精品解析：北京市第八十中学2025-2026学年高三上学期期末模拟测试物理试题

北京市第八十中学2025~2026学年第一学期高三物理期末模拟测试 一、单选题 1. 下列物理量和单位，属于标量且单位正确的是（　　） A. 功 B. 电量 C. 磁通量 D. 电势eV 【答案】C 【解析】 【详解】A．功是标量（无方向）。但功的单位应为焦耳（J），即（由，力的单位为 ，位移s的单位为），故A错误； B．电量（电荷）是标量（无方向）。电量，电流的单位为，时间的单位为s，则电量单位为，故B错误； C．磁通量是标量（无方向）。磁通量为，磁感应强度的单位为特斯拉（），面积 S的单位为，因此磁通量单位为，故C正确； D．电势是标量（无方向）。但电势的单位为伏特（），而（电子伏特）是能量单位，非电势单位，故D错误。 故选C。 2. 关于四幅情景图像，说法正确的是（　　） A. 对图1：电容式话筒是将电信号转化为声音信号的装置 B. 对图2：均匀变化的电场和均匀变化的磁场互相激发交替产生，就形成电磁波 C. 对图3：广播电台发射的无线电波是电磁波，不同频率的电磁波在真空中的传播速度不同 D. 对图4：暖气散热器利用了红外线的热效应 【答案】D 【解析】 【详解】A．电容式话筒的作用是将声音信号转化为电信号，而非电信号转声音信号，故A错误； B．只有周期性变化（非均匀变化）的电场和磁场才能互相激发，形成电磁波；均匀变化的电场只能产生恒定磁场，无法形成电磁波，故B错误； C．不同频率的电磁波在真空中的传播速度是相同的，都等于光速，故C错误； D．暖气散热器利用了红外线的热效应，向外辐射红外线来传递热量，故D正确。 故选D。 3. 在电子显微镜中，电子束相当于光束，通过由电场或磁场构成的电子透镜实现会聚和发散作用。其中的一种电子透镜由两个金属圆环M、N组成，其结构如图甲所示，图乙为图甲的截面示意图。显微镜工作时，两圆环的电势，图乙中虚线表示两圆环之间的等势面（相邻等势面间电势差相等），O为水平虚线与竖直虚线的交点，a、b两点关于O点中心对称。现有一束电子经电场加速后，沿着平行于两金属圆环轴线的方向进入金属圆环M。下列说法正确的是（ ） A. a点电势比b点电势低 B. a点场强与b点场强相同 C. 该电子透镜对入射的电子束能起到发散作用 D. 电子在穿越电子透镜的过程中电势能增大 【答案】B 【解析】 【详解】A．两圆环的电势，则靠近N环的电势较高，即a点电势比b点电势高，故A错误； B．根据对称性可知，a点场强与b点电场强度大小相等，方向相同，故B正确； C．根据电场线与等势线垂直可知，入射的电子受电场力指向中轴线，则该电子透镜对入射的电子束能起到会聚的作用，故C错误； D．根据 可知电子在穿越电子透镜的过程中电势能减少，故D错误。 故选B。 4. 下列关于磁场的应用，正确的是（　　） A. 图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器示意图要使粒子获得的最大动能增大，可增大加速电场的电压U B. 图乙是磁流体发电机示意图，由此可判断B极板是发电机的正极，A极板是发电机的负极 C. 图丙是速度选择器示意图，速度方向从P到Q，不考虑重力的带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是 D. 图丁是磁电式电流表内部结构示意图，当有电流流过时，线圈在磁极间产生的匀强磁场中偏转 【答案】B 【解析】 【详解】A．设回旋加速器的最大半径为，加速后最大速度为，根据 可得 粒子获得的最大动能为 所以粒子的最大动能与加速电场的电压U无关，A错误； B．根据左手定则，正电荷向下偏转，所以B板带正电，为发电机的正极，A极板是发动机的负极，B正确； C．速度方向从P到Q，速度选择器不能判断带电粒子的电性，不管是正电，还是负电，只要满足 即 粒子就能匀速通过速度选择器，C错误； D．线圈在磁极间产生的磁场为均匀辐向磁场，该磁场为非匀强磁场，D错误。 故选B。 5. 机动车的尾气含有大量有害物质，也是造成地球“温室效应”的重要因素之一。电动汽车因其无尾气排放且噪声小等因素，正在逐渐被人们接受。某国产品牌电动汽车的铭牌如下，已知蓄电池储存的电能等于其容量乘输出电压，则下列说法正确的是（　　） 规格 后轮驱动直流电动机 车型：60电动汽车 电动机额定输出功率：1675W 整车质量： 额定转速：600r/min 蓄电池（容量，输出电压：约为） 额定工作电压/电流：36V/50A A. 电动汽车正常工作时消耗的电功率为 B. 电动机的内阻为 C. 蓄电池充满电后储存的电能约为 D. 充满电后电动汽车在额定功率下能连续行驶的时间约为 【答案】D 【解析】 【详解】A．电动汽车正常工作时消耗的电功率为额定工作电压与额定工作电流的乘积，即 ，故A错误； B．热损耗功率 内阻，故B错误； C．蓄电池储存的电能，故C错误； D．蓄电池总电能 额定输入功率 连续行驶时间 故D正确。 故选D。 6. 电荷量Q、电压U、电流I和磁通量Φ是电磁学中重要的物理量，其中特定的两个物理量之比可用来描述电容器、电阻、电感三种电磁学元件的属性，如图所示。类似地，上世纪七十年代有科学家预言Φ和Q之比可能也是一种电磁学元件的属性，并将此元件命名为“忆阻器”，近年来实验室已研制出了多种类型的“忆阻器”。由于“忆阻器”对电阻的记忆特性，其在信息存储、人工智能等领域具有广阔的应用前景。下列说法错误的是（ ） A. QU的单位和ΦI的单位不同 B. 在国际单位制中，图中所定义的M的单位是欧姆 C. 可以用来描述物体的导电性质 D. 根据图中电感L的定义和法拉第电磁感应定律可以推导出自感电动势的表达式 【答案】A 【解析】 【详解】A．单位制、法拉第电磁感应定律由法拉第电磁感应定律可知，则Φ的单位为V·s，由Q = It可知，Q的单位为A·s，则QU与ΦI的单位相同均为V·A·s，故A错误，符合题意； B．由题图可知，从单位角度分析有 故B正确，不符合题意； C．由知，可以用来描述物体的导电性质，故C正确，不符合题意； D．由电感的定义 以及法拉第电磁感应定律解得 故D正确，不符合题意。 故选A。 7. 如图是库仑做实验用的库仑扭秤。带电小球A与不带电小球B等质量，带电金属小球C靠近A，两者之间的库仑力使横杆旋转，转动旋钮M，使小球A回到初始位置，此时A、C间的库仑力与旋钮旋转的角度成正比。现用一个电荷量是小球C的三倍、其他完全一样的小球D与C完全接触后分开，再次转动旋钮M使小球A回到初始位置，此时旋钮旋转的角度与第一次旋转的角度之比为（　　） A. 1 B. C. 2 D. 4 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】设A带电量为qA，C球带电量为qB，库仑力与旋钮旋转的角度成正比，则有 依题意有 由题可知D球带电量为 接触后分开，电荷量将均分，有 依题意有 联立可得 故选C。 8. 如图所示，边长为的等边三角形区域内、外的匀强磁场的磁感应强度大小均为，方向分别垂直纸面向里、向外，三角形顶点处有一正粒子源，能沿的角平分线发射速度大小不等、方向相同的粒子，所有粒子均能通过点，粒子的比荷，粒子重力不计，粒子间的相互作用可忽略，则粒子的速度可能为（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】粒子可能的运动轨迹如图所示，所有圆弧所对圆心角均为60°，粒子运动的半径 由洛伦兹力提供向心力，有 联立解得 将代入，只有选项A符合，故选A。 9. 在如图所示的电路中，电源的电动势为、内阻为，线圈的自感系数很大，线圈的直流电阻小于灯泡的电阻。在时刻闭合开关S，经过一段时间后，在时刻断开S。下列选项中，通过灯泡的电流随时间变化的图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】在时刻闭合开关S，由于线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的增大，所以灯泡与电源构成回路，灯泡马上有电流，之后随着通过线圈的电流的增大，通过灯泡的电流逐渐减小；稳定时，由于线圈的直流电阻小于灯泡的电阻，所以通过线圈的电流大于通过灯泡的电流，在时刻断开S，由于线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的减小，且与灯泡构成回路，所以灯泡的电流突变为原来线圈的电流，方向与灯泡原电流方向相反，且电流逐渐减小为0。 故选B。 10. 常用的温差发电装置的主要结构是半导体热电偶。如图甲所示，热电偶由N型半导体和P型半导体串联而成，N型半导体的载流子（形成电流的自由电荷）是电子，P型半导体的载流子是空穴，空穴带正电且电荷量等于元电荷e。若两种半导体相连一端和高温热源接触，而另一端A、B与低温热源接触，两种半导体中的载流子都会从高温端向低温端扩散，最终在A、B两端形成稳定的电势差。科学家又发现：两种不同的金属构成闭合回路，当回路中通有直流电流时，两个接头的温度不同。一个接头温度会升高，另一个接头温度会降低，从而产生温差。纯金属的热电效应很小，若用半导体代替金属，效应就大得多。改变电流方向后，原来温度升高的接头变成温度降低，而温度降低的接头变成温度升高。上述原理可以制作出一种半导体制冷箱，其结构可简化为：将P型半导体与N型半导体用铜板连接，再用导线连成一个回路，铜板和导线只起导电作用。为了取得更好的效果，实际的半导体制冷箱是把多对P、N型半导体连接起来的（如图乙）。在回路中接通电流后，一个接点变冷（箱内部），另一个接点变热（箱外部）。因此，半导体制冷箱不需要使用制冷剂，工作时也不需要压缩机。以下说法不合理的是（　　） A. 图甲中A端是温差发电装置的正极 B. 图甲中热电偶内部非静电力方向和载流子扩散方向相反 C. 图乙中半导体制冷箱说明可以实现热量从低温物体传到高温物体 D. 图乙中半导体制冷箱可以通过改变电流方向控制制冷或加热 【答案】B 【解析】 【详解】A．N型半导体的载流子（形成电流的自由电荷）是电子，两种半导体中的载流子都会从高温端向低温端扩散，B端聚集电子，所以B端是温差发电装置的负极，P型半导体的载流子是空穴，空穴带正电且电荷量等于元电荷e，则A端聚集正电荷，是正极，A正确； B．热电偶内部非静电力方向和载流子扩散方向相同，故B错误； C．半导体制冷箱利用半导体的热电效应，当回路中通有直流电流时，一个接头温度会升高，另一个接头温度会降低，这说明半导体制冷箱可以实现热量从低温物体传到高温物体，即制冷效果，故C正确； D．半导体制冷箱中，通过改变电流方向，可以改变热量的转移方向，即可以控制制冷或加热，故D正确。 本题选不合理的，故选B。 二、多选题 11. 下列说法正确的是（　　） A. 传感器的敏感元件是指能直接感受或响应外界被测非电学量的部分 B. 为了实现良好的静电屏蔽效果，一般要用密封的金属容器 C. 为接收到频率更高的电磁波，可以减少接收天线的线圈匝数 D. 如果振荡电路没有电阻，则振荡电流的振幅保持不变，振荡可以永远持续下去 【答案】AC 【解析】 【详解】A．传感器的敏感元件是指能直接感受或响应外界被测非电学量的部分，故A正确； B．为了实现良好的静电屏蔽效果，一般要用金属网，故B错误； C．减少接收天线的线圈匝数，周期减小，接收到的电磁波频率更高，故C正确； D．如果振荡电路没有电阻，但仍然存在能量损失，所以振荡不可以永远持续下去，故D错误。 故选AC。 12. 麦克斯韦在前人研究的基础上，创造性地建立了经典电磁场理论，进一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。他大胆地假设：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例：圆形平行板电容器在充、放电的过程中，板间电场发生变化，产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场。若某时刻连接电容器和电阻R的导线中电流i的方向，及电容器极板间电场强度E的方向如图中所示，则下列说法正确的是（　　） A. 两平行板间的电场正在增强 B. 该变化电场产生逆时针方向（俯视）的磁场 C. 该变化电场产生的磁场越来越弱 D. 电路中的电流正比于板间的电场强度的大小 【答案】CD 【解析】 【详解】A．由电容器中电场方向可知电容器的上极板带负电，下极板带正电，电流是由下极板通过电阻R流向上极板，故电容器正在放电，电容器的电荷量正在减少，两平行板间的电压减小，其中的电场正在减弱，故A错误； B．由题意可知产生的磁场相当于由上极板直接流向下极板的电流所产生的磁场，由安培定则可知产生的磁场为顺时针方向（俯视），故B错误； C．两平行板间的电压减小，由欧姆定律可知通过电阻R的电流减小，由题意：产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场，故该变化电场产生的磁场越来越弱，故C正确； D．设电容器的电压为U，板间距离为d,板间的电场强度的大小为E，则有 而电路中的电流为 可知电路中的电流正比于板间的电场强度的大小，故D正确。 故选CD。 13. 2025年央视春晚，机器人扭秧歌惊艳亮相。这款人形机器人配置了AI驱动的全身运动控制技术，安装了大量的传感器，其中一种是利用了霍尔元件的磁传感器。 如图所示，长方体半导体材料厚为、宽为、长为，以长方体三边为坐标轴建立坐标系。半导体中有电荷量均为的自由电子与空穴两种载流子，空穴可看作带正电荷的自由移动粒子，单位体积内自由电子和空穴的数目分别为和。当半导体材料通有沿方向的恒定电流后，某时刻在半导体所在空间加一匀强磁场，磁感应强度的大小为，沿方向，于是在方向上很快建立稳定电场，称其为霍尔电场，该电场强度大小为，沿-方向。霍尔电场建立后，自由电子与空穴在方向定向移动的速率分别为、，自由电子定向移动在方向上形成的电流为。霍尔电场建立后，下列说法错误的是（　　） A. 两种载流子在方向上形成的电流大小相等、方向相反 B. 自由电子和空穴由于定向运动在方向受到的洛伦兹力均沿 C. 单位时间内运动到半导体方向的上表面的自由电子数与空穴数之比为 D. 单个自由电子定向移动在方向上受到洛伦兹力和霍尔电场力的合力大小为 【答案】D 【解析】 【详解】ABC．由题意，恒定电流沿方向，则自由电子沿方向，空穴沿方向，根据左手定则知电子受到的洛伦兹力方向向上，空穴受到洛伦兹力方向向上，所以电子产生电流方向沿z轴负方向，空穴产生电流沿z轴正向。设时间内运动到导体上表面的自由电子数和空穴数分别为、，设两粒子沿z轴方向的速度为、 则有， 则霍尔电场建立后，半导体z方向的上表面电荷量不再发生变化，即 即在相等时间内运动到导体上表面的自由电子数和空穴数相等，即单位时间内运动到半导体方向的上表面的自由电子数与空穴数之比为则两种载流子在z方向形成的电流大小相等、方向相反，故ABC正确，不符合题意； D．设自由电子沿x轴方向的速度为，则满足 所以自由电子受到洛伦兹力大小为 又因为霍尔电场力为 所以自由电子在z方向上受到的洛伦兹力和霍尔电场力合力大小为，故D错误，符合题意。 故选D。 14. 如俯视图所示，水平面上固定着两组足够长平行光滑金属导轨和，宽度分别为和，两组导轨用导线交叉连接（导线不接触），导轨区域内存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小均为，导轨上垂直放置导体棒，其质量为，电阻为，接入长度为导轨上垂直放置导体棒，其质量为，电阻为，接入长度为，某时刻同时给两导体棒相同初速度大小为，导体棒运动过程中始终与导轨保持垂直且接触良好，两导体棒始终没有进入交叉区，不计导轨电阻，下列说法正确的是（　　） A. 导体棒的最大加速度为 B. 从开始至导体棒向右运动最远过程中，通过导体棒的电荷量为 C. 两导体棒最终速度为零 D. 导体棒产生的热量为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．两棒与导轨及交叉导线构成单回路，回路总电阻为 2R，两棒均做减速运动，时，感应电动势最大，其大小 感应电流最大，其大小为 导体棒所受安培力越大，其大小为 导体棒的加速度最大，其大小为 故A正确； B．从开始至导体棒向右运动最远过程中，设时间为，平均电流为，初速度方向为正方向，由动量定理得 又 得通过导体棒的电荷量 故B错误； C．两金属棒初始阶段在都做减速运动，导体棒所受安培力大于导体棒所受安培力，导体棒减速时的加速度大，故导体棒先减速到零，后反方向先加速运动后匀速运动，直到导体棒速度大小等于导体棒速度大小两倍，即，两棒均做匀速运动，故C错误； D．由于两个电阻都为 R，且它们在同一回路中串联，流过的电流始终相同，设从开始运动到两棒刚开始匀速运动时间为。规定初速度方向为正方向，对导体棒，由动量定理得 对导体棒，由动量定理得 又 解得最后两棒的速度大小， 回路产生的总热量 导体棒产生的热量 故D正确。 故选AD。 三、实验题 15. 小红同学分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图甲和图乙所示，则长度为________cm，直径为________mm。 【答案】 ①. ②. ##3.617##3.619 【解析】 【详解】[1]20分度游标卡尺的精度为，可知长度为 [2]螺旋测微器的精度为，可知直径为 16. 某学习小组把热敏电阻置于带有温控的加热装置中，利用图1所示电路研究热敏电阻的温度特性。 （1）闭合开关S，观察到温度改变时电流表示数也随之改变。定量研究热敏电阻的阻值R随温度t变化的规律时，将欧姆表两表笔分别接到热敏电阻a、b两端测量其阻值，这时开关S应______（填“断开”或“闭合”）。 （2）按照正确方法测出不同温度下热敏电阻的阻值。电阻、与温度t的关系分别对应图2中曲线Ⅰ、Ⅱ。设计电路时，为防止用电器发生故障引起电流异常增大，导致个别电子元件温度过高而损坏，可串联一个热敏电阻抑制电流异常增大，起到过热保护作用。这种热敏电阻与电阻______（填“”或“”）具有相同温度特性。 【答案】（1）断开 （2） 【解析】 【小问1详解】 用欧姆表测量热敏电阻的阻值时应该让热敏电阻与电源断开，即开关S应该断开。 【小问2详解】 由题意可知要串联的热敏电阻的阻值应该随温度的增加而快速增加，从而抑制电路中电流的增加，由图可知热敏电阻R1在温度65℃左右电阻异常变化较大，则为防止用电器用电器故障引起电流异常增加，可串联一个热敏电阻与R1具有相同温度特性的热敏电阻。 17. 如图甲所示为某兴趣小组测量电池组的电动势和内阻的实验电路图。现提供器材如下： 改变电阻箱的阻值，记录对应电压表的读数，作出的图像如图乙所示，图线与横坐标轴的截距为，与纵坐标轴的截距为，且，则可得该电池组的电动势为________V，内阻为________。（结果均保留两位有效数字） 【答案】 ①. 2.7 ②. 0.70 【解析】 【详解】[1][2]根据 整理得 可知图斜率、纵截距分别为， 结合图乙有， 联立解得， 18. 电荷的定向移动形成电流，电流表示单位时间内通过导体横截面的电荷量，即。图甲是研究电容器充、放电过程中电压和电流随时间变化规律的实验电路图，按图甲连接好实验器材，根据实验步骤，回答下列问题： （1）先接通开关K1，给电容器充电，然后断开开关K1，再闭合开关K2，电容器放电，电阻R中电流的方向为___________（选填“a到b”或“b到a”）； （2）闭合开关K2的同时开始计时，通过计算机在同一坐标系中描绘出电压U和电流I随放电时间t的变化图线，如图乙所示。图中电流I随时间t的变化图线与坐标轴围成的阴影面积的物理意义是___________，图中阴影面积S1与阴影面积S2的比值是___________； （3）若用计算机测得图中阴影面积S1=916.13mA•s，则该电容器的电容为___________F。（结果保留两位有效数字） 【答案】 ①. a到b ②. 电容器释放的电荷量 ③. 1.5## ④. 0.15 【解析】 【详解】（1）[1]接通开关K1时，电容器上极板与正极相连，带正电荷，断开开关K2后，电容器放电，电流从上极板经过R流向下极板，即从a到b。 （2）[2]由电容器放电过程电流计算公式可知 即图线与坐标轴围成的阴影面积表示电容器的电荷量。 [3]根据 由上述分析可知，阴影部分面积代表电荷量，由题意可得 （3）[4]由题意及上述分析可知 四、计算题 19. 如图所示，电荷量为、质量为的带正电小球，用轻质不可伸长的绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，细线长为。假设电场区域足够大，静止时细线与竖直方向夹角，小球在运动过程中电荷量始终保持不变，，，重力加速度为。 （1）求匀强电场电场强度的大小； （2）若把小球拉到最低点由静止释放，当小球运动到细线与竖直方向夹角时忽然撤去电场，则 ①小球回到最低点时的速度多大？ ②小球回到最低点时对细线的拉力多大？ 【答案】（1） （2）①；② 【解析】 【小问1详解】 对小球受力分析，根据平衡条件则有 解得 【小问2详解】 ①设小球回到最低点的速度为，整个过程中只有电场力做功，根据动能定理可知 解得 ②小球在最低点时，由牛顿第二定律可得 结合上式可得 根据牛顿第三定律可知，小球回到最低点时对细线的拉力为 20. 一种重物缓降装置利用电磁感应现象制成，其物理模型如图所示，半径为L的铜轴上焊接一个外圆半径为3L的铜制圆盘，铜轴上连接轻质绝缘细线，细线缠绕在铜轴上，另一端悬挂着一个重物，从静止释放后整个圆盘可以在重物的作用下一起转动，整个装置位于垂直于圆盘面的匀强磁场中，铜轴的外侧和大圆盘的外侧通过电刷及导线和外界的一个灯泡相连，电磁感应中产生的电流可以通过灯泡而使灯泡发光，如果已知磁感应强度为B，灯泡电阻恒为R额定电压为U，重力加速度为g，不计一切摩擦阻力，除了灯泡以外的其余电阻不计，问： (1)当灯泡正常工作时圆盘转动的角速度的大小是多少； (2)如果绳子足够长，铜轴所处高度足够高，重物质量m满足什么条件才能使灯泡不烧毁。 【答案】(1)；(2) 【解析】 【详解】(1)回路中的感应电动势 由于圆盘各处的速度不同，因此平均速度 灯泡正常工作时，加在灯泡两端的电压等于电源电动势 整理得 (2) 如果绳子足够长，铜轴所处高度足够高，物体最终匀速下降，根据能量守恒可知，重力做功的功率全部转化为灯泡产生热的功率，即 又由于 联立可得 因此当 时，灯泡不烧毁。 21. 研究人员在研究“电磁弹射”、“磁悬浮列车”等的工作原理时，常常设计各种分布规律的磁场对金属线框产生作用。比如下图所示的垂直于光滑水平桌面的磁场区域：边界、位于水平桌面且彼此平行、相距为，区域I、II、III的宽度分别为、、，其中区域III中无磁场，区域I、II中存在方向相反、磁感应强度大小均为的匀强磁场。若干个这样的区域I、II、III依次排列。长、宽分别为、的矩形金属线框平放在桌面上，其匝数为、质量为、总电阻为。时，线框刚好与第一个匀强磁场区I重合，并在水平向右的力（大小未知）作用下以速度向右匀速运动； （1）当矩形线框的边、边分别处于磁场区I、II中时，求线框产生的感应电动势； （2）求线框中感应电流的有效值。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 由题可知， 【小问2详解】 由于线框以速度向右匀速运动，可知线框产生感应电动势具有周期性，周期为 在内，线框的边、边分别处于磁场区I、II中，产生感应电流为顺时针方向，感应电动势大小为 在内，线框的hg边、ef边分别处于磁场区Ⅰ、Ⅲ中，产生感应电流为顺时针方向，感应电动势大小为 在内，线框的hg边、ef边分别处于磁场区Ⅱ、Ⅰ中，产生感应电流为逆时针方向，感应电动势大小为 在内，线框的hg边、ef边分别处于磁场区Ⅲ、Ⅰ中，产生感应电流为逆时针方向，感应电动势大小为 以顺时针方向为正方向，则一个周期内线圈的感应电动势随时间变化如图所示 设电动势的有效值为，根据有效值定义可得 解得 则线框中感应电流的有效值为 22. 如图1所示为永磁式径向电磁阻尼器，由永磁体、定子、驱动轴和转子组成，永磁体安装在转子上，驱动轴驱动转子转动，定子上的线圈切割“旋转磁场”产生感应电流，从而产生制动力。如图2所示，单个永磁体的质量为m，长为、宽为（宽度相对于所在处的圆周长度小得多，可近似为一段小圆弧）、厚度很小可忽略不计，永磁体的间距为，永磁体在转子圆周上均匀分布，相邻磁体磁极安装方向相反，靠近磁体表面处的磁场可视为匀强磁场，方向垂直表面向上或向下，磁感应强度大小为B，相邻磁体间的磁场互不影响。定子的圆周上固定着多组金属线圈，每组线圈有两个矩形线圈组成，连接方式如图2所示，每个矩形线圈的匝数为N、电阻为R，长为，宽为，线圈的间距为。转子半径为r，转轴及转子质量不计，定子和转子之间的缝隙忽略不计。 （1）当转子角速度为时，求流过每组线圈电流I的大小； （2）若转子的初始角速度为，求转子转过的最大角度； （3）若在外力作用下转子加速，转子角速度随转过的角度的图像如图3所示，求转过过程中外力做的功。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）当转子角速度为时，线圈产生的感应电动势为 所以感应电流为 （2）线圈所受安培力为 根据动量定理可得 可得 （3）一组磁铁在转过过程中克服安培力做功为 根据图像的面积可获得一组磁铁转过过程中克服安培力做功 所有磁铁转过过程中克服安培力做功 所有磁铁转过过程中动能的增加量 转过过程中外力做的功 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 北京市第八十中学2025~2026学年第一学期高三物理期末模拟测试 一、单选题 1. 下列物理量和单位，属于标量且单位正确的是（　　） A. 功 B. 电量 C. 磁通量 D. 电势eV 2. 关于四幅情景图像，说法正确的是（　　） A. 对图1：电容式话筒是将电信号转化为声音信号的装置 B. 对图2：均匀变化的电场和均匀变化的磁场互相激发交替产生，就形成电磁波 C. 对图3：广播电台发射的无线电波是电磁波，不同频率的电磁波在真空中的传播速度不同 D. 对图4：暖气散热器利用了红外线的热效应 3. 在电子显微镜中，电子束相当于光束，通过由电场或磁场构成的电子透镜实现会聚和发散作用。其中的一种电子透镜由两个金属圆环M、N组成，其结构如图甲所示，图乙为图甲的截面示意图。显微镜工作时，两圆环的电势，图乙中虚线表示两圆环之间的等势面（相邻等势面间电势差相等），O为水平虚线与竖直虚线的交点，a、b两点关于O点中心对称。现有一束电子经电场加速后，沿着平行于两金属圆环轴线的方向进入金属圆环M。下列说法正确的是（ ） A. a点电势比b点电势低 B. a点场强与b点场强相同 C. 该电子透镜对入射的电子束能起到发散作用 D. 电子在穿越电子透镜的过程中电势能增大 4. 下列关于磁场的应用，正确的是（　　） A. 图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器示意图要使粒子获得的最大动能增大，可增大加速电场的电压U B. 图乙是磁流体发电机示意图，由此可判断B极板是发电机的正极，A极板是发电机的负极 C. 图丙是速度选择器示意图，速度方向从P到Q，不考虑重力的带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是 D. 图丁是磁电式电流表内部结构示意图，当有电流流过时，线圈在磁极间产生的匀强磁场中偏转 5. 机动车的尾气含有大量有害物质，也是造成地球“温室效应”的重要因素之一。电动汽车因其无尾气排放且噪声小等因素，正在逐渐被人们接受。某国产品牌电动汽车的铭牌如下，已知蓄电池储存的电能等于其容量乘输出电压，则下列说法正确的是（　　） 规格 后轮驱动直流电动机 车型：60电动汽车 电动机额定输出功率：1675W 整车质量： 额定转速：600r/min 蓄电池（容量，输出电压：约为） 额定工作电压/电流：36V/50A A. 电动汽车正常工作时消耗的电功率为 B. 电动机的内阻为 C. 蓄电池充满电后储存的电能约为 D. 充满电后电动汽车在额定功率下能连续行驶的时间约为 6. 电荷量Q、电压U、电流I和磁通量Φ是电磁学中重要的物理量，其中特定的两个物理量之比可用来描述电容器、电阻、电感三种电磁学元件的属性，如图所示。类似地，上世纪七十年代有科学家预言Φ和Q之比可能也是一种电磁学元件的属性，并将此元件命名为“忆阻器”，近年来实验室已研制出了多种类型的“忆阻器”。由于“忆阻器”对电阻的记忆特性，其在信息存储、人工智能等领域具有广阔的应用前景。下列说法错误的是（ ） A. QU的单位和ΦI的单位不同 B. 在国际单位制中，图中所定义的M的单位是欧姆 C. 可以用来描述物体的导电性质 D. 根据图中电感L的定义和法拉第电磁感应定律可以推导出自感电动势的表达式 7. 如图是库仑做实验用的库仑扭秤。带电小球A与不带电小球B等质量，带电金属小球C靠近A，两者之间的库仑力使横杆旋转，转动旋钮M，使小球A回到初始位置，此时A、C间的库仑力与旋钮旋转的角度成正比。现用一个电荷量是小球C的三倍、其他完全一样的小球D与C完全接触后分开，再次转动旋钮M使小球A回到初始位置，此时旋钮旋转的角度与第一次旋转的角度之比为（　　） A. 1 B. C. 2 D. 4 8. 如图所示，边长为的等边三角形区域内、外的匀强磁场的磁感应强度大小均为，方向分别垂直纸面向里、向外，三角形顶点处有一正粒子源，能沿的角平分线发射速度大小不等、方向相同的粒子，所有粒子均能通过点，粒子的比荷，粒子重力不计，粒子间的相互作用可忽略，则粒子的速度可能为（ ） A. B. C. D. 9. 在如图所示的电路中，电源的电动势为、内阻为，线圈的自感系数很大，线圈的直流电阻小于灯泡的电阻。在时刻闭合开关S，经过一段时间后，在时刻断开S。下列选项中，通过灯泡的电流随时间变化的图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 10. 常用的温差发电装置的主要结构是半导体热电偶。如图甲所示，热电偶由N型半导体和P型半导体串联而成，N型半导体的载流子（形成电流的自由电荷）是电子，P型半导体的载流子是空穴，空穴带正电且电荷量等于元电荷e。若两种半导体相连一端和高温热源接触，而另一端A、B与低温热源接触，两种半导体中的载流子都会从高温端向低温端扩散，最终在A、B两端形成稳定的电势差。科学家又发现：两种不同的金属构成闭合回路，当回路中通有直流电流时，两个接头的温度不同。一个接头温度会升高，另一个接头温度会降低，从而产生温差。纯金属的热电效应很小，若用半导体代替金属，效应就大得多。改变电流方向后，原来温度升高的接头变成温度降低，而温度降低的接头变成温度升高。上述原理可以制作出一种半导体制冷箱，其结构可简化为：将P型半导体与N型半导体用铜板连接，再用导线连成一个回路，铜板和导线只起导电作用。为了取得更好的效果，实际的半导体制冷箱是把多对P、N型半导体连接起来的（如图乙）。在回路中接通电流后，一个接点变冷（箱内部），另一个接点变热（箱外部）。因此，半导体制冷箱不需要使用制冷剂，工作时也不需要压缩机。以下说法不合理的是（　　） A. 图甲中A端是温差发电装置的正极 B. 图甲中热电偶内部非静电力方向和载流子扩散方向相反 C. 图乙中半导体制冷箱说明可以实现热量从低温物体传到高温物体 D. 图乙中半导体制冷箱可以通过改变电流方向控制制冷或加热 二、多选题 11. 下列说法正确的是（　　） A. 传感器的敏感元件是指能直接感受或响应外界被测非电学量的部分 B. 为了实现良好的静电屏蔽效果，一般要用密封的金属容器 C. 为接收到频率更高的电磁波，可以减少接收天线的线圈匝数 D. 如果振荡电路没有电阻，则振荡电流的振幅保持不变，振荡可以永远持续下去 12. 麦克斯韦在前人研究的基础上，创造性地建立了经典电磁场理论，进一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。他大胆地假设：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例：圆形平行板电容器在充、放电的过程中，板间电场发生变化，产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场。若某时刻连接电容器和电阻R的导线中电流i的方向，及电容器极板间电场强度E的方向如图中所示，则下列说法正确的是（　　） A. 两平行板间的电场正在增强 B. 该变化电场产生逆时针方向（俯视）的磁场 C. 该变化电场产生的磁场越来越弱 D. 电路中的电流正比于板间的电场强度的大小 13. 2025年央视春晚，机器人扭秧歌惊艳亮相。这款人形机器人配置了AI驱动的全身运动控制技术，安装了大量的传感器，其中一种是利用了霍尔元件的磁传感器。 如图所示，长方体半导体材料厚为、宽为、长为，以长方体三边为坐标轴建立坐标系。半导体中有电荷量均为的自由电子与空穴两种载流子，空穴可看作带正电荷的自由移动粒子，单位体积内自由电子和空穴的数目分别为和。当半导体材料通有沿方向的恒定电流后，某时刻在半导体所在空间加一匀强磁场，磁感应强度的大小为，沿方向，于是在方向上很快建立稳定电场，称其为霍尔电场，该电场强度大小为，沿-方向。霍尔电场建立后，自由电子与空穴在方向定向移动的速率分别为、，自由电子定向移动在方向上形成的电流为。霍尔电场建立后，下列说法错误的是（　　） A. 两种载流子在方向上形成的电流大小相等、方向相反 B. 自由电子和空穴由于定向运动在方向受到的洛伦兹力均沿 C. 单位时间内运动到半导体方向的上表面的自由电子数与空穴数之比为 D. 单个自由电子定向移动在方向上受到洛伦兹力和霍尔电场力的合力大小为 14. 如俯视图所示，水平面上固定着两组足够长平行光滑金属导轨和，宽度分别为和，两组导轨用导线交叉连接（导线不接触），导轨区域内存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小均为，导轨上垂直放置导体棒，其质量为，电阻为，接入长度为导轨上垂直放置导体棒，其质量为，电阻为，接入长度为，某时刻同时给两导体棒相同初速度大小为，导体棒运动过程中始终与导轨保持垂直且接触良好，两导体棒始终没有进入交叉区，不计导轨电阻，下列说法正确的是（　　） A. 导体棒的最大加速度为 B. 从开始至导体棒向右运动最远过程中，通过导体棒的电荷量为 C. 两导体棒最终速度为零 D. 导体棒产生的热量为 三、实验题 15. 小红同学分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图甲和图乙所示，则长度为________cm，直径为________mm。 16. 某学习小组把热敏电阻置于带有温控的加热装置中，利用图1所示电路研究热敏电阻的温度特性。 （1）闭合开关S，观察到温度改变时电流表示数也随之改变。定量研究热敏电阻的阻值R随温度t变化的规律时，将欧姆表两表笔分别接到热敏电阻a、b两端测量其阻值，这时开关S应______（填“断开”或“闭合”）。 （2）按照正确方法测出不同温度下热敏电阻的阻值。电阻、与温度t的关系分别对应图2中曲线Ⅰ、Ⅱ。设计电路时，为防止用电器发生故障引起电流异常增大，导致个别电子元件温度过高而损坏，可串联一个热敏电阻抑制电流异常增大，起到过热保护作用。这种热敏电阻与电阻______（填“”或“”）具有相同温度特性。 17. 如图甲所示为某兴趣小组测量电池组的电动势和内阻的实验电路图。现提供器材如下： 改变电阻箱的阻值，记录对应电压表的读数，作出的图像如图乙所示，图线与横坐标轴的截距为，与纵坐标轴的截距为，且，则可得该电池组的电动势为________V，内阻为________。（结果均保留两位有效数字） 18. 电荷的定向移动形成电流，电流表示单位时间内通过导体横截面的电荷量，即。图甲是研究电容器充、放电过程中电压和电流随时间变化规律的实验电路图，按图甲连接好实验器材，根据实验步骤，回答下列问题： （1）先接通开关K1，给电容器充电，然后断开开关K1，再闭合开关K2，电容器放电，电阻R中电流的方向为___________（选填“a到b”或“b到a”）； （2）闭合开关K2的同时开始计时，通过计算机在同一坐标系中描绘出电压U和电流I随放电时间t的变化图线，如图乙所示。图中电流I随时间t的变化图线与坐标轴围成的阴影面积的物理意义是___________，图中阴影面积S1与阴影面积S2的比值是___________； （3）若用计算机测得图中阴影面积S1=916.13mA•s，则该电容器的电容为___________F。（结果保留两位有效数字） 四、计算题 19. 如图所示，电荷量为、质量为的带正电小球，用轻质不可伸长的绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，细线长为。假设电场区域足够大，静止时细线与竖直方向夹角，小球在运动过程中电荷量始终保持不变，，，重力加速度为。 （1）求匀强电场电场强度的大小； （2）若把小球拉到最低点由静止释放，当小球运动到细线与竖直方向夹角时忽然撤去电场，则 ①小球回到最低点时的速度多大？ ②小球回到最低点时对细线的拉力多大？ 20. 一种重物缓降装置利用电磁感应现象制成，其物理模型如图所示，半径为L的铜轴上焊接一个外圆半径为3L的铜制圆盘，铜轴上连接轻质绝缘细线，细线缠绕在铜轴上，另一端悬挂着一个重物，从静止释放后整个圆盘可以在重物的作用下一起转动，整个装置位于垂直于圆盘面的匀强磁场中，铜轴的外侧和大圆盘的外侧通过电刷及导线和外界的一个灯泡相连，电磁感应中产生的电流可以通过灯泡而使灯泡发光，如果已知磁感应强度为B，灯泡电阻恒为R额定电压为U，重力加速度为g，不计一切摩擦阻力，除了灯泡以外的其余电阻不计，问： (1)当灯泡正常工作时圆盘转动的角速度的大小是多少； (2)如果绳子足够长，铜轴所处高度足够高，重物质量m满足什么条件才能使灯泡不烧毁。 21. 研究人员在研究“电磁弹射”、“磁悬浮列车”等的工作原理时，常常设计各种分布规律的磁场对金属线框产生作用。比如下图所示的垂直于光滑水平桌面的磁场区域：边界、位于水平桌面且彼此平行、相距为，区域I、II、III的宽度分别为、、，其中区域III中无磁场，区域I、II中存在方向相反、磁感应强度大小均为的匀强磁场。若干个这样的区域I、II、III依次排列。长、宽分别为、的矩形金属线框平放在桌面上，其匝数为、质量为、总电阻为。时，线框刚好与第一个匀强磁场区I重合，并在水平向右的力（大小未知）作用下以速度向右匀速运动； （1）当矩形线框的边、边分别处于磁场区I、II中时，求线框产生的感应电动势； （2）求线框中感应电流的有效值。 22. 如图1所示为永磁式径向电磁阻尼器，由永磁体、定子、驱动轴和转子组成，永磁体安装在转子上，驱动轴驱动转子转动，定子上的线圈切割“旋转磁场”产生感应电流，从而产生制动力。如图2所示，单个永磁体的质量为m，长为、宽为（宽度相对于所在处的圆周长度小得多，可近似为一段小圆弧）、厚度很小可忽略不计，永磁体的间距为，永磁体在转子圆周上均匀分布，相邻磁体磁极安装方向相反，靠近磁体表面处的磁场可视为匀强磁场，方向垂直表面向上或向下，磁感应强度大小为B，相邻磁体间的磁场互不影响。定子的圆周上固定着多组金属线圈，每组线圈有两个矩形线圈组成，连接方式如图2所示，每个矩形线圈的匝数为N、电阻为R，长为，宽为，线圈的间距为。转子半径为r，转轴及转子质量不计，定子和转子之间的缝隙忽略不计。 （1）当转子角速度为时，求流过每组线圈电流I的大小； （2）若转子的初始角速度为，求转子转过的最大角度； （3）若在外力作用下转子加速，转子角速度随转过的角度的图像如图3所示，求转过过程中外力做的功。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $