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北京市海淀区2025-2026学年上学期期末考试高二物理试题
说明：本练习共四道大题，20道小题，共8页，满分100分，考试时间90分钟，试卷空白处可以做草稿纸，不收试卷，请将答案填涂或者书写在答题纸的指定区域内，只交答题纸。
一、单项选择题（共8小题，每小题3分，共24分。在每小题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项）
1. 下列物理量与其国际单位的对应关系中，错误的一组是（　　）
A. 磁感应强度——特斯拉 B. 磁通量——韦伯
C. 自感系数——亨利 D. 磁通量变化率——赫兹
2. 如图是教材上的一些演示实验装置或原理的示意图，ABCD四个图分别对应ABCD四个选项，其中有错误的一幅是（　　）
A. 演示通电导线使小磁针发生偏转 B. 演示磁体对通电导线产生作用力
C. 演示两条通电导线之间发生相互作用力 D. 示意两个平行放置的通电线圈之间的匀强磁场
3. 如图所示，A、B、C、D四种情况装置相同，但轨道平面以及磁场方向不同，各图磁场的磁感应强度大小相同。A、B轨道平面位于水平面内，A图中磁场方向竖直向上，B图中磁场方向与水平面成θ角；C、D轨道平面与水平面成θ角，C中磁场方向垂直轨道平面向上，D中磁场方向垂直轨道平面向下。导体棒都处于静止状态，四个导体棒所受摩擦力最大的是（　　）
A. 磁场垂直水平面 B. 磁场与水平面成θ角
C. 磁场垂直于斜面 D. 磁场垂直于斜面
4. 元素锗有5种稳定同位素，它们都有32个质子，但中子数分别为38、40、41、42、44，可以用如图所示的质谱仪把它们区分开。锗在高温等离子体中发生高度电离，其中的三价锗离子被筛选出来从容器A下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为0，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上，理想情况下会在D上形成分立的5条谱线a、b、c、d、e。关于其工作原理，以下分析正确的是（　　）
A. 谱线a对应的同位素核子数（质子数与中子数之和）最少
B. 谱线a对应的同位素速度最大
C. 谱线a对应的同位素动量最大
D. 谱线a对应的同位素动能最大
5. 如图1所示。一个可以自由转动的铝框放在 U形磁铁的两个磁极间，铝框和磁铁均静止，其截面图如图2所示。转动磁铁，下列说法正确的是（　　）
A. 铝框与磁铁的转动方向相反，阻碍磁通量的变化
B. 铝框与磁铁转动方向一致，转速比磁铁的转速小
C. 磁铁从图2位置开始转动时，铝框截面 abcd 感应电流的方向为a→d→c→b→a
D. 磁铁停止转动后、如果没有空气阻力和摩擦阻力，铝框将保持匀速转动
6. 如图是某种装置的俯视图，光滑水平面上存在竖直向上、宽度d大于2L的匀强磁场，其磁感应强度大小为B。甲、乙两个完全相同的合金导线框，甲以短边平行于磁场边界进入磁场，乙以长边平行于磁场边界进入磁场，初速度大小相等，都和磁场边界垂直。忽略两线框之间的相互作用，两线框各自进入磁场的过程中（　　）
A. 线框刚进入磁场时，两线框中的电流相等
B. 从开始进入到全部进入磁场，两线框速度改变量相等
C. 从开始进入到全部进入磁场，产生的焦耳热相同
D. 从开始进入到全部进入磁场，通过导线截面的电荷量相等
7. 如图所示是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器可视为理想变压器，输入电压也可以视为不变，输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表用户用电器，当用电器增加时（相当于R的值减小），关于图中各表读数的判断，下列说法正确的是（　　）
A. A1、A2读数都增大
B A1读数增大、A2读数减小
C V2读数增大、V3读数减小
D. V2读数减小、V3读数减小
8. 某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示，在磁极和圆柱状铁芯之间形成两磁场区域的圆心角α均为，磁场均沿半径方向，除此区域之外的磁场可以忽略不计。匝数为N的矩形线圈abcd（d被遮挡，图中没有画出）的边长ab=dc=L、bc=ad=2L，线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场也同时离开磁场。在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r，外接电阻为R=2r。则（　　）
A. 发电装置将产生正弦交流电
B. 线圈处于图中水平方向时，产生的感应电动势为NBL2ω
C. 线圈产生的感应电动势有效值为
D. R两端电压的有效值为
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共计16分，每小题有两个或以上选项符合题意，选择正确且全面得4分，选择正确但不全面得2分，不选或者有错选不得分。
9. 在粒子物理研究中，带电粒子在云室等探测装置中的径迹是非常重要的实验证据。1932年，美国物理学家安德森利用放在强磁场中的云室在宇宙线实验中发现了正电子，如图中竖直方向发亮的部分是云室中的一块厚6mm的铅板，借以减慢粒子的速度。当宇宙线粒子通过云室内的强磁场时，拍下粒子径迹（图中白色的曲线）的照片，关于此实验，下列分析正确的是（　　）
A. 粒子从图片中的左侧射入、右侧射出
B. 粒子从图片中的右侧射入、左侧射出
C. 实验中所加磁场方向垂直纸面向里
D. 实验中所加磁场方向垂直纸面向外
10. 如图，在水平方向范围足够大的匀强磁场中，有一带正电的小球，初始时离地面足够高，已知小球运动中所受空气阻力大小与速度大小成正比、方向与速度方向相反，关于小球之后的运动，下列分析正确的是（　　）
A. 如果小球由静止释放，一定不能回到原来所处的高度
B. 如果小球由静止释放，由于有空气阻力，小球之后的速度方向将不可能出现竖直向上的分速度
C. 如果给小球合适的水平初速度，小球可能在空中做一段水平的匀速直线运动
D. 无论小球的初速度如何，小球最终会下落到地面
11. 如图所示，水平面上固定的光滑平行水平轨道，处于竖直向下的匀强磁场中，轨道间距为L，磁感应强度为B。图中电源电动势为E，内阻不计，开关处于打开状态，导体棒垂直于轨道，接入电路部分的电阻为R，正以速度v0平行于轨道向右运动，此时突然闭合开关，则（　　）
A. 导体棒可能匀速运动
B. 导体棒可能减速运动
C. 导体棒动能变化一定等于电源输出电能
D. 当导体棒位移为x时，通过导体棒截面的电荷量一定为
12. 回旋加速器与电子感应加速器都可以加速带电粒子，分别示意如图甲、乙，其中电子感应加速器原理可以简化为如图丙所示，半径为r的圆形区域内有竖直向下（图中垂直于纸面向里）的匀强磁场，图中实线圆是半径为R的光滑绝缘轨道，R>r，一个质量m、带电量为q的小球穿在轨道上，当磁场的磁感应强度B随时间t的变化关系为B=B0+kt（k为常量）时，下列说法正确的是（　　）
A. 两种加速器中粒子运动的周期都不变 B. 两种加速器中粒子运动的半径都不变
C. 丙图中，如果其他条件不变，仅换成R更大的圆环轨道，小球从静止开始运动一周，小球增加的动能相同 D. 丙图中，如果其他条件不变，仅换成半短轴为R的椭圆环轨道，小球从静止开始运动一周，小球增加的动能相同
三、实验题（本大题共15分，每空3分）
13. 如图所示是洛伦兹力演示仪示意图，电子枪向左发射电子，可以通过改变加速电压改变电子的初速度，励磁线圈通过改变电流改变所提供的匀强磁场的磁感应强度，关于实验现象，下列分析正确的是（　　）
A. 只增大电子加速电压，电子圆周运动的周期变小
B. 为使电子顺时针做圆周运动，图中励磁线圈应该通以顺时针方向的电流
C. 只增大励磁电流，电子运动的周期变小
D. 只增大励磁电流，电子运动的半径变小
14. 如图1所示，在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，原线圈接“0”和“800”接线柱，副线圈接到“0”、“100”接线柱，则：
（1）原线圈应该接图1中学生电源的_________（选填“ab”或“cd”）端
（2）原线圈接线正确，接入电压为8V，接在副线圈两端的电压表示数最有可能是（　　）
A. 2.1V B. 1.9V C. 1.1V D. 0.9V
（3）小辉同学将副线圈接在电压传感器（可视为理想电压表）上，观察到副线圈电压U2随时间t变化的图像如图2所示，在保证安全的前提下，该同学可能在t1~t2时间内进行的操作是（　　）
A. 减少了原线圈的匝数 B. 增加了副线圈的匝数
C. 降低了交流电源的频率 D. 拿掉了变压器上方的可移动铁芯
（4）断开电源后，小辉同学想用多用电表的欧姆挡测量一下图1中左边线圈“0”和“400”之间的直流电阻。他用手拿着多用电表的两个表笔，与从“0”和“400”接线柱两端引出的导线相连，如图。但断开表笔与导线的连接时，变压器接线端引出的导线仍然与手指接触着。已知多用电表的结构可以视为一个内阻已知的直流电源，对于小辉同学实验中可能出现的情况，下列说法正确的是（　　）
A. 表笔与两引出线接通时，欧姆表的读数先比较大然后逐渐减小
B. 表笔与两引出线接通时，欧姆表的读数先比较小然后逐渐增大
C. 表笔与两引出线接通并稳定后，图1中变压器右边的0~1400接线柱之间可以检测得到电压
D. 若断开表笔时引线没有与手断开，小辉可能感受到“被电击一样”的感觉
E. 如果在图1左边线圈“0”和“400”这两端之间加正弦交流电.然后用电压表和电流表测量所加电压以及通过的电流，也可以伏安法求得线圈的电阻
三、计算题（共45分，解答题应写出必要的文字说明、方程式或重要演算步骤，只写出最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
15. 如图甲所示，N=500匝的线圈（图中只画了2匝），电阻r=10Ω，其两端与一个R=90Ω的电阻相连，线圈内有垂直纸面向外的磁场。线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。
（1）指出R上电流的方向并求出其大小I；
（2）求0.04s内通过电阻R的电荷量q；
（3）求0.04s内电阻R产生的焦耳热Q。
16. 如图所示，真空区域有宽度为L、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向如图所示，MN、PQ是磁场的边界。质量为m、电荷量为q的粒子（不计重力）沿着与MN夹角θ为30°的方向从MN边界上的A点射入磁场中，并从PQ边界上的C点射出磁场，AC连线（图中未画出）垂直于PQ。求：
（1）粒子射入磁场的速度大小v；
（2）粒子在磁场中运动的时间t；
（3）洛伦兹力对粒子的冲量I。
17. 面积均为S的两个单匝线圈，分别放在如图甲、乙所示的磁场中。图甲中是磁感应强度为B0的匀强磁场，线圈在磁场中以某一角速度绕OO'轴匀速转动；图乙中磁场变化规律为B=B0cos50πt，两者都从图示位置开始计时。
（1）为使两线圈中磁通量的变化规律相同，图甲线圈转动的周期为多大；
（2）写出乙图中线圈感应电动势随时间的变化规律；
（3）求出从图示时刻经过半个周期甲线圈中感应电动势的平均值。
18. 如图所示，某个小水电站发电机的输出功率为1000kW，发电机的输出电压为500V。通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为R0=25Ω，用户端需求为240V、960kW。为满足发电机与用户需求的匹配，请你计算：
（1）降压变压器输出的电流多大；
（2）升压变压器输出的电流多大；
（3）升压变压器的匝数比n1∶n2应等于多少？
19. 导体切割磁感线的运动可以从宏观和微观两个角度来认识。如图1所示为某装置的俯视图，固定于水平面的U形导线框bacd处于竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，ac间接有电阻R，导体棒MN在与其垂直的水平恒力的作用下，在导线框上以速度v做匀速运动，恒力方向与速度v相同，MN始终与导线框形成闭合电路，已知MN电阻为r，其长度L恰好等于平行轨道间距，忽略摩擦阻力、空气阻力和导线框的电阻。已知电子电量为e（绝对值），我们的模型认为电子在导体棒中沿导体棒做匀速直线运动。
（1）求恒定外力F的大小；
（2）分析导体棒MN中某一电子沿导体棒方向的受力，并求出电子所受各个力的大小；
（3）实际上，由于电子沿导线方向运动，电子所受洛伦兹力并不沿着导体棒方向，洛伦兹力在垂直于导体棒方向也有分力。而另一方面，通电导体MN在磁场中也会在MN的左右两侧产生霍尔电压UH，相应对电子产生霍尔电场力。将导体棒MN放大如图2，其宽为d、厚为h，已知单位体积内的自由电子数为n，求UH。
20. 超导体被认为是电阻率为0的导体，利用超导体可以实现磁悬浮，如图甲是超导磁悬浮的示意图，图中带箭头的曲线表示磁感线。在水平桌面上有一个周长为L的超导圆环，将一块质量为m的永磁体沿圆环中心轴线从圆环的正上方缓慢向下移动，超导圆环中将产生感应电流产生对永磁体的排斥力。结果永磁体能够悬浮在超导圆环的正上方高h1处。已知重力加速度为g。
（1）试在图中标出超导圆环中的电流方向；
（2）若此时圆环所处位置的磁感应强度各处均为B1、磁场方向与水平方向的夹角各处均为θ1，由于对称，虽然每一小段超导圆环所受安培力垂直于磁感线方向，但圆环所受的安培力合力竖直向下，求此时超导圆环中的电流I1；
（3）实验发现永磁体其实在缓慢下移，经过较长时间t0（比如几周）后，永磁体的平衡位置变为离桌面h2高处。此时圆环所处位置的磁感应强度大小和方向都有图甲变化，相应超导环中的电流为I2。对此现象的解释，有一种观点认为超导体也有很微小的电阻率，电流在超导圆环内产生焦耳热损耗能量导致永磁体下移。若超导圆环中的电流强度的平方随时间变化的图像如图乙所示，且超导圆环的横截面积为S（不是圆环面积），求该超导圆环的电阻率ρ。此问中I1、I2都可以认为已知。
参考答案
一、单项选择题（共8小题，每小题3分，共24分。在每小题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 D D D C B D A D
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共计16分，每小题有两个或以上选项符合题意，选择正确且全面得4分，选择正确但不全面得2分，不选或者有错选不得分。
题号 9 10 11 12
答案9 AC AD AB CD
三、实验题（本大题共15分，每空3分）
13. 【答案】BCD
【详解】AC．电子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期公式为，该公式表明周期与电子的速度（或加速电压）无关，只与电子的比荷和磁感应强度B有关。因此，只增大电子加速电压，周期不变；只增大励磁电流，磁感应强度B增大，电子运动的周期变小，故A错误，C正确；
B．电子向左运动，要使其做顺时针圆周运动，根据左手定则（电子带负电，四指指向运动的反方向，即向右），洛伦兹力需指向圆心。此时磁场方向应垂直纸面向里。根据安培定则（右手螺旋定则），励磁线圈产生向里的磁场时，线圈中的电流应为顺时针。故B正确；
D．电子在磁场中运动的半径公式为，只增大励磁电流，磁感应强度B增大，电子运动的半径将变小，故D正确。
故选BCD。
14. 【答案】（1）cd （2）D （3）D （4）AD
【小问1详解】
根据图示，ab端为直流输出，cd端为交流输出，应选择交流输出；
【小问2详解】
理想变压器原副线圈电压与匝数满足，输出电压理论值，实际情况中由于铁芯漏磁、线圈电阻及涡流损耗，副线圈电压会低于理论值，故选D；
【小问3详解】
AB．减少原线圈的匝数、增加副线圈的匝数将导致副线圈电压升高，故AB错误；
C．降低交流电源的频率将导致副线圈输出频率也降低，故C错误；
D．拿掉变压器上方的可移动铁芯将导致互感系数趋近于零，副线圈中无法产生感应电动势，图像中t1~t2时间内副线圈电压为0，应是由于拿掉变压器上方的可移动铁芯导致的，故D正确。
故选D。
【小问4详解】
AB．表笔与两引出线接通时，由于线圈的自感现象，电流会逐渐增大，多用电表欧姆挡示数随电流增大而减小，则欧姆表的读数先比较大然后逐渐减小，故A正确，B错误；
C．表笔与两引出线接通并稳定后，原线圈中电流保持恒定，无磁通量变化，副线圈中将不会产生感应电动势，故C错误；
D．若断开表笔时引线没有与手断开，由于线圈的自感现象，线路中仍会有电流通过并逐渐减小，故D正确；
E．在线圈两端之间加正弦交流电时，由于自感现象对电流的影响，无法通过伏安法测量线圈电阻，故E错误；
故选AD。
三、计算题（共45分，解答题应写出必要的文字说明、方程式或重要演算步骤，只写出最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
15. 【答案】（1）电流从b向a，
（2）
（3）
【小问1详解】
根据楞次定律，R上的电流从b向a，因为
图乙可知
代入数据解得I=5A
小问2详解】
0.04s内通过电阻R的电荷量
【小问3详解】
0.04s内电阻R产生的焦耳热
16. 【答案】（1）
（2）
（3），方向平行于PQ，从Q指向P
【小问1详解】
粒子射入磁场后的运动轨迹如图所示
根据几何关系有：
洛伦兹力充当向心力有
解得
【小问2详解】
图中圆心角为，粒子周期
则
【小问3详解】
洛伦兹力对粒子的冲量等于粒子的动量变化量：从射入到射出，粒子速度方向改变了，则
方向平行于PQ，从Q指向P。
17. 【答案】（1）004s
（2）
（3）
【小问1详解】
图甲中线圈从图中所示位置开始旋转，经过时间后，磁通量为
图乙中线圈中磁通量
又二者磁通量变化规律相同，有
则
【小问2详解】
由1小问得，当时，两线圈中磁通量的变化规律相同，所以两线圈中感应电动势随时间的变化规律一样。对于图甲，设线圈的长度为，宽度为，在时间内转过的弧长为、对应的弦长为，如图所示
当时，有
线圈旋转的线速度
此时，感应电动势
综上，乙图中线圈感应电动势随时间的变化规律为
其中
【小问3详解】
图示时刻，图甲线圈磁通量为
经过半个周期后，线圈旋转，图甲线圈磁通量
从图示时刻经过半个周期甲线圈中感应电动势的平均值大小
18. 【答案】（1）4kA （2）40A
（3）
【小问1详解】
根据题意可得
代入数据，解得
【小问2详解】
损失的功率为
又因为
代入数据，解得I2=40A
【小问3详解】
根据
解得
则升压变压器的匝数比为
19. 【答案】（1）
（2）分析及各力大小见解析
（3）
【小问1详解】
导体棒在导线框上以速度v做匀速运动，可知其合力为零，产生的感应电动势为
电流为
安培力为
联立可得恒定外力
【小问2详解】
受力如图，其中电场力
洛伦兹力沿杆方向的分力
电子在导体棒中沿导体棒做匀速直线运动，可得碰撞阻力
【小问3详解】
设沿导体棒方向电子运动速度为v1，有
而
求得
在垂直于杆方向有
解得
20. 【答案】（1）逆时针 （2）
（3）
【小问1详解】
根据楞次定律，可以判断感应电流的磁场方向向上，根据右手螺旋定则可以判断感应电流方向从上往下看为逆时针方向。
【小问2详解】
把环分成无数等长的微小电流元，每一小段导线长为，则每一小段导线所受安培力为
由对称性可知，所有小段导线所受的安培力水平分力抵消，所以竖直方向分力的合力即为整段导线所受安培力，有
超导环对磁体的反作用力与此等大反向，则有
联立解得
【小问3详解】
在磁体下降过程中，磁体重力势能的减少等于超导环中产生的焦耳热Q，则
在图乙中，将纵坐标乘以超导环的电阻R，图线下面积则代表t0时间内超导环中的焦耳热，即
解得
又
联立解得

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