精品解析：北京市第二十中学2025-2026学年高二上学期1月期末物理试题

北京市第二十中学2025-2026学年度第一学期期末考试试卷 高二 物理 （时间：90分钟 满分：100分 选择性必修二模块结业考试） 班级：______ 姓名：______ 一、单选题（共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的，选对得3分，选错得0分。） 1. 有关电场强度的理解，下述说法正确的是（　　） A. 由可知，电场强度E跟放入的电荷q所受的电场力F成正比 B. 当电场中存在试探电荷时，电荷周围才出现电场这种特殊的物质，才存在电场强度 C. 由可知，在离点电荷很近的地方，r接近于零，电场强度为无穷大 D. 电场强度是反映电场本身特性的物理量，与是否存在试探电荷无关 2. 如图所示为研究平行通电直导线之间相互作用的实验装置。接通电路后发现两根导线均发生形变，此时通过导线和的电流大小分别为和，已知，方向均向上。若用和分别表示导线与受到的磁场力，则下列说法正确的是（　　） A. 两根导线相互排斥 B. 为判断的方向，需要知道和的合磁场方向 C. 两个力的大小关系为 D. 仅增大电流，、会同时都增大 3. 2022年11月23日由三峡集团研制的单机容量16兆瓦海上风电机组成功下线，该机组是目前全球单机容量最大、叶轮直径最大的风电机组，风力发电机简易模型如甲图所示，某兴趣小组自制了一台风力发电机，试验中叶轮带动线圈在匀强磁场中转动，产生的交流电电流随时间变化的图像如图乙所示，则下列说法中正确的是（　　） A. 电流的有效值为10A B. 1s内电流的方向变化10次 C. 电流的瞬时值表达式为 D. 线圈处于甲图所示位置时产生的电流最大 4. 下列关于电磁感应现象的说法中，正确的是（　　） A. 铜片在磁铁两极间摆动时会受到很大的阻力是由于磁铁对铜片的吸引 B. 搬运电流表时将正负接线柱用导线连接可以避免指针剧烈晃动而损坏 C. 高考考场用于安全检查的安全门能够检查出考生携带的纸张 D. 摇动手柄使蹄形磁铁转动时，铝框会和磁铁同向转动且转得比磁铁快 5. 如图所示，正方形区域内存在垂直纸面的匀强磁场．一带电粒子垂直磁场边界从a点射入，从b点射出．下列说法正确的是 A. 粒子带正电 B. 粒子在b点速率大于在a点速率 C. 若仅减小磁感应强度，则粒子可能从b点右侧射出 D. 若仅减小入射速率，则粒子在磁场中运动时间变短 6. 法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触，圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场中。圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是（　　） A. 若圆盘转动方向不变，角速度大小均匀增大，则产生恒定电流 B. 若从上向下看，圆盘顺时针转动，则P点电势低于Q点电势 C. 若圆盘转动的半径变为原来的2倍，则圆盘产生的感应电动势变为原来的2倍 D. 若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电阻R的热功率也变为原来的2倍 7. 锂离子电池以碳材料为负极，以含锂的化合物为正极，依靠带正电的离子在电池内部正极和负极之间移动来工作。图示为锂电池的内部结构，已知某锂电池的电动势为（　　） A. 该电池充当电源时，其输出电压可能大于 B. 在锂电池内部，依靠静电力搬运 C. 该电池单位时间，一定将化学能转化为电能 D. 图过程为该锂电池放电过程 8. 如图甲所示，某同学在研究电磁感应现象时，将一线圈两端与电流传感器相连，强磁铁从长玻璃管上端由静止下落，电流传感器记录了强磁铁穿过线圈过程中电流随时间变化的图像，时刻电流为0，如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 在时刻，穿过线圈的磁通量为0 B. 在到时间内，强磁铁的加速度大于重力加速度 C. 强磁铁穿过线圈的过程中，受到线圈的作用力一直向上 D. 在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量 9. 电磁流量计可以测量导电液体的流量Q（单位时间内流过管道横截面的液体体积）。如图所示，内壁光滑的薄圆管由非磁性导电材料制成，空间有垂直管道轴线的匀强磁场，磁感应强度为B。液体充满管道并以速度ν沿轴线方向流动，圆管壁上的M、N两点连线为直径，且垂直于磁场方向，M、N两点的电势差为。下列说法正确的是（　　） A. M点电势比点N高 B. 在流量Q一定时，管道半径越小，越小 C. 导电液体中的带电粒子数密度越大，越大 D. 若直径MN与磁场方向不垂直，测得的流量Q偏小 10. 2025年，中国环流三号（HL-3）实现更高参数的稳态运行，等离子体温度突破1.5亿摄氏度，并成功延长高约束模式（H-mode）的持续时间，向未来聚变电站工程化迈出关键一步。可控核聚变的磁约束像一个无形的管道，将高温等离子体束缚在其中，通过电磁感应产生的涡旋电场给等离子体加速，使其达到核聚变的点火温度。可以做一些简化后的模拟计算：半径为的环形光滑管道处于垂直纸面向里、随时间均匀增大的匀强磁场中，磁感应强度的变化规律为，其中为常数且，如图乙所示。时刻，一个质量为、电荷量为的微粒，从静止开始被涡旋电场加速，时刻与一个静止的中性粒子相撞，并结合在一起，电荷量不变。在计算过程中均不考虑重力。以下正确的是（　　） A. 管道内产生的涡旋电场强度增大 B. 带正电微粒被涡旋电场加速后在磁场中的旋转方向是顺时针 C. 碰前瞬间带电微粒的速度 D. 碰后瞬间管道对结合体的作用力方向沿圆环半径向内 二、多项选择题。（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3分，共15分。每小题全选对的得分，选对但不全的得2分，只要有选错的该小题不得分） 11. 如图单匝线圈ABCD在外力作用下以速度v向右匀速进入匀强磁场，第二次又以2v匀速进入同一匀强磁场。以下说法正确的是（ ） A. 第一次进入与第二次进入时线圈中电流之比 B. 第一次进入与第二次进入时线圈中通过导线横截面的电荷量之比 C. 第一次进入与第二次进入时外力做功的功率之比 D. 第一次进入与第二次进入过程中线圈产生热量之比 12. 某学习小组用如下电路研究小电动机的电流与电压关系。通过调节滑动变阻器R接入电路的阻值，测量得到下表记录的信息。若认为小电动机的电阻是不变的，则（　　） 序号 电压U/V 电流I/A 电动机工作状态 1 1.25 0.50 卡住未转动 2 2.00 0.20 稳定转动 3 3.50 0.30 稳定转动 A. 小电动机的电阻为 B. 当小电动机的电压为2.00V时，其发热功率为0.1W C. 当小电动机的电压为2.00V时，其输出的机械功率为0.35W D. 当小电动机的电压为3.50V时，其输出的机械功率为0.825W 13. 用图1电路探究自感电路中的电流变化，用电流传感器记录显示。电源电动势为E，内阻为r，定值电阻为R，电感线圈的自感系数为L（直流电阻不计），电流传感器A可视为电阻不计的电流表。闭合开关，电流传感器显示电流变化如图2，t0后电流接近稳定，不考虑电磁辐射，则（　　） A. 电路稳定时的最大电流为 B. t=0时刻，电感线圈消耗的电功率最大 C. 闭合开关瞬间，线圈的自感电动势不可能大于E D. 0~t0时间内，通过电阻的电荷量为 14. 如图所示为远距离输电示意图，各变压器均视为理想变压器，若发电机的输出电压不变。在用电高峰时（可等效为用户的总电阻减小），电路中所标物理量变化正确的是（　　） A. 降压变压器的输出电压增大 B. 输电线上的电流，增大 C. 输电线上损失的电压减少 D. 升压变压器的输出电压不变 15. 我国航空母舰福建舰采用了电磁弹射技术，装备了电磁弹射轨道，电磁弹射的简化模型如图所示：足够长的水平固定金属轨道处于竖直向下的匀强磁场中，左端与充满电的电容器C相连，与机身固连的金属杆ab静置在轨道上且与轨道垂直，闭合开关S后，飞机向右加速，若不计所有阻力和摩擦，回路总电阻R保持不变，下列说法正确的是(　　) A. 提高电容器的放电量，可以提高飞机的起飞速度 B. 飞机运动过程中，a端的电势始终高于b端的电势 C. 飞机的速度最大时，金属杆ab产生的感应电动势与电容器两端电压相等 D. 飞机的速度达到最大时，电容器所带的电荷量为零 三、实验题。（共2小题，共14分。） 16. 某学校高二物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。 （1）下列说法正确的是（　　） A. 变压器工作时副线圈电压频率与原线圈不相同 B. 实验中要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，需要运用的科学方法是控制变量法 C. 为了人身安全，实验中只能使用低压直流电源，电压不要超过12V D. 绕制降压变压器原、副线圈时，副线圈导线应比原线圈导线粗一些好 （2）一位同学实验时，发现两个线圈的导线粗细不同。他选择的原线圈为800匝，副线圈为400匝，原线圈接学生电源的正弦交流输出端“6V”挡位，测得副线圈的电压为3.2V。则下列分析正确的是（　　） A. 原线圈导线比副线圈导线粗 B. 学生电源实际输出电压大于标注的“6V” C. 原线圈实际匝数与标注的“800”不符，应大于800 D. 副线圈实际匝数与标注的“400”不符，应小于400 17. 实验课中同学们要完成“测量一节干电池的电动势和内阻”的任务，被测电池的电动势约为，内阻约为。某小组计划利用图示的电路进行测量，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： 电流表：量程，内阻约 电流表：量程，内阻约 电压表：量程，内阻约 滑动变阻器：，额定电流 （1）为了使测量结果尽量准确，电流表应选用_____（填写仪器的字母代号）。 （2）请根据所示电路图，在如图中完成实物的连接________。 （3）上图是该组同学根据所获得的6组实验数据，在坐标纸上绘制的反映路端电压随电流变化的图线，请据此图线判断被测干电池的电动势_____，内阻_____。（结果保留到小数点后两位） （4）若仅考虑电表内阻的影响，上图中描绘的点迹与“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. B. C. D. 四、计算题。（本题包括5小题，共41分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。） 18. 如图所示，长度为l的轻绳上端固定在O点，下端系一质量为m，电荷量为+q的小球。整个装置处于水平向右的匀强电场中。当小球处于图中A位置时保持静止状态，此时细绳与竖直方向夹角为37°；已知重力加速度为g。不计小球受到空气阻力。（sin37°=0.6，cos37°=0.8） （1）求匀强电场E的大小。 （2）现把小球置于图中位置B处，使OB沿着水平方向，轻绳处于拉直状态。小球从位置B无初速度释放。求小球通过最低点C点时的速度大小v。 19. 如图所示，某小型交流发电机内矩形金属线圈ABCD的面积，匝数，线圈的总电阻，线圈所处磁场的磁感应强度大小均为。线圈通过滑环和电刷与阻值的定值电阻连接。在外力驱动下使线圈绕轴匀速转动，角速度。求： （1）电阻R上电流的最大值； （2）从线圈通过中性面（即线圈平面与磁场方向垂直的位置）开始计时，经过周期内通过电阻R上的电荷量q； （3）在线圈转动2周的过程中，整个电路产生的焦耳热Q。 20. 比较是一种重要的学习方法，通过比较可以加深对知识的理解。电荷在电场和磁场中受力的特点不同，导致电荷运动性质不同。如图所示，M、N是一对平行金属板，板长为L，板间距离为d。一质量为m的带电粒子从M、N左侧中央以平行于极板的速度射入。若仅在M、N板加恒定电压，则粒子恰好从M板右侧边沿以速率射出，其运动时间为；若仅在M、N板间加垂直纸面的匀强磁场，则粒子恰好从N板右侧边沿以速率射出，其运动时间为。不计粒子受到的重力。 （1）可判断______，______。（选填“大于”“小于”或“等于”） （2）若M、N板间同时存在上述电场和磁场，请通过计算说明该带电粒子能否在M、N板间做匀速直线运动。 21. 磁悬浮列车是现代高科技轨道交通工具，如图1所示，我国磁悬浮试验样车的速度可达。某兴趣小组依据所学知识设计出了一种磁悬浮列车，可简化为图2所示情景：水平面内的平行长直金属导轨间，分布着边长为的正方形匀强磁场区域，磁感应强度大小均为，相邻区域的磁场方向相反。固定在列车底部的电磁驱动装置可简化为一个正方形金属框，其边长等于导轨间距，总电阻为，列车的质量为。当磁场以速度匀速向右运动时，可驱动停在轨道上的列车；当磁场静止时，可以对运动的列车进行电磁制动。假定列车在运动过程中所受空气阻力与速度成正比，比例系数为。 （1）求列车的最大运行速度； （2）定义加速度随时间变化的快慢为“急动度”，用“”表示。已知列车在进行电磁制动时，加速度与刹车位移的关系如图3所示，请判断在两段相等的区间内，哪个区间的“急动度”更大，说明你的理由； （3）列车在采用电磁制动时，“急动度”越大，乘客的舒适度体验越差。写出列车进入静止的磁场后，“急动度”的表达式。请你展开想象的翅膀，为该兴趣小组的同学设计一个可行的方案，来改善列车进入静止的磁场后，乘客舒适度体验较差的问题。 22. 如图1所示为一种电磁弹射实验装置示意图，剖面为“山”字形的底座由强磁性材料构成，中心立柱光滑且足够高，俯视如图2所示。P为套在中心立柱上的弹射实验体（图中未画出）底部的线圈，比立柱稍大。线圈一共N匝，总电阻为R，半径为r。实验体总质量为m。线圈所处位置的磁场呈中心对称分布，磁感应强度为B。强磁场只存在于H高度以下，重力加速度为g。 （1）向上弹射时，弹射实验体内部的智能系统能控制线圈中的电流恒为I，使实验体在H高度内获得电磁力并自底座底部开始向上加速。问： a.欲让实验体向上加速，俯视观察，线圈中电流方向应如何？ b.离开强磁场后，实验体可以上升多高？ （2）实验体落回时，内部智能系统停止工作，强磁场对线圈的下落产生缓冲作用并很快使实验体以较小的速度匀速降至底部。为达成这个要求，在H满足需求的前提下，对线圈所处位置的磁感应强度有何要求？ （3）有同学对这个装置能提供缓冲作用提出疑问，认为线圈在下落过程中，处处磁感线与线圈平面保持平行，穿过线圈的磁通量一直是0，并未发生变化，因此不会产生感应电流，自然也就不受安培力，无法产生缓冲作用。你认为是否存在磁通量的变化？如有，请画出相应的磁感线分布来说明。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 北京市第二十中学2025-2026学年度第一学期期末考试试卷 高二 物理 （时间：90分钟 满分：100分 选择性必修二模块结业考试） 班级：______ 姓名：______ 一、单选题（共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的，选对得3分，选错得0分。） 1. 有关电场强度的理解，下述说法正确的是（　　） A. 由可知，电场强度E跟放入的电荷q所受的电场力F成正比 B. 当电场中存在试探电荷时，电荷周围才出现电场这种特殊的物质，才存在电场强度 C. 由可知，在离点电荷很近的地方，r接近于零，电场强度为无穷大 D. 电场强度是反映电场本身特性的物理量，与是否存在试探电荷无关 【答案】D 【解析】 【详解】ABD．电场强度E可以根据定义式来测量，电场强度就等于每单位正电荷所受的力，但场强与试探电荷无关，是由电场本身决定的，是电场的一种性质，与试探电荷是否存在无关，故AB错误，D正确； C．库仑力属于强相互作用，是一种远程力，点电荷电场的决定式，也不适用于r接近0的情况，故C错误。 故选D。 2. 如图所示为研究平行通电直导线之间相互作用的实验装置。接通电路后发现两根导线均发生形变，此时通过导线和的电流大小分别为和，已知，方向均向上。若用和分别表示导线与受到的磁场力，则下列说法正确的是（　　） A. 两根导线相互排斥 B. 为判断的方向，需要知道和的合磁场方向 C. 两个力的大小关系为 D. 仅增大电流，、会同时都增大 【答案】D 【解析】 【详解】A．由于两导线通的是同向电流，由安培定则可知，两导线相互吸引，故A错误； B．为判断的方向，需要知道的磁场方向，故B错误； C．通电导线在其周围产生磁场，通电导线在磁场中受到安培力作用，两导线所受安培力是作用力与反作用力，它们大小相等，故C错误； D．仅增大电流，、会同时都增大，故D正确； 故选D。 3. 2022年11月23日由三峡集团研制的单机容量16兆瓦海上风电机组成功下线，该机组是目前全球单机容量最大、叶轮直径最大的风电机组，风力发电机简易模型如甲图所示，某兴趣小组自制了一台风力发电机，试验中叶轮带动线圈在匀强磁场中转动，产生的交流电电流随时间变化的图像如图乙所示，则下列说法中正确的是（　　） A. 电流的有效值为10A B. 1s内电流的方向变化10次 C. 电流的瞬时值表达式为 D. 线圈处于甲图所示位置时产生的电流最大 【答案】B 【解析】 【详解】A．电流的有效值为，故A错误； B．一个周期内电流方向改变2次，由于周期为0.2s，故1s内电流的方向变化10次，故B正确； C．因为 则电流的瞬时值表达式为，故C错误； D．线圈处于甲图所示位置时，即中性面位置，磁通量最大，磁通量变化率最小，故产生的电流最小，故D错误。 故选B。 4. 下列关于电磁感应现象的说法中，正确的是（　　） A. 铜片在磁铁两极间摆动时会受到很大的阻力是由于磁铁对铜片的吸引 B. 搬运电流表时将正负接线柱用导线连接可以避免指针剧烈晃动而损坏 C. 高考考场用于安全检查的安全门能够检查出考生携带的纸张 D. 摇动手柄使蹄形磁铁转动时，铝框会和磁铁同向转动且转得比磁铁快 【答案】B 【解析】 【详解】A．铜片在磁铁两极间摆动时会受到很大的阻力，是因为铜片在磁场中运动时产生了涡流，涡流受到磁场的安培力阻碍铜片的运动，并非是磁铁对铜片的吸引，故A错误； B．搬运电流表时将正负接线柱用导线连在一起，是为了形成一个闭合回路。当电流表受到震动时，指针会摆动，这个摆动会在闭合回路中产生感应电流，这个感应电流会产生一个磁场，这个磁场会阻碍指针的摆动，从而起到减弱指针摆动，避免指针剧烈晃动而损坏的作用，故B正确； C．高考考场用于安全检查的安全门是利用电磁感应原理检测金属物品，不能检查出考生携带的纸张，故C错误； D．摇动手柄使蹄形磁铁转动时，铝框会因电磁感应产生感应电流，感应电流受到磁场力作用会和磁铁同向转动，但根据楞次定律，铝框转得比磁铁慢，故D错误。 故选B。 5. 如图所示，正方形区域内存在垂直纸面的匀强磁场．一带电粒子垂直磁场边界从a点射入，从b点射出．下列说法正确的是 A. 粒子带正电 B. 粒子在b点速率大于在a点速率 C. 若仅减小磁感应强度，则粒子可能从b点右侧射出 D. 若仅减小入射速率，则粒子在磁场中运动时间变短 【答案】C 【解析】 【详解】由左手定则确粒子的电性，由洛伦兹力的特点确定粒子在b、a两点的速率，根据确定粒子运动半径和运动时间． 由题可知，粒子向下偏转，根据左手定则，所以粒子应带负电，故A错误；由于洛伦兹力不做功，所以粒子动能不变，即粒子在b点速率与a点速率相等，故B错误；若仅减小磁感应强度，由公式得：，所以磁感应强度减小，半径增大，所以粒子有可能从b点右侧射出，故C正确，若仅减小入射速率，粒子运动半径减小，在磁场中运动的偏转角增大，则粒子在磁场中运动时间一定变长，故D错误． 6. 法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触，圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场中。圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是（　　） A. 若圆盘转动方向不变，角速度大小均匀增大，则产生恒定电流 B. 若从上向下看，圆盘顺时针转动，则P点电势低于Q点电势 C. 若圆盘转动的半径变为原来的2倍，则圆盘产生的感应电动势变为原来的2倍 D. 若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电阻R的热功率也变为原来的2倍 【答案】B 【解析】 【详解】C．设铜盘的半径为r，则铜盘转动产生的感应电动势为 若圆盘转动的半径变为原来的2倍，则圆盘产生的感应电动势变为原来的4倍，故C错误； A．根据欧姆定律可得，电流为 若圆盘转动方向不变，角速度大小均匀增大，则电流均匀增大，故A错误； B．若从上往下看，圆盘顺时针转动，由右手定则知，则P点电势低于Q点电势，故B正确； D．电阻R的热功率为 可知，若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电阻R的热功率也变为原来的4倍，故D错误。 故选B。 7. 锂离子电池以碳材料为负极，以含锂的化合物为正极，依靠带正电的离子在电池内部正极和负极之间移动来工作。图示为锂电池的内部结构，已知某锂电池的电动势为（　　） A. 该电池充当电源时，其输出电压可能大于 B. 在锂电池内部，依靠静电力搬运 C. 该电池单位时间，一定将化学能转化为电能 D. 图过程为该锂电池放电过程 【答案】D 【解析】 【详解】A．该电池电动势为3.6V，充当电源时，其输出电压不可能大于，故A错误； B．在锂电池内部，依靠非静电力搬运，故B错误； C．根据电动势的定义可知，移动1C电量的锂离子，非静电力做功3.6J，把3.6J化学能转化为电能，与时间无关，故C错误； D．电源内部离子从负极流向正极，外部电流从正极流向负极，为该锂电池放电过程，故D正确。 故选D。 8. 如图甲所示，某同学在研究电磁感应现象时，将一线圈两端与电流传感器相连，强磁铁从长玻璃管上端由静止下落，电流传感器记录了强磁铁穿过线圈过程中电流随时间变化的图像，时刻电流为0，如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 在时刻，穿过线圈的磁通量为0 B. 在到时间内，强磁铁的加速度大于重力加速度 C. 强磁铁穿过线圈的过程中，受到线圈的作用力一直向上 D. 在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量 【答案】C 【解析】 【详解】A．时刻电流为0，说明感应电动势为零，由可知穿过线圈的磁通量的变化率为0，此时强磁铁正处于线圈内部，而非磁通量为0，故A错误； B．由“来拒去留”可知在到时间内，强磁铁受到线圈向上的作用力，且作用力小于重力，根据牛顿第二定律 可知初始阶段强磁铁的加速度小于重力加速度，故B错误； C．由“来拒去留”可知强磁铁穿过线圈的过程中，受到线圈的作用力始终向上，故C正确； D．在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量加上线圈的内能，故D错误。 故选C。 9. 电磁流量计可以测量导电液体的流量Q（单位时间内流过管道横截面的液体体积）。如图所示，内壁光滑的薄圆管由非磁性导电材料制成，空间有垂直管道轴线的匀强磁场，磁感应强度为B。液体充满管道并以速度ν沿轴线方向流动，圆管壁上的M、N两点连线为直径，且垂直于磁场方向，M、N两点的电势差为。下列说法正确的是（　　） A. M点电势比点N高 B. 在流量Q一定时，管道半径越小，越小 C. 导电液体中的带电粒子数密度越大，越大 D. 若直径MN与磁场方向不垂直，测得的流量Q偏小 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据左手定则可知，正离子向下偏，负离子向上偏，故N点电势比M点高，故A错误； BC．设管道半径为r，稳定时，离子受到的洛伦兹力与电场力平衡有 其中导电液体的流量 联立解得 故正比于流量，流量一定时，管道半径越小，越大；与导电液体中的带电粒子数密度无关，因此不变，故BC错误； D．若直径MN与磁场方向不垂直，根据可知，此时式中磁场强度为磁感应强度的一个分量，即测量时代入的磁场强度偏大，故测得的流量偏小，故D正确。 故选D。 10. 2025年，中国环流三号（HL-3）实现更高参数的稳态运行，等离子体温度突破1.5亿摄氏度，并成功延长高约束模式（H-mode）的持续时间，向未来聚变电站工程化迈出关键一步。可控核聚变的磁约束像一个无形的管道，将高温等离子体束缚在其中，通过电磁感应产生的涡旋电场给等离子体加速，使其达到核聚变的点火温度。可以做一些简化后的模拟计算：半径为的环形光滑管道处于垂直纸面向里、随时间均匀增大的匀强磁场中，磁感应强度的变化规律为，其中为常数且，如图乙所示。时刻，一个质量为、电荷量为的微粒，从静止开始被涡旋电场加速，时刻与一个静止的中性粒子相撞，并结合在一起，电荷量不变。在计算过程中均不考虑重力。以下正确的是（　　） A. 管道内产生的涡旋电场强度增大 B. 带正电微粒被涡旋电场加速后在磁场中的旋转方向是顺时针 C. 碰前瞬间带电微粒的速度 D. 碰后瞬间管道对结合体的作用力方向沿圆环半径向内 【答案】C 【解析】 【详解】A．磁感应强度满足，则恒定不变，则感应电动势恒定不变，磁场在管道内产生涡旋电场的强弱不变，故A错误； B．根据楞次定律可知，感生电场的方向沿逆时针方向，微粒带正电，所受电场力方向与感生电场方向一样，微粒被涡旋电场加速后在磁场中的旋转方向为逆时针方向，故B错误； C．由法拉第电磁感应定律可得环内感应电动势 环内电场强度 粒子加速度 碰前粒子速度 可得，故C正确； D．碰撞过程动量守恒 结合体受洛伦兹力 方向指向圆心；假设碰后瞬间管道对结合体的作用力FN方向均沿圆环半径方向向外，结合体所需向心力 将动量守恒方程以及v带入可知 可见无论m0多大，结合体所受作用力FN一定大于0，说明假设正确，所以碰后瞬间管道对结合体的作用力方向均沿圆环半径向外，结合体才能做圆周运动，故D错误。 故选C。 二、多项选择题。（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3分，共15分。每小题全选对的得分，选对但不全的得2分，只要有选错的该小题不得分） 11. 如图单匝线圈ABCD在外力作用下以速度v向右匀速进入匀强磁场，第二次又以2v匀速进入同一匀强磁场。以下说法正确的是（ ） A. 第一次进入与第二次进入时线圈中电流之比 B. 第一次进入与第二次进入时线圈中通过导线横截面的电荷量之比 C. 第一次进入与第二次进入时外力做功的功率之比 D. 第一次进入与第二次进入过程中线圈产生热量之比 【答案】AC 【解析】 【详解】A．根据导体棒切割磁感线产生感应电动势，由 得 由欧姆定律有 故A正确； D．由电荷量 得 故B错误； C．匀速进入，外力做功的功率与克服安培力做功的功率相等，由 得 故C正确； D．产生的热量为 得 故D错误。 故选AC。 12. 某学习小组用如下电路研究小电动机的电流与电压关系。通过调节滑动变阻器R接入电路的阻值，测量得到下表记录的信息。若认为小电动机的电阻是不变的，则（　　） 序号 电压U/V 电流I/A 电动机工作状态 1 1.25 0.50 卡住未转动 2 2.00 0.20 稳定转动 3 3.50 0.30 稳定转动 A. 小电动机的电阻为 B. 当小电动机的电压为2.00V时，其发热功率为0.1W C. 当小电动机的电压为2.00V时，其输出的机械功率为0.35W D. 当小电动机的电压为3.50V时，其输出的机械功率为0.825W 【答案】BD 【解析】 【详解】A．当小电动机卡住未转动时，由欧姆定律，故A错误； BC．当小电动机的电压为2.00V时，小电动机的发热功率为 小电动机的输入功率为 则小电动机输出的机械功率为，故B正确，C错误； D．当小电动机的电压为3.50V时，则小电动机输出的机械功率为，故D正确。 故选BD。 13. 用图1电路探究自感电路中的电流变化，用电流传感器记录显示。电源电动势为E，内阻为r，定值电阻为R，电感线圈的自感系数为L（直流电阻不计），电流传感器A可视为电阻不计的电流表。闭合开关，电流传感器显示电流变化如图2，t0后电流接近稳定，不考虑电磁辐射，则（　　） A. 电路稳定时的最大电流为 B. t=0时刻，电感线圈消耗的电功率最大 C. 闭合开关瞬间，线圈的自感电动势不可能大于E D. 0~t0时间内，通过电阻的电荷量为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．由图2可知，由于电感线圈的自感作用，闭合开关后电路中的电流逐渐增大，当电路稳定时根据闭合电路欧姆定律可知，电路的最大电流为，故A正确； B．根据可知，时刻，电感线圈中的自感电动势最大，但此时电路中的电流为0，所以电感线圈消耗的电功率为0，故B错误； C．闭合开关瞬间，由于电流增大，电感线圈会产生自感电动势阻碍电流增大，根据楞次定律可知，自感电动势的方向与电源电动势的方向相反，但是自感电动势的大小是由电流的变化率和自感系数决定的，在开关闭合瞬间，虽然电流的变化率很大，但是自感电动势不可能大于电源的电动势E，因为如果自感电动势大于电源的电动势E，那么电路中的电流就不会增大了，这与实际情况不符，故C正确； D．时间内，通过电阻的电荷量为图像与坐标轴所围区域的面积，由图2可知通过电阻的电荷量为，故D错误。 故选AC。 14. 如图所示为远距离输电示意图，各变压器均视为理想变压器，若发电机的输出电压不变。在用电高峰时（可等效为用户的总电阻减小），电路中所标物理量变化正确的是（　　） A. 降压变压器的输出电压增大 B. 输电线上的电流，增大 C. 输电线上损失的电压减少 D. 升压变压器的输出电压不变 【答案】BD 【解析】 【详解】根据原副线圈电压与匝数的关系可知 若发电机的输出电压不变，则不变。 将降压变压器及用户部分等效为电阻，则有 又有 求得 和是串联，则，，， 在用电高峰时，减小，减小，减小，增大，增大。 故选BD。 15. 我国航空母舰福建舰采用了电磁弹射技术，装备了电磁弹射轨道，电磁弹射的简化模型如图所示：足够长的水平固定金属轨道处于竖直向下的匀强磁场中，左端与充满电的电容器C相连，与机身固连的金属杆ab静置在轨道上且与轨道垂直，闭合开关S后，飞机向右加速，若不计所有阻力和摩擦，回路总电阻R保持不变，下列说法正确的是(　　) A. 提高电容器的放电量，可以提高飞机的起飞速度 B. 飞机运动过程中，a端的电势始终高于b端的电势 C. 飞机的速度最大时，金属杆ab产生的感应电动势与电容器两端电压相等 D. 飞机的速度达到最大时，电容器所带的电荷量为零 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．对金属杆与飞机，由动量定理可得BLΔt=mv-0，q=Δt 联立可得BLq=mv 则提高电容器的放电量，可以提升飞机的起飞速度，故A正确； B．飞机向右加速，通过金属杆ab的电流方向为a→b，则电容器上板带正电，下板带负电，a端的电势高于b端的电势，故B正确； CD．随着飞机加速，金属杆ab产生的感应电动势为E=BLv 增大，电容器两端电压U减小，当U=E时，飞机的速度达到最大，此时电容器所带的电荷量Q=CE=CBLv 不为零，故C正确，D错误。 故选ABC。 三、实验题。（共2小题，共14分。） 16. 某学校高二物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。 （1）下列说法正确的是（　　） A. 变压器工作时副线圈电压频率与原线圈不相同 B. 实验中要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，需要运用的科学方法是控制变量法 C. 为了人身安全，实验中只能使用低压直流电源，电压不要超过12V D. 绕制降压变压器原、副线圈时，副线圈导线应比原线圈导线粗一些好 （2）一位同学实验时，发现两个线圈的导线粗细不同。他选择的原线圈为800匝，副线圈为400匝，原线圈接学生电源的正弦交流输出端“6V”挡位，测得副线圈的电压为3.2V。则下列分析正确的是（　　） A. 原线圈导线比副线圈导线粗 B. 学生电源实际输出电压大于标注的“6V” C. 原线圈实际匝数与标注的“800”不符，应大于800 D. 副线圈实际匝数与标注的“400”不符，应小于400 【答案】（1）BD （2）B 【解析】 【小问1详解】 A．副线圈电压频率与原线圈相同，因为变压器工作时只是改变电压，不改变频率，故A错误； B．实验过程中，在原、副线圈匝数和原线圈两端电压三个变量中保持两个不变，改变一个来探究匝数比与原副线圈电压之比的关系，运用的科学方法是控制变量法，故B正确； C．变压器改变的是交流电压，因此为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用交流电压不能超过12V，而用直流电压变压器不能工作，故C错误； D．观察两个线圈的导线，发现粗细不同，由变压器工作原理知可知，匝数少的电流大，则导线应该粗；绕制降压变压器原、副线圈时，由于副线圈的匝数少，副线圈导线应比原线圈导线粗一些好，故D正确。 故选BD。 【小问2详解】 A．原线圈为800匝，副线圈为400匝，副线圈匝数少，则电流大，则副线圈导线比原线圈导线粗，故A错误； B．由于原、副线圈匝数比为2：1，副线圈电压为3.2V，根据变压器原理可知，原线圈电压应为6.4V，在考虑到变压器不是理想变压器，有漏磁，则学生电源实际输出电压大于标注的“6V”，故B正确； C．根据U1：U2=n1：n2可知，原线圈实际匝数与标注的“800”不符，应小于800匝，故C错误； D．根据U1：U2=n1：n2可知，副线圈实际匝数与标注的“400”不符，应大于400匝，故D错误。 故选B。 17. 实验课中同学们要完成“测量一节干电池的电动势和内阻”的任务，被测电池的电动势约为，内阻约为。某小组计划利用图示的电路进行测量，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： 电流表：量程，内阻约 电流表：量程，内阻约 电压表：量程，内阻约 滑动变阻器：，额定电流 （1）为了使测量结果尽量准确，电流表应选用_____（填写仪器的字母代号）。 （2）请根据所示电路图，在如图中完成实物的连接________。 （3）上图是该组同学根据所获得的6组实验数据，在坐标纸上绘制的反映路端电压随电流变化的图线，请据此图线判断被测干电池的电动势_____，内阻_____。（结果保留到小数点后两位） （4）若仅考虑电表内阻的影响，上图中描绘的点迹与“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. B. C. D. 【答案】（1） （2） （3） ①. 1.48 ②. 0.81##0.82##0.83##0.84##0.85 （4）B 【解析】 【小问1详解】 由于被测电池的电动势约为，内阻约为，流过电流表的最大电流不超过 若选电流表则最大电流为1.46A，小于量程的一半，误差较大；若选电流表则最大电流为1.33A，由于滑动变阻器的存在，可以控制电流表中的电流不超量程，所以选择电流表 。 【小问2详解】 根据电路图，连接的实物图如图 【小问3详解】 [1][2]根据闭合电路欧姆定律有 结合图像，可知纵轴截距为 斜率的绝对值为 由于读数的误差，答案在均可。 【小问4详解】 根据电路图可知，电压表测量值等于电源两端电压，而由于电压表的分流作用，电流表的测量值小于流过电源的电流，存在这误差，有 故选B。 四、计算题。（本题包括5小题，共41分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。） 18. 如图所示，长度为l的轻绳上端固定在O点，下端系一质量为m，电荷量为+q的小球。整个装置处于水平向右的匀强电场中。当小球处于图中A位置时保持静止状态，此时细绳与竖直方向夹角为37°；已知重力加速度为g。不计小球受到空气阻力。（sin37°=0.6，cos37°=0.8） （1）求匀强电场E的大小。 （2）现把小球置于图中位置B处，使OB沿着水平方向，轻绳处于拉直状态。小球从位置B无初速度释放。求小球通过最低点C点时的速度大小v。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 小球在A点静止时，受重力mg、电场力及细绳拉力T作用，根据平衡条件可得 可得 【小问2详解】 小球从B到C过程中，根据动能定理可得 解得小球通过最低点C点时的速度大小为 19. 如图所示，某小型交流发电机内矩形金属线圈ABCD的面积，匝数，线圈的总电阻，线圈所处磁场的磁感应强度大小均为。线圈通过滑环和电刷与阻值的定值电阻连接。在外力驱动下使线圈绕轴匀速转动，角速度。求： （1）电阻R上电流的最大值； （2）从线圈通过中性面（即线圈平面与磁场方向垂直的位置）开始计时，经过周期内通过电阻R上的电荷量q； （3）在线圈转动2周的过程中，整个电路产生的焦耳热Q。 【答案】（1）5A （2）5C （3）314J 【解析】 【小问1详解】 线圈中感应电动势的最大值 线圈中感应电流的最大值 得 【小问2详解】 经过周期内通过电阻R上的电荷量 【小问3详解】 线圈中感应电流的有效值 得 线圈转动两周的过程中，电流通过整个回路产生的焦耳热 其中 得 20. 比较是一种重要的学习方法，通过比较可以加深对知识的理解。电荷在电场和磁场中受力的特点不同，导致电荷运动性质不同。如图所示，M、N是一对平行金属板，板长为L，板间距离为d。一质量为m的带电粒子从M、N左侧中央以平行于极板的速度射入。若仅在M、N板加恒定电压，则粒子恰好从M板右侧边沿以速率射出，其运动时间为；若仅在M、N板间加垂直纸面的匀强磁场，则粒子恰好从N板右侧边沿以速率射出，其运动时间为。不计粒子受到的重力。 （1）可判断______，______。（选填“大于”“小于”或“等于”） （2）若M、N板间同时存在上述电场和磁场，请通过计算说明该带电粒子能否在M、N板间做匀速直线运动。 【答案】（1） ①. 小于 ②. 大于 （2）见解析 【解析】 【小问1详解】 [1] [2]一带电粒子从M、N左侧中央以平行于极板的速度射入。若仅在M、N板加恒定电压，运动时间为 且因为电场力做正功， 仅在M、N板间加垂直纸面的匀强磁场，则粒子恰好从N板右侧边沿以速率射出，因为洛伦兹力不做功，所以 水平方向 因为，所以 【小问2详解】 在电场中 整理得 在磁场中，根据几何关系 解得 洛伦兹力 因为 所以电场力大于受到的洛伦兹力，则无法平衡，无法匀速直线运动。 21. 磁悬浮列车是现代高科技轨道交通工具，如图1所示，我国磁悬浮试验样车的速度可达。某兴趣小组依据所学知识设计出了一种磁悬浮列车，可简化为图2所示情景：水平面内的平行长直金属导轨间，分布着边长为的正方形匀强磁场区域，磁感应强度大小均为，相邻区域的磁场方向相反。固定在列车底部的电磁驱动装置可简化为一个正方形金属框，其边长等于导轨间距，总电阻为，列车的质量为。当磁场以速度匀速向右运动时，可驱动停在轨道上的列车；当磁场静止时，可以对运动的列车进行电磁制动。假定列车在运动过程中所受空气阻力与速度成正比，比例系数为。 （1）求列车的最大运行速度； （2）定义加速度随时间变化的快慢为“急动度”，用“”表示。已知列车在进行电磁制动时，加速度与刹车位移的关系如图3所示，请判断在两段相等的区间内，哪个区间的“急动度”更大，说明你的理由； （3）列车在采用电磁制动时，“急动度”越大，乘客的舒适度体验越差。写出列车进入静止的磁场后，“急动度”的表达式。请你展开想象的翅膀，为该兴趣小组的同学设计一个可行的方案，来改善列车进入静止的磁场后，乘客舒适度体验较差的问题。 【答案】（1） （2）区间内，见解析 （3）见解析 【解析】 【小问1详解】 当列车达到最大速度时．处干平衡状态。有 其中， 代入平衡方程可得 【小问2详解】 区间内列车的“急动度”较大，因为刚开始刹车时，列车速度较大，经过相同的位移，所用时间较短，根据 可知，刚开始刹车的过程中，“急动度”较大。 【小问3详解】 在减速时，根据牛顿第二定律可得 根据“急动度”的定义可知 层级一：减小磁感应强度，从而减小“急动度”； 层级二：（方案1）在刹车处不设置匀强磁场。而是设置沿列车的前进方向逐渐增强的磁场，可以将“急动度”维持在一个较低的水平； （方案2）刹车时，磁场不处于静止状态，而是仍然跟随列车一起运动，确保磁场速度比列车小，且与列车速度保持一个合理的差值，这样也可以将“急动度”维持在一个较低的水平。 22. 如图1所示为一种电磁弹射实验装置示意图，剖面为“山”字形的底座由强磁性材料构成，中心立柱光滑且足够高，俯视如图2所示。P为套在中心立柱上的弹射实验体（图中未画出）底部的线圈，比立柱稍大。线圈一共N匝，总电阻为R，半径为r。实验体总质量为m。线圈所处位置的磁场呈中心对称分布，磁感应强度为B。强磁场只存在于H高度以下，重力加速度为g。 （1）向上弹射时，弹射实验体内部的智能系统能控制线圈中的电流恒为I，使实验体在H高度内获得电磁力并自底座底部开始向上加速。问： a.欲让实验体向上加速，俯视观察，线圈中电流方向应如何？ b.离开强磁场后，实验体可以上升多高？ （2）实验体落回时，内部智能系统停止工作，强磁场对线圈的下落产生缓冲作用并很快使实验体以较小的速度匀速降至底部。为达成这个要求，在H满足需求的前提下，对线圈所处位置的磁感应强度有何要求？ （3）有同学对这个装置能提供缓冲作用提出疑问，认为线圈在下落过程中，处处磁感线与线圈平面保持平行，穿过线圈的磁通量一直是0，并未发生变化，因此不会产生感应电流，自然也就不受安培力，无法产生缓冲作用。你认为是否存在磁通量的变化？如有，请画出相应的磁感线分布来说明。 【答案】（1）a.顺时针；b. （2） （3）存在磁通量变化；图见解析 【解析】 【小问1详解】 a.欲让实验体向上加速，实验体所受安培力竖直向上，由左手定则可知俯视观察，线圈中电流方向顺时针； b. 实验体所受安培力 实验体离开强磁场后，实验体可以上升高度为，由动能定理 解得 【小问2详解】 实验体以较小的速度匀速运动时，感应电动势 感应电流，安培力和重力平衡，则有 综合解得 故为达成这个要求，在H满足需求的前提下，对线圈所处位置的磁感应强度 【小问3详解】 存在磁通量变化。虽然从图上看，磁场在水平方向且似乎与线圈平面“平行”，但实际为从中心向外辐射状分布，当线圈上下移动时，环形线圈所“包围”的磁感线条数（即磁通量）随位置而变化，从而在下落过程中不断产生感应电流。磁感线分布如图所示 【点睛】 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $