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六枝特区第一中学2025-2026学年高二上学期 期中考试 物理试卷
一、单选题（本大题共7小题）
1．如图所示，半径为R的金属圆环固定在竖直平面内，金属圆环均匀带电，带电荷量为Q，一长为L＝2R的绝缘细线一端固定在圆环最高点，另一端连接一质量为m、带电荷量为q（未知）的金属小球（可视为质点）。稳定时带电金属小球在过圆环圆心且垂直于圆环平面的轴上的P点处于平衡状态，点P'（图中未画出）是点P关于圆心O对称的点。已知静电力常量为k，重力加速度为g，若取无穷远处为零势面，下列说法正确的是
A． O点的场强一定为零
B． P'点的场强大小为
C．金属小球的电荷量大小为q＝
D．剪断细线瞬间，金属小球的加速度方向水平向右
2．如图所示，在真空中水平放置一长方体，高为2L，其上下两个面是边长为L的正方形，在顶点F、H处分别放置电荷量为-Q的点电荷，O1、O2分别是线段AC和线段FH的中点。下列说法正确的是（　　）
A．线段O1O2中点的场强为零
B．B、D两点场强相同
C．将一电子从B点移到G点，电场力做负功
D．沿竖直方向从O1到O2，电势先减小后增大
3．如图甲所示，两等量异种点电荷位于同一竖直线上，在两点电荷连线的中垂线上放置一粗糙水平横杆，质量为m、电荷量为+q的圆环（可视为质点）可沿横杆滑动。t=0时刻，圆环自A处以初速度v0向右运动，此后圆环运动的v t图像如图乙所示，t=0时刻和t2时刻图线斜率相同，t1和t3时刻图线斜率均为0，已知圆环t2时刻运动至O点，继续向右运动至B点停下，且A、B关于两电荷连线中点O对称。若O处场强为E0，且圆环运动过程中电量始终不变，重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　）
A．A处的场强大小为
B．圆环运动到O处速度为
C．t1时刻圆环恰好运动到AO的中点
D．圆环从A处运动到B处的过程中，电势能先增加后减小
4．如图所示，一长玻璃圆管内壁光滑、竖直放置。有一带正电的小球（可视为质点），以速率沿逆时针方向从管口上端贴着管壁水平射入管内，经过一段时间后从底部离开圆管。若再次重复该过程，以相同速率进入管内，同时在此空间加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间均匀增加的磁场。设运动过程中小球所带电量不变，空气阻力不计。以下说法正确的是（　　）
A．加磁场后小球离开管口的速率与没加磁场时的速率的大小关系不能确定
B．加磁场后小球离开管口的时间小于没加磁场时的时间
C．加磁场后小球对玻璃管的压力一定不断增大
D．加磁场后，小球在玻璃管中运动时，只有重力做功，小球与地球组成的系统机械能守恒
5．如图所示，边长为L的正方形金属线框abed放置在绝缘水平面上，空间存在竖直向下的匀强磁场，将大小为I的恒定电流从线框a端流入、b端流出，此时线框整体受安培力大小为，将线框绕ab边转过60°静止不动，此时线框整体受安培力大小为，则（　　）
A． B． C． D．
6．地球赤道附近的地磁场可以看成是磁感应强度，方向由南向北的匀强磁场。在该区域有一面沿东西方向的墙（磁场垂直于墙面，由室内指向室外），墙面上有两种类型的窗户。如图甲所示的窗户可以绕ad向外转动，如图乙所示的窗户可以沿水平方向左右滑动。已知两扇窗户abcd和efgh金属框架的面积都为，则以下说法正确的是（　　）
A．图甲，窗户绕ad向外推开的过程中，金属框架abcd中有感应电流
B．图乙，窗户沿水平方向从左向右滑动的过程中，金属框架efgh中有感应电流
C．图甲，窗户向外推开30°时，穿过金属框架abcd的磁通量为
D．图甲，关闭着的窗户绕ad向外推开120°的过程中，穿过金属框架abcd磁通量变化的大小为
7．某电子秤的原理简图如图所示.AB为一均匀的滑动变阻器,长度为L,两边分别有P1、P2两个滑片,轻质弹簧上端与P1及托盘底部相连,下端固定.弹簧处于原长时,P1、P2均指在A端.若P1、P2间出现电压时,该电压经过放大,通过信号转换后在显示屏上就能显示出被称物体的质量.已知弹簧的劲度系数为k,托盘质量为m0,电源电动势为E、内阻不计,重力加速度为g.在托盘上未放物体时需要先校准零点,即未放被称物体时电压为零.则 (　　)
A．校准零点时,不需要移动滑片P2
B．校准零点时,两滑片间的距离为
C．滑片P1滑至B端时,被称物体的质量为
D．被称物体的质量m与两滑片间电压U的关系为m=U
二、多选题（本大题共3小题）
8．如图所示，三个同心圆是固定的点电荷Q周围的三个等势面，A、B、C分别是这三个等势面上的点，且这三个点在同一条电场线上。已知这三个圆的半径关系是。现将一电荷量为的试探电荷从A点由静止释放，试探电荷只在点电荷Q的静电力作用下开始运动，则（　　）
A．三点的电场强度大小关系是
B．三点的电势大小关系是
C．该试探电荷在三点的电势能大小关系是
D．该试探电荷在三点的动能大小关系是
9．如图,质量为、电荷量为的带正电粒子（忽略粒子重力）以速度沿方向垂直射入相互正交的竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，经过该区域中的点的速率为，此时竖直方向侧移量为，若，则（ ）
A．带电粒子在点的速率为
B．带电粒子的加速度大小恒为
C．若，粒子从射入该区域到点所用时间至少为
D．粒子在运动过程中洛伦兹力始终大于电场力
10．如图是回旋加速器的原理示意图，其核心部分是两个形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中（磁感应强度大小恒定），并分别与高频电源相连，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，表示某粒子的动能，表示该粒子在金属盒中运动的轨道半径，下列图像正确的是（　　）
A． B．
C． D．
三、实验题（本大题共2小题）
11．用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图所示，此示数为 mm；用游标卡尺测一电学元件的长度，测得结果如图所示。则该元件的长度为 cm。
12．利用如图所示电路，可以测量电源的电动势和内阻，所用的实验器材有：待测电源，电阻箱R（最大阻值999.9Ω），电阻R0（阻值为3.0），电阻R1（阻值为3.0Ω），电流表A（量程为200mA，内阻为RA=6.0Ω），开关。
实验步骤如下：
①将电阻箱阻值调到最大，闭合开关；
②多次调节电阻箱，记下电流表的示数和电阻箱对应的阻值；
③以为纵坐标，R为横坐标，作图线（用直线拟合）；
④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。
回答下列问题
填空题
（1）分别用和表示电源的电动势和内阻，则与的关系式为 。（提示：将已知数据带入关系式中）
填空题
（2）实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻时电流表的示数如图（b）所示，读出数据，完成下表。答：① ，② 。
R/Ω 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0
I/A 0.143 0.125 ① 0.100 0.091 0.084 0.077
I-1/A-1 6.99 8.00 ② 10.0 11.0 11.9 13.0
简答题
（3）在图（c）的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图，（ ）
填空题
（4）根据图线求得电源电动势= V，内阻= Ω。（保留2位有效数字）
四、解答题（本大题共3小题）
13．如图所示，倾角为30°的绝缘粗糙斜面在B点与光滑绝缘的水平面平滑连接，B点左侧的斜面上方存在平行于斜面向下的匀强电场，电场强度，B点右侧有一缓冲装置，劲度系数足够大的绝缘轻弹簧与轻杆相连，轻杆可在固定的槽内移动，轻杆与槽间的滑动摩擦力，轻杆向右移动的距离不超过l时，装置可安全工作。在斜面上有一质量为m、电荷量为＋q且可视为质点的滑块，滑块与斜面间的动摩擦因数，若将滑块由距B点x＝4.5l处的A点静止释放，滑块撞击弹簧后将导致轻杆向右移动，已知重力加速度为g，轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
（1）求滑块第一次到达B点时的速度大小；
（2）在保证装置安全工作的前提下，求滑块的静止释放点距B点的最远距离；
（3）在缓冲装置安全工作的前提下，试讨论该滑块第一次被弹回后上升到距B点的最大距离s'与释放时距B点的距离s之间的关系。
14．如图所示电路，电源电动势、内阻，电容器电容，电阻，，电动机线圈电阻。闭合开关后，理想电流表的示数，电动机正常运转。求：
（1）通过电阻的电流、电动机的电流；
（2）电容器C所带电荷量Q；
（3）电动机输出的机械功率。
15．自由电子激光器是以自由电子束为工作物质产生激光的装置，它在科研、生产等领域中都具有重大应用前景。如图所示，它的基本结构有三个部分：电子束加速器、扭摆器和光学谐振腔。其中扭摆器是自由电子激光器的核心部分，它由沿方向按空间周期排列（即单一磁场边界宽度是）的永磁体组成，总长度为，产生沿方向周期性分布的磁场，磁感应强度大小恒为。电子束由静止出发经过加速器加速，在平面内与轴成方向射入轨道半径为的弯曲磁体（产生沿轴正方向的匀强磁场），经过弯曲磁体后，沿轴正方向注入扭摆器。高速运动的电子在扭摆器中受到周期性磁场的作用做扭摆运动，同时辐射出电磁波，电磁波的频率等于电子在方向的振动频率。不考虑多普勒效应，电子束辐射电磁波对电子动能的损耗可忽略不计。电子静止质量，电子电荷量，光速为。
(1)已知电子进入扭摆器的速度为，在不考虑相对论效应的情况下，求
①电子束加速器的加速电压；
②弯曲磁体区域的磁感应强度；
③一个电子经过扭摆器的时间；
(2)在电子速度为时，必须考虑相对论效应，已知相对论导致的“尺缩效应”由公式决定，其中为相对静止时测得的物体长度，为相对物体以速度运动时测得的物体长度。
①电子在方向的速度改变很小，可认为几乎保持不变，电子在方向的周期性运动导致的侧移可忽略不计，求在运动电子参考系观察（即沿轴正方向以速度运动的惯性参考系）到的辐射激光的波长；
②谐振腔镜之间的距离称为谐振腔的长度，在谐振腔中，激光依次经前、后谐振腔镜反射后再次到达出射的前谐振腔镜，其相位不变，若某个实验中，辐射激光的频率为，求可能的值。
参考答案
1．【答案】C
【解析】根据对称性可知，带电荷量为Q的圆环在圆心O点的场强为零，带电金属小球在O点的场强不为零，所以O 点的场强不为零，A错误；设细线与竖直方向的夹角为θ，由几何关系知cos θ＝＝，则θ＝60°，利用微元法，设每一极小段圆环带电荷量为Δq，则∑ksin θ＝EP，其中∑Δq＝Q，解得EP＝，根据对称性可知，带电荷量为Q的圆环在P、P'两点的场强大小相等，方向相反，即带电荷量为Q的圆环在P'点的场强大小为，而P'点的场强是圆环与金属小球在P'点的电场强度的叠加（易错：忽略带电金属小球在P'点的电场强度），所以EP'≠，B错误；对金属小球受力分析如图所示，则qEP＝mgtan 60°，解得q＝，C正确；剪断细线瞬间，小球所受的合外力沿细线方向斜向右下，则加速度方向斜向右下方，D错误。
2．【答案】C
【详解】A．由等量同种点电荷的电场分布特点可知，F、H处放置的负电荷在线段O1O2中点的场强方向平行于AE方向向下，大小不为零，A错误；
B．根据等量同种点电荷的电场分布特点可知，B、D两点的场强大小相等，方向不同，B错误；
C．由于G点比B点离F、H处的两个负点电荷都更近，则G点电势低于B点的电势，将一电子从B点移到G点，则有，故C正确；
D．根据等量同种点电荷的电场分布特点可知，线段O1O2的电场方向由O1指向O2，则沿竖直方向从O1到O2，即沿着电场线方向，电势一直降低，D错误。选C。
3．【答案】B
【详解】根据牛顿第二定律，在A处有，在O处有，而A处和O处的加速度大小相等，解得，A错误；圆环在AO与BO之间的受力情况对称相同，即圆环在AO与BO之间所受的摩擦力情况相同，由于，则摩擦力在两段做功相同，根据动能定理有，解得，B正确；根据图乙可知，t1时刻加速度为0，则有，可得，而AO之间的电场强度不是随AO之间的距离均匀减小，所以t1时刻不是AO的中间位置，C错误；AB所在直线是等势面，圆环从A处运动到B处的过程中，电势能不变，D错误。
4．【答案】C
【详解】A．加磁场后，因磁场方向竖直向上、磁感应强度B随时间均匀增加，根据楞次定律可知，产生感应电场的方向俯视顺时针方向，与带正电的小球的初速度方向相反，可知小球水平方向将不断被减速，则加磁场后小球离开管口的速率小于没加磁场时的速率，A错误；
B．小球进入玻璃管中后，无论是否加磁场，则竖直方向均做自由落体运动，可知加磁场后小球离开管口的时间等于没加磁场时的时间，B错误；
C．根据，可知加磁场后因磁场逐渐增强，则小球对玻璃管的压力一定不断增大，C正确；
D．根据A选项分析可知，感应电场对小球做负功，则出离玻璃管的机械能一定减小，小球与地球组成的系统机械能不守恒，D错误。选C。
5．【答案】A
【详解】线框转过时，线框在磁场中的有效长度不变，仍为，因此有，选A。
6．【答案】A
【详解】A．图甲，窗户绕ad向外推开的过程中，金属框架abcd中磁通量发生变化，有感应电流，故A正确；
B．图乙，窗户沿水平方向从左向右滑动的过程中，金属框架efgh中磁通量没有发生变化，没有感应电流，故B错误；
C．图甲，窗户向外推开30°时，穿过金属框架abcd的磁通量为，C错误；
D．图甲，关闭着的窗户绕ad向外推开120°的过程中，穿过金属框架abcd磁通量变化的大小为，D错误。选A。
7．【答案】D
【解析】未放被称物体时P1、P2间电压为零,即P1、P2两点等势,校准零点时,需要移动滑片P2,让两滑片间的距离为零,故A、B错误;放置被称物体质量为m1时,P1滑至B端,则有kL=(m0+m1)g,解得m1=-m0,故C错误;未放置被称物体时,两滑片P1、P2距A点的距离为x0,则有kx0=m0g,放质量为m的被称物体时,两滑片P1、P2间距离为x,则有k(x0+x)=(m0+m)g,由欧姆定律知两滑片P1、P2间的电压为U=IRx=Rx,又由电阻定律可知=,联立解得m=U,故D正确.
8．【答案】BD
【详解】A. 因为，根据公式
得
故A错误；
B．根据点电荷场强公式可知，AB段场强大于BC段场强，AB间距离等于BC间距离，再根据
可知AB间电势差UAB大于BC间电势差UBC，即
故B正确；
CD．根据动能定理
可知的试探电荷从A点由静止释放运动，电场力做正功，电势能减小，且
所以
故C错误，D正确。
故选BD。
9．【答案】BC
【详解】粒子运动过程中,洛伦兹力始终与速度方向垂直而不做功,根据动能定理得,解得,错误；将粒子进入叠加场的初速度看成是两个水平向右分速度、的合成,其中分速度满足,解得,另一分速度满足,则粒子在电磁场中的运动可分解为以水平向右做匀速直线运动和以做匀速圆周运动,其中以速率做匀速圆周运动过程中由洛伦兹力提供向心力,可知粒子运动过程受到的合力大小为,根据牛顿第二定律可知带电粒子的加速度大小为,正确；粒子以速率做匀速圆周运动过程中由洛伦兹力提供向心力,则有,解得,若,可知粒子从射入该区域到点所用时间至少为,正确；粒子的合速度为分速度与的合成,其中的大小方向均保持不变,的大小不变,方向时刻发生改变,当方向与方向相反时,粒子的合速度最小,则有,可知粒子受到的洛伦兹力最小值为零,而粒子受到的电场力保持不变,错误.
10．【答案】AC
【详解】
AB．粒子每经过D型盒的间隙就被加速一次，动能增加Uq，然后经过半个圆周的时间再次加速，每次动能增量相同，经过半圆周的时间都相同，则动能Ek随时间t变化的图像如图A所示，选项A正确，B错误；
CD．粒子在磁场中做匀速圆周运动
动能
则选项C正确，D错误。
故选AC。
11．【答案】
【详解】[1] 螺旋测微器的精确值为0.01mm，读数等于固定刻度加上可动刻度读数，则有金属圆柱体的直径
[2] 20分度值的游标卡尺，精确度是0.05mm，该游标卡尺的示数为
12．【答案】
（1）；
（2）0.110；9.09；
（3）见解析图；
（4）3.0；1.0；
【详解】
（1）[1]由于电流表A与电阻并联，且，，当电流表示数为I时，电路总电流应为；根据闭合电路欧姆定律有
代入数据整理得
（2）[2][3]根据图（b）可知电流表示数为，所以其倒数为
（3）[4]如答图所示．
（4）[5][6]根据图像可得
解得
13．【答案】（1）；（2）；（3）见解析
【详解】（1）由动能定理有，
得。
（2）因杆是轻杆，当杆开始移动后弹簧的形变量就保持不变，设弹簧压缩到最短时弹簧的弹性势能是。从滑块接触弹簧到减速为0的过程中，
根据能量守恒定律有
得，
当释放点距B点最远，即滑块速度最大，对应轻杆移动的距离为时，滑块速度减为0，弹性势能仍为，则，
对滑块，从距B点处由静止释放到速度最大，
由动能定理得，
得。
（3）设滑块从距B点时由静止下滑，轻杆刚好没被推动，弹簧压缩到最短时，弹簧弹性势能为，则，
结合，
得，
当释放点距B点的距离为，滑块接触弹簧后以原速率反弹回来，
由能量守恒定律得，
得，
当释放点距B点的距离时，滑块被弹簧弹回，弹簧的弹性势能转化为动能，设速度为，有，，
得，
即当时；当时，。
14．【答案】（1）3A，2A；（2）4.5×10-3C；（3）10W
【详解】（1）R2的电压，闭合电路欧姆定律，解得，电动机电流
（2）电容器两端电压，电量
（3）输入功率，热功率，输出功率
15．【答案】(1)①；②；③；(2)①；②，为大于的整数
【详解】（1）①在经过电子束加速器时，根据动能定理，有
解得
②在弯曲磁体中，根据洛伦兹力提供向心力，有
解得
③在扭摆器中，根据洛伦兹力提供向心力，有
解得
在单个磁场区域，偏转的圆心角为
电子运动的时间为用时
电子运动的周期为
一联立可得一个电子经过扭摆器的时间用时
（2）运动的周期为
频率
辐射激光的波长为
②激光的波长
谐振腔长度应满足的条件
可得
考虑到，即为大于的整数。
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