精品解析：北京市第二十中学2025-2026学年高一下学期期末考试物理试题（启承）

北京市第二十中学2025-2026学年度第二学期期末考试试卷 高一启承物理 （时间：90分钟 满分：100分 为必修3模块结业考试） 一、单项选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分） 1. 下列说法中正确的是（　　） A. 磁感线是磁场中客观存在的 B. 磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止 C. 根据，磁场中某点的磁感应强度B与F成正比，与IL成反比 D. 磁场中某点的磁场方向，为放在该点的小磁针静止时N极所指的方向 【答案】D 【解析】 【详解】A．磁感线是为直观描述磁场分布而引入的假想曲线，并非客观存在的实体。磁场本身是客观的，但磁感线仅是人为模型。故A错误。 B．磁感线是闭合曲线，在磁铁外部从N极指向S极，但在磁铁内部从S极指向N极，形成闭合回路，并非从N极出发终止于S极。故B错误。 C．公式 是磁感应强度的定义式，其中 由磁场本身决定，与测量时的力 、电流 和导线长度 无关；该公式仅用于计算 的大小，但 并非与 成正比或与 成反比。故C错误。 D．磁场中某点的磁场方向定义为该点处小磁针静止时N极所指的方向，这是标准定义。故D正确。 故选D。 2. 将四个定值电阻、、、分别接入电路，测得电流、电压值对应点如图所示。其中阻值最接近的两个电阻是（　　） A. 与 B. 与 C. 与 D. 与 【答案】D 【解析】 【详解】根据可知，U-I图像中某点与原点连线的斜率等于该点对应的电阻值，由图像可知ad两点与原点连线的斜率最接近，则阻值最接近。 故选D。 3. 列关于四幅图的说法正确的是（ ） A. 图甲中，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，说明摩擦过程中创造了电荷 B. 图乙中，燃气灶中安装了电子点火器，点火应用了静电屏蔽原理 C. 在图丙所示的静电场中，同一试探电荷在A点所受电场力小于在B点所受电场力 D. 图丁中，把带正电的带电体C靠近导体AB，导体A和导体B下部的金属箔都张开，且导体A带正电，B带负电 【答案】C 【解析】 【详解】A．图甲中，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，只是毛皮上的部分电子会转移到橡胶棒上，并没有创造电荷，故A错误； B．图乙中，燃气灶中安装了电子点火器，点火应用了尖端放电原理，故B错误； C．在图丙所示的静电场中，根据电场线的疏密程度可知，A点场强小于B点场强，则同一试探电荷在A点所受电场力小于在B点所受电场力，故C正确； D．图丁中，把带正电的带电体C靠近导体AB，导体A和导体B下部的金属箔都张开，根据静电感应原理可知，导体A带负电，B带正电，故D错误。 故选C。 4. 关于电场强度的概念，下列说法正确的是（ ） A. 由可知，某电场的场强E跟F成正比，跟q成反比 B. 电场中某一点的场强与放入该点的试探电荷无关 C. 是点电荷的电场强度公式，其中Q是场源电荷的电荷量 D. 以点电荷Q为中心、r为半径的球面上各处的场强E相同 【答案】BC 【解析】 【详解】A．电场强度定义式是比值定义，E的大小由场源有关，而与F、q无关，故A错误； B．电场中某一点的场强是由电场本身性质决定的，与放入该点的试探电荷的正负、大小以及是否放入试探电荷无关，故B正确； C．是点电荷的电场强度公式，其中Q是场源电荷的电荷量，故C正确； D．电场强度是矢量，不仅有大小，而且有方向，以点电荷Q为中心、r为半径的球面上各处的场强E大小相等，但方向不同，因此场强不同，故D错误。 故选BC。 5. 如图所示，金属杆的质量为m，长为l，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面成角斜向上，结果静止于水平导轨上。已知重力加速度为g。关于金属杆所受力的大小，下列说法正确的是（  ） A. 安培力大小为 B. 安培力大小为 C. 摩擦力大小为 D. 支持力大小为 【答案】B 【解析】 【详解】AB．金属杆电流方向与磁场方向垂直，安培力大小为 根据左手定则可判断，安培力与竖直方向夹角为斜向左上，故A错误，B正确； C．根据水平方向平衡条件得 故C错误； D．竖直方向，由平衡条件得 故D错误。 故选B。 6. 如图所示，甲、乙都是由一个灵敏电流表G和一个电阻箱R组成的电表，下列说法正确的是（　　） A. 甲表是电流表，R减小时量程减小 B. 乙表是电流表，R增大时量程增大 C. 甲表是电压表，R减小时量程减小 D. 乙表是电压表，R增大时量程增大 【答案】D 【解析】 【详解】根据电表改装原理可知，甲是电流表，R减小时分流变大，则电流表量程增大；乙表是电压表，R增大时分压变大，则电压表量程增大。 故选D。 7. 平安同学先用多用电表的欧姆表“10”挡测量，发现指针偏转角度很大而读数很小。为了减小测量误差，他再次进行测量前应该进行的操作步骤顺序是（　　） ①将红表笔和黑表笔接触 ②把选择开关旋转到“×100”位置 ③把选择开关旋转到“×1”位置 ④调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点 A. ③①④ B. ②①④ C. ③④① D. ②④① 【答案】A 【解析】 【详解】指针的偏转角过大，表明选用的倍率过大，应当减小倍率，故把选择开关旋转到“×1”位置，更换挡位之后，应重新进行欧姆调零，再进行测量读出数据，故合理的操作顺序为③①④。故A正确，BCD错误。 故选A。 8. 某静电除尘器的除尘原理如图，一带正电的金属板和一个带负电的放电极形成电场，它们之间的电场线分布如图所示，虚线为一带电烟尘颗粒的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。若不计烟尘颗粒的重力，下列说法正确的是（　　） A. 烟尘颗粒带正电 B. a点电势高于b点电势 C. a点电场强度大于b点电场强度 D. 烟尘颗粒在a点的电势能小于在b点的电势能 【答案】C 【解析】 【详解】A．粒子的受力方向永远指向轨迹内侧，由带电烟尘颗粒的运动轨迹可知烟尘颗粒受力方向沿着电场线的切线方向，烟尘颗粒带负电，故A错误； B．a、b两点所在等势线如图所示    沿着电场线方向电势逐渐降低，a点电势低于b点电势，故B错误； C．电场线越密场强越强，由图可知，由可知烟尘颗粒在a点的电场强度大于在b点的电场强度，故C正确； D．若烟尘颗粒由a运动到b，由图知电场力做正功，电势能减小， 若烟尘颗粒由b运动到a，电场力做负功，电势能增大，仍有，故D错误。 故选C。 9. 电容器充电后就储存了能量，某同学研究电容器储存的能量E与电容器的电容C、电荷量Q及电容器两极间电压U之间的关系。他从等效的思想出发，认为电容器储存的能量等于把电荷从一个极板搬运到另一个极板过程中克服电场力所做的功。为此他做出电容器两极间的电压u随电荷量q变化的图像（图3所示）。按照他的想法，下列说法正确的是（　　） A. 图线的斜率越大，电容C越大 B. 搬运的电量，克服电场力所做的功近似等于上方小矩形的面积 C. 对同一电容器，电容器储存的能量E与两极间电压U成正比 D. 若电容器电荷量为Q时储存的能量为E，则电容器电荷量为时储存的能量为 【答案】B 【解析】 【详解】A．由 得 图线的斜率为 ，故图线的斜率越大，电容越小，故A错误； B．由 类比速度—时间图像的面积表示位移，则图像的面积代表克服电场力所做的功，所以搬运的电量，克服电场力所做的功近似等于上方小矩形的面积，故B正确； C．电容器储存的能量等于把电荷从一个极板搬运到另一个极板过程中克服电场力所做的功，也等于图像所围的面积 解得 从上面的式子看出，对同一电容器，电容器储存的能量与电容器两极板间电压的平方成正比，故C错误； D．根据C项分析知，电容器储存的能量与电荷量的平方成正比，故若电容器电荷量为Q时储存的能量为E，则电容器电荷量为时储存的能量为，故D错误。 故选B。 10. 静电透镜是利用静电场使电子束汇聚或发散的一种装置，其中某部分静电场的分布如图所示.虚线表示这个静电场在xOy平面内的一簇等势线，等势线形状相对于Ox轴、Oy轴对称.等势线的电势沿x轴正向增加，且相邻两等势线的电势差相等.一个电子经过P点（其横坐标为-x0）时，速度与Ox轴平行.适当控制实验条件，使该电子通过电场区域时仅在Ox轴上方运动.在通过电场区域过程中，该电子沿y方向的分速度vy随位置坐标x变化的示意图可能是图中（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】 由于等势线的电势沿x轴正向增加，等势线与电场线垂直，故可做出经过P点的电场线如图所示，电子所受的电场力与场强方向相反，故电子受到一个斜向右下方的电场力，故沿y负方向加速运动．电子通过y轴后受到的电场力斜向右上方，故沿y轴负方向减速运动；又由于在x轴方向始终加速，故在水平方向通过相同的位移时间变短，根据 故通过相同的水平位移竖直向速度变化量减小．由于的斜率代表竖直向速度vy随x轴变化的快慢，故D正确ABC错误。 故选D． 【点睛】本题难度较大，综合性较强，解决这类题目的一定要从受力情况着手，然后根据运动情况判定出物体在某一方向的速度随水平位移变化的快慢． 【考点】电子在电场中的运动 二、多项选择题（共5小题，每小题3分，共15分。每小题列出的四个选项中至少有两个是符合题目要求的。全部选对得3分，选对但选不全得2分，选错得0分） 11. 下列各图中，已标出电流I、磁感应强度B的方向，其中符合安培定则的是（　　） A. B. C. D. 【答案】AB 【解析】 【详解】A．图A为环形电流的磁场，符合安培定则，故A正确； B．图B是直线电流的磁场，符合安培定则，故B正确； C．图C是直线电流的磁场，产生的磁场应该是逆时针方向的，不符合安培定则，故C错误； D．图D是通过螺线管的磁场，，产生的磁场方向应该向右，不符合安培定则，故D错误。 故选AB。 12. 下列关于电源电动势的说法正确的是（　　） A. 电源是通过静电力把其它形式的能转化为电能的装置 B. 电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功 C. 电源电动势反映了电源内部非静电力做功的本领 D. 把同一电源接在不同的电路中，电源的电动势将变化 【答案】BC 【解析】 【分析】电动势是表示电源把其它形式的能转化为电能的本领大小的物理量．电动势由电源本身的特性决定，与外电路的结构无关． 【详解】电源是把其他形式的能（非静电力）转化为电能的装置，电源电动势反映了电源内部非静电力做功的本领，A错误C正确；根据可得电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功，B正确；电动势由电源本身的特性决定，与外电路的结构无关，D错误． 13. 在如图所示的U—I图中，直线a为某电源的路端电压与电流的关系，直线b为某电阻R的电压与电流的关系。现用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图可知（　　） A. 电源的输出功率为4.0W B. 电源的路端电压为4.0V，电源的效率为66.7% C. 该电源的电动势为6.0V，电源内阻因发热损耗功率3.0W D. 用更大的电阻与该电源组成闭合回路，电源的输出功率增大 【答案】AB 【解析】 【详解】A．交点坐标表示回路电流和电压，其对应的面积表示电源的输出功率，电源的输出功率为 ，故A正确； B．电源的路端电压为4.0V，电源的效率为，故B正确； C．该电源的电动势为6.0V，电源内阻为 因发热损耗功率为，故C错误； D．根据图像，外电阻为 内电阻为 用比R阻值大的电阻与该电源组成闭合回路，外电阻远离电源的内阻，电源的输出功率减小，D错误。 故选AB。 14. 在如图所示电路中，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在滑动变阻器R2的滑动端由a向b缓慢滑动的过程中（　　） A. 电压表的示数增大，电流表的示数减小 B. 电容器C所带电荷量减小 C. R1的电功率增大 D. 电源的输出功率可能先增大后减小 【答案】AD 【解析】 【详解】A．在滑动变阻器R2的滑动端由a向b缓慢滑动的过程中，R2阻值变大，总电阻变大，总电流减小，电流表的示数减小，R1两端的电压和电源内电压均变小，可知电压表读数变大，故A正确； B．电容器C两端的电压变大，根据Q=CU可知，电容器所带电荷量变大，故B错误； C．R1的电流变小，根据P=I2R1可知，其电功率减小，故C错误； D．当外电阻等于电源内阻时电源的输出功率最大，则当R2阻值变大时，外电阻可能先小于电源内阻，后大于电源内阻，则此时电源的输出功率先增大后减小，故D正确。 故选AD。 15. 范德格拉夫静电加速器（简称范氏起电机）是1931年美国科学家范德格拉夫发明的。它由两部分组成，一部分是产生高电压的装置，叫做范德格拉夫起电机；另一部分是利用高压加速带电粒子的加速管。其起电机部分结构如图所示，金属球壳固定在绝缘支柱顶端，绝缘材料制成的传送带套在两个转轮上，由电动机带动循环运转。和是两排金属针（称做电刷），与传送带靠近但不接触，其中电刷与金属球壳内壁相连。当电刷与几万伏的直流高压电源的正极接通时，正电荷将被喷射到传送带上，并被传送带带着向上运动。当正电荷到达电刷附近时，由于感应起电和电晕放电作用，最终使得球壳上集聚大量电荷，从而在金属球壳与大地之间形成高电压、强电场，用以加速带电粒子。带电粒子的加速是在加速管中进行，加速管安装在起电机的绝缘支柱里面，管内抽成真空。管顶装有粒子源，底是靶。根据以上信息，下列说法正确的是（ ） A. 金属球达到带电稳定时，金属球带负电，且负电荷只能分布在金属球外表面 B. 传送带左右两边均带正电 C. 粒子在加速管中做变加速运动 D. 若金属球和大地构成的电容器的电容为，金属球所带电荷量为，从静止开始加速带电量为的粒子（不计重力），粒子轰击靶的能量为 【答案】CD 【解析】 【详解】AB．当传送带上的正电荷到达电刷附近时，电刷上被感应出负电荷，又由于尖端放电，上的负电荷与传送带上的正电荷中和，从而使传送带右侧不再带电，而电刷上因失去负电荷而带上正电，又因为与金属球壳内壁连接，而导体带电电荷只能存在于外表面，因此上的正电荷立即传到金属球壳的外表面，故AB错误； C．由于电荷在金属球壳均匀分布，当研究金属球壳外部的电场时，可以将金属球壳等效为一个位于球心的点电荷，根据点电荷的电场分布规律，粒子远离金属球的过程中电场线逐渐变稀疏，而电场线的疏密程度表示场强的大小，所以粒子加速度逐渐变小，做变加速运动，故C正确； D．由及 可得，故D正确。 故选CD。 三、实验题 16. 通过实验测量金属丝的电阻率。 （1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，某次测量示数如图1所示，可得金属丝直径的测量值___________。 （2）按图2所示的电路测量金属丝的电阻（阻值约为）。实验中除开关、若干导线之外还提供了下列器材： 器材（代号） 规格 电压表 量程，内阻约 电压表 量程，内阻约 电流表 量程，内阻约 电流表 量程，内阻约 滑动变阻器 总阻值约20 Ω 滑动变阻器 总阻值约500 Ω 电源 电动势约为3.0 V 从以上器材中选择合适的器材进行测量，电压表应选___________，电流表应选___________，滑动变阻器应选___________（填器材代号）。 （3）若通过测量获得，金属丝的长度、直径，电阻，由此可计算得出金属丝的电阻率___________。 （4）考虑电表内阻的影响，金属丝的电阻比其实际值___________（选填“偏大”或“偏小”）。 【答案】（1）0.334##0.335##0.336 （2） ①. ②. ③. （3） （4）偏小 【解析】 【小问1详解】 [1] 螺旋测微器固定刻度未超过刻线，固定刻度读数为，可动刻度读数约为 金属丝直径 【小问2详解】 [2][3][4] 电源电动势为，电压表选量程的；待测电阻约为，电路中最大电流约=，电流表选量程的；为便于调节，滑动变阻器选总阻值较小的 【小问3详解】 [5] 由电阻定律有 金属丝横截面积 整理得= 【小问4详解】 [6] 图2中电压表与金属丝并联，电流表测得的是通过金属丝和电压表的总电流，测得电阻 实际电阻 所以，测量值偏小。 17. 要测定一节干电池的电动势E和内阻r（已知E约为1.5V，r约为1）。 （1）为了完成该实验，选择实验器材时，在电路的a、b两点间可接入的器件是______。 A. 一个定值电阻 B. 电阻箱 C. 滑动变阻器 （2）为了调节方便且测量精度更高，电流表和电压表应选______（选填选项前的字母）。 A. 电流表（0～0.6A），电压表（0～3V） B. 电流表（0～0.6A），电压表（0～15V） C. 电流表（0～3A），电压表（0～3V） D. 电流表（0～3A），电压表（0～15V） （3）经过多次测量，他们记录了多组电流表示数I和电压表示数U，并在图中画出了图像。由图像可以得出，此干电池的电动势的测量值______V（保留三位有效数字），内阻的测量值______（保留两位有效数字）。 （4）由于电表并非理想电表，导致______（选填“电压”或“电流”）的测量存在系统误差。 （5）实验中随着滑动变阻器滑片的移动，电流表的示数I及干电池的输出功率P都会发生变化，图中的各示意图中正确反映关系的是______。 A. B. C. D. 【答案】（1）BC （2）A （3） ①. 1.49 ②. 0.82 （4）电流 （5）C 【解析】 【小问1详解】 [1]电路中有电压表、电流表，应采用伏安法测电动势和内阻，故在电路的a、b两点间可接入的器件是电阻箱或滑动变阻器。 故选BC。 【小问2详解】 [1]由于电源电动势约为1.5V，故电压表量程选择3V就可以，内阻约为，但考虑到其他电阻，电流表量程选择0.6A就可以。 故选A。 【小问3详解】 [1][2]由闭合电路欧姆定律可得 图线与纵轴交点坐标表示电动势，图线斜率绝对值表示内阻，可得 【小问4详解】 电压表的分流作用造成系统误差，电压值越大，电压表的分流越多，对应的与的差值越大，因此电流的测量有误差。 【小问5详解】 干电池的输出功率 随着滑动变阻器滑片的移动，P、I图线为开口向下的抛物线，故C正确，ABD错误。 故选C。 四、解答题（共40分，请在答题纸上写出必要的文字说明，重要的方程式，演算过程，明确数值和单位，只有答案，没有过程不得分，书写不认真，无法辨认不得分） 18. 如图所示，长为l的绝缘细线一端悬于O点，另一端系一质量为m、电荷量为q的小球。现将此装置放在水平向右的匀强电场中，小球静止在A点，此时细线与竖直方向成37°角。重力加速度为g，，。 （1）判断小球的带电性质； （2）求该匀强电场的电场强度E的大小； （3）若将小球向左拉起至与O点处于同一水平高度且细绳刚好张紧，将小球由静止释放，求小球运动到最低点时的速度大小。 【答案】（1）负电 （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 球在A点静止，其受力情况如下图所示 根据平衡条件，电场力水平向左与电场线方向相反，判断小球带负电。 【小问2详解】 根据共点力平衡条件有 解得 【小问3详解】 设小球到达最低点时的速度为v，小球从水平位置运动到最低点的过程中，根据动能定理有 解得 19. 如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.0V、内阻r=0.50Ω的直流电源。现把一个质量m=0.04kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒静止。导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R=3.5Ω，金属导轨的其它电阻不计，g取。已知sin37°=0.60，cos37°=0.80，试求： （1）通过导体棒的电流； （2）导体棒受到的安培力大小和方向； （3）导体棒受到的摩擦力的大小和方向。 【答案】（1）1A；（2）0.2N；沿斜面向上；（3）0.04N；沿斜面向上 【解析】 【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律得 （2）导体棒受到的安培力 由左手定则可知，安培力沿斜面向上。 （3）对导体棒受力分析如图，将重力正交分解得，沿导轨斜面方向分力 根据平衡条件可知，摩擦力沿斜面向上，有 解得 f=0.04N 20. 如图甲所示，多个横截面积相同的金属圆筒依次排列，其中心轴线在同一直线上，圆筒的长度依照一定的规律依次增加。序号为奇数的圆筒和交变电源的一个极相连，序号为偶数的圆筒和该电源的另一个极相连。交变电源两极间电势差的变化规律如图乙所示。在t＝0时，奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值，此时位于金属圆板（序号为0）中央的一个电子，在圆板和圆筒1之间的电场中由静止开始加速，沿中心轴线冲进圆筒1。圆筒不同长度的设计，使电子运动到圆筒与圆筒之间各个间隙中都能恰好使静电力的方向跟运动方向相同而不断加速。经过n次加速，进入电场强度为E方向竖直向下的匀强电场，最后从该匀强电场右边缘射出。已知电子的质量为m、电子电荷量为e、电压的绝对值为、周期为T，竖直向下电场的极板长度为s，电子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计。求： （1）电子进入圆筒1时的速度大小； （2）第n个圆筒的长度L； （3）电子在竖直向下的匀强电场中竖直方向的位移大小y。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 电压的绝对值为，电子进入圆筒1时有 可得进入圆筒1时的速度大小 【小问2详解】 设电子进入第n个圆筒后的速度为，由动能定理可知 可得 为了达到同步加速，电子在圆筒中做匀速直线运动，运动的时间均为，第n个金属圆筒的长度 可得 【小问3详解】 竖直向下电场的极板长度为s，水平方向有 竖直方向有 联立可得 21. 对同一个物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。 （1）如图所示，A为电源正极，B为电源负极。设电源电动势为E，电源内阻为r，外电路电阻为R，闭合电路的电流为I。请根据电动势的定义，结合能量转化与守恒定律，证明闭合电路欧姆定律的表达式。 （2）经典电磁理论认为：当金属导体两端电压稳定后，导体中产生分布不随时间变化的恒定电场。恒定电场中，任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化，它的基本性质与静电场相同，在恒定电场的作用下，金属中的自由电子做定向加速运动，在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞，每次碰撞后定向移动的速率减为0。碰撞阻碍了自由电子的定向运动，结果是大量自由电子定向移动的平均速率不随时间变化。某种金属中单位体积内的自由电子数量为n，自由电子的质量为m，所带电荷量为e，如图所示，由该种金属制成的长为L，横截面积为S的圆柱形金属导体，将其两端加上恒定电压U。为了简化问题，假设自由电子连续两次与不动的粒子碰撞的时间间隔平均值为。 a.自由电子从静止开始加速时间为时的速度v； b.求金属导体中的电流I。 【答案】（1）见解析 （2）a. ；b. 【解析】 【小问1详解】 根据电动势的概念，则时间t内，电源通过非静电力做功输出的能量为W=Eq 根据电流的定义式有 外电路转化的内能为 内电路转化的内能为 根据能量守恒定律有W=Q外+Q内 联立解得 得证。 【小问2详解】 a、恒定电场的场强 则自由电子所受电场力 加速度为 设电子在恒定电场中由静止加速的时间为t0时的速度为v，则v=at0 解得 b、电子定向移动的平均速率 金属导体中产生的电流 则可得 22. 高中物理学习中，图像法是分析物理规律、解决实际问题的重要工具，是利用数学思想方法解决物理问题的应用和体现。 （1）电势可以随时间变化，也可以随空间发生变化。自然界中某量的变化可以记为，发生这个变化所用的时间间隔可以记为；变化量与的比值就定义为这个量对时间的变化率。若空间中存在一静电场，轴与某条电场线重合。 ①请你类比上述变化率的概念写出电势对空间位置的变化率的定义式； ②该静电场的电势随的分布可能是上图所示甲、乙两种情况中的一种。请你根据电势随空间的变化情况分析比较两种情况的电场在区域内的相同点和不同点。 （2）太阳能电池的核心部分是P型和N型半导体的交界区域——PN结，如图甲所示，取P型和N型半导体的交界为坐标原点，PN结左、右端到原点的距离分别为、。无光照时，PN结内会形成一定的电压，对应的电场称为内建电场，方向由N区指向P区；有光照时，原来被正电荷约束的电子获得光能变为自由电子，就产生了电子—空穴对，空穴带正电且电荷量等于元电荷；不计自由电子的初速度，在内建电场作用下，电子被驱向N区，空穴被驱向P区，于是N区带负电，P区带正电，图甲所示的元件就构成了直流电源。某太阳能电池在有光持续照射时，若外电路断开，其PN结的内建电场的电场强度的大小分布如图乙所示，已知xP、和。若该电池短路时单位时间内通过外电路某一横截面的电子数为，求此太阳能电池的电动势和内阻。 【答案】（1）① ②相同点：两个电场的电场强度方向相同，均沿着x轴正方向；不同点：甲图的电场是匀强电场，大小不变，乙图电场的大小沿着x轴正方向减小。 （2）， 【解析】 【小问1详解】 ①根据题意得 ②图像的斜率表示电场强度的大小和方向：甲图的斜率不变，表明电场强度大小不变，是匀强电场，电场强度的方向沿着电势降低的方向，即电场强度的方向沿着x轴正方向；乙图的斜率减小，表明电场强度的大小沿着x轴正方向逐渐减小，电场强度的方向也沿着x轴正方向。综上所述，相同点：两个电场的电场强度方向相同，均沿着x轴正方向；不同点：甲图的电场是匀强电场，大小不变，乙图电场的大小沿着x轴正方向减小。 【小问2详解】 根据电动势的定义可得 W即为内部电场力所做的功，内建电场力F 随位移的变化图象如图所示，W为该图线与坐标轴所围的面积 则有 联立可得 电源短路时所有通过N区的电子经外电路回到P区，电流为 该太阳能电池的内阻为 联立解得 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学年度第二学期期末考试试卷 高一启承物理 （时间：90分钟 满分：100分 为必修3模块结业考试） 一、单项选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分） 1. 下列说法中正确的是（　　） A. 磁感线是磁场中客观存在的 B. 磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止 C. 根据，磁场中某点的磁感应强度B与F成正比，与IL成反比 D. 磁场中某点的磁场方向，为放在该点的小磁针静止时N极所指的方向 2. 将四个定值电阻、、、分别接入电路，测得电流、电压值对应点如图所示。其中阻值最接近的两个电阻是（　　） A. 与 B. 与 C. 与 D. 与 3. 列关于四幅图的说法正确的是（ ） A. 图甲中，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，说明摩擦过程中创造了电荷 B. 图乙中，燃气灶中安装了电子点火器，点火应用了静电屏蔽原理 C. 在图丙所示的静电场中，同一试探电荷在A点所受电场力小于在B点所受电场力 D. 图丁中，把带正电的带电体C靠近导体AB，导体A和导体B下部的金属箔都张开，且导体A带正电，B带负电 4. 关于电场强度的概念，下列说法正确的是（ ） A. 由可知，某电场的场强E跟F成正比，跟q成反比 B. 电场中某一点的场强与放入该点的试探电荷无关 C. 是点电荷的电场强度公式，其中Q是场源电荷的电荷量 D. 以点电荷Q为中心、r为半径的球面上各处的场强E相同 5. 如图所示，金属杆的质量为m，长为l，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面成角斜向上，结果静止于水平导轨上。已知重力加速度为g。关于金属杆所受力的大小，下列说法正确的是（  ） A. 安培力大小为 B. 安培力大小为 C. 摩擦力大小为 D. 支持力大小为 6. 如图所示，甲、乙都是由一个灵敏电流表G和一个电阻箱R组成的电表，下列说法正确的是（　　） A. 甲表是电流表，R减小时量程减小 B. 乙表是电流表，R增大时量程增大 C. 甲表是电压表，R减小时量程减小 D. 乙表是电压表，R增大时量程增大 7. 平安同学先用多用电表的欧姆表“10”挡测量，发现指针偏转角度很大而读数很小。为了减小测量误差，他再次进行测量前应该进行的操作步骤顺序是（　　） ①将红表笔和黑表笔接触 ②把选择开关旋转到“×100”位置 ③把选择开关旋转到“×1”位置 ④调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点 A. ③①④ B. ②①④ C. ③④① D. ②④① 8. 某静电除尘器的除尘原理如图，一带正电的金属板和一个带负电的放电极形成电场，它们之间的电场线分布如图所示，虚线为一带电烟尘颗粒的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。若不计烟尘颗粒的重力，下列说法正确的是（　　） A. 烟尘颗粒带正电 B. a点电势高于b点电势 C. a点电场强度大于b点电场强度 D. 烟尘颗粒在a点的电势能小于在b点的电势能 9. 电容器充电后就储存了能量，某同学研究电容器储存的能量E与电容器的电容C、电荷量Q及电容器两极间电压U之间的关系。他从等效的思想出发，认为电容器储存的能量等于把电荷从一个极板搬运到另一个极板过程中克服电场力所做的功。为此他做出电容器两极间的电压u随电荷量q变化的图像（图3所示）。按照他的想法，下列说法正确的是（　　） A. 图线的斜率越大，电容C越大 B. 搬运的电量，克服电场力所做的功近似等于上方小矩形的面积 C. 对同一电容器，电容器储存的能量E与两极间电压U成正比 D. 若电容器电荷量为Q时储存的能量为E，则电容器电荷量为时储存的能量为 10. 静电透镜是利用静电场使电子束汇聚或发散的一种装置，其中某部分静电场的分布如图所示.虚线表示这个静电场在xOy平面内的一簇等势线，等势线形状相对于Ox轴、Oy轴对称.等势线的电势沿x轴正向增加，且相邻两等势线的电势差相等.一个电子经过P点（其横坐标为-x0）时，速度与Ox轴平行.适当控制实验条件，使该电子通过电场区域时仅在Ox轴上方运动.在通过电场区域过程中，该电子沿y方向的分速度vy随位置坐标x变化的示意图可能是图中（　　） A. B. C. D. 二、多项选择题（共5小题，每小题3分，共15分。每小题列出的四个选项中至少有两个是符合题目要求的。全部选对得3分，选对但选不全得2分，选错得0分） 11. 下列各图中，已标出电流I、磁感应强度B的方向，其中符合安培定则的是（　　） A. B. C. D. 12. 下列关于电源电动势的说法正确的是（　　） A. 电源是通过静电力把其它形式的能转化为电能的装置 B. 电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功 C. 电源电动势反映了电源内部非静电力做功的本领 D. 把同一电源接在不同的电路中，电源的电动势将变化 13. 在如图所示的U—I图中，直线a为某电源的路端电压与电流的关系，直线b为某电阻R的电压与电流的关系。现用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图可知（　　） A. 电源的输出功率为4.0W B. 电源的路端电压为4.0V，电源的效率为66.7% C. 该电源的电动势为6.0V，电源内阻因发热损耗功率3.0W D. 用更大的电阻与该电源组成闭合回路，电源的输出功率增大 14. 在如图所示电路中，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在滑动变阻器R2的滑动端由a向b缓慢滑动的过程中（　　） A. 电压表的示数增大，电流表的示数减小 B. 电容器C所带电荷量减小 C. R1的电功率增大 D. 电源的输出功率可能先增大后减小 15. 范德格拉夫静电加速器（简称范氏起电机）是1931年美国科学家范德格拉夫发明的。它由两部分组成，一部分是产生高电压的装置，叫做范德格拉夫起电机；另一部分是利用高压加速带电粒子的加速管。其起电机部分结构如图所示，金属球壳固定在绝缘支柱顶端，绝缘材料制成的传送带套在两个转轮上，由电动机带动循环运转。和是两排金属针（称做电刷），与传送带靠近但不接触，其中电刷与金属球壳内壁相连。当电刷与几万伏的直流高压电源的正极接通时，正电荷将被喷射到传送带上，并被传送带带着向上运动。当正电荷到达电刷附近时，由于感应起电和电晕放电作用，最终使得球壳上集聚大量电荷，从而在金属球壳与大地之间形成高电压、强电场，用以加速带电粒子。带电粒子的加速是在加速管中进行，加速管安装在起电机的绝缘支柱里面，管内抽成真空。管顶装有粒子源，底是靶。根据以上信息，下列说法正确的是（ ） A. 金属球达到带电稳定时，金属球带负电，且负电荷只能分布在金属球外表面 B. 传送带左右两边均带正电 C. 粒子在加速管中做变加速运动 D. 若金属球和大地构成的电容器的电容为，金属球所带电荷量为，从静止开始加速带电量为的粒子（不计重力），粒子轰击靶的能量为 三、实验题 16. 通过实验测量金属丝的电阻率。 （1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，某次测量示数如图1所示，可得金属丝直径的测量值___________。 （2）按图2所示的电路测量金属丝的电阻（阻值约为）。实验中除开关、若干导线之外还提供了下列器材： 器材（代号） 规格 电压表 量程，内阻约 电压表 量程，内阻约 电流表 量程，内阻约 电流表 量程，内阻约 滑动变阻器 总阻值约20 Ω 滑动变阻器 总阻值约500 Ω 电源 电动势约为3.0 V 从以上器材中选择合适的器材进行测量，电压表应选___________，电流表应选___________，滑动变阻器应选___________（填器材代号）。 （3）若通过测量获得，金属丝的长度、直径，电阻，由此可计算得出金属丝的电阻率___________。 （4）考虑电表内阻的影响，金属丝的电阻比其实际值___________（选填“偏大”或“偏小”）。 17. 要测定一节干电池的电动势E和内阻r（已知E约为1.5V，r约为1）。 （1）为了完成该实验，选择实验器材时，在电路的a、b两点间可接入的器件是______。 A. 一个定值电阻 B. 电阻箱 C. 滑动变阻器 （2）为了调节方便且测量精度更高，电流表和电压表应选______（选填选项前的字母）。 A. 电流表（0～0.6A），电压表（0～3V） B. 电流表（0～0.6A），电压表（0～15V） C. 电流表（0～3A），电压表（0～3V） D. 电流表（0～3A），电压表（0～15V） （3）经过多次测量，他们记录了多组电流表示数I和电压表示数U，并在图中画出了图像。由图像可以得出，此干电池的电动势的测量值______V（保留三位有效数字），内阻的测量值______（保留两位有效数字）。 （4）由于电表并非理想电表，导致______（选填“电压”或“电流”）的测量存在系统误差。 （5）实验中随着滑动变阻器滑片的移动，电流表的示数I及干电池的输出功率P都会发生变化，图中的各示意图中正确反映关系的是______。 A. B. C. D. 四、解答题（共40分，请在答题纸上写出必要的文字说明，重要的方程式，演算过程，明确数值和单位，只有答案，没有过程不得分，书写不认真，无法辨认不得分） 18. 如图所示，长为l的绝缘细线一端悬于O点，另一端系一质量为m、电荷量为q的小球。现将此装置放在水平向右的匀强电场中，小球静止在A点，此时细线与竖直方向成37°角。重力加速度为g，，。 （1）判断小球的带电性质； （2）求该匀强电场的电场强度E的大小； （3）若将小球向左拉起至与O点处于同一水平高度且细绳刚好张紧，将小球由静止释放，求小球运动到最低点时的速度大小。 19. 如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.0V、内阻r=0.50Ω的直流电源。现把一个质量m=0.04kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒静止。导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R=3.5Ω，金属导轨的其它电阻不计，g取。已知sin37°=0.60，cos37°=0.80，试求： （1）通过导体棒的电流； （2）导体棒受到的安培力大小和方向； （3）导体棒受到的摩擦力的大小和方向。 20. 如图甲所示，多个横截面积相同的金属圆筒依次排列，其中心轴线在同一直线上，圆筒的长度依照一定的规律依次增加。序号为奇数的圆筒和交变电源的一个极相连，序号为偶数的圆筒和该电源的另一个极相连。交变电源两极间电势差的变化规律如图乙所示。在t＝0时，奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值，此时位于金属圆板（序号为0）中央的一个电子，在圆板和圆筒1之间的电场中由静止开始加速，沿中心轴线冲进圆筒1。圆筒不同长度的设计，使电子运动到圆筒与圆筒之间各个间隙中都能恰好使静电力的方向跟运动方向相同而不断加速。经过n次加速，进入电场强度为E方向竖直向下的匀强电场，最后从该匀强电场右边缘射出。已知电子的质量为m、电子电荷量为e、电压的绝对值为、周期为T，竖直向下电场的极板长度为s，电子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计。求： （1）电子进入圆筒1时的速度大小； （2）第n个圆筒的长度L； （3）电子在竖直向下的匀强电场中竖直方向的位移大小y。 21. 对同一个物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。 （1）如图所示，A为电源正极，B为电源负极。设电源电动势为E，电源内阻为r，外电路电阻为R，闭合电路的电流为I。请根据电动势的定义，结合能量转化与守恒定律，证明闭合电路欧姆定律的表达式。 （2）经典电磁理论认为：当金属导体两端电压稳定后，导体中产生分布不随时间变化的恒定电场。恒定电场中，任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化，它的基本性质与静电场相同，在恒定电场的作用下，金属中的自由电子做定向加速运动，在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞，每次碰撞后定向移动的速率减为0。碰撞阻碍了自由电子的定向运动，结果是大量自由电子定向移动的平均速率不随时间变化。某种金属中单位体积内的自由电子数量为n，自由电子的质量为m，所带电荷量为e，如图所示，由该种金属制成的长为L，横截面积为S的圆柱形金属导体，将其两端加上恒定电压U。为了简化问题，假设自由电子连续两次与不动的粒子碰撞的时间间隔平均值为。 a.自由电子从静止开始加速时间为时的速度v； b.求金属导体中的电流I。 22. 高中物理学习中，图像法是分析物理规律、解决实际问题的重要工具，是利用数学思想方法解决物理问题的应用和体现。 （1）电势可以随时间变化，也可以随空间发生变化。自然界中某量的变化可以记为，发生这个变化所用的时间间隔可以记为；变化量与的比值就定义为这个量对时间的变化率。若空间中存在一静电场，轴与某条电场线重合。 ①请你类比上述变化率的概念写出电势对空间位置的变化率的定义式； ②该静电场的电势随的分布可能是上图所示甲、乙两种情况中的一种。请你根据电势随空间的变化情况分析比较两种情况的电场在区域内的相同点和不同点。 （2）太阳能电池的核心部分是P型和N型半导体的交界区域——PN结，如图甲所示，取P型和N型半导体的交界为坐标原点，PN结左、右端到原点的距离分别为、。无光照时，PN结内会形成一定的电压，对应的电场称为内建电场，方向由N区指向P区；有光照时，原来被正电荷约束的电子获得光能变为自由电子，就产生了电子—空穴对，空穴带正电且电荷量等于元电荷；不计自由电子的初速度，在内建电场作用下，电子被驱向N区，空穴被驱向P区，于是N区带负电，P区带正电，图甲所示的元件就构成了直流电源。某太阳能电池在有光持续照射时，若外电路断开，其PN结的内建电场的电场强度的大小分布如图乙所示，已知xP、和。若该电池短路时单位时间内通过外电路某一横截面的电子数为，求此太阳能电池的电动势和内阻。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $