上海市徐汇区2025-2026学年高二上学期期末物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1高二物理试卷考生注意：1.试卷满分100分，考试时间60分钟。2.本考试分设试卷和答题纸。答题前，务必在答题纸上填写姓名、考号。作答必须写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。3.本试卷标注“多选”的试题，每小题应选两个及以上的选项，但不可全选；未特别标注的选择类试题，每小题只能选一个选项。4.本试卷标注“计算”“简答”“论证”的试题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。5.除特殊说明外，本卷所用重力加速度大小g均取。一、电路中的测量1.在如图所示电路中，闭合开关后，发现灯泡不发光。（1）为查找故障，某同学用多用电表直流电压挡进行检测。将红表笔与接线柱A接触并持不动，当黑表笔分别接触B、C时，示数均为1.48V；当黑表笔分别接触D、E、F时，示数均为0。则电路中可能出现的故障是（）A.BC间断路 B.CD间断路C.DE间断路 D.EF间断路（2）还可用于检测该故障的多用电表的挡位是（）A.直流电流挡 B.交流电流挡C.交流电压挡 D.电阻挡【答案】（1）B（2）D【解析】（1）当多用电表的电压挡位示数为1.48V时，说明电表直接连在电源的两端，或者电表测量的部分是开路（电阻很大）；当电表示数为0时，说明电表与电源断开，或者电表所测量的电路部分短路（电阻为0。满足以上两个条件的只有灯泡位置断路，即CD间断路。（2）若还想用其他方法检查电路，可以利用电阻挡，在断开电源的情况下，测量不同元件或导线部分的电阻大小。2.在“测量金属丝的电阻率”的实验中，实验小组测量一段粗细均匀金属丝的电阻率。（1）测量金属丝的长度可用______，测量金属丝的直径可用______。（均选择下列字母）A.刻度尺B.螺旋测微器C.游标卡尺（2）实验小组测量出金属丝直径为d、长度为L，金属丝两端的电压为U，通过的电流为I，则该金属丝电阻率测量值的表达式______。【答案】（1）ABC（2）【解析】（1）[1]刻度尺的精度足够满足测量金属丝长度的需求，故测量金属丝的长度可用刻度尺。[2]金属丝直径较细，螺旋测微器精度更高，游标卡尺次之，它们都是测量细金属丝直径的常用工具，所以测量金属丝的直径可用螺旋测微器或游标卡尺。故选BC。（2）根据欧姆定律可知，金属丝的电阻为根据电阻定律可知，金属丝的电阻为其中金属丝的横截面积为联立解得该金属丝电阻率测量值的表达式为3.某实验小组使用一台直流电动机通过细绳提升重物，电路如图所示。电源电动势和内阻可调，已知定值电阻，电动机的内阻保持不变，电压表可视作理想电表。（1）将电路接在电动势V、内阻的电源上。闭合开关S，电动机未转动，电压表的示数为V，则此时流过电动机的电流______A，电动机的内阻______。（2）（计算）将电路改接在电动势V、内阻的电源上。闭合开关S，电动机正常工作，匀速提升质量kg的重物，此时电压表的示数为V。①求电动机正常工作时两端的电压。③若电动机在匀速提升重物的过程中，转子突然被异物卡住而停止转动，求此时电动机的发热功率。【答案】（1）11（2）①14V；②1.2m/s；③16W【解析】（1）[1]电动机未工作时相当于纯电阻，此时回路中的电流为[2]根据闭合电路欧姆定律，有解得（2）①此时电流大小为所以电动机的电压②此电动机的输出功率为所以提起重物的机械功率为可解得③转子卡住后，电动机可视为纯电阻，此时的电流为此时的二、自然界中的电磁场自然界中普遍存在各种电场和磁场，有些虽然十分微弱，但仍会对物体的运动或状态产生影响。已知静电力常量，元电荷C。4.下列物理量中，______是矢量，______的数值的正负与大小相关（均选涂下列字母）A电场强度B.电场力C.电势差D.电势能E.电容【答案】ABD【解析】[1]电场强度、电场力为矢量，电势差、电势能、电容为标量。故选AB。[2]电势能的高低不等于单纯的数值大小，其正负表示大小关系，其数值的正负与大小相关。电容大小恒为正值；电势差比较大小时不看正负。故选D。5.神经元静息状态下，细胞膜内电势比膜外低。细胞膜的厚度约为7nm。若将细胞膜内的电场视为匀强电场，当细胞膜的内外层之间的电压达70mV时，细胞膜内电场强度的大小为______V/m；方向从细胞膜______指向膜______（选填“内”或“外”）；一个钠离子（）从膜外向膜内扩散通过细胞膜的过程，前后电势能的变化量为______J。【答案】外内【解析】[1]细胞膜内电场强度的大小为[2][3]因细胞膜内电势比膜外低，可知场强方向从细胞膜外指向膜内；[4]一个钠离子（）从膜外向膜内渗透通过细胞膜的过程，前后电势能的变化量为6.蜜蜂飞行过程中身上会积累少量正电荷，蜜蜂传播花粉时就利用了这些电荷。某处地磁场的磁感应强度大小约为T，一只蜜蜂在此处花间飞舞。（1）若将该蜜蜂的一个翅翼视为一个面积约为的平面图形，则地磁场通过该翅翼的磁通量最大值为______Wb。（2）一只蜜蜂通常的带电量约为C，在实验中发现，当蜜蜂距离带电为C的花蕊12cm时，就不愿再靠近了。根据实验数据推测，此时蜜蜂感受到了大小约为______N的静电力作用；蜜蜂与花蕊之间的电场线分布可能为______。A.B.C.D.【答案】（1）（2）C【解析】（1）地磁场通过该翅翼的磁通量最大值为（2）[1]将花蕊看作点电荷，根据点电荷的场强公式，有[2]蜜蜂带正电，花蕊带正电，根据同种电荷相互排斥，电场线从正电荷出发，指向无穷远，所以它们之间的电场线分布可能为C图所示。故选C。三、电容器储存电荷和电能的电容器，在生产生活中有着广泛的应用。7.如图1，单刀双掷开关S原来跟2相接，从t=0开始，开关改接1，得到流过电路中P点的电流随时间变化的I-t图像（图甲），电容器两极板的电势差随时间变化的图像（图乙）。T=2s时，把开关改接2，请在I-t图像和图像中画出2s之后一段时间内图像的大致形状_______________。【答案】图见解析【解析】[1]开关S接1时，电容器充电，充电完毕，电流为零，再将开关S拨向2位置，开始反向放电，放电完毕后，电流为零，如图甲所示：

开关S接1时，电容器与电源直接相连，充电结束后，两端电压为电动势，恒定不变，放电过程中，电压逐渐减小，但极板的电性不变，如图乙所示：8.如图，将电容器的极板与验电器相连，充电后断开电源。在保持极板上电荷量不变的情况下在两极板间插入一块有机玻璃，图中验电器指针的偏角会______，说明两板间的电势差______，此时电容器的电容______（均选填“增大”、“减小”或“不变”）。【答案】减小减小增大【解析】[1][2][3]根据平行板电容器的电容可知，在两极板间插入一块有机玻璃，即增大了介电常数，所以平行板电容器的电容增大，根据电容定义式可知，当电容器带电量不变时，电压减小，所以验电器的指针偏角减小。四、安培力与洛伦兹力9.为了测定某沿水平方向的匀强磁场的磁感应强度（远大于地磁场的磁感应强度），某同学利用如图所示装置进行了如下操作：①在水平地面放置的灵敏电子秤的绝缘托盘上，沿东西方向放置一根金属直杆OA，杆的两端与外电源相连（图中未画出）；②在杆内通以沿O→A方向、大小为I的恒定电流后，绕O点沿逆时针改变杆的摆放角度，俯视图如图甲所示；③测量杆与正东方向的夹角θ及对应的电子秤示数m，绘制出图乙所示的图线，图线上的最大值和最小值分别为和，对应的角度为。已知杆的长度为L、重力加速度为g。（1）金属直杆的质量为______；（2）待测磁场的磁感应强度大小为______，方向与正东方向的夹角______。（3）若考虑地磁场，通过该方法测得的磁感应强度______（选涂“A.偏大”、“B.偏小”或“C.无误差”）。【答案】（1）（2）（3）B【解析】（1）金属直杆在磁场中会受到安培力的作用，当安培力方向竖直向上时，电子秤的示数最小，此时应该有当安培力方向竖直向下时，电子秤的示数最大此时联立方程可得（2）[1][2]当金属直杆与东方角度为时，示数是最大的，说明金属杆受到竖直向上的最大安培力，此时磁感应强度的方向应该与金属直杆垂直，根据左手定则可判断磁感应强度的方向与此时OA方向垂直且在图像中斜向下，即。安培力的大小应为代入数据可得（3）地磁场具有平行地面指向北方的分量，与此时的磁感应强度方向夹角为钝角，合场强小于原磁感应强度的大小，所以测量值会偏小。故选B。10.某种质谱仪工作原理如图所示，Ⅰ区为粒子加速器，加速电压为；Ⅱ区为速度选择器，在两平行导体板之间有方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度为，两板间电压为U、距离为d；Ⅲ区为偏转分离器，磁感应强度为。两种同位素离子P、Q（不计重力），质量分别为、，电荷量均为e，经加速后，两离子通过速度选择器从狭缝S进入偏转分离器，运动半个圆周后打到照相底片上。（1）Ⅱ区中匀强电场的方向______，粒子的电性为______；（2）（计算）离子经过狭缝S时的速度大小v；（3）（计算）从底片获知P、Q在磁场中运动轨迹半径，求两种离子质量之比。（4）（多选）在实际实验中，为了提高对两种同位素离子的分辨能力，研究人员计划对实验条件进行调整。在下列措施中，有利于增大两种同位素离子在探测屏上落点间距的是（）A.适当增加B.适当减小C.适当增加UD.适当减小UE.适当增加F.适当减小G.适当增加H.适当减小【答案】（1）垂直于极板向左正（2）（3）1.02（4）CFH【解析】（1）[1][2]根据粒子在Ⅲ区的偏转方向，结合左手定则可知，粒子的电性为正电；Ⅱ区中粒子受洛伦兹力向右，则电场力向左，则匀强电场的方向垂直于极板向左；（2）根据可得离子经过狭缝S时的速度大小（3）根据可得可得两种离子质量之比。（4）两种同位素离子在探测屏上落点间距则要增加可适当增加U，或适当减小B1或B2。五、正负电子对撞机北京正负电子对撞机（BEPC）是我国高能物理研究的重大装置。如图所示为其简化原理图。首先，电子（）和正电子（）经直线加速器加速，获得较高的动能；随后，粒子束注入圆形的储存环，利用磁场约束粒子束在真空管道中做圆周运动；最后，正、负电子束在对撞点发生对心碰撞，将巨大的动能转化为相互作用能，从而产生新粒子以探索物质微观结构。11.在直线加速器的某段加速通道中，选定A、B两点。若将一个电子从A点移到B点，需克服电场力做功200eV，则A、B两点间的电势差______V；若规定A点的电势V，则B点的电势______V。12.某小组同学在查阅资料时发现：虽然对撞机束流中的电子和普通导线中的电子都在定向移动，但两者的微观运动状态差异巨大。为了定量分析，小组建立了如下模型：设电子束（或导线）单位长度内的电子数为λ（线密度），单位为。已知电子电荷量为。（1）（计算）在一段长为L、横截面积为S的导线中，已知电子的定向移动速度为v，电子线密度为λ，根据电流的定义式，推导出电流I的表达式。（2）根据小组收集的数据：输电电缆中A，电子漂移速度m/s；储存环束流中mA，m/s。已知C。利用第（1）问推导的公式计算可知，输电电缆中的电子线密度为多少；。（保留两位有效数字）13.电子束经直线加速器加速后注入圆形储存环中。在储存环的弯曲段，电子在垂直于轨道的匀强磁场作用下做以速率为v、半径为R的匀速圆周运动。已知电子质量为m，电子电荷量为。（1）若要约束电子做上述匀速圆周运动，所需的磁感应强度B的大小为______。（2）电子从轨道上某点出发，沿圆形轨道旋转1.