精品解析：北京市十一学校2024-2025学年高三上学期1月月考物理试题

北京市十一学校2025届高三年级1月月考物理试题 满分：100分 时长：90分钟 第一部分 本部分共10题，每题3分，共30分。在每题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确的。全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。把你认为正确答案的代表字母填写在答题卡上相应位置。 1. 如图表示某电场等势面的分布情况。将某一试探电荷先后放置在电场中的A点和B点，两点的电场强度分别为、，电势分别为，，它所受电场力的大小分别为、，电势能分别为、，下列关系式一定正确的是（　　） A. B. C. D. 2. 如图所示，线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面。实验中观察到，开关闭合瞬间，电流表指针向右偏转，则（　　） A. 开关断开瞬间，电流表指针不偏转 B. 开关闭合瞬间，两个线圈中的电流方向可能同为顺时针 C. 开关闭合，向右移动滑动变阻器的滑片，电流表指针向右偏转 D. 开关闭合，向上拔出线圈A的过程中，线圈B将对线圈A产生排斥力 3. 如图所示，一对带绝缘支柱的导体M、N彼此接触，且均不带电。把带正电的物体P移近导体M。下列说法正确的是（　　） A. 此时M带负电，N带正电，M内一点的电势比N内一点电势低 B. 若先把M、N分开，再移去P，M带正电，N带负电 C. 若先用手短暂接触一下N后，把P移去，再将M、N分开，则M、N均带负电 D. 若先使P短暂接触M后将P移去，再将M、N分开，则M、N均带正电 4. 在匀强磁场中放置一个金属圆环，磁场方向与圆环平面垂直。规定磁场方向向里为正。当磁感应强度B随时间t按如图所示的正弦规律变化时，下列说法正确的是（　　） A. 时刻，圆环受到的安培力为零 B. 时刻，圆环受到的安培力为零 C. 内，圆环中感应电流方向沿顺时针方向 D. 内，圆环先出现扩张趋势后出现收缩趋势 5. 如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有R = 55 的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是 A. 电流表的读数为1.00 A B. 电流表的读数为2.00A C. 电压表的读数为110V D. 电压表的读数为155V 6. 把电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接。先使开关S掷向1端，电源向电容器充电；然后把开关S掷向2端，电容器放电。电流传感器中的电流i随时间t变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 在t1~t2时间内，电容器两极板间电压逐渐增大 B. 在t3~t4时间内，电容器的电容逐渐减小 C. 若只增大电阻R的阻值，则充电电流的最大值增大 D. 若只增大电阻R的阻值，则电容器的放电时间变长 7. 小组在探究电磁感应现象时，进行了如下比较实验。用图（a）所示缠绕方式将漆包线分别绕在几何尺寸相同的有机玻璃管和金属铝管上，漆包线的两端与电流传感器接通，两管皆竖直放置，将一个小的强磁体分别从管的上端由静止释放，在管内下落至管的下端，实验中电流传感器测得的两管上流过漆包线的电流I随时间t变化分别如图（b）和图（c）所示，分析可知（　　） A. 图（c）是用玻璃管获得的图像 B. 磁铁在玻璃管中下落所受的电磁阻力始终保持不变 C. 忽略空气阻力，在图（b）监测时间内，磁铁减小的重力势能等于系统增加的焦耳热 D. 如果在铝管壁上从上往下锯一条狭缝，磁铁在铝管中下落时间与在玻璃管中下落时间相同 8. 同学利用电压传感器（可视为理想电压表）来研究电感线圈工作时的特点。图甲中三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响；L是自感系数很大的线圈，电阻忽略不计。在闭合开关S的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关。图乙是由传感器得到的电压u随时间t变化的图像。不计电源内阻。下列说法正确的是（　　） A. 开关S闭合瞬间，流经灯的电流比的大 B. 开关S闭合瞬间至断开前，流经灯的电流保持不变 C. 开关S断开瞬间，灯闪亮一下再熄灭 D. 根据题中信息，可以推算出图乙中与的比值 9. 如图所示的图像中，直线A为某电源的路端电压与电流的关系，直线B、C分别是电阻，的电压与电流的关系。若将这两个电阻分别直接与该电源连接成闭合电路，则（　　） A. 两个电阻的电功率相等 B. 接在电源上时，电源的效率较小 C. 两种情况下，电源中非静电力做功的功率相等 D. 将两电阻并联后与该电源相连，电源输出功率比单独接入时都大 10. 现在的城市街道上到处都能看到各种共享自行车和电动助力车，极大地方便了市民的短途出行。如图甲是一款电动助力车，其调速把手主要是应用了“霍尔效应”来控制行驶速度的。调速把手内部截面如图乙所示，内部含有永久磁铁和霍尔器件等部件。如图丙，把手里面的霍尔器件是一个棱长分别为a，b、l的长方体金属器件，助力车正常行驶时，在霍尔器件的上下面通有一个恒定电流I，骑手将调速把手旋转，永久磁铁也跟着转动，施加在霍尔器件上的磁场就会发生变化，霍尔器件就能在C、D间输出变化的电压U，电机电路感知这个电压的变化就能相应地改变电机转速，这个电压U与电机转速n的关系如图丁所示。以下叙述正确的是（　　） A. 霍尔器件C端的电势高于D端的电势 B. 若组装助力车时不小心将永久磁铁装反了（两极互换）将会影响该电动助力车的正常骑行 C. 维持恒定电流I不变，仅减小图丙中器件的尺寸a，可使电动助力车更容易获得最大速度 D. 若骑手按图乙箭头所示方向均匀转动把手时电压会随时间均匀增大，则电动助力车的加速度将会增大 第二部分 本部分共8题，共70分。实验题把正确答案填在答题纸上相应横线上或空白处。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。 11. 实验小组同学为测量某圆柱形丝状材料的电阻率，进行了如下实验。 （1）该小组同学首先用多用电表的欧姆挡粗测该材料丝电阻值。他们先选择欧姆挡挡位进行测量，发现指针指在图示虚线位置。 ①以下给出接下来可能的操作步骤： a.将两表笔短接，调节欧姆档调零旋钮使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，断开两表笔； b.将两表笔分别连接到材料丝的两端，读出阻值后，断开两表笔； c.旋转选择开关，对准欧姆挡的位置； d.旋转选择开关，对准欧姆挡的位置； e.旋转选择开关，对准交流“OFF”档，并拔出两表笔； 请把你认为正确的步骤前的字母按合理的顺序填写在横线上________。 ②按照正确的操作步骤，指针指在图示实线位置，该材料丝的电阻值约为________。 （2）接下来该组同学利用伏安法精确测量该材料电阻率。已知该材料长度为L。 ①他们利用螺旋测微器测定材料直径结果如图所示，则测量直径为________mm。 ②为测量材料丝电阻，现有的实验器材如下： A.电压表（量程0~3V，内阻约） B.电压表（量程0~15V，内阻约） C.电流表（量程0~3mA，内阻约） D.电流表（量程0~0.6A，内阻约） E.滑动变阻器（） F.滑动变阻器（） G.电源E（电动势为4.0V）及开关和导线若干 该组同学从以上器材中选择合适的器材，为了调节方便，测量准确，并能在实验中获得尽可能大的电压调节范围，则电压表应选择________，电流表应选择________，滑动变阻器应选择________，（选填各器材前的字母）。 ③根据②中要求，正确选择仪器后，帮助小组同学完成图中实物连接________； ④小组同学在正确连接电路后，闭合开关，多次改变材料丝接入电路的长度l、调节滑动变阻器连入电路的阻值，记录电压表的示数U、电流表的示数I，从而得到多个的值，作出图像，并根据该图像斜率求得材料电阻率。由于电表内阻带来的影响，该方法得到的电阻率比真实值________（选填“偏大”、“偏小”、“相等”） 12. 实验小组利用实验室的电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻，并采用图甲所示电路进行实验。 （1）该组记录了若干组数据，并将对应点标在坐标纸上，如图乙，利用图像求得干电池的电动势________V（结果保留三位有效数字），内电阻________（结果保留两位有效数字）。 （2）在上述实验过程中存在系统误差，以下关于电动势和内阻的测量值、与真实值、之间的比较，正确的是________。 A. ， B. ， C. ， D. ， （3）在测量电源的电动势和内阻的实验中，另一组同学设计了如图丙所示的电路图。 ①改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值的定值电阻两端的电压U。根据实验数据描点，绘出的图象是一条直线。若直线的斜率为k，在坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势________和内阻________。（用k、b和表示） ②由于电表内阻对实验造成的影响，该方法所测得的电动势比真实值________（选填“偏大”、“偏小”、“相等”，下同），所测得的内阻比真实值________。 13. 如图所示， 用一条长l=0.2 m的绝缘轻绳悬挂一个带电小球，小球质量m=1.0×10-2kg，所带电荷量q =＋2.0×10-8C。现加一水平方向的匀强电场，电场区域足够大，平衡时绝缘绳与竖直方向夹角=37°，已知g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。 （1）求匀强电场电场强度的大小； （2）若将轻绳向右拉至水平后由静止释放，求小球到达最低点时的速度大小； （3）若在图中所示位置剪断轻绳，判断小球此后的运动情况，并求0.1s后小球的速度大小。 14. 如图所示为一真空示波管的原理示意图，加热的电子从阴极K逸出（初速度不计），经阳极A与阴极K之间的电压形成的加速电场加速后，从阳极A的小孔射出，水平进入两平行正对金属板M、N间的中心线后，最终打到荧光屏上的O点处。若在M、N两极板间加恒定电压，电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，则电子将打在荧光屏上的P点；已知电子质量为m，电荷量为，偏转电场M、N两极板间距离为d，两极板长均为、极板右端到荧光屏的距离为。忽略电子在偏转电场中所受重力及它们之间的相互作用力，求： （1）电子刚穿出加速电场时速度的大小； （2）电子刚穿出偏转电场时垂直极板方向的侧向位移y的大小； （3）电子打在荧光屏上的亮点位置P与O点间距离Y的表达式。 15. 如图所示为一个小型交流发电机的原理图，其矩形线圈的面积为S，共有n匝，线圈总电阻为r，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴转动；线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈在转动时可以通过滑环K和电刷L保持与外电路电阻R的连接。在外力作用下线圈以恒定的角速度绕轴匀速转动，初始时刻线圈平面与磁感线平行。（不计转动轴及滑环与电刷的摩擦） （1）写出发电机线圈产生感应电动势瞬时值的表达式； （2）从线圈经过中性面起，求线圈转动半周期过程中R上产生的热量； （3）从线圈经过中性面起，求线圈转动半周期过程中流过R的电荷量。 16. 如图所示是磁流体发电的示意图。平行金属板P、Q 两板相距为d，之间有一个很强的匀强磁场B，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带电量为q的正、负带电离子）沿垂直于B的方向射入磁场， P、Q两板间便产生电压。开关闭合前、后，等离子体在管道进、出口两端压强差的作用下， 均以恒定速率v沿图示方向运动。忽略重力及离子间的相互作用力。 （1）图中P、Q板哪一个是电源的正极； （2）在推导磁流体发电机的电动势时，有多种方法。例如：将发电机内部的等离子体看作长度为d，以速度v切割磁感线的“导体棒”，可得E=Bdv。请你从另外两个角度证明上述结论； （3）开关闭合，电路稳定后，电源的内阻为r，外电路电阻为R，求两板间某运动的带电离子沿电流方向受到的阻力f。 17. 定值电阻、电容器、电感线圈是三种常见的电路元件。电感线圈的自感电动势，式中的自感系数为L，为电流变化率；通过的电流为I时，储存的能量为。 如图所示，足够长的光滑金属框架竖直放置，顶端留有接口a、b，两竖直导轨间距为d。一质量为m、长度为d的金属棒始终与竖直导轨接触良好，磁感应强度为B的匀强磁场与框架平面垂直，重力加速度为g。不计空气阻力，不计框架和金属棒的电阻及电磁辐射的能量损失。 （1）若在a、b间接入一个阻值为R的定值电阻，现从静止释放金属棒，求金属棒的最终速度大小； （2）若在a、b间接入一个电容为C的电容器，现从静止释放金属棒，求t时刻电容器上储存的电荷量Q； （3）若在a、b间接入一个电阻不计、自感系数为L的电感线圈，现从静止释放金属棒，求金属棒下落过程中的最大速度。 18. 电磁力是自然界四大基本相互作用力之一，电力和磁力是这一相互作用的两个部分，一个电磁相互作用是电现象还是磁现象，在很大程度上取决于研究问题所选取的参考系。 （1）如图甲所示，空间中存在垂直于纸面的匀强磁场，其磁感应强度大小为B，一带电粒子以垂直于磁场的速度v水平向右射入磁场。则粒子会受到洛伦兹力的作用。若此时在与粒子运动速度相同的惯性参考系中观察，则粒子静止，静止的带电粒子不会受到洛伦兹力的作用。为解释这一现象，可认为在中，由于磁场的运动，会观察到一个与磁场方向垂直的感生电场，请你求出该电场的大小和方向； （2）如图乙所示，光滑的金属框架固定在绝缘水平面上，空间存在竖直向下的匀强磁场。导体棒MN始终与框架的导轨接触良好，当用垂直于导体棒的水平拉力F拉动导体棒，使其沿导轨向右运动，则导体棒MN中会产生感应电动势。这一电动势有两种理解方式：在地面参考系∑中观察，导体棒MN切割磁感线产生动生电动势；若在与导体棒MN运动速度相同的惯性系中观察，则由于磁场的运动产生感生电动势。两个参考系下观察到的电动势应该完全相同。请写出在参考系∑和参考系中分别是什么力充当电动势中的非静电力？ （3）在一个真空环境中，有一条通有电流I的长直导线，已知电流在距离导线r处产生的磁感应强度，k为已知常数。初速度为的电子在与导线垂直距离为的初位置处开始垂直于导线向导线运动，如图丙所示。已知电子运动过程中与导线的最近距离为，灵活在不同参考系下观察，利用洛伦兹力和电场力做功特点，求电子初速度的大小。 已知电子电荷量为，电子质量为m，的图像在到区间与r轴围成的面积为，如图丁所示。不考虑地磁场影响，电子重力忽略不计。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 北京市十一学校2025届高三年级1月月考物理试题 满分：100分 时长：90分钟 第一部分 本部分共10题，每题3分，共30分。在每题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确的。全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。把你认为正确答案的代表字母填写在答题卡上相应位置。 1. 如图表示某电场等势面的分布情况。将某一试探电荷先后放置在电场中的A点和B点，两点的电场强度分别为、，电势分别为，，它所受电场力的大小分别为、，电势能分别为、，下列关系式一定正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．因A点等势面较B点密集，可知电场线也密集，场强也较大，则 选项A正确； B．因A点场强较大，根据 F=Eq 可知 选项B正确； C．由等势面分布可知 选项C正确； D．因试探电荷的电性不确定，可知不能确定两点电势能的关系，选项D错误。 故选ABC。 2. 如图所示，线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面。实验中观察到，开关闭合瞬间，电流表指针向右偏转，则（　　） A. 开关断开瞬间，电流表指针不偏转 B. 开关闭合瞬间，两个线圈中的电流方向可能同为顺时针 C. 开关闭合，向右移动滑动变阻器的滑片，电流表指针向右偏转 D. 开关闭合，向上拔出线圈A的过程中，线圈B将对线圈A产生排斥力 【答案】C 【解析】 【详解】A．开关闭合瞬间，穿过线圈B磁通量增大，电流表指针向右偏转，开关断开瞬间，穿过线圈B磁通量减小，且方向与开关闭合瞬间穿过线圈B磁通量方向相同，电流表指针会向左偏转，故A错误； B．开关闭合瞬间，穿过线圈B磁通量增大，由楞次定律可知线圈B中感应电流的磁场与线圈A中磁场方向相反，故两个线圈中的电流方向不可能同为顺时针，故B错误； C．开关闭合，向右移动滑动变阻器的滑片，接入电路中的电阻减小，线圈A中电流增大，穿过线圈B磁通量增大，磁通量变化情况与开关闭合瞬间相同，电流表指针向右偏转，故C正确； D．开关闭合，向上拔出线圈A的过程中，由楞次定律可知，为阻碍磁通量的变化，线圈B将对线圈A产生吸引力，故D错误。 故选C。 3. 如图所示，一对带绝缘支柱的导体M、N彼此接触，且均不带电。把带正电的物体P移近导体M。下列说法正确的是（　　） A. 此时M带负电，N带正电，M内一点的电势比N内一点电势低 B. 若先把M、N分开，再移去P，M带正电，N带负电 C. 若先用手短暂接触一下N后，把P移去，再将M、N分开，则M、N均带负电 D. 若先使P短暂接触M后将P移去，再将M、N分开，则M、N均带正电 【答案】CD 【解析】 【详解】A．由于P带正电，由于静电感应，则此时M带负电，N带正电，两导体MN为等势体，则M内一点的电势与N内一点电势相等，选项A错误； B．由于静电感应，则此时M带负电，N带正电，若先把M、N分开，再移去P，M带负电，N带正电，选项B错误； C．因MN处在带正电的电场中，可知电势高于大地电势，若先用手短暂接触一下N后，大地中的负电荷流向MN，则把P移去，再将M、N分开，则M、N均带负电，选项C正确； D．若先使 P 短暂接触 M 后，发生接触起电，M、N 带上正电荷，则将 P 移去，再将 M、N 分开，则 M、N 均带正电，选项D正确。 故选CD。 4. 在匀强磁场中放置一个金属圆环，磁场方向与圆环平面垂直。规定磁场方向向里为正。当磁感应强度B随时间t按如图所示的正弦规律变化时，下列说法正确的是（　　） A. 时刻，圆环受到的安培力为零 B. 时刻，圆环受到的安培力为零 C. 内，圆环中感应电流方向沿顺时针方向 D. 内，圆环先出现扩张趋势后出现收缩趋势 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．时刻，磁感应强度为零，可知此时圆环受到的安培力为零，选项A正确； B．时刻，磁感应强度的变化率为零，感应电流为零，则此时圆环受到的安培力为零，选项B正确； C．内，穿过圆环的磁通量先向里减小后向外增加，根据楞次定律可知，圆环中产生感应电流方向沿顺时针方向，选项C正确； D．内，穿过圆环的磁通量先增加后减小，根据“增缩减扩”可知，圆环先出现收缩趋势后出现扩张趋势，选项D错误。 故选ABC。 5. 如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有R = 55 的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是 A. 电流表的读数为1.00 A B. 电流表的读数为2.00A C. 电压表的读数为110V D. 电压表的读数为155V 【答案】AC 【解析】 【详解】CD．原线圈电压有效值U1=220V，根据原副线圈匝数比为2:1可知次级电压为U2=110V，则电压表的读数为110V，选项C正确，D错误； AB．根据变压器输入功率等于输出功率，即 解得I1=1.00A，选项A正确，B错误； 故选AC. 6. 把电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接。先使开关S掷向1端，电源向电容器充电；然后把开关S掷向2端，电容器放电。电流传感器中的电流i随时间t变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 在t1~t2时间内，电容器两极板间电压逐渐增大 B. 在t3~t4时间内，电容器的电容逐渐减小 C. 若只增大电阻R的阻值，则充电电流的最大值增大 D. 若只增大电阻R的阻值，则电容器的放电时间变长 【答案】AD 【解析】 【详解】A．在t1~t2时间内，电容器充电，所带电量增加，电容不变，根据电容的定义式 可知，极板间的电压增大，故A正确； B．在t3~t4时间内，电容器在放电，在放电过程中，电容器电荷量减小，但电容是反应电容器本身的特性，与电压和电量无关，保持不变，故B错误； C．若只增大电阻R的阻值，根据公式 可知充电电流的最大值减小，故C错误； D．若只增大电阻R的阻值，根据公式 可知，电容器的放电时间变长，故D正确。 故选AD。 7. 小组在探究电磁感应现象时，进行了如下比较实验。用图（a）所示缠绕方式将漆包线分别绕在几何尺寸相同的有机玻璃管和金属铝管上，漆包线的两端与电流传感器接通，两管皆竖直放置，将一个小的强磁体分别从管的上端由静止释放，在管内下落至管的下端，实验中电流传感器测得的两管上流过漆包线的电流I随时间t变化分别如图（b）和图（c）所示，分析可知（　　） A. 图（c）是用玻璃管获得的图像 B. 磁铁在玻璃管中下落所受的电磁阻力始终保持不变 C. 忽略空气阻力，在图（b）监测时间内，磁铁减小的重力势能等于系统增加的焦耳热 D. 如果在铝管壁上从上往下锯一条狭缝，磁铁在铝管中下落时间与在玻璃管中下落时间相同 【答案】A 【解析】 【详解】A．强磁体在铝管中运动，铝管会形成涡流，玻璃是绝缘体，故强磁体在玻璃管中运动，玻璃管不会形成涡流，强磁体在铝管中加速后很快达到平衡状态，做匀速直线运动，而玻璃管中的磁体则一直做加速运动，故由图像可知图（c）的脉冲电流峰值不断增大，说明强磁体的速度在增大，与玻璃管中磁体的运动情况相符，故A正确； B．在玻璃管中下落，玻璃管为绝缘体，线圈的脉冲电流峰值增大，电流不断在变化，故小磁体受到的电磁阻力在不断变化，故B错误； C．忽略空气阻力，在图（b）监测时间内，磁铁减小的机械能等于系统增加的焦耳热和磁铁增加的动能，故C错误； D．如果在铝管壁上从上往下锯一条狭缝，磁铁在铝管中下落依旧在侧壁会有涡流形成阻碍运动，时间大于在玻璃管中下落时间，故D错误。 故选A。 8. 同学利用电压传感器（可视为理想电压表）来研究电感线圈工作时的特点。图甲中三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响；L是自感系数很大的线圈，电阻忽略不计。在闭合开关S的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关。图乙是由传感器得到的电压u随时间t变化的图像。不计电源内阻。下列说法正确的是（　　） A. 开关S闭合瞬间，流经灯的电流比的大 B. 开关S闭合瞬间至断开前，流经灯的电流保持不变 C. 开关S断开瞬间，灯闪亮一下再熄灭 D. 根据题中信息，可以推算出图乙中与的比值 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．开关S闭合瞬间，由于电感线圈的阻碍作用，灯逐渐变亮，通过灯的电流缓慢增加，灯马上变亮，则开关S闭合瞬间，流经灯的电流比的大；待稳定后，流经灯D2和D3的电流相等；故从开关S闭合瞬间至断开前，流经灯D1的电流逐渐增加，故A正确，B错误； C．开关S断开瞬间，由于电感线圈阻碍电流减小的作用，由电感线圈继续为灯和提供电流，又因为电路稳定的时候，流经灯和的电流相等，所以灯逐渐熄灭，不会闪亮一下，故C错误； D．开关S闭合瞬间，灯和串联，电压传感器所测电压为两端电压，由欧姆定律可得 电路稳定后，流过的电流为 开关S断开瞬间，电感线圈能够为和提供与之前等大电流，故其两端电压为 故可以推算出图乙中u1与u2的比值为 故D正确。 故选AD。 9. 如图所示的图像中，直线A为某电源的路端电压与电流的关系，直线B、C分别是电阻，的电压与电流的关系。若将这两个电阻分别直接与该电源连接成闭合电路，则（　　） A. 两个电阻的电功率相等 B. 接在电源上时，电源的效率较小 C. 两种情况下，电源中非静电力做功的功率相等 D. 将两电阻并联后与该电源相连，电源输出功率比单独接入时都大 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．由两图线的交点读出，接在电源上时U1=，I1=，电阻电功率为 接在电源上时电压U2= ，通过的电流I2= ，电阻电功率为 两个电阻的电功率不相等； 根据效率的计算公式可知，接在电源上时，外电压较小，电源的效率较小，故B正确，A错误； C．电源中非静电力做功的功率为，则两种情况下非静电力做功的功率不相等，故C错误； D．电路的外电阻越接近内阻，输出功率越大，根据A直线斜率可知内阻为 、电阻为 两电阻并联后的总电阻为 所以将两电阻并联后与该电源相连，电源输出功率比单独接入时都大，故D正确。 故选BD。 10. 现在的城市街道上到处都能看到各种共享自行车和电动助力车，极大地方便了市民的短途出行。如图甲是一款电动助力车，其调速把手主要是应用了“霍尔效应”来控制行驶速度的。调速把手内部截面如图乙所示，内部含有永久磁铁和霍尔器件等部件。如图丙，把手里面的霍尔器件是一个棱长分别为a，b、l的长方体金属器件，助力车正常行驶时，在霍尔器件的上下面通有一个恒定电流I，骑手将调速把手旋转，永久磁铁也跟着转动，施加在霍尔器件上的磁场就会发生变化，霍尔器件就能在C、D间输出变化的电压U，电机电路感知这个电压的变化就能相应地改变电机转速，这个电压U与电机转速n的关系如图丁所示。以下叙述正确的是（　　） A. 霍尔器件C端的电势高于D端的电势 B. 若组装助力车时不小心将永久磁铁装反了（两极互换）将会影响该电动助力车的正常骑行 C. 维持恒定电流I不变，仅减小图丙中器件的尺寸a，可使电动助力车更容易获得最大速度 D. 若骑手按图乙箭头所示方向均匀转动把手时电压会随时间均匀增大，则电动助力车的加速度将会增大 【答案】C 【解析】 【详解】A．由左手定则，电子所受洛伦兹力向外，所以霍尔器件C端的电势低于D端的电势，故A错误； B．若磁铁装反了（两极互换）霍尔电压会反向，但由丁图可知不影响电动助力车的正常骑行，故B错误； C．根据题意，有 ， 可知 所以仅减小图丙中器件的尺寸a时，U增大，由丁图可知可使电动助力车更容易获得最大速度，故C正确； D．当骑手按图乙箭头所示方向均匀转动把手时若电压会随时间均匀增大，则由丁图可知，电动助力车的速度随时间增加更慢，加速度将减小，故D错误。 故选C。 第二部分 本部分共8题，共70分。实验题把正确答案填在答题纸上相应横线上或空白处。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。 11. 实验小组同学为测量某圆柱形丝状材料的电阻率，进行了如下实验。 （1）该小组同学首先用多用电表的欧姆挡粗测该材料丝电阻值。他们先选择欧姆挡挡位进行测量，发现指针指在图示虚线位置。 ①以下给出接下来可能的操作步骤： a.将两表笔短接，调节欧姆档调零旋钮使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，断开两表笔； b.将两表笔分别连接到材料丝的两端，读出阻值后，断开两表笔； c.旋转选择开关，对准欧姆挡的位置； d.旋转选择开关，对准欧姆挡的位置； e.旋转选择开关，对准交流“OFF”档，并拔出两表笔； 请把你认为正确的步骤前的字母按合理的顺序填写在横线上________。 ②按照正确的操作步骤，指针指在图示实线位置，该材料丝的电阻值约为________。 （2）接下来该组同学利用伏安法精确测量该材料电阻率。已知该材料长度为L。 ①他们利用螺旋测微器测定材料直径结果如图所示，则测量直径为________mm。 ②为测量材料丝电阻，现有的实验器材如下： A.电压表（量程0~3V，内阻约） B.电压表（量程0~15V，内阻约） C.电流表（量程0~3mA，内阻约） D.电流表（量程0~0.6A，内阻约） E.滑动变阻器（） F.滑动变阻器（） G.电源E（电动势为4.0V）及开关和导线若干 该组同学从以上器材中选择合适的器材，为了调节方便，测量准确，并能在实验中获得尽可能大的电压调节范围，则电压表应选择________，电流表应选择________，滑动变阻器应选择________，（选填各器材前的字母）。 ③根据②中要求，正确选择仪器后，帮助小组同学完成图中实物连接________； ④小组同学在正确连接电路后，闭合开关，多次改变材料丝接入电路的长度l、调节滑动变阻器连入电路的阻值，记录电压表的示数U、电流表的示数I，从而得到多个的值，作出图像，并根据该图像斜率求得材料电阻率。由于电表内阻带来的影响，该方法得到的电阻率比真实值________（选填“偏大”、“偏小”、“相等”） 【答案】（1） ①. dabe ②. 1100 （2） ①. 0.595 ②. A ③. C ④. E ⑤. ⑥. 偏大 【解析】 【小问1详解】 ①[1]该小组同学首先用多用电表的欧姆挡粗测该金属丝电阻值。他们先选择欧姆挡挡位进行测量，发现指针指在图示虚线位置，指针偏转角度过小，说明所选倍率过小，应选较大一些的倍率，所以应旋转选择开关，对准欧姆挡的位置；每换一次档，都要重新进行欧姆调零；即需要将两表笔短接，调节欧姆挡调零旋钮使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，断开两表笔；接着将两表笔分别连接到金属丝的两端，读出阻值后，断开两表笔；最后旋转选择开关，对准交流“OFF”档，并拔出两表笔。所以正确的步骤顺序为：dabe； ②[2]根据指针指在图示实线位置，可读出该金属丝的电阻值约为。 【小问2详解】 ①[1]螺旋测微器精确度为0.01mm，则测量直径为mm+mm=0.595mm。 ②[2][3][4]电源电动势为4.0V，电压表选择A； 电路中电流约为mA 电流表选择C； 为了调节方便，测量准确，并能在实验中获得尽可能大的电压调节范围，滑动变阻器选择E； ③[5] 由于金属丝电阻阻值远大于电流表内阻，故应选用电流表应内接法测量，根据电压之比与电阻之比关系有 则V 则滑动变阻器可采用限流式接法，电压范围在1.3V~4V，连接实物图如图 ④[6] 该实验方案在测量金属丝电阻时的主要误差来源于电流表的分压作用，导致测量值偏大； 12. 实验小组利用实验室的电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻，并采用图甲所示电路进行实验。 （1）该组记录了若干组数据，并将对应点标在坐标纸上，如图乙，利用图像求得干电池的电动势________V（结果保留三位有效数字），内电阻________（结果保留两位有效数字）。 （2）在上述实验过程中存在系统误差，以下关于电动势和内阻的测量值、与真实值、之间的比较，正确的是________。 A. ， B. ， C. ， D. ， （3）在测量电源的电动势和内阻的实验中，另一组同学设计了如图丙所示的电路图。 ①改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值的定值电阻两端的电压U。根据实验数据描点，绘出的图象是一条直线。若直线的斜率为k，在坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势________和内阻________。（用k、b和表示） ②由于电表内阻对实验造成的影响，该方法所测得的电动势比真实值________（选填“偏大”、“偏小”、“相等”，下同），所测得的内阻比真实值________。 【答案】（1） ①. 1.45 ②. 1.3 （2）A （3） ①. ②. ③. 偏小 ④. 偏小 【解析】 【小问1详解】 [1][2]该组记录了若干组数据，并将对应点标在坐标纸上，如图乙，连接图像上各点， 根据 U=E-Ir 则利用图像求得干电池的电动势 1.45V 内电阻 【小问2详解】 当电流表示数为零时，电源的内电压为零，电压表示数为真实值； 所测内阻实际上是电源内阻与电流表内阻之和，因此内阻测量值大于真实值。 故选A。 【小问3详解】 ①[1][2]由闭合电路欧姆定律，可知 整理，可得 依题意，有 解得 ②[3][4]若考虑电压表内阻对实验造成的影响，则可将电压表内阻与R0并联，可得 则 即该方法所测得的电动势比真实值偏小，所测得的内阻比真实值偏小。 13. 如图所示， 用一条长l=0.2 m的绝缘轻绳悬挂一个带电小球，小球质量m=1.0×10-2kg，所带电荷量q =＋2.0×10-8C。现加一水平方向的匀强电场，电场区域足够大，平衡时绝缘绳与竖直方向夹角=37°，已知g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。 （1）求匀强电场电场强度的大小； （2）若将轻绳向右拉至水平后由静止释放，求小球到达最低点时的速度大小； （3）若在图中所示位置剪断轻绳，判断小球此后的运动情况，并求0.1s后小球的速度大小。 【答案】（1）N/C；（2）m/s；（3） 【解析】 【分析】 【详解】(1)小球静止，受重力、电场力和线的拉力，根据平衡条件有 解得 N/C (2)小球由静止释放至最低点过程中，由动能定理 代入数据解得 m/s (3)剪断轻绳后，小球受重力、电场力将做匀加速直线运动。根据牛顿第二定律可得 根据速度时间公式 联立可得0.1s后小球的速度大小为 v=1.25m/s 14. 如图所示为一真空示波管的原理示意图，加热的电子从阴极K逸出（初速度不计），经阳极A与阴极K之间的电压形成的加速电场加速后，从阳极A的小孔射出，水平进入两平行正对金属板M、N间的中心线后，最终打到荧光屏上的O点处。若在M、N两极板间加恒定电压，电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，则电子将打在荧光屏上的P点；已知电子质量为m，电荷量为，偏转电场M、N两极板间距离为d，两极板长均为、极板右端到荧光屏的距离为。忽略电子在偏转电场中所受重力及它们之间的相互作用力，求： （1）电子刚穿出加速电场时速度的大小； （2）电子刚穿出偏转电场时垂直极板方向的侧向位移y的大小； （3）电子打在荧光屏上的亮点位置P与O点间距离Y的表达式。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 电子在加速电场中时 解得 【小问2详解】 电子在偏转电场时做类平抛运动，则 解得 【小问3详解】 电子打在荧光屏上的亮点位置P与O点间距离Y的表达式 解得 15. 如图所示为一个小型交流发电机的原理图，其矩形线圈的面积为S，共有n匝，线圈总电阻为r，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴转动；线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈在转动时可以通过滑环K和电刷L保持与外电路电阻R的连接。在外力作用下线圈以恒定的角速度绕轴匀速转动，初始时刻线圈平面与磁感线平行。（不计转动轴及滑环与电刷的摩擦） （1）写出发电机线圈产生感应电动势瞬时值的表达式； （2）从线圈经过中性面起，求线圈转动半周期过程中R上产生的热量； （3）从线圈经过中性面起，求线圈转动半周期过程中流过R的电荷量。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 发电机线圈产生感应电动势瞬时值的表达式 【小问2详解】 感应电动势有效值为 回路电流的有效值 线圈转动半周期过程中R上产生的热量， 解得 【小问3详解】 根据，， 可得 16. 如图所示是磁流体发电的示意图。平行金属板P、Q 两板相距为d，之间有一个很强的匀强磁场B，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带电量为q的正、负带电离子）沿垂直于B的方向射入磁场， P、Q两板间便产生电压。开关闭合前、后，等离子体在管道进、出口两端压强差的作用下， 均以恒定速率v沿图示方向运动。忽略重力及离子间的相互作用力。 （1）图中P、Q板哪一个是电源的正极； （2）在推导磁流体发电机的电动势时，有多种方法。例如：将发电机内部的等离子体看作长度为d，以速度v切割磁感线的“导体棒”，可得E=Bdv。请你从另外两个角度证明上述结论； （3）开关闭合，电路稳定后，电源的内阻为r，外电路电阻为R，求两板间某运动的带电离子沿电流方向受到的阻力f。 【答案】（1）Q板；（2）见解析；（3） 【解析】 【分析】 【详解】（1）Q板为电源正极。 （2）方法1：外电路断开时，路端电压等于电动势 U=E 当离子所受洛伦兹力与电场力平衡时，离子将不再偏转，电源有稳定电动势 qvB= 联立解得 E=Bdv 方法2：由电动势的定义 ，W非=qvBd 联立解得 E=Bdv 方法3：电路接通时，克服安培力做功的功率等于电流做功的功率 BIdv=IE 解得 E=Bdv （3）电路稳定后，电路中的电流 I= 两极板间的电压为路端电压 U=IR 根据 I=nesv 可知，稳定后离子运动时沿电流方向的分速度v不变。粒子沿电流方向受力平衡，有 联立解得 17. 定值电阻、电容器、电感线圈是三种常见的电路元件。电感线圈的自感电动势，式中的自感系数为L，为电流变化率；通过的电流为I时，储存的能量为。 如图所示，足够长的光滑金属框架竖直放置，顶端留有接口a、b，两竖直导轨间距为d。一质量为m、长度为d的金属棒始终与竖直导轨接触良好，磁感应强度为B的匀强磁场与框架平面垂直，重力加速度为g。不计空气阻力，不计框架和金属棒的电阻及电磁辐射的能量损失。 （1）若在a、b间接入一个阻值为R的定值电阻，现从静止释放金属棒，求金属棒的最终速度大小； （2）若在a、b间接入一个电容为C的电容器，现从静止释放金属棒，求t时刻电容器上储存的电荷量Q； （3）若在a、b间接入一个电阻不计、自感系数为L的电感线圈，现从静止释放金属棒，求金属棒下落过程中的最大速度。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 对金属棒受力分析，当受力平衡时，具有最大速度，即 又 ， 联立，解得 【小问2详解】 金属棒向下做加速运动，在极短时间内，金属棒的速度变化，根据加速度的定义有 金属棒产生的电动势变化 电容器增加的电荷量 根据电流的定义有 解得 金属棒受到的安培力 根据牛顿第二定律，有 解得 可以判断金属棒做匀加速直线运动。t时刻，金属棒的速度 金属棒产生的电动势 t时刻电容器上储存的电荷量 【小问3详解】 设金属棒下落速度为v，根据题意有 设金属棒速度达到最大值时，电流为，有 设该过程金属棒下落的高度为，根据能量守恒定律有 又 可得 联立，解得 18. 电磁力是自然界四大基本相互作用力之一，电力和磁力是这一相互作用的两个部分，一个电磁相互作用是电现象还是磁现象，在很大程度上取决于研究问题所选取的参考系。 （1）如图甲所示，空间中存在垂直于纸面的匀强磁场，其磁感应强度大小为B，一带电粒子以垂直于磁场的速度v水平向右射入磁场。则粒子会受到洛伦兹力的作用。若此时在与粒子运动速度相同的惯性参考系中观察，则粒子静止，静止的带电粒子不会受到洛伦兹力的作用。为解释这一现象，可认为在中，由于磁场的运动，会观察到一个与磁场方向垂直的感生电场，请你求出该电场的大小和方向； （2）如图乙所示，光滑的金属框架固定在绝缘水平面上，空间存在竖直向下的匀强磁场。导体棒MN始终与框架的导轨接触良好，当用垂直于导体棒的水平拉力F拉动导体棒，使其沿导轨向右运动，则导体棒MN中会产生感应电动势。这一电动势有两种理解方式：在地面参考系∑中观察，导体棒MN切割磁感线产生动生电动势；若在与导体棒MN运动速度相同的惯性系中观察，则由于磁场的运动产生感生电动势。两个参考系下观察到的电动势应该完全相同。请写出在参考系∑和参考系中分别是什么力充当电动势中的非静电力？ （3）在一个真空环境中，有一条通有电流I的长直导线，已知电流在距离导线r处产生的磁感应强度，k为已知常数。初速度为的电子在与导线垂直距离为的初位置处开始垂直于导线向导线运动，如图丙所示。已知电子运动过程中与导线的最近距离为，灵活在不同参考系下观察，利用洛伦兹力和电场力做功特点，求电子初速度的大小。 已知电子电荷量为，电子质量为m，的图像在到区间与r轴围成的面积为，如图丁所示。不考虑地磁场影响，电子重力忽略不计。 【答案】（1）E=vB，方向垂直于v向上 （2）在地面参考系 中，洛伦兹力充当非静电力；在参考系 中，感生电场的电场力充当非静电力。 （3） 【解析】 【小问1详解】 设粒子带正电+q，在地面参考系中，它受到的洛伦兹力为 F=qvB 方向向上。因此在参考系∑′中所受的电场力亦为 F=qvB 方向向上。且 F=qE 得 E=vB 方向垂直于v向上。 【小问2详解】 在地面参考系 中，磁场静止，导体棒切割磁感线，自由电荷受洛伦兹力作用，洛伦兹力充当非静电力；在参考系 中，导体棒静止，磁场相对参考系运动，产生感生电场，自由电荷受感生电场力作用，感生电场力充当非静电力。 【小问3详解】 根据第一问结论得 方向指向通电导线；基于所选参考系可知，电子运动的初速度为，当电子运动到距导线最近时，速度为零。在此过程中受到的电场力为 方向垂直于导线并背离导线。电场力做负功，其绝对值为E-r图在到r0之间的面积，即 W=-ekIv0ln2 由动能定理，得 得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $