北京市第二十中学2025-2026学年高二上学期期中物理试卷 （PDF版，含解析）

2025北京二十中高二（上）期中
物 理
（时间：90 分钟 满分：100 分）
一、单项选择题（本题共 10 小题，每小题 3 分，共 30 分。每小题在给出的四个选项中，只
有一个选项正确，选对的得 3 分，选错或不选的得 0 分）
1. 安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核运动可等效为一环形电流．设带电荷量为 e
的电子以速率 v 绕原子核沿顺时针方向做半径为 r 的匀速圆周运动,其电流的等效电流强度 I 和方向为
（ ）
ev ve ve ve
A. 顺时针 B. 顺时针 C. 逆时针 D. 逆时针
2 r r 2 r r
2. 如图所示，一块均匀的方形样品，长、宽均为 a、厚为b，若沿着 AB方向测得的电阻为 R，下列说法
正确的是（ ）
a2R
A. 沿CD方向的电阻大于 R B. 该样品的电阻率为
b
b2
C. 沿EF 方向的电阻为 R D. 增加 a，不改变b，沿 AB方向的电阻变小
a2
3. 如图所示电路中，电阻 R1 =12 ， R2 = 2 ， R3 = 4 ，电路两端接恒定电压U 6V ，所有电表均为
理想电表，下列说法正确的是（ ）
A. 开关 S 断开时，电压表的示数为 3V
B. 开关 S 断开时，电流表的示数为 1A
C. 开关 S 闭合时，电压表的示数为 4V
D. 开关 S 闭合时，电流表的示数为 2A
4. 如图左，华为 12000mA 66W 多协议超级快充移动电源（俗称“充电宝”），对华为 P70Pro 智能手机充
电。图右电路中在超级快充模式下，充电宝对手机电池充电，此时可视为恒定电流，充电宝的输出电压为
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U、输出电流为 I，手机电池等效内阻为 R，则（ ）
A. 手机电池的总功率为 UI
B. 充电宝的热功率为UI + I 2R
U 2
C. 手机电池的热功率为
R
D. 手机电池储存的化学能的功率为 I 2R
5. 锂离子电池被广泛地用于智能手机、智能机器人、电动自行车、电动汽车等领域，锂离子电池主要依靠
锂离子（Li+）在电池内部正极和负极之间移动来工作。某款手机充电锂离子电池的标识如图所示，下列说
法正确的是（ ）
A. 该电池放电时，电池内部锂离子从正极运动到负极
B. 该锂离子电池把化学能转化为电能的本领比电动势为 1.5V 的干电池弱
C. 该锂离子电池充满电后可储存约 2.88×104J 的电能
D. 若该锂离子电池的待机电流为 40mA，则其最长待机时间约为 4 天
6. 某学习小组想将一块小量程电流表改装为伏特表和安培表，设计了如图所示的电路。下列说法不正确的
是（ ）
A. 若将 S 调到 1 位置，则为改装后的安培表
B. 若将 S 调到 2 位置，则为改装后的伏特表
C. 若想扩大安培表的量程，可适当增大 R1
D. 若想扩大伏特表的量程，可适当增大 R2
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7. 如图所示，电源电动势 E一定，内阻为 r， R 、 R1 2 是定值电阻， R3是光敏电阻，其阻值随光照的增强
而减小。开关 S 闭合，电路稳定后，电容器两板间的一带电液滴恰好能静止在M 点。现增强照射电阻 R3
的光照强度，下列说法正确的是（ ）
A. 电容器两极板间电压减小 B. 电源的输出功率减小
C. 液滴仍然静止 D. 有向左的电流流经 R2
8. 如图所示，电源电动势 E=9V，内阻 r=0.5Ω，灯泡电阻RL =12Ω保持不变，定值电阻 R=1Ω，电流表可
视为理想电表。开关闭合后，电动机恰好以额定功率正常工作，已知电流表的示数 I=2A，电动机线圈的电
阻 RM = 0.5Ω，下列说法正确的是（ ）
A. 电动机两端的电压为 3V
B. 通过电动机的电流为 1.5A
C. 电动机的输出功率为 7.5W
D. 电源的效率约为 75%
9. 如图所示，直线 A 为某电源的U I 图线，曲线 B 为某小灯泡 L 的U I 图线的一部分，用该电源和小
灯泡 L 串联起来组成闭合回路时灯泡 L 恰能正常发光，则下列说法中正确的是（ ）
A. 灯泡 L 的额定电压为 1V，额定功率为 2W
B. 此电源的内电阻为 0.5Ω，此时灯泡 L 的电阻大于 1Ω
C. 把灯泡 L 换成阻值恒为 0.5Ω 的纯电阻，电源的输出功率将增大，但效率降低
D. 此时电源内阻的热功率为 4W
10. 某物理兴趣小组为研究通电导线周围的磁场，他们将一根很长的直导线，竖直穿过水平桌面上 O 点处
的小孔并固定，然后在导线中通以恒定电流，以 O 点为原点，某一水平方向为 x 轴建立坐标系，再将一个
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灵敏的小磁针放在 x轴上不同的位置，小磁针静止时 N极指向与 x轴正向的夹角为 θ，图 1为其俯视图。图
2 为实验得到的 sinθ 与位置 x 之间的关系曲线。已知该区域地磁场水平分量大小为 B0。下列说法正确的是
（ ）
A. 导线中电流方向为竖直向下
B. 此处地磁场方向与 x轴垂直
3
C. 通电导线在 x0处产生的磁感应强度大小为 B 0
3
D. x0处合磁场的磁感应强度大小为 2B0
二、不定项选择题（共 5 小题，每小题 3 分，共 15 分。每小题列出的四个选项中至少有一个
是符合题目要求的。全部选对得 3 分，选对但选不全得 2 分，选错得 0 分）
11. 如图所示，M、N 是纸面内一椭圆的两个焦点，两根互相平行的长直导线分别过 M、N 两点，且导线与
纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。O 是椭圆的中心，a、c 是椭圆的长轴与椭圆的交点，
b、d是椭圆的短轴与椭圆的交点，关于 a、b、c、d、O处的磁场，下列说法正确的是（ ）
A. O点处的磁感应强度为零
B. a、c两处的磁感应强度相同
C. a、d两处的磁感应强度相同
D. 在 bd连线上，O点处的磁感应强度最大
12. 关于磁通量，下列说法正确的是（ ）
A. 图甲中，通过两金属圆环的磁通量 1 2
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l 2
B. 图乙中，通过 N 匝边长为 L的正方形金属线圈的磁通量为 NBL
2
C. 图丙中，在通电直导线的磁场中，线圈在Ⅱ位置时穿过线圈的磁通量不为 0
D. 图丙中，在通电直导线的磁场中，若线圈在 I 位置时的磁通量大小为 ，则线圈从 I 位置平移至Ⅲ位置
过程中，线圈的磁通量的变化量大小为 2
13. 太阳风是从太阳上层大气射出的带电粒子流，当太阳风掠过地球时，会引起地磁暴并影响通信。一定
区域内的地磁场可视为方向垂直纸面向里的匀强磁场，太阳风中的某带电粒子以垂直该磁场方向的速度射
入，其运动轨迹如图所示。已知带电粒子在运动过程中与空气分子碰撞，动能不断减小，带电量及质量均
保持不变，则该粒子（ ）
A. 从 a运动到 b B. 从 b运动到 a
C. 带正电 D. 带负电
14. 安装在排污管道上的流量计可以测量排污流量 Q，流量为单位时间内流过管道横截面的流体的体积，
如图所示为流量计的示意图。左右两端开口的长方体绝缘管道的长、宽、高分别为 a、b、c，所在空间有
垂直于前后表面、磁感应强度大小为 B的匀强磁场，在上、下两个面的内侧固定有金属板 M、N，污水充
满管道从左向右匀速流动，测得 M、N间电势差为 U，污水流过管道时受到的阻力大小 f = kLv2 ，k是比
例系数，L为管道长度，v为污水的流速。则（ ）
A. 电压 U与污水中离子浓度无关
abU
B. 污水的流量Q =
B
C. 金属板 M的电势低于金属板 N 的电势
kaU 2
D. 左、右两侧管口的压强差 p =
bB2c3
15. 测定电容器电容的实验中，将电容器、电压传感器、阻值为 3kΩ 的电阻 R、电源（上端为正极）、单刀
双掷开关 S 按图甲所示电路图进行连接。先使开关 S 与 1 相连，电源给电容器充电，充电完毕后把开关 S
掷向 2，电容器放电，直至放电完毕，实验得到的与电压传感器相连接的计算机所记录的电压随时间变化
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的图线如图乙所示，图丙为由计算机对图乙进行数据处理后记录了“峰值分别为 6V 和 6V”及图线与时
间轴所围“面积分别为 182.7V·s 和 180.4V·s”的图像。则（ ）
A. 开关 S 与 2 相连时，通过电阻的电流方向从下向上
B. 由以上信息可知，电容器的电容大小大约为 30F
C. 如果将电压传感器从电阻两端改接在电容器的两端，则无法测出电容器的电容值
1
D. 如果将电阻换成 1kΩ，则图丙中的峰值不会变，阴影面积会变为现在的 ，充放电的时间会缩短
3
三、实验题（共 15 分）
16. 某同学做练习使用多用电表的实验，完成以下问题
（1）如图各种情形中使用多用电表测量物理量，操作正确的是___________。
A. 图甲是用直流电压档测量小灯泡两端的电压
B. 图乙是用直流电流档测量电路中的电流
C. 图丙是用欧姆档测量小灯泡的电阻
D. 图丁是用欧姆档测量二极管的反向电阻
（2）某同学用欧姆档“×10”的倍率测量某电阻，发现指针指在如图所示位置，为了得到比较准确的测量
结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按___________的顺序进行操作，再完成读数测量。
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A.将 K 旋转到电阻档“×100”的位置
B.将 K 旋转到电阻档“×1”的位置
C.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接
D.将两表笔短接，旋动旋钮，对电表欧姆调零
（3）该同学在实验室找到一个 10000μF 的电容器，他认为电容器是彼此绝缘的两个极板构成，用欧姆表
两个表笔分别与电容器的两电极相连，欧姆表的指针不会发生偏转。该同学准备验证自己的想法，用欧姆
表的“×10”档，将红、黑两表笔分别与该电容器的两电极相连。请你分析该同学会看到什么现象，并说
明依据___________。
17. 某同学要测量一节干电池的电动势和内阻，实验室提供了以下器材：干电池 E（电流不超过 0.5A），电
阻箱 R（最大阻值为 99.99Ω），电流表 A（量程为 300μA、内阻RA = 500 ），阻值分别为 2Ω、200Ω、
5.5kΩ、19.5kΩ 的定值电阻各一个，电键一个，导线若干。该同学根据提供的器材、设计了如图甲所示的
电路。
（1）电路中 R1应选用阻值为___________的定值电阻； R0 应选用阻值为___________的定值电阻；
（2）请将图乙中的实物电路连接完整___________。
（3）闭合电键后，多次调节电阻箱的阻值。记录电阻箱接入电路的阻值 R，并记录对应电流表的值 I 。
1 1 1 1
以 为纵坐标， 为横坐标，将测得的数值在坐标纸上描点，如图丙所示，请根据描出的点绘制
I R I R
图线___________。根据图线求得电源电动势 E = ___________V，内阻 r = ___________Ω。（结果均保留三
位有效数字）
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四、解答题（共 40 分，请在答题纸上写出必要的文字说明，重要的方程式，演算过程，明确
数值和单位，只有答案，没有过程不得分，书写不认真，无法辨认不得分）
18. 对铀 235 的进一步研究在核能的开发和利用中具有重要意义。如图所示，两平行金属板间距为 d ，电
势差为U ，板间电场可视为匀强电场：金属板下方有一磁感应强度为 B的匀强磁场，质量为m、电荷量为
+q的铀 235 离子，从容器 A 下方、金属板上方的小孔处不断飘入电场，其初速度可视为零，经电场加速
后射出，并进入磁场做匀速圆周运动。离子行进半个圆周后离开磁场并被收集，离开磁场时离子束的等效
电流为 I 。不考虑离子重力及离子间的相互作用。求：
（1）离子从电场射出时速度 v的大小；
（2）离子在磁场中做匀速圆周运动的半径 R；
（3）在离子被收集的过程中时间 t内收集到离子的质量M 。
19. 如图（1）所示，用电动势为 E、内阻为 r的电源，向滑动变阻器 R供电。合上电键后，改变变阻器 R
的阻值，路端电压U 与电流 I 均随之变化。
（1）请写出电源电动势定义式，并结合能量守恒定律证明：电源电动势在数值上等于内、外电路电势降
落之和。
（2）以U 为纵坐标， I 为横坐标，在图（2）中画出变阻器阻值 R变化过程中U I 图像的示意图，取一
点 A(U1, I1 )，用带网格的图形面积表示电流为 I1时的电源内部发热功率，并推导该电源的最大输出功率
及条件。
20. 如图所示，两平行金属导轨间的距离 L=0.4m，金属导轨所在的平面与水平面夹角 θ=37°，在导轨所在
平面内，分布着磁感应强度 B=0.5T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势
E=6V、内阻 r=1Ω 的直流电源。现把一个质量 m=0.04kg 的导体棒 ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。
导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻 R0=2.75Ω，金属导轨电阻不
计，g取 10m/s2。已知 sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，求：
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（1）导体受到的安培力大小；
（2）导体棒受到的摩擦力的大小和方向。
（3）若磁感应强度的大小和方向可以改变，为了使导体静止在斜面上且对斜面无压力，此处磁场的磁感
应强度 B′的大小和方向。
21. 跑道式回旋加速器的工作原理如图所示，两个匀强磁场区域 I、II 的边界平行，相距为 L，磁感应强度
大小相同，方向垂直纸面向里，P、Q间存在水平向右、场强大小为 E的匀强电场，方向与磁场边界垂
直．质量为 m、电荷量为+q的粒子从 P飘入电场（初速度忽略不计），多次经过电场加速和磁场偏转后，
从位于边界上的出射口 K射出时速度为 v，已知 K、Q的距离为 d，带电粒子的重力不计，求：
（1）磁感应强度大小 B；
（2）粒子从 P飘入电场至出射口 K过程中，在磁场中运动的时间 t；
（3）若粒子最后一次以 Q射入磁场时受到与速度大小成正比、方向相反的阻力，粒子的轨迹刚好与磁场
II 的边界相切，求粒子最后一次从 Q运动到相切点的时间 t以及位移大小 x。
22. 利用电磁场使质量为 m、电荷量为 e的电子发生回旋共振可获取高浓度等离子体，其简化原理如下。如
图甲所示，匀强磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为 B，平行于纸面向里、大小为 E 的匀强电场绕
着过 O 点且垂直纸面的轴顺时针旋转；旋转电场带动电子加速运动，使其获得较高能量，高能电子使空间
中的中性气体电离，生成等离子体。
（1）若空间中只存在匀强磁场，电子只在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，求电子做圆周运动的角速度
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0；
（2）将电子回旋共振简化为二维运动进行研究。施加旋转电场后，电子在如图乙所示的平面内运动，电
子在运动过程中受到与其速度 v方向相反的气体阻力 f = kv，式中 k为已知常量。最终电子会以与旋转电
场相同的角速度做匀速圆周运动，且电子的线速度与旋转电场力的夹角（小于 90°）保持不变。只考虑电
子受到的匀强磁场洛伦兹力、旋转电场电场力及气体阻力作用，不考虑电磁波引起的能量变化。
（ⅰ）若电场旋转的角速度为 ，求电子最终做匀速圆周运动的线速度大小 v；
（ⅱ）旋转电场对电子做功的功率存在最大值，求该功率的最大值，以及当电场力的功率等于最大功率的
一半时，电场旋转的角速度的数值。
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参考答案
一、单项选择题（本题共 10 小题，每小题 3 分，共 30 分。每小题在给出的四个选项中，只
有一个选项正确，选对的得 3 分，选错或不选的得 0 分）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C C D A C C D B C C
二、不定项选择题（共 5 小题，每小题 3 分，共 15 分。每小题列出的四个选项中至少有一个
是符合题目要求的。全部选对得 3 分，选对但选不全得 2 分，选错得 0 分）
题号 11 12 13 14 15
答案 BD AD AD AD AD
三、实验题（共 15 分）
16. 【答案】（1）D （2）BDC
（3）现象描述：欧姆表指针先向右偏转，再缓慢回到最左端。现象解析：①多用电表欧姆挡电路中有电
源，与电容器连接时，电源给电容器充电，回路中有电流，指针向右偏转。②电容器充电过程中，电流逐
渐减小至 0，指针缓慢回到最左端
17. 【答案】（1）
[1]电流表与定值电阻 R1串联后，可以改装成电压表测量路端电压，当电阻大小为5.5k 时，改装后的电
压表量程为U = Ig (R1 + R A ) =1.8V ，对于测量 1.5V 的干电池来说量程适合。
[2]定值电阻 R0 在电路中的目的是保护电路，防止电流过大，所以只能选择 2 大小的电阻，若选择 200
会使得测量时的最大电流过小。
（2）
根据实验电路图，可以连出如下实物图
（3）
[1]利用平滑的曲线使数据均匀分布在线的两侧，如答案所示。
I (R + R )
[2][3]根据实验电路图，可以写出闭合电路欧姆定律的形式E = 1 A (r + R0 )+ I (R1 + RA )
R
1 R + R (R + R )(r + R ) 1
可以转化成 = 1 A + 1 A 0
I E E R
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R + R R + R
通过计算图像的斜率和截距，可知截距b = 1 A ，斜率 k = 1 A (r + R0 )
E E
代入数据可得 E =1.47V ，内阻 r = 2.30
四、解答题（共 40 分，请在答题纸上写出必要的文字说明，重要的方程式，演算过程，明确
数值和单位，只有答案，没有过程不得分，书写不认真，无法辨认不得分）
18. 【答案】（1）
1 2
极板间为匀强电场，离子做加速运动，由动能定理 qU = mv
2
2qU
可解得离子从电场射出时速度 v的大小v =
m
（2）
v2
离子在磁场中做匀速圆周运动时，由洛伦兹力提供向心力，有 qvB = m
R
1 2mU
联立解得离子在磁场中做匀速圆周运动的半径为 R =
B q
（3）
设在 t时间内收集到的离子的总电荷量为Q，则有Q = It
Q
因每个离子电荷量为 q，则离子个数N =
q
而 t时间内收集到离子的质量M = Nm
mIt
联立以上各式解得在离子被收集的过程中时间 t内收集到离子的质量为M =
q
19. 【答案】（1）
W
电源电动势等于非静电力把单位正电荷从电源的负极移到正极所做的功，即定义式为 E =
q
根据能量守恒定律，在图 1 所示电路中，非静电力做功W 产生的电能等于在外电路和内电路产生的电热，
即W = I 2rt + I 2Rt = Irq + IRq
联立解得 E = Ir + IR =U +U内 外
（2）
当外电压为U1 时，此时内电压为：U = E U1
则此时电源内部发热功率为 P =UI1 = (E U1 ) I1
如图中网格图形所示。
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E
电路中的电流强度为 I =
R + r
2 2
P = I 2
E E
R = R =
输出电功率 2 R + r r
R + 2r +
R
r2 E2
当 R = ，即 R = r时输出功率最大，最大电功率P m =
R 4r
20. 【答案】（1）导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有
E 6
I = = A =1.6A
R0 + r 2.75+1
导体棒受到的安培力
F = BIL = 0.5 1.6 0.4 = 0.32N
安
（2）导体棒所受重力沿斜面向下的分力为
F1 = mgsin37 = 0.24N
由于 F1小于安培力，且根据左手定则可以判定安培力方向沿斜面向上，故导体棒受沿斜面向下的摩擦力，
根据共点力平衡条件有：
mgsin37 + f = F
安
代入数据得
f = 0.08N
方向沿斜面向下
（3）若导体棒静止在斜面上且对斜面没有压力，安培力的方向必须竖直向上，而且大小等于重力，即
mg = B IL
解得
B = 0.625T
根据左手定则可以判定，磁场的方向水平向左。
21. 【答案】（1）
d
粒子从出射口 K射出时在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径最大， r =
2
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v2
洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得 qvB = m
r
2mv
解得 B =
qd
（2）
1
n nqEL = mv2设在电场中加速次数为 ，由动能定理得
2
mv2
解得 n =
2qEL
d
粒子在磁场中做匀速圆周运动，周期T =
v
1
磁场中运动总时间 t = n T
2
mvd d
解得 t =
2qEL 2v
（3）
2 m
粒子在磁场中转动的周期T =
qB
3 3 m
粒子从Q点运动到相切点的时间 t = T =
4 2qB
取一小段时间 t，对粒子在 x方向上列动量定理 kvx t qvyB t = m vx
两边同时对过程求和，其中 x方向位移为零，x方向末速度为零，可得 qBx = mv
mv d
解得 x = =
qB 2
22. 【答案】（1）
电子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动 evB = m 0v
eB
解得 0 =
m
（2）
（ⅰ）设电场力方向与速度方向的夹角为 ，沿圆轨迹的半径方向有 eEsin + evB = m v
沿圆轨迹的切线方向有 eEcos = kv
根据几何关系有 sin2 + cos2 =1
eE
v =
解得 2 2 k + (m eB)
（ⅱ） 设 电 场 力 方 向 与 速 度 方 向 夹 角 为 ， 旋 转 电 场 对 电 子 做 功 的 功 率 为
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ke2E2
P = eE v cos =
2
k 2 + (m eB)
e2E2
当m eB = 0 时，电场对电子做功的功率最大P m =
k
P
当 P = m
2
时，有 (m eB) = k 2
2
eB k eB k
解得 1 = ， 2 = +
m m m m
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