北京市第二十中学（黄昆书院）2026-2027学年高二上学期期中考试物理试题

北京市第二十中学2026-2027学年第一学期期中考试试卷 高二 物理（黄昆书院) (时间：90分钟 满分：100分 为必修三模块考试) 命题人：王玉春 审题人：蓝天日 班级 姓名 一、单选题（共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有，个选项是正确的 选对得3分，选错得0分。) 1.某“冰箱贴背面的磁性材料磁感线如图所示，下列判断正确的是( A.该磁性材料内部没有磁感线，没有磁场 B.在b点静止释放正电荷，其沿切线向上运动 C.一小段通电直导线在b处所受安培力一定大于c处 D.将小磁针放在b点，其N极指向b处切线方向 2.下列图示情况，金属圆环中不能产生感应电流的是() x××××× (a) (6) (c) (d) A.图（a)中，圆环在匀强磁场中向左平移 B.图(b)中，圆环在匀强磁场中绕轴转动 C.图(c)中，圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移 D.图(d)中，圆环向条形磁铁N极平移 3.正电子是电子的反粒子，与电子质量相同、带等量正电荷。在云室中有垂直于纸面的匀强磁场， 从P点发出两个电子和一个正电子，三个粒子运动轨迹如图中1、2、3所示。下列说法正确的是( A.磁场方向垂直于纸面向里 B.轨迹1对应的粒子运动速度越来越大 C.轨迹2对应的粒子初速度比轨迹3的大 D.轨迹3对应的粒子是正电子 4两条平行的通电直导线AB、CD通过磁场发生相互作用，电流方向如图所示。下列 说法正确的是() 北京市第二十中学2026-2027学年第一 第1 掃描全能玉侧建 A.两根导线之间将相互排斥 B.2产生的磁场在位置方向垂直纸面向外 C.AB受到的力是由的磁场施加的 D.若I>h,则AB受到的力大于CD受到的力 5,如图所示，圆形匀强磁场区域的圆心为O,半径为R,磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度的大 小为B。一质量为m、电荷量为q的带电粒子以某一速度从P点沿磁场区域的半径方向射入磁场， 从Q点射出，P0与OQ成60°角，不计粒子重力。下列说法正确的是() A,带电粒子在磁场中做圆周运动的半径等于R B。带电粒子在磁场中的运动时间等于” ××× 3gB ×60X×× C.若射入速度变大，粒子运动的半径变小 D.若射入速度变大，粒子在磁场中的运动时间变短 6如图所示，两根足够长的平行金属导轨位于水平的xOy平面内，导 轨与x轴平行，左端接有电阻R。在x心0的一侧存在竖直向上的匀强 磁场。一金属杆与导轨垂直放置，且接触良好，在外力F作用下沿x 轴正方向由静止开始做匀加速运动。仁0时金属杆位于x=0处，不计 导轨和金属杆的电阻。图2中关于电路总功率P和所受外力F大小的 图像正确的是（) A.O !B.O c.0 7.质谱仪可用来分析带电粒子的基本性质，其示意图如图所示。α、b是某元素的两种同位素的原子 核，它们具有相同的电荷量，不同的质量。α、b两种带电粒子持续从容器A下方的小孔S飘入加速 电场，初速度几乎为0，加速后从小孔S2射出，又通过小孔S,沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁 场中，最后打到照相底片D上并被吸收。测得a、b打在底片上的位置距小孔S的距离分别为L1、 L2,α、b打在底片上的强度（数值上等于单位时间内打在底片上某处 的粒子的总动能)分别为P1、P2。不计原子核的重力及相互作用力， D 下列说法正确的是() A.a、b的质量之比m1:m2=Li:L2 B.a、b在磁场中运动时间之比4：42=1：1 ● 期期中考试试卷（高二物理黄昆书院） 厅共5页 掃描全能玉侧建 C.a、b分别形成的等效电流之比：2=L?:LB D.a、b对底片的作用力大小之比F:E-R:L2B 8,如图所示，小明同学用一个悬挂的强磁铁和一块铜片演示了一个神奇的实 悬挂点 验，当磁铁从左侧某一高度处由静止释放摆至右侧最高位置的过程中，其下方 放在圆珠笔芯上的铜片发生了运动（此过程铜片始终未脱离笔芯)。在此过程 中，磁铁重力做功为W,磁铁克服磁场力做功为1，磁场力对铜片做功为 W,铜片获得的动能为Ek,铜片上产生的电热为Q。不计磁铁产生的电热， 忽略空气阻力以及铜片在笔芯上所受的摩擦力，不计地磁场影响。则() 铜片 圆珠笔芯 A.WG>Wi B.W2=Ek C.Wi=W2 D.WG=W1+Ek+O 9.如图所示，某空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面方向的匀强磁场（图中未画出），一质量 为m的带负电小球恰能以速度ν沿图中虚线所示轨迹做直线运动，小球的运动轨迹与水平方向的夹 角为30°，匀强电场的电场强度大小为E,重力加速度大小为g,下列说法正确的是( A.匀强磁场的方向垂直纸面向里 B.匀强磁场的磁感应强度大小为 vsin30° 309 C.小球的电势能增加 D.若小球运动过程中，电场方向突然变成竖直向下，则小球做匀速圆周运动 10.如图1所示，某扫描隧道显微镜减振装置由绝缘减振平台和磁阻尼减振器组成。平台通过三根 关于OO2轴对称分布的相同轻杆悬挂在轻质弹簧的下端O1处，弹簧上端固定在O点，三个相同的 关于OO2轴对称放置的减振器位于平台下方。图2为减振器的工作原理图，每个减振器由通过绝缘 轻杆固定在平台下表面的线圈和固定在桌面上能产生辐向磁场的铁磁体组成，辐向磁场分布关于线 圈中心竖直轴对称，线圈所在处磁感应强度大小均为B。处于静止状态的平台受到外界微小扰动，线 圈在磁场中做竖直方向的阻尼运动，其位移随时间变化的图像如图3所示，仁0时刻，其速度为， 方向竖直向下，时刻的振幅为A。平台和三个线圈的总质量为m,弹簧的劲度系数为k,每个线圈 半径为r、电阻为R。当弹簧形变量为△x时，其弹性势能为 2(ax。不计空气阻力，下列说法正 确的是() A.扫描隧道显微镜减振装置在振动 过程中机械能守恒 减展平台 B.平台静止时弹簧的伸长量为 3mg 内 诚震器 北京市第二十中学2026-2027学年第一学期 第2页 掃描金能玉劍]建 C.0时刻，每个线圈所受安培力的大小为B R D.在0-时间内，每个线圈产生的焦耳热为(m-k4) 6 二、多项选择题。（本题共5小题，在每小题给出的四个选项中，至少有个选项是符合题意的。每 小题3分，共15分。每小题全选对的得3分，选对但不全的得2分，只要有选错的该小题不得分) 11在图中，线圈M和线圈P绕在同一铁芯上，线圈P和灵敏电流计G组成闭合回路，则（) A.当闭合开关S的瞬时，通过灵敏电流计的电流由a流向b B.当闭合开关S的瞬时，通过灵敏电流计的电流由b流向a C.当断开开关S的瞬时，通过灵敏电流计的电流由b流向α D.当断开开关S的瞬时，通过灵敏电流计的电流由a流向b 12某种呼吸监测装置的原理如图1所示。呼吸气 4U/mV 流可从绕有线圈的空心圆管左端进出，使位于圆 邀性 气流 20 管右端的磁性薄膜运动。呼气时薄膜向右运动， 吸气时薄膜向左运动。图2为电压传感器显示的 www 阴管 6 -10 电压U随时间t变化的图像，U为正时b点电势高 电压传感器 20.00和00临 于a点，下列说法正确的是（) 图1 图2 A.若磁性薄膜的N极在右侧，则吸气时a点电势高 B.若磁性薄膜的N极在右侧，则吸气时b点电势高 C.若图2中P点对应呼气，则磁性薄膜的S极在右侧 D.若图2中卫点对应呼气，则磁性薄膜的S极在右侧 13.1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心 正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示。实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中 绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后。下列说法正确的是() A.圆盘内的涡流产生的磁场导致磁针转动 L∠ B.在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化 C.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针 铜圆盘< 转动 D.若圆盘可以绕中心轴自由转动，则转动小磁针，圆盘也会跟着转动 14.如图甲所示，电阻为102、匝数为100匝的线圈（图中 ◆Φ/Wb 0.15 只画了2匝)两端本B与电阻R相连，R=902。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 中考试试卷（高二物理黄昆书院） :5页 掃描全能玉侧建 律变化，则（) A.A点的电势高于B点的电势 B.电阻R两端的电压为0.5V 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 15.回旋加速器与电子感应加速器都可以加速带电粒子，分别示意如图甲、乙，其中电子感应加速器 的原理可以简化为如图丙所示，半径为”的圆形区域内有竖直向下（图中垂直于纸面向里)的匀强磁 场，图中实线圆是半径为R的光滑绝缘轨道，>r,一个质量m、带电量为g的小球穿在轨道上，当 磁场的磁感应强度B随时间t的变化关系为B=Bo+k1(k为常量)时，下列说法正确的是() 回旋加速器示意器 磁极 D形扁平铜盒 (D形电极) 真空室 接高频交流电 碰极 f 丙 A.两种加速器中粒子运动的周期都不变 B.两种加速器中粒子运动的半径都不变 C.丙图中，如果其他条件不变，仅换成R更大的圆环轨道，小球从静止开始运动一周，小球增 加的动能相同 D.丙图中，如果其他条件不变，仅换成半短轴为R的椭圆环轨道，小球从静止开始运动一周， 小球增加的动能相同 三、实验题。（共1小题，共15分。） 16.(1)小明用如图甲所示的装置探究“影响感应电流的因素”，螺线管与灵敏电流计构成闭合电路， 条形磁铁N极朝下。要想使电流计指针发生偏转，即有感应电流产生，小明进行了以下4种操作， 其中可行的是 (选填选项前的字母)。 A.螺线管不动，磁铁匀速插入或拔出螺线管 磁 B.螺线管不动，磁铁加速插入或拔出螺线管 铁 C.螺线管不动，条形磁铁S极朝下，匀速插入或拔出螺线管 螺 线 D.螺线管不动，条形磁铁S极朝下，加速插入或拔出螺线管 管 甲 (2)在（1)的研究中，小明发现电流计指针偏转方向会有不同，也就 是感应电流方向不同，根据(1)中的操作，则感应电流方向与下列哪些因素有关 (选 填选项前的字母)。 北京市第.1中学2026-2027学年第学期 第3典 掃描全能玉侧建 A.磁铁的磁场方向 B.磁铁的磁性强弱 C.磁铁运动的方向 D.磁铁运动的速度大小 (3)小明又将实验装置改造，如图乙所示。 ①将实物电路连接完整 ②电路连接完成后，闭合开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向右 偏转了一下。指针停止摆动后，开关保持闭合状态，将滑动变阻器 的滑片迅速向右滑动，灵敏电流计指针将 ，1 保持滑动 乙 变阻器滑片不动，将线圈A从线圈B中迅速拔出时，灵敏电流计指针将 (两空均选填 向左偏转“向右偏转”或“不偏转”) ③进一步实验，为探究感应电流方向的规律，应研究原磁场方向、磁通量的变化情况、 三者的关系。在实验过程中，除了查清流入灵敏电流计的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外， 还应查清 (选填“AB”或“A和B”)中导线的绕制方向。 ④该同学在完成实验后未断开开关，也未把A、B两线圈和铁芯分开放置。在拆除电路时突然被电 击了一下，则被电击是在拆除 (选填“A”或B)线圈所在电路时发生的。分析可知， 要避免电击发生，在拆除电路前应 (选填“断开开关”或把A、B线圈分开放置”)。 (4)如图所示电路中，灯泡A,B的规格相同，电感线圈L的自感系数足够大且电阻可忽略。下列 说法正确的是() A.开关S闭合时，A、B同时变亮，之后亮度都保持不变 B.开关S闭合时，B先亮，A逐渐变亮，最后A,B一样亮 C.开关S断开时，A、B闪亮一下后熄灭 D.开关S断开时，A闪亮一下后熄灭，B立即熄灭 四、计算题。（本题包括5小题，共40分。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。) 17.(6分)如图所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，两根相距为的平行 长直金属导轨水平放置，左端接阻值为R的定值电阻。一长为L、电阻为r的导体棒放置在导轨上， 与导轨接触良好。导体棒在外力作用下沿导轨以速度ν向右做匀速运动。不计导轨电阻及导体棒与 导轨间的摩擦，导体棒运动过程中始终与两导轨保持垂直。 ×××X关× (I)求电路中产生的感应电流。 大XXX×自×v×,X XXXX×大B× X×××父×X 胡期中考试试卷（高：物理黄昆书院) i共5页 掃描全能玉侧建 (2)已知导体棒内定向运动的电子数为N。设导体棒所受安培力为F,导体棒内定向运动的电子所受 洛伦兹力的矢量和为F,分析比较F安与F的大小关系。（注意：解题过程中需要用到、但题目没 有给出的物理量，要在解题时做必要的说明) 18.(8分)图为一个小型旋转电枢式交流发电机结构示意图，其矩形线圈 的长度为L1,宽度为L2,共有n匝，总电阻为r,与线圈两端相接触的集 流环上接有一个阻值为R的定值电阻，线圈以角速度ω在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴O0匀速转动，沿转轴OO方向 看去，线圈沿逆时针方向转动，仁0时刻线圈平面与磁感线垂直。求： (1)线圈经过图示位置时，通过电阻R的感应电流的方向； (2)写出线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式； (3)求线圈从=0时所处的位置开始转过60时电路中的瞬时电流。 19.(8分)电磁制动是磁悬浮列车辅助制动的一种方式。某研究团队为列车进站设计电磁制动装置， 为了探究其刹车效果，制作了小车和轨道模型。在小车底面安装了一个匝数为N、边长为L的正方 形线圈，线圈总电阻为R,小车和线圈的总质量为m。线圈平面与水平轨道平行，俯视图如图所示。 小车到站前，关闭小车引擎，让其通过一个宽度为H方向竖直向下的匀强磁场区域，实施电磁制动。 小车进入磁场前的速度为，行驶过程中小车受到轨道阻力可忽略不计，不考虑车身其他金属部分 的电磁感应现象。 （1)α，若小车通过磁场区域后，速度降为，求在此过程中线圈产生的焦耳热； b若使小车持续减速通过匀强磁场区域，分析说明磁场区域的宽度H需要满足什么条件； （2)α.为保证乘客安全，小车刚进入磁场时的加速度大小不能超过ao,则匀强磁场的磁感应强度B 应满足什么条件： b,为减缓刹车给乘客带来的不适感，刹车的加速度要远小于，磁场的磁感应强度也远小于上述B 北京市第二十中学2026-2027学年第一学 第4可 掃描金能玉劍]建 的条件，因此小车通过图示磁场区域后仍有较大速度。若此后继续以电磁制动的方式使小车减速， 为了在尽可能短的距离内让小车减速为零，请设计刹车区域的磁场分布，说明设计方案并画出示意 图 H 20.(8分)比较是一种重要的学习方法，通过比较可以加深对知识的理解。电场和磁场有相似的地 方，也有很多的不同。 (1)电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用，磁场的基本性质是对放入其中的磁体、通电 导线和运动电荷有力的作用。请写出电场强度和磁感应强度的定义式。 (2)电荷在电场和磁场中受力的特点不同，导致电荷运动性质不同。如图所示，M、N是一对平行 金属板，板长为L,板间距离为d。一带电粒子从M、N左侧中央以平行于极板的速度o射入。若仅 在M、N板加恒定电压，则粒子恰好从M板右侧边沿以速率v1射出，其运动时间为1；若仅在M N板间加垂直纸面的匀强磁场，则粒子恰好从N板右侧边沿以速率2射出，其运动时间为。不计 粒子受到的重力。 ①可知4 42,4 V2。(选填“大于“小于”或等于”) ②若M、N板间同时存在上述电场和磁场，请通过计算说明该带电粒子能否在M、N板间做匀速直 线运动。 (注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明) M N 月期中考试试卷（高二物理 黄昆书院) 共5页 掃描全能玉侧建 21.(10分)麦克斯韦的电磁场理论告诉我们：变化的磁场产生感生电场，该感生电场是涡旋电场： 变化的电场也可以产生感生磁场，该感生磁场是涡旋磁场。 （1)如图所示，在半径为r的虚线边界内有一垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小随时间 的变化关系为B=灶（心0且为常量）。将-半径也为r的细金属圆环（图中未画出）与虚线边界同心 放置。 ①求金属圆环内产生的感生电动势ε的大小。 ②变化的磁场产生的涡旋电场存在于磁场内外的广阔空间中，在与磁场垂直的平面内其电场线是-， 系列同心圆，如图中的实线所示，圆心与磁场区域的中心重合，在同一圆周上，祸旋电场的电场强 度大小处处相等.使得金属圆环内产生感生电动势的非静电力是涡旋电场对自由电荷的作用力，这 个力称为涡旋电场力，其与电场强度的关系和静电力与电场强度的关系相同.请推导金属圆环位置 的涡旋电场的场强大小E (2)如图所示，在半径为的虚线边界内有-一垂直于纸而向里的匀强电场，电场强度大小随时间的 变化关系为E=p1(p>0且为常量)。 ①我们把穿过某个面的磁感线条数称为穿过此而的磁通量，同样地，我们可以把穿过某个面的电场 线条数称为穿过此面的电通量.电场强度发生变化时，对应面积内的电通量也会发生变化，该变化 的电场必然会产生磁场.小明同学猜想求解该磁场的磁感应强度Ba的方法可以类比(1)中求解Es 的方法.若小明同学的猜想成立，请推导B在距高电场中心为a(<r)处的表达式，并求出在距离 电场中心5和2处的磁感应强度的比值B1:Ba1” ②小红同学对上问通过类比得到的B。的表达式提出质疑，请你用学过的知识判断B的表达式是否 正确，并给出合理的理由。 掃描金能玉劍]建 北京市第二十中学2026-2027学年第一学期期中考试答案 高二 物理（黄昆书院) 一、选择题 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 15 0 A C D B D B B D AC BC AD AD CD 16.(15分)（1)ABCD(2分，少选得1分)(2)AC/CA(2分，少选得1 分)(3)①（2分)②向左偏转(1分)，向左偏转（1分)③感应电流产 生的磁场方向(2分)，A和B（1分)④A（1分)，断开开关(1分)(4) D(2分) 三 17.(6分)（1)（1)由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势E=BLv 根据闭合电路欧姆定律1=B得I=BL R+r R+r (2)设电子的电荷量为，导体棒内定向运动的电子随导体棒运动的速度为，沿导 体棒定向运动的速度为，如图为一个电子的运动分析则v=P+由I=M和 L F安=BIL得F=N·Beu每一个自由电子受到的洛伦兹力为f%=Bv6 导体棒内定向运动的电子所受洛伦兹力的矢量和为F常=N·Bvs因为4<vs所以F欢<F洛 18.(8分)(1)（2分)根据右手定则可判断，线圈中的电流方向是d→c→b→a,故通过电阻R的电 流方向是自下而上 (2)（3分)从中性面开始计时，感应电动势随时间按正弦规律变化，且最大感应电动势Em=BLLω 所以感应电动势的瞬时值表达式e=nBL,L,@sin @t (3)(3分)由闭合电路欧姆定律有；=。 nBL,L2ωsin 3 √5nBL,L20 R+r R+r 2(R+r） 19.(8分)（1)(2分)α.根据能量守恒定律可得在此过程中线圈产生的焦耳热为 g-m-m-方t-9 石.(1分)若使小车持续减速通过匀强磁场区域，应使正方形线框通过磁场区域时一直受到安培力的作 用，即线框中要一直存在感应电流，所以可得磁场区域的宽度丑儒要满足H=L (2)(3分)a.小车刚进入磁场时产生的感应电动势为E=WBLv。 可得小车受到的安培力大小为PWB=8..L=N产2B2 北京市第二十中学2026-2027学年第一学期期 第1页 小车刚进入做场时的加速度大小不能超过4，即≤a,解得B 1 mRao m NL\Vo b.(2分)为了在尽可能短的距离内让小车减速为零，应使 小车一直处于减速状态，所以在满足磁场的磁感应强度远小 于上述B的条件下，根据前面分析可得磁场区域的宽度为工， 相邻磁场区域间的间隔距离为L,如图所示。（其他正确也得分) 20.(8分)（1)（2分)电场强度和磁感应强度的定义式分别为E=二，B= L (2)(2分)①4<124>2 ②(4分)在电场中d=组（守整理得= 2 42mv% 玛中，根据几何关系}+乃=7解得，=只+ 洛伦被力=9%8-品因为购-了=加2记>0 rd2+4 所以电场力大于受到的洛伦兹力，则无法平衡，无法匀速直线运动。 21.(10分)(1)(2分)@根据法拉第电微感应定律得e=△0_△(B-】_A2g=k2 △f△t△t ②(3分)在金属圆环内，非静电力对带电量为-g的自由电荷所做的功W=qE2r 根据电动势的定义ε= ”非解得感生电场的场强大小E感=2=2 g (2)(3分)①类比(1)中求解Es的过程，在半径为R处的磁感应强度为B= △Φ。 2πR△t 在及=0时，，=8a心，解得见。=受，在及=时，a= 解得8=华将R=2时， 0。a解得4：=学所以是-月 B2i ②(2分)上问中通过类比得到的B的表达式不正确；因为通过量纲分析我们知道：用基本物理量的 国际单位表示BB=2πRAt A地：的导出单付为冬化又因为8中斤，用基本物理量的国际单位赤s I IL △0，的表达式不正确。 型单位为·可见，通过类比得到的B的单位是不正确的，所以B元A 考试试卷（高二物理（黄昆书院）) 共1页