精品解析：广东珠海市第一中学2025-2026学年高二上学期第二阶段考试物理试卷

珠海市第一中学2024级高二上学期第二阶段考试 物理科目试题 本试卷共8页、15小题，满分100分。考试用时75分钟。 注意事项： 1．答题前，考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的姓名和考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。并用2B铅笔将对应的信息点涂黑，不按要求填涂的，答卷无效。 2．选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑，如需改动，用橡皮干净后，再选涂其他答案，答案不能答在试卷上。 3．非选择题必须用黑色字连钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案，不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答的答案无效。 4．考生必须保持答题卡的整洁，考试结束后，只将答题卡交回。 一、选择题（共46分。1-7题为单选题，每小题4分；8-10题为多选题，每小题6分） 1. 关于机械振动，下列说法正确的是（　　） A. 甲图中做简谐运动的水平弹簧振子在到达平衡位置时速度为零，加速度最大 B. 乙图中做简谐运动的单摆，摆长越长，周期越大 C. 丙图中风铃上不同长度的金属管，其振动的固有频率都相等 D. 丁图中荡秋千的小女孩运动到最低点处受力平衡 2. 玩具汽车的简化电路如图，电源电动势，内阻，车轮电动机的额定电压，线圈电阻，灯泡电阻（保持不变）。下列说法正确的是（　　） A. 玩具汽车正常工作时，流过电动机的电流为 B. 玩具汽车正常工作时，电动机的输出功率为 C. 玩具汽车被卡住后，流过电动机的电流不变 D. 玩具汽车被卡住后，小灯泡的实际功率为 3. 电鳗被称为“水下发电机”，放电时头部是负极、尾部是正极，能够产生的瞬时电压，某次放电瞬间电鳗周围的电场线分布可简化为图乙，P、Q两点之间的电势差为，下列说法正确的是（　　） A. Q点电势比P点电势高 B. Q点的电场强度大小大于P点的电场强度大小 C. 把一个质子从P点移到Q点，电场力对质子做的功为，质子的电势能增加了 D. 把一个电子从P点移到Q点，电场力对电子做功为，电子的电势能增加了 4. 示波器是一种多功能电学仪器，由加速电场和偏转电场组成的。如图所示，、、三种粒子在电压为的加速电场中从O点由静止开始加速，从M孔水平射出，然后射入电压为的平行金属板间的电场中，入射方向与极板平行，在满足粒子能射出平行板电场区域的条件下，下列说法正确的是（　　） A. 三种粒子在加速电场中运动的时间相等 B. 加速电场和偏转电场对三种粒子做的总功相等 C. 三种粒子射出偏转电场时的速率相等 D. 三种粒子射出偏转电场时的偏转角度不相等 5. 如图所示，甲、乙是竖直面内两个相同的半圆形光滑绝缘轨道，M、N为两轨道的最低点，匀强磁场垂直于甲轨道平面向里，匀强电场平行于乙轨道平面向右，两个完全相同的带正电小球a、b分别从甲、乙两轨道的右侧最高点由静止释放，在它们第一次到达最低点的过程中，下列说法正确的是（　　） A. a球在M点的动能小于b球在N点的动能 B. a球的机械能守恒、b球的机械能减小 C. a球受到的洛伦兹力和b球受到的静电力均逐渐增大 D. a球对M点的压力小于b球对N点的压力 6. 光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，利用光敏电阻可实现电路的自动控制。某小组设计了如图的电路，闭合开关S，电路稳定后质量为m的带电液滴在电容器中恰好静止。当光照强度减弱时（　　） A. 带负电的液滴在电容器中上升 B. 电容器处于充电状态 C. 理想电流表的示数增大，理想电压表的示数减小 D. 电源的输出功率一定增大 7. 地球是个巨大的天然磁体，地磁场能使宇宙射线中的带电粒子流偏转，成为地球生命的“保护伞”。某同学利用智能手机中的磁传感器测量某地地磁场的磁感应强度，如图甲所示（　　） A. 该同学是在“南半球”进行此实验 B. 估测当地的地磁场磁感应强度的大小约为 C. 赤道剖面外的地磁场可简化为如图乙，厚度为d，磁感应强度为B的匀强磁场，要使从各方向射向地球的比荷为，速度为v的粒子都不能到达地面，则 D. 赤道剖面外的地磁场可简化为如图乙，厚度为d，磁感应强度为B的匀强磁场，要使从各方向射向地球的比荷为，速度为v的粒子都不能到达地面，则 8. 电磁场与现代高科技密切关联，关于以下四个科技实例的说法正确的是（　　） A. 图甲为回旋加速器，若用此装置加速了质子（），可以直接用来加速粒子 B. 图乙为磁流体发电机，正常工作时电流方向为 C. 图丙为速度选择器，带电粒子能否沿直线匀速通过，与粒子的带电性质及电荷量多少有关 D. 图丁为霍尔元件，若载流子带负电，稳定时元件C侧的电势低于D侧的电势 9. 如图所示，在水平匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场中，有一竖直足够长固定绝缘杆MN，小球P套在杆上，已知P的质量为m，电量为，电场强度为E、磁感应强度为B，P与杆间的动摩擦因数为，重力加速度为g，小球由静止开始下滑直到稳定的过程中（　　） A. 小球的加速度一直减小 B. 小球的机械能和电势能的总和减小 C. 下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是 D. 下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是 10. 如图甲所示，在与竖直平面平行的匀强电场中，有一质量为m、带电量为的小球（可视为质点）、小球在长为l的绝缘轻绳牵引下，绕其悬点O在竖直面内沿逆时针方向做完整的圆周运动。直径AC竖直，直径BD水平。从A点开始，小球的电势能与转过的角度的关系如图乙所示，已知重力加速度g，则（　　） A. 该电场的电场强度大小为 B. CA两点的电势差 C. 轻绳在D、B两点拉力的差值为 D. 轻绳在D、B两点拉力的差值为3mg 二、填空题（本大题共2小题，11题8分，12题8分，共16分） 11. 某科技小组在参与学校“材料创新工坊”项目时，需要对一批新型合金材料进行电学性能评估。其中一种待测材料为细金属丝，小组同学需通过实验测量其电阻率，以判断其是否符合特定电子元件的应用要求： （1）如图所示，用20分度游标卡尺测得金属丝的长度L＝__________mm。 （2）该小组先组装完成一个多用电表。可选用的器材有：微安表头（量程100μA，内阻900Ω）；电阻箱（阻值范围0~999.9Ω）；电阻箱（阻值范围0~99999.9Ω）；导线若干。要求利用所给器材先组装一个量程为1mA的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为3V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1mA和电压3V两挡。 ①在虚线框内画出电路图并标出和，其中*为公共接线柱，a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱__________； ②电阻箱的阻值应取__________Ω，__________Ω。（保留到个位） （3）该小组利用改装后的多用表的电压挡，进行金属丝的电阻（阻值约为5Ω）的测量，实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材： 改装后的电压表V； 电流表（量程0~0.6A，内阻约0.1Ω）； 电流表（量程0~3A，内阻约0.01Ω）； 滑动变阻器R（0~20Ω）； 电源E（电动势为3.0V，内阻不计）。 ①为了调节方便，测量准确，实验中电流表应选__________。 ②根据所选用的实验器材，应选用以下哪个电路图进行实验_________？ ③从设计原理看，金属丝的电阻的测量值与真实值相比__________（填“偏大”、“偏小”或“相等”） 12. 随着我国科技水平的发展，新型电池领域近期呈现技术突破与产业规划并行的格局、某学校高二年级同学对某种新型电源硅光电池的相关参数产生了很大兴趣。经小组讨论，同学们决定用图1所示的实验电路研究硅光电池的伏安特性曲线，其中两个电表均可视为理想电表。 （1）在某次测量中，电压表指针的位置如图2所示，此时电压大小为________。 （2）用一定的光照射硅光电池，调节滑动变阻器，通过测量、描点作图得到该电池的曲线如图3所示。由此可知电池的电动势为________（结果保留3位有效数字）。当电池输出电流在范围内电池内阻随滑动变阻器的增大而________（填“增大”“减小”或“保持不变”）。 （3）若将图1电路图中的滑动变阻器换成额定电压，额定电流的小灯泡、闭合开关后小灯泡的实际功率约________（忽略温度对电阻影响，小灯泡电阻恒定，结果保留2位有效数字） 三、解答题（本大题共3小题，13题8分，14题12分、15题18分，共38分） 13. 某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，为了能让质子进入癌细胞，首先要实现质子的高速运动，该过程需要一种被称作“粒子加速器”的装置来实现。质子先被加速到较高的速度，然后轰击肿瘤并杀死癌细胞。如图所示，来自质子源的质子（初速度为零），经加速器加速后，形成细柱形的质子流。已知时间内打在肿瘤上的质子数为，加速器的加速电压为，质子的质量为，电荷量为e。求： （1）质子离开加速器时速度大小； （2）质子束的等效电流。 14. 近日，一段歼35战机在福建舰航母弹射起飞的视频在网络爆火，舰载机与航母弹射技术的“双向赋能”，标志着我国海军进入大航母时代。受此启发，某同学设计了一个如下图所示的电磁弹射的模型。图中，电源电动势为，内阻为，MN与PQ为水平放置的足够长的金属导轨，间距为。战斗机简化为导体棒ab，垂直放置在金属导轨上，与阻值为1Ω的定值电阻R并联在电源两端。整个导轨平面处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度。闭合开关S，导体棒ab在安培力的作用下向右加速运动，达到电磁弹射的效果。若运动过程中，导体棒ab始终与导轨垂直，导体棒接入电路部分的阻值为1Ω，不计其他电阻。 （1）求开关S闭合瞬间，流过导体棒的电流； （2）若导体棒ab运动过程中受到的阻力恒定，当导体棒运动稳定时，流过电源的电流为5A，求： Ⅰ.导体棒ab运动过程中受到的阻力； Ⅱ.导体棒运动的最大速度； 15. 如图，一对长平行栅极板（粒子可无碰撞进出）水平放置，极板外存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，极板与电压可调的电源相连，正极板上O点处的粒子源垂直极板向上发射带正电的粒子束，速度为，单个粒子的质量为m、电荷量为q，一足够长的挡板OM与正极板成倾斜放置，用于吸收打在其上的粒子，C、P是负极板上的两点，C点位于O点的正上方，C点右侧P点处放置一粒子靶（忽略靶的大小），用于接收从上方打入的粒子，CP长度为，忽略栅极的电场边缘效应、粒子间的相互作用及粒子所受重力。。 （1）若粒子经电场一次加速后正好打在P点处的粒子靶上，求粒子在磁场中的速度大小和可调电源电压的大小； （2）调整电压的大小，使粒子不能打在挡板OM上，求电压的最小值； （3）若粒子靶放置在C点右侧距离C点x处，电源可以提供从零开始连续增加的电压，每个粒子对应的加速电压恒定，求当粒子靶能接收到种能量的粒子时，x的取值范围。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 珠海市第一中学2024级高二上学期第二阶段考试 物理科目试题 本试卷共8页、15小题，满分100分。考试用时75分钟。 注意事项： 1．答题前，考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的姓名和考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。并用2B铅笔将对应的信息点涂黑，不按要求填涂的，答卷无效。 2．选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑，如需改动，用橡皮干净后，再选涂其他答案，答案不能答在试卷上。 3．非选择题必须用黑色字连钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案，不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答的答案无效。 4．考生必须保持答题卡的整洁，考试结束后，只将答题卡交回。 一、选择题（共46分。1-7题为单选题，每小题4分；8-10题为多选题，每小题6分） 1. 关于机械振动，下列说法正确的是（　　） A. 甲图中做简谐运动的水平弹簧振子在到达平衡位置时速度为零，加速度最大 B. 乙图中做简谐运动的单摆，摆长越长，周期越大 C. 丙图中风铃上不同长度的金属管，其振动的固有频率都相等 D. 丁图中荡秋千的小女孩运动到最低点处受力平衡 【答案】B 【解析】 【详解】A．甲图中做简谐运动的水平弹簧振子在到达平衡位置时速度最大，加速度为0，故A错误； B．根据单摆周期公式 可知，乙图中做简谐运动的单摆，摆长越长，周期越大，故B正确； C．不同长度的金属管，由于结构参数不同，其固有频率也不同，故C错误； D．荡秋千的小女孩做圆周运动，运动到最低点处，拉力与重力的合力提供向心力，受力不平衡，故D错误； 故选B。 2. 玩具汽车的简化电路如图，电源电动势，内阻，车轮电动机的额定电压，线圈电阻，灯泡电阻（保持不变）。下列说法正确的是（　　） A. 玩具汽车正常工作时，流过电动机的电流为 B. 玩具汽车正常工作时，电动机的输出功率为 C. 玩具汽车被卡住后，流过电动机的电流不变 D. 玩具汽车被卡住后，小灯泡的实际功率为 【答案】A 【解析】 【详解】A．玩具汽车正常工作时，电动机两端的电压为额定电压。由于灯泡与电动机并联，所以灯泡两端的电压也为，此时外电路的电压（路端电压）。 根据闭合电路欧姆定律，电路中的总电流为 流过灯泡的电流为 根据并联电路的电流规律，流过电动机的电流为：，故A正确； B．玩具汽车正常工作时，电动机的输入功率为 电动机线圈的发热功率为 电动机的输出功率为，故B错误； C．玩具汽车被卡住后，电动机不转动，可以看作一个纯电阻，其阻值为。 此时外电路的总电阻为灯泡和电动机并联的电阻 电路中的总电流为 路端电压为 流过电动机的电流为 所以流过电动机的电流发生了变化，故C错误； D．玩具汽车被卡住后，由C的解析可知，小灯泡两端的电压为。小灯泡的实际功率为：，故D错误。 故选A。 3. 电鳗被称为“水下发电机”，放电时头部是负极、尾部是正极，能够产生的瞬时电压，某次放电瞬间电鳗周围的电场线分布可简化为图乙，P、Q两点之间的电势差为，下列说法正确的是（　　） A. Q点电势比P点电势高 B. Q点的电场强度大小大于P点的电场强度大小 C. 把一个质子从P点移到Q点，电场力对质子做的功为，质子的电势能增加了 D. 把一个电子从P点移到Q点，电场力对电子做功为，电子的电势能增加了 【答案】D 【解析】 【详解】A．沿电场线方向电势逐渐降低，Q点更靠近左侧负极，电势比P点更低，故A错误； B．电场线的疏密表示电场强度大小，P点电场线比Q点更密，因此P点电场强度大小大于Q点，故B错误； C．P、Q间电势差 质子带电量为，电场力做功 电场力做正功，质子电势能减少，故C错误； D．电子带电量为，电场力做功 电场力做负功，电子电势能增加，故D正确。 故选D。 4. 示波器是一种多功能电学仪器，由加速电场和偏转电场组成的。如图所示，、、三种粒子在电压为的加速电场中从O点由静止开始加速，从M孔水平射出，然后射入电压为的平行金属板间的电场中，入射方向与极板平行，在满足粒子能射出平行板电场区域的条件下，下列说法正确的是（　　） A. 三种粒子在加速电场中运动的时间相等 B. 加速电场和偏转电场对三种粒子做的总功相等 C. 三种粒子射出偏转电场时的速率相等 D. 三种粒子射出偏转电场时的偏转角度不相等 【答案】B 【解析】 【详解】A．粒子在加速电场中由静止开始运动，由动能定理得 解得 设加速电场板间距为，粒子做匀加速直线运动，平均速度为​​，运动时间 ​与成正比，三种粒子质量不同，故运动时间不相等，故A错误； B．设偏转板长度为、间距为，粒子在偏转电场偏转的距离为，粒子离开电场的竖直方向分速度为，有电场总功 粒子射出极板的时间为 由动能定理得 又运动学公式 结合 解得 与粒子质量无关，则三种粒子相同，都相同，故总功相等，故B正确； C．由动能定理 总功相等，但粒子质量不同，因此末速率不相等，故C错误； D．由B选项可知粒子离开电场的竖直方向分速度 又 偏转角正切值 与、无关，故三种粒子偏转角度相等，故D错误。 故选B。 5. 如图所示，甲、乙是竖直面内两个相同的半圆形光滑绝缘轨道，M、N为两轨道的最低点，匀强磁场垂直于甲轨道平面向里，匀强电场平行于乙轨道平面向右，两个完全相同的带正电小球a、b分别从甲、乙两轨道的右侧最高点由静止释放，在它们第一次到达最低点的过程中，下列说法正确的是（　　） A. a球在M点的动能小于b球在N点的动能 B. a球的机械能守恒、b球的机械能减小 C. a球受到的洛伦兹力和b球受到的静电力均逐渐增大 D. a球对M点的压力小于b球对N点的压力 【答案】B 【解析】 【详解】A．对于a球，从最高点到最低点M的过程中，只有重力做功，洛伦兹力不做功。根据动能定理有 对于b球，从最高点到最低点N的过程中，重力和电场力都做功。重力做正功，电场力做负功。根据动能定理有 由于，所以，故A错误； B．对于a球，运动过程中只有重力做功，洛伦兹力不做功，故a球的机械能守恒。对于b球，运动过程中除了重力做功外，电场力还做了负功，故b球的机械能减小，故B正确； C．a球受到的洛伦兹力大小为 a球从最高点下滑到最低点的过程中，速度v逐渐增大，所以洛伦兹力逐渐增大， b球受到的静电力大小为 由于电场是匀强电场，q和E都不变，所以b球受到的静电力大小和方向均保持不变，故C错误； D．在最低点M，对a球，根据牛顿第二定律有 解得 由A的分析可知 所以 在最低点N，对b球，根据牛顿第二定律有： 解得 由A的分析可知 所以 由于题目没有给出B和E的具体关系，无法比较和的大小，因此无法确定和的大小关系，故D错误。 故选B。 6. 光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，利用光敏电阻可实现电路的自动控制。某小组设计了如图的电路，闭合开关S，电路稳定后质量为m的带电液滴在电容器中恰好静止。当光照强度减弱时（　　） A. 带负电的液滴在电容器中上升 B. 电容器处于充电状态 C. 理想电流表的示数增大，理想电压表的示数减小 D. 电源的输出功率一定增大 【答案】A 【解析】 【详解】A．由图可知，电容器两端的电压等于两端的电压，即路端电压。当光照强度减弱时，的阻值增大，所以电路中的总电流减小，由闭合电路欧姆定律可知路端电压为 故路端电压增大，即电容器两端的电压增大。 由可知，U增大，d不变，则电容器中的电场强度增大。带电液滴在电容器中恰好静止时满足 故当电场强度E增大时，液滴受到的电场力会大于自身的重力，所以带负电的液滴在电容器中会向上运动，故A正确； B．电容器两端的电压等于两端的电压，根据“串反并同”原理可知，由于和是串联的关系，所以当的阻值增大时，两端的电压减小，即电容器两端的电压减小。根据可知，电容器的电荷量Q减小，所以电容器放电，故B错误； C．由图可知，理想电流表和光敏电阻是串联的关系，根据“串反并同”原理可知，当的阻值增大时，理想电流表的示数减小。同理理想电压表测量的是两端的电压，和是并联的关系，所以理想电压表的示数增大，故C错误； D．当外电路电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大。由于不知道外电路电阻与电源内阻的大小关系，所以无法确定电源输出功率的变化情况，故D错误。 故选A。 7. 地球是个巨大的天然磁体，地磁场能使宇宙射线中的带电粒子流偏转，成为地球生命的“保护伞”。某同学利用智能手机中的磁传感器测量某地地磁场的磁感应强度，如图甲所示（　　） A. 该同学是在“南半球”进行此实验 B. 估测当地的地磁场磁感应强度的大小约为 C. 赤道剖面外的地磁场可简化为如图乙，厚度为d，磁感应强度为B的匀强磁场，要使从各方向射向地球的比荷为，速度为v的粒子都不能到达地面，则 D. 赤道剖面外的地磁场可简化为如图乙，厚度为d，磁感应强度为B的匀强磁场，要使从各方向射向地球的比荷为，速度为v的粒子都不能到达地面，则 【答案】D 【解析】 【详解】A．地球可视为一个大磁场，磁场南极大致在地理北极附近，磁场北极在地理南极附近，地球附近磁场分布如图所示 由表中轴数据可看出轴的磁场分量竖直向下，则该同学是在北半球进行此实验，A错误； B．由图表数据可得， 磁感应强度为矢量，则当地的地磁场大小约为， B错误； CD．设粒子运动的半径为，粒子运动过程中洛伦兹力提供粒子做圆周运动的向心力，则 其中 可得 即所有粒子的都相同，可推知当粒子沿磁场边界的切线方向射入时，其到达的位置离地面最近，如图所示 当其轨迹与地面相切时磁场的厚度为，因此应满足的条件是，C错误，D正确。 故选D。 8. 电磁场与现代高科技密切关联，关于以下四个科技实例的说法正确的是（　　） A. 图甲为回旋加速器，若用此装置加速了质子（），可以直接用来加速粒子 B. 图乙为磁流体发电机，正常工作时电流方向为 C. 图丙为速度选择器，带电粒子能否沿直线匀速通过，与粒子的带电性质及电荷量多少有关 D. 图丁为霍尔元件，若载流子带负电，稳定时元件C侧的电势低于D侧的电势 【答案】BD 【解析】 【详解】A．回旋加速器要求交变电源周期等于粒子的回旋周期，周期公式为  质子（）的比荷  α粒子（）的比荷  二者比荷不同，回旋周期不同，原装置适配质子周期，无法直接加速α粒子，故A错误； B．由左手定则可知正离子向下偏转，负离子会向上偏转，所以B板是电源正极，A板是电源负极，工作时电流方向为，故B正确； C．匀速通过速度选择器的条件是 可得 可见粒子能否通过仅与带电性质、电荷量无关，故C错误； D．电流方向斜向上，载流子带负电时，负电荷运动方向与电流方向相反（斜向下）。根据左手定则：磁感线向下穿手心，四指指向电流方向，负电荷受到的洛伦兹力指向左（C侧），因此C侧聚集负电荷，D侧带正电，稳定时C侧电势低于D侧，故D正确。 故选BD。 9. 如图所示，在水平匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场中，有一竖直足够长固定绝缘杆MN，小球P套在杆上，已知P的质量为m，电量为，电场强度为E、磁感应强度为B，P与杆间的动摩擦因数为，重力加速度为g，小球由静止开始下滑直到稳定的过程中（　　） A. 小球的加速度一直减小 B. 小球的机械能和电势能的总和减小 C. 下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是 D. 下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．小球静止时只受静电力、重力、弹力及摩擦力，静电力水平向左，弹力水平向右，摩擦力竖直向上；开始时，对小球，由牛顿第二定律有 小球的加速度为 小球速度增大，受到洛伦兹力，由左手定则可知，洛伦兹力向右，则有 可知一开始小球的加速度先增大，故A错误； B．在下降过程中有摩擦力做负功，有部分能量转化为内能，故小球的机械能和电势能的总和减小，故B正确； CD．当洛伦兹力大小等于静电力时，摩擦力为零，此时加速度为g，达到最大；此后速度继续增大，则洛伦兹力增大，水平方向上的弹力增大，摩擦力将增大，加速度将减小，直到加速度减小为零后做匀速直线运动；故加速度为最大加速度的一半时有两种情况，一种是洛伦兹力小于静电力的情况，另一种是洛伦兹力大于静电力的情况，当洛伦兹力小于静电力时有 解得 当洛伦兹力大于静电力时有 解得，故CD正确。 故选BCD。 10. 如图甲所示，在与竖直平面平行的匀强电场中，有一质量为m、带电量为的小球（可视为质点）、小球在长为l的绝缘轻绳牵引下，绕其悬点O在竖直面内沿逆时针方向做完整的圆周运动。直径AC竖直，直径BD水平。从A点开始，小球的电势能与转过的角度的关系如图乙所示，已知重力加速度g，则（　　） A. 该电场的电场强度大小为 B. CA两点的电势差 C. 轻绳在D、B两点拉力的差值为 D. 轻绳在D、B两点拉力的差值为3mg 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．电势能的变化满足 其中是沿电场方向的位移。由图乙可知，电势能最大变化量 对应小球沿电场方向移动的距离为圆的直径 代入得：  即，故A正确； B．由图乙可知，电势能最大出现在​，说明电场方向与竖直直径的夹角为。沿电场方向的投影长度 电势差 代入 ​得 ，故B正确； CD．BD为水平直径，、等高，重力做功为0，只有电场力做功。电场力大小 沿电场方向的投影为 电场力做功： 由动能定理 得 对、分别列向心力公式：点： 点 两式相减得拉力差： ，故D正确，C错误。 故选ABD。 二、填空题（本大题共2小题，11题8分，12题8分，共16分） 11. 某科技小组在参与学校“材料创新工坊”项目时，需要对一批新型合金材料进行电学性能评估。其中一种待测材料为细金属丝，小组同学需通过实验测量其电阻率，以判断其是否符合特定电子元件的应用要求： （1）如图所示，用20分度游标卡尺测得金属丝的长度L＝__________mm。 （2）该小组先组装完成一个多用电表。可选用的器材有：微安表头（量程100μA，内阻900Ω）；电阻箱（阻值范围0~999.9Ω）；电阻箱（阻值范围0~99999.9Ω）；导线若干。要求利用所给器材先组装一个量程为1mA的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为3V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1mA和电压3V两挡。 ①在虚线框内画出电路图并标出和，其中*为公共接线柱，a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱__________； ②电阻箱的阻值应取__________Ω，__________Ω。（保留到个位） （3）该小组利用改装后的多用表的电压挡，进行金属丝的电阻（阻值约为5Ω）的测量，实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材： 改装后的电压表V； 电流表（量程0~0.6A，内阻约0.1Ω）； 电流表（量程0~3A，内阻约0.01Ω）； 滑动变阻器R（0~20Ω）； 电源E（电动势为3.0V，内阻不计）。 ①为了调节方便，测量准确，实验中电流表应选__________。 ②根据所选用的实验器材，应选用以下哪个电路图进行实验_________？ ③从设计原理看，金属丝的电阻的测量值与真实值相比__________（填“偏大”、“偏小”或“相等”） 【答案】（1）12.30 （2） ①. ②. 100 ③. 2910 （3） ①. ②. A ③. 相等 【解析】 【小问1详解】 由图可知，金属丝的长度为 【小问2详解】 ①[1]的电阻比较小，所以与表头并联构成大量程的电流表，的阻值比较大，与改装后的电流表串联可充当大量程的电压表，设计电路图如图所示 ②[2]要改装成1mA的电流表需要并联的电阻，根据闭合电路欧姆定律可得 [3]要改装成3V的电压表需要串联一个电阻，根据闭合电路欧姆定律可得 【小问3详解】 ①[1]根据闭合电路的欧姆定律，电路中的最大电流为 因此电流表应选择； ②③[2][3]由于改装后的电压表V的内阻已知，可以通过得到通过电压表的电流，避免电压表分流造成的误差，因此电流表采用外接法，即应选用如图中电路图A，金属丝的电阻的测量值与真实值相等。 12. 随着我国科技水平的发展，新型电池领域近期呈现技术突破与产业规划并行的格局、某学校高二年级同学对某种新型电源硅光电池的相关参数产生了很大兴趣。经小组讨论，同学们决定用图1所示的实验电路研究硅光电池的伏安特性曲线，其中两个电表均可视为理想电表。 （1）在某次测量中，电压表指针的位置如图2所示，此时电压大小为________。 （2）用一定的光照射硅光电池，调节滑动变阻器，通过测量、描点作图得到该电池的曲线如图3所示。由此可知电池的电动势为________（结果保留3位有效数字）。当电池输出电流在范围内电池内阻随滑动变阻器的增大而________（填“增大”“减小”或“保持不变”）。 （3）若将图1电路图中的滑动变阻器换成额定电压，额定电流的小灯泡、闭合开关后小灯泡的实际功率约________（忽略温度对电阻影响，小灯泡电阻恒定，结果保留2位有效数字） 【答案】（1） （2） ①. ②. 减小 （3） 【解析】 【小问1详解】 如图2所示，电压表量程应为，其分度值为，所以读数为。 【小问2详解】 [1]由图3可知，图与纵轴交点即为电源电动势，电动势为 [2]电池输出电流在200~270mA范围内，负载越大即用电器电阻越大，用电器电阻伏安特性曲线与电池伏安特性曲线交点越高，如图所示 将交点与纵轴上曲线交点相连，连线斜率即为该状态下电池内阻，可知负载越大，连线斜率越小，内阻越小。 【小问3详解】 小灯泡电阻恒定，根据小灯泡额定电压，额定电流，可得小灯泡的伏安特性曲线如图所示 图线与电池的图交点即为灯泡接入回路时的电压、电流值，可得， 所以小灯泡的实际功率 三、解答题（本大题共3小题，13题8分，14题12分、15题18分，共38分） 13. 某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，为了能让质子进入癌细胞，首先要实现质子的高速运动，该过程需要一种被称作“粒子加速器”的装置来实现。质子先被加速到较高的速度，然后轰击肿瘤并杀死癌细胞。如图所示，来自质子源的质子（初速度为零），经加速器加速后，形成细柱形的质子流。已知时间内打在肿瘤上的质子数为，加速器的加速电压为，质子的质量为，电荷量为e。求： （1）质子离开加速器时速度大小； （2）质子束的等效电流。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 根据题意，由动能定理有 解得质子离开加速器时速度大小 【小问2详解】 由电流的定义式 可得等效电流为 14. 近日，一段歼35战机在福建舰航母弹射起飞的视频在网络爆火，舰载机与航母弹射技术的“双向赋能”，标志着我国海军进入大航母时代。受此启发，某同学设计了一个如下图所示的电磁弹射的模型。图中，电源电动势为，内阻为，MN与PQ为水平放置的足够长的金属导轨，间距为。战斗机简化为导体棒ab，垂直放置在金属导轨上，与阻值为1Ω的定值电阻R并联在电源两端。整个导轨平面处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度。闭合开关S，导体棒ab在安培力的作用下向右加速运动，达到电磁弹射的效果。若运动过程中，导体棒ab始终与导轨垂直，导体棒接入电路部分的阻值为1Ω，不计其他电阻。 （1）求开关S闭合瞬间，流过导体棒的电流； （2）若导体棒ab运动过程中受到的阻力恒定，当导体棒运动稳定时，流过电源的电流为5A，求： Ⅰ.导体棒ab运动过程中受到的阻力； Ⅱ.导体棒运动的最大速度； 【答案】（1）3A （2）Ⅰ.0.75N；Ⅱ.4m/s 【解析】 【小问1详解】 电路总电阻 由闭合电路欧姆定律 电路的连接特点可得流过导体棒的电流 【小问2详解】 Ⅰ. 由闭合电路欧姆定律U=E-Ir=3.5V 根据欧姆定律 则Iab=I-IR=1.5A 根据平衡关系可得Ff=BIabL 解得Ff=0.75N Ⅱ. 由 可知vm=4m/s 15. 如图，一对长平行栅极板（粒子可无碰撞进出）水平放置，极板外存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，极板与电压可调的电源相连，正极板上O点处的粒子源垂直极板向上发射带正电的粒子束，速度为，单个粒子的质量为m、电荷量为q，一足够长的挡板OM与正极板成倾斜放置，用于吸收打在其上的粒子，C、P是负极板上的两点，C点位于O点的正上方，C点右侧P点处放置一粒子靶（忽略靶的大小），用于接收从上方打入的粒子，CP长度为，忽略栅极的电场边缘效应、粒子间的相互作用及粒子所受重力。。 （1）若粒子经电场一次加速后正好打在P点处的粒子靶上，求粒子在磁场中的速度大小和可调电源电压的大小； （2）调整电压的大小，使粒子不能打在挡板OM上，求电压的最小值； （3）若粒子靶放置在C点右侧距离C点x处，电源可以提供从零开始连续增加的电压，每个粒子对应的加速电压恒定，求当粒子靶能接收到种能量的粒子时，x的取值范围。 【答案】（1）， （2） （3）， 【解析】 【小问1详解】 粒子在磁场中做圆周运动，则半径 由 解得 从O点射出的粒子在板间被加速，则 解得 【小问2详解】 当电压有最小值时，当粒子穿过下面的正极板后，圆轨道与挡板OM相切，此时粒子恰好不能打到挡板上，则 从O点射出的粒子在板间被加速，则 粒子在负极板上方的磁场中做圆周运动 粒子从负极板传到正极板时速度仍减小到，则 由几何关系可知 联立解得， 【小问3详解】 结合（2）分析可知，当粒子经上方磁场再进入下方磁场时，轨迹与挡板相切时，粒子运动轨迹半径分别为，则 ①当粒子在下方区域磁场的运动轨迹正好与OM相切，再进入上方磁场区域做圆周运动，轨迹与负极板的交点记为，当增大两极板的电压，粒子在上方磁场中恰好运动到点时，粒子靶恰好能够接收2种能量的粒子，此时点为距C点最近的位置，是接收2种能量的粒子的起点，运动轨迹如图所示 由几何关系可得 ②同理可知当粒子靶接收3种能量的粒子的运动轨迹如图所示 第③个粒子经过下方磁场时轨迹与MN相切，记该粒子经过后再次进入上方磁场区域运动时轨迹与负极板的交点为，则该点为接收两种粒子的终点，同时也是接收3种粒子的起点。由几何关系可得 可知，粒子靶接收n种、种粒子的起点（即粒子靶接收n种粒子的起点与终点）始终相距 当粒子靶接收n种能量的粒子时，有以下关系式，。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $