陕西西安中学2024-2025学年高二第一学期期末考试物理试题

**基本信息** 西安中学高二期末物理试卷聚焦电磁学核心知识，通过无线充电、离子注入等科技情境设计试题，融合实验探究与理论应用，有效检测物理观念与科学思维。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|7/28|自感现象分析、电磁场应用（速度选择器等）|基础概念辨析，结合电路动态分析| |多选题|3/18|交流电频率影响、线框穿磁场综合|多过程物理情境，考查科学推理| |实验题|2/20|电阻丝长度测量、电源电动势内阻测定|注重实验方案设计与误差分析| |解答题|3/34|离子注入（电磁复合场）、发电机模型（交流电计算）|科技情境融合，综合应用物理规律|

西安中学高2026届高二第一学期期末考试物理试题 一、单选题（共28分） 1．（本题4分）如图甲、乙所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，且小于灯A的电阻，接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则（　　） A．在电路甲中，断开S后，A将立即熄灭 B．在电路甲中，断开S后，A将先变得更亮，然后逐渐变暗 C．在电路乙中，断开S后，A将逐渐变暗 D．在电路乙中，断开S后，A将先变得更亮，然后逐渐变暗 2．（本题4分）电磁场与现代高科技密切关联，并有重要应用。对以下四个科技实例，说法正确的是（    ） A．图甲的速度选择器能使速度大小的粒子沿直线匀速通过，但与粒子的带电性质、带电量无关，但与速度方向有关 B．图乙的磁流体发电机正常工作时电流方向为，等离子体内阻不可忽略，电阻R两端的电势差等于发电机的电动势 C．图丙是质谱仪工作原理示意图，粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝，粒子的比荷越小 D．图丁霍尔元件无论载流子带正电或负电，稳定时都是左侧电势低于右侧电势 3．（本题4分）如图所示，用两根轻细悬线将质量为m、长为l的金属棒悬挂在、两处，置于匀强磁场内。当棒中通以从b到a的电流I后，两悬线偏离竖直方向角而处于平衡状态。为了使棒平衡在该位置上，所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为（　　）      A．，平行悬线向上 B．，平行悬线向下 C．，竖直向上 D．，竖直向下 4．（本题4分）在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环，导体环面积为S=1m2，导体环的总电阻为R=10Ω。规定导体环中电流的正方向如图甲所示，磁场向上为正。磁感应强度B随时间t的变化如乙图所示，B0=0.1T。下列说法正确的是（　　） A．第1s末，导体环中电流为零 B．第1s末，导体环受到的安培力为零 C．第3s内，导体环中电流的大小为0.1A D．第4s内，通过导体环某一截面的电荷量为零 5．（本题4分）如图甲为手机正在进行无线充电，无线充电的原理图如图乙所示，充电器和手机各有一个线圈，充电器端的叫发射线圈（匝数为），手机端的叫接收线圈（匝数为），两线圈面积均为S，在内发射线圈产生磁场的磁感应强度增加量为。磁场可视为垂直穿过线圈。下列说法正确的是（　　） A．手机端的接收线圈b点的电势低于a点 B．手机端的接收线圈a和b间的电势差值为 C．接收线圈和发射线圈是通过磁场实现能量传递的 D．增加c、d间电流的变化率，接收线圈a和b间的电势差始终不变 6．（本题4分）如图甲所示为一交变电压随时间变化的图像，每个周期内，前二分之一周期电压按正弦规律变化，后二分之一周期电压恒定。若将此交流电连接成如图乙所示的电路，电阻R阻值为50Ω，则（　　） A．理想电压表读数为45V B．理想电流表读数为0.8A C．电阻R消耗的电功率为45W D．电阻R在50秒内产生的热量为2020J 7．（本题4分）实验室有一单匝矩形闭合金属线框，线框总电阻，现使线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，已知穿过线框的磁通量随时间的变化关系图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A．线框转动一周外力所做的功为2J B．时间内，流过线框的电荷量为 C．时线框中的感应电流最小 D．时线框中产生的感应电动势最大 二、多选题（共18分） 8．（本题6分）如图所示的交流电路中，灯A1、A2和A3均发光，如果保持交变电源两端电压的有效值不变，但频率增加，各灯的亮、暗变化情况为（    ） A．灯A1变亮 B．灯A2亮度不变 C．灯A3变亮 D．灯A3变暗 9．（本题6分）如图所示为三个有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B，方向分别垂直纸面向外、向里和向外，磁场宽度均为L，在磁场区域的左侧边界处，有一边长为L的正方形导体线框，总电阻为R，且线框平面与磁场方向垂直，现用外力F使线框以速度v匀速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点，规定电流沿逆时针方向时的电动势E为正，外力F向右为正．以下能正确反映感应电动势E和外力F随时间变化规律的图象有 A． B． C． D． 10．（本题6分）风能是可再生的清洁能源，储量大、分布广，在一定的技术条件下，风能可作为一种重要的能源得到开发利用。如图为风力发电机的简化模型，风带动叶片转动，使叶片的转速为 n 转/秒，升速齿轮箱的转速比为1：k，高速转轴使匝数为 N 的发电机线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交流电通过理想变压器后向用户端的m盏灯泡供电，其中A灯为指示灯，A灯与用户端的灯泡相同，额定电压均为 U，所有灯泡正常发光，已知匀强磁场的磁感应强度为 B，线圈电阻不计。下列说法正确的是（　　） A．用户端的交变电流的频率为 B．变压器原副线圈的匝数比为1：m C．发电机线圈的面积为 D．若增多用户端的灯泡数量，且叶片的转速不变，则A灯变亮（设灯泡不会被烧坏），其余灯泡的亮度变暗 三、实验题（共20分） 11．（本题8分）某物理实验小组利用实验室提供的器材测量一螺线管两接线柱之间金属丝的长度。可选用的器材如下： A．待测螺线管L（符号）：绕制螺线管的金属丝电阻率为，阻值约几十欧； B． 电流表：量程为10mA，内阻； C． 电流表：量程为，内阻； D． 电压表V：量程为10V，内阻为； E. 定值电阻：阻值为； F. 滑动变阻器：总阻值约为； G. 电源E，电动势约为1.5V，内阻忽略不计； H. 开关一个及导线若干。 （1）用多用电表粗测线圈的电阻，选择倍率“”和“”，经正确步骤操作，多用电表表盘示数如图，则金属丝的电阻约为______。 （2）为了尽可能准确的测量，要求电表的指针偏转至少要达到满刻度的，请你设计一种合适的电路，并将你设计的电路画在答题卡该题下面的空白处，标明所用器材的代号______。 （3）已知金属丝的直径D，要测量的物理量是______。用已知量和测得量的符号表示金属丝的长度L，则______。 12．（本题12分）在“测量一节干电池的电动势和内阻”实验中，电路图如图，可选用的实验器材有： 电压表（量程3V）；电压表（量程15V）； 电流表（量程0.6A）；电流表（量程3A）； 滑动变阻器（最大阻值300Ω）；滑动变阻器（最大阻值20Ω）； 干电池；开关S；导线若干； (1)选择合适的器材：电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________（填写所选器材的符号） (2)测得的7组数据已标在如图所示U-I坐标系上，用作图法求干电池的电动势E＝________V和内阻r＝________Ω。（结果保留三位有效数字） (3)按照图的测量方法，某同学利用图像分析由电表内电阻引起的实验误差。在下图中，实线是根据实验数据描点作图得到的U-I图像；虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的U-I图像（没有电表内电阻影响的理想情况）。下列图像中________是该实验的分析。 A． B． C． D． 四、解答题（共34分） 13．（本题8分）在芯片制造过程中，离子注入是芯片制造重要的工序。甲图是我国自主研发的离子注入机，乙图是离子注入机的部分工作原理示意图。初速为零的离子经电场加速后沿水平方向先通过速度选择器，再进入磁分析器，磁分析器是中心线半径为R的四分之一圆环，其两端中心位置M和N处各有一个小孔，利用磁分析器选择出特定比荷的离子后经N点打在硅片（未画出）上，完成离子注入。已知速度选择器和磁分析器中的匀强磁场的磁感应强度大小均为B、方向均垂直纸面向外；速度选择器中匀强电场的电场强度大小为E。整个系统置于真空中，不计离子重力。求： （1）能从速度选择器中心线通过的离子的速度大小v； （2）能通过N打到硅片上的离子的比荷，并判断该离子的带电性质。 （3）加速电场的电压U。 14．（本题12分）如图，为交流发电机的矩形线圈，其面积为，匝数为，线圈电阻为，外电阻为。线圈在磁感应强度为的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，角速度为。若图中的电压表、电流表均为理想交流电表，求： （1）若从图示位置开始计时，写出的表达式； （2）交流电压表和交流电流表的示数； （3）从图示位置转过，通过的电荷量； （4）转一个周期，产生的焦耳热。 15．（本题14分）如图所示，两根电阻不计的光滑金属导轨竖直放置，相距为L，导轨上端接电阻R，宽度相同的水平条形区域Ⅰ和Ⅱ内有磁感应强度为B、方向垂直导轨平面向里的匀强磁场，其宽度均为d，Ⅰ和Ⅱ之间相距为h且无磁场。一长度为L、质量为m、电阻为r的导体棒，两端套在导轨上，并与两导轨始终保持良好的接触，导体棒从距区域Ⅰ上边界H处由静止释放，在穿过两段磁场区域的过程中，流过电阻R上的电流及其变化情况相同，重力加速度为g。求： （1）导体棒进入区域Ⅰ的瞬间，通过电阻R的电流大小与方向。 （2）导体棒进入区域Ⅰ的过程，电阻R上产生的热量Q。 （3）求导体棒穿过区域Ⅰ所用的时间。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《西安中学高2026届高二第一学期期末考试物理试题》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D A B B C A B BC AD ACD 1．D 【难度】0.85 【知识点】判断灯泡是否闪亮 【详解】AB．在电路甲中，线圈L中产生的自感电动势阻碍电流的减小，则在电阻R和灯泡L中重新组成回路，使得灯泡A将由原来的亮度慢慢熄灭，选项AB错误； CD．在电路乙中，由于电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，且小于灯A的电阻，则电路稳定时通过线圈L的电流大于通过灯泡的电流；断开S后，原来通过电阻R和灯泡A的电流立刻消失，而当电流减小时线圈L中产生自感电动势阻碍电流减小，则线圈L相当于电源，在L、A和R中重新组成回路，由于该电流大于A灯原来的电流，则使得A灯将先变得更亮，然后逐渐变暗，选项C错误，D正确。 故选D。 2．A 【难度】0.65 【知识点】速度选择器、磁流体发电机的相关计算、质谱仪、霍尔效应的原理 【详解】A．图甲的速度选择器若粒子从左向右沿直线匀速通过，电场力与洛伦兹力等大反向，则满足 解得速度大小 与粒子的带电性质、带电量无关，若粒子从右向左，则粒子受电场力和洛伦兹力同向，则不能沿直线通过，即与速度方向有关，选项A正确； B．图乙的磁流体发电机，由左手定则可知，带正电的粒子受向上的洛伦兹力偏向上极板P，则正常工作时电流方向为，等离子体内阻不可忽略，电阻R两端的电势差小于发电机的电动势，选项B错误； C．图丙是质谱仪工作原理示意图，通过粒子选择器的粒子的速度都相同，进入磁场后 则粒子打在胶片上的位置距离狭缝S3的距离为 可知越靠近狭缝，x越小，可知粒子的比荷越大，选项C错误； D．图丁霍尔元件，电流向里流入，根据左手定则，若载流子带正电，则正电偏向左侧，则左侧电势高于右侧；若载流子带负电，则负电荷偏向左侧，则左侧电势低于右侧电势，选项D错误。 故选A。 3．B 【难度】0.65 【知识点】通电导线在磁场中的作用力方向、安培力的计算式及初步应用、直接合成法解决三力平衡问题 【详解】对金属棒受力分析，受重力、悬线拉力和安培力，如图所示，由解析图可知，由平衡条件可知，当金属棒受安培力与悬线的拉力垂直时，安培力最小，则有磁场的磁感应强度最小，可得    由安培力计算公式可得 解得 由左手定则可知，所需磁场的最小磁感应强度的方向平行悬线向下，ACD错误，B正确。 故选B。 4．B 【难度】0.65 【知识点】由B-t图像计算感生电动势的大小、电流强度的定义及单位 【详解】A．第1s末，磁感应强度减为零，但是穿过导体环的磁通量变化率不为零，则导体环中电流不为零，选项A错误； B．第1s末，磁感应强度为零，则导体环受到的安培力为零，选项B正确； C．第3s内，感应电动势 导体环中电流的大小为 选项C错误； D．第4s内，感应电流不为零，则通过导体环某一截面的电荷量不为零，选项D错误。 故选B。 5．C 【难度】0.65 【知识点】增反减同、法拉第电磁感应定律的表述和表达式 【详解】A．因穿过手机端的接收线圈的磁通量向上增加，根据楞次定律可知，b点的电势高于a点，选项A错误； B．根据法拉第电磁感应定律可知，手机端的接收线圈a和b间的电势差值为，选项B错误； C．接收线圈和发射线圈是通过磁场实现能量传递的，选项C正确； D．增加c、d间电流的变化率，则穿过接收线圈的磁通量的变化率增加，则接收线圈a和b间的电势差会增加，选项D错误。 故选C。 6．A 【难度】0.65 【知识点】有效值的定义、一般交流电的有效值、闭合电路欧姆定律的内容及公式、计算交变流电路中的电功、电功率和焦耳热 【详解】A．设交流电电压有效值为U，根据有效值定义可得 解得 故A正确； BCD．由A选项知，理想电流表读数为 电阻R消耗的电功率为 电阻R在50秒内产生的热量为 故BCD错误。 故选A。 7．B 【难度】0.85 【知识点】交变电流的Φ-t图像、计算交变流电路中的电功、电功率和焦耳热、正弦式交流电的电动势和电流有效值、交变电流的峰值、计算转动过程中通过线圈截面的电量 【详解】A．感应电动势最大值 感应电动势有效值 线框匀速转动，转一周外力所做的功等于回路中产生的焦耳热，A错误； B．时间内的平均电动势 流过线框的电荷量为，B正确； C．时，穿过线框的磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，感应电流最大，电流方向不变，C错误； D．时，穿过线框的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零，D错误。 故选B。 8．BC 【难度】0.65 【知识点】电容器对交流电的导通和阻碍作用、电感器对交变电流的影响 【详解】A．由线圈Ｌ对交流电的感抗公式 则知电感的阻碍作用变大，所以A1灯的亮度变暗，故A错误； B．交变电源两端电压的有效值不变，输入的交流的频率变大，对电阻R没影响，A2灯亮度不变；，故B正确； C D．频率变大，由电容器对交流电的容抗公式 则知电容器的阻碍作用减小，所以A3灯更亮一些，故C正确， D错误； 故选BC。 9．AD 【难度】0.65 【知识点】线框进出磁场产生的等效电路相关计算 【详解】根据楞次定律判断可知，安培力阻碍导体与磁场间的相对运动，所以线框所受的安培力方向向左，由平衡条件得知外力方向一直向右，为正； 在时间内，线框通过左边的磁场，根据楞次定律判断可得感应电动势方向沿顺时针，为负值．产生的感应电动势为： 感应电流为： 外力等于安培力，为： ； 在时间内，线框从左边磁场进入中间磁场，线框的左边和右边都产生磁感线产生感应电动势，根据楞次定律判断可得感应电动势方向沿逆时针，为正值．回路中总的感应电动势为： 感应电流为： 外力等于安培力，为： ； 在时间内，线框从中间磁场进入右边磁场，线框的左边和右边都产生磁感线产生感应电动势，根据楞次定律判断可得感应电动势方向沿顺时针，为负值．回路中总的感应电动势为: 感应电流为: 外力等于安培力，为: ； 在时间内，从右边磁场穿出，根据楞次定律判断可得感应电动势方向沿逆时针，为正值．产生的感应电动势为: 感应电流为: 外力等于安培力，为: 所以根据数学知识可知，选项AD正确，BC错误． 10．ACD 【难度】0.4 【知识点】正弦式交流电的电动势和电流有效值、理想变压器两端电压与匝数的关系、理想变压器两端功率的计算 【详解】A. 低速转轴转速为n，由升速齿轮箱可知发电机线圈转速为kn，所以用户端的交变电流的频率为，故A正确； B. 根据理想变压器原副线圈功率相同 因所有灯泡相同且正常发光，所以 根据理想变压器的原副线圈电压与匝数关系 故B错误； C. 根据条件可知 所以发电线圈的电动势有效值为 则发电线圈的电动势最大值为 且 求得发电机线圈的面积为 故C正确； D. 理想变压器输入功率与输出功率相等，所以 整理得到 若增多用户端的灯泡数量，且叶片的转速不变，所以电动势E不变，R2变小，RA不变，原副线圈电压比值不变，所以u2变小，u1变小，uA变大则A灯变亮（设灯泡不会被烧坏），其余灯泡的亮度变暗，故D正确。 故选ACD。 11． 48 两个电流表读数I1和I2 或者 【难度】0.65 【知识点】测量电阻丝的电阻率、用多用电表测量电学中的物理量 【详解】（1）[1]选用倍率挡时应该使表针指到刻度盘的中央刻度附近读数较准确，则由图可知，应该选用“”挡，则金属丝的电阻约为48Ω。 （2）[2]因为电源电动势为1.5V，而电压表量程为10V太大，故用两块电流表进行测量，而要求电表的指针偏转至少要达到满刻度的，故电路采用分压式，以下两种电路均可满足要求 （3）[3][4]电路图一，根据欧姆定律可知 其中 解得 要测量的物理量是两个电流表读数I1和I2； 同理：电路图二，根据欧姆定律得 解得 要测量的物理量是两个电流表读数I1和I2； 12．(1) (2) 1.50 1.00 (3)A 【难度】0.65 【知识点】利用伏安法测量电源的电动势和内阻 【详解】（1）[1]一节干电池的电动势大约，电压表应选择量程为的。 [2]一节干电池的内阻大约，为了精确测量电路中电流，电流表应选择量程为的。 [3]电路中的最大电阻约为 为了便于调节电路，滑动变阻器应选择最大阻值与相差不大的。 （2）[1][2]根据闭合电路欧姆定律得 根据图像的纵截距可知干电池的电动势 根据图像的斜率绝对值表示干电池的内阻 （3）题中图的实验误差来自于电压表的分流作用，当电压表示数为零时无电流通过电压表，此时短路电流的测量值等于真实值，电压表的示数越大，实际流过外电路的电流与理论上流过外电路电流的差值越大，故电动势的测量值小于真实值，故对应的图像是A。 故选A。 13．（1）；（2），带正电荷；（3） 【难度】0.85 【知识点】速度选择器、质谱仪 【详解】（1）离子通过速度选择器时，有 解得 （2）离子在磁分析器中，有 解得 对离子受力分析可知，离子受到洛伦兹力指向圆心O，根据左手定则可知离子带正电荷； （3）离子经加速电场，由动能定理可有 解得 14．（1）；（2），；（3）；（4） 【难度】0.65 【知识点】电表示数的含义、铭牌上的额定电压、计算交变流电路中的电功、电功率和焦耳热、正弦式交变电流瞬时值的表达式及其推导、计算转动过程中通过线圈截面的电量 【详解】解：（1）由图可知，线圈起始位置为感应电动势的最大值 可得 ； （2）电流表示数 根据欧姆定律，电压表示数为 （3）从图示位置开始，线圈转过60°的过程中，磁通量变化为 根据法拉第电磁感应定律，有 根据欧姆定律，有 根据电流强度定义 联立解得 （4）回路中电流的有效值 所求过程中所用时间为 则R中产生的焦耳热 15．(1),方向向左；(2)；(3) 【难度】0.4 【知识点】竖直平面内的导轨单杆模型、导体棒平动切割磁感线、闭合电路欧姆定律的内容及公式 【详解】(1)设导体棒进入区域Ⅰ瞬间的速度大小为v1,根据动能定理 mgH=mv12 由法拉第电磁感应定律 E=BLv 由闭合电路的欧姆定律 联立解得 (2)由题意知，导体棒进入区域Ⅱ的速度大小也为v1，由能量守恒，得 Q总=mg(h+d) 电阻R上产生的热量 Q=mg(h+d) (3) 设导体棒穿出区域Ⅰ瞬间的速度大小为v2，从穿出区域Ⅰ到进入区域Ⅱ，由 v12-v22=2gh 得 v2= 设导体棒进入区域Ⅰ所用的时间为t，根据动量定理，设向下为正方向 mgt-BLt=mv2-mv1 此过程通过整个回路的电量为 得 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $