【物理】陕西渭南市汉中市校联考协作体2025-2026学年高二上学期期末试题（学生版+解析版）

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一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求）
1. 关于电场强度，小明有以下认识，其中正确的是（ ）
A. 若在电场中点不放试探电荷，则点的电场强度为0
B. 公式表明在点电荷激发的电场中，某点电场强度的大小与电荷量成正比
C. 公式表明在电场中某点的电场强度的大小与试探电荷的电荷量成反比
D. 公式适用于一切电场，其中为两点之间的电势差，为两点之间的距离
【答案】B
【解析】A．电场强度是电场固有的属性，与是否放置试探电荷无关。若不放试探电荷，电场强度依然存在，故A错误；
B．公式表示点电荷电场中某点电场强度的大小，其中是场源电荷量。公式表明 与成正比（固定时），故B正确；
C．公式是电场强度的定义式，但电场强度由电场本身决定，与试探电荷的电荷量无关（与成正比，比值恒定），故C错误；
D．公式仅适用于匀强电场（电场强度恒定），其中为沿电场线方向的距离。该公式不适用于非匀强电场，故D错误。
故选B。
2. 如图所示为竖直平面内的正方形，点为正方形对角线的交点，两个电荷量相同，电性未知的点电荷分别固定在点和点处，一带负电的试探电荷从点由静止释放后，在点和点之间做往复运动。不计重力的影响，下列说法正确的是（ ）
A. 固定在、两点处的点电荷一定电性相异
B. 试探电荷经过点时所受电场力最大
C. 试探电荷经过点时速度最大
D. 试探电荷从点运动到点的过程中，电势能先增加后减小
【答案】C
【解析】A．一带负电的试探电荷从B点由静止释放后，在B点和点之间做往复运动,说明其从B点向点运动时，先加速后减速,即所受电场力先从后从 ，故从B点到点场强方向先是，后是，背离这一对点电荷，故它们带正电,故A错误；
BC．且它们在O点产生的场强等大、反向，故O点的合场强为零，试探电荷经过点时所受电场力最小为零，加速度为零，故试探电荷经过点时速度最大，故B错误，C正确；
D．试探电荷从B点运动到点的过程中，电场力对其先做正功，后做负功，故试探电荷的电势能先减小后增大，故D错误。
故选C。
3. 如图所示，两个等量正点电荷甲、乙分别固定于M、N两点。以MN中点O为坐标原点，M、N连线为x轴，垂直MN为y轴，建立xOy平面直角坐标系。现让另一正点电荷丙从O点以速度v（v≠0）沿y轴正方向运动，则丙的电势能（ ）
A. 一直减少B. 一直增加
C. 先减少后增加D. 先增加后减少
【答案】A
【解析】根据点电荷周围场强的分布特点可知，两个等量正点电荷中垂线上场强的方向为沿着中垂线背离中点，所以丙从O点沿y轴正方向运动时，电场力一直对丙做正功，故丙的电势能一直减少。
故选A。
4. 如图所示电路，电源电动势为E，内阻为r，三个完全一样的小灯泡L1、L2、L3，电阻均为R，C1、C2为电容器，且电容C1>C2，L为电感线圈，直流电阻不计。从闭合电键S到电路稳定所用时间为t，则（ ）
A. 在时间t内，流过灯泡L1和L2的电量一样多
B. 在时间t内，灯泡L3会突然变亮一下，然后逐渐变暗，最后亮度不变
C. 电路稳定后灯泡L3消耗的功率为
D. 在时间t内，电源把其它形式的能转化的电能为
【答案】C
【解析】A．流过灯泡和的电量即是电容器两端电量，根据电容定义式
在电压相同的情况下，电容越大电量越多，故A错误；
B．电感线圈对电流的变化有阻碍作用。当闭合电键时，电流从零开始增加，因此电感线圈会阻碍流经灯泡的电流，其亮度会逐渐变亮，故B错误；
C．若电路稳定后，灯泡和所在支路处于断路状态，因此流经灯泡的电流为
消耗的功率为
故C正确；
D．在时间内，流经电源的电流不断变化非恒定为
总电阻也非
因此消耗总电能非
故D错误。
故选C。
5. 如图甲所示，边长为、匝数为400、电阻为的正方形线圈左半边处于垂直线圈平面的磁场中，磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，磁感应强度的正方向为垂直纸面向里，定值电阻R的阻值为，导线电阻不计。时a、b两点的电势差为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由图乙可得
正方形线圈产生的感应电动势
由楞次定律可得电流方向为逆时针，故
由闭合电路欧姆定律，时a、b两点的电势差为，故选A。
6. 在下列的几幅与磁场、电磁感应现象有关的图片中，下列说法中正确的是（ ）
A. 在图甲中，穿过两金属圆环的磁通量大小关系为
B. 在图乙中，地磁场垂直于地面磁感应强度分量在南半球竖直向下，北半球竖直向上
C. 在图丙中，金属框在同一平面内沿平行于直导线方向运动，线框中无感应电流
D. 在图丁中，ABC构成等边三角形，顶点C处的磁场方向平行于导线AB连线向右
【答案】C
【解析】A．图中条形磁体内部磁场方向向上，且向上穿过两环的磁感线条数是相同的，磁铁外部线圈所在位置磁场方向向下，且环面积越大，向下穿过的磁感线条数越多，由于2环面积大，抵消的磁感线条数较多，故图中穿过两金属圆环的磁通量大小关系为，故A错误；
B．地磁场中在南半球有竖直向上的分量，在北半球有竖直向下的分量，故B错误；
C．图中与通电导线在同一平面内的金属线框沿平行于直导线方向运动，线框中磁通量不变，不会产生感应电流，故C正确；
D．若两导线的电流相等，根据安培定则可知，导线A在C处产生的磁场方向垂直于AC方向斜向右下，导线B在C处产生的磁场方向垂直于BC方向斜向右上，则磁场在C处相互叠加，如图所示
由图可知，C处磁场方向平行于导线AB连线向右，但题中导线B的电流大，则导线B产生的磁场较强，根据平行四边形定则可知C处磁场方向应斜向右上方，不可能平行于导线AB连线向右，故D错误。
故选C。
7. 如图所示，abcd为边长为L的正方形，在四分之一圆abd区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子从b点沿ba方向射入磁场，粒子恰能从正方形cd边上的e点射出正方形区域，de间距离为，不计粒子的重力，则该粒子在磁场中运动的速度v大小和时间t为（ ）
A. ，B. ，
C. ，D. ，
【答案】D
【解析】如下图所示
带电粒子指向圆心进入磁场，则离开磁场时速度的反向延长线应过圆心，即末速度方向沿ae方向，则
解得
则由几何关系可知，带电粒子在磁场中运动的半径
由
知
粒子做圆周运动的圆心角为120°
故
故选D。
二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错的得0分）
8. 在新能源汽车电池管理系统中，电容器模块可凭借自身充放电特性使电压波动保持在允许范围内。已知电容器储存能量，一新能源汽车电容器模块中某电容器电容C = 500μF。汽车启动前，该电容器两极板间电压U1 = 300V，启动时由于负载增加使其两极板间电压瞬间降至U2 = 200V，稳定后又恢复至U1 = 300V。此过程中该电容器（ ）
A. 先放电释放能量，再充电吸收能量
B. 先充电吸收能量，再放电释放能量
C. 放电时释放的电荷量ΔQ = 0.05C
D. 充电时吸收的能量ΔE = 2.5J
【答案】AC
【解析】AB．当电路负载变化使电容器两端电压瞬间降至，电容器会放电释放能量；之后电压又恢复至，电容器会充电吸收能量，故A正确、故B错误；
C．释放电荷量过程，故C正确；
D．吸收能量，故D错误。
故选AC。
9. 如图所示，由相同材料的导线制成的甲、乙两个正方形刚性线框，两线框的质量相等，但所用导线的横截面积不同，甲线框的边长是乙的2倍。将两个线框垂直放于同一匀强磁场中，磁场的磁感应强度随时间均匀增加。则（ ）
A. 甲、乙线框的感应电动势之比为4:1
B. 甲、乙线框的感应电流之比为2:1
C. 甲、乙线框的发热功率之比为4:1
D. 甲、乙线框每条边所受安培力之比为4:1
【答案】AC
【解析】A．根据法拉第电磁感应定律
由此可知，感应电动势之比等于线框边长的平方之比，所以甲、乙线框的感应电动势之比为，故A正确；
B．设导线的横截面积为Sʹ，感应电流大小为
由于两线框质量相等，甲线框的边长是乙的2倍，则甲导线的横截面积为乙导线横截面积的，所以甲、乙线框的感应电流之比为1:1，故B错误；
C．线框的发热功率为
由于电流大小相等，所以发热功率之比等于电阻之比，根据电阻定律可知，电阻之比等于4:1，所以线框的发热功率之比为4:1，故C正确；
D．线框每条边所受安培力大小为
所以安培力大小之比等于线框边长之比，即比值为2:1，故D错误。
故选AC。
10. 如图1所示，在竖直平面内建立直角坐标系，第Ⅰ、Ⅳ象限存在交变电场，其场强变化规律如图2所示（轴正方向为电场正方向）。在交变电场中存在两个不带电挡板，下板位于第Ⅳ象限，到轴的距离为，垂直并紧贴轴，上板与下板平行放置。一坐标为的粒子源沿下板上表面平行轴以速度均匀发射质量为、带电量为的带正电粒子，粒子撞击挡板即被吸收导走。两板间的距离为，两板长均为，不计重力及粒子间的相互作用，在时间内发射的粒子，下列说法正确的是（ ）
A. 从两板间离开的粒子，在两板间运动的时间为
B. 若能从两板间离开，粒子发射的最早时间为
C. 若能从两板间离开，粒子发射的最晚时间为
D. 能够从两板间离开的粒子数占发射粒子总数的百分比约为
【答案】CD
【解析】A．带电粒子在水平方向上做匀速直线运动，则从两板间离开的粒子，在两板间的运动时间为，故A错误；
B．设在前半个周期，时刻进入两板间的粒子可恰好从两板间离开，作出粒子在板间运动的图像如图所示
则当粒子运动到时，恰好到达上板竖直方向速度减为0，之后在竖直方向向下运动，最终从两板间离开。粒子沿轴正方向的最大速度为
其中
粒子沿轴负方向的最大速度为
依题意有
解得，故B错误；
C．设在前半个周期，时刻进入两板间的粒子刚好从下极板边缘离开，粒子沿轴正方向的最大速度为
粒子沿轴负方向的最大速度为
依题意有
解得，故C正确；
D．在前半个周期内，在时间段内进入的粒子可以从两板间离开，在后半个周期内进入的粒子将直接打到下板，综上所述，能够从两板间离开的粒子数占粒子总数的百分比为，故D正确。
故选CD。
三、实验题（本题共2小题，共14分）
11. 在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，所用灵敏电流计的0刻度位于表盘的正中央。请完成下列填空：
（1）如图甲所示电路，已知电流从电流计的正接线柱流入时，电流计的指针向左偏转。闭合开关K，当磁铁相对螺线管运动时，电流计的指针向左偏转，可以判断：感应电流在螺线管内部产生的磁场方向______（填“向上”或“向下”）。
（2）如图乙所示的实验装置：
①为了保护用电器，电键闭合前，滑动变阻器的滑片P应位于______（填“最左端”“正中央”或“最右端”）；
②将线圈M插入线圈N中，连接电路后，发现电键闭合瞬间，灵敏电流计的指针向左发生偏转，经过一段时间电路稳定后，灵敏电流计的指针______（填“向左”“不发生”或“向右”）偏转；若仅将滑动变阻器的滑片P向左滑动，则灵敏电流计的指针______（填“向左”“不发生”或“向右”）偏转。
【答案】（1）向下 （2）最右端 不发生 向左
【解析】（1）由安培定则可知，感应电流在螺线管内部产生的磁场方向向下。
（2）[1]为了保护用电器，电键闭合前，滑动变阻器接入电路的阻值应最大，即滑片P应位于最右端。
[2]经过一段时间电路稳定后，线圈N中的磁通量不变，线圈N中没有感应电流，灵敏电流计的指针不发生偏转。
[3]若仅将滑动变阻器的滑片P向左滑动，滑动变阻器接入电路中的阻值变小，电流变大，线圈N中的磁通量变大，线圈N中有感应电流，对比电键闭合瞬间（电流变大，线圈N中的磁通量变大），灵敏电流计的指针向左发生偏转，可知灵敏电流计的指针向左发生偏转。
12. 某实验小组想要测量一金属丝的电阻率，设计了如图甲所示的电路。电路图中电源的电动势E和定值电阻的阻值均已知，电流表可视为理想电表。实验时可调节滑片P的位置来改变金属丝接入电路的阻值。
（1）先用螺旋测微器测量金属丝的直径d，测量结果如图乙所示，则金属丝的直径________mm。
（2）某同学连接完电路后，闭合开关，电流表有示数，却发现无论如何调节滑片P的位置，电流表示数均不发生改变，则电路中出现的故障可能是________。
（3）排除故障后，进行多次实验，测得多组金属丝接入电路的长度L和电流表示数I。处理数据后获得的图像如图丙所示，已知图像的斜率为k，则金属丝的电阻率________（用题中给出的物理量符号表示）。
（4）考虑到电源内阻和电流表内阻的影响，电阻率的测量值________（填“大于”“小于”或“等于”）其真实值。
【答案】（1）4.700##4.698##4.699##4.701##4.702 （2）金属丝短路 （3） （4）等于
【解析】（1）金属丝的直径
（2）无论如何调节滑片P的位置，电流表示数均不发生改变，说明电路的电阻始终保持不变，电路中出现的故障可能是金属丝短路。
（3）由闭合电路欧姆定律有
整理可得
可得图像斜率，解得
（4）结合前面的分析可知，电源内阻、电流表内阻均不影响电阻率的测量，电阻率的测量值等于真实值。
四、解答题：本大题共3小题，共40分。解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。
温馨提示：考生请注意在答题卡规定区域内用黑色笔作答，超出指定区域答题不给分。
13. 如图所示，A、B和C、D为两平行金属极板，A、B两极板间电势差为U，C、D始终和一直流稳定电源相接，测得其间的场强为，B极板中心有一小孔。一质量为、电荷量为的带电粒子（重力不计）由静止开始，从A极板上经A、B加速后穿过经C、D发生偏转，最后打在荧光屏上，轨迹如图所示。已知C、D极板长均为，A和B、C和D均对齐，FO与C、D极板平行且到两极板距离相等，荧光屏距C、D右端的距离为，求：
（1）粒子出加速电场点时的速度大小；
（2）粒子离开偏转电场时的竖直偏移量；
（3）粒子打在荧光屏上时的点距点的距离。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）粒子从A、B间射出时的速度为v，则有
解得
（2）设粒子离开偏转电场时偏转距离为y，，
在竖直方向有，
粒子加速度
解得
（3）由上述关系式得
粒子在最右边区域水平方向和竖直方向分别作匀速运动
可得
所以打在荧光屏上时的点距O点的距离
14. 如图甲所示，两根间距为d且足够长的光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨左端用导线与阻值为R的电阻相连。区域Ⅰ有磁感应大小为，竖直向下的匀强磁场，区域Ⅱ为无磁场区，区域Ⅲ中有方向竖直向下、磁感应强度随位置逐渐增大的磁场，磁场的磁感应强度B随位置坐标x变化的规律如图乙所示（以该磁场左边界为坐标原点）。两根质量均为m、有效电阻也均为R的金属棒ab和cd分别静置于区域Ⅰ和区域Ⅱ中，ab到区域Ⅰ右边界的距离为L，金属棒始终与导轨垂直且接触良好。现对金属棒ab施加一个沿导轨向右的恒力，金属棒ab运动到出磁场时刚好达到平衡状态，此时立即撤去恒力F，此后金属棒ab和cd发生碰撞，碰撞过程无机械能损失。求：
（1）拉力F对金属棒ab做功的最大功率P；
（2）撤去恒力F之前通过电阻R的电荷量q；
（3）撤去恒力F之后电阻R上产生的焦耳热。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）金属棒ab处于平衡状态时有
因为
联立解得
则拉力F对金属棒ab做功的最大功率
（2）因为
因为cd棒电阻也为R，则通过电阻R的电荷量
联立解得
（3）撤去恒力F之后，金属棒ab以速度v与静止的金属棒cd碰撞（碰撞过程无机械能损失），规定向右为正方向
则有，
联立解得，
可知碰后ab静止，cd向右运动，cd向右运动过程中，在III区做减速运动直至停止，根据能量守恒可知，cd的动能最终全部转化为整个电路的热量，即
则撤去恒力F之后R上产生的焦耳热
联立解得
15. 用下图所示的装置来探究离子源发射离子速度大小和方向的分布情况。x轴上方存在垂直xOy平面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场。x轴下方的分析器由两块相距为d、足够长的平行金属薄板M和N组成，其中位于x轴的M板中心有一小孔C（孔径忽略不计），N板连接电流表后接地。位于坐标原点O的离子源能发射质量为m，电荷量为q的正离子，其速度方向与y轴夹角最大值为60°；且各个方向均有速度大小连续分布在v0至2v0之间的离子射出。已知速度大小为v0、沿y轴正方向射出的离子经磁场偏转后恰好垂直x轴射入孔C。未能射入孔C的其它离子被分析器的接地外罩屏蔽（图中没有画出）。不计离子的重力，不考虑离子间的碰撞和相互作用。
（1）求孔C所处位置的坐标x0；
（2）求离子在x轴上落点横坐标的范围及离子在磁场中运动的最长时间t；
（3）从孔C进入板间的离子具有不同的速度，若在N与M板之间加可调电压，求电流表示数刚好为0时的电压U0。
【答案】（1） （2）， （3）
【解析】（1）离子在匀强磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力，有
解得
所以孔C所处位置的坐标为
（2）速度大小为v′的离子进入磁场后，由洛伦兹力提供向心力，有
解得
当离子速度方向与x轴夹角为150°时，离子打在x轴上最左侧，根据几何关系可知，此时离子打在x轴上的位置坐标为
当离子速度方向沿y轴正方向射出时，离子打在x轴上最右侧，根据几何关系可知，此时离子打在x轴上的位置坐标为
由此可知，离子速度为v0时，左侧最远，离子速度为2v0时，右侧最远，所以离子在x轴上落点横坐标的范围为
离子在磁场中运动周期
离子以与x轴正方向成150°入射，离子在磁场中运动时间最长，最长时间为
（3）如图所示
若离子能在C点进入板间，由几何关系可得
根据洛伦兹力提供向心力，有
解得不管离子从何角度发射，离子进入电场中竖直方向速度大小为
电流表示数刚好为0时，有，
解得电流表示数刚好为0时的电压为