精品解析：北京市第五十七中学2025-2026学年第一学期期末考试高二物理试题

2025-2026学年第一学期期末考试高二 物理试题 一、单选题 1. 如图所示，实线可能是未标明方向的电场线，也可能是等差等势线，虚线是一带正电粒子的运动轨迹，a、b是运动轨迹上的两点。若该带电粒子在运动过程中仅受静电力的作用，下列说法正确的是（　　） A. 粒子运动过程中，加速度的方向可能保持不变 B. 若实线为电场线，a点的电场方向指向左下方 C. 若实线为等势线，a点的电势低于b点的电势 D. 若实线为等势线，粒子在a点的动能大于在b点的动能 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据实线分布可知不是匀强电场，故粒子运动过程中，加速度的方向不断变化，A错误； B．若实线为电场线，根据运动轨迹可知在a点所受静电力方向指向左下方，故电场方向指向左下方，B正确； CD．若实线为等势线，根据运动轨迹可知所受静电力方向指向右下方，电场方向指向右下方，故a点的电势高于b点的电势，则粒子从a点运动到b点，电势能减小，动能增加，故粒子在a点的动能小于在b点的动能，故CD错误。 故选B。 2. 物理学家密立根通过如图所示的实验装置，最早得出了元电荷e的数值。带电油滴悬浮于极板A、B间的匀强电场中，通过观测悬浮油滴的直径及其他相关物理量就可以得到油滴的带电量。若将下极板接地，则下列说法正确的是（　　） A. 悬浮于极板A、B间的油滴带正电 B. 增大电源的电压，则P点的电势升高 C. 增大电源的电压，则悬浮油滴将向下运动 D. 断开开关，增大两极板的间距，则悬浮油滴将向下运动 【答案】B 【解析】 【详解】A．极板带正电，极板带负电，所以极板间电场方向向下。油滴悬浮，受力平衡，重力向下，电场力向上，所以油滴所受电场力方向与电场方向相反，油滴一定带负电，故A错误； B．下极板接地，电势为0，点的电势等于到下极板的电势差。增大电源电压，极板间电场强度 可知增大，到下极板距离不变 根据 为到下极板距离，点电势升高，故B正确； C．增大电源电压，极板间电场强度增大，油滴所受电场力 可知电场力增大，电场力大于重力，油滴将向上运动，故C错误； D．断开开关，极板带电量不变，根据 根据 可知电场强度与极板间距无关，所以油滴所受电场力不变，仍悬浮，故D错误。 故选B。 3. 如图（a）所示，一点电荷（不计重力）在辐向电场中绕圆心O做匀速圆周运动，轨迹所在处的电场强度大小均为E；如图（b）所示，同一点电荷在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中做匀速圆周运动。已知点电荷两次做圆周运动的线速度大小相等，两个圆弧轨迹的半径均为r。关于该点电荷，下列说法正确的是（　　） A. 可能带负电 B. 在磁场中沿顺时针方向转动 C. 点电荷的比荷为 D. 点电荷运动的线速度大小为 【答案】D 【解析】 【详解】A．图（a）中，点电荷受到的电场力提供向心力，电场力的方向指向圆心，电场力的方向与场强方向相同，所以点电荷一定带正电，故A错误； B．图（b）中，洛伦兹力提供向心力，洛伦兹力的方向指向圆心，由左手定则可知带正电的点电荷一定沿逆时针方向转动，故B错误； CD．图（a）中，点电荷在辐向电场中做匀速圆周运动 图（b）中，点电荷在匀强磁场中做匀速圆周运动 联立解得，，故C错误，D正确。 故选D。 4. 在如图所示的电路中，电源电动势为6V，内阻为2Ω，定值电阻R的阻值为10Ω，电动机的线圈阻值为2Ω。闭合开关S后，理想电压表的示数为3V。下列说法正确的是（　　） A. 电源的输出功率为 B. 电动机消耗的功率为 C. 电动机线圈在1分钟内产生的热量为0.125J D. 如果电动机被卡住，电压表的示数将变大 【答案】B 【解析】 【详解】A．假设电路电流为，根据闭合电路欧姆定律可得 解得 可知外电压为 电源的输出功率为 A错误； B．电动机消耗的功率为 B正确； C．电动机线圈在1分钟内产生的热量为 C错误； D．如果电动机被卡住，电动机变成纯电阻，根据闭合电路欧姆定律可得 解得 电压表示数为 可知电压表的示数将变小，D错误； 故选B。 5. 电流天平可以用来测量匀强磁场的磁感应强度的大小。测量前天平已调至平衡，测量时，在左边托盘中放入质量的砝码，右边托盘中不放砝码，将一个质量，匝数，下边长的矩形线圈挂在右边托盘的底部，再将此矩形线圈的下部分放在待测磁场中，如图甲所示，线圈的两头连在如图乙所示的电路中，不计连接导线对线圈的作用力，电源电动势，内阻。开关S闭合后，调节可变电阻使理想电压表示数时，，此时天平正好平衡。，则下列分析正确的是（　　） A. 线圈中电流的方向为逆时针 B. 线圈下边所受安培力大小为0.15N C. 该匀强磁场的磁感应强度B的大小为0.5T D. 线圈中电流的大小为4A 【答案】C 【解析】 【详解】A．由于左盘中的砝码质量大于矩形线圈的质量，所以当电流天平平衡时，矩形线圈受到竖直向下的安培力作用，根据左手定则可以判定矩形线圈中电流的方向为顺时针，故A错误； B．电流天平平衡　 解得，故B错误； D．由于电路为串联结构，所以流过矩形线圈的电流等于流过电源的电流，根据闭合电路欧姆定律有 解得矩形线圈中电流的大小为，故D错误； C．根据安培力的计算公式有 解得磁感应强度的大小为，故C正确。 故选C。 6. 如图所示，一质量为m的带电粒子从P点以垂直于磁场边界方向的速度v射入磁场，穿出磁场时，速度方向与入射方向夹角为。设磁感应强度为B、磁场宽度为d。粒子速度始终与磁场垂直，不计粒子所受重力和空气阻力。下列说法正确的是（　　） A. 在粒子穿越磁场的过程中，洛伦兹力对该粒子做正功 B. 在粒子穿越磁场的过程中，洛伦兹力对该粒子的冲量为0 C. 该粒子在磁场中运动的时间为 D. 该粒子的比荷为 【答案】D 【解析】 【详解】A．在粒子穿越磁场的过程中，洛伦兹力与粒子的速度方向始终垂直，则洛伦兹力对该粒子做的功为0，故A错误； B.在粒子穿越磁场的过程中，速度大小不变但方向改变，则动量改变，根据动量定理可知，则合外力冲量不为零，粒子仅受洛伦兹力作用，则洛伦兹力对该粒子的冲量不为0，故B错误； C．粒子在磁场中在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，穿越磁场的过程中，水平方向速度大小由v一直减小，则该粒子在磁场中运动的时间大于，故C错误； D．粒子在磁场中在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动 根据几何关系 联立解得 故D正确。 故选D。 7. 在医院中需要用到血流计检测患者身体情况，血流计原理可以简化为如图所示模型，血液内含有少量正、负离子，从直径为d的血管右侧流入，左侧流出，流量值Q等于单位时间内通过横截面的液体体积。空间有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，稳定后，测出M、N两点之间电压U。下列说法正确的是（　　） A. 负离子所受洛伦兹力方向由M指向N B. M点的电势高于N点的电势 C. 正负离子达到稳定状态时，可得流速 D. 血液流量 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据左手定则可知负离子所受洛伦兹力方向由N指向M，A错误； B．正离子受到向下的洛伦兹力而向下偏转，负离子受到向上的洛伦兹力而向上偏转，形成的电场线是从N指向M，所以M点的电势低于N点的电势，B错误； C．正负离子达到稳定状态时，洛伦兹力与电场力互相平衡，则 解得，C正确； D．血液流量为，D错误。 故选C。 8. 如图甲所示，电阻为、匝数为100匝的线圈（图中只画了2匝）两端A、B与电阻R相连，。线圈内有方向垂直于纸面向里的磁场，线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化，则（　　） A. A点的电势低于B点的电势 B. 电阻R两端的电压为5V C. 回路中电流为0.05A D. 0.1s时间内通过电阻R的电荷量为0.05C 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据楞次定律可知，A点的电势高于B点的电势，故A错误； BC．感应电动势 回路中电流为 电阻R两端的电压为U=IR=45V，故BC错误； D．0.1s时间内通过电阻R的电荷量为，故D正确。 故选D。 9. 图甲是某使用220V正弦交流电的手机无线充电装置，其简化工作原理如图乙所示。其中S为探测开关，如果手机支持无线快充，则S与1接通，此时送电线圈和受电线圈的匝数比，手机两端的电压为10V，给手机的充电功率为30W；若手机不支持快充，则S与2接通，此时送电线圈和受电线圈的匝数比，手机两端的电压为5V，给手机的充电功率为5W。开关1所接电阻为，开关2所接电阻为，若把装置线圈视为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A. 的阻值为10Ω B. 的阻值为39Ω C. 快速充电时，送电线圈中的电流为12A D. 快速充电时，ab间输入功率为660W 【答案】B 【解析】 【详解】A．开关接1时，受电线圈两端电压 此时通过手机电流 则，故A错误； B.开关接2时，受电线圈两端电压 此时通过手机电流 则，故B正确； C．由A选项可知，快速充电时，受电线圈中的电流为，由 解得：,故C错误； D．由A选项可知，快速充电时，ab间输入功率为P=U2I=(55×3）W=165W，故D错误。 故选B。 10. 如图所示，光滑水平面上的正方形导线框，以某一初速度进入竖直向下的匀强磁场并最终完全穿出。线框的边长小于磁场宽度。下列说法正确的是（　　） A. 线框进和出磁场的过程中所受安培力的冲量相同 B. 线框进和出磁场的过程中所受安培力相同 C. 线框进和出磁场的过程中产生的焦耳热相等 D. 线框进和出磁场的过程中所受安培力做的功相等 【答案】A 【解析】 【详解】AB．根据，， 联立可得安培力为 线框进和出磁场的过程中，安培力均向左，线框速度减小，可知所受安培力不相同，又根据动量定理可得 线框进和出磁场的过程中位移大小相等，可知所受安培力的冲量相同，故A正确，B错误； CD．进磁场和出磁场两个过程中线框产生的焦耳热都等于线框克服安培力所做的功，由于进磁场和出磁场两个过程线框都是减速运动，由可知，进磁场和出磁场两个过程中安培力逐渐减小，而线框进、出磁场的位移相同，则进磁场的过程中线框产生的焦耳热多，安培力做的功多，故CD错误。 故选A。 二、实验题 11. 电阻率是用来表示各种材料导电性能的物理量。某同学在实验室测量一新材料制成的圆柱体的电阻率。 （1）用螺旋测微器测量其横截面直径，示数如图甲所示，可知其直径___________mm；用游标卡尺测其长度，示数如图乙所示，可知其长度为___________mm。 （2）用多用电表粗测其电阻约为6Ω。为了减小实验误差，需进一步用伏安法测量圆柱体的电阻，要求待测电阻两端的电压能从0开始连续可调。除待测圆柱体外，实验室还备有的实验器材如下： A.电压表V1（量程3V，内阻约为6kΩ） B.电压表V2（量程6V，内阻约为15kΩ） C.电流表A1（量程0.6A，内阻约为1Ω） D.电流表A2（量程30mA，内阻约为20Ω） E.滑动变阻器（阻值范围，2.0A） F.直流电源（电动势为5V） G.开关 H.导线若干 A. B. C. D. 则该实验电路应选择电压表___________（填A或B），应选择的电流表___________（填C或D），电路应选择如图丙电路中的___________。 （3）根据正确的实验电路进行实物接线___________ 根据实物接线图，闭合电键之前应该将滑动变阻器的滑片滑动到___________端（填左或右） （4）某次实验测出圆管两端的电压为U，圆管中的电流为I，圆管的外直径为D，内直径为d，长度为L，则圆管的电阻率为___________。（用本小问中给出的U、I、、d、表示，单位均已为国际单位） 【答案】（1） ①. 0.920##0.921##0.919 ②. 42.40 （2） ①. B C ②. B （3） ①. ②. 左 （4） 【解析】 【小问1详解】 [1]由甲图读出螺旋测微器读数为 [2]游标卡尺的精确值为，如图乙可知其长度为 【小问2详解】 [1]电源电动势为5V，用多用电表进行测量时，指针要指在最大量程的三分之二左右，要选电压表V2；应填B； [2]用多用电表粗测其电阻约为6Ω，则通过电阻的最大电流约为，要选电流表A1。应填C； [3]要求待测电阻两端的电压能从0开始连续可调，可知滑动变阻器应选择分压接法，根据、 由于，为了减小误差，电流表应采用外接法。 故选B。 【小问3详解】 [1]实物接线图如下 [2]为了保护待测电阻所在电路，闭合电键之前应该将滑动变阻器的滑片滑动到左端，使得待测电阻所在电路没有电流通过。 【小问4详解】 圆管的横截面积为 电阻为 由电阻的决定式得 代入已知量得 12. 在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，提供的器材有： A．电压表量程为3V，内阻约为 B．电压表量程为15V，内阻约为 C．电流表量程为0.6A，内阻为 D．电流表量程为3A，内阻约为 E．变阻器为（，3A） F．变阻器为（，0.2A） G．开关、导线若干 （1）为了较准确测量电池的电动势和内阻，电流表应该选________（填C或D）；变阻器应该选________（填E或F）；实验电路图应该选图中的________图（填甲或乙）。 （2）实验测得一个电池的路端电压U和通过电池的电流强度I的关系图像如图所示。由图可以求得电源电动势________V（保留两位有效数字），内电阻________（保留两位有效数字）。 （3）利用图1中甲图实验电路测电源的电动势和内电阻，所测得的实际是图2中虚线框所示“等效电源”的电动势和内电阻。若电源的电动势为E、内电阻为r、电流表内电阻为，则所测得的________，________（请用E、r、表示）。 （4）某同学利用图像，分析甲、乙两种方法由于电表内电阻引起的实验误差。在图3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）。在图3中，对应图1乙电路分析的U-I图像是________，并据此分析可得电源电动势和内阻的真实值、与测量值、的大小关系为________、________（填“>”、“=”“<”）。 【答案】（1） ①. C ②. E ③. 甲 （2） ①. 1.50 ②. 0.80 （3） ①. E ②. （4） ①. A ②. > ③. > 【解析】 【小问1详解】 [1][2]为了较准确测量电池的电动势和内阻，因电路的最大电流不超过0.6A，则电流表应该选C；变阻器应该选阻值较小的E即可； [3]因电流表内阻已知，则实验电路图应该选图中的甲图。 【小问2详解】 [1][2]由图可以求得电源电动势E=1.50V 内电阻。 【小问3详解】 [1][2]根据，则所测得的，。 【小问4详解】 [1][2][3]对应图1乙电路由于电压表的分流作用，使得电流表示数小于通过电源的电流，但是短路电流是不变的，则U-I图像是A；因图线在纵轴上的截距和图像的斜率比真实值都偏小，可得、。 三、解答题 13. 如图所示为某质谱仪的构造原理图。现让质量为m、电荷量为q、初速度为零的粒子，经加速电压为U的加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器的平行金属板之间有相互正交的匀强电场和磁感应强度为的匀强磁场（图中均未画出）。该粒子恰能沿直线通过，并从平板S上的狭缝P进入磁感应强度为、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场中，在磁场中运动一段时间后，最终打在照相底片上的A点。底片厚度可忽略不计，且与平板S重合。空气阻力、粒子所受的重力均忽略不计。求： （1）带电粒子进入速度选择器时的速率； （2）速度选择器中匀强电场的电场强度的大小E； （3）照相底片上A点与狭缝P之间的距离L。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）带电粒子在电场中被加速，则 则进入速度选择器时的速率 （2）在速度选择器中运动时 解得 （3）粒子进入磁场后做匀速圆周运动，则 L=2r 解得 14. 如图所示，交流发电机的矩形金属线圈，ab边和cd边的长度，bc边和ad边的长度，匝数N=40匝，线圈的总电阻，线圈位于磁感应强度B=0.05T的匀强磁场中。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接。初始状态时线圈平面与磁场方向平行，现使线圈绕过bc和ad边中点、且垂直于磁场的转轴以角速度匀速转动。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。 （1）从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈内的电流随时间变化的函数关系式； （2）求线圈转动过程中电阻R的发热功率； （3）从线圈经过图示位置开始计时，求经过周期时间通过电阻R的电荷量。 【答案】（1）；（2）128W；（3） 【解析】 【详解】（1）线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动过程，产生正弦交流电，在图示位置，瞬时电动势达到最大值，可得 根据闭合电路欧姆定律有 从线圈经过图示位置开始计时，圈内的电流随时间变化的函数关系式为 （2）电路中电流的有效值为 电阻R的发热功率为 （3）线框从图示位置转过四分之一周期的过程中，平均感应电动势为 平均感应电流为 通过电阻R的电荷量为 代入数据解得 15. 随着航空领域的发展，实现火箭回收利用，成为了各国都在重点突破的技术。其中有一技术难题是回收时如何减缓对地的碰撞，为此设计师在返回火箭的底盘安装了电磁缓冲装置。该装置的主要部件有两部分：①缓冲滑块，由高强绝缘材料制成，其内部边缘绕有闭合单匝正方形线圈abcd；②火箭主体，包括绝缘光滑缓冲轨道MN、PQ和超导线圈（图中未画出），超导线圈能产生方向垂直于整个缓冲轨道平面的匀强磁场。当缓冲滑块接触地面时，滑块立即停止运动，此后线圈与火箭主体中的磁场相互作用，火箭主体一直做减速运动直至达到软着陆要求的速度，从而实现缓冲。现已知缓冲滑块竖直向下撞向地面时，火箭主体的速度大小为v0，经过时间t火箭着陆，此时火箭速度为v′；线圈abcd的电阻为R，其余电阻忽略不计；ab边长为l，火箭主体质量为m，匀强磁场的磁感应强度大小为B，重力加速度为g，一切摩擦阻力不计，求： （1）缓冲滑块刚停止运动时，线圈ab边两端的电势差Uab； （2）缓冲滑块刚停止运动时，火箭主体的加速度大小； （3）火箭主体的速度从v0减到v′的过程中系统产生的电能。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）ab边产生电动势 E＝Blv0 因此 （2）安培力 电流为 对火箭主体受力分析可得 Fab－mg＝ma 解得 （3）设下落t时间内火箭下落的高度为h，对火箭主体由动量定理 mgt－＝mv′－mv0 即 mgt－＝mv′－mv0 化简得 h＝ 根据能量守恒定律，产生的电能为 E＝ 代入数据可得 16. 如图所示，PQ、MN是一对平行金属板，板长为，板间距离为。一带正电的粒子质量为，电荷量为，以初速度从金属板边缘的中点射入金属板间，不计粒子的重力和空气阻力。 （1）若金属板间加竖直方向的匀强电场，粒子刚好从点飞出金属板，求匀强电场的电场强度E的大小； （2）若金属板间加垂直纸面向里的匀强磁场，粒子刚好从金属板右边缘飞出，求匀强磁场的磁感应强度B的大小； （3）若金属板间同时加上（1）和（2）中的匀强电场和磁场，请通过计算说明粒子能否沿直线通过金属板？若不能沿直线通过金属板，粒子飞出金属板时的速度为v，求粒子飞出金属板的侧位移y。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 当金属板间只加匀强电场时，粒子做类平抛运动 平行金属板方向有 垂直金属板方向有 联立可得 【小问2详解】 若金属板间只加匀强磁场，则粒子做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力有 根据几何关系有 解得 解得 【小问3详解】 粒子受到的电场力 粒子受到的洛伦兹力 由于 所以粒子无法做匀速直线运动，无法直线通过金属板 因为洛伦兹力对粒子不做功，由动能定理可得 解得 17. 磁流体发电具有结构简单、启动快捷、环保且无需转动机械等优势。如图所示，是正处于研究阶段的磁流体发电机的简易模型图，其发电通道是一个长方体空腔，长、高、宽分别为l、a、b，前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极，这两个电极通过开关与阻值为R的某种金属直导体连成闭合电路，整个发电通道处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向垂直纸面向里。高温等离子体以不变的速率v水平向右喷入发电通道内，正负离子的电荷量大小均为q，发电机的等效内阻为r，忽略等离子体的重力、相互作用力及其他因素。 （1）求该磁流体发电机的电动势大小E，上下极板哪个电势高？ （2）当开关闭合后，整个闭合电路中就会产生恒定的电流。求发电机内部沿电流方向离子所受阻力的大小； （3）当开关闭合后，要使等离子体以不变的速率v通过发电通道，必须有推动等离子体在发电通道内前进的作用力。如果不计其它损耗，这个推力的功率就应该等于该发电机的总功率，请你证明这个结论。 （4）设喷入两板间的等离子体单位体积内有n对正、负离子，求发电机的最大功率P。 【答案】（1）Bav，上极板电势高 （2） （3）见解析 （4）nqBaSv2 【解析】 【小问1详解】 当外电路断开时，极板间的电压大小等于电动势。此时，发电通道内电荷量为q的离子受力平衡。有 可得E=Bav 由左手定则可知，正离子受洛伦兹力向上，可知上极板电势高； 【小问2详解】 由平衡可知 其中 解得 【小问3详解】 当电键闭合，由欧姆定律可得 该电流在发电通道内受到的安培力大小为FA=BIa 要使等离子体做匀速直线运动，所需的推力为FT=FA 推力F的功率为PT=FTv 联立可得 闭合电路中发电机的总功率为PD=IE 联立可得 可得PT=PD 可见推力的功率PT就等于该发电机的总功率PD。 【小问4详解】 等离子体全部聚集到两极板上时，发电机的功率最大。 等离子体流的速度为v，则在时间t内喷入等离子体的长度为vt，体积为vtS，则电荷量为Q=nqvtS 电流 故最大功率P=EI=nqBaSv2 18. 利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域。 （1）如图1，将一半导体薄片垂直置于磁场B中，在薄片的两个侧面a、b间通以电流I时，另外两侧c、f间产生电势差，这一现象称为霍尔效应。其原因是薄片中能够自由移动的电荷受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累，于是在c、f间产生霍尔电压。已知半导体薄片的厚度为d，自由电荷的电荷量为q，求薄片内单位体积中的自由电荷数n。 （2）利用霍尔元件可以进行微小位移的测量。如图2所示，将两块完全相同的磁体同极相对放置，在两磁体间的缝隙中放入图1所示的霍尔元件，当霍尔元件处于中间位置时，霍尔电压为0，将该点作为位移的零点。当霍尔元件沿着x轴方向移动时，则有霍尔电压输出。若该霍尔元件是电子导电的，在霍尔元件中仍通以由a向b的电流，那么如何由输出的霍尔电压判断霍尔元件由中间位置沿着x轴向哪个方向移动？请分析说明。 （3）自行车测速码表的主要工作传感器也是霍尔传感器。如图3，霍尔元件固定在自行车前叉一侧，一块强磁铁固定在一根辐条上。当强磁铁经过霍尔元件时，使其产生电压脉冲。已知自行车在平直公路上匀速行驶，车轮与地面间无滑动，车轮边缘到车轴的距离为r。若单位时间内霍尔元件检测到m个脉冲，求自行车行驶的速度大小v。 【答案】（1） （2）见解析 （3） 【解析】 【小问1详解】 设c、f两侧面之间的距离为L，当电场力与洛伦兹力相等时 又 其中 代入得 【小问2详解】 层级1：由输出的霍尔电压可知c、f两侧哪侧电势高，进而可判断霍尔元件沿着x轴向哪个方向移动。 层级2：由题意可知，两块磁体的中间位置合磁场的磁感应强度为0，中间位置右侧的区域合磁场的方向向左，中间位置左侧的区域合磁场的方向向右。当霍尔元件处于中间位置右侧，且通有由a向b方向的电流时，根据左手定则可判断，自由电子受洛伦兹力的方向指向f一侧，因此f侧积累负电荷，c侧积累正电荷，c侧电势高；当霍尔元件处于中间位置左侧，情况则刚好相反，f侧电势高。若输出的霍尔电压显示c侧电势高，说明霍尔元件向x轴正方向移动；若f侧电势高，说明霍尔元件向x轴负方向移动。 【小问3详解】 单位时间内霍尔元件检测到m个脉冲，因此车轮转动的角速度 ，自行车的行驶速度 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年第一学期期末考试高二 物理试题 一、单选题 1. 如图所示，实线可能是未标明方向的电场线，也可能是等差等势线，虚线是一带正电粒子的运动轨迹，a、b是运动轨迹上的两点。若该带电粒子在运动过程中仅受静电力的作用，下列说法正确的是（　　） A. 粒子运动过程中，加速度的方向可能保持不变 B. 若实线为电场线，a点的电场方向指向左下方 C. 若实线为等势线，a点的电势低于b点的电势 D. 若实线为等势线，粒子在a点的动能大于在b点的动能 2. 物理学家密立根通过如图所示的实验装置，最早得出了元电荷e的数值。带电油滴悬浮于极板A、B间的匀强电场中，通过观测悬浮油滴的直径及其他相关物理量就可以得到油滴的带电量。若将下极板接地，则下列说法正确的是（　　） A. 悬浮于极板A、B间的油滴带正电 B. 增大电源的电压，则P点的电势升高 C. 增大电源的电压，则悬浮油滴将向下运动 D. 断开开关，增大两极板的间距，则悬浮油滴将向下运动 3. 如图（a）所示，一点电荷（不计重力）在辐向电场中绕圆心O做匀速圆周运动，轨迹所在处的电场强度大小均为E；如图（b）所示，同一点电荷在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中做匀速圆周运动。已知点电荷两次做圆周运动的线速度大小相等，两个圆弧轨迹的半径均为r。关于该点电荷，下列说法正确的是（　　） A. 可能带负电 B. 在磁场中沿顺时针方向转动 C. 点电荷的比荷为 D. 点电荷运动的线速度大小为 4. 在如图所示的电路中，电源电动势为6V，内阻为2Ω，定值电阻R的阻值为10Ω，电动机的线圈阻值为2Ω。闭合开关S后，理想电压表的示数为3V。下列说法正确的是（　　） A. 电源的输出功率为 B. 电动机消耗的功率为 C. 电动机线圈在1分钟内产生的热量为0.125J D. 如果电动机被卡住，电压表的示数将变大 5. 电流天平可以用来测量匀强磁场的磁感应强度的大小。测量前天平已调至平衡，测量时，在左边托盘中放入质量的砝码，右边托盘中不放砝码，将一个质量，匝数，下边长的矩形线圈挂在右边托盘的底部，再将此矩形线圈的下部分放在待测磁场中，如图甲所示，线圈的两头连在如图乙所示的电路中，不计连接导线对线圈的作用力，电源电动势，内阻。开关S闭合后，调节可变电阻使理想电压表示数时，，此时天平正好平衡。，则下列分析正确的是（　　） A. 线圈中电流的方向为逆时针 B. 线圈下边所受安培力大小为0.15N C. 该匀强磁场的磁感应强度B的大小为0.5T D. 线圈中电流的大小为4A 6. 如图所示，一质量为m的带电粒子从P点以垂直于磁场边界方向的速度v射入磁场，穿出磁场时，速度方向与入射方向夹角为。设磁感应强度为B、磁场宽度为d。粒子速度始终与磁场垂直，不计粒子所受重力和空气阻力。下列说法正确的是（　　） A. 在粒子穿越磁场的过程中，洛伦兹力对该粒子做正功 B. 在粒子穿越磁场的过程中，洛伦兹力对该粒子的冲量为0 C. 该粒子在磁场中运动的时间为 D. 该粒子的比荷为 7. 在医院中需要用到血流计检测患者身体情况，血流计原理可以简化为如图所示模型，血液内含有少量正、负离子，从直径为d的血管右侧流入，左侧流出，流量值Q等于单位时间内通过横截面的液体体积。空间有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，稳定后，测出M、N两点之间电压U。下列说法正确的是（　　） A. 负离子所受洛伦兹力方向由M指向N B. M点的电势高于N点的电势 C. 正负离子达到稳定状态时，可得流速 D. 血液流量 8. 如图甲所示，电阻为、匝数为100匝的线圈（图中只画了2匝）两端A、B与电阻R相连，。线圈内有方向垂直于纸面向里的磁场，线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化，则（　　） A. A点的电势低于B点的电势 B. 电阻R两端的电压为5V C. 回路中电流为0.05A D. 0.1s时间内通过电阻R的电荷量为0.05C 9. 图甲是某使用220V正弦交流电的手机无线充电装置，其简化工作原理如图乙所示。其中S为探测开关，如果手机支持无线快充，则S与1接通，此时送电线圈和受电线圈的匝数比，手机两端的电压为10V，给手机的充电功率为30W；若手机不支持快充，则S与2接通，此时送电线圈和受电线圈的匝数比，手机两端的电压为5V，给手机的充电功率为5W。开关1所接电阻为，开关2所接电阻为，若把装置线圈视为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A. 的阻值为10Ω B. 的阻值为39Ω C. 快速充电时，送电线圈中的电流为12A D. 快速充电时，ab间输入功率为660W 10. 如图所示，光滑水平面上的正方形导线框，以某一初速度进入竖直向下的匀强磁场并最终完全穿出。线框的边长小于磁场宽度。下列说法正确的是（　　） A. 线框进和出磁场的过程中所受安培力的冲量相同 B. 线框进和出磁场的过程中所受安培力相同 C. 线框进和出磁场的过程中产生的焦耳热相等 D. 线框进和出磁场的过程中所受安培力做的功相等 二、实验题 11. 电阻率是用来表示各种材料导电性能的物理量。某同学在实验室测量一新材料制成的圆柱体的电阻率。 （1）用螺旋测微器测量其横截面直径，示数如图甲所示，可知其直径___________mm；用游标卡尺测其长度，示数如图乙所示，可知其长度为___________mm。 （2）用多用电表粗测其电阻约为6Ω。为了减小实验误差，需进一步用伏安法测量圆柱体的电阻，要求待测电阻两端的电压能从0开始连续可调。除待测圆柱体外，实验室还备有的实验器材如下： A.电压表V1（量程3V，内阻约为6kΩ） B.电压表V2（量程6V，内阻约为15kΩ） C.电流表A1（量程0.6A，内阻约为1Ω） D.电流表A2（量程30mA，内阻约为20Ω） E.滑动变阻器（阻值范围，2.0A） F.直流电源（电动势为5V） G.开关 H.导线若干 A. B. C. D. 则该实验电路应选择电压表___________（填A或B），应选择的电流表___________（填C或D），电路应选择如图丙电路中的___________。 （3）根据正确的实验电路进行实物接线___________ 根据实物接线图，闭合电键之前应该将滑动变阻器的滑片滑动到___________端（填左或右） （4）某次实验测出圆管两端的电压为U，圆管中的电流为I，圆管的外直径为D，内直径为d，长度为L，则圆管的电阻率为___________。（用本小问中给出的U、I、、d、表示，单位均已为国际单位） 12. 在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，提供的器材有： A．电压表量程为3V，内阻约为 B．电压表量程为15V，内阻约为 C．电流表量程为0.6A，内阻为 D．电流表量程为3A，内阻约为 E．变阻器为（，3A） F．变阻器为（，0.2A） G．开关、导线若干 （1）为了较准确测量电池的电动势和内阻，电流表应该选________（填C或D）；变阻器应该选________（填E或F）；实验电路图应该选图中的________图（填甲或乙）。 （2）实验测得一个电池的路端电压U和通过电池的电流强度I的关系图像如图所示。由图可以求得电源电动势________V（保留两位有效数字），内电阻________（保留两位有效数字）。 （3）利用图1中甲图实验电路测电源的电动势和内电阻，所测得的实际是图2中虚线框所示“等效电源”的电动势和内电阻。若电源的电动势为E、内电阻为r、电流表内电阻为，则所测得的________，________（请用E、r、表示）。 （4）某同学利用图像，分析甲、乙两种方法由于电表内电阻引起的实验误差。在图3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）。在图3中，对应图1乙电路分析的U-I图像是________，并据此分析可得电源电动势和内阻的真实值、与测量值、的大小关系为________、________（填“>”、“=”“<”）。 三、解答题 13. 如图所示为某质谱仪的构造原理图。现让质量为m、电荷量为q、初速度为零的粒子，经加速电压为U的加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器的平行金属板之间有相互正交的匀强电场和磁感应强度为的匀强磁场（图中均未画出）。该粒子恰能沿直线通过，并从平板S上的狭缝P进入磁感应强度为、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场中，在磁场中运动一段时间后，最终打在照相底片上的A点。底片厚度可忽略不计，且与平板S重合。空气阻力、粒子所受的重力均忽略不计。求： （1）带电粒子进入速度选择器时的速率； （2）速度选择器中匀强电场的电场强度的大小E； （3）照相底片上A点与狭缝P之间的距离L。 14. 如图所示，交流发电机的矩形金属线圈，ab边和cd边的长度，bc边和ad边的长度，匝数N=40匝，线圈的总电阻，线圈位于磁感应强度B=0.05T的匀强磁场中。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接。初始状态时线圈平面与磁场方向平行，现使线圈绕过bc和ad边中点、且垂直于磁场的转轴以角速度匀速转动。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。 （1）从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈内的电流随时间变化的函数关系式； （2）求线圈转动过程中电阻R的发热功率； （3）从线圈经过图示位置开始计时，求经过周期时间通过电阻R的电荷量。 15. 随着航空领域的发展，实现火箭回收利用，成为了各国都在重点突破的技术。其中有一技术难题是回收时如何减缓对地的碰撞，为此设计师在返回火箭的底盘安装了电磁缓冲装置。该装置的主要部件有两部分：①缓冲滑块，由高强绝缘材料制成，其内部边缘绕有闭合单匝正方形线圈abcd；②火箭主体，包括绝缘光滑缓冲轨道MN、PQ和超导线圈（图中未画出），超导线圈能产生方向垂直于整个缓冲轨道平面的匀强磁场。当缓冲滑块接触地面时，滑块立即停止运动，此后线圈与火箭主体中的磁场相互作用，火箭主体一直做减速运动直至达到软着陆要求的速度，从而实现缓冲。现已知缓冲滑块竖直向下撞向地面时，火箭主体的速度大小为v0，经过时间t火箭着陆，此时火箭速度为v′；线圈abcd的电阻为R，其余电阻忽略不计；ab边长为l，火箭主体质量为m，匀强磁场的磁感应强度大小为B，重力加速度为g，一切摩擦阻力不计，求： （1）缓冲滑块刚停止运动时，线圈ab边两端的电势差Uab； （2）缓冲滑块刚停止运动时，火箭主体的加速度大小； （3）火箭主体的速度从v0减到v′的过程中系统产生的电能。 16. 如图所示，PQ、MN是一对平行金属板，板长为，板间距离为。一带正电的粒子质量为，电荷量为，以初速度从金属板边缘的中点射入金属板间，不计粒子的重力和空气阻力。 （1）若金属板间加竖直方向的匀强电场，粒子刚好从点飞出金属板，求匀强电场的电场强度E的大小； （2）若金属板间加垂直纸面向里的匀强磁场，粒子刚好从金属板右边缘飞出，求匀强磁场的磁感应强度B的大小； （3）若金属板间同时加上（1）和（2）中的匀强电场和磁场，请通过计算说明粒子能否沿直线通过金属板？若不能沿直线通过金属板，粒子飞出金属板时的速度为v，求粒子飞出金属板的侧位移y。 17. 磁流体发电具有结构简单、启动快捷、环保且无需转动机械等优势。如图所示，是正处于研究阶段的磁流体发电机的简易模型图，其发电通道是一个长方体空腔，长、高、宽分别为l、a、b，前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极，这两个电极通过开关与阻值为R的某种金属直导体连成闭合电路，整个发电通道处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向垂直纸面向里。高温等离子体以不变的速率v水平向右喷入发电通道内，正负离子的电荷量大小均为q，发电机的等效内阻为r，忽略等离子体的重力、相互作用力及其他因素。 （1）求该磁流体发电机的电动势大小E，上下极板哪个电势高？ （2）当开关闭合后，整个闭合电路中就会产生恒定的电流。求发电机内部沿电流方向离子所受阻力的大小； （3）当开关闭合后，要使等离子体以不变的速率v通过发电通道，必须有推动等离子体在发电通道内前进的作用力。如果不计其它损耗，这个推力的功率就应该等于该发电机的总功率，请你证明这个结论。 （4）设喷入两板间的等离子体单位体积内有n对正、负离子，求发电机的最大功率P。 18. 利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域。 （1）如图1，将一半导体薄片垂直置于磁场B中，在薄片的两个侧面a、b间通以电流I时，另外两侧c、f间产生电势差，这一现象称为霍尔效应。其原因是薄片中能够自由移动的电荷受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累，于是在c、f间产生霍尔电压。已知半导体薄片的厚度为d，自由电荷的电荷量为q，求薄片内单位体积中的自由电荷数n。 （2）利用霍尔元件可以进行微小位移的测量。如图2所示，将两块完全相同的磁体同极相对放置，在两磁体间的缝隙中放入图1所示的霍尔元件，当霍尔元件处于中间位置时，霍尔电压为0，将该点作为位移的零点。当霍尔元件沿着x轴方向移动时，则有霍尔电压输出。若该霍尔元件是电子导电的，在霍尔元件中仍通以由a向b的电流，那么如何由输出的霍尔电压判断霍尔元件由中间位置沿着x轴向哪个方向移动？请分析说明。 （3）自行车测速码表的主要工作传感器也是霍尔传感器。如图3，霍尔元件固定在自行车前叉一侧，一块强磁铁固定在一根辐条上。当强磁铁经过霍尔元件时，使其产生电压脉冲。已知自行车在平直公路上匀速行驶，车轮与地面间无滑动，车轮边缘到车轴的距离为r。若单位时间内霍尔元件检测到m个脉冲，求自行车行驶的速度大小v。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $