的。每小题全选对的得3分，选对但不全的得2分，只要有选错的该小题不得分，共15分） 11. 图示装置是某同学探究感应电流产生条件的实验装置。在电路正常接通并稳定后，他发现：当电键断开时，电流表的指针向右偏转。则能使电流表指针向左偏转的操作是（　　） A. 拔出线圈 B. 在线圈中插入铁芯 C. 滑动变阻器的滑动触头向右匀速滑动 D. 滑动变阻器的滑动触头向右加速滑动 【答案】BCD 【解析】 【详解】当电键断开时，线圈A中的电流减小，穿过线圈B的磁通量减小，则此时电流表的指针向右偏转。 A．拔出线圈时，穿过线圈B的磁通量减小，则此时电流表的指针向右偏转，A错误。 B．在线圈中插入铁芯，穿过线圈B的磁通量增加，则此时电流表的指针向左偏转，B正确。 CD．滑动变阻器的滑动触头向右匀速滑动或向右加速滑动时，电阻减小，则线圈A中电流增大，则穿过线圈B的磁通量增大，则此时电流表的指针向左偏转，CD正确。 故选BCD。 12. 如图所示，一个金属圆环水平放置，当条形磁铁的极靠近圆环时，圆环将产生感应电流。则（　　） A. 圆环中感应电流方向与图中箭头方向相同 B. 圆环中感应电流方向与图中箭头方向相反 C. 圆环与磁铁间相互排斥 D. 圆环与磁铁间相互吸引 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．根据楞次定律，圆环内部感应电流的磁场与原磁场方向相反，即竖直向上，再根据右手螺旋定则可知，圆环中感应电流方向与图中箭头方向相同，A正确，B错误； CD．根据楞次定律，知圆环内部感应电流的磁场要阻碍磁铁靠近圆环，C正确，D错误。 故选AC。 13. 如图所示，磁流体发电机的长方体发电导管的前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导电电极，两极间距为，极板的长、宽分别为、，这两个电极与可变电阻相连。在垂直于前后侧面的方向上有一匀强磁场，磁感应强度大小为。发电导管内有电阻率为的高温等离子体（正负离子组成），等离子体以速度向右流动、并通过专用通道导出，不计等离子体流动时的阻力，调节可变电阻的阻值，下列说法正确的是（　　） A. 磁流体发电机的电动势为 B. 可变电阻中的电流方向是从到 C. 增加可变电阻的阻值，则可以增加电源的电动势 D. 减小可变电阻的阻值，上极板的带电量会减小 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．发电导管和内部的高温电离气体相当于电源，高温电离气体相当于内阻．稳定时即气体离子不再偏转，此时 整理得发电机电动势为，故A正确； B．根据左手定则可判断等离子体中的正离子向上极板偏转、负离子向下极板偏转，即上极板为正极，故可变电阻R中的电流方向是从P到Q，故B正确； C．稳定时发电机的电动势为，与外电路的可变电阻无关，则增加可变电阻的阻值，不改变电源的电动势，故C错误； D．两极板间的电压为 减小可变电阻，电动势不变，而极板间的电压减小，由极板带电量为，故上极板的带电量会减小，故D正确。 故选ABD。 14. 1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示。实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后。下列说法正确的是（　　） A. 圆盘内的涡流产生的磁场导致磁针转动 B. 在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化 C. 圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动 D. 若圆盘可以绕中心轴自由转动，则转动小磁针，圆盘也会跟着转动 【答案】AD 【解析】 【详解】A．圆盘在磁针的磁场中旋转时，磁针的磁场会使圆盘的不同区域切割磁感线，圆盘内会产生涡流。 根据楞次定律可知，涡流产生的磁场会阻碍圆盘与磁针之间的相对运动，从而使磁针转动，故A正确； B．对于整个圆盘，穿入圆盘的磁通量与穿出圆盘的磁通量相互抵消，总磁通量始终为零，不会因为圆盘的转动而发生变化，故B错误； C．圆盘本身呈现电中性，圆盘转动不会产生电流，导致磁针转动的是涡流，而非自由电子随圆盘转动形成的电流，故C错误； D．力的作用是相互的，当转动小磁针时，其变化的磁场会在圆盘中感应出涡流，涡流产生的磁场会与小磁针相互作用，从而使圆盘跟着转动，故D正确。 故选AD。 15. 如图所示，水平放置的平行的光滑金属导轨左端连接一个电阻，导轨上垂直导轨水平放置一个金属棒，金属棒与导轨接触良好。匀强磁场垂直导轨平面向下。棒和导轨的电阻不计。现给棒一个向右的瞬时冲量，让棒开始向右运动，当棒向右运动的速度大小为时开始计时并从该位置开始沿着运动方向建立一维坐标系，棒从该位置开始到停止的过程中，棒的瞬时速度大小与时间的图像或与位移的图像基本正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．设导轨间距为L，由法拉第电磁感应定律，由欧姆定律得棒所受的安培力大小，方向与速度方向相反，棒的速度减小，安培力减小 由牛顿第二定律有，加速度方向与速度方向相反，加速度大小也减小，故棒做加速度减小的减速，A正确，B错误； CD．由动量定理有，其中，， 整理得，图像为斜率为负的直线，C错误，D正确。 故选AD。 三、实验题（共14分） 16. 某同学利用多用电表的欧姆挡测量未知电阻。 （1）当选用“×10”挡测量时。指针的偏转情况如图1所示，为减小测量误差，请你选择正确的实验操作并排序________ A.将红黑表笔短接 B.调节欧姆调零旋钮，使指针指在最左侧刻线 C.调节欧姆调零旋钮，使指针指在最右侧刻线 D.将选择开关调至“×1”挡 E.将选择开关调至“×100”挡 （2）图2为欧姆表内部结构示意图，其中电源的电动势为，内阻为，灵敏电流计的内阻为，满偏电流为，、为两表笔，则欧姆调零后滑动变阻器的阻值________ 【答案】（1）DAC （2） 【解析】 【小问1详解】 图1可知，选用“×10”挡时，指针偏角过大，说明被测电阻阻值较小，应换用更小倍率的“×1”挡，故先将选择开关调至“×1”挡，之后将红黑表笔短接，最后调节欧姆调零旋钮，使指针指在最右侧刻线，操作顺序为DAC。 【小问2详解】 欧姆调零时，两表笔短接，电路中电流达到满偏电流，则有 解得 17. 在“测量电源的电动势和内阻”实验中， （1）若将一电压表与干电池两极直接相连，用表示电压表的示数，用表示该干电池电动势的真实值，从理论上分析，仅考虑电压表影响，则________（选填“”或“”）； （2）某同学利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻，实验电路图如图1所示。他根据记录的数据作出的图像如图2所示。 通过图像可求出电池的电动势________，内阻________。（均保留小数点后两位） （3）引起该实验的系统误差的主要原因是________： A. 由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流小 B. 由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流大 C. 由于电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压小 D. 由于电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压大 （4）考虑上述实验的系统误差，用符号表示电压表示数与电流表示数的关系式：________，已知电源电动势为，内阻为，电压表内阻为，电流表内阻为。 【答案】（1）< （2） ①. 1.45##1.44 ②. 0.78##0.76##0.77##0.75##0.79 （3）A （4） 【解析】 【小问1详解】 电压表示数等于路端电压，当电路闭合时路端电压小于电源的电动势，则； 【小问2详解】 [1][2]根据，则结合图像可求出电池的电动势，内阻。 【小问3详解】 该电路中电压表示数等于路端电压，但是由于电压表分流，使得电流表示数小于通过电源的电流，即引起该实验的系统误差的主要原因是由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流小。故选A。 【小问4详解】 由电路可知 解得 四、论述、计算题（写出必要的公式和解答过程，共41分） 18. 如图所示，是面积为、匝的圆形金属线圈，其总电阻，线圈处在逐渐增大的均匀磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度随时间的变化率，线圈与阻值的电阻连接，不计电压表对电路的影响。求： （1）感应电动势的大小； （2）通过的电流大小； （3）电压表的示数。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 根据法拉第电磁感应定律有 【小问2详解】 根据闭合回路欧姆定律有 【小问3详解】 根据欧姆定律有 19. 质谱仪是分析同位素的重要工具，其原理简图如图所示。容器中有电荷量均为、质量不同的两种粒子，它们从小孔不断飘入电压为的加速电场（不计粒子的初速度），并沿直线从小孔（与连线与磁场边界垂直）进入磁感应强度大小为、方向垂直纸面向外的匀强磁场，最后打在照相底片上，形成、两条“质谱线”。已知打在处粒子的质量为。不计粒子重力及粒子间的相互作用。 （1）求距处的距离； （2）若距处的距离为，且，求打在处粒子的质量（用表示）； （3）若、两条谱线的功率（单位时间内打在底片上粒子的动能）之比为，求单位时间内从飘出的、两种粒子的个数之比。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 根据动能定理 洛伦兹力提供向心力 解得 【小问2详解】 同理可得 根据 可得 【小问3详解】 两条谱线的功率分别为， 两个粒子动能 根据 解得 20. 如图1所示，水平放置的足够长平行金属导轨左端与一直流电源相连，电源电动势为，内阻不计。质量为的金属杆垂直置于导轨上，两导轨间距为，两导轨间金属杆的电阻为。整个装置处在匀强磁场中，磁感应强度大小为，方向垂直导轨平面向下。时刻闭合开关，金属杆开始向右运动，忽略导轨的电阻及导轨与金属杆间的摩擦。 （1）求闭合开关瞬间，流经金属杆的电流，判断并分析电流之后的变化趋势； （2）求闭合开关瞬间，金属杆的加速度； （3）在图2中画出金属棒速度随时间的变化曲线。 【答案】（1），电流逐渐减小，直到趋于零 （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 闭合开关的瞬间，满足欧姆定律：电流大小 金属棒受安培力作用向右运动，则随着速度的增加，反电动势逐渐变大，电流逐渐减小，直到趋于零； 【小问2详解】 闭合开关瞬间，安培力大小 根据牛顿第二定律 【小问3详解】 随着电流的减小，安培力逐渐减小，加速度逐渐减小，所以物体做加速度减小的加速运动。v—t图像如图 21. 对物理量的准确测量是物理学的一项重要任务。请你展开想象的翅膀，利用学过的知识对以下测量任务进行合理的设计。 实验室提供的主要器材包括：如图1所示，可提供磁感应强度大小可调匀强磁场的赫姆霍兹线圈、输出电压连续可调并电压值已知的直流电源、可视为理想的电流表和电压表、滑动变阻器、足够导线等。实验设计过程中如果需要其他仪器可以标注说明。 设计一：赫姆霍兹线圈内部可视为匀强磁场，如图2所示，磁感应强度大小可通过调节励磁电流实现。利用图3所示的长方体金属片以及合适的实验器材测出匀强磁场的磁感应强度，已知金属片的厚度为，前后两面的长和宽分别为、，可提供的接线柱为、，上下两面可提供的接线柱为、，左右两个面可提供的接线柱为、。简略写出操作步骤，标明测量量以及需要查询的已知量、写出待测量的表达式，并写出必要的推导过程。 设计二：电子比荷是描述电子性质的重要物理量。在标准理想真空二极管中利用磁控法测得比荷，一般其电极结构为圆筒面与中心轴线构成的圆柱体系统，系统均为金属材料做，结构简化如图4所示，柱体半径为。在轴线中心点有一电子源，速度大小不一的电子随机向空间中各个方向发射。 某同学设计以下实验，测量电子的最大速度以及电子的比荷。 步骤一：将一灵敏电流表一端接在金属圆筒面上，另一端接地，如图5所示。 步骤二：将一直流电压表的正极连接轴线，负极连接圆筒，逐渐增加电源输出电压，当灵敏电流表示数恰好减为零时，记录此时电源的输出电压。 请帮助该同学完成接下来的步骤，注明测量量以及待测量的表达式，并写出必要的推导过程。 【答案】见解析 【解析】 【详解】设计一： 方案1：Q1、Q2（左右）接电源、滑动变阻器、电流表；P1、P2（上下）接电压表。将金属片的前（后）面平行线圈平面放置在匀强磁场内。测量量：电流表的示数I，电压表的示数U，金属片厚度c；查询量：金属单位体积内自由电子的个数n、电子的带电量e；稳定时对电子有 因为 联立解得 方案2：Q1、Q2（左右）接电源、滑动变阻器、电流表；P1、P2（上下）接电压表。将金属片放置在匀强磁场内，不断调整方位，直到电压表的示数最大。测量量：电流表的示数I，电压表的示数U，金属片厚度c；查询量：金属单位体积内自由电子的个数n、电子的带电量e；稳定时对电子有 因为 联立解得 方案3：P1、P2（上下）接电源、滑动变阻器、电流表；Q1、Q2（左右）接电压表。将金属片的前（后）面平行线圈平面放置在匀强磁场内。测量量：电流表的示数I，电压表的示数U，金属片厚度c；查询量：金属单位体积内自由电子的个数n、电子的带电量e；稳定时对电子有 因为 联立解得 方案4：P1、P2（上下）接电源、滑动变阻器、电流表；Q1、Q2（左右）接电压表。将金属片放置在匀强磁场内，不断调整方位，直到电压表的示数最大。测量量：电流表的示数I，电压表的示数U，金属片厚度c；查询量：金属单位体积内自由电子的个数n、电子的带电量e；稳定时对电子有 因为 联立解得 方案5：S1、S2（前后）接电源、滑动变阻器、电流表；P1、P2（上下）接电压表。将金属片的左（右）面平行线圈平面放置在匀强磁场内。测量量：电流表的示数I，电压表的示数U，金属片长度a；查询量：金属单位体积内自由电子的个数n、电子的带电量e；稳定时对电子有 因为 联立解得 方案6：S1、S2（前后）接电源、滑动变阻器、电流表；P1、P2（上下）接电压表。将金属片放置在匀强磁场内，不断调整方位，直到电压表的示数最大。测量量：电流表的示数I，电压表的示数U，金属片长度a；查询量：金属单位体积内自由电子的个数n、电子的带电量e；稳定时对电子有 因为 联立解得 方案7： P1、P2（上下）接电源、滑动变阻器、电流表；S1、S2（前后）接电压表。将金属片的左（右）面平行线圈平面放置在匀强磁场内。测量量：电流表的示数I，电压表的示数U，金属片长度a；查询量：金属单位体积内自由电子的个数n、电子的带电量e；稳定时对电子有 因为 联立解得 方案8： P1、P2（上下）接电源、滑动变阻器、电流表；S1、S2（前后）接电压表。将金属片放置在匀强磁场内，不断调整方位，直到电压表的示数最大。测量量：电流表的示数I，电压表的示数U，金属片长度a；查询量：金属单位体积内自由电子的个数n、电子的带电量e；稳定时对电子有 因为 联立解得 方案9： S1、S2（前后）接电源、滑动变阻器、电流表、（左右）接电压表。将金属片的上（下）面平行线圈平面放置在匀强磁场内。测量量：电流表的示数I，电压表的示数U，金属片宽度b；查询量：金属单位体积内自由电子的个数n、电子的带电量e；稳定时对电子有 因为 联立解得 方案10： S1、S2（前后）接电源、滑动变阻器、电流表、（左右）接电压表。将金属片放置在匀强磁场内，不断调整方位，直到电压表的示数最大。测量量：电流表的示数I，电压表的示数U，金属片宽度b；查询量：金属单位体积内自由电子的个数n、电子的带电量e；稳定时对电子有 因为 联立解得 方案11： （左右）接电源、滑动变阻器、电流表；S1、S2（前后）接电压表。将金属片的上（下）面平行线圈平面放置在匀强磁场内。测量量：电流表的示数I，电压表的示数U，金属片宽度b；查询量：金属单位体积内自由电子的个数n、电子的带电量e；稳定时对电子有 因为 联立解得 方案12： （左右）接电源、滑动变阻器、电流表；S1、S2（前后）接电压表。将金属片放置在匀强磁场内，不断调整方位，直到电压表的示数最大。测量量：电流表的示数I，电压表的示数U，金属片宽度b；查询量：金属单位体积内自由电子的个数n、电子的带电量e；稳定时对电子有 因为 联立解得 方案13： （1）建立三维直角坐标系，如答案图1所示，将金属片放入匀强磁场中。查询量：金属单位体积内自由电子的个数n、电子的带电量e； （2）Q1、Q2（左右）接电源、滑动变阻器、电流表；P1、P2（上下）接电压表。测量量：电流表的示数I1，电压表的示数U1，金属片厚度c；稳定时对电子有 因为 联立解得 （3）Q1、Q2（左右）接电源、滑动变阻器、电流表；S1、S2（前后）接电压表。测量量：电流表的示数I2，电压表的示数U2，金属片宽度b；同理可得 （4）S1、S2（前后）接电源、滑动变阻器、电流表；P1、P2（上下）接电压表。测量量：电流表的示数I3，电压表的示数U3，金属片长度a；同理可得 综上可得 设计二： 步骤三：圆筒放置在一匀强磁场中，磁场方向平行于中心轴线向下（上），逐渐增加磁感应强度，直到灵敏电流表的示数为零，测量此时磁感应强度为B。测量量：电源的电压U，磁感应强度为B。则有 因为 联立解得 联立以上可得 22. 解决实际问题时，可以选择不同的研究对象。比如连续的粒子束，可以先选择单个粒子的作用效果，然后计算全体粒子的整体效果。如图1所示，在磁感应强度大小为、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，固定一内部真空且内壁光滑的圆柱形薄壁绝缘管道，其轴线与磁场垂直。管道横截面半径为，长度为。带电粒子束持续以某一速度沿轴线进入管道，粒子在磁场力作用下经过一段圆弧垂直打到管壁上，与管壁发生弹性碰撞，多次碰撞后从另一端射出，单位时间进入管道的粒子数为，粒子电荷量为，不计粒子的重力、粒子间的相互作用。 （1）求单个粒子的质量； （2）单个粒子在磁场做匀速圆周运动，半个周期内和侧壁发生一次碰撞，对侧壁产生作用力。 a．求单个粒子半个周期内对侧壁的平均作用力的大小； b．粒子束对管道的平均作用力是管道内所有粒子作用力的累积，求的大小。 （3）连续的粒子束也可以以某段粒子束为研究对象。某同学认为，侧壁受到的撞击力大小等于管道内所有粒子的洛伦兹力的合力，也等于等效电流的安培力。为了验证该观点的正确性，请以半个周期内的粒子束为研究对象，如图2所示，利用动量定理证明：段内粒子束受到的洛伦兹力合力大小等于粒子束的等效电流从沿直线流向所受安培力的大小。 【答案】（1） （2）a．；b． （3）见解析 【解析】 【小问1详解】 单个粒子做匀速圆周运动的半径为，由洛伦兹力提供向心力，得 解得 【小问2详解】 a．单个粒子做匀速圆周运动的周期为 半个周期的时间为 单个粒子与管壁发生弹性碰撞，每次碰撞使得动量变化为 根据动量定理，得 联立解得 b．粒子沿管道轴线方向运动距离的时间为 粒子穿过管道的时间为 管道内粒子的总个数 解得合力 【小问3详解】 以半个周期内的粒子束为研究对象，时间内粒子束的动量变化量为 根据动量定理，得 解得洛伦兹力合力大小为 等效电流为 等效电流从沿直线流向的长度为，安培力的大小为 则 即段内粒子束受到的洛伦兹力合力大小等于粒子束的等效电流从沿直线流向所受安培力的大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 北京一零一中2025—2026学年度第一学期期末考试 高二物理 考试时间：90分钟 一、单项选择题（共10小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。每小题3分，错选、多选或者不选不得分，共30分） 1. 图中标出了磁场的方向、通电直导线中电流的方向，以及通电直导线所受磁场力的方向。其中正确的是（　　） A. B. C. D. 2. 三个完全相同的灯泡按照如图所示的电路连接，电感的直流电阻小于灯泡电阻，下列有关自感现象的判断中，判断正确的是（　　） A. 图1中开关S闭合的瞬间，灯先亮 B. 图1中开关S闭合的瞬间，、灯一起亮 C. 图2中开关S断开的瞬间，灯闪亮 D. 图2中开关S断开的瞬间，灯不闪亮 3. 一个带负电的带电粒子沿垂直于磁场的方向，从点进入匀强磁场，由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电量不变）。下列描述带电粒子运动的径迹中，正确的是（　　） A. B. C. D. 4. 如图所示，质量为的金属杆从静止沿光滑的平行导轨向下滑行，到达底端时速度为。导轨和金属杆的电阻不计，装置上端所连接的电阻阻值为。整个装置置于垂直于导轨平面的匀强磁场中。杆下滑的过程中，下列说法错误的是（　　） A. 安培力始终做负功 B. 整个过程合外力做功为 C. 整个过程克服安培力做的功等于金属杆机械能的减少量 D. 任意时刻电阻上消耗的电功率等于合外力的功率 5. 如图所示，两个相邻的有界匀强磁场区，方向相反，且垂直纸面，磁感应强度的大小均为，以磁场区左边界为轴建立坐标系，磁场区在轴方向足够长，在轴方向宽度均为。矩形导线框的边与轴重合，边长为。线框从图示位置水平向右匀速穿过两磁场区域，且线框平面始终保持与磁场垂直。以逆时针方向为电流的正方向，线框中感应电流与线框移动距离的关系图像正确的是图中的（　　） A. B. C. D. 6. 回旋加速器的工作原理如图所示。和是两个中空的半圆金属盒，处于与盒面垂直的匀强磁场中，它们之间有一定的电势差。处的粒子源产生的带电粒子在加速器中被加速。下列说法正确的是（　　） A. 带电粒子在形盒内被磁场不断地加速 B. 交流电源的周期等于带电粒子做圆周运动的周期 C. 两形盒间电势差越大，带电粒子离开形盒时的动能越大 D. 加速次数越多，带电粒子离开形盒时的动能越大 7. 如图所示，光滑水平桌面有一金属线框，匀强磁场垂直于线框平面向里，在线框的右侧施加外力，先后两次将线框从同一位置匀速地拉出有界磁场。两次线框运动的速度之比为，不计一切阻力，则在两次运动过程中，说法错误的是（　　） A. 线框中感应电流之比为 B. 外力做功之比为 C. 外力的功率之比为 D. 流过任一横截面的电荷量之比为 8. 如图所示，位于竖直面内的矩形区域内，存在相互正交且恒定的匀强电场和匀强磁场，其中磁场方向垂直于矩形平面。一带电粒子（不计重力）以初速度由点垂直左边界进入这个区域，带电粒子沿直线运动，并从点离开场区。如果撤去磁场，该粒子将从点离开场区；如果撤去电场，该粒子将从点离开场区。则下列判断正确的是（　　） A. 该粒子由、、三点离开场区时的动能均不相同 B. 该粒子由点运动到、、三点的时间均不相同 C. 若电场方向竖直向下，则磁场方向垂直于纸面向外 D. 电场和磁场都保留且不变，增加初速度则粒子可能从点下方离开区域 9. 如图所示，空间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场的方向竖直向下，磁场方向水平（图中垂直纸面向里），一带电油滴恰好处于静止状态，则下列说法正确的是（　　） A. 若撤去电场，可能做匀加速直线运动 B. 若撤去磁场，可能做匀加速直线运动 C. 若给一初速度，可能做匀速直线运动 D. 若给一初速度，可能做逆时针方向的匀速圆周运动 10. 著名物理学家费曼曾设计这样一个实验装置：一块绝缘圆板可绕其中心竖直的光滑轴自由转动，在圆板的中部固定一个线圈，圆板的四周固定着一圈金属小球，如图所示。在线圈接通直流电源的瞬间，发现圆板顺时针转动（俯视），则下列说法正确的是（　　） A. 接通电源后，线圈产生磁场，带电小球受到洛伦兹力，从而导致圆板沿顺时针转动 B. 接通电源后，若线圈电流为顺时针（俯视），则金属球一定带负电 C. 接通电源并电流稳定后，金属球仍受到顺时针的作用力 D. 将圆板静止并撤掉外力后，断开开关的瞬间，圆板仍可能顺时针转动（俯视） 二、不定项选择题（本题共5小题，在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是符合题意的。每小题全选对的得3分，选对但不全的得2分，只要有选错的该小题不得分，共15分） 11. 图示装置是某同学探究感应电流产生条件的实验装置。在电路正常接通并稳定后，他发现：当电键断开时，电流表的指针向右偏转。则能使电流表指针向左偏转的操作是（　　） A. 拔出线圈 B. 在线圈中插入铁芯 C. 滑动变阻器的滑动触头向右匀速滑动 D. 滑动变阻器的滑动触头向右加速滑动 12. 如图所示，一个金属圆环水平放置，当条形磁铁的极靠近圆环时，圆环将产生感应电流。则（　　） A. 圆环中感应电流方向与图中箭头方向相同 B. 圆环中感应电流方向与图中箭头方向相反 C. 圆环与磁铁间相互排斥 D. 圆环与磁铁间相互吸引 13. 如图所示，磁流体发电机的长方体发电导管的前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导电电极，两极间距为，极板的长、宽分别为、，这两个电极与可变电阻相连。在垂直于前后侧面的方向上有一匀强磁场，磁感应强度大小为。发电导管内有电阻率为的高温等离子体（正负离子组成），等离子体以速度向右流动、并通过专用通道导出，不计等离子体流动时的阻力，调节可变电阻的阻值，下列说法正确的是（　　） A. 磁流体发电机的电动势为 B. 可变电阻中的电流方向是从到 C. 增加可变电阻的阻值，则可以增加电源的电动势 D. 减小可变电阻的阻值，上极板的带电量会减小 14. 1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示。实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后。下列说法正确的是（　　） A. 圆盘内的涡流产生的磁场导致磁针转动 B. 在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化 C. 圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动 D. 若圆盘可以绕中心轴自由转动，则转动小磁针，圆盘也会跟着转动 15. 如图所示，水平放置的平行的光滑金属导轨左端连接一个电阻，导轨上垂直导轨水平放置一个金属棒，金属棒与导轨接触良好。匀强磁场垂直导轨平面向下。棒和导轨的电阻不计。现给棒一个向右的瞬时冲量，让棒开始向右运动，当棒向右运动的速度大小为时开始计时并从该位置开始沿着运动方向建立一维坐标系，棒从该位置开始到停止的过程中，棒的瞬时速度大小与时间的图像或与位移的图像基本正确的是（　　） A. B. C. D. 三、实验题（共14分） 16. 某同学利用多用电表的欧姆挡测量未知电阻。 （1）当选用“×10”挡测量时。指针的偏转情况如图1所示，为减小测量误差，请你选择正确的实验操作并排序________ A.将红黑表笔短接 B.调节欧姆调零旋钮，使指针指在最左侧刻线 C.调节欧姆调零旋钮，使指针指在最右侧刻线 D.将选择开关调至“×1”挡 E.将选择开关调至“×100”挡 （2）图2为欧姆表内部结构示意图，其中电源的电动势为，内阻为，灵敏电流计的内阻为，满偏电流为，、为两表笔，则欧姆调零后滑动变阻器的阻值________ 17. 在“测量电源的电动势和内阻”实验中， （1）若将一电压表与干电池两极直接相连，用表示电压表的示数，用表示该干电池电动势的真实值，从理论上分析，仅考虑电压表影响，则________（选填“”或“”）； （2）某同学利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻，实验电路图如图1所示。他根据记录的数据作出的图像如图2所示。 通过图像可求出电池的电动势________，内阻________。（均保留小数点后两位） （3）引起该实验的系统误差的主要原因是________： A. 由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流小 B. 由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流大 C. 由于电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压小 D. 由于电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压大 （4）考虑上述实验的系统误差，用符号表示电压表示数与电流表示数的关系式：________，已知电源电动势为，内阻为，电压表内阻为，电流表内阻为。 四、论述、计算题（写出必要的公式和解答过程，共41分） 18. 如图所示，是面积为、匝的圆形金属线圈，其总电阻，线圈处在逐渐增大的均匀磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度随时间的变化率，线圈与阻值的电阻连接，不计电压表对电路的影响。求： （1）感应电动势的大小； （2）通过的电流大小； （3）电压表的示数。 19. 质谱仪是分析同位素的重要工具，其原理简图如图所示。容器中有电荷量均为、质量不同的两种粒子，它们从小孔不断飘入电压为的加速电场（不计粒子的初速度），并沿直线从小孔（与连线与磁场边界垂直）进入磁感应强度大小为、方向垂直纸面向外的匀强磁场，最后打在照相底片上，形成、两条“质谱线”。已知打在处粒子的质量为。不计粒子重力及粒子间的相互作用。 （1）求距处的距离； （2）若距处的距离为，且，求打在处粒子的质量（用表示）； （3）若、两条谱线的功率（单位时间内打在底片上粒子的动能）之比为，求单位时间内从飘出的、两种粒子的个数之比。 20. 如图1所示，水平放置的足够长平行金属导轨左端与一直流电源相连，电源电动势为，内阻不计。质量为的金属杆垂直置于导轨上，两导轨间距为，两导轨间金属杆的电阻为。整个装置处在匀强磁场中，磁感应强度大小为，方向垂直导轨平面向下。时刻闭合开关，金属杆开始向右运动，忽略导轨的电阻及导轨与金属杆间的摩擦。 （1）求闭合开关瞬间，流经金属杆的电流，判断并分析电流之后的变化趋势； （2）求闭合开关瞬间，金属杆的加速度； （3）在图2中画出金属棒速度随时间的变化曲线。 21. 对物理量的准确测量是物理学的一项重要任务。请你展开想象的翅膀，利用学过的知识对以下测量任务进行合理的设计。 实验室提供的主要器材包括：如图1所示，可提供磁感应强度大小可调匀强磁场的赫姆霍兹线圈、输出电压连续可调并电压值已知的直流电源、可视为理想的电流表和电压表、滑动变阻器、足够导线等。实验设计过程中如果需要其他仪器可以标注说明。 设计一：赫姆霍兹线圈内部可视为匀强磁场，如图2所示，磁感应强度大小可通过调节励磁电流实现。利用图3所示的长方体金属片以及合适的实验器材测出匀强磁场的磁感应强度，已知金属片的厚度为，前后两面的长和宽分别为、，可提供的接线柱为、，上下两面可提供的接线柱为、，左右两个面可提供的接线柱为、。简略写出操作步骤，标明测量量以及需要查询的已知量、写出待测量的表达式，并写出必要的推导过程。 设计二：电子比荷是描述电子性质的重要物理量。在标准理想真空二极管中利用磁控法测得比荷，一般其电极结构为圆筒面与中心轴线构成的圆柱体系统，系统均为金属材料做，结构简化如图4所示，柱体半径为。在轴线中心点有一电子源，速度大小不一的电子随机向空间中各个方向发射。 某同学设计以下实验，测量电子的最大速度以及电子的比荷。 步骤一：将一灵敏电流表一端接在金属圆筒面上，另一端接地，如图5所示。 步骤二：将一直流电压表的正极连接轴线，负极连接圆筒，逐渐增加电源输出电压，当灵敏电流表示数恰好减为零时，记录此时电源的输出电压。 请帮助该同学完成接下来的步骤，注明测量量以及待测量的表达式，并写出必要的推导过程。 22. 解决实际问题时，可以选择不同的研究对象。比如连续的粒子束，可以先选择单个粒子的作用效果，然后计算全体粒子的整体效果。如图1所示，在磁感应强度大小为、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，固定一内部真空且内壁光滑的圆柱形薄壁绝缘管道，其轴线与磁场垂直。管道横截面半径为，长度为。带电粒子束持续以某一速度沿轴线进入管道，粒子在磁场力作用下经过一段圆弧垂直打到管壁上，与管壁发生弹性碰撞，多次碰撞后从另一端射出，单位时间进入管道的粒子数为，粒子电荷量为，不计粒子的重力、粒子间的相互作用。 （1）求单个粒子的质量； （2）单个粒子在磁场做匀速圆周运动，半个周期内和侧壁发生一次碰撞，对侧壁产生作用力。 a．求单个粒子半个周期内对侧壁的平均作用力的大小； b．粒子束对管道的平均作用力是管道内所有粒子作用力的累积，求的大小。 （3）连续的粒子束也可以以某段粒子束为研究对象。某同学认为，侧壁受到的撞击力大小等于管道内所有粒子的洛伦兹力的合力，也等于等效电流的安培力。为了验证该观点的正确性，请以半个周期内的粒子束为研究对象，如图2所示，利用动量定理证明：段内粒子束受到的洛伦兹力合力大小等于粒子束的等效电流从沿直线流向所受安培力的大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $