嘉峪关市酒钢三中2025-2026学年上学期期末物理试卷及答案

高二物理期末试卷
一、单选题（本题共 7 小题，每小题 4 分，共 28 分）
如图所示，匀强磁场的磁感应强度为 。 形导线通过恒定电流 ，放置在磁场中。已知 边长为 ，与磁场方向垂直； 边长为 ，与磁场方向平行。该导线受到的安培力大小为：
A. B.
C. D.
如图，水平面 下方存在垂直纸面向里的匀强磁场，纸面为竖直平面。不可变形的导体棒 和两根可形变的导线组成三角形闭合回路。其中 边处于水平位置。框架从 上方由静止释放。框架在落入磁场且 未到达 的过程中，回路中的电流方向为：
A. 顺时针方向
B. 逆时针方向
C. 先顺时针后逆时针
D. 先逆时针后顺时针
在如图所示的电路中，电压表和电流表均为理想电表。闭合开关 ，将滑动变阻器滑片 缓慢向左移动过程中，灯泡 的电阻保持不变。电压表读数变化量的绝对值为 ，电流表读数变化量的绝对值为 ，则：
A. 灯泡变亮
B. 电容器的带电量变大
C. 电源的效率减小
D. 变大
如图所示，光滑绝缘直杆与水平面成 角。杆上套一带负电的小球，匀强磁场的方向垂直于杆所在的竖直平面。给小球一沿杆向上的初速度 ，不计空气阻力。小球从开始运动到返回出发点的过程中：
A. 机械能减少
B. 最大上滑位移为
C. 上滑时间小于下滑时间
D. 下滑时受到的弹力一定先减小后增大
半径为 的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场。重力不计。电荷量一定的带电粒子以速度 正对着圆心射入磁场，若粒子射入、射出磁场点间的距离为 ，则粒子在磁场中的运动时间为：
A.
B.
C.
D.
图甲为直线加速器示意图，它由多个截面相同的同轴金属圆筒依次组成，序号为奇数和偶数的圆筒分别与交变电源两极相连。交变电压的变化规律如图乙所示。在 时，带电粒子从 号圆筒出发，不计粒子重力，下列说法正确的是：
A. 金属圆筒 1、2、3 的长度之比为
B. 粒子离开圆筒 1 时的速度为进入时速度的两倍
C. 第 个圆筒的长度应满足
D. 进入第 个圆筒时粒子的速率为
如图所示，固定在水平面上的半径为 的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为 的匀强磁场。长为 的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴 上，随轴以角速度 匀速转动。在圆环的 点和轴之间接有阻值为 的电阻和电荷量为 的平行板电容器。则：
A. 棒产生的电动势为
B. 微粒的电荷量与质量之比为
C. 电阻消耗的电功率为
D. 电容器所带的电荷量为
二、多选题（本题共 3 小题，每小题 5 分，共 15 分）
下图关于四种仪器的说法中正确的是：
A. 图甲中回旋加速器加速带电粒子的最大动能与加速电压无关
B. 图乙中不改变磁场和电场方向，可以同时加速正负离子
C. 图丙中带电粒子从下方由静止释放，加上如图所示的磁场和电场后做类平抛运动
D. 图丁中磁流体发电机通过计算电流和磁场方向可知，前侧金属板为正极
带电油滴以水平速度 垂直进入磁场，恰能做匀速直线运动。已知油滴质量为 ，磁感应强度为 ，重力加速度为 ，则：
A. 油滴带正电荷，电荷量为
B. 油滴必带负电荷，比荷
C. 油滴必带正电荷，电荷量为
D. 油滴带什么电荷都可以，只要满足 =
圆心为 、半径为 的圆形区域内存在磁感应强度大小为 、方向垂直纸面向外的匀强磁场。一质量为 、带电量为 的粒子沿 方向射入磁场，从 点射出。下列说法正确的是：
A. 圆形区域内磁场方向垂直纸面向外
B. 粒子的比荷为
C. 粒子在磁场中运动的时间为
D. 粒子在磁场中运动的时间为
三、实验题（本题共 2 小题，每空 2 分，共 18 分）
磁体与电流之间、磁体与运动电荷之间、电流与电流之间都可通过磁场相互作用，此现象可以通过以下实验证明：
如图(a)所示，在重复奥斯特的电流磁效应实验时，为使实验方便效果明显，通电导线应______。
A. 平行于南北方向，位于小磁针上方
B. 平行于东西方向，位于小磁针上方
C. 平行于东南方向，位于小磁针下方
D. 平行于西南方向，位于小磁针下方 此时从上向下看，小磁针的旋转方向是______（填“顺时针”或“逆时针”）。
(2) 如图(b)所示是电子射线管示意图。接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线。要使荧光屏上的亮线向下（z轴负方向）偏转，在下列措施中可采用的是______。（填选项代号）
A. 加一磁场，磁场方向沿z轴负方向
B. 加一磁场，磁场方向沿y轴正方向
C. 加一电场，电场方向沿z轴负方向
D. 加一电场，电场方向沿y轴正方向
(3) 如图(c)所示，两条平行直导线，当通以相同方向的电流时，它们相互______（填“排斥”或“吸引”）；当通以相反方向的电流时，它们相互______（填“排斥”或“吸引”）。
12. 实验小组测量某型号电池的电动势和内阻。用电流表、电压表、滑动变阻器、待测电池等器材组成如图1所示实验电路，由测得的实验数据绘制成的U-I图像如图2所示。
(1) 图1的电路图为图中的______。（选填“A”或“B”）
如果实验中所用电表均为理想电表，根据图2得到该电池的电动势E=______ V，内阻r=______ Ω。
(3) 实验后进行反思，发现上述实验方案存在系统误差。若考虑到电表内阻的影响，对测得的实验数据进行修正，在图2中重新绘制U-I图线，与原图画线比较，新绘制的图线与横坐标交点的数值将______，与纵坐标交点的数值将______。（选填“变大”“变小”或“不变”）
四、计算题（本题共 3 小题，共 39 分）
(10分)
如图所示，在倾角为 的斜面上，固定一宽 的平行金属导轨。导轨上端连接电源和滑动变阻器 ，电源电动势 ，内阻 。一质量 的金属棒 与导轨垂直并接触良好。整个装置处于磁感应强度 、垂直于斜面向上的匀强磁场中。金属棒受到的摩擦力为 ， 取 。
判断金属棒受到的安培力的方向。
要保持金属棒在导轨上静止，求滑动变阻器 接入电路的阻值范围。
(14分)
如图，足够长水平 U 形光滑导体框架，宽度 ，电阻不计。左端连接电阻 。金属棒质量 ，电阻 。匀强磁场的磁感应强度 ，方向垂直框架向上。现用恒力 由静止拉动 杆。
当 速度达到 时， 杆哪端电势高？并求此时 两端的电压。
当 速度达到 时，求此时的加速度大小。
求 杆所能达到的最大速度是多少？
(15分)
如图，在平面直角坐标系 的第一、四象限内存在磁感应强度大小为 、方向垂直纸面向外的匀强磁场。第二象限存在电场强度大小为 、沿 轴正方向的匀强电场。一质量为 、带正电粒子从 点由静止释放。不计粒子重力，求：
粒子经过 点时的速度 。
若粒子经过 点后能进入第三象限，求第一象限磁感应强度 的最小值。
若粒子最终能返回 点，求第三象限磁感应强度 。
物理答案
一、 单选题（每题 4 分，共 28 分）
1. 答案：C
解析： 根据安培力公式 ，图中导线有效长度（垂直磁场方向的投影）为 2,所以·2=，故C正确。
2. 答案：C
解析： 由楞次定律“增反减同”可知，回路中感应电流方向为逆时针；根据左手定则，左侧导体棒所受安培力斜向右上方，右侧导体棒所受安培力斜向左上方，（线框）会发生收缩。 故选C。
3. 答案：C
解析： A、滑动变阻器滑片缓慢向左移动过程中，其接入电路的阻值变大，回路总电阻变大，干路电流变小，灯泡变暗，故错误；
B、由闭合电路欧姆定律可得，变小，可知路端电压变大，电容器的两极板间电压变大，由知电容器所带电量变大，故正确；
C、电源的效率可表示为，变大，可知电源的效率增大，故错误；
D、由闭合电路欧姆定律：，可得，故保持不变，故错误。故选：。
4. 答案：B
解析： 小球运动过程中，只受到竖直向下的重力、与杆垂直的洛伦兹力和弹力。由于洛伦兹力和弹力不做功，所以小球的机械能守恒，故A错误；
小球上滑时，根据牛顿第二定律有
下滑时，根据牛顿第二定律有
所以根据 可知，小球上滑时间等于下滑时间。
小球向上滑动的最大位移为
故C错误；
小球向下滑动时受到竖直向下的重力、垂直杆向上的洛伦兹力和与杆垂直的弹力。小球刚开始向下加速时，受到的弹力为 。滑动过程中根据 可知，小球受到的洛伦兹力增大，则小球受到的弹力先减小，但不知道 与 的大小关系，所以小球受到杆的弹力不一定会增大，故D错误。故选B。
5.答案：B
解析：粒子在磁场中做匀速圆周运动，运动轨迹如图所示：
由几何知识可知：，
粒子轨道半径：，
粒子在磁场中做圆周运动的周期：，
粒子在磁场中的运动时间：；
故选：D。
6. 答案：B
解析： 解：ACD、由于电子每经过圆筒狭缝时都要加速，进入圆筒后做匀速运动，所以电子在筒内运动的时间均为 。
电子在加速过程中加速度相同，经过次加速后，根据动能定理得：
可得：
则电子进入第个圆筒时的速度为 。
不计缝隙时间，电子在圆筒内的时间均为 ，则第个圆筒的长度为：
所以金属圆筒1、2、3的长度之比为：
故AC错误，D正确；
B、由于电子在筒内做匀速直线运动，所以电子离开圆筒时的速度等于进入时的速度，故B错误；故选D。
7. 答案：B
解析： 如题图所示，金属棒绕 轴切割磁感线转动，棒产生的电动势A 错误；电容器两极板间电压等于电源电动势 ，带电微粒在两极板间处于静止状态，则即 B 正确；电阻消耗的功率 C 错误；电容器所带的电荷量，D 错误。
答案：B
二、 多选题（每题 5 分，共 15 分）
8. 答案：BD
解析：
A、在回旋加速器中洛伦兹力提供向心力,粒子射出时的动能为,联立解得,所以回旋加速器加速带电粒子的最大动能与回旋加速器的半径有关，与加速电压无关，故A错误；B、带电粒子在加速电场中，由动能定理可得,带电粒子在复合场中，由共点力平衡条件可得,
带电粒子在磁场中运动，由牛顿第二定律可得,联立解得,
所以不改变质谱仪各区域的电场磁场时，击中光屏同一位置的粒子比荷相同，故B正确；C、图中自由电荷为负电荷的霍尔元件通上如图所示电流和加上如图磁场时，由左手定则可知，负电荷所受的洛伦兹力方向向左，所以N侧带负电荷，故C错误；D、最终正负离子会受到电场力和洛伦兹力而平衡，即,故有,而水的流量为,联立可得,所以前后两个金属侧面的电压与流量、磁感应强度以及有关，与、无关，故D正确。
答案：BD
9. 答案：AB
解析：
油滴水平向右匀速运动，其所受洛伦兹力必向上，与重力平衡，故油滴带正电。由受力平衡：,其电荷量为：, 油滴的比荷为：,
选项 A、B 正确。
答案：ABD
解析：
根据题意可知，粒子从 点进入磁场从 点离开磁场时，根据左手定则可知，圆形区域内磁场方向垂直纸面向外，故 A 正确；根据题意可知，粒子在磁场中的运动轨迹如图甲所示，根据几何关系可知，粒子做圆周运动的半径为 ，粒子在磁场中运动轨迹所对圆心角为 ，根据洛伦兹力提供向心力有 ，可得 ，故 B 正确；根据题意可知，粒子从 点进入电场之后，先向右做减速运动，再向左做加速运动，再次到达 点时，速度的大小仍为 ，再次进入磁场，运动轨迹如图乙所示。则粒子在磁场中运动的总时间为 ，故 C 错误；粒子在电场中，根据牛顿第二定律有 ，解得 ，根据 结合对称性可得，粒子在电场中运动的总时间为 ，故 D 正确。
三、 实验题（共 18 分）
11.(1) A，逆时针；(3) B；(3) 吸引，排斥。
(1)
解析：由于无通电导线时，小磁针S极向南，N极指向北，位于南北方向。若导线的磁场仍使小磁针南北偏转，将无法观察到明显效果。因此为使实验方便效果明显，导线应平行于南北方向并位于小磁针上方。这样当导线中通电流时，小磁针能向东西偏转，实验效果比较明显。故A正确。
根据安培定则可知，此时从上向下看，小磁针的旋转方向是逆时针。
(2)
解析：
A：若加一沿z轴负方向的磁场，根据左手定则，洛伦兹力方向沿y轴负方向，亮线不偏转，不符合题意，故A错误。
B：若加一沿y轴正方向的磁场，根据左手定则，洛伦兹力方向沿z轴负方向，亮线向下偏转，符合题意，故B正确。
C：若加一沿z轴负方向的电场，电子带负电，电场力方向沿z轴正方向，亮线不偏转，不符合题意，故C错误。
D：若加一沿y轴正方向的电场，电子带负电，电场力方向沿y轴负方向，亮线不偏转，不符合题意，故D错误。
故选：B
(3)
解析：图(c)中，研究右导线的受力情况：将左导线看成场源电流，根据安培定则可知，它在右导线处产生的磁场方向向外。由左手定则可判断右导线所受的安培力方向向左；同理，将右导线看成场源电流，左导线受到的安培力向右，两导线要靠拢，说明电流方向相同时，两导线相互吸引。
同理可知：当通入电流方向相反时，两导线远离，两导线相互排斥。
12.
(1)根据实验电路图和提供的选项，图1的电路图与选项B一致，因此选择B。
(2)
根据 图像，当电流 时，电压 等于电池的电动势 。图像的斜率的绝对值等于电池的内阻 。
(3)
考虑到电表内阻的影响，电压表的内阻会导致测量的电压值偏小，因此在修正数据后， 图线与纵坐标轴交点的数值将变大。
四、 计算题（共 39 分）
13. (10分)
解析：
1. 【答案】
根据左手定则可判断，安培力的方向沿斜面向上。
2. 【答案】
【解析】
由题意可知，当滑动变阻器 取最大值时，回路中电流最小，金属棒刚好不下滑，由
得：
代入数据解得：
由
得：
解得：
由题意可知，当滑动变阻器 取最小值时，回路中电流最大，金属棒刚好不上滑，由
得：
由
得：
解得：
故滑动变阻器 接入电路中的阻值范围为：
14. (14分)
答案
b 端电势高，
，
解析
当 杆的速度达到 时， 杆向右运动切割磁感线。根据右手定则可判断，b 端电势高。
此时 杆产生的电动势为
回路感应电流为
此时 杆两端的电压为
当 杆的速度达到 时，此时 杆受到的安培力大小为
根据牛顿第二定律可得
解得 杆此时的加速度大小为
当 杆做匀速直线运动时， 杆速度达到最大，有
联立解得 杆的最大速度为
此时电流为
电阻 消耗的电功率为
(15分)
（1）
粒子在第二象限内做类平抛运动，在 轴方向做匀加速直线运动，则有：
已知：
解得：，
在 轴方向做匀速直线运动，设 点到 点的距离为 ，粒子在 点的速度方向与 轴正方向的夹角为 ，则有：
由运动的合成有：
联立解得：，方向与 轴正方向的夹角为 。
（2）粒子在第一、四象限内的运动
粒子在第一、四象限内的运动为匀速圆周运动。因从 轴上的 点进入第三象限，且 的距离为 ，即 点与 点关于原点对称。粒子的运动轨迹关于 轴对称，轨迹的圆心在 轴上。
设轨迹半径为 ，由几何关系得：
解得：
由洛伦兹力提供向心力有：
联立解得：
（3）粒子在第三象限内的运动
设粒子在第三象限内的矩形匀强磁场区域中做匀速圆周运动的半径为 。据题意：粒子返回 点且速度方向与初速度 方向相同，速度方向偏转了 ，轨迹圆心角等于 。
粒子从 点进入矩形匀强磁场，由几何关系可得：
解得：
可得粒子运动轨迹的圆心 与坐标原点 重合。
由洛伦兹力提供向心力有：
联立解得：
因矩形磁场区域的一条边与 轴重合，所以矩形 的面积为所求的最小面积，则有：
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