精品解析：北京市第八中学2025-2026学年高三上学期12月月考物理试题

2025—2026学年度第一学期12月练习题物理 考试时间90分钟，满分100分 一、单项选择题（共10个小题，每小题中只有一个选项符合题意，每小题3分，共30分） 1. 下列四个图中，a、b两点电势相等、电场强度也相同的是（其中C、D图中的a、b两点位于两电荷连线的垂直平分线上，并且关于连线对称）（ ） A. B. C. D. 2. 锂离子电池主要依靠锂离子（Li+）在正极和负极之间移动来工作，如图为锂电池的内部结构。该过程中（Li+）从负极通过隔膜返回正极。已知该锂电池的电动势为3.7V，则（　　） A. 把该电池接入闭合电路后，电动势减小 B. 通过1C电荷量该电池能把3.7J的化学能转化为电能 C. “毫安·时”（mA⋅h）是该电池储存能量的单位 D. 该电池单位时间内可把3.7J的化学能转化为电能 3. 特高压直流输电是国家重点能源工程。如图所示，两条平行导线、，其中a、b点连线与两导线垂直，O点为连线中点，导线长度看作无限长、忽略地磁场，两根导线通有同向的电流，大小分别为、，则（　　） A. 与相互排斥 B. O点的磁感应强度方向与电流方向相同 C. 若，则O点处的磁感应强度大小为零 D. 若，则两导线所受安培力大小不相等 4. 用如图所示装置探究电磁感应现象，闭合开关瞬间，灵敏电流计的指针向右偏转。下列操作也能使电流计指针向右偏转的是（　　） A. 拔出线圈A B. 将闭合的开关断开 C. 将软铁棒插入线圈A D. 将滑动变阻器接入电路的阻值调大 5. “祝融号”火星车的动力主要来源于太阳能电池。现将火星车的动力供电电路简化为如图所示，其中太阳能电池电动势，内阻未知，电动机线圈电阻，电热丝定值电阻。当火星车正常行驶时，电动机两端电压，电热丝消耗功率。当光照强度一定，火星车正常行驶时，下列说法正确的是（　　） A. 通过电热丝电流为1.25A B. 太阳能电池的内阻为30 C. 电动机的发热功率为40W D. 电动机的效率为80% 6. 空间存在沿x轴分布的电场线，一带负电粒子在处由静止释放，该粒子仅在电场力的作用下运动到的过程中，其电势能随x变化的情况如图所示。则电场中x轴上的电势φ、电场强度E、带电粒子的加速度a、带电粒子的动能随位置坐标x的变化图线正确的是（设沿x轴正方向为正）（　　） A. B. C. D. 7. 如图甲、乙、丙所示，三个完全相同的半圆形光滑绝缘轨道置于竖直平面内，左右两端点等高，其中图乙轨道处在垂直纸面向外的匀强磁场中，图丙轨道处在竖直向下的匀强电场中，三个相同的带正电小球同时从轨道左端最高点处由静止释放.则三个带电小球通过圆轨道最低点时（　　） A. 速度相同 B. 均能到达轨道右端最高点处 C. 对轨道的压力相同 D. 所用时间相同 8. 在如图甲所示的电路中，电阻R1＝R2＝R，圆形金属线圈半径为r1，线圈导线的电阻也为R，半径为r2（r2<r1）的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示，图线与横、纵轴的交点坐标分别为t0和B0，其余导线的电阻不计。t＝0时闭合S，至t1时刻，电路中的电流已稳定，下列说法正确的是（　　） A. 线圈中产生的感应电动势的大小为 B. 电容器下极板带负电 C. t0时间内流过R1的电量为 D. 稳定后线圈两端的电压为 9. 如图所示，将霍尔式位移传感器置于一个沿轴正方向的磁场中，磁感应强度随位置变化关系为（，且均为常数），霍尔元件的厚度很小。当霍尔元件通以沿轴正方向的恒定电流，上、下表面会产生电势差，则下列说法正确的是（　　） A. 若霍尔元件是自由电子导电，则上表面电势低于下表面 B. 当物体沿轴正方向移动时，电势差将变小 C. 仅减小上下表面间的距离，传感器灵敏度将变强 D. 仅减小恒定电流，传感器灵敏度将变弱 10. 我国空间站的霍尔推进器某局部区域可抽象成如图所示的模型。平面内存在竖直向下的匀强电场和垂直坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。一电子从点沿轴正方向水平入射，当入射速度为时，电子沿轴做直线运动；当入射速度为时，电子的运动轨迹如图中的虚线所示，且在最高点与在最低点所受的合力大小相等。图示点为最高点，点为最低点，点与点相距。不计重力及电子间相互作用，下列说法错误的是（　　） A. 电场强度的大小 B. 电子向上运动的过程中动能逐渐增加 C. 电子运动到最高点的速度大小为 D. 电子从点运动到最低点所用时间为 二、多项选择题（共4个小题，每小题至少有两个选项符合题意。每小题4分，共16分，少选得2分，错选或多选不得分） 11. 如图所示的装置是用来测量匀强磁场磁感应强度的等臂电流天平，其右臂挂着匝数为的矩形线圈，线圈的水平边长为，磁场的方向与线圈平面垂直。当线圈没有通电时，天平处于平衡状态，当线圈通入图示电流时，则须在一个托盘中加质量为的小砝码才能使天平重新平衡。已知重力加速度为，下列说法正确的是（　　） A. 应在左盘中加入小砝码 B. 由以上测量数据可求出匀强磁场的磁感应强度 C. 若只改变电流的方向，线圈仍保持平衡状态 D. 若改变托盘砝码质量后，发现右盘向上翘起，可通过增大线圈电流使天平重新平衡 12. 如图所示，匀强磁场的方向垂直纸面向里，一带电微粒从磁场边界点垂直于磁场方向射入，沿曲线打到屏上的点。若该微粒经过点时，与一个静止的不带电微粒碰撞并结合为一个新微粒，最终打到屏上。微粒所受重力均可忽略，下列说法正确的是（　　） A. 微粒带正电 B. 碰撞后，新微粒运动轨迹不变 C. 碰撞后，新微粒运动周期不变 D. 碰撞后，新微粒在磁场中受洛伦兹力变大 13. 一学生小组在探究电磁感应现象时，进行了如下比较实验。用图（a）所示的缠绕方式，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，将一很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随时间的变化分别如图（b）和图（c）所示，分析可知（　　） A. 图（b）所示下落过程，小磁体的极、S极上下颠倒了8次 B. 图（b）是用金属铝管获得的图像 C. 分析图（c）可知，小磁体在玻璃管内下降速度越来越慢 D. 分析图（c）可知，与上部相比，小磁体通过线圈下部的磁通量变化率的最大值更大 14. 我国自主设计建造的航空母舰福建舰采用了世界上最先进的电磁弹射技术。图甲为飞机在航空母舰甲板上起飞的电磁弹射装置，其工作原理可简化为如图乙所示，足够长的水平固定金属轨道处于竖直向下的匀强磁场中，左端与充满电的电容器相连，与机身相连的金属牵引杆垂直静置在轨道上，开关掷于1位置后，飞机向右加速到速度为时与牵引杆脱离并起飞。已知两金属轨道电阻不计，间距为，磁感应强度大小为，杆质量为、电阻为，飞机质量为，不计飞机与甲板之间的摩擦和空气阻力。则（　　） A. 飞机起飞过程中端电势高于端 B. 飞机起飞过程做加速度减小的加速直线运动 C. 飞机起飞过程中通过杆的电荷量为 D. 飞机起飞瞬间，开关自动掷于2位置，杆能再向前运动的最大距离为 三、实验题（共2个小题，共16分） 15. 多用电表可以用来测电压、测电流、测电阻、检验二极管的导电性能，还可探究故障电路。 （1）关于多用电表的使用，下列操作正确的是（　　） A. 测电压时，图甲连接方式红、黑表笔接法正确 B. 测电流时，应按图乙连接方式测量 C. 测电阻时，可以按图丙连接方式测量 D. 测二极管的反向电阻时，应按图丁连接方式测量 （2）某同学发现如图1所示的实验电路不能正常工作，为排查电路故障，他用多用电表测量各点间的电压，得到、，已知只有一处故障。为进一步判断电路故障的性质，他断开开关后，将选择开关置于电阻挡的挡，分别将红黑表笔接端时，指针指在如图2所示的位置。则该电阻为_____Ω，他将红黑表笔接ef端时，指针_____（填“几乎不偏转”或“偏转很大”）。 （3）之后该同学用毫安表及相关元件制作了一个简易欧姆表，电阻刻度值尚未标定，电路如图3中甲所示。已知毫安表的满偏电流、将两表笔短接，调节滑动变阻器使毫安表指针满偏，此后将阻值为的电阻接在两表笔之间，此时毫安表指针位置如图3中乙所示。则刻度处应标注_____。 16. 某兴趣小组选用如下器材测定一个电容器的电容，采用的电路如图甲所示，其中电流传感器可以方便地测出电流随时间变化的曲线。 选用器材：待测电容C（额定电压大于9V）：电流传感器和计算机；直流电源（电压9V）：定值电阻、单刀双掷开关；导线若干。 实验过程如下： ①按照图甲正确连接电路； ②将开关S与1端连接，电源向电容器充电； ③将开关S掷向2端，测得电流随时间变化的I—t图线如图乙中的实线a所示： ④利用计算机软件测出I—t曲线和两坐标轴所围的面积。 根据以上信息请回答下列问题： （1）测出曲线和坐标轴所围的面积为，则电容器的电容_____，充电过程中电源释放的电能为_____J。（结果均保留两位有效数字） （2）若将定值电阻换为，重复上述实验步骤，则电流随时间变化的—图线应该是图丙中的曲线_____（选填“a”“b”或“c”）。 （3）某同学想对电容器均匀充电，即电容器的电荷量随时间均匀增加，他查阅资料发现，可以通过理想的“恒流源”来实现这一过程。若使用“恒流源”对电容器充电，则以下有关电容器各物理量变化的图线正确的是（　　） A. B. C. D. 四、论述计算题（共4个小题，共38分。解答时写出必要的文字说明和原始公式，只写出最后答案不得分） 17. 长为的轻质绝缘细线一端悬于点，另一端系一质量为、电荷量为的小球（可视为质点），如图所示，在空间施加沿水平方向的匀强电场（图中未画出），小球静止在点，此时细线与竖直方向夹角，已知，，电场的范围足够大，重力加速度为。保持细线始终张紧，将小球从点拉起至与点处于同一水平高度的点，由静止释放。 （1）求、两点间的电势差； （2）求小球运动至点时速度的大小。 18. 如图所示，MN和PQ是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨，宽度为L，已知导轨足够长，且处于垂直导轨平面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，ab是一根不但与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆，金属杆的质量为m，长度也为L，电阻为R，其余部分电阻不计。已知重力加速度为g，线框下落过程中始终保持水平，不计空气阻力。 （1）起初将开关S断开，让由静止开始自由下落高度后，再将S闭合。请问：开关闭合前瞬间，导体棒两端的电势差是多大？、两点哪一点的电势高？ （2）若先闭合开关再让金属杆由静止下落，分析该过程： a．求金属杆能达到的最大速度； b．已知金属杆下落高度为时，金属杆的速度为，求该过程产生的焦耳热。 19. 电磁场，是一种特殊的物质。 （1）电场具有能量。如图所示，原子核始终静止不动，α粒子先、后通过A、B两点，设α粒子的质量为m、电荷量为q，其通过A、B两点的速度大小分别为vA和vB，求α粒子从A点运动到B点的过程中电势能的变化量ΔEp。 （2）变化的磁场会在空间中激发感生电场。如图所示，空间中有圆心在O点、垂直纸面向里、磁感应强度为B的圆形匀强磁场，当空间中各点的磁感应强度随时间均匀增加时，请根据法拉第电磁感应定律、电动势的定义等，证明磁场内，距离磁场中心O点为r处的感生电场的电场强度E与r成正比。（提示：电荷量为q的电荷所受感生电场力F=qE） （3）电磁场不仅具有能量，还具有动量。如图所示，两极板相距为L的平行板电容器，处在磁感应强度为B的匀强磁场中。磁场方向垂直纸面向里。将一长度为L的导体棒ab垂直放在充好电的电容器两极板之间（其中上极板带正电），并与导体板良好接触。上述导体棒ab、平行板电容器以及极板间的电磁场（即匀强磁场、电容器所激发的电场）组成一个孤立系统，不计一切摩擦。求当电容器通过导体棒ab释放电荷量为q的过程中，该系统中电磁场动量变化量的大小Δp和方向。 20. 磁流体发电机是一种将内能直接转换为电能的新型发电装置，如图所示为该装置的导流通道，其主要结构如图1所示，通道的上下平行金属板M、N之间有很强的磁场，将等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）从左侧不断高速喷入整个通道中，M、N两板间便产生了电压，其简化示意图如图2所示，M、N两金属板相距为a，板宽为b，板间匀强磁场的磁感应强度为B，速度为ⅴ的等离子体自左向右穿过两板后速度大小仍为ⅴ，截面积前后保持不变。设两板之间单位体积内等离子体的数目为n，每个离子的电量为q，板间部分的等离子体等效内阻为r，外电路电阻为R。 （1）金属板M、N哪一个是电源的正极，求这个发电机的电动势E； （2）开关S接通后，设等离子体在板间受除电磁力外的水平阻力恒为f，求等离子体进出磁场前后的压强差； （3）假设上下金属板M、N足够大，若R阻值可以改变，求出其电流最大值。并定性画出I随R变化的图线。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025—2026学年度第一学期12月练习题物理 考试时间90分钟，满分100分 一、单项选择题（共10个小题，每小题中只有一个选项符合题意，每小题3分，共30分） 1. 下列四个图中，a、b两点电势相等、电场强度也相同的是（其中C、D图中的a、b两点位于两电荷连线的垂直平分线上，并且关于连线对称）（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】A．图中a、b两点不在同一等势面上，所以这两点的电势是不相等的，但这两点的场强相同，故A错错误； B．图中a、b两点在同一个等势面上，电势相等，但这两点的场强大小相等、方向不同，故B错误； C．图中a、b两点关于两等量同种电荷的连线对称，所以电势相等，两点的场强大小相等、方向不同，故C错误； D．图中，a、b两点的电势相等，而且场强的方向相同、大小相等，故D正确。 故选D。 2. 锂离子电池主要依靠锂离子（Li+）在正极和负极之间移动来工作，如图为锂电池的内部结构。该过程中（Li+）从负极通过隔膜返回正极。已知该锂电池的电动势为3.7V，则（　　） A. 把该电池接入闭合电路后，电动势减小 B. 通过1C电荷量该电池能把3.7J的化学能转化为电能 C. “毫安·时”（mA⋅h）是该电池储存能量的单位 D. 该电池单位时间内可把3.7J的化学能转化为电能 【答案】B 【解析】 【详解】A．电源电动势是由电源本身决定的，与是否接入电路无关，故A错误； BD．根据电动势的概念可知，通过1C电荷量该电池能把3.7J的化学能转化为电能，而不是该电池单位时间内可把3.7J的化学能转化为电能，故B正确，D错误； C．“毫安·时”（mA⋅h）是该电池储存电量的单位，故C错误。 故选B。 3. 特高压直流输电是国家重点能源工程。如图所示，两条平行导线、，其中a、b点连线与两导线垂直，O点为连线中点，导线长度看作无限长、忽略地磁场，两根导线通有同向的电流，大小分别为、，则（　　） A. 与相互排斥 B. O点的磁感应强度方向与电流方向相同 C. 若，则O点处的磁感应强度大小为零 D. 若，则两导线所受安培力大小不相等 【答案】C 【解析】 【详解】A．两通电导线电流方向相同，存在相互吸引的作用力，故A错误。 BC．根据安培定则可知，I1、I2产生的磁场在O处的磁感应强度方向相反且与电流方向垂直，若I1=I2，根据场强合成可知，O点处的磁感应强度大小为零，故B错误，C正确； D．两导线间相互作用的安培力是一对作用力与反作用力，大小一定相等，故D错误。 故选C。 4. 用如图所示装置探究电磁感应现象，闭合开关瞬间，灵敏电流计的指针向右偏转。下列操作也能使电流计指针向右偏转的是（　　） A. 拔出线圈A B. 将闭合的开关断开 C. 将软铁棒插入线圈A D. 将滑动变阻器接入电路的阻值调大 【答案】C 【解析】 【详解】闭合开关瞬间，左边闭合电路中的电流增大，使A中的磁场增强，穿过B的磁通量变大，此时B中产生感应电流，且灵敏电流计的指针向右偏转。 A．当拔出线圈A时，穿过B的磁通量变小，此时B中产生感应电流，使灵敏电流计的指针向左偏转。故A错； BD．将闭合的开关断开时左边闭合电路中的电流由有变到无，或将滑动变阻器接入电路的阻值调大时，左边闭合电路中的电流变小，都使A中的磁场减弱，穿过B的磁通量变小，此时B中产生感应电流，使灵敏电流计的指针向左偏转，故BD错； C．当将软铁棒插入线圈A时，使A中的磁场增强，穿过B的磁通量变大，所以B中产生的感应电流，使灵敏电流计的指针向右偏转。故C正确。 故选C。 5. “祝融号”火星车的动力主要来源于太阳能电池。现将火星车的动力供电电路简化为如图所示，其中太阳能电池电动势，内阻未知，电动机线圈电阻，电热丝定值电阻。当火星车正常行驶时，电动机两端电压，电热丝消耗功率。当光照强度一定，火星车正常行驶时，下列说法正确的是（　　） A. 通过电热丝电流为1.25A B. 太阳能电池的内阻为30 C. 电动机的发热功率为40W D. 电动机的效率为80% 【答案】C 【解析】 【详解】A．由题可知，电热丝的功率 解得通过电热丝的电流，故A错误； B．根据欧姆定律可知，外电路的电压 则太阳能电池的内阻为，故B错误； C．电动机的发热功率，故C正确； D．电动机的电功率 则电动机的效率，故D错误。 故选C。 6. 空间存在沿x轴分布的电场线，一带负电粒子在处由静止释放，该粒子仅在电场力的作用下运动到的过程中，其电势能随x变化的情况如图所示。则电场中x轴上的电势φ、电场强度E、带电粒子的加速度a、带电粒子的动能随位置坐标x的变化图线正确的是（设沿x轴正方向为正）（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据图像可知随x变化的函数为 （） 令粒子电荷量大小为q，由于 则有 结合上述可知 即图像为一条过原点的倾斜直线，斜率为正值，故A错误； B．根据电场力做功与电势能的变化之间的关系有 则有 可知图像斜率的绝对值表示电场力，根据图像可知图像斜率为一定值，可知，该电场为匀强电场，电场强度为一个定值，图像为一条平行于x轴的直线，故B错误； C．根据上述，电场为匀强电场，根据牛顿第二定律可知，粒子沿x轴正方向做匀加速直线运动，加速度为一个定值，方向与规定正方向相同，可知为正方向上的一条平行于x轴方向的直线，故C正确； D．根据动能定理有 则有 根据上述，电场是匀强电场，则图像是一条过原点的倾斜直线，斜率为正值，故D错误。 故选C。 7. 如图甲、乙、丙所示，三个完全相同的半圆形光滑绝缘轨道置于竖直平面内，左右两端点等高，其中图乙轨道处在垂直纸面向外的匀强磁场中，图丙轨道处在竖直向下的匀强电场中，三个相同的带正电小球同时从轨道左端最高点处由静止释放.则三个带电小球通过圆轨道最低点时（　　） A. 速度相同 B. 均能到达轨道右端最高点处 C. 对轨道的压力相同 D. 所用时间相同 【答案】B 【解析】 【详解】A．在乙图中，因为洛伦兹力总是垂直于速度方向，故洛伦兹力不做功;滑块下落时只有重力做功，故甲和乙两次机械能均守恒，故两次滑块到最低点的速度相等 ，丙图中，小球下滑的过程中电场力做正功，重力做正功，所以小球在最低点的速度大于甲图和乙图中的速度，故A错误； B．三个小球的运动过程中，重力做功，动能和重力势能之间转换；洛伦兹力不做功；电场力做功，电势能与动能之间转换；由于没有其他的能量损失，所以三种情况下，小球均能到达轨道右端最高点处，故B正确； C．小球在最低点时，甲图中重力和支持力提供向心力，而乙图中是重力、支持力和洛伦兹力提供向心力，丙图是支持力、重力和电场力的合力提供向心力，所以小球受到的支持力大小不相等，对轨道的压力也不相等，故C错误； D．甲图和丙图比较可得，丙图中，小球的加速度比较大，所以达到最低点的时间要短，故D错误； 故选B。 8. 在如图甲所示的电路中，电阻R1＝R2＝R，圆形金属线圈半径为r1，线圈导线的电阻也为R，半径为r2（r2<r1）的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示，图线与横、纵轴的交点坐标分别为t0和B0，其余导线的电阻不计。t＝0时闭合S，至t1时刻，电路中的电流已稳定，下列说法正确的是（　　） A. 线圈中产生的感应电动势的大小为 B. 电容器下极板带负电 C. t0时间内流过R1的电量为 D. 稳定后线圈两端的电压为 【答案】D 【解析】 【详解】A．由法拉第电磁感应定律知感应电动势为 A项错误； B．由楞次定律知圆形金属线圈中的感应电流方向为顺时针方向，金属线圈相当于电源，电源内部的电流从负极流向正极，则电容器的下极板带正电，上极板带负电，B项错误； C． 由闭合电路欧姆定律得感应电流为 t0时间内流过R1的电量为 在开始一段时间，电路中的电流未稳定，（主要是考虑电容充电），t0时间内流过R1的电量比计算值要小，C项错误； D．稳定后线圈两端的电压为 U＝I（R1＋R2）＝ D项正确； 故选D。 9. 如图所示，将霍尔式位移传感器置于一个沿轴正方向的磁场中，磁感应强度随位置变化关系为（，且均为常数），霍尔元件的厚度很小。当霍尔元件通以沿轴正方向的恒定电流，上、下表面会产生电势差，则下列说法正确的是（　　） A. 若霍尔元件是自由电子导电，则上表面电势低于下表面 B. 当物体沿轴正方向移动时，电势差将变小 C. 仅减小上下表面间的距离，传感器灵敏度将变强 D. 仅减小恒定电流，传感器灵敏度将变弱 【答案】D 【解析】 【详解】A．若霍尔元件是自由电子导电，则受洛伦兹力的是自由电子，当霍尔元件通以沿轴正方向的恒定电流时，自由电子向轴负方向定向移动，则根据左手定则可知，自由电子受向下的洛伦兹力，所以下表面带负电，上表面带正电，即上表面电势高于下表面电势，故A错误； B．设霍尔元件上下表面高度差为，电子定向移动速率为，电子电荷量为，则霍尔元件平衡时有 解得 又因为 其中为单位体积内的自由电子数，可得 解得 当物体沿轴正方向移动时，增大，所以增大，则电势差也增大，故B错误； CD．传感器灵敏度为 因为 则 可得 若仅减小霍尔元件上下表面间的距离，则传感器灵敏度不变；若仅减小恒定电流，则传感器灵敏度将变弱，故C错误，D正确。 故选D。 10. 我国空间站的霍尔推进器某局部区域可抽象成如图所示的模型。平面内存在竖直向下的匀强电场和垂直坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。一电子从点沿轴正方向水平入射，当入射速度为时，电子沿轴做直线运动；当入射速度为时，电子的运动轨迹如图中的虚线所示，且在最高点与在最低点所受的合力大小相等。图示点为最高点，点为最低点，点与点相距。不计重力及电子间相互作用，下列说法错误的是（　　） A. 电场强度的大小 B. 电子向上运动的过程中动能逐渐增加 C. 电子运动到最高点的速度大小为 D. 电子从点运动到最低点所用时间为 【答案】C 【解析】 【详解】A．电子入射速度为时，电子沿x轴做直线运动，电子受到的电场力向上，由左手定则可知，洛伦兹力向下，有 解得，故A正确，不符合题意； B．电子在竖直向下的匀强电场和垂直坐标平面向里的匀强磁场的复合场中运动，由于洛伦兹力不做功，向上运动到最高点， 电场力做正功，由动能定理可知，电子的动能增加，故B正确，不符合题意； CD．入射速度为v（v<v0）时，可将电子的入射速度分解为水平向右的速度和水平向左的速度，电子运动可看成水平向右的匀速直线运动和顺时针的匀速圆周运动，所以电子从点运动到最低点，圆周运动部分恰好完成一个周期，水平方向分位移为零，故总水平位移 仅由速度 贡献，即，所用时间为 且在最高点两个分速度方向相同，则电子运动到最高点的速度大小为，故C错误，符合题意；D正确，不符合题意。 故选C。 二、多项选择题（共4个小题，每小题至少有两个选项符合题意。每小题4分，共16分，少选得2分，错选或多选不得分） 11. 如图所示的装置是用来测量匀强磁场磁感应强度的等臂电流天平，其右臂挂着匝数为的矩形线圈，线圈的水平边长为，磁场的方向与线圈平面垂直。当线圈没有通电时，天平处于平衡状态，当线圈通入图示电流时，则须在一个托盘中加质量为的小砝码才能使天平重新平衡。已知重力加速度为，下列说法正确的是（　　） A. 应在左盘中加入小砝码 B. 由以上测量数据可求出匀强磁场的磁感应强度 C. 若只改变电流的方向，线圈仍保持平衡状态 D. 若改变托盘砝码质量后，发现右盘向上翘起，可通过增大线圈电流使天平重新平衡 【答案】AD 【解析】 【详解】A．根据左手定则判断出安培力方向向下，应该在左盘中加入小砝码，故A正确； B．根据平衡条件可得，故B错误； C．改变电流方向，安培力方向改变，线圈失去平衡，右盘向上翘起，线圈不能保持平衡状态，故C错误； D．若改变托盘砝码质量后，发现右盘向上翘起，可以通过增大线圈电流增大安培力，从而使天平重新平衡，故D正确。 故选AD。 12. 如图所示，匀强磁场的方向垂直纸面向里，一带电微粒从磁场边界点垂直于磁场方向射入，沿曲线打到屏上的点。若该微粒经过点时，与一个静止的不带电微粒碰撞并结合为一个新微粒，最终打到屏上。微粒所受重力均可忽略，下列说法正确的是（　　） A. 微粒带正电 B. 碰撞后，新微粒运动轨迹不变 C. 碰撞后，新微粒运动周期不变 D. 碰撞后，新微粒在磁场中受洛伦兹力变大 【答案】AB 【解析】 【详解】A．磁场方向垂直纸面向里，粒子从 d 点垂直磁场入射后，轨迹向左弯曲，说明粒子在 d 点受到的洛伦兹力方向向左，根据左手定则判断，符合正电荷的受力规律，A正确； D．碰撞过程中，粒子的电荷量不变，动量守恒，碰撞后的总质量增大，所以速度减小 洛伦兹力，所以新微粒在磁场中受洛伦兹力变小，D错误； B．运动过程中洛伦兹力提供向心力 可得运动轨迹半径，动量大小不变，新微粒运动轨迹不变，B正确； C．运动周期，又 可得，新微粒的质量增大，所以运动周期增大，C错误。 故选AB。 13. 一学生小组在探究电磁感应现象时，进行了如下比较实验。用图（a）所示的缠绕方式，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，将一很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随时间的变化分别如图（b）和图（c）所示，分析可知（　　） A. 图（b）所示下落过程，小磁体的极、S极上下颠倒了8次 B. 图（b）是用金属铝管获得的图像 C. 分析图（c）可知，小磁体在玻璃管内下降速度越来越慢 D. 分析图（c）可知，与上部相比，小磁体通过线圈下部的磁通量变化率的最大值更大 【答案】BD 【解析】 【详解】A．下落过程中，小磁体的N极、S极未发生上下颠倒，故A错误； B．玻璃管为绝缘体，小磁体在玻璃管中下落，受到的电磁阻力较小，下落时磁通量变化率较快，感应电流的峰值较大，故题图（c）是用玻璃管获得的图像，图（b）是用金属铝管获得的图像，故B正确； C．由图（c）可知感应电流的峰值逐渐变大，则下落时磁通量变化率变大，可知小磁体在玻璃管内下降速度越来越快，故C错误； D．图（c）中与上部相比，小磁体通过线圈下部的过程中，小磁体在玻璃管内的速度更大，故磁通量变化率的最大值更大，故D正确。 故选BD。 14. 我国自主设计建造的航空母舰福建舰采用了世界上最先进的电磁弹射技术。图甲为飞机在航空母舰甲板上起飞的电磁弹射装置，其工作原理可简化为如图乙所示，足够长的水平固定金属轨道处于竖直向下的匀强磁场中，左端与充满电的电容器相连，与机身相连的金属牵引杆垂直静置在轨道上，开关掷于1位置后，飞机向右加速到速度为时与牵引杆脱离并起飞。已知两金属轨道电阻不计，间距为，磁感应强度大小为，杆质量为、电阻为，飞机质量为，不计飞机与甲板之间的摩擦和空气阻力。则（　　） A. 飞机起飞过程中端电势高于端 B. 飞机起飞过程做加速度减小的加速直线运动 C. 飞机起飞过程中通过杆的电荷量为 D. 飞机起飞瞬间，开关自动掷于2位置，杆能再向前运动的最大距离为 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．飞机在安培力作用下向右加速，根据左手定则，金属牵引杆中电流的方向从a端到b端，则端电势高于端，故A正确； B．飞机向右加速，金属杆ab切割磁感线产生感应电流，感应电流会使飞机受到阻碍飞机运动的安培力，由牛顿第二定律可知，所以飞机起飞过程做加速度减小的加速直线运动，故B正确； C．对金属杆与飞机，由动量定理可得 又 联立可得，故C错误； D．飞机起飞瞬间，开关S自动掷于2位置，对金属杆由动量定理可得 又 则有 解得ab杆能再向前运动的最大距离为，故D正确。 故选ABD。 三、实验题（共2个小题，共16分） 15. 多用电表可以用来测电压、测电流、测电阻、检验二极管的导电性能，还可探究故障电路。 （1）关于多用电表的使用，下列操作正确的是（　　） A. 测电压时，图甲连接方式红、黑表笔接法正确 B. 测电流时，应按图乙连接方式测量 C. 测电阻时，可以按图丙连接方式测量 D. 测二极管的反向电阻时，应按图丁连接方式测量 （2）某同学发现如图1所示的实验电路不能正常工作，为排查电路故障，他用多用电表测量各点间的电压，得到、，已知只有一处故障。为进一步判断电路故障的性质，他断开开关后，将选择开关置于电阻挡的挡，分别将红黑表笔接端时，指针指在如图2所示的位置。则该电阻为_____Ω，他将红黑表笔接ef端时，指针_____（填“几乎不偏转”或“偏转很大”）。 （3）之后该同学用毫安表及相关元件制作了一个简易欧姆表，电阻刻度值尚未标定，电路如图3中甲所示。已知毫安表的满偏电流、将两表笔短接，调节滑动变阻器使毫安表指针满偏，此后将阻值为的电阻接在两表笔之间，此时毫安表指针位置如图3中乙所示。则刻度处应标注_____。 【答案】（1）AB （2） ①. 18 ②. 几乎不偏转 （3）600 【解析】 【小问1详解】 A．电流“红进黑出”，则测电压时，图甲连接方式红、黑表笔接法正确，故A正确； B．电流“红进黑出”，测电流时，应按图乙连接方式测量，故B正确； C．测电阻时，应该使待测电阻与电源断开，故C错误； D．测二极管的反向电阻时，黑表笔接右端，红表笔接左端，故D错误。 故选AB。 【小问2详解】 [1]图2可知该电阻为 [2]因为用多用电表测量各点间的电压、，可知电阻R断路；则他将红黑表笔接ef端时，指针几乎不偏转。 【小问3详解】 欧姆表内阻 将阻值为400Ω的电阻接在两表笔之间时，电流表读数为3mA，则此时有 联立解得， 则电流为2.5mA时有 联立解得 16. 某兴趣小组选用如下器材测定一个电容器的电容，采用的电路如图甲所示，其中电流传感器可以方便地测出电流随时间变化的曲线。 选用器材：待测电容C（额定电压大于9V）：电流传感器和计算机；直流电源（电压9V）：定值电阻、单刀双掷开关；导线若干。 实验过程如下： ①按照图甲正确连接电路； ②将开关S与1端连接，电源向电容器充电； ③将开关S掷向2端，测得电流随时间变化的I—t图线如图乙中的实线a所示： ④利用计算机软件测出I—t曲线和两坐标轴所围的面积。 根据以上信息请回答下列问题： （1）测出曲线和坐标轴所围的面积为，则电容器的电容_____，充电过程中电源释放的电能为_____J。（结果均保留两位有效数字） （2）若将定值电阻换为，重复上述实验步骤，则电流随时间变化的—图线应该是图丙中的曲线_____（选填“a”“b”或“c”）。 （3）某同学想对电容器均匀充电，即电容器的电荷量随时间均匀增加，他查阅资料发现，可以通过理想的“恒流源”来实现这一过程。若使用“恒流源”对电容器充电，则以下有关电容器各物理量变化的图线正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】（1） ①. ②. （2）c （3）ABD 【解析】 【小问1详解】 [1]由题可知，电容器的电荷量 由I－t图像得到开始时电流为 电容器两端的电压 则电容器的电容 [2]充电过程中，电源释放的电能 【小问2详解】 换用阻值为的定值电阻，根据可知，则第2次实验的最大电流小些，则电流随时间变化的—图线应该是图丙中的曲线c。 【小问3详解】 A．由于电源为恒流电源，电流的大小始终不变，故A正确； B．根据电流的定义 可得 由于电流恒定，则，故B正确； C．由电容的定义式 可得 由于电容器的电容C和电流I不变，可知，故C错误； D．根据上述分析可知， 则可知，故D正确。 故选ABD。 四、论述计算题（共4个小题，共38分。解答时写出必要的文字说明和原始公式，只写出最后答案不得分） 17. 长为的轻质绝缘细线一端悬于点，另一端系一质量为、电荷量为的小球（可视为质点），如图所示，在空间施加沿水平方向的匀强电场（图中未画出），小球静止在点，此时细线与竖直方向夹角，已知，，电场的范围足够大，重力加速度为。保持细线始终张紧，将小球从点拉起至与点处于同一水平高度的点，由静止释放。 （1）求、两点间的电势差； （2）求小球运动至点时速度的大小。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 小球静止在A点时受力平衡，根据平衡条件 匀强电场方向水平向左，A、B两点沿电场线方向距离为 根据电势差与场强的关系 联立可得 【小问2详解】 小球从B点运动至A点的过程中，根据动能定理 解得 18. 如图所示，MN和PQ是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨，宽度为L，已知导轨足够长，且处于垂直导轨平面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，ab是一根不但与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆，金属杆的质量为m，长度也为L，电阻为R，其余部分电阻不计。已知重力加速度为g，线框下落过程中始终保持水平，不计空气阻力。 （1）起初将开关S断开，让由静止开始自由下落高度后，再将S闭合。请问：开关闭合前瞬间，导体棒两端的电势差是多大？、两点哪一点的电势高？ （2）若先闭合开关再让金属杆由静止下落，分析该过程： a．求金属杆能达到的最大速度； b．已知金属杆下落高度为时，金属杆的速度为，求该过程产生的焦耳热。 【答案】（1），b端电势高 （2）a．；b． 【解析】 【小问1详解】 导体棒从静止开始做自由落体，下降高度为h时，速度为v，则有 开关S闭合的瞬间，导体棒切割磁感线，产生的感应电动势为 联立可解得 根据右手定则，可知电流从a流向b，导体棒充当电源，所以b端的电势更高。 【小问2详解】 a．导体棒向下运动时会切割磁感线产生感应电动势，回路中产生感应电流，使得导体棒受到向上的安培力作用。当导体棒运动到最大速度时，重力与安培力相等，即 电流大小为 联立后得到 b．运动的过程中能量守恒，导体棒的重力势能转化为导体棒的动能和回路中的焦耳热，即 所以 19. 电磁场，是一种特殊的物质。 （1）电场具有能量。如图所示，原子核始终静止不动，α粒子先、后通过A、B两点，设α粒子的质量为m、电荷量为q，其通过A、B两点的速度大小分别为vA和vB，求α粒子从A点运动到B点的过程中电势能的变化量ΔEp。 （2）变化的磁场会在空间中激发感生电场。如图所示，空间中有圆心在O点、垂直纸面向里、磁感应强度为B的圆形匀强磁场，当空间中各点的磁感应强度随时间均匀增加时，请根据法拉第电磁感应定律、电动势的定义等，证明磁场内，距离磁场中心O点为r处的感生电场的电场强度E与r成正比。（提示：电荷量为q的电荷所受感生电场力F=qE） （3）电磁场不仅具有能量，还具有动量。如图所示，两极板相距为L的平行板电容器，处在磁感应强度为B的匀强磁场中。磁场方向垂直纸面向里。将一长度为L的导体棒ab垂直放在充好电的电容器两极板之间（其中上极板带正电），并与导体板良好接触。上述导体棒ab、平行板电容器以及极板间的电磁场（即匀强磁场、电容器所激发的电场）组成一个孤立系统，不计一切摩擦。求当电容器通过导体棒ab释放电荷量为q的过程中，该系统中电磁场动量变化量的大小Δp和方向。 【答案】（1） （2）假设磁场中有以O为圆心半径为r的圆形闭合回路。磁感应强度随时间均匀增加则 回路中产生的感应电动势为 带电量为q的粒子在回路中运动一圈有 解得 距离磁场中心O点为r处的感生电场的电场强度E与r成正比。 （3），水平向左 【解析】 【详解】（1）由能量守恒可得 （2）略； （3）对导体棒ab由动量定理可得 得 即导体棒ab动量变化量大小为BLq，方向水平向右。系统动量守恒，所以 即电磁场动量变化量的大小为，方向水平向左。 20. 磁流体发电机是一种将内能直接转换为电能的新型发电装置，如图所示为该装置的导流通道，其主要结构如图1所示，通道的上下平行金属板M、N之间有很强的磁场，将等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）从左侧不断高速喷入整个通道中，M、N两板间便产生了电压，其简化示意图如图2所示，M、N两金属板相距为a，板宽为b，板间匀强磁场的磁感应强度为B，速度为ⅴ的等离子体自左向右穿过两板后速度大小仍为ⅴ，截面积前后保持不变。设两板之间单位体积内等离子体的数目为n，每个离子的电量为q，板间部分的等离子体等效内阻为r，外电路电阻为R。 （1）金属板M、N哪一个是电源的正极，求这个发电机的电动势E； （2）开关S接通后，设等离子体在板间受除电磁力外的水平阻力恒为f，求等离子体进出磁场前后的压强差； （3）假设上下金属板M、N足够大，若R阻值可以改变，求出其电流最大值。并定性画出I随R变化的图线。 【答案】（1） （2） （3）见解析 【解析】 【小问1详解】 由左手定则可知，正离子向上偏转，则M板为正极。S断开时，M、N两板间电压的最大值，等于此发电机的电动势，根据 得 【小问2详解】 方法一：根据能量转化与守恒： 外电路闭合后，有： 即 得 方法二：根据平衡角度分析： 外电路闭合后，有 等离子体横向受力平衡，则 解得 【小问3详解】 I随R减小而增大．如果R太小，可能出现电流达到最大饱和值。当所有进入通道的离子全部偏转到极板上形成电流时，电流达到饱和电流。则 令，若，则取 可计算此时的外电阻，令，可得 I随R变化的图线如图 若，则取，此时 I随R变化的图线如图 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $