北京市铁路第二中学2025-2026学年高三下学期学情自测物理试卷（含答案）

北京市铁路第二中学2025-2026学年高三下学期学情自测物理试卷
一、单选题：本大题共14小题，共42分。
1.下列说法正确的是( )
A. 物体吸收热量后内能可能减少
B. 给自行车胎打气，越打越费力是因为分子间存在斥力
C. 气体在时每个分子的动能都大于其在时的动能
D. 光学显微镜下观察到悬浮在水中的花粉分子的无规则运动是布朗运动
2.有一束连续电子流沿着三维直角坐标系的轴正方向运动，如图所示，电子流在轴上的点处产生的磁场方向( )
A. 沿轴正方向 B. 沿轴负方向 C. 沿轴正方向 D. 沿轴负方向
3.如图所示，车厢在水平面上运动的过程中，质量为的小球与车厢保持相对静止，细线与竖直方向的夹角为。已知重力加速度为，忽略小球所受阻力，下列说法正确的是( )
A. 车厢的加速度大小为，方向水平向右
B. 小球受到三个力的作用，合力大小为
C. 车厢可能在做匀减速直线运动
D. 细线对小球的作用力大于小球对细线的作用力
4.如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁体。磁体正下方水平桌面上放置一个闭合线圈。将磁体托起到某一高度后放开，磁体能上下振动并最终停下来。磁体振动过程中未到达线圈平面且线圈始终静止在桌面上。磁体振动过程中，下列选项正确的是( )
A. 线圈对桌面的压力有时等于重力 B. 线圈总有缩小的趋势
C. 弹簧的弹性势能一直减小 D. 磁体和弹簧系统的机械能保持不变
5.如图所示，一束带电粒子以垂直于磁感应强度且垂直于磁场边界的速度射入宽度为的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向和原来射入方向的夹角为。根据上述信息不能求出( )
A. 粒子的电量与质量的比值 B. 粒子在磁场中运动的动量的大小
C. 粒子在磁场中转过的圆心角 D. 粒子在磁场中运动的轨迹的长度
6.如图所示，指纹传感器在一块半导体基板上有大量相同的小极板，外表面绝缘。当手指的指纹一面与绝缘表面接触时，由于指纹凸凹不平，凸点处与凹点处分别与半导体基板上的小极板形成一个个正对面积相同的电容器，若每个电容器的电量保持不变，则( )
A. 指纹的凸点处与极板距离远，电容小 B. 指纹的凹点处与极板距离远，电容大
C. 手指挤压绝缘表面，极板电压减小 D. 手指挤压绝缘表面，极板电压增大
7.有甲、乙两个电源，其路端电压与通过电源的电流的关系图像如图所示。将一个的定值电阻分别与甲、乙电源的两极相接，下列说法正确的是( )
A. 接电源甲时，电路的总功率较大 B. 接电源乙时，定值电阻消耗的功率较大
C. 接电源甲时，电源的效率较高 D. 接电源乙时，路端电压较小
8.某静电场的电势在轴上的分布如图所示，、是轴上关于坐标原点对称的两点。一个带负电的粒子仅在电场力作用下，以点为中心、沿轴方向在、两点间做周期性往复运动。下列说法正确的是( )
A. 从运动到的过程中，电场力先做正功，后做负功
B. 从运动到的过程中，粒子的加速度先增大后减小
C. 粒子在点的动能最小
D. 粒子的运动是简谐运动
9.一负电荷仅在某电场力作用下运动，速度大小随时间变化的图像如图所示，、为运动轨迹上的两点。下列选项正确的是( )
A. 该电荷可能做匀速直线运动 B. 、两点的电场强度一定相同
C. 该电场可能是两个正点电荷产生的 D. 系统的电势能可能是变化的
10.真空中存在沿轴正方向的匀强电场，带电粒子和先后从坐标原点沿轴正方向射入该电场，其轨迹如图所示。忽略粒子的重力，下列条件可以判定粒子的电量较大的是( )
A. 粒子和射入电场时的动能相等 B. 粒子和射入电场时的动量相等
C. 粒子和在电场中的加速度相等 D. 粒子和射入电场时的速度相等
11.如图所示，长为且不可伸长的轻绳一端固定在点，另一端系一小球，使小球在竖直面内做圆周运动。由于阻力的影响，小球每次通过最高点时速度大小不同。测量小球经过最高点时速度的大小、绳子拉力的大小，作出与的关系图线如图所示。下列说法中正确的是( )
A. 根据图线可得重力加速度
B. 根据图线可得小球的质量
C. 小球质量不变，用更长的绳做实验，得到的图线斜率更大
D. 用更长的绳做实验，得到的图线与纵轴交点的位置不变
12.如图所示，光滑平行导轨固定于水平面内，间距为，其所在空间存在方向竖直向上，磁感应强度大小为的匀强磁场，导轨左侧接有阻值为的定值电阻，一长为，质量为，阻值为的导体棒垂直导轨放置。导轨电阻忽略不计，导体棒运动中始终与导轨垂直且接触良好。现使导体棒获得一水平向右的速度，在导体棒向右运动的整个过程中，下列说法正确的是( )
A. 流过金属棒的电流方向为
B. 电流流过金属棒产生的热量为
C. 导体棒开始运动时，电阻上的电热功率为
D. 导体棒向右做加速度逐渐减小的减速运动，最后做匀速运动
13.如图所示，两平行极板水平放置，两板间有垂直纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场，磁场的磁感应强度为。一束质量均为、电荷量均为的粒子，以不同速率沿着两板中轴线方向进入板间后，速率为的甲粒子恰好做匀速直线运动；速率为的乙粒子在板间的运动轨迹如图中曲线所示，为乙粒子第一次到达轨迹最低点的位置，乙粒子全程速率在和之间变化。研究一般的曲线运动时，可将曲线分割成许多很短的小段，这样质点在每一小段的运动都可以看作圆周运动的一部分，采用圆周运动的分析方法来处理。不计粒子受到的重力及粒子间的相互作用，下列说法正确的是( )
A. 乙粒子的运动轨迹是抛物线
B. 乙粒子偏离中轴线的最远距离为
C. 乙粒子的运动轨迹在处对应圆周的半径为
D. 乙粒子从进入板间运动至位置的过程中，在竖直方向上做减速运动
14.类比是研究问题的常用方法。与电路类比就可以得到关于“磁路”磁感线的通路的一些基本概念和公式。在电路中可以靠电动势来维持电流，在磁路中靠“磁动势”来维持铁芯中的磁场，如图所示，磁动势，其中为线圈的匝数，为通过线圈中的电流。类比闭合电路的欧姆定律，磁路也存在闭合磁路的欧姆定律，其中为磁通量，被称为磁阻，磁阻所满足的磁阻定律与电阻定律具有相同的形式，磁阻率可类比电阻率，磁路的串、并联规律可类比电路的串、并联规律。结合以上关于磁路的信息以及你所学过的知识，下列说法不正确的是( )
A. 变压器铁芯的磁阻率远小于空气的磁阻率
B. 在国际单位制中，磁阻的单位可以表示为
C. 不考虑漏磁，图所示的串联磁路满足
D. 不考虑漏磁，在图所示的并联磁路中，磁阻小的支路中磁通量更大
二、实验题：本大题共2小题，共18分。
15.物理实验涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、数据分析等。
图甲是观察电容器充、放电现象的实验电路。某时刻，电流自左向右通过电流传感器，电容器在 选填“充电”或“放电”。图乙为电容器在此过程中电流随时间变化的图像，请在图丙中画出此过程中电容器所带电荷量随时间变化的图像。
在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，已知配制的油酸酒精溶液的浓度为。通过正确的实验操作测得滴油酸酒精溶液的体积为，把滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，等油膜形状稳定后，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油膜的轮廓，如图所示。已知图中小方格的边长为，则油酸分子直径大小的表达式为 。
16.某同学要测量一节干电池的电动势和内阻。
他采用如右图所示电路，要求尽量减小实验误差，调节方便。除干电池、电流表，内阻约、开关、导线外，可选用的实验器材还有：
A、电压表，内阻约 、电压表，内阻约
C、滑动变阻器 、滑动变阻器
实验中，电压表应选用 ，滑动变阻器应选用 选填相应器材前的字母。
该同学根据实验数据，作出本实验的图如图，再由该图线计算出该干电池电动势的测量值 ，内电阻的测量值 。结果均保留小数点后两位
若只考虑电表内阻所引起的误差，该同学提出一种可以准确测量干电池内阻的想法：按如图甲连接电路。闭合开关，先将开关接在、中的某一端，调节滑动变阻器的阻值。根据多组电压表和电流表的示数，作出图线，得到图乙中的图线；
保持开关闭合，再将开关接在另一端，重复中操作，得到图乙中的图线。可知图线对应于接在 选填“”或“”端。
已知图线在轴和轴的截距分别为和，图线在轴和轴的截距分别为和。由此可知干电池内阻的准确值为 。
A、 、 、 、
三、计算题：本大题共4小题，共40分。
17.某质谱仪原理如图所示，为粒子加速器，加速电压为；为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为，两板间距离为；为偏转分离器，磁感应强度为。现有一质量为，电荷是为的粒子不计重力，初速度为，经加速后，该粒子进入恰好做匀速运动，粒子从点进入后做匀速圆周运动，打在底片上的点。求：
粒子进入速度选择器的速度大小；
速度选择器两板间的电压；
的距离。
18.如图所示，两平行金属导轨间的距离为，金属导轨所在的平面与水平面的夹角为，在导轨所在平面内分布着磁感应强度大小为、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势为、内阻为的直流电源。现把一个长度为、质量为的导体棒放在金属导轨上，导体棒恰好不发生滑动。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒的电阻为，金属导轨的电阻不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为。求：
导体棒中的电流；
时间内导体棒所受安培力的冲量；
导体棒与金属导轨间的动摩擦因数。
19.利用物理模型对问题进行分析，是重要的科学思维方法。
原子中的电子绕原子核的运动可以等效为环形电流。设氢原子核外的电子以角速度绕核做匀速圆周运动，电子的电荷量为，求等效电流的大小。
如图所示，由绝缘材料制成的质量为、半径为的均匀细圆环，均匀分布总电荷量为的正电荷。施加外力使圆环从静止开始绕通过环心且垂直于环面的轴线加速转动，角速度随时间均匀增加，即为已知量。不计圆环上的电荷作加速运动时所产生的电磁辐射。
、求角速度为时圆环上各点的线速度大小以及此时整个圆环的总动能；
、圆环转动同样也形成等效的环形电流，已知该电流产生的磁场通过圆环的磁通量与该电流成正比，比例系数为为已知量。由于环加速转动形成的瞬时电流及其产生的磁场不断变化，圆环中会产生感应电动势，求此感应电动势的大小；
、设圆环转一圈的初、末角速度分别为和，则有。请在、问的基础上，通过推导证明圆环每转一圈外力所做的功为定值。
20.简谐运动与匀速圆周运动具有巧妙的联系。
如图所示，固定在竖直圆盘上的小球随着圆盘以角速度沿顺时针方向做半径为的匀速圆周运动。用竖直向下的平行光照射小球，在圆盘下方的屏上可以观察到小球在方向上的“影子”的运动，可以证明，“影子”的运动为简谐运动。
零时刻小球在圆盘最上端，写出“影子”的位移随时间变化的关系式；
写出“影子”的最大速度。
未来人类设计的穿过地球的真空列车隧道，可使列车在地球表面任意两地间的运行时间大大缩短。如图所示，假想凿通一条贯穿地心的极窄且光滑的隧道，只在引力作用下，人们可乘坐列车通过该隧道直通地球彼岸。已知列车的质量为，地球质量为、半径为，引力常量为。为简化研究，列车视为质点，地球视为质量分布均匀的球体，忽略地球自转，不计空气阻力。
已知质量均匀分布的球壳内的质点所受万有引力的合力为零，以地心为原点，沿隧道方向建立轴，求列车在隧道内处受到的引力大小；
根据匀速圆周运动与简谐运动的关系，计算列车通过隧道所用的时间；
修建如图所示的光滑隧道，图中为隧道的中点。列车不需要引擎从点由静止进入光滑隧道，在引力作用下，到达隧道另一端点，所用时间为。试比较与大小。
答案
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14.
15.充电
16.
17.粒子在中加速过程，根据动能定理有
解得
粒子在中做匀速直线运动，根据受力平衡有
解得
粒子在中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力有
解得

18.解：根据闭合电路欧姆定律得
根据安培力的公式有
导体棒所受安培力的冲量大小 ，方向沿导轨向上
对导体棒受力分析可知，其所受摩擦力可能沿斜面向上，如图所示
根据平衡条件有
其中
解得
当摩擦力沿斜面向下时，有
同理可得
答：导体棒中的电流为；
时间内导体棒所受安培力的冲量大小为，方向沿导轨向上；
导体棒与金属导轨间的动摩擦因数为。
19.等效电流的大小为
角速度为 时圆环上各点的线速度大小为
整个圆环的总动能为
角速度 随时间均匀增加，即 ，则等效电流为
磁通量与该电流成正比，比例系数为，根据法拉第电磁感应定律有
圆环每转一圈外力所做的功，一部分增加了电能，另一部分使圆环动能增加。圆环每转一圈电能的增加量 ，为定值
圆环转一圈的初、末动能分别为 ，
则 ，为定值
根据功能关系有
可知圆环每转一圈外力所做的功为定值。
20.解：设经过时间小球与圆心连线转过的角度为，小球的“影子”的位移为
又因为
解得
小球在最高点或最低点时“影子”的速度最大，则“影子”的最大速度 。
地球内部半径为 的球体对 的万有引力
其中
解得
近地卫星绕地球做匀速圆周运动，由牛顿第二定律
由图可知，列车在隧道内简谐运动周期与近地卫星运动周期相同，均为 ，列车通过隧道所用的时间
解得
设列车与地心之间的距离为 ，则列车所受地球的万有引力为
其中
解得
万有引力在、连线方向上的分力
解得
考虑方向，
令 ，则 即列车在、之间做简谐运动。
列车在两个隧道做简谐运动时，回复力与位移的关系相同，运动周期与振幅无关，简谐运动的周期相同，列车从隧道一端到另一端的运动时间为周期的一半，即 。

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