精品解析：北京市2025-2026学年高三下学期7月期末物理试题

期末质量检测 高三物理试卷 （考试时间90分钟 满分100分） 一、本题共10小题，每小题3分，共30分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1. 对于电场的认识，下列说法正确的是（　　） A. 处于静电平衡的导体是等势体，导体表面是等势面，但导体表面的场强可能不同 B. 电场中，场强方向是指电势降落的方向 C. A、B两点间的电势差等于将正电荷从A移到B点时静电力所做的功 D. 电势的大小由电场的性质决定，与零电势点的选取无关 2. 生活在尼罗河的反天刀鱼，它的器官能在其周围产生电场，电场线分布如图所示，M、N、P为电场中的点。下列说法正确的是（　　） A. M点电场强度小于N点电场强度 B. M点电势大于N点电势、大于P点电势 C. 某带电小颗粒只在电场力作用下从N点沿虚线轨迹运动到M点，电场力对小颗粒做正功 D. 某带电小颗粒只在电场力作用下从M点由静止释放，带电小颗粒将沿电场线做匀加速直线运动 3. 图甲所示是工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术的原理图．其原理是用通电线圈使物件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的改变，从而获得物件内部是否断裂及位置的信息．如图乙所示的是一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来的跳环实验装置，将一个套环置于线圈L上且使铁芯穿过其中，闭合开关S的瞬间，套环将立刻跳起．对以上两个实例的理解正确的是 A. 涡流探伤技术运用了电流的热效应，跳环实验演示了自感现象 B. 能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料 C. 以上两个实例中的线圈所连接的电源都必须是交流电源 D. 以上两个实例中的线圈所连接的电源也可以都是稳恒电源 4. 如图所示，半径为R的圆形区域内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。一带电粒子从图中P点以速度v沿直径方向射入磁场，经磁场偏转后从Q点射出磁场。忽略粒子的重力，下列说法正确的是（　　） A. 粒子带负电 B. 粒子的比荷为 C. 粒子在磁场中运动的轨迹长度为 D. 若圆形区域半径和圆心位置可变，要实现带电粒子从P点射入，仍从Q点射出，则圆形磁场的最小面积为 5. 如图1为某电场中的一条电场线。以O点为原点，向右为正方向建立x轴，发现电场线上从O点到A点场强E变化如图2所示，x1为A点坐标值，把电荷量为q的点电荷从O点移到A点（E0、E1为已知量），则下列说法正确的是（　　） A. 该电场为匀强电场 B. 点电荷从O点到A点，电势能一定增加 C. O、A间电势差为 D. 在O、A间移动该电荷，使其沿电场线方向移动时，电场力所做的功最小 6. 我们可以用某型号脂肪测量仪（如图甲所示）来测量脂肪率。体液中含有钠离子、钾离子等金属离子而呈现低电阻，而体内脂肪几乎不导电。脂肪测量仪根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例，模拟电路如图乙所示。测量时，闭合开关S，测试者两手分别握两手柄A、B，则（　　） A. 体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电流表示数较大，电压表示数较小 B. 体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电源效率高 C. 体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电源输出功率大 D. 当A、B间电阻逐渐增大时，电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值的绝对值变小 7. 如图所示，水平面内有一边长为0.2m的正方形单匝线圈abcd，线圈由粗细均匀的同种材料制成，线圈的电阻为，bc边与匀强磁场边缘重合。磁场的宽度等于线圈的边长，磁感应强度大小为0.5T。在水平拉力作用下，线圈以8m/s的速度向右匀速穿过磁场区域。下列说法正确的是（　　） A. 线圈进入磁场过程中bc边的电流方向由b指向c B. 线圈离开磁场过程中b点电势低于c点电势 C. 线圈穿过磁场区域过程中克服安培力做功为0.16J D. 线圈穿过磁场区域过程中感应电流在bc边产生的焦耳热为0.08J 8. 为研究电容器在不同状况下的充电特性，某兴趣小组采用如图甲所示电路，分别用不同的电阻与某一电容器串联进行充电实验，实验得到三次充电中电容器的电荷量q与时间t变化的图像分别如乙图中①②③所示，且第一次充电时电容器两端的电压u随电荷量q变化的图像如图像丙所示，用C表示电容器的电容，R表示与电容器串联的电阻阻值，E表示电源的电动势（内阻可忽略），则下列说法正确的是（　　） A. 第二次充电时电容器两端的电压U随电荷量q变化的图线比丙图中图线更陡 B. ①②两条曲线表示最终q不同是由于R不同而引起的 C. 第二次充电过程中t1时刻比t2时刻电流大 D. ②③两条曲线形状不同因为R不同引起的，R3大于R2 9. 在无限长通电直导线周围某点产生的磁感应强度B与距离r的一次方成反比，可表示为。现有一半径为R的薄壁长圆筒如图1，其壁上通有电流I0，在筒内侧磁感应强度处处为0，筒外侧磁场可等效为一位于圆筒中心电流强度为I0的长直导线所产生，则（　　） A. 若电流变为2I0时，圆筒侧壁单位面积受到的压力变为原来的2倍 B. 如图2，若在圆筒外侧同轴心放置一逆时针的圆形电流，则圆形电流受到圆筒的吸引力 C. 如图3，若在圆筒轴线放置一反向电流也为I0长直细导线，则圆筒左侧壁对细导线的作用力向左 D. 如图3，若在圆筒轴线放置一反向电流也为I0长直细导线，则圆筒侧壁单位面积受到直导线的作用力大小为 10. 石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状结构的新材料，其导电能力远超银和铜等传统材料。现设计一电路测量石墨烯样品的载流子（自由导电粒子）浓度，为单位面积上的载流子个数。该载流子的电性及所带电荷量均与电子相同。 图甲为测量原理图，长为、宽为的石墨烯材料垂直于磁场放置，P、Q、M、N为电极。电极P、Q间通以恒定电流，电极M、N间产生大小为的霍尔电压。改变磁场的磁感应强度，测量霍尔电压，获得多组数据，得到关系图线如图乙所示。已知某次测量中所通电流大小，元电荷。下列说法正确的是（　　） A. 石墨烯与半导体的导电能力相当 B. 电极的电势比电极的电势高 C. 图乙中图线的斜率 D. 该样品的载流子浓度约为个 二、本题共4小题，每小题3分，共12分。在每小题列出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对得3分，选对但不全得2分，错选不得分。 11. 关于下列四幅图，说法正确的是（　　） A. 图甲所示的磁场能产生电磁波 B. 图乙所示的电磁振荡电路，电容器刚要放电时，线圈中的电流最大 C. 图丙为电感式传感器，物体1带动铁芯2向右移动时，线圈自感系数变小 D. 图丁中，仅增大狭缝间的加速电压，同一粒子射出回旋加速器时的动能增大 12. 如图甲所示，“火灾警报系统”电路中，理想变压器原、副线圈匝数之比为20:1，原线圈接入图乙所示的电压，电压表和电流表均为理想电表，R0为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，R1为滑动变阻器，当通过报警器的电流超过某值时，报警器将报警，下列说法正确的是（　　） A. 电压表V的示数为5V B. 要使报警器报警的临界温度升高，可将R1的滑片P适当向上移动 C. R0处出现火情时，电压表V的示数减小 D. R0处出现火情时，电流表A的示数减小 13. 如图甲，竖直平面中有平行于该平面的匀强电场，长为的绝缘轻绳一端固定于点，另一端连接质量为、带电量为的小球，小球绕点在竖直面内沿顺时针方向做完整的圆周运动。图中为水平直径，为竖直直径。从A点开始，小球动能与转过角度的关系如图乙所示，已知重力加速度大小为，则（　　） A. 为电场的一条等势线 B. 该匀强电场的场强大小为 C. 轻绳的最大拉力大小为 D. 轻绳在两点拉力的差值为 14. 电磁制动是一种利用电磁感应产生的电磁力来制动的技术，广泛应用于各种机械设备中。如图甲所示为一竖直下降的电梯内电磁制动系统核心部分模拟原理图，“日”字形导线框始终处于竖直平面内，线框水平部分，电阻均为，PQ与间距均为，线框竖直部分电阻不计，线框总质量；线框下方有垂直纸面向外的有界匀强磁场，场强大小，磁场高度，上下边界水平，导线框以初速度进入磁场，流过MN的电流与下降路程s的关系如图乙所示（部分），不计空气阻力，重力加速度g取。求（　　） A. 线框刚进入磁场时，MN边中电流的方向 B. 线框刚进入磁场时，线框的速度 C. PQ边刚进入磁场时，线框的加速度a= D. 线框MN边穿越磁场的过程MN边产生的焦耳热 三、本题共2小题，共18分。把答案填在答题纸相应的横线上。 小组同学进行了如下电学实验。 15. 实验一 测量某金属丝（阻值约十几欧姆）的电阻率 现有实验器材：螺旋测微器、米尺、电源E、电压表（内阻非常大）、定值电阻（阻值）、滑动变阻器R、待测金属丝、单刀双掷开关K、开关S、导线若干。图（a）是学生设计的实验电路原理图。完成下列填空： （1）实验时，先将滑动变阻器R接入电路的电阻调至最大，闭合S。 （2）将K与1端相连，适当减小滑动变阻器R接入电路的电阻，此时电压表读数记为，然后将K与2端相连，此时电压表读数记为。由此得到流过待测金属丝的电流I=_______，金属丝的电阻_____。（结果均用、、表示） （3）继续微调R，重复（2）的测量过程，得到多组测量数据，如下表所示： （） 0.57 0.71 0.85 1.14 1.43 （） 0.97 1.21 1.45 1.94 2.43 （4）利用上述数据，得到金属丝的电阻。 （5）用米尺测得金属丝长度。用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径，某次测量的示数如图（b）所示，该读数为______mm。多次测量后，得到直径的平均值恰好与d相等。 （6）由以上数据可得，待测金属丝所用材料的电阻率______。（保留2位有效数字） 16. 实验二 练习使用多用电表 某同学正确测量了一个阻值大约是20Ω的电阻，如图1所示。 （1）该同学继续测量一个阻值大约是的电阻，用红、黑表笔接触这个电阻的两端之前，应进行哪些操作，请选出必要的操作并写出正确的顺序______（选填选项前的字母）。 A.将红表笔和黑表笔短接 B.把选择开关旋转到“”位置 C.把选择开关旋转到“”位置 D.调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点 （2）在（1）中调节选择开关换挡后，将红、黑表笔短接，发现此时表头的指针指向图1中欧姆零点的右侧。为了解释该现象，此同学查阅欧姆表的内部电路原理图，如图2所示。请结合电路图，分析出现该现象的原因。______ 17. 某中学兴趣小组自制了“水果电池”，甲、乙两名同学通过实验测量电池的电动势（约0.8V）和内阻（约2kΩ）。 （1）甲同学借助以下器材进行实验： A、微安表G1（量程为50μA，内阻为8kΩ）； B、微安表G2（量程为500μA，内阻约为500Ω）； C、电压表V（量程为3V）； D、滑动变阻器R1（0~1kΩ）； E、滑动变阻器R2（0~20Ω）； F、定值电阻R01（阻值为250Ω）； G、定值电阻R02（阻值为10kΩ）； H、开关、导线若干。 ①为了把微安表G1改装成合适的电压表，应选择定值电阻R02，实验时滑动变阻器应选择______。（填写器材前的字母） ②图为甲同学画出的实验电路图，用完好的导线按电路图连接好仪器，闭合开关S后，发现G1表正常偏转，无论怎么调节滑动变阻器，G2表均无示数，请写出电路故障可能的原因是________。（假设该电路中只存在一处电路故障） （2）乙同学利用量程合适的电压表和电流表进行实验，分别采用了两种不同的电路接法，如图（a）、（b）所示，图（a）中，考虑到电表的内阻影响，则该测量造成的系统误差的原因是________；把两个实验电路测量出的电压和电流数据描绘在同一个U-I图内，如图（c）所示。根据图像坐标信息可以修正该实验的系统误差，则修正后这个水果电池的电动势E=_____，内阻r=____。（结果用U1、U2、I1、I2、R0中的字母表示） 四、本题共4小题，共40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。把解答过程填在答题纸相应的空白处。 18. 一种测定电子比荷的实验装置如图所示。真空玻璃管内阴极发出的电子经阳极与阴极之间的高压加速后，形成一细束电子流，以平行于平板电容器极板的速度进入两极板、间的区域，若两极板、间无电压，电子将打在荧光屏上的点。已知、间的距离为。若在两极板间施加电压的同时施加一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度为的匀强磁场，电子仍能打在荧光屏上的点。 （1）求电子进入、间的速度大小？ （2）若撤去C、D两极板间电压，只保留磁场，电子束将射在荧光屏上某点，若已知电子在磁场中做圆周运动的半径，求电子的比荷。 （3）若撤去C、D两极板间的磁场，只在两极板、间施加电压，则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的点；已知极板的长度为，极板区的右侧边缘到荧光屏的距离为，点到点的距离为。求电子的比荷。 19. 如图1所示，真空中有一长直细金属导线，长为，与导线同轴放置一半径为高也为的金属圆柱面，将外壳接地。假设导线沿径向均匀射出速率相同的电子，且单位长度导线单位时间内射出的电子数为。已知电子质量为，电荷量为。不考虑出射电子间的相互作用。 （1）若导线单位时间发射电子的总动能为。求： a.稳定状态下，通过接地线的电流； b.出射电子的初速度大小。 （2）在金属圆柱内空间施加平行于导线向下的匀强磁场，如图2。已知磁感应强度为，若想让电子依旧全部打到圆柱面上，求导线单位时间辐射电子的总动能最小值。 20. 某国产品牌的电动汽车配备了基于电容器的制动能量回收系统，它有效地增加了电动汽车的续航里程。其工作原理为踩下驱动踏板时电池给电动机供电，松开驱动踏板或踩下刹车时发电机工作回收能量。为进一步研究，某兴趣小组设计了如图甲所示的模型：右侧为直流发电机模型，在磁极与圆柱形铁芯之间形成辐射状的磁场，导线框的ab、dc边经过处的磁感应强度大小均为B，方向始终与两条边的运动方向垂直，剖面图如图乙所示。导线框的ab、dc边延长段可在两金属半圆环A、D内侧自由转动，且接触良好。金属半圆环D左侧接一单刀双掷开关：踩下驱动踏板，开关接通1，电池给导线框供电，导线框相当于电动机，所用电池的电动势为E，内阻为r；松开驱动踏板或踩下刹车，开关自动切换接通2，导线框相当于发电机，给电容器充电，所接电容器电容为C。导线框与圆柱形铁芯中心轴线重合，ab、dc边长度均为L，两边间距离为d0。导线框的ab、dc边质量均为m，其余部分导线质量不计，导线框的总电阻为R。初始时电容器不带电、导线框静止，电路其余部分的电阻不计，两金属半圆环和两磁极间的空隙忽略不计，不计一切摩擦和空气阻力。求： （1）踩下驱动踏板后，导线框刚启动时的电流I和ab边受到的安培力的大小F； （2）踩下驱动踏板后，导线框可达到的最大速度vm； （3）当导线框达到最大转动速度后松开驱动踏板，在一段时间后导线框将匀速转动，此时电容器C上储存的电场能E。 21. 如图所示装置为某校科技兴趣小组设计的一个玩具车电磁阻尼和电磁驱动系统，和是固定在玩具车上的两根相互平行、电阻均为、长度均为的金属棒，用导线和电动势为、内阻为的电源相连，导线与平行、长度均为，整个电路处于水平方向，导线电阻不计，车总质量为。在车运动的正前方的区域I中存在方向水平向右、磁感应强度为的匀强磁场，在区域II中存在方向垂直纸面向里、磁感应强度为的匀强磁场。两磁场区域的长、宽分别为和，为两磁场区域的公共边界。某时刻给车一水平向右的初速度使其进入磁场区，当棒运动到处时断开开关，已知棒刚越过时，车恰好停下。设车运动时所受的摩擦阻力与其与地面间的压力成正比，比例系数为。空气阻力不计，重力加速度为。 （1）求棒刚进入磁场区域I时车的加速度； （2）若棒在区域II中运动时间为，求棒刚进入磁场区域II时车的速度； （3）车停下后，某同学设计了如下两种电磁驱动方案： ①车停下后，若磁场区域II磁感应强度随时间变大，车同时被驱动，已知棒刚离开磁场区域II时，车速度为，求该过程安培力对棒做的功； ②车停下后，若磁场在区域II中持续的向右运动，车同时被驱动，已知棒刚离开磁场区域II时，车速度为，求该过程所经历的时间和流过棒的电荷量。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 期末质量检测 高三物理试卷 （考试时间90分钟 满分100分） 一、本题共10小题，每小题3分，共30分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1. 对于电场的认识，下列说法正确的是（　　） A. 处于静电平衡的导体是等势体，导体表面是等势面，但导体表面的场强可能不同 B. 电场中，场强方向是指电势降落的方向 C. A、B两点间的电势差等于将正电荷从A移到B点时静电力所做的功 D. 电势的大小由电场的性质决定，与零电势点的选取无关 【答案】A 【解析】 【详解】A．处于静电平衡的导体是等势体，导体表面是等势面，且导体表面的场强方向与导体表面垂直，导体表面的场强可能不同，故A正确； B．电场中，场强方向是指电势降落的最快的方向，故B错误； C．A、B两点间的电势差等于将单位正电荷从A移到B点时静电力所做的功，故C错误； D．电势的大小由电场的性质决定，与零电势点的选取有关，故D错误。 故选A。 2. 生活在尼罗河的反天刀鱼，它的器官能在其周围产生电场，电场线分布如图所示，M、N、P为电场中的点。下列说法正确的是（　　） A. M点电场强度小于N点电场强度 B. M点电势大于N点电势、大于P点电势 C. 某带电小颗粒只在电场力作用下从N点沿虚线轨迹运动到M点，电场力对小颗粒做正功 D. 某带电小颗粒只在电场力作用下从M点由静止释放，带电小颗粒将沿电场线做匀加速直线运动 【答案】C 【解析】 【详解】A．N点周围电场线比M点周围电场线稀疏，所以N点电场强度小于M点，故A错误； B．无穷远处电势为零，根据沿电场线电势降低可知P点电势为正，N点电势为负，所以P点电势高于N点电势，且M点电势小于N点电势，故B错误； C．小颗粒所受电场力指向轨迹凹侧，所以小颗粒带正电，小颗粒只在电场力作用下从N点沿虚线轨迹运动到M点，电势能减少，电场力对小颗粒做正功，故C正确； D．带电小颗粒只在电场力作用下从M点由静止释放，因为该电场不是匀强电场，所以带电小颗粒不会沿电场线做匀加速直线运动，故D错误。 故选C。 3. 图甲所示是工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术的原理图．其原理是用通电线圈使物件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的改变，从而获得物件内部是否断裂及位置的信息．如图乙所示的是一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来的跳环实验装置，将一个套环置于线圈L上且使铁芯穿过其中，闭合开关S的瞬间，套环将立刻跳起．对以上两个实例的理解正确的是 A. 涡流探伤技术运用了电流的热效应，跳环实验演示了自感现象 B. 能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料 C. 以上两个实例中的线圈所连接的电源都必须是交流电源 D. 以上两个实例中的线圈所连接的电源也可以都是稳恒电源 【答案】B 【解析】 【详解】涡流探伤技术其原理是用电流线圈使物件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的改变；跳环实验演示线圈接在直流电源上，闭合开关的瞬间，穿过套环的磁通量仍然会改变，套环中会产生感应电流，会跳动，属于演示楞次定律．故A错误．无论是涡流探伤技术，还是演示楞次定律，都需要产生感应电流，而感应电流产生的条件是在金属导体内．故B正确．金属探伤时，是探测器中通过交变电流，产生变化的磁场，当金属处于该磁场中时，该金属中会感应出涡流；演示楞次定律的实验中，线圈接在直流电源上，闭合开关的瞬间，穿过套环的磁通量仍然会改变，套环中会产生感应电流，会跳动．故CD错误． 4. 如图所示，半径为R的圆形区域内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。一带电粒子从图中P点以速度v沿直径方向射入磁场，经磁场偏转后从Q点射出磁场。忽略粒子的重力，下列说法正确的是（　　） A. 粒子带负电 B. 粒子的比荷为 C. 粒子在磁场中运动的轨迹长度为 D. 若圆形区域半径和圆心位置可变，要实现带电粒子从P点射入，仍从Q点射出，则圆形磁场的最小面积为 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据左手定则判断可知，粒子带正电，故A错误； B．粒子轨迹如图 几何关系可知粒子轨迹圆半径 根据 联立解得 故B错误； C．粒子在磁场中运动的轨迹长度为 联立解得 故C错误； D．当PQ为圆形磁场直径时，圆形磁场面积最小，几何关系可知PQ长为r，则最小面积为 故D正确。 故选D。 5. 如图1为某电场中的一条电场线。以O点为原点，向右为正方向建立x轴，发现电场线上从O点到A点场强E变化如图2所示，x1为A点坐标值，把电荷量为q的点电荷从O点移到A点（E0、E1为已知量），则下列说法正确的是（　　） A. 该电场为匀强电场 B. 点电荷从O点到A点，电势能一定增加 C. O、A间电势差为 D. 在O、A间移动该电荷，使其沿电场线方向移动时，电场力所做的功最小 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据图2，从O点移到A点，电场强度增大，该电场不是匀强电场，A错误； B．题目中没有说运动电荷的电性，所以电荷电势能增加或者减小是无法判断的，故B错误； C．O、A间电势差等于图像的面积 C正确； D．因为电场力做功与路径无关，所以在O、A间移动该电荷，使其沿电场线方向移动时电场力所做的功，与沿其他路径移动时电场力所做的功都相等，D错误。 故选C。 6. 我们可以用某型号脂肪测量仪（如图甲所示）来测量脂肪率。体液中含有钠离子、钾离子等金属离子而呈现低电阻，而体内脂肪几乎不导电。脂肪测量仪根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例，模拟电路如图乙所示。测量时，闭合开关S，测试者两手分别握两手柄A、B，则（　　） A. 体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电流表示数较大，电压表示数较小 B. 体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电源效率高 C. 体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电源输出功率大 D. 当A、B间电阻逐渐增大时，电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值的绝对值变小 【答案】B 【解析】 【详解】A．体型相近的两人相比，脂肪含量高者电阻较大，图乙是串联电路，总电阻增大，电流减小，AB两端电压增大，对应的电流表示数较小，电压表示数较大，选项A错误； B．电源效率 ％ 路端电压随外电阻增加而增大，因此脂肪含量高者对应的电源效率高，选项B正确； C．电源输出功率与外电阻和电源内阻的关系有关，外电阻与电源的内阻越接近，电源输出功率越大，本题中未给出外电阻与电源内阻的关系，故无法判断对应的电源输出功率大小，故C错误； D．电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值的绝对值为 其大小不变，故D错误。 故选B。 7. 如图所示，水平面内有一边长为0.2m的正方形单匝线圈abcd，线圈由粗细均匀的同种材料制成，线圈的电阻为，bc边与匀强磁场边缘重合。磁场的宽度等于线圈的边长，磁感应强度大小为0.5T。在水平拉力作用下，线圈以8m/s的速度向右匀速穿过磁场区域。下列说法正确的是（　　） A. 线圈进入磁场过程中bc边的电流方向由b指向c B. 线圈离开磁场过程中b点电势低于c点电势 C. 线圈穿过磁场区域过程中克服安培力做功为0.16J D. 线圈穿过磁场区域过程中感应电流在bc边产生的焦耳热为0.08J 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据右手定则知，线圈进入磁场过程中bc边的电流方向由c指向b，故A错误； B．根据右手定则知，线圈离开磁场过程中电流方向由d指向a，故 b点电势高于c点电势，故B错误； C．根据导体切割磁感线产生的感应电动势计算公式可得 根据闭合电路的欧姆定律可得感应电流为 线圈以8m/s的速度向右匀速穿过磁场区域，拉力的大小等于安培力，即 根据功能关系可知，产生的焦耳热等于克服安培力做的功，即等于拉力F做的功，所以线圈穿过磁场区域过程中克服安培力做功为 故C错误； D．线框穿越磁场的整个过程中产生的热量 线圈穿过磁场区域过程中感应电流在bc边产生的焦耳热为 故D正确。 故选D。 8. 为研究电容器在不同状况下的充电特性，某兴趣小组采用如图甲所示电路，分别用不同的电阻与某一电容器串联进行充电实验，实验得到三次充电中电容器的电荷量q与时间t变化的图像分别如乙图中①②③所示，且第一次充电时电容器两端的电压u随电荷量q变化的图像如图像丙所示，用C表示电容器的电容，R表示与电容器串联的电阻阻值，E表示电源的电动势（内阻可忽略），则下列说法正确的是（　　） A. 第二次充电时电容器两端的电压U随电荷量q变化的图线比丙图中图线更陡 B. ①②两条曲线表示最终q不同是由于R不同而引起的 C. 第二次充电过程中t1时刻比t2时刻电流大 D. ②③两条曲线形状不同因为R不同引起的，R3大于R2 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A．因为三次充电用同一个电容器，所以由电容的定义式可知，同一个电容器所带电荷量与两板间的电势差成正比，故第二次充电时电容器两端的电压U随电荷量q变化的图线斜率与丙图中图线斜率相同，故A错误； B．在电容器充满电荷量时，视为断路，电压为电源电压，所以①②两条曲线表示最终q不同是由于电源电动势不同而引起的，故B错误； C．由电容器电荷量q随时间t变化的图像可知，图线的斜率表示充电电流，斜率越大，充电电流越大，所以第二次充电时t1时刻的电流大于t2时刻的电流，故C正确； D．②③两条曲线形状不同因为R不同引起的，从图中可以看到同一时刻，图线③的斜率大于图线②的斜率，故R3小于R2，故D错误。 故选C。 9. 在无限长通电直导线周围某点产生的磁感应强度B与距离r的一次方成反比，可表示为。现有一半径为R的薄壁长圆筒如图1，其壁上通有电流I0，在筒内侧磁感应强度处处为0，筒外侧磁场可等效为一位于圆筒中心电流强度为I0的长直导线所产生，则（　　） A. 若电流变为2I0时，圆筒侧壁单位面积受到的压力变为原来的2倍 B. 如图2，若在圆筒外侧同轴心放置一逆时针的圆形电流，则圆形电流受到圆筒的吸引力 C. 如图3，若在圆筒轴线放置一反向电流也为I0长直细导线，则圆筒左侧壁对细导线的作用力向左 D. 如图3，若在圆筒轴线放置一反向电流也为I0长直细导线，则圆筒侧壁单位面积受到直导线的作用力大小为 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据题意紧贴圆筒外侧的磁感应强度为 导体上的电流密度为 在圆筒上取宽度为∆d，长度为∆l的一个小微元，在微元朝向圆筒一侧，磁感应强度为零，可知该微元产生的磁场和除去该微元以外电流产生的磁场，在圆筒内部等大反向，根据对称性可知在圆筒的外侧等大同向，因此其他部分在该微元处产生的磁场为 该微元受到的磁场力为 圆筒侧壁单位面积受到的压力为 由此可知，若电流变为2I0，圆筒侧壁单位面积受到的压力变为原来的4倍，故A错误； B．圆筒的电流在圆环部分产生的磁场与圆环平行，对圆环没有力的作用，故B错误； C．若在圆筒轴线放置一反向电流也为I0长直细导线，由于反向电流相互排斥，则圆筒左侧壁对细导线的作用力向右，故C错误； D．在圆筒的内部紧贴圆筒部分，磁感应强度为 利用磁场的叠加可知，在圆筒的外部合场强为零，利用A选项中的结论可知，圆筒单位面积受到的力与A选项大小相等，故D正确。 故选D。 10. 石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状结构的新材料，其导电能力远超银和铜等传统材料。现设计一电路测量石墨烯样品的载流子（自由导电粒子）浓度，为单位面积上的载流子个数。该载流子的电性及所带电荷量均与电子相同。 图甲为测量原理图，长为、宽为的石墨烯材料垂直于磁场放置，P、Q、M、N为电极。电极P、Q间通以恒定电流，电极M、N间产生大小为的霍尔电压。改变磁场的磁感应强度，测量霍尔电压，获得多组数据，得到关系图线如图乙所示。已知某次测量中所通电流大小，元电荷。下列说法正确的是（　　） A. 石墨烯与半导体的导电能力相当 B. 电极的电势比电极的电势高 C. 图乙中图线的斜率 D. 该样品的载流子浓度约为个 【答案】D 【解析】 【详解】A．已知石墨烯导电能力远超银和铜等传统材料，而半导体导电能力介于导体和绝缘体之间，石墨烯导电能力远强于半导体，故A错误； B．左手定则可知电子向电极M端偏转，电极的电势比电极的电势低，故B错误； C．题意知样品每平方米载流子（电子）数为n，则时间t内通过样品的电荷量 根据电流的定义式得 电流稳定时有 整理得 可知 联立解得 故C错误； D．图像可知斜率 其中 联立数据个 故D正确。 故选D。 二、本题共4小题，每小题3分，共12分。在每小题列出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对得3分，选对但不全得2分，错选不得分。 11. 关于下列四幅图，说法正确的是（　　） A. 图甲所示的磁场能产生电磁波 B. 图乙所示的电磁振荡电路，电容器刚要放电时，线圈中的电流最大 C. 图丙为电感式传感器，物体1带动铁芯2向右移动时，线圈自感系数变小 D. 图丁中，仅增大狭缝间的加速电压，同一粒子射出回旋加速器时的动能增大 【答案】AC 【解析】 【详解】A．图甲是周期性变化的磁场，根据麦克斯韦电磁场理论，周期性变化的磁场会产生周期性变化的电场，周期性变化的电场又会产生周期性变化的磁场，这样交替产生，能形成电磁波，故A正确； B．电容器刚要放电时，电场能最大，磁场能最小，则线圈中的电流最小，故B错误； C．对于电感式传感器，当物体1带动铁芯2向右移动时，铁芯插入线圈的深度变小，线圈的自感系数会变小，故C正确； D．设回旋加速器最大半径为，则有（q为粒子电荷量，B为磁场强度，m为粒子质量 ） 因为动能 联立解得粒子射出回旋加速器时的动能 可知其动能大小与加速电压无关，仅增大狭缝间加速电压，同一粒子射出时动能不变，故D错误。 故选AC。 12. 如图甲所示，“火灾警报系统”电路中，理想变压器原、副线圈匝数之比为20:1，原线圈接入图乙所示的电压，电压表和电流表均为理想电表，R0为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，R1为滑动变阻器，当通过报警器的电流超过某值时，报警器将报警，下列说法正确的是（　　） A. 电压表V的示数为5V B. 要使报警器报警的临界温度升高，可将R1的滑片P适当向上移动 C. R0处出现火情时，电压表V的示数减小 D. R0处出现火情时，电流表A的示数减小 【答案】AB 【解析】 【详解】A．若原线圈的输入电压为U，其有效值为U1，根据有效值的定义有 其中 解得 由变压器原理可得 所以副线圈输出电压即电压表示数为，故A正确； B．将R1的滑片P向上移动，副线圈电路的总电阻变小，总电流增大，R0两端的电压变大，报警器的分压变小，电流也减小，能使报警器报警的临界温度升高，故B正确； CD．R0处出现火情时，热敏电阻的阻值减小，副线圈电流增大，根据变压器原理可知，电流表A的示数增大，电压表示数不变，故CD错误。 故选AB。 13. 如图甲，竖直平面中有平行于该平面的匀强电场，长为的绝缘轻绳一端固定于点，另一端连接质量为、带电量为的小球，小球绕点在竖直面内沿顺时针方向做完整的圆周运动。图中为水平直径，为竖直直径。从A点开始，小球动能与转过角度的关系如图乙所示，已知重力加速度大小为，则（　　） A. 为电场的一条等势线 B. 该匀强电场的场强大小为 C. 轻绳的最大拉力大小为 D. 轻绳在两点拉力的差值为 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．由图像知为等效最低点，为等效最高点，根据动能定理可知 解得 重力和电场力的合力在等效最低点与等效最高点连线上，运动距离为2l，则合力大小为mg，根据余弦定理可知 解得 根据几何关系可知，电场强度方向和重力方向夹角为，方向斜向上，如图所示 由于为匀强电场，则可知不是电场的等势线，故A错误，B正确； C．在等效最低点拉力最大，可得 解得 故C正确； D．从等效最低点到A点过程，根据动能定理得 在A点根据牛顿第二定律得 联立得 从等效最低点到C点过程，根据动能定理得 在A点根据牛顿第二定律得 联立得 轻绳在两点拉力的差值为 故轻绳在两点拉力的差值为，故D错误。 故选BC。 14. 电磁制动是一种利用电磁感应产生的电磁力来制动的技术，广泛应用于各种机械设备中。如图甲所示为一竖直下降的电梯内电磁制动系统核心部分模拟原理图，“日”字形导线框始终处于竖直平面内，线框水平部分，电阻均为，PQ与间距均为，线框竖直部分电阻不计，线框总质量；线框下方有垂直纸面向外的有界匀强磁场，场强大小，磁场高度，上下边界水平，导线框以初速度进入磁场，流过MN的电流与下降路程s的关系如图乙所示（部分），不计空气阻力，重力加速度g取。求（　　） A. 线框刚进入磁场时，MN边中电流的方向 B. 线框刚进入磁场时，线框的速度 C. PQ边刚进入磁场时，线框的加速度a= D. 线框MN边穿越磁场的过程MN边产生的焦耳热 【答案】ABD 【解析】 【详解】AB．由右手定则可知MN边刚进入磁场时电流的方向（向左） MN边在磁场中运动产生的感应电动势，有 感应电流 由图像知 总电阻 联立解得速度，故AB正确； C．由图像知，PQ边刚进入磁场时，MN中的电流 则由电路结构知流过PQ的电流 由牛顿第二定律 解得，方向向上；故C错误； D．线框MN边出磁场时，线框的速度v由法拉第电磁感应定律 感应电流 由图像知 总电阻 联立解得速度 由能量守恒 MN边穿越磁场的过程MN边焦耳热 解得，故D正确。 故选ABD。 三、本题共2小题，共18分。把答案填在答题纸相应的横线上。 小组同学进行了如下电学实验。 15. 实验一 测量某金属丝（阻值约十几欧姆）的电阻率 现有实验器材：螺旋测微器、米尺、电源E、电压表（内阻非常大）、定值电阻（阻值）、滑动变阻器R、待测金属丝、单刀双掷开关K、开关S、导线若干。图（a）是学生设计的实验电路原理图。完成下列填空： （1）实验时，先将滑动变阻器R接入电路的电阻调至最大，闭合S。 （2）将K与1端相连，适当减小滑动变阻器R接入电路的电阻，此时电压表读数记为，然后将K与2端相连，此时电压表读数记为。由此得到流过待测金属丝的电流I=_______，金属丝的电阻_____。（结果均用、、表示） （3）继续微调R，重复（2）的测量过程，得到多组测量数据，如下表所示： （） 0.57 0.71 0.85 1.14 1.43 （） 0.97 1.21 1.45 1.94 2.43 （4）利用上述数据，得到金属丝的电阻。 （5）用米尺测得金属丝长度。用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径，某次测量的示数如图（b）所示，该读数为______mm。多次测量后，得到直径的平均值恰好与d相等。 （6）由以上数据可得，待测金属丝所用材料的电阻率______。（保留2位有效数字） 16. 实验二 练习使用多用电表 某同学正确测量了一个阻值大约是20Ω的电阻，如图1所示。 （1）该同学继续测量一个阻值大约是的电阻，用红、黑表笔接触这个电阻的两端之前，应进行哪些操作，请选出必要的操作并写出正确的顺序______（选填选项前的字母）。 A.将红表笔和黑表笔短接 B.把选择开关旋转到“”位置 C.把选择开关旋转到“”位置 D.调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点 （2）在（1）中调节选择开关换挡后，将红、黑表笔短接，发现此时表头的指针指向图1中欧姆零点的右侧。为了解释该现象，此同学查阅欧姆表的内部电路原理图，如图2所示。请结合电路图，分析出现该现象的原因。______ 【答案】15. ①. ②. ③. 0.150##0.151##0.149 ④. 5.0 16. ①. CAD ②. 由图2可知，当由“”挡换做“”挡后所接的电阻由39Ω变为了430Ω，电阻变大，当两表笔短接时，电路的总电阻变大，总电流减小，路端电压变大，则通过电流计所在支路的电流变大，即电流计中的电流变大，则指针右偏一些。 【解析】 【15题详解】 [1]将K与2端相连时，电阻两端电压为，因此通过的电流 由于将K与2端相连时，电阻与金属丝串联，因此流过待测金属丝的电流也为。 [2]将K与1端相连，此时电压表读数记为，则金属丝的电阻 [3]由图（b）可知，读数 [4]根据 解得 代入题中数据，联立解得 【16题详解】 [1]原测量电阻约20Ω，使用挡位为×1；现测量200Ω电阻，使用挡位为×10，因此首先需要选用×10挡（C），之后再进行欧姆调零，即重新短接表笔（A），再调节欧姆调零旋钮归零（D），因此顺序为CAD。 [2]由图2可知，当由“”挡换做“”挡后所接的电阻由39Ω变为了430Ω，电阻变大，当两表笔短接时，电路的总电阻变大，总电流减小，路端电压变大，则通过电流计所在支路的电流变大，即电流计中的电流变大，则指针右偏一些。 17. 某中学兴趣小组自制了“水果电池”，甲、乙两名同学通过实验测量电池的电动势（约0.8V）和内阻（约2kΩ）。 （1）甲同学借助以下器材进行实验： A、微安表G1（量程为50μA，内阻为8kΩ）； B、微安表G2（量程为500μA，内阻约为500Ω）； C、电压表V（量程为3V）； D、滑动变阻器R1（0~1kΩ）； E、滑动变阻器R2（0~20Ω）； F、定值电阻R01（阻值为250Ω）； G、定值电阻R02（阻值为10kΩ）； H、开关、导线若干。 ①为了把微安表G1改装成合适的电压表，应选择定值电阻R02，实验时滑动变阻器应选择______。（填写器材前的字母） ②图为甲同学画出的实验电路图，用完好的导线按电路图连接好仪器，闭合开关S后，发现G1表正常偏转，无论怎么调节滑动变阻器，G2表均无示数，请写出电路故障可能的原因是________。（假设该电路中只存在一处电路故障） （2）乙同学利用量程合适的电压表和电流表进行实验，分别采用了两种不同的电路接法，如图（a）、（b）所示，图（a）中，考虑到电表的内阻影响，则该测量造成的系统误差的原因是________；把两个实验电路测量出的电压和电流数据描绘在同一个U-I图内，如图（c）所示。根据图像坐标信息可以修正该实验的系统误差，则修正后这个水果电池的电动势E=_____，内阻r=____。（结果用U1、U2、I1、I2、R0中的字母表示） 【答案】（1） ①. D ②. 短路##滑动变阻器断路 （2） ①. 电压表的分流 ②. ③. 【解析】 【小问1详解】 [1]由于电池内阻约2kΩ，为了调节方便，使电表示数变化明显，应选择滑动变阻器R1（0~1kΩ）； [2]无论怎么调节滑动变阻器，G2表均无示数，可能是短路或滑动变阻器断路。 【小问2详解】 [1]考虑到电表的内阻影响，电压表分流导致电流表示数比实际干路电流小，使得测量造成系统误差； [2][3]U-I图像的纵轴截距等于电动势测量值，斜率绝对值等于内阻测量值。对于图（a）电路，当电压表示数为零时，电压表分流为零，此时图线Ⅱ的横轴截距是准确点；对于图（b）电路，当电流表示数为零时，电流表分压为零，此时图线Ⅰ的纵轴截距是准确点；连接两准确点即为准确的U-I图线，如下图所示。 根据闭合电路欧姆定律可得 变化可得 可知U-I图像的纵轴截距等于电动势，则有 U-I图像的斜率绝对值为 解得 四、本题共4小题，共40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。把解答过程填在答题纸相应的空白处。 18. 一种测定电子比荷的实验装置如图所示。真空玻璃管内阴极发出的电子经阳极与阴极之间的高压加速后，形成一细束电子流，以平行于平板电容器极板的速度进入两极板、间的区域，若两极板、间无电压，电子将打在荧光屏上的点。已知、间的距离为。若在两极板间施加电压的同时施加一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度为的匀强磁场，电子仍能打在荧光屏上的点。 （1）求电子进入、间的速度大小？ （2）若撤去C、D两极板间电压，只保留磁场，电子束将射在荧光屏上某点，若已知电子在磁场中做圆周运动的半径，求电子的比荷。 （3）若撤去C、D两极板间的磁场，只在两极板、间施加电压，则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的点；已知极板的长度为，极板区的右侧边缘到荧光屏的距离为，点到点的距离为。求电子的比荷。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 电子所受电场力与洛伦兹力平衡，则有 解得 【小问2详解】 撤去电场，电子只受到洛伦兹力作用，做匀速圆周运动，则有 解得 【小问3详解】 若撤去磁场，则电子只受到电场力作用，在极板间做平抛运动，离开极板后做匀速直线运动，则有水平方向 竖直方向 结合牛顿第二定律 解得 设电子离开极板时的速度偏向角为，根据平抛运动的特点则有 解得 19. 如图1所示，真空中有一长直细金属导线，长为，与导线同轴放置一半径为高也为的金属圆柱面，将外壳接地。假设导线沿径向均匀射出速率相同的电子，且单位长度导线单位时间内射出的电子数为。已知电子质量为，电荷量为。不考虑出射电子间的相互作用。 （1）若导线单位时间发射电子的总动能为。求： a.稳定状态下，通过接地线的电流； b.出射电子的初速度大小。 （2）在金属圆柱内空间施加平行于导线向下的匀强磁场，如图2。已知磁感应强度为，若想让电子依旧全部打到圆柱面上，求导线单位时间辐射电子的总动能最小值。 【答案】（1）a. b. （2） 【解析】 【小问1详解】 a.根据电流定义式 时间内射出的电子电量 联立解得 b.根据能量关系 解得 【小问2详解】 最小时有 根据洛伦兹力提供向心力 根据几何关系 联立解得 20. 某国产品牌的电动汽车配备了基于电容器的制动能量回收系统，它有效地增加了电动汽车的续航里程。其工作原理为踩下驱动踏板时电池给电动机供电，松开驱动踏板或踩下刹车时发电机工作回收能量。为进一步研究，某兴趣小组设计了如图甲所示的模型：右侧为直流发电机模型，在磁极与圆柱形铁芯之间形成辐射状的磁场，导线框的ab、dc边经过处的磁感应强度大小均为B，方向始终与两条边的运动方向垂直，剖面图如图乙所示。导线框的ab、dc边延长段可在两金属半圆环A、D内侧自由转动，且接触良好。金属半圆环D左侧接一单刀双掷开关：踩下驱动踏板，开关接通1，电池给导线框供电，导线框相当于电动机，所用电池的电动势为E，内阻为r；松开驱动踏板或踩下刹车，开关自动切换接通2，导线框相当于发电机，给电容器充电，所接电容器电容为C。导线框与圆柱形铁芯中心轴线重合，ab、dc边长度均为L，两边间距离为d0。导线框的ab、dc边质量均为m，其余部分导线质量不计，导线框的总电阻为R。初始时电容器不带电、导线框静止，电路其余部分的电阻不计，两金属半圆环和两磁极间的空隙忽略不计，不计一切摩擦和空气阻力。求： （1）踩下驱动踏板后，导线框刚启动时的电流I和ab边受到的安培力的大小F； （2）踩下驱动踏板后，导线框可达到的最大速度vm； （3）当导线框达到最大转动速度后松开驱动踏板，在一段时间后导线框将匀速转动，此时电容器C上储存的电场能E。 【答案】（1）， （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 由闭合电路欧姆定律，可得 ab边受到的安培力的大小为 【小问2详解】 依题意，有 当I=0时，转速达到最大，可得 【小问3详解】 导线框从最大速度减至v时稳定，对该过程应用动量定理，有 电路中流过的电量为 此时电容器所带电量为 解得 作U-q图像 由微元法可知图像下面积等于电容器储存的电能 联立，解得 21. 如图所示装置为某校科技兴趣小组设计的一个玩具车电磁阻尼和电磁驱动系统，和是固定在玩具车上的两根相互平行、电阻均为、长度均为的金属棒，用导线和电动势为、内阻为的电源相连，导线与平行、长度均为，整个电路处于水平方向，导线电阻不计，车总质量为。在车运动的正前方的区域I中存在方向水平向右、磁感应强度为的匀强磁场，在区域II中存在方向垂直纸面向里、磁感应强度为的匀强磁场。两磁场区域的长、宽分别为和，为两磁场区域的公共边界。某时刻给车一水平向右的初速度使其进入磁场区，当棒运动到处时断开开关，已知棒刚越过时，车恰好停下。设车运动时所受的摩擦阻力与其与地面间的压力成正比，比例系数为。空气阻力不计，重力加速度为。 （1）求棒刚进入磁场区域I时车的加速度； （2）若棒在区域II中运动时间为，求棒刚进入磁场区域II时车的速度； （3）车停下后，某同学设计了如下两种电磁驱动方案： ①车停下后，若磁场区域II磁感应强度随时间变大，车同时被驱动，已知棒刚离开磁场区域II时，车速度为，求该过程安培力对棒做的功； ②车停下后，若磁场在区域II中持续的向右运动，车同时被驱动，已知棒刚离开磁场区域II时，车速度为，求该过程所经历的时间和流过棒的电荷量。 【答案】（1）；（2）；（3）①；②； 【解析】 【详解】（1）棒刚进入磁场区域I时，由闭合电路欧姆定律得 棒刚进入磁场区域I时，由牛顿第二定律得 （2）棒在区域II中运动过程，由动量定理得 （3）①棒在磁场区域II运动过程，由动能定理得 ②棒在磁场区域II运动过程，由动量定理得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $