精品解析：北京市海淀区教师进修学校附属实验学校2026-2027学年高二第一学期期中物理试题

2026-2027学年度第一学期期中练习高二物理试题 一、本部分共10题。在每题给出的四个选项中，有的题只有一个选项是正确的，有的题有多个选项是正确的。 1. 下列有关物理概念和物理过程说法正确的是（ ） A. 由电场强度可知，某点的电场强度与试探电荷电荷量和所受电场力有关 B. 电场强度为零的区域，电势不一定为零 C. 将一小段通电直导线放入磁场中，若其所受安培力为零，则说明该处磁感应强度为零 D. 根据安培电流假说，不管是磁体的磁场还是电流的磁场都来源于电荷的运动 2. 有关下列四幅图的描述正确的是（ ） A. 图甲实验中，改变小球N和M的距离，通过测量细线的偏角，可以得到作用力与它们距离的平方成反比的结论 B. 图乙中，带正电小球靠近验电器，箔片张开是因为正感应电荷向箔片移动 C. 图丙是在某平面内所画的电场的等势线图，可以看出电势沿Ob方向比沿Oa方向降落得快 D. 图丁是奥斯特研究电流的磁效应的实验，该实验为了排除地磁场的影响，应将小磁针上方的导线沿南北方向放置 3. 在如图所示电路中，电源电动势为E，电源内阻为r，小型直流电动机M的内阻为R，电路中的保护电阻为，闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为I，不考虑电表内阻的影响，则以下说法中正确的是（ ） A. 电动机两端的电压大于IR B. 回路的热功率为 C. 电动机的输出功率为 D. 电源的工作效率为 4. 将直流电源E、电阻R、平行板电容器C与开关S连接成如图所示的电路。闭合开关S，电路达到稳定状态。下列说法正确的是（ ） A. 此过程电源输出的能量等于电容器存储的电场能 B. 若减小电容器两极板间的正对面积，有从b到a的电流流过电阻 C. 若将R的阻值增大，则电容器充满电时的电压减小 D. 若断开开关，减小电容器两极板间距离，极板间电场强度增大 5. 如图所示为一种自动测量压力的电路图，其中为滑动变阻器，为定值电阻，电流表和电压表可看成理想电表，R为压敏电阻，其阻值会随着压力的增大而减小。下列说法正确的是（ ） A. R受到的压力增大时，流过R的电流增大 B. R受到的压力增大时，电压表的示数增大 C. R受到的压力增大时，电源的输出功率减小 D. 若将电流表标度为压力表，则表示压力的“0”刻度在表盘的右侧 6. 如图所示，两条平行的金属轨道相距为L，与水平地面的夹角为，在两轨道的顶端之间接有电源和一滑动变阻器，将一根质量为m的金属杆ab垂直放在两导轨上，与导轨构成闭合电路。初始滑动变阻器的滑片处于中点位置，当不施加磁场时，ab杆能处于静止状态。现垂直轨道平面向上加一匀强磁场，磁感应强度为B，待电路稳定后ab杆仍能保持静止状态。重力加速度为g，下列说法中正确的是（ ） A. 施加磁场后，金属杆ab所受的静摩擦力一定减小 B. 施加磁场后，若滑动变阻器的滑片向N端调到某一位置后，金属杆ab可能会向下做加速运动 C. 为使金属杆不受摩擦力且仍能保持静止，则电流大小需要调节为 D. 为使金属杆与轨道之间不存在挤压，且仍能保持静止，则可以将磁场的方向调整为垂直于金属棒且水平向右，并将电流大小调节为 7. 如图是静电除尘器示意图。A为与金属管相连的一个电极，B为与金属丝相连的另一个电极。A和B与高压电源相接，装置内部形成很强的电场。当携带煤粉的烟气从进气口进入到装置后，煤粉很容易俘获电子而带上负电，而后吸附到电极上，因此排出的烟气就比较清洁了。下列说法中不正确的是（ ） A. 应使B接高压电源的负极，且煤粉所俘获的电子就是从负极释放出来的 B. 煤粉在向A极运动的过程中，加速度逐渐减小 C. 煤粉在向A极运动的过程中，电场力对其做正功 D. 若在t时间内煤粉吸附了N个电子（电子电量为e），则高压电源的电流为 8. 如图所示，正电荷和负电荷分别位于x轴上的和处，已知，选无穷远处为电势零点，已知点电荷Q在距离其r处产生的电势表达式为，下列说法正确的是（ ） A. x轴上除无穷远外，场强为0的位置还有两处，电势为0的位置还有一处 B. 将电子从处由静止释放，它的电势能先减小，后增大 C. 若和的电量都变为原来的2倍，则区域内任意一点的场强也变为原来的2倍 D. 给电子适当的初速度，它有可能在和形成的电场中做匀速圆周运动 9. 锂离子电池主要依靠锂离子（）在正极和负极之间移动来工作，锂离子电池既可以充电，也可以放电。如图为锂电池某次工作的内部结构，该过程中从负极通过隔膜返回正极。已知该锂电池的电动势为3.7V，则下列说法中正确的是（ ） A. 该电池单位时间内，一定将3.7eV的化学能转化为电能 B. 图中显示的过程为锂离子正在放电 C. 当锂离子电池放电时，电池内部静电力做负功，化学能转化为电能 D. “毫安·时”（）是电池储存能量的单位 10. 2018年，人类历史上第一架由离子引擎推动的飞机诞生，这种引擎不需要燃料，也无污染物排放。引擎获得推力的原理如图所示，进入电离室的气体被电离成正离子，而后飘入电极A、B之间的匀强电场（初速度忽略不计），A、B间电压为U，距离为d，使正离子加速形成离子束，从电极B喷出，引擎获得恒定的推力。已知一个正离子质量为m，电荷量为＋q，单位时间内飘入的正离子数目恒定为n，离子重力及相互作用可忽略，下列说法中正确的是（ ） A. 单位时间喷出离子的动能为qU B. 离子推进器获得的推力为 C. 离子推进器获得的推力，等于电极A、B间所有离子所受的静电力之和 D. 离子推进器的功率为nqU 二、本部分共9题。 11. 如图所示，其中电流表A的量程为0.6A，表盘均匀划分为30个小格；的阻值等于电流表内阻的；的阻值等于电流表内阻的3倍。若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示______A。 12. 如图所示，虚线框内为多用电表欧姆挡的内部电路，a、b为电表面板上的表笔插孔。下列说法正确的是（ ） A. 用多用电表测量电路中电流时，b表笔接高电势 B. 若更换倍率测量电阻时必须重新进行欧姆调零 C. 用“”挡测量时指针偏转角较大，应换用“”挡 D. b孔插黑色表笔 13. 用伏安法测量某金属丝的电阻率。 （1）用游标卡尺测量金属丝连入电路的长度L，读数为______cm，用螺旋测微器测量金属丝的直径d，读数为______mm。 （2）已知实验中选用的滑动变阻器的最大阻值为；电源电动势3V，内阻约；待测金属丝阻值约为。实验器材的实物图如图所示，实验数据记录如表格所示，请在方框中画出本次实验的电路图______；并将实物图连接完整______。 电压U/V 0.10 0.40 0.60 1.00 1.20 1.50 1.70 2.00 电流I/A 0.02 0.08 0.12 0.19 0.25 0.31 0.34 0.40 （3）测出金属丝直径为d、长度为L，电压表示数为U，电流表示数为I，则该金属丝电阻率测量值的表达式____________（用字母d、L、U、I来表示）。 14. 在“测量电源的电动势和内阻”的实验中，待测电池的电动势约1.5V，内阻约。某同学利用图a所示的电路进行测量，实验时他选择了0~0.6A量程的电流表、0~3V量程的电压表、滑动变阻器，以及开关、导线若干。 （1）调节滑动变阻器的滑片，记录多组电压表和电流表的示数，在坐标纸上以“＋”标出相应的数据点，绘制出的图线如图b所示。根据图线，该电源的电动势______V（结果保留3位有效数字），内阻______（结果保留2位有效数字）。 （2）当滑动变阻器接入电路的阻值发生变化时，电压表示数U和电源的总功率P亦随之改变，能正确反映P与U的关系的是____________。 A. B. C. D. （3）由于电表并非理想电表，导致测量存在系统误差。在图b上定性画出真实的路端电压随干路电流的图线。 （4）若利用题中所给器材，改用图c所示的电路测量该电池的电动势和内阻，已知电流表内阻与电源内阻相近，是否可以较为准确的测量电源的电动势和内阻？请简述你的理由____________。 15. 如图所示，在水平向右的匀强电场中，长为L的绝缘细线一端悬于O点，另一端系一质量为m、电荷量为＋q的小球（可视为质点）。将小球拉至与O点等高的A点，保持细线绷紧并由静止释放，小球运动到与竖直方向夹角的P点时速度变为零。已知、，空气阻力可忽略，重力加速度为g。求： （1）电场强度E的大小； （2）小球通过P点时，细线对其拉力的大小。 16. 如图所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面的方向射入偏转电场，并偏转后从另一侧射出。已知电子质量为m，电荷量为e，加速电场电压为。偏转电场可看作匀强电场，极板间电压为U，极板长度为L，板间距为d。忽略电子所受重力，求： （1）电子射入偏转电场时的初速度； （2）电子从进入偏转电场到射出的过程中动量的变化量的大小； （3）定义偏转电场的灵敏度S为单位偏转电压引起的极板内侧向偏移量，求灵敏度的表达式，并说明如何提高上述装置的灵敏度。 17. 2024年9月22日，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心自主研制的水冷磁体如图1所示，刷新了国际稳态强磁场领域的世界纪录。这种水冷磁体可以算做改良后的水冷磁体通电螺线管。 （1）半径为、电流为的环形电流中心处的磁感应强度大小为，其中为已知量。如图2所示，已知氢原子核外电子绕核做圆周运动的轨道半径为r，电子的质量为m，电荷量为e，静电力常量为k，求因为电子的运动而在圆心处产生的磁感应强度的大小； （2）无限长的通电直导线周围存在磁场，磁感应强度的大小为，方向符合安培定则，其中为已知常量，为电流大小，a为空间某点到通电直导线的最短距离。如图3所示，已知两根无限长的导线平行放置，处于边长为的等边三角形A、B两个点上，通以反向等大的电流，求：它们在C点产生的磁感应强度； （3）在导线上取电流元，即，I为电流大小，为一段极短的长度，该电流元产生的磁场的磁感应强度可以写作，其中为已知常量，r为某点到电流元的最短距离。如图4所示，已知一半径为R的圆形单匝线圈水平放置，通以电流，MN为过线圈圆心且垂直于线圈平面的直线，MN上的P点与线圈上各点的连线均与水平方向夹角为，如图所示。求：圆形电流在P处产生的磁感应强度。 18. 某种负离子空气净化原理如图所示。由空气和带负电的灰尘颗粒物（视为小球）组成的混合气流进入由一对平行金属板构成的收集器。在收集器中，空气和带电颗粒沿板方向的速度保持不变。在匀强电场作用下，带电颗粒打到金属板上被收集，已知金属板长度为L，间距为d。若颗粒所受阻力与其相对于空气的速度v方向相反，大小为，其中r为颗粒的半径，k为常量。假设颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度。不考虑重力影响和颗粒间的相互作用。 （1）若已知金属板内的电场强度大小为，请计算半径为R、电荷量为的颗粒在竖直方向所能达到的最大速度； （2）要使半径为R、电荷量为的颗粒恰好全部被收集，求两金属板间的电场强度的大小； （3）已知颗粒的电荷量与其半径的平方成正比，进入收集器的均匀混合气流包含了直径为和的两种颗粒。若的颗粒恰好100%被收集，求的颗粒被收集的百分比。 19. 对同一个物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。 （1）如图1所示，A为电源正极，B为电源负极。设电源电动势为E，电源内阻为r，外电路电阻为R，闭合电路的电流为I。请根据电动势的定义，结合能量转化与守恒定律，证明闭合电路欧姆定律的表达式。 （2）经典电磁理论认为：当金属导体两端电压稳定后，导体中产生分布不随时间变化的恒定电场。恒定电场中，任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化，它的基本性质与静电场相同，在恒定电场的作用下，金属中的自由电子做定向加速运动，在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞，每次碰撞后定向移动的速率减为0。碰撞阻碍了自由电子的定向运动，结果是大量自由电子定向移动的平均速率不随时间变化。某种金属中单位体积内的自由电子数量为n，自由电子的质量为m，所带电荷量为e，如图2所示，由该种金属制成的长为L，横截面积为S的圆柱形金属导体，将其两端加上恒定电压U。为了简化问题，假设自由电子连续两次与不动的粒子碰撞的时间间隔平均值为。 a.自由电子从静止开始加速时间为时的速度v； b.求金属导体中的电流I。 （3）太阳能电池的核心部分是P型和N型半导体的交界区域——PN结，如图甲所示，取P型和N型半导体的交界为坐标原点，PN结左、右端到原点的距离分别为、。无光照时，PN结内会形成一定的电压，对应的电场称为内建电场，方向由N区指向P区；有光照时，原来被正电荷约束的电子获得光能变为自由电子，就产生了电子—空穴对，空穴带正电且电荷量等于元电荷e；不计自由电子的初速度，在内建电场作用下，电子被驱向N区，空穴被驱向P区，于是N区带负电，P区带正电，图甲所示的元件就构成了直流电源。某太阳能电池在有光持续照射时，若外电路断开，其PN结的内建电场的电场强度的大小分布如图乙所示，已知、和。若该电池短路时单位时间内通过外电路某一横截面的电子数为n，求此太阳能电池的电动势E和内阻r。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026-2027学年度第一学期期中练习高二物理试题 一、本部分共10题。在每题给出的四个选项中，有的题只有一个选项是正确的，有的题有多个选项是正确的。 1. 下列有关物理概念和物理过程说法正确的是（ ） A. 由电场强度可知，某点的电场强度与试探电荷电荷量和所受电场力有关 B. 电场强度为零的区域，电势不一定为零 C. 将一小段通电直导线放入磁场中，若其所受安培力为零，则说明该处磁感应强度为零 D. 根据安培电流假说，不管是磁体的磁场还是电流的磁场都来源于电荷的运动 【答案】BD 【解析】 【详解】A．是电场强度的定义式，E由场源电荷和场点位置决定，与试探电荷电荷量q及其所受电场力F无关，故A错误； B．电场强度与电势没有决定关系，电势零点可人为选取，电场强度为零，电势不一定为零，故B正确； C．当通电直导线与磁场方向平行时，所受安培力为零，但该处磁感应强度并不为零，故C错误； D．安培分子电流假说认为磁体的磁场源于内部分子电流，电流的磁场源于电荷定向运动，二者本质上都来源于电荷的运动，故D正确； 故选 BD。 2. 有关下列四幅图的描述正确的是（ ） A. 图甲实验中，改变小球N和M的距离，通过测量细线的偏角，可以得到作用力与它们距离的平方成反比的结论 B. 图乙中，带正电小球靠近验电器，箔片张开是因为正感应电荷向箔片移动 C. 图丙是在某平面内所画的电场的等势线图，可以看出电势沿Ob方向比沿Oa方向降落得快 D. 图丁是奥斯特研究电流的磁效应的实验，该实验为了排除地磁场的影响，应将小磁针上方的导线沿南北方向放置 【答案】CD 【解析】 【详解】A．图甲实验通过测量细线的偏角，只能定性地得出距离与电荷作用力之间的关系为：距离越远，受力越小，不能定量的得出作用力与它们距离的平方成反比的结论，故A错误； B．带正电小球靠近验电器时，发生静电感应：验电器里的自由电子被吸引到上端金属球，箔片因为失去电子带上正电而张开；移动的是负电荷，不是正电荷，故B错误； C．等差等势面的疏密程度表示电场强度的大小，等差等势面越密，电场强度越大，电势降落越快，由图分析可得，Ob方向的场强比沿Oa方向场强大，所以电势沿Ob方向比沿Oa方向降落得快，故C正确； D．在奥斯特实验中，将导线沿南北方向放在小磁针上方：通电后，由安培定则可知，导线电流在小磁针处产生的磁场方向为东西方向，该磁场与地磁场相互垂直，小磁针会发生明显偏转，能够清晰显示电流的磁效应，从而排除地磁场的干扰。 故选CD。 3. 在如图所示电路中，电源电动势为E，电源内阻为r，小型直流电动机M的内阻为R，电路中的保护电阻为，闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为I，不考虑电表内阻的影响，则以下说法中正确的是（ ） A. 电动机两端的电压大于IR B. 回路的热功率为 C. 电动机的输出功率为 D. 电源的工作效率为 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．电动机的输入功率为 热功率为 由于 即 可知，故A正确； B．回路的热功率为电动机的热功率、保护电阻的热功率和电源的热功率之和，即，故B正确； C．根据闭合电路欧姆定律可得 又因为，， 联立，可得，故C正确； D．电源的工作效率为 其中，根据闭合电路欧姆定律可得 解得，故D错误。 故选ABC。 4. 将直流电源E、电阻R、平行板电容器C与开关S连接成如图所示的电路。闭合开关S，电路达到稳定状态。下列说法正确的是（ ） A. 此过程电源输出的能量等于电容器存储的电场能 B. 若减小电容器两极板间的正对面积，有从b到a的电流流过电阻 C. 若将R的阻值增大，则电容器充满电时的电压减小 D. 若断开开关，减小电容器两极板间距离，极板间电场强度增大 【答案】B 【解析】 【详解】稳定后电路中无电流，电阻两端电压为零，电容器两端电压等于电源电动势。 A．充电过程中电源提供的能量，一部分转化为电容器储存的电场能，另一部分在电阻上转化为焦耳热，二者不相等，故A错误； B．开关闭合时电容器两端电压保持不变，正对面积减小使电容减小，由知电荷量减小，电容器放电，上极板正电荷经电阻由b流向a，故B正确； C．充满电后支路无电流，电阻两端无压降，电容器电压始终等于电源电动势，与R大小无关，故C错误； D．断开开关后极板电荷量Q不变，极板间电场强度 与板间距d无关，减小d时场强不变，故D错误。 故选B。 5. 如图所示为一种自动测量压力的电路图，其中为滑动变阻器，为定值电阻，电流表和电压表可看成理想电表，R为压敏电阻，其阻值会随着压力的增大而减小。下列说法正确的是（ ） A. R受到的压力增大时，流过R的电流增大 B. R受到的压力增大时，电压表的示数增大 C. R受到的压力增大时，电源的输出功率减小 D. 若将电流表标度为压力表，则表示压力的“0”刻度在表盘的右侧 【答案】AD 【解析】 【详解】A．受到的压力增大时，其阻值减小，电路总电阻减小，干路电流增大，并联部分电压 则减小，即两端电压减小，为定值电阻，则流过的电流减小，由于干路电流增大，所以流过的电流增大，故A正确； B．受到的压力增大时，其阻值减小，电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律有 所以外电路电压减小，即电压表示数变小，故B错误； C．受到的压力增大时，其阻值减小，外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律有 电源的输出功率 整理得 当时，等号成立，即电源的输出功率的最大值取决于电路外电阻与电源内阻的大小有关，受到的压力增大时，其阻值减小，外电路总电阻减小，与电源内阻关系未知，所以电源的输出功率变化未知，故C错误； D．若将电流表的刻度变更为压力表的刻度，因受到的压力增大时，电流表的示数减小，反向变化，则“0”刻度在表盘的右侧，故D正确。 故选AD。 6. 如图所示，两条平行的金属轨道相距为L，与水平地面的夹角为，在两轨道的顶端之间接有电源和一滑动变阻器，将一根质量为m的金属杆ab垂直放在两导轨上，与导轨构成闭合电路。初始滑动变阻器的滑片处于中点位置，当不施加磁场时，ab杆能处于静止状态。现垂直轨道平面向上加一匀强磁场，磁感应强度为B，待电路稳定后ab杆仍能保持静止状态。重力加速度为g，下列说法中正确的是（ ） A. 施加磁场后，金属杆ab所受的静摩擦力一定减小 B. 施加磁场后，若滑动变阻器的滑片向N端调到某一位置后，金属杆ab可能会向下做加速运动 C. 为使金属杆不受摩擦力且仍能保持静止，则电流大小需要调节为 D. 为使金属杆与轨道之间不存在挤压，且仍能保持静止，则可以将磁场的方向调整为垂直于金属棒且水平向右，并将电流大小调节为 【答案】C 【解析】 【详解】A．加磁场之前金属棒受静摩擦力沿金属轨道向上且大小为，且小于等于最大静摩擦力；加入磁场后，受沿金属轨道向上的安培力，因安培力大小不确定，可知金属杆ab所受的静摩擦力大小可能减小，也可能增大或不变，故A错误； B．滑动变阻器的滑片向N端调到某一位置后，因电阻变大，电流减小，但因为即使电流为零金属棒仍可静止，则金属杆ab不可能会向下做加速运动，故B错误； C．为使金属杆不受摩擦力且仍能保持静止，则安培力与金属杆重力沿金属轨道向下的分力平衡，即 解得，故C正确； D．为使金属杆与轨道之间不存在挤压，且仍能保持静止，则金属杆受到的重力与安培力平衡，则 解得 根据左手定则可知，磁场的方向应调整为垂直于金属棒且水平向左，故D错误。 故选C。 7. 如图是静电除尘器示意图。A为与金属管相连的一个电极，B为与金属丝相连的另一个电极。A和B与高压电源相接，装置内部形成很强的电场。当携带煤粉的烟气从进气口进入到装置后，煤粉很容易俘获电子而带上负电，而后吸附到电极上，因此排出的烟气就比较清洁了。下列说法中不正确的是（ ） A. 应使B接高压电源的负极，且煤粉所俘获的电子就是从负极释放出来的 B. 煤粉在向A极运动的过程中，加速度逐渐减小 C. 煤粉在向A极运动的过程中，电场力对其做正功 D. 若在t时间内煤粉吸附了N个电子（电子电量为e），则高压电源的电流为 【答案】D 【解析】 【详解】A．金属管接通静电高压时，管内存在强电场，它使空气电离而产生电子和正离子，电子在电场力的作用下，向正极移动时，碰到烟气微粒使它带负电，带负电的煤粉在电场力的作用下被吸附到A极上，故A接高压电源的正极，金属丝B接负极，故A正确； B．越靠近负极金属丝电场越强、越靠近正极金属管电场越弱，煤粉向A运动时所受电场力减小，由知加速度逐渐减小，故B正确； C．煤粉带负电，所受电场力指向A极，位移也指向A极，电场力做正功，故C正确； D．电离产生的电子和正离子同时导电，煤粉吸附N个电子的同时，还有等量正离子向B极移动，流过高压电源的总电荷量不是Ne，故电流不等于，故D错误。 由于本题选择错误的，故选D。 8. 如图所示，正电荷和负电荷分别位于x轴上的和处，已知，选无穷远处为电势零点，已知点电荷Q在距离其r处产生的电势表达式为，下列说法正确的是（ ） A. x轴上除无穷远外，场强为0的位置还有两处，电势为0的位置还有一处 B. 将电子从处由静止释放，它的电势能先减小，后增大 C. 若和的电量都变为原来的2倍，则区域内任意一点的场强也变为原来的2倍 D. 给电子适当的初速度，它有可能在和形成的电场中做匀速圆周运动 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．设左侧距为处场强为0，则有，无解 和之间两电荷产生电场方向相同，场强不为0 设右侧距为处场强为0，则有，有一解 设左侧距为处电势为0，则有，无解 设和之间距为处电势为0，则有，有一解 设右侧距为处电势为0，则有，有一解 综上，x轴上除无穷远外，场强为0的位置还有一处，电势为0的位置还有两处，故A错误； B．由得，可知处场强为0，处位于其左侧，电场向左，电子受力向右，电子加速向右运动，越过后电场向右，电子受力向左，电子减速运动，由此可得电势能先减小，后增大，故B正确； C．和之间两电荷产生电场方向相同，距为处合场强为 若和的电量都变为原来的2倍，则区域内任意一点的场强也变为原来的2倍，故C正确； D．在以坐标轴上某点为圆心，与坐标轴垂直的圆上，若所受电场力恰好垂直坐标轴，电场力即可提供向心力维持匀速圆周运动，故D正确。 故选BCD。 9. 锂离子电池主要依靠锂离子（）在正极和负极之间移动来工作，锂离子电池既可以充电，也可以放电。如图为锂电池某次工作的内部结构，该过程中从负极通过隔膜返回正极。已知该锂电池的电动势为3.7V，则下列说法中正确的是（ ） A. 该电池单位时间内，一定将3.7eV的化学能转化为电能 B. 图中显示的过程为锂离子正在放电 C. 当锂离子电池放电时，电池内部静电力做负功，化学能转化为电能 D. “毫安·时”（）是电池储存能量的单位 【答案】BC 【解析】 【详解】A．电动势表示每通过电荷量转化化学能，并非单位时间内固定转化，且功率还与电流有关，故A错误； B．放电时，电池内部由负极经隔膜移向正极，图中正由负极返回正极，故为放电过程，故B正确； C．放电时电池内部正电荷由低电势的负极移向高电势的正极，静电力方向与位移方向相反，静电力做负功，化学能转化为电能，故C正确； D．是电流与时间的乘积，为电荷量（容量）单位；能量单位应为或，故D错误。 故选BC。 10. 2018年，人类历史上第一架由离子引擎推动的飞机诞生，这种引擎不需要燃料，也无污染物排放。引擎获得推力的原理如图所示，进入电离室的气体被电离成正离子，而后飘入电极A、B之间的匀强电场（初速度忽略不计），A、B间电压为U，距离为d，使正离子加速形成离子束，从电极B喷出，引擎获得恒定的推力。已知一个正离子质量为m，电荷量为＋q，单位时间内飘入的正离子数目恒定为n，离子重力及相互作用可忽略，下列说法中正确的是（ ） A. 单位时间喷出离子的动能为qU B. 离子推进器获得的推力为 C. 离子推进器获得的推力，等于电极A、B间所有离子所受的静电力之和 D. 离子推进器的功率为nqU 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．由动能定理知单个离子获得的动能为，单位时间内有个离子，单位时间内喷出的离子动能为，故A错误； BD．对离子，由动量定理得 研究单个离子有 离子在加速电场中做初速度为零的匀加速直线运动，离子推进器的功率 由牛顿第三定律得离子推进器获得的推力 联立解得，，故BD正确； C．由牛顿第三定律知，离子推进器获得的推力，等于电极A、B间所有离子所受的静电力之和，故C正确； 故选BCD。 二、本部分共9题。 11. 如图所示，其中电流表A的量程为0.6A，表盘均匀划分为30个小格；的阻值等于电流表内阻的；的阻值等于电流表内阻的3倍。若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示______A。 【答案】0.08 【解析】 【详解】当接线柱1、3接入电路时，电流表A与R1并联后与R2串联。R1的阻值等于电流表内阻阻值的，根据串并联电路规律可知，通过R1的电流为通过电流表A电流的3倍，故改装表量程变为 则每一小格表示 12. 如图所示，虚线框内为多用电表欧姆挡的内部电路，a、b为电表面板上的表笔插孔。下列说法正确的是（ ） A. 用多用电表测量电路中电流时，b表笔接高电势 B. 若更换倍率测量电阻时必须重新进行欧姆调零 C. 用“”挡测量时指针偏转角较大，应换用“”挡 D. b孔插黑色表笔 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．多用电表欧姆挡内部电源的正极接黑表笔，负极接红表笔。从图中可以看出，b孔接内部电源的负极，因此b孔插红色表笔。用多用电表测电流时，电流从红表笔进，黑表笔出。黑表笔（a）接低电势，红表笔（b）接高电势，故A正确； B．更换倍率后，欧姆表内部等效电阻改变，短接表笔时满偏电流变化，必须重新欧姆调零，故B正确； C．用“”挡测量时指针偏转角较大，代表被测电阻阻值小，所选倍率太大，要换更小倍率“”挡，故C正确； D．b接内部电源负极，b孔插红色表笔，故D错误。 故选 ABC。 13. 用伏安法测量某金属丝的电阻率。 （1）用游标卡尺测量金属丝连入电路的长度L，读数为______cm，用螺旋测微器测量金属丝的直径d，读数为______mm。 （2）已知实验中选用的滑动变阻器的最大阻值为；电源电动势3V，内阻约；待测金属丝阻值约为。实验器材的实物图如图所示，实验数据记录如表格所示，请在方框中画出本次实验的电路图______；并将实物图连接完整______。 电压U/V 0.10 0.40 0.60 1.00 1.20 1.50 1.70 2.00 电流I/A 0.02 0.08 0.12 0.19 0.25 0.31 0.34 0.40 （3）测出金属丝直径为d、长度为L，电压表示数为U，电流表示数为I，则该金属丝电阻率测量值的表达式____________（用字母d、L、U、I来表示）。 【答案】（1） ①. ②. （2） ①. ②. （3） 【解析】 【13题详解】 [1]由图可知，这是50分度游标卡尺，精度为0.02mm，读数 [2]由图可知,螺旋测微器测量金属丝的直径 【14题详解】 [1]由表格中数据可知，电压从0.10V开始取值，电压调节范围大；同时滑动变阻器总阻值15Ω是待测电阻的3倍，若用限流法无法将待测电阻两端电压降到0.1V的低电压，因此滑动变阻器采用分压式接法。待测金属丝阻值约为，属于小电阻​，因此采用电流表外接法，可减小系统误差。实验的电路图如图所示 [2]实物图连接如图所示 【15题详解】 根据欧姆定律，金属丝的电阻 根据电阻定律 其中金属丝横截面积 联立解得 14. 在“测量电源的电动势和内阻”的实验中，待测电池的电动势约1.5V，内阻约。某同学利用图a所示的电路进行测量，实验时他选择了0~0.6A量程的电流表、0~3V量程的电压表、滑动变阻器，以及开关、导线若干。 （1）调节滑动变阻器的滑片，记录多组电压表和电流表的示数，在坐标纸上以“＋”标出相应的数据点，绘制出的图线如图b所示。根据图线，该电源的电动势______V（结果保留3位有效数字），内阻______（结果保留2位有效数字）。 （2）当滑动变阻器接入电路的阻值发生变化时，电压表示数U和电源的总功率P亦随之改变，能正确反映P与U的关系的是____________。 A. B. C. D. （3）由于电表并非理想电表，导致测量存在系统误差。在图b上定性画出真实的路端电压随干路电流的图线。 （4）若利用题中所给器材，改用图c所示的电路测量该电池的电动势和内阻，已知电流表内阻与电源内阻相近，是否可以较为准确的测量电源的电动势和内阻？请简述你的理由____________。 【答案】（1） ①. ②. （2）D （3） （4）图c中，电流表测量干路电流，电压表测量滑动变阻器两端的电压，该电压不包含电流表内阻上的电压降。设电流表内阻为，根据闭合电路欧姆定律有 整理得 因此，图线纵截距仍为电源电动势，斜率绝对值却为电源内阻与电流表内阻之和。由于电流表内阻与电源内阻相近，内阻测量的相对误差较大。 因此该电路可以较为准确地测量电动势，但不能较为准确地测量内阻（内阻测量明显偏大）。 【解析】 【小问1详解】 [1]暂不考虑电表内阻的影响，根据闭合电路欧姆定律有 图线的纵截距表示电源电动势，由题图读得电动势为 [2]图线斜率的绝对值表示电源内阻，代入图中数据点计算得 【小问2详解】 电源的总功率，又根据闭合电路欧姆定律有 联立解得 可知与成斜率为负的线性关系，当时最大，当时 故选D。 【小问3详解】 由于电压表分流，真实的干路电流，所以电流表的测量值偏小。路端电压越大，电压表分流越大，故电流测量误差越大。因此，理想情况下的数据点将相比测量点右移。在图像中，真实图线位于测量图线的右上方，且由于短路时（）电压表不分流，两条图线的延长线交于横轴同一点。如图 【小问4详解】 图c中，电流表测量干路电流，电压表测量滑动变阻器两端的电压，该电压不包含电流表内阻上的电压降。设电流表内阻为，根据闭合电路欧姆定律有 整理得 因此，图线纵截距仍为电源电动势，斜率绝对值却为电源内阻与电流表内阻之和。由于电流表内阻与电源内阻相近，内阻测量的相对误差较大。 因此该电路可以较为准确地测量电动势，但不能较为准确地测量内阻（内阻测量明显偏大）。 15. 如图所示，在水平向右的匀强电场中，长为L的绝缘细线一端悬于O点，另一端系一质量为m、电荷量为＋q的小球（可视为质点）。将小球拉至与O点等高的A点，保持细线绷紧并由静止释放，小球运动到与竖直方向夹角的P点时速度变为零。已知、，空气阻力可忽略，重力加速度为g。求： （1）电场强度E的大小； （2）小球通过P点时，细线对其拉力的大小。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 小球由A到P过程中，根据动能定理可得 解得电场强度大小为 【小问2详解】 小球通过P点时，由于速度为0，可知此时小球所需向心力为0，则有 解得此时细线拉力大小为 16. 如图所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面的方向射入偏转电场，并偏转后从另一侧射出。已知电子质量为m，电荷量为e，加速电场电压为。偏转电场可看作匀强电场，极板间电压为U，极板长度为L，板间距为d。忽略电子所受重力，求： （1）电子射入偏转电场时的初速度； （2）电子从进入偏转电场到射出的过程中动量的变化量的大小； （3）定义偏转电场的灵敏度S为单位偏转电压引起的极板内侧向偏移量，求灵敏度的表达式，并说明如何提高上述装置的灵敏度。 【答案】（1） （2） （3）​，提高灵敏度的方法：增大偏转极板的长度、减小极板间距、降低加速电场的电压 【解析】 【小问1详解】 电子在加速电场中由静止加速，忽略电子所受重力,只有电场力做功，由动能定理有 解得初速度​​​​​​ 【小问2详解】 电子在偏转电场中仅受垂直初速度方向的电场力，水平方向做匀速运动，在偏转电场内的运动时间为 电场力大小为 由动量定理得，动量变化量大小等于电场力的冲量，则 联立解得​​ 【小问3详解】 根据题意，灵敏度为单位偏转电压引起的侧向偏移量，即 电子在偏转电场中做类平抛运动，侧向偏移量 代入​​ 解得 因此灵敏度​ 从表达式可知提高灵敏度的方法有：增大偏转极板的长度、减小极板间距、降低加速电场的电压。 17. 2024年9月22日，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心自主研制的水冷磁体如图1所示，刷新了国际稳态强磁场领域的世界纪录。这种水冷磁体可以算做改良后的水冷磁体通电螺线管。 （1）半径为、电流为的环形电流中心处的磁感应强度大小为，其中为已知量。如图2所示，已知氢原子核外电子绕核做圆周运动的轨道半径为r，电子的质量为m，电荷量为e，静电力常量为k，求因为电子的运动而在圆心处产生的磁感应强度的大小； （2）无限长的通电直导线周围存在磁场，磁感应强度的大小为，方向符合安培定则，其中为已知常量，为电流大小，a为空间某点到通电直导线的最短距离。如图3所示，已知两根无限长的导线平行放置，处于边长为的等边三角形A、B两个点上，通以反向等大的电流，求：它们在C点产生的磁感应强度； （3）在导线上取电流元，即，I为电流大小，为一段极短的长度，该电流元产生的磁场的磁感应强度可以写作，其中为已知常量，r为某点到电流元的最短距离。如图4所示，已知一半径为R的圆形单匝线圈水平放置，通以电流，MN为过线圈圆心且垂直于线圈平面的直线，MN上的P点与线圈上各点的连线均与水平方向夹角为，如图所示。求：圆形电流在P处产生的磁感应强度。 【答案】（1） （2），方向垂直AB连线向上 （3），方向竖直向上 【解析】 【小问1详解】 电子绕核做匀速圆周运动，库仑引力充当向心力 解得角速度 电子转动周期 电流 由题意有因为电子的运动而在圆心处产生的磁感应强度 【小问2详解】 A、B两电流产生的磁场如图所示 磁感应强度 由矢量合成可知在C点产生的磁感应强度 可得 方向垂直AB连线向上； 【小问3详解】 如图所示 对于任意一个I∆l，总有另一个I∆l使产生的磁场水平方向抵消，所以圆形电流在P处产生的磁场方向为竖直向上，且每一个I∆l产生的磁感应强度为 其竖直方向分量为 则圆形电流在P处产生的磁感应强度为 联立可得 方向竖直向上。 18. 某种负离子空气净化原理如图所示。由空气和带负电的灰尘颗粒物（视为小球）组成的混合气流进入由一对平行金属板构成的收集器。在收集器中，空气和带电颗粒沿板方向的速度保持不变。在匀强电场作用下，带电颗粒打到金属板上被收集，已知金属板长度为L，间距为d。若颗粒所受阻力与其相对于空气的速度v方向相反，大小为，其中r为颗粒的半径，k为常量。假设颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度。不考虑重力影响和颗粒间的相互作用。 （1）若已知金属板内的电场强度大小为，请计算半径为R、电荷量为的颗粒在竖直方向所能达到的最大速度； （2）要使半径为R、电荷量为的颗粒恰好全部被收集，求两金属板间的电场强度的大小； （3）已知颗粒的电荷量与其半径的平方成正比，进入收集器的均匀混合气流包含了直径为和的两种颗粒。若的颗粒恰好100%被收集，求的颗粒被收集的百分比。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度，竖直方向 即 解得 【小问2详解】 颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度，竖直方向 即 且 解得 【小问3详解】 带电荷量q的颗粒恰好100%被收集，颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度，竖直方向有， 的颗粒带电荷量为 竖直方向有， 联立解得 则的颗粒被收集的百分比为 19. 对同一个物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。 （1）如图1所示，A为电源正极，B为电源负极。设电源电动势为E，电源内阻为r，外电路电阻为R，闭合电路的电流为I。请根据电动势的定义，结合能量转化与守恒定律，证明闭合电路欧姆定律的表达式。 （2）经典电磁理论认为：当金属导体两端电压稳定后，导体中产生分布不随时间变化的恒定电场。恒定电场中，任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化，它的基本性质与静电场相同，在恒定电场的作用下，金属中的自由电子做定向加速运动，在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞，每次碰撞后定向移动的速率减为0。碰撞阻碍了自由电子的定向运动，结果是大量自由电子定向移动的平均速率不随时间变化。某种金属中单位体积内的自由电子数量为n，自由电子的质量为m，所带电荷量为e，如图2所示，由该种金属制成的长为L，横截面积为S的圆柱形金属导体，将其两端加上恒定电压U。为了简化问题，假设自由电子连续两次与不动的粒子碰撞的时间间隔平均值为。 a.自由电子从静止开始加速时间为时的速度v； b.求金属导体中的电流I。 （3）太阳能电池的核心部分是P型和N型半导体的交界区域——PN结，如图甲所示，取P型和N型半导体的交界为坐标原点，PN结左、右端到原点的距离分别为、。无光照时，PN结内会形成一定的电压，对应的电场称为内建电场，方向由N区指向P区；有光照时，原来被正电荷约束的电子获得光能变为自由电子，就产生了电子—空穴对，空穴带正电且电荷量等于元电荷e；不计自由电子的初速度，在内建电场作用下，电子被驱向N区，空穴被驱向P区，于是N区带负电，P区带正电，图甲所示的元件就构成了直流电源。某太阳能电池在有光持续照射时，若外电路断开，其PN结的内建电场的电场强度的大小分布如图乙所示，已知、和。若该电池短路时单位时间内通过外电路某一横截面的电子数为n，求此太阳能电池的电动势E和内阻r。 【答案】（1）时间内，通过电源的电荷量为 非静电力所做的功为 外电阻、内阻产生的焦耳热分别为， 根据能量守恒可得 则有 整理可得 （2）a.；b. （3）， 【解析】 【小问1详解】 时间内，通过电源的电荷量为 非静电力所做的功为 外电阻、内阻产生的焦耳热分别为， 根据能量守恒可得 则有 整理可得 【小问2详解】 a.恒定电场的场强 则自由电子所受电场力 加速度为 根据运动学公式 解得自由电子从静止开始加速时间为时的速度为 b.电子定向移动的平均速率 金属导体中产生的电流 联立可得 【小问3详解】 根据电动势的定义可得 W即为内部电场力所做的功，内部电场力F 随位移的变化图像如图所示， W为该图线与坐标轴所围的面积，则有 联立可得 电源短路时所有通过N区的电子经外电路回到P区，电流为 该太阳能电池的内阻为 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $