2024-2025学年高二物理人教版上学期期末模拟卷02(含答案解析)

这是一份2024-2025学年高二物理人教版上学期期末模拟卷02(含答案解析)，共31页。
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
第Ⅰ卷
一、选择题Ⅰ(本题共13小题,每小题3分,共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1．下列物理量属于矢量，且其单位用国际单位制基本单位表示的是（ ）
A．加速度，单位为 B．磁通量，单位为
C．电场强度，单位为 D．磁感应强度，单位为
2．2024年8月1日，潘展乐在长的标准泳池中以46秒40的成绩获得巴黎奥运会男子100米自由泳冠军，为中国游泳首夺该项目奥运会金牌，并打破世界纪录。已知在比赛最后阶段，潘展乐持续扩大领先优势，和第二名选手的距离越拉越大，则（ ）
A．研究潘展乐的技术动作时可以将他看成质点 B．“46秒40”指的是时刻
C．以潘展乐为参考系，比赛最后阶段第二名选手向后运动 D．潘展乐比赛全程的位移大小为
3．如图所示，充满气的篮球放在由a、b两根光滑杆组成的架子上。已知两根杆相距、其所在平面与水平面间的夹角为，篮球的半径为R、重力为G。则a杆对篮球的支持力大小为（ ）
A．B．C．D．
4．2024年8月3日，在巴黎奥运会网球女子单打金牌赛中，中国选手郑钦文2比0战胜克罗地亚选手维基奇，夺得金牌。郑钦文某次击球时，将球沿斜向上的方向击出，击球点距离地面的高度为，速度大小为，与水平方向的夹角为，重力加速度大小为，不计空气阻力。从网球被击出到落地这一过程，下列说法正确的是（ ）
A．网球运动的最高点到地面的距离为B．网球在空中运动的总时间为
C．网球的水平射程为D．网球落地瞬间的速度大小为
5．空间站在圆轨道上运行，轨道距地面高度为400~450千米。如图所示，航天员进行舱外巡检任务，此时航天员与空间站相对静止，下列说法正确的是（ ）
A．此时航天员所受合外力为零 B．空间站运行速度约为3km/s
C．空间站绕地球运转的周期大于24h D．与空间站同轨同向运行的卫星不会与空间站相撞
6．美国物理学家密立根利用如图所示的实验装置，最先测出了电子的电荷量，被称为密立根油滴实验。如图，两块水平放置的金属板A、B分别与电源的正负极相连接，板间产生匀强电场，方向竖直向下，板间油滴P由于带负电悬浮在两板间保持静止。已知当地的重力加速度为g，若要测出该油滴的电荷量，不需要测出的物理量有（ ）
A．油滴质量mB．两板间的电压U
C．两板间的距离dD．两板的长度L
7．静电透镜被广泛应用于电子器件中，如图所示，阴极射线示波管的聚焦电场由四个电极构成，其中实线为电场线，虚线为等差等势线，z轴为该电场的中心轴线，一电子从其左侧进入聚焦电场，为其轨迹上的三点。电子从P点运动到R点的过程中，则（ ）
A．P点的电势高于R点B．Q点的电场强度小于R点的电场强度
C．电子在Q点的动能小于在R点的动能D．从P至R的运动过程中，电子的电势能先减小后增大
8．现有一辆质量为2t的某品牌电动汽车（如图所示），电池每次充满电后能提供的总电能为60kW·h，充电时，直流充电桩充电电压为400V，充电时间为4.5h，充电效率为95%，以108km/h的速度在平直高速公路匀速行驶时汽车将总电能转化为机械能的效率为90%，汽车受到的阻力为重力的0.03倍，由此可知（ ）
A．充电的平均电流为33A
B．汽车牵引力的功率为15kW
C．汽车能匀速行驶的最大距离为324km
D．按电价0.80元/kW·h来计算，从电池电能耗尽到充满电需要电费48元
9．肉眼看到的一次闪电，其过程是很复杂的。当雷雨云移到某处时，云的中下部是强大负电荷中心，云底相对的下地面变成正电荷中心，云底会出现大气被强烈电离的一段气柱，半径约100米。在某一次闪电前云地之间的电势差约为，云地间距离约为1km；第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6C，闪击持续时间约为。假定闪电前云地间的电场是均匀的。根据以上数据，下列判断正确的是（ ）
A．闪电电流的瞬时值约为
B．被电离的气柱的阻值约为
C．被电离的气柱的电阻率约为
D．闪电前云地间的电场强度约为
10．如图甲所示是测量脂肪积累程度的仪器， 原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例（体液中含有钠离子、钾离子等，而脂肪不容易导电），模拟电路如图乙所示。电流表、电压表均可视为理想电表。测量时，闭合开关，测试者分别握两手柄 。体型相近的两人相比，脂肪含量低者测量时 （ ）
A． 消耗的功率较小 B．电源的效率较低
C．电压表示数与电流表示数的比值较大 D．电源的总功率较小
11．图甲是常见的动圈式扬声器实物图，图乙是剖面结构图，图丙是磁铁和线圈部分的俯视图。按音频变化的电流通过线圈时，线圈会带动纸盆一起振动，发出声音。线圈匝数为n，所处位置磁感应强度为B，电流为I，线圈半径为R，则（ ）
A．该扬声器的工作原理是电磁感应现象 B．此时线圈受到安培力2nπBIR
C．线圈上a、b两点位置磁感应强度相同 D．图丙中线圈电流顺时针时，所受安培力垂直纸面向里
12．如图是学生常用的饭卡内部实物图，其由线圈和芯片组成电路。当饭卡处于感应区域时，刷卡机会激发变化的磁场，从而在饭卡内线圈中产生感应电流来驱动芯片工作。已知线圈面积为 S，共n匝，回路总电阻为R。某次刷卡时，线圈平面与磁场垂直，且全部处于磁场区域内，在感应时间 t内，磁感应强度方向向里且由0增大到B0，此过程中（ ）
A．通过线圈的磁通量变化量大小为nB0S B．通过导线某截面的电荷量为
C．线圈中感应电流方向为顺时针方向 D．线圈有扩张的趋势
13．如图所示为磁聚焦法测量比荷的原理图。在阴极K和阳极A之间加电压，电子由阳极A中心处的小孔P射出。小孔P与荧光屏中心O点连线为整个装置的中轴线。在极板很短的电容器C上加很小的交变电场，使不同时刻通过这里的电子发生不同程度的偏转，可认为所有电子从同一点发散。在电容器C和荧光屏S之间加一平行PO的匀强磁场，经过一段时间电子再次会聚在一点。调节磁感应强度B的大小，可使电子流刚好会聚在荧光屏的O点。已知K、A之间的加速电压为U，C与S之间磁场的磁感应强度为B，发散点到O点的距离为l。下列说法正确的是（ ）
A．电子通过电容器后速度方向相同
B．从右侧往左侧看，电子做圆周运动的半径相同
C．所有电子从发散到再次会聚所用的时间相同
D．电子的比荷一定是
二、选择题Ⅱ(本题共2小题,每小题3分,共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得3分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
14．如图所示，图甲为磁流体发电机原理示意图，图乙为质谱仪原理图，图丙是宽为，长为，高为的半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为的自由电子，图丁是回旋加速器的原理示意图，不计粒子的重力，下列说法正确的是（ ）
A．图甲中将一束等离子体喷入磁场，、板间产生电势差，板电势高
B．图乙中、、三种粒子经加速电场射入磁场，在磁场中的偏转半径最大
C．图丙中前、后表面间的电压与成反比，前表面电势高
D．图丁中粒子在回旋加速器中增加的动能来源于磁场能，与加速电压的大小无关
15．如图，M、N是真空中宽为d的匀强磁场的左右边界（边界上有磁场），磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。大量比荷为k的正离子从M边界上的P点以速率v＝kBd进入磁场，速度方向如图所示在180°的范围内，粒子分布均匀，不计离子重力，也不计离子间的相互作用，磁场区域足够长。则（ ）
A．能从边界N飞出磁场的离子占粒子总数的
B．从边界飞出磁场的离子中，在磁场中运动的最短时间为
C．磁场中有离子经过的区域的面积
D．从边界N飞出磁场的离子中，飞出点与P点距离小于或等于
第Ⅱ卷
三、实验题：本题共1小题，共14分。
16-Ⅰ．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中。
(1)“探究加速度与力、质量的关系”实验中下列仪器需要用到的是（ ）
A．B．C．
(2)下列纸带的安装方式正确的是（ ）
A．B．
C．D．
(3)小明同学试图通过小车的v-t图像求加速度，根据实验数据所作图像如图所示，原因可能是（ ）
A．轨道倾角过大B．轨道倾角过小
C．轨道阻力太大D．细绳与轨道不平行
(4)小明在实验中，若仅没有平衡摩擦力，且小车质量为M，得到的图像可能是（ ）
A．B．
C．D．
16-Ⅱ．在测量电源电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，会产生系统误差。为了消除电表的内阻产生的系统误差，某兴趣小组连接了如图甲所示的电路来测量电源电动势和内阻，其中R0=2Ω。
(1)请根据实验电路，把图乙中的实验电路图补充完整。
(2)实验操作步骤如下：
①将滑动变阻器滑到 位置（填“最左端”、“正中间”或“最右端”）
②单刀双掷开关S与1接通，闭合开关S0，调节滑动变阻器R，记录下若干组数据U、I的值，断开开关S0
③重复步骤①
④单刀双掷开关S与2接通，闭合开关S0，调节滑动变阻器R，记录下若干组数据U、I的值，断开开关S0
⑤在图丙中分别作出两种情况所对应的U-I图像
(3)某次读取电表数据时，电表指针如图丁所示，此时电表示数为 。
(4)图丙中的曲线1是开关与 （填“1”或“2”）接通时相对应。
(5)根据图丙中的U-I图线求得电源电动势E= ，内阻r= 。（结果均保留两位小数）
(6)该兴趣小组经讨论认为，利用图丙还可以计算出电流表和电压表的内阻，其中电流表的内阻为 Ω。
四、计算题：本题共4小题，8分+11分+11分+11分共41分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。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．生活在南极的企鹅经常用肚皮贴着雪地滑行。如图所示，倾角为的倾斜雪地与水平雪地平滑连接于点。一只企鹅肚皮贴着雪地从倾斜雪地上的A点由静止开始下滑，最后停在水平雪地上。A点离点的距离为，企鹅肚皮与倾斜雪地、水平雪地的动摩擦因数均为0.5，取重力加速度，，。求：
(1)企鹅下滑到点速度的大小；
(2)企鹅从静止下滑到停下来所用的时间。
18．随着人们生活水平的提高，越来越多的人喜欢在家里或办公室摆放一些小玩具。图甲为一“永动摆件”玩具，可简化为图乙所示的示意图，其中ABCD为金属轨道，AB段竖直，BCD段为半径的圆弧。按下开关，弹射装置将质量的小球从圆形平台中心洞口O竖直向下弹出，小球沿轨道运动至D点斜向上飞出，恰好落到平台最左端E点。已知圆形平台边缘半径，轨道最低点C与平台上表面的距离，不计金属轨道摩擦与空气阻力，重力加速度大小，，半径O′D与水平方向夹角为37°，。求：
(1)小球从D点飞出时的速度大小；
(2)小球运动到C点时，轨道对小球的作用力大小F。
19．图甲为某种可测速的跑步机，其测速原理如图乙所示。该机底面固定着两根间距、长度的平行金属导轨。两金属导轨间充满磁感应强度、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，两金属导轨通过导线与的定值电阻及理想电压表相连。跑步机的橡胶带上镀有平行细金属条，橡胶带运动时，磁场中始终只有一根金属条与两金属导轨接通，已知每根金属条的电阻为，橡胶带以匀速运动，求：
（1）电压表的示数U；
（2）细金属条受到安培力F的大小与方向；
（3）某根金属条每经过一次磁场区域过程中在金属条上产生的焦耳热Q。
20．某“双聚焦分析器”质谱仪工作原理如图所示，加速器中加速电压为U，静电分析器中有辐向电场，即与圆心等距各点的电场强度大小相同，方向指向圆心。磁分析器中以为圆心、圆心角为90°的扇形区域内，分布着方向垂直于纸面向里的匀强磁场，其左边界与静电分析器的右边界平行。离子源逸出初速度为0、质量为m、电荷量为q的正离子，经加速电场加速后，从M点垂直于进入静电分析器，沿半径为R的圆弧轨道做匀速圆周运动，后从N点射出，然后离子由P点垂直于射入磁分析器中，最后离子垂直从Q点射出。已知，，不计离子重力及离子间相互作用。
（1）求离子从加速器射出时速度v的大小；
（2）求静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小：
（3）若离子源逸出初速度为0、比荷不同的正离子，求能从磁场区域上边界出射的离子比荷k的范围。
2024-2025学年高二物理上学期期末模拟卷02
（考试时间：90分钟试卷满分：100分）
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．测试范围：人教版2019必修第一、二、三册及选择性必修第二册第1、2章。
4．难度系数：0.70。
第Ⅰ卷
一、选择题Ⅰ(本题共13小题,每小题3分,共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1．下列物理量属于矢量，且其单位用国际单位制基本单位表示的是（ ）
A．加速度，单位为
B．磁通量，单位为
C．电场强度，单位为
D．磁感应强度，单位为
【答案】D
【详解】A．加速度是矢量，单位用国际单位制基本单位表示为，故A错误；
B．磁通量是标量，根据
可知，单位用国际单位制基本单位表示为，故B错误；
C．电场强度是矢量，根据
可知，单位用国际单位制基本单位表示为，故C错误；
D．磁感应强度是矢量，根据
可知，单位用国际单位制基本单位表示为，故D正确。
故选D。
2．2024年8月1日，潘展乐在长的标准泳池中以46秒40的成绩获得巴黎奥运会男子100米自由泳冠军，为中国游泳首夺该项目奥运会金牌，并打破世界纪录。已知在比赛最后阶段，潘展乐持续扩大领先优势，和第二名选手的距离越拉越大，则（ ）
A．研究潘展乐的技术动作时可以将他看成质点
B．“46秒40”指的是时刻
C．以潘展乐为参考系，比赛最后阶段第二名选手向后运动
D．潘展乐比赛全程的位移大小为
【答案】C
【详解】A．研究潘展乐的技术动作时，潘展乐的形状大小不能忽略不计，不可以将他看成质点，故A错误；
B．“46秒40”指的是时间间隔，故B错误；
C．在比赛最后阶段，潘展乐持续扩大领先优势，和第二名选手的距离越拉越大，则以潘展乐为参考系，比赛最后阶段第二名选手向后运动，故C正确；
D．潘展乐比赛全程的位移大小为0，故D错误。
故选C。
3．如图所示，充满气的篮球放在由a、b两根光滑杆组成的架子上。已知两根杆相距、其所在平面与水平面间的夹角为，篮球的半径为R、重力为G。则a杆对篮球的支持力大小为（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】画出篮球的受力分析如图所示，两根杆相距，根据勾股定理，两力之间的夹角为，与方向如图所示，与的合力竖直向上，与重力等大反向，可知a杆对篮球的支持力大小为
故选C。
4．2024年8月3日，在巴黎奥运会网球女子单打金牌赛中，中国选手郑钦文2比0战胜克罗地亚选手维基奇，夺得金牌。郑钦文某次击球时，将球沿斜向上的方向击出，击球点距离地面的高度为，速度大小为，与水平方向的夹角为，重力加速度大小为，不计空气阻力。从网球被击出到落地这一过程，下列说法正确的是（ ）
A．网球运动的最高点到地面的距离为B．网球在空中运动的总时间为
C．网球的水平射程为D．网球落地瞬间的速度大小为
【答案】C
【详解】A． 网球被击出后做斜抛运动，网球在水平方向上做匀速直线运动，竖直方向做竖直上抛运动，网球水平方向的速度大小为，竖直方向的速度大小为，网球被击出后上升的最大高度为，联立解得网球运动的最高点到地面的高度为，A错误；
B．网球上升的时间为，网球下降的时间为网球运动的总时间为，B错误；
C．网球的水平射程为，联立解得，C正确；
D．网球落地瞬间的竖直速度为，则网球落地瞬间的速度大小为，解得D错误。
故选C。
5．空间站在圆轨道上运行，轨道距地面高度为400~450千米。如图所示，航天员进行舱外巡检任务，此时航天员与空间站相对静止，下列说法正确的是（ ）
A．此时航天员所受合外力为零
B．空间站运行速度约为3km/s
C．空间站绕地球运转的周期大于24h
D．与空间站同轨同向运行的卫星不会与空间站相撞
【答案】D
【详解】A．航天员围绕地球做圆周运动，所以合外力不为零，故A错误；
B．根据万有引力提供向心力，在地球表面万有引力等于重力，有，地球半径R=6400km，联立解得，故B错误；
C．根据万有引力提供向心力，解得，空间站的轨道半径比地球同步卫星的轨道半径小，所以空间站绕地球运转的周期小于24h，故C错误；
D．根据万有引力提供向心力，解得，由此可知空间站与同轨同向运行的卫星速度相等，所以空间站与空间站同轨同向运行的卫星不会与空间站相撞，故D正确。
故选D。
6．美国物理学家密立根利用如图所示的实验装置，最先测出了电子的电荷量，被称为密立根油滴实验。如图，两块水平放置的金属板A、B分别与电源的正负极相连接，板间产生匀强电场，方向竖直向下，板间油滴P由于带负电悬浮在两板间保持静止。已知当地的重力加速度为g，若要测出该油滴的电荷量，不需要测出的物理量有（ ）
A．油滴质量mB．两板间的电压U
C．两板间的距离dD．两板的长度L
【答案】D
【详解】由于油滴处于悬浮状态，则，所以，故需要测出的物理量有油滴质量m、两板间的电压U、两板间的距离d，不需要测出的物理量有两板的长度L。
由于本题选择不需要测量的物理量，故选D。
7．静电透镜被广泛应用于电子器件中，如图所示，阴极射线示波管的聚焦电场由四个电极构成，其中实线为电场线，虚线为等差等势线，z轴为该电场的中心轴线，一电子从其左侧进入聚焦电场，为其轨迹上的三点。电子从P点运动到R点的过程中，则（ ）
A．P点的电势高于R点B．Q点的电场强度小于R点的电场强度
C．电子在Q点的动能小于在R点的动能D．从P至R的运动过程中，电子的电势能先减小后增大
【答案】C
【详解】A．沿电场线电势逐渐降低，可知 P点的电势低于R点，选项A错误；
B．因Q点电场线较R点密集，可知 Q点的电场强度大于R点的电场强度，选项B错误；
C．因R点电势高于Q点，则电子在R点的电势能小于在Q点的电势能，因电子的电势能和动能之和守恒，可知电子在Q点的动能小于在R点的动能，选项C正确；
D．从P至R电势一直升高，则电子的运动过程中，电子的电势能一直减小，选项D错误。
故选C。
8．现有一辆质量为2t的某品牌电动汽车（如图所示），电池每次充满电后能提供的总电能为60kW·h，充电时，直流充电桩充电电压为400V，充电时间为4.5h，充电效率为95%，以108km/h的速度在平直高速公路匀速行驶时汽车将总电能转化为机械能的效率为90%，汽车受到的阻力为重力的0.03倍，由此可知（ ）
A．充电的平均电流为33A
B．汽车牵引力的功率为15kW
C．汽车能匀速行驶的最大距离为324km
D．按电价0.80元/kW·h来计算，从电池电能耗尽到充满电需要电费48元
【答案】C
【详解】A．根据，可得充电电流为，故A错误；
B．当汽车匀速行驶时，牵引力等于阻力的大小，即，则牵引力的功率为，故B错误；
C．汽车能匀速行驶的时间为，则汽车匀速行驶的最大距离为，故C正确；
D．按电价0.80元/kW·h来计算，从电池电能耗尽到充满电需要电费，故D错误。
故选C。
9．肉眼看到的一次闪电，其过程是很复杂的。当雷雨云移到某处时，云的中下部是强大负电荷中心，云底相对的下地面变成正电荷中心，云底会出现大气被强烈电离的一段气柱，半径约100米。在某一次闪电前云地之间的电势差约为，云地间距离约为1km；第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6C，闪击持续时间约为。假定闪电前云地间的电场是均匀的。根据以上数据，下列判断正确的是（ ）
A．闪电电流的瞬时值约为B．被电离的气柱的阻值约为
C．被电离的气柱的电阻率约为D．闪电前云地间的电场强度约为
【答案】C
【详解】A．由电流的定义可得，闪电电流的瞬时值约为，故A错误；
B．欧姆定律可得，即被电离的气柱的阻值约为，故B错误；
C．由电阻定律可得，可得被电离的气柱的电阻率为，故C正确；
D．由于闪电前云地间的电场可看作匀强电场，可得，故D错误。
故选C。
10．如图甲所示是测量脂肪积累程度的仪器， 原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例（体液中含有钠离子、钾离子等，而脂肪不容易导电），模拟电路如图乙所示。电流表、电压表均可视为理想电表。测量时，闭合开关，测试者分别握两手柄 。体型相近的两人相比，脂肪含量低者测量时 （ ）
A． 消耗的功率较小
B．电源的效率较低
C．电压表示数与电流表示数的比值较大
D．电源的总功率较小
【答案】B
【详解】A．脂肪不容易导电，脂肪含量低者，人体电阻越小，电流越大，消耗的功率较大，故A错误；
B．根据，脂肪含量低者，人体电阻越小，外电阻越小，电源的效率较低，故B正确；
C．根据，电压表示数与电流表示数的比值等于人体电阻，脂肪含量低者，人体电阻越小，所以比值较小，故C错误；
D．电源的总功率，脂肪含量低者，人体电阻越小，电流越大，电源的总功率较大，故D错误。
故选B。
11．图甲是常见的动圈式扬声器实物图，图乙是剖面结构图，图丙是磁铁和线圈部分的俯视图。按音频变化的电流通过线圈时，线圈会带动纸盆一起振动，发出声音。线圈匝数为n，所处位置磁感应强度为B，电流为I，线圈半径为R，则（ ）
A．该扬声器的工作原理是电磁感应现象
B．此时线圈受到安培力2nπBIR
C．线圈上a、b两点位置磁感应强度相同
D．图丙中线圈电流顺时针时，所受安培力垂直纸面向里
【答案】B
【详解】A．该扬声器的工作原理是通电线圈在磁场中在安培力的作用下发生振动，线圈会带动纸盆一起振动，发出声音，A错误；
B．把线圈看成由一小段一小段的直导线连接而成，线圈中通有电流时，各段安培力方向相同，叠加在一起即为所受的总安培力，因此安培力大小为，B正确；
C．线圈上各点位置处磁感应强度大小相等、方向不同，C错误；
D．图丙线圈电流沿顺时针时，根据左手定则，线圈受垂直纸面向外的安培力，D错误。
故选B。
12．如图是学生常用的饭卡内部实物图，其由线圈和芯片组成电路。当饭卡处于感应区域时，刷卡机会激发变化的磁场，从而在饭卡内线圈中产生感应电流来驱动芯片工作。已知线圈面积为 S，共n匝，回路总电阻为R。某次刷卡时，线圈平面与磁场垂直，且全部处于磁场区域内，在感应时间 t内，磁感应强度方向向里且由0增大到B0，此过程中（ ）
A．通过线圈的磁通量变化量大小为nB0S
B．通过导线某截面的电荷量为
C．线圈中感应电流方向为顺时针方向
D．线圈有扩张的趋势
【答案】B
【详解】A．通过线圈的磁通量变化量大小为，故A错误；
B．感应时间 t内产生的感应电动势为，回路中的电流为，所以通过导线某截面的电荷量为，故B正确；
C．根据右手定则和楞次定律可知线圈中感应电流方向为逆时针方向，故C错误：
D．根据楞次定律推论增缩减扩可知线圈有收缩趋势，故D错误。
故选B。
13．如图所示为磁聚焦法测量比荷的原理图。在阴极K和阳极A之间加电压，电子由阳极A中心处的小孔P射出。小孔P与荧光屏中心O点连线为整个装置的中轴线。在极板很短的电容器C上加很小的交变电场，使不同时刻通过这里的电子发生不同程度的偏转，可认为所有电子从同一点发散。在电容器C和荧光屏S之间加一平行PO的匀强磁场，经过一段时间电子再次会聚在一点。调节磁感应强度B的大小，可使电子流刚好会聚在荧光屏的O点。已知K、A之间的加速电压为U，C与S之间磁场的磁感应强度为B，发散点到O点的距离为l。下列说法正确的是（ ）
A．电子通过电容器后速度方向相同
B．从右侧往左侧看，电子做圆周运动的半径相同
C．所有电子从发散到再次会聚所用的时间相同
D．电子的比荷一定是
【答案】C
【详解】A．根据题意可知，使不同时刻通过电容器的电子发生不同程度的偏转，则电子通过电容器后速度方向不同，故A错误；
B．经交变电场后电子发生不同程度的偏转，故经交变电场后电子在垂直PO方向上的速度大小不同，此时由洛伦兹力提供向心力，有，得，故从右侧往左侧看，电子做圆周运动的半径不同，故B错误；
C．电子在垂直于磁场方向做圆周运动的周期，从中轴线到再次回到中轴线所用时间，故所有电子从发散到再次会聚所用的时间相同，故C正确；
D．从发散点到会聚点，电子在沿PO方向和垂直PO线的面上的两个分运动时间相等，则，电子经过加速电场有，电子射出电容器后在PO方向做匀速直线运动，有，电子在垂直于PO的方向做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有，，，联立解得，故D错误。
故选C。
二、选择题Ⅱ(本题共2小题,每小题3分,共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得3分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
14．如图所示，图甲为磁流体发电机原理示意图，图乙为质谱仪原理图，图丙是宽为，长为，高为的半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为的自由电子，图丁是回旋加速器的原理示意图，不计粒子的重力，下列说法正确的是（ ）
A．图甲中将一束等离子体喷入磁场，、板间产生电势差，板电势高
B．图乙中、、三种粒子经加速电场射入磁场，在磁场中的偏转半径最大
C．图丙中前、后表面间的电压与成反比，前表面电势高
D．图丁中粒子在回旋加速器中增加的动能来源于磁场能，与加速电压的大小无关
【答案】BC
【详解】A．图甲中，将一束等离子体喷入磁场，根据左手定则判断可知，带正电的离子向B板偏转，则B板电势高，故A错误；
B．图乙中，、、三种粒子经加速电场射入磁场，设加速电场的电压为U，则有
在磁场中，根据洛伦兹力提供向心力有，可得，粒子在磁场中的偏转半径为，粒子的比荷最小，则在磁场中的偏转半径最大，故B正确；
C．图丙是霍尔元件，由图可知电子向左移动，根据左手定则、结合图丙判断可知，电子在后表面集聚，所以后表面电势低，前表面电势高，则根据洛伦兹力等于电场力有，霍尔元件的厚度为，则通过的电流为，联立可得，后表面与前表面的电势差为，即前、后表面间的电压U与h成反比，故C正确；
D．粒子在磁场中受到的洛伦兹力提供向心力，做匀速圆周运动，洛伦兹力不做功，粒子在电场中被加速，动能增大，所以粒子在回旋加速器中增加的动能来源于电场能，故D错误。
故选BC。
15．如图，M、N是真空中宽为d的匀强磁场的左右边界（边界上有磁场），磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。大量比荷为k的正离子从M边界上的P点以速率v＝kBd进入磁场，速度方向如图所示在180°的范围内，粒子分布均匀，不计离子重力，也不计离子间的相互作用，磁场区域足够长。则（ ）
A．能从边界N飞出磁场的离子占粒子总数的
B．从边界飞出磁场的离子中，在磁场中运动的最短时间为
C．磁场中有离子经过的区域的面积
D．从边界N飞出磁场的离子中，飞出点与P点距离小于或等于
【答案】BC
【详解】A．经D项分析，可知竖直向下入射的离子向右偏转，垂直N边界向右出射，水平向右入射的离子向上偏转与N边界相切，在此范围入射的离子将从N边界出射，对应的入射角度为，而离子的入射角是从0到，故能从边界N飞出磁场的离子占粒子总数的
故A错误；
B．轨迹弦长为d的离子是从N边界飞出的离子中弦长最短，离子运动轨迹圆心角最小，根据几何关系，可知此圆心角为，则离子在磁场中运动的最短时间为
故B正确；
C．有离子经过的磁场区域为半径为d的两个四分之一圆和边长为d的正方形组合而成，磁场中有离子经过的区域的面积为
故C正确；
D．根据洛伦兹力提供向心力，解得正离子运动半径为，根据几何关系可知水平向右入射的离子在N边界的切点与竖直向下入射的离子在N边界的飞出点离Р点的距离均为，故飞出点与P点距离小于或等于，故D错误。
故选BC。
第Ⅱ卷
三、实验题：本题共1小题，共14分。
16-Ⅰ．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中。
(1)“探究加速度与力、质量的关系”实验中下列仪器需要用到的是（ ）
A．B．C．
(2)下列纸带的安装方式正确的是（ ）
A．B．
C．D．
(3)小明同学试图通过小车的v-t图像求加速度，根据实验数据所作图像如图所示，原因可能是（ ）
A．轨道倾角过大B．轨道倾角过小
C．轨道阻力太大D．细绳与轨道不平行
(4)小明在实验中，若仅没有平衡摩擦力，且小车质量为M，得到的图像可能是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】(1)B （1分） (2)AD （2分） (3)D （1分） (4)C（1分）
【详解】（1）“探究加速度与力、质量的关系”实验中需要用到的仪器是钩码，从而改变小车所受的合外力，不需要弹簧测力计和重物。
故选B。
（2）A．纸带一端应固定于小车尾部，故A正确；
BC．纸带应穿过限位孔，置于复写纸下面，故BC错误；
D．纸带穿过限位孔，置于墨粉纸下面，故D正确。
故选AD。
（3）由图可知，小车的加速度先不变后减小，可能原因是细绳与轨道不平行，导致小车所受的合外力发生变化，若倾角过大、倾角过小或阻力太大，小车所受的合外力均不会变化。
故选D。
（4）若实验中没有平衡摩擦力，根据牛顿第二定律可得，变形可得
故选C。
16-Ⅱ．在测量电源电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，会产生系统误差。为了消除电表的内阻产生的系统误差，某兴趣小组连接了如图甲所示的电路来测量电源电动势和内阻，其中R0=2Ω。
(1)请根据实验电路，把图乙中的实验电路图补充完整。
(2)实验操作步骤如下：
①将滑动变阻器滑到 位置（填“最左端”、“正中间”或“最右端”）
②单刀双掷开关S与1接通，闭合开关S0，调节滑动变阻器R，记录下若干组数据U、I的值，断开开关S0
③重复步骤①
④单刀双掷开关S与2接通，闭合开关S0，调节滑动变阻器R，记录下若干组数据U、I的值，断开开关S0
⑤在图丙中分别作出两种情况所对应的U-I图像
(3)某次读取电表数据时，电表指针如图丁所示，此时电表示数为 。
(4)图丙中的曲线1是开关与 （填“1”或“2”）接通时相对应。
(5)根据图丙中的U-I图线求得电源电动势E= ，内阻r= 。（结果均保留两位小数）
(6)该兴趣小组经讨论认为，利用图丙还可以计算出电流表和电压表的内阻，其中电流表的内阻为 Ω。
【答案】(1) （电表1分，连线1分）
(2)最左端 （1分） (3)1.30 （1分） (4)1 （1分） (5) 1.80 （1分） 2.50 （1分）
(6)0.50（2分）
【详解】（1）根据图甲所示的电路，实验电路图如图所示
（2）①开关闭合时，为使电路中的电流最小，滑动变阻器接入电路的阻值应最大，滑动变阻器应滑到最左端的位置。
（3）由图甲可知，电压表的量程为3V、分度值为0.1V，需要估读到分度值的下一位，由图丁可知电压表读数为U1=1.30V
（4）当单刀双掷开关接1时，电动势测量值（图像与纵轴的焦点）准确，内阻测量值（图像的斜率）偏大，当单刀双掷开关接2时，电动势测量值偏小，内阻测量值偏小。曲线I与纵轴的交点大于曲线II与纵轴的交点，并且曲线I的斜率大于曲线II的斜率，可知：曲线I与开关与1接通时相对应。
（5）[1][2]当单刀双掷开关接1时，电流表示数为零时，电压表测量准确；当单刀双掷开关接2时，电压表示数为零时，电流表测量准确。如图所示的虚线为电源U-I曲线的准确值。
由虚线可得E=1.80V，
（6）曲线I的斜率，由图像可得，曲线I的斜率为5.00Ω，解得
四、计算题：本题共4小题，8分+11分+11分+11分共41分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。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．生活在南极的企鹅经常用肚皮贴着雪地滑行。如图所示，倾角为的倾斜雪地与水平雪地平滑连接于点。一只企鹅肚皮贴着雪地从倾斜雪地上的A点由静止开始下滑，最后停在水平雪地上。A点离点的距离为，企鹅肚皮与倾斜雪地、水平雪地的动摩擦因数均为0.5，取重力加速度，，。求：
(1)企鹅下滑到点速度的大小；
(2)企鹅从静止下滑到停下来所用的时间。
【答案】(1) (2)
【详解】（1）企鹅在倾斜雪地上，由牛顿第二定律（2分）
由运动学公式（1分）
可得企鹅在点的速度（1分）
（2）企鹅从A点到点所用的时间满足（1分）
企鹅在水平雪地上，再由牛顿第二定律（1分）
在水平雪地上停下来所用的时间满足（1分）
企鹅从静止下滑到停下来所用的时间（1分）
18．随着人们生活水平的提高，越来越多的人喜欢在家里或办公室摆放一些小玩具。图甲为一“永动摆件”玩具，可简化为图乙所示的示意图，其中ABCD为金属轨道，AB段竖直，BCD段为半径的圆弧。按下开关，弹射装置将质量的小球从圆形平台中心洞口O竖直向下弹出，小球沿轨道运动至D点斜向上飞出，恰好落到平台最左端E点。已知圆形平台边缘半径，轨道最低点C与平台上表面的距离，不计金属轨道摩擦与空气阻力，重力加速度大小，，半径O′D与水平方向夹角为37°，。求：
(1)小球从D点飞出时的速度大小；
(2)小球运动到C点时，轨道对小球的作用力大小F。
【答案】(1) (2)
【详解】（1）小球由D点运动至E点过程中做斜上抛运动，水平方向和竖直方向分别有
（2分）
（2分）
两式联立，解得（1分）
（2）小球由C点运动至D点过程中，根据动能定理有（2分）
小球经过C点时，有（2分）
两式联立，求得（1分）
根据牛顿第三定律，有（1分）
19．图甲为某种可测速的跑步机，其测速原理如图乙所示。该机底面固定着两根间距、长度的平行金属导轨。两金属导轨间充满磁感应强度、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，两金属导轨通过导线与的定值电阻及理想电压表相连。跑步机的橡胶带上镀有平行细金属条，橡胶带运动时，磁场中始终只有一根金属条与两金属导轨接通，已知每根金属条的电阻为，橡胶带以匀速运动，求：
（1）电压表的示数U；
（2）细金属条受到安培力F的大小与方向；
（3）某根金属条每经过一次磁场区域过程中在金属条上产生的焦耳热Q。
【答案】（1）；（2），方向向左；（3）
【详解】（1）金属条切割磁感线产生的电动势大小（2分）
回路中的电流大小为（2分）
电压表的示数为（1分）
（2）金属条受到的安培力大小为（2分）
根据左手定则可知，方向向左。（1分）
（3）一根金属条每次经过磁场区域金属条上产生的焦耳热为（1分）
其中（1分）
解得（1分）
20．某“双聚焦分析器”质谱仪工作原理如图所示，加速器中加速电压为U，静电分析器中有辐向电场，即与圆心等距各点的电场强度大小相同，方向指向圆心。磁分析器中以为圆心、圆心角为90°的扇形区域内，分布着方向垂直于纸面向里的匀强磁场，其左边界与静电分析器的右边界平行。离子源逸出初速度为0、质量为m、电荷量为q的正离子，经加速电场加速后，从M点垂直于进入静电分析器，沿半径为R的圆弧轨道做匀速圆周运动，后从N点射出，然后离子由P点垂直于射入磁分析器中，最后离子垂直从Q点射出。已知，，不计离子重力及离子间相互作用。
（1）求离子从加速器射出时速度v的大小；
（2）求静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小：
（3）若离子源逸出初速度为0、比荷不同的正离子，求能从磁场区域上边界出射的离子比荷k的范围。
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）离子经电场直线加速，由动能定理（1分）
解得（1分）
（2）离子在静电分析器中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律，有（1分）
联立解得（1分）
（3）离子在磁分析器中做匀速圆周运动，由题意可知，圆周运动的轨道半径d，根据牛顿第二定律，有（1分）
解得（1分）
设在上某点出射的离子电荷量为，质量为，在磁场中运动的轨道半径为r，则
在磁场中有，在电场中有（1分）
可得（1分）
由此可知离子的比荷与运动半径的平方成反比，当离子运动半径最小时，比荷最大，当离子运动半径最大时，比荷最小。作出符合条件的离子的运动轨迹如图所示。
①在处被检测到的离子的运动半径最小，离子的比荷最大。设此离子的运动半径为，由几何关系可知
由
可得离子比荷的最大值为（1分）
②在T处被检测到的离子的运动半径最小，离子的比荷最大，设此离子的运动半径为，由几何关系可知
解得
由
可得离子比荷的最小值为（1分）
因此，范围为（1分）