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陕西省韩城市2023-2024学年高二上学期期末统考物理试卷(解析版)
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这是一份陕西省韩城市2023-2024学年高二上学期期末统考物理试卷(解析版)，共17页。试卷主要包含了选择题，实验探究题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题（本大题共10小题，计46分。第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分：第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分）
1. 物理学理论的突破时常会带来新科技的出现，下列说法正确的是（ ）
A. 穿过线圈磁通量与线圈的匝数成正比
B. 电源电动势在数值上等于电源两极间的电压
C. 爱因斯坦在研究黑体辐射问题中提出了能量子假说
D. 麦克斯韦提出：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场
【答案】D
【解析】A．在磁感应强度为的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把与S的乘积叫作穿过这个面积的磁通量，根据可知穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关，故A错误；
B．电路发生断路时，电源电动势在数值上等于电源两极间的电压，故B错误；
C．普朗克在研究黑体辐射问题中提出了能量子假说，故C错误；
D．麦克斯韦的电磁理论指出：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，变化的电场和磁场总是相互联系的， 形成一个不可分割的统一的电磁场，故D正确。
故选D。
2. 两个完全相同的均匀带电金属小球，分别带有电荷量为的正电荷、的负电荷，在真空中相距为r且静止，它们间的静电力大小为F，两带电小球均可视为点电荷。现把两个小球接触一下再放回原来的位置，则（ ）
A. 两个小球的电荷量均为B. 两个小球间的静电力为引力
C. 两个小球间的静电大小为D. 两个小球间的静电力大小为
【答案】C
【解析】A．两个完全相同的均匀带电金属小球接触，电荷量先抵消再平分，因此的正电荷和的负电荷接触后，每个小球均为，A错误；
B．接触后均为负电荷，因此两个小球间的静电力为斥力，B错误；
CD．根据库仑定律可得
接触后为
C正确，D错误。
3. 如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B．L形导线通以恒定电流I，放置在磁场中．已知ab边长为2l，与磁场方向垂直，bc边长为l，与磁场方向平行．该导线受到的安培力为（ ）
A 0B. BIlC. 2BIlD.
【答案】C
【解析】因bc段与磁场方向平行，则不受安培力；ab段与磁场方向垂直，
则受安培力为Fab=BI∙2l=2BIl
则该导线受到的安培力为2BIl。
4. 如图甲所示，a、b位于两个等量异种电荷的连线上，O为两电荷连线的中点且a、b到O点的距离相等；如图乙所示，两根相互平行的长直导线垂直纸面通过M、N两点，O'为MN的中点，c、d位于MN的连线上，且c、d到O'点的距离相等，两导线中通有等大反向的恒定电流，下列说法正确的是（ ）
A. O点处的电场强度为零
B. a、b处的电场强度大小相等，方向相反
C. O'点处的磁感应强度为零
D. c、d处的磁感应强度大小相等，方向相同
【答案】D
【解析】A．正电荷在O点处的电场强度方向水平向右，负电荷在O点处的电场强度方向水平向右，根据场强叠加可知，O点处的总电场强度水平向右，不为零，故A错误；
B．根据等量异种电荷电场分布的对称性可知，a、b处的电场强度大小相等，方向相同，均水平向右，故B错误；
CD．根据右手螺旋定则，M、N两点处长直导线在c、d、O′点处的磁感应强度方向均竖直向下，根据对称性以及场强叠加可知，c、d处的磁感应强度大小相等，方向相同；O′点处的磁感应强度不为零，故C错误，D正确。
故选D。
5. 在如图乙所示的电路中，通入如图甲所示的交变电流，横轴上、下方的图线均属于正弦曲线的一部分，电阻的阻值为，两电表均为理想交流电表，下列说法正确的是（ ）
A. 电压表的示数为
B. 交流电的频率为
C. 电流表的示数为
D. 电阻在一个周期内产生的热量为
【答案】A
【解析】A．令该交变电流的有效值为U，则电压表的示数为该有效值，根据图甲可知
解得
U=10V
即电压表的示数为，故A正确；
B．根据图甲可知交流电的周期为，则频率为
故B错误；
C．根据上述可知，通过定值电阻的电流为
故C错误；
D．电阻在一个周期内产生的热量为
故D错误。
故选A。
6. 如图所示，两段材料相同、长度相等、但横截面积不等的导体接在电路中，则下列表述正确的是（ ）
A. 细导体的电阻等于粗导体的电阻
B. 细导体两端的电压U1大于粗导体两端的电压U2
C. 相同时间内通过两导体的电荷量不相等
D. 细导体内自由电子定向移动的平均速率小于粗导体
【答案】B
【解析】A．根据电阻定律可得
由于材料相同、长度相等，可知细导体的电阻大于粗导体的电阻，故A错误；
BC．两个导体串联，电流相同，即相同时间内通过两棒的电荷量相等，根据
由于细导体的电阻大于粗导体的电阻，则细导体两端的电压U1大于粗导体两端的电压U2，故B正确，C错误；
D．根据电流微观表达式
由于电流相等，可知细导体内自由电子定向移动的平均速率大于粗导体内自由电子定向移动的平均速率，故D错误。
7. 如图所示，平行板电容器上极板带正电荷，且与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都 接地，在两极板间有一个固定在 P 点的正点电荷，以 E 表示两极板间电场的电场强度，Ep表示点电 荷在 P 点的电势能，θ表示静电计指针的偏角，若保持上极板不动，将下极板向上移动一小段距离至 图中虚线位置，则（ ）
A. θ增大，E 增大，Ep增大
B. θ增大，E 增大，Ep减小
C. θ减小，E 不变，Ep增大
D. θ减小，E 不变，Ep减小
【答案】D
【解析】电容器与电源断开，电量不变，将下极板上移的过程中，因d减小，由
可知电容C增大，由
可知U减小，则夹角减小；由
可得
可知E不变；根据
U=Ed
可知由于P离下极板距离减小，E不变，因此P点的电势减小，由
可知电势能减小；
故选D。
8. 如图甲所示，一个圆形线圈的匝数匝，线圈面积，线圈的电阻。线圈外接一个阻值的电阻，把线圈放入方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。则下列说法正确的是（ ）
A. 时电流由b经电阻R流向a
B. 时线圈内产生的感应电动势为
C. 时线圈内产生的感应电动势为
D. 时电阻R两端的电压大小为
【答案】AC
【解析】A．2s~4s，磁通量变大，根据楞次定律可知，时电流由b经电阻R流向a，故A正确；
BD．根据法拉第电磁感应定律可知，时线圈内产生的感应电动势为
电阻R两端的电压大小为
故BD错误；
C．时线圈内产生的感应电动势为
故C正确；
故选AC。
9. 如图所示，在一与匀强电场平行的平面内建立xOy平面坐标系，在y轴和x轴上分别有A点和B点，，，C为AB连线的中点。现将一电荷量为电子电量2倍的带负电粒子从O点移到A点，电场力做的功为，从O点移到B点，电场力做的功为。若取O点电势为零，下列说法正确的是（ ）
A. B点的电势
B. C点的电势
C. 匀强电场的电场强度大小为150V/m，方向由B指向A
D. 带电粒子在A点时的电势能为
【答案】C
【解析】A．由O至A移动电荷时有
代入数据可得
且可判断y方向上电场强度分量沿y轴正向，由O至B移动电荷时，同理可得
且可判断x方向上电场强度分量沿x轴负向，选项A错误：
B．据匀强电场的特点可知
选项B错误：
C．设y轴方向分电场强度的大小为，则有
解得
同理可求出x方向上分电场强度大小
故电场度
方向与x轴的夹角
和AB与x轴夹角的正值相等，即电场强度方向由B指向A，选项C正确；
D．q在A点时电势能
选项D错误。
10. 如图所示为质谱仪的结构图，该质谱仪由速度选择器与偏转磁场两部分组成，已知速度选择器中的磁感应强度大小为、电场强度大小为E，荧光屏下方匀强磁场的方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为。三个带电荷量均为q、质量不同的粒子沿竖直方向经速度选择器由荧光屏上的狭缝O进入偏转磁场，最终打在荧光屏上的，相对应的三个粒子的质量分别为（粒子的质量均匀），忽略粒子的重力以及粒子间的相互作用。则下列说法正确的是（ ）
A. 速度选择器中磁场方向垂直纸面向外
B. 打在位置的粒子速度最大
C. 打在位置的粒子质量最小
D. 若，则
【答案】AC
【解析】A．在偏转磁场中，由左手定则可知三个粒子都带正电荷；则在速度选择器中，粒子受到的电场力方向向右，洛伦兹力方向向左，根据左手定则可知，速度选择器中磁场方向垂直纸面向外，故A正确；
B．粒子在速度选择器中做匀速直线运动，有
可得
所以三个粒子的速度大小相等，故B错误；
C．粒子进入偏转磁场后做匀速圆周运动，则有
解得
则粒子打在屏上的位置与O点的距离为
由于，所以
即打在位置的粒子质量最小，故C正确；
D．由可得
如果，则
故D错误。
故选AC。
二、实验探究题（本大题共2小题，计18分）
11. 某同学在做探究电磁感应现象规律的实验中，她选择了一个灵敏电流计G，在没有电流通过灵敏电流计的情况下，电流计的指针恰好指在刻度盘中央。她先将灵敏电流计G连接在图甲所示的电路中，电流计的指针如图甲中所示。
（1）为了探究电磁感应规律，该同学将灵敏电流计G与一螺线管串联，如图乙所示。通过分析可知图乙中的条形磁铁的运动情况是____________（选填“向上拔出”或“向下插入”）。
（2）该同学将灵敏电流计G接入图丙所示的电路。此时电路已经连接好，A线圈已插入B线圈中，请问灵敏电流计中电流方向与螺线管B中导线的绕向____________（选填“有”或“没有”）关系。她合上开关后，灵敏电流计的指针向右偏了一下，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是____________（填正确选项前的字母）。
A.断开开关B.在A线圈中插入铁芯
C.变阻器的滑片向右滑动D.变阻器的滑片向左滑动
（3）某同学对教材中断电自感实验做了如下改动。在两条支路上分别串联电流传感器，再按教材要求，断开电路并记录下两支路的电流情况如图所示，由图可知：
①断电瞬间，灯泡电流瞬间____________；（选填“增大”“减小”或“不变”）
②断电瞬间，灯泡中电流与断开前方向____________；（选填“相同”或“相反”）
③在不改变线圈电阻等其他条件的情况下，只将铁芯拔出后重做上述实验，可观察到灯泡在断电后处于亮着的时间将____________。（选填“变长”“变短”或“不变”）
【答案】（1）向下插入 （2）有 AC或CA （3）增大 相反 变短
【解析】（1）[1]由图甲可知，当电流从左向右流过电流计时，电流计的指针将向左偏转；所以图乙中的电流也是从左向右流过电流计的，根据右手定则可以判定感应电流激发的磁场方向向下，说明条形磁铁的运动情况是向下插入螺线管的。
（2）[2]在外电路电流方向一定的情况下，螺线管中导线的绕向决定了电流的环绕方向和磁场方向；反之，当螺线管中的感应磁场及感应电流的方向一定的情况下，螺线管中导线的绕向就决定了外电路的电流方向。所以，灵敏电流计中的电流方向与螺线管B中导线的绕向有关系。
[3]合上开关瞬间，电路中的电流增大，螺线管A中的磁场也增大，则螺线管B中的感应电流激发的磁场的方向与螺线管A中的磁场方向相反，此时灵敏电流计的指针向右偏了一下。若要使灵敏电流计的指针向左偏转，即产生与之前方向相反的感应电流，则应减弱螺线管A中的磁场，也就是减小电路中的电流，可以将变阻器的滑片向右滑动，或者断开开关。
（3）[4]由图可知，断电瞬间，灯泡电流瞬间增大。
[5]断电瞬间，线圈内将产生自感电流，方向与断电前线圈内的电流方向相同；断电后线圈与灯泡组成了闭合回路，当线圈内的自感电流流过灯泡时，其方向与断电前灯泡中电流的方向相反。
[6]将铁芯拔出后，线圈的自感系数将变小，重做上述实验，可观察到灯泡在断电后处于亮着的时间将变短。
12. （1）某实验小组使用多用电表测量电学中的物理量。
①甲同学用多用电表进行某次测量时，若所选挡位为直流50mA挡，指针在表盘的位置如图1所示，则示数为___________mA。
②乙同学用多用电表测金属丝的阻值，当用“×10Ω”挡时发现指针偏转角度过大，他应该换用___________（选填“×1Ω”或“×100Ω”）挡并重新欧姆调零，最终指针也指在如图1所示位置，则电阻为___________Ω。
（2）丙同学利用如图2所示的电路测量一节电量即将耗尽的磷酸铁锂电池的电动势E和内阻r，选用的器材如下：
A.毫安表mA（量程为10mA，内阻为98Ω）；
B.电压表V（量程为3V，内阻很大）；
C.电阻箱R1（0~999.9Ω）；
D.滑动变阻器R2（0~50Ω）；
E.磷酸铁锂电池（标称电压为3.2V）；
F.开关一个、导线若干。
①由于毫安表mA的量程太小，因此实验前需要将其改装成量程为0.5A的电流表，图2中电阻箱R1应调整为___________Ω。
②改变滑动变阻器滑片的位置，记录电压表的示数为U，毫安表的示数为I。
③描点得到如图3所示的U-I图像，通过分析可知电源的电动势E=________V，电源的内阻r=________Ω。（结果均保留两位有效数字）
【答案】（1）24.0 ×1Ω 16 （2）2 2.7 0.29
【解析】（1）①[1] 所选挡位为直流50mA挡，分度值为1mA，读数为24.0mA；
②[2][3] 当用“×10Ω”挡时发现指针偏转角度过大，他应该换用小挡，即×1Ω；读数为16Ω；
（2）①[4]根据电表改装原理可知
Ω
③[5] [6]毫安表改装后的内阻为
Ω
根据闭合电路欧姆定律有
根据图像的斜率、截距解得
V
解得Ω
三、计算题（本大题共3小题，计36分。解答应写出必要的文字、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13. 如图所示，在竖直平面内固定着两根平行且足够长不计电阻的光滑金属导轨，导轨间距，在虚线下方存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度，在导轨上端连接一个额定电压内阻的小电机。一根质量，电阻未知的金属棒由静止沿导轨下落后进入磁场，金属棒进入磁场后电机即保持正常工作，金属杆与导轨始终保持良好接触，不计空气阻力。取。求：
（1）金属棒进入磁场后的感应电动势；
（2）电机正常工作时的输出功率。
【答案】（1）6V；（2）2W
【解析】（1）根据题意可知，进入磁场前导体棒做自由落体运动，则有
解得，金属棒进入磁场时的速度为
进入磁场瞬间切割产生的电动势
（2）根据题意可知，金属棒进入磁场后电机即保持正常工作，则金属棒进入磁场后即保持匀速切割，导体棒受力平衡，则有
解得
电机的额定电压为3V，电机的额定功率
热功率
输出功率
14. 风力发单作为新型环保新能源，近几年来得到了快速发展，如图所示风车阵中发电机输出功率为，输出电压为，用户需要的电压是，长距离输电线电阻为。若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：
（1）长距离输电线上的电流多大；
（2）升压变压器原副线圈匝数比以及降压变压器原副线圈匝数比
【答案】（1）；（2）1∶20；240∶11。
【解析】（1）由题意可知输电线损耗功率为
由热功率公式
代入数据解得输电线电流大小为
（2）原线圈中输入电流大小为
所以升压变压器原副线圈匝数比为
这样由变压器规律得升压后电压大小为
到达降压变压器原线圈的电压大小为
所以降压变压器原副线圈匝数比为
15. 如图所示，在轴上方的空间存在竖直向下的匀强电场，在轴下方的空间存在垂直于平面向外的匀强磁场，电场强度、磁感应强度的大小均未知。一质量为、电荷量为的粒子从轴上点以初速度垂直轴向右射出，点到点距离为，粒子从电场进入磁场时的速度方向与轴正方向夹角为。已知粒子恰好能回到轴上的点，不计粒子重力。求：
（1）电场强度的大小；
（2）磁感应强度大小；
（3）粒子从点射出到第一次回到点所经历的时间。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）粒子在第一象限的匀强电场中做类平抛运动，运动轨迹如图所示
设粒子进入磁场时速度为方向的速度为，根据题意则有
粒子在方向做匀加速运动则有
根据牛顿第二定律则有
联立解得
（2）根据题意分析可知，要使粒子能回到轴上的点，粒子的轨迹应如图所示
粒子刚进入磁场的速度为
设粒子在第一象限匀强电场中做类平抛运动，运动时间为，粒子进入磁场时距点距离为则有
粒子在磁场中做匀速圆周运动，设圆半径为，由几何关系可得
根据牛顿第二定律则有
联立得
（3）粒子在电场中运动总时间为则有
粒子在磁场中运动的周期
由几何关系可知轨迹对应的圆心角为
粒子在磁场中运动时间为则有
综合分析可得粒子从点射出到第一次回到点所经历的时间为
即
一、选择题（本大题共10小题，计46分。第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分：第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分）
1. 物理学理论的突破时常会带来新科技的出现，下列说法正确的是（ ）
A. 穿过线圈磁通量与线圈的匝数成正比
B. 电源电动势在数值上等于电源两极间的电压
C. 爱因斯坦在研究黑体辐射问题中提出了能量子假说
D. 麦克斯韦提出：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场
【答案】D
【解析】A．在磁感应强度为的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把与S的乘积叫作穿过这个面积的磁通量，根据可知穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关，故A错误；
B．电路发生断路时，电源电动势在数值上等于电源两极间的电压，故B错误；
C．普朗克在研究黑体辐射问题中提出了能量子假说，故C错误；
D．麦克斯韦的电磁理论指出：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，变化的电场和磁场总是相互联系的， 形成一个不可分割的统一的电磁场，故D正确。
故选D。
2. 两个完全相同的均匀带电金属小球，分别带有电荷量为的正电荷、的负电荷，在真空中相距为r且静止，它们间的静电力大小为F，两带电小球均可视为点电荷。现把两个小球接触一下再放回原来的位置，则（ ）
A. 两个小球的电荷量均为B. 两个小球间的静电力为引力
C. 两个小球间的静电大小为D. 两个小球间的静电力大小为
【答案】C
【解析】A．两个完全相同的均匀带电金属小球接触，电荷量先抵消再平分，因此的正电荷和的负电荷接触后，每个小球均为，A错误；
B．接触后均为负电荷，因此两个小球间的静电力为斥力，B错误；
CD．根据库仑定律可得
接触后为
C正确，D错误。
3. 如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B．L形导线通以恒定电流I，放置在磁场中．已知ab边长为2l，与磁场方向垂直，bc边长为l，与磁场方向平行．该导线受到的安培力为（ ）
A 0B. BIlC. 2BIlD.
【答案】C
【解析】因bc段与磁场方向平行，则不受安培力；ab段与磁场方向垂直，
则受安培力为Fab=BI∙2l=2BIl
则该导线受到的安培力为2BIl。
4. 如图甲所示，a、b位于两个等量异种电荷的连线上，O为两电荷连线的中点且a、b到O点的距离相等；如图乙所示，两根相互平行的长直导线垂直纸面通过M、N两点，O'为MN的中点，c、d位于MN的连线上，且c、d到O'点的距离相等，两导线中通有等大反向的恒定电流，下列说法正确的是（ ）
A. O点处的电场强度为零
B. a、b处的电场强度大小相等，方向相反
C. O'点处的磁感应强度为零
D. c、d处的磁感应强度大小相等，方向相同
【答案】D
【解析】A．正电荷在O点处的电场强度方向水平向右，负电荷在O点处的电场强度方向水平向右，根据场强叠加可知，O点处的总电场强度水平向右，不为零，故A错误；
B．根据等量异种电荷电场分布的对称性可知，a、b处的电场强度大小相等，方向相同，均水平向右，故B错误；
CD．根据右手螺旋定则，M、N两点处长直导线在c、d、O′点处的磁感应强度方向均竖直向下，根据对称性以及场强叠加可知，c、d处的磁感应强度大小相等，方向相同；O′点处的磁感应强度不为零，故C错误，D正确。
故选D。
5. 在如图乙所示的电路中，通入如图甲所示的交变电流，横轴上、下方的图线均属于正弦曲线的一部分，电阻的阻值为，两电表均为理想交流电表，下列说法正确的是（ ）
A. 电压表的示数为
B. 交流电的频率为
C. 电流表的示数为
D. 电阻在一个周期内产生的热量为
【答案】A
【解析】A．令该交变电流的有效值为U，则电压表的示数为该有效值，根据图甲可知
解得
U=10V
即电压表的示数为，故A正确；
B．根据图甲可知交流电的周期为，则频率为
故B错误；
C．根据上述可知，通过定值电阻的电流为
故C错误；
D．电阻在一个周期内产生的热量为
故D错误。
故选A。
6. 如图所示，两段材料相同、长度相等、但横截面积不等的导体接在电路中，则下列表述正确的是（ ）
A. 细导体的电阻等于粗导体的电阻
B. 细导体两端的电压U1大于粗导体两端的电压U2
C. 相同时间内通过两导体的电荷量不相等
D. 细导体内自由电子定向移动的平均速率小于粗导体
【答案】B
【解析】A．根据电阻定律可得
由于材料相同、长度相等，可知细导体的电阻大于粗导体的电阻，故A错误；
BC．两个导体串联，电流相同，即相同时间内通过两棒的电荷量相等，根据
由于细导体的电阻大于粗导体的电阻，则细导体两端的电压U1大于粗导体两端的电压U2，故B正确，C错误；
D．根据电流微观表达式
由于电流相等，可知细导体内自由电子定向移动的平均速率大于粗导体内自由电子定向移动的平均速率，故D错误。
7. 如图所示，平行板电容器上极板带正电荷，且与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都 接地，在两极板间有一个固定在 P 点的正点电荷，以 E 表示两极板间电场的电场强度，Ep表示点电 荷在 P 点的电势能，θ表示静电计指针的偏角，若保持上极板不动，将下极板向上移动一小段距离至 图中虚线位置，则（ ）
A. θ增大，E 增大，Ep增大
B. θ增大，E 增大，Ep减小
C. θ减小，E 不变，Ep增大
D. θ减小，E 不变，Ep减小
【答案】D
【解析】电容器与电源断开，电量不变，将下极板上移的过程中，因d减小，由
可知电容C增大，由
可知U减小，则夹角减小；由
可得
可知E不变；根据
U=Ed
可知由于P离下极板距离减小，E不变，因此P点的电势减小，由
可知电势能减小；
故选D。
8. 如图甲所示，一个圆形线圈的匝数匝，线圈面积，线圈的电阻。线圈外接一个阻值的电阻，把线圈放入方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。则下列说法正确的是（ ）
A. 时电流由b经电阻R流向a
B. 时线圈内产生的感应电动势为
C. 时线圈内产生的感应电动势为
D. 时电阻R两端的电压大小为
【答案】AC
【解析】A．2s~4s，磁通量变大，根据楞次定律可知，时电流由b经电阻R流向a，故A正确；
BD．根据法拉第电磁感应定律可知，时线圈内产生的感应电动势为
电阻R两端的电压大小为
故BD错误；
C．时线圈内产生的感应电动势为
故C正确；
故选AC。
9. 如图所示，在一与匀强电场平行的平面内建立xOy平面坐标系，在y轴和x轴上分别有A点和B点，，，C为AB连线的中点。现将一电荷量为电子电量2倍的带负电粒子从O点移到A点，电场力做的功为，从O点移到B点，电场力做的功为。若取O点电势为零，下列说法正确的是（ ）
A. B点的电势
B. C点的电势
C. 匀强电场的电场强度大小为150V/m，方向由B指向A
D. 带电粒子在A点时的电势能为
【答案】C
【解析】A．由O至A移动电荷时有
代入数据可得
且可判断y方向上电场强度分量沿y轴正向，由O至B移动电荷时，同理可得
且可判断x方向上电场强度分量沿x轴负向，选项A错误：
B．据匀强电场的特点可知
选项B错误：
C．设y轴方向分电场强度的大小为，则有
解得
同理可求出x方向上分电场强度大小
故电场度
方向与x轴的夹角
和AB与x轴夹角的正值相等，即电场强度方向由B指向A，选项C正确；
D．q在A点时电势能
选项D错误。
10. 如图所示为质谱仪的结构图，该质谱仪由速度选择器与偏转磁场两部分组成，已知速度选择器中的磁感应强度大小为、电场强度大小为E，荧光屏下方匀强磁场的方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为。三个带电荷量均为q、质量不同的粒子沿竖直方向经速度选择器由荧光屏上的狭缝O进入偏转磁场，最终打在荧光屏上的，相对应的三个粒子的质量分别为（粒子的质量均匀），忽略粒子的重力以及粒子间的相互作用。则下列说法正确的是（ ）
A. 速度选择器中磁场方向垂直纸面向外
B. 打在位置的粒子速度最大
C. 打在位置的粒子质量最小
D. 若，则
【答案】AC
【解析】A．在偏转磁场中，由左手定则可知三个粒子都带正电荷；则在速度选择器中，粒子受到的电场力方向向右，洛伦兹力方向向左，根据左手定则可知，速度选择器中磁场方向垂直纸面向外，故A正确；
B．粒子在速度选择器中做匀速直线运动，有
可得
所以三个粒子的速度大小相等，故B错误；
C．粒子进入偏转磁场后做匀速圆周运动，则有
解得
则粒子打在屏上的位置与O点的距离为
由于，所以
即打在位置的粒子质量最小，故C正确；
D．由可得
如果，则
故D错误。
故选AC。
二、实验探究题（本大题共2小题，计18分）
11. 某同学在做探究电磁感应现象规律的实验中，她选择了一个灵敏电流计G，在没有电流通过灵敏电流计的情况下，电流计的指针恰好指在刻度盘中央。她先将灵敏电流计G连接在图甲所示的电路中，电流计的指针如图甲中所示。
（1）为了探究电磁感应规律，该同学将灵敏电流计G与一螺线管串联，如图乙所示。通过分析可知图乙中的条形磁铁的运动情况是____________（选填“向上拔出”或“向下插入”）。
（2）该同学将灵敏电流计G接入图丙所示的电路。此时电路已经连接好，A线圈已插入B线圈中，请问灵敏电流计中电流方向与螺线管B中导线的绕向____________（选填“有”或“没有”）关系。她合上开关后，灵敏电流计的指针向右偏了一下，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是____________（填正确选项前的字母）。
A.断开开关B.在A线圈中插入铁芯
C.变阻器的滑片向右滑动D.变阻器的滑片向左滑动
（3）某同学对教材中断电自感实验做了如下改动。在两条支路上分别串联电流传感器，再按教材要求，断开电路并记录下两支路的电流情况如图所示，由图可知：
①断电瞬间，灯泡电流瞬间____________；（选填“增大”“减小”或“不变”）
②断电瞬间，灯泡中电流与断开前方向____________；（选填“相同”或“相反”）
③在不改变线圈电阻等其他条件的情况下，只将铁芯拔出后重做上述实验，可观察到灯泡在断电后处于亮着的时间将____________。（选填“变长”“变短”或“不变”）
【答案】（1）向下插入 （2）有 AC或CA （3）增大 相反 变短
【解析】（1）[1]由图甲可知，当电流从左向右流过电流计时，电流计的指针将向左偏转；所以图乙中的电流也是从左向右流过电流计的，根据右手定则可以判定感应电流激发的磁场方向向下，说明条形磁铁的运动情况是向下插入螺线管的。
（2）[2]在外电路电流方向一定的情况下，螺线管中导线的绕向决定了电流的环绕方向和磁场方向；反之，当螺线管中的感应磁场及感应电流的方向一定的情况下，螺线管中导线的绕向就决定了外电路的电流方向。所以，灵敏电流计中的电流方向与螺线管B中导线的绕向有关系。
[3]合上开关瞬间，电路中的电流增大，螺线管A中的磁场也增大，则螺线管B中的感应电流激发的磁场的方向与螺线管A中的磁场方向相反，此时灵敏电流计的指针向右偏了一下。若要使灵敏电流计的指针向左偏转，即产生与之前方向相反的感应电流，则应减弱螺线管A中的磁场，也就是减小电路中的电流，可以将变阻器的滑片向右滑动，或者断开开关。
（3）[4]由图可知，断电瞬间，灯泡电流瞬间增大。
[5]断电瞬间，线圈内将产生自感电流，方向与断电前线圈内的电流方向相同；断电后线圈与灯泡组成了闭合回路，当线圈内的自感电流流过灯泡时，其方向与断电前灯泡中电流的方向相反。
[6]将铁芯拔出后，线圈的自感系数将变小，重做上述实验，可观察到灯泡在断电后处于亮着的时间将变短。
12. （1）某实验小组使用多用电表测量电学中的物理量。
①甲同学用多用电表进行某次测量时，若所选挡位为直流50mA挡，指针在表盘的位置如图1所示，则示数为___________mA。
②乙同学用多用电表测金属丝的阻值，当用“×10Ω”挡时发现指针偏转角度过大，他应该换用___________（选填“×1Ω”或“×100Ω”）挡并重新欧姆调零，最终指针也指在如图1所示位置，则电阻为___________Ω。
（2）丙同学利用如图2所示的电路测量一节电量即将耗尽的磷酸铁锂电池的电动势E和内阻r，选用的器材如下：
A.毫安表mA（量程为10mA，内阻为98Ω）；
B.电压表V（量程为3V，内阻很大）；
C.电阻箱R1（0~999.9Ω）；
D.滑动变阻器R2（0~50Ω）；
E.磷酸铁锂电池（标称电压为3.2V）；
F.开关一个、导线若干。
①由于毫安表mA的量程太小，因此实验前需要将其改装成量程为0.5A的电流表，图2中电阻箱R1应调整为___________Ω。
②改变滑动变阻器滑片的位置，记录电压表的示数为U，毫安表的示数为I。
③描点得到如图3所示的U-I图像，通过分析可知电源的电动势E=________V，电源的内阻r=________Ω。（结果均保留两位有效数字）
【答案】（1）24.0 ×1Ω 16 （2）2 2.7 0.29
【解析】（1）①[1] 所选挡位为直流50mA挡，分度值为1mA，读数为24.0mA；
②[2][3] 当用“×10Ω”挡时发现指针偏转角度过大，他应该换用小挡，即×1Ω；读数为16Ω；
（2）①[4]根据电表改装原理可知
Ω
③[5] [6]毫安表改装后的内阻为
Ω
根据闭合电路欧姆定律有
根据图像的斜率、截距解得
V
解得Ω
三、计算题（本大题共3小题，计36分。解答应写出必要的文字、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13. 如图所示，在竖直平面内固定着两根平行且足够长不计电阻的光滑金属导轨，导轨间距，在虚线下方存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度，在导轨上端连接一个额定电压内阻的小电机。一根质量，电阻未知的金属棒由静止沿导轨下落后进入磁场，金属棒进入磁场后电机即保持正常工作，金属杆与导轨始终保持良好接触，不计空气阻力。取。求：
（1）金属棒进入磁场后的感应电动势；
（2）电机正常工作时的输出功率。
【答案】（1）6V；（2）2W
【解析】（1）根据题意可知，进入磁场前导体棒做自由落体运动，则有
解得，金属棒进入磁场时的速度为
进入磁场瞬间切割产生的电动势
（2）根据题意可知，金属棒进入磁场后电机即保持正常工作，则金属棒进入磁场后即保持匀速切割，导体棒受力平衡，则有
解得
电机的额定电压为3V，电机的额定功率
热功率
输出功率
14. 风力发单作为新型环保新能源，近几年来得到了快速发展，如图所示风车阵中发电机输出功率为，输出电压为，用户需要的电压是，长距离输电线电阻为。若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：
（1）长距离输电线上的电流多大；
（2）升压变压器原副线圈匝数比以及降压变压器原副线圈匝数比
【答案】（1）；（2）1∶20；240∶11。
【解析】（1）由题意可知输电线损耗功率为
由热功率公式
代入数据解得输电线电流大小为
（2）原线圈中输入电流大小为
所以升压变压器原副线圈匝数比为
这样由变压器规律得升压后电压大小为
到达降压变压器原线圈的电压大小为
所以降压变压器原副线圈匝数比为
15. 如图所示，在轴上方的空间存在竖直向下的匀强电场，在轴下方的空间存在垂直于平面向外的匀强磁场，电场强度、磁感应强度的大小均未知。一质量为、电荷量为的粒子从轴上点以初速度垂直轴向右射出，点到点距离为，粒子从电场进入磁场时的速度方向与轴正方向夹角为。已知粒子恰好能回到轴上的点，不计粒子重力。求：
（1）电场强度的大小；
（2）磁感应强度大小；
（3）粒子从点射出到第一次回到点所经历的时间。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）粒子在第一象限的匀强电场中做类平抛运动，运动轨迹如图所示
设粒子进入磁场时速度为方向的速度为，根据题意则有
粒子在方向做匀加速运动则有
根据牛顿第二定律则有
联立解得
（2）根据题意分析可知，要使粒子能回到轴上的点，粒子的轨迹应如图所示
粒子刚进入磁场的速度为
设粒子在第一象限匀强电场中做类平抛运动，运动时间为，粒子进入磁场时距点距离为则有
粒子在磁场中做匀速圆周运动，设圆半径为，由几何关系可得
根据牛顿第二定律则有
联立得
（3）粒子在电场中运动总时间为则有
粒子在磁场中运动的周期
由几何关系可知轨迹对应的圆心角为
粒子在磁场中运动时间为则有
综合分析可得粒子从点射出到第一次回到点所经历的时间为
即
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