北京市2025年学业水平测试高二物理试卷（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1北京市学业水平测试高二年级物理试题册敬告考生欢迎参加北京市二〇二五学年度学业水平测试。请仔细阅读以下考试须知，并严格遵守。一、答题前，请先检查试卷有无缺页、漏印或字迹不清等问题。如有异常，请立即向监考员报告。二、请在试卷封面相应位置准确填写姓名与准考证号。三、所有答案须填写在答题卡指定区域，试卷上作答无效。选择题须使用2B铅笔填涂，非选择题须使用黑色字迹签字笔作答。四、考试过程中，严禁旁窥、抄袭、交换试卷等舞弊行为；考试结束后，不得将试卷、答题卡或草稿纸带出考场。第一部分、本部分共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的1.物理学中常常用物理量之比表示研究对象的某种性质，定义一个新的物理量的同时，也确定了这个物理量与原有物理量之间的定量关系。下列四个选项中不属于用物理量之比定义新的物理量的是（）A.电流 B.电容 C.电势 D.磁感应强度【答案】A【解析】A．电流的定义是通过导体横截面的电荷量与时间比值，故其定义式为故A错误，符合题意；B．电容的定义是电容器所带电荷量与其电压之比，故其定义式为故B正确，不符合题意；C．电势的定义是放在电场中的点电荷具有的电势能与其电荷量之比，故其定义式为故C正确，不符合题意；D．磁感应强度B是描述磁场在空间中某一点的强度大小的物理量。其定义式为其中F是磁场力，I是电流强度，L是导线长度，且电流必须与磁场线垂直，故D正确，不符合题意。故选A。2.真空中两个带同种电荷的点电荷，相距为时的库仑力为，现将它们的电荷量均增为原来的倍，间距也增为原来的倍，此时库仑力为（）A. B. C. D.【答案】C【解析】根据题意，由库仑定律有，解得故选C。3.一太阳能电池板，测得它的开路电压为800mV，短路电流40mA。若将该电池板与一阻值为20Ω的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是（）A.0.10V B.0.20V C.0.30V D.0.40V【答案】D【解析】设电池板的内阻为r，其开路电压等于它的电动势，依题意有：E=800mV解得电源内阻：电池板连上20Ω阻值后，流过电阻的电流大小为：此时的路端电压为：U=IR=20×20mV=400mV=0.40VA．0.10V，与结论不相符，选项A错误；B．0.20V，与结论不相符，选项B错误；C．0.30V，与结论不相符，选项C错误；D．0.40V，与结论相符，选项D正确；故选D.4.如图所示为研究影响平行板电容器电容大小因素的实验装置。设两极板的正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ，平行板电容器的电容为C。实验中极板所带电荷量可视为不变，则下列关于实验的分析正确的是（）A.保持d不变，减小S，则C变小，θ变大B.保持d不变，减小S，则C变大，θ变小C.保持S不变，增大d，则C变小，θ变小D.保持S不变，增大d，则C变大，θ变大【答案】A【解析】AB．根据电容的决定式得知，当保持d不变，减小S，则C变小，电容器的电量Q不变，由电容的定义式可知板间电势差增大，则静电计指针的偏角θ变大，故A正确，B错误；CD．根据电容的决定式得知，当保持S不变，增大d，则C变小，电容器的电量Q不变，由电容的定义式可知板间电势差增大，则静电计指针的偏角θ变大，故CD错误。故选A。5.图为多用电表欧姆挡的原理示意图，其中电流表的满偏电流为，内阻，调零电阻的最大值，电池电动势，两表笔短接调零后，用它测量电阻Rx，当电流计指针指在满刻度的1/3时，Rx的阻值是（）A. B. C. D.【答案】C【解析】当两表笔短接调零时，根据闭合电路欧姆定律，满偏电流解得欧姆表内阻得测量电阻时电流由得故选C。6.如图是一个双量程的电流表，使用A、B两个端点时量程为0~1A；使用A、C两个端点时量程为0~0.1A。已知表头的内阻Rg为500Ω，满偏电流Ig为1mA，则（）A.R1≈45Ω B.R2≈50Ω C.R1=10R2 D.R2=9R1【答案】D【解析】接A、B时，R1起分流作用为一支路，表头与R2串联为一支路，此时量程为I1=1A，此时有接A、C时，R1+R2为一支路起分流作用，表头为一支路，此时量程为I2=0.1A，此时有联立方程，代入数据解得，则有故选D。7.如图所示为某同学利用传感器研究电容器放电过程的实验电路，实验时先使开关S与1端相连，电源向电容器充电，待电路稳定后把开关S掷向2端，电容器通过电阻放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的i﹣t曲线，这个曲线的横坐标是放电时间，纵坐标是放电电流。仅由这个i﹣t曲线所提供的信息可以估算出A.电容器的电容B.一段时间内电容器放电的电荷量C.某时刻电容器两极板间的电压D.一段时间内电阻产生的热量【答案】B【解析】ABC．根据电流的定义：可知图线和时间轴围成的面积所表示的物理量为电荷量，通过对格子进行计数可以求解一段时间内电容器放电的电荷量；根据电容的定义：可知，无法求解电容器的电容和极板间电压，故AC错误，B正确；D．根据焦耳定律：电流无法准确求解，所以产生的焦耳热无法求解，故D错误。故选B。8.加在某台电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为R，则电动机的机械功率为（）A.P B.C. D.【答案】D【解析】由能量守恒定律，电动机的输入功率为P，转化为焦耳热功率为I2R，且P=IU，所以由能量守恒定律可知机械功率为。故选D。A.金属棒受到的安培力大小为BILsinθB.金属棒受到的支持力大小为BILcos0C.金属棒受到的摩擦力大小为BILsinθD.若只改变电流方向，金属棒对导轨的压力将减小【答案】C【解析】A．由图可知，金属棒ab与磁感应强度方向垂直，则金属棒受到的安培力大小为故A错误；BC．对金属棒受力分析，如图所示根据平衡条件有解得，故B错误，C正确；D．改变电流方向，则金属棒所受的安培力与原来方向相反，则有故选C。10.有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，此时导线中自由电子定向移动的平均速率为v。设导线在单位体积内的自由电子数为n，电子的电荷量为e。则在时间内（）A.通过导线横截面的电荷量为neB.通过导线横截面的自由电子数为C.通过导线横截面的自由电子数为D.通过导线横截面的电荷量为【答案】B【解析】AD．根据电流的定义式可得，在时间内过导线横截面的电荷量为AD错误；BC．在时间内过导线横截面自由电子数为B正确，C错误。故选B。11.如图所示，带箭头的线段表示电场线，虚线表示等势面。一带电粒子仅在电场力作用下由A运动到B的径迹如图中实线所示。粒子在A点的加速度为aA，动能为在B点的加速度为aB，动能为EB，则下列结论正确的是（）A.粒子带正电，B.粒子带负电，C.粒子带正电，D.粒子带负电，【答案】D【解析】由于等势面是同心圆，故图中场源位于等势面圆心位置；电场线指向圆心说明圆心处是负电荷的场源电荷，根据曲线的弯曲可知是粒子受到静电斥力，因此粒子带负电；由于B位置等差等势面较密集，场强大，加速度大，即aA＜aB；从A到B，场源电荷带负电，因此B点电势低，则电势能高，所粒子受到电场力作用电势能和动能之和不变，即；ABC错误，D正确。故选D。12.电容器充电后就储存了能量，某同学研究电容器储存的能量E与电容器的电容C、电荷量Q及电容器两极间电压U之间的关系。他从等效的思想出发，认为电容器储存的能量等于把电荷从一个极板搬运到另一个极板过程中克服电场力所做的功。为此他做出电容器两极间的电压u随电荷量q变化的图像（如图所示）。按照他的想法，下列说法正确的是（）A.u-q图线的斜率越大，电容C越大B.搬运Δq的电量，克服电场力所做的功近似等于Δq上方小矩形的面积C.对同一电容器，电容器储存的能量E与两极间电压U成正比D.若电容器电荷量为Q时储存的能量为E，则电容器电荷量为时储存的能量为【答案】BD【解析】A．u-q图线的斜率为解得斜率越大，电容越小，A错误；B．类比速度-时间图像的面积代表位移，则u-q图像的面积代表克服电场力所做的功，所以搬运Δq的电量，克服电场力所做的功近似等于Δq上方小矩形的面积，B正确；C．他从等效的思想出发，认为电容器储存的能量等于把电荷从一个极板搬运到另一个极板过程中克服电场力所做的功，也等于图像所围的面积解得从上面的式子看出，E和U2成正比，C错误；D．由下面的公式解得又因为解得D正确。故选BD。13.光敏电阻是一种阻值对光照极其敏感的电路元件。在光照条件下光敏电阻的电子能够脱离束缚，离开原有位置成为自由电子，而缺失电子的位置便称为空穴。如图所示，自由电子与空穴总是成对出现，称为电子—空穴对，空穴可视为正电荷，空穴周围的束缚电子受到空穴吸引会填补该空穴。光敏电阻具有延时性，表现为光照突然消失时，其阻值会缓慢恢复为无光照时的阻值。根据上述材料，下列说法正确的是（）A.光敏电阻受到的光照越强，其电阻阻值越大B.光敏电阻内部的空穴也能够参与导电C.光照消失后，电子—空穴对迅速消失D.光敏电阻适合用于需要快速响应的电路场合【答案】B【解析】A．由于在光照条件下光敏电阻的电子能够脱离束缚，离开原有位置成为自由电子，则光敏电阻受到的光照越强，自由电子越多，导电性能越强，其电阻阻值越小，A错误；B．由于光敏电阻的电子脱离束缚，离开原有位置成为自由电子时，缺失电子的位置便称为空穴，空穴可视为正电荷，可知空穴相对于自由电子的运动方向与电子的运动方向相反，因此光敏电阻内部的空穴也能够参与导电，B正确；C．由于光敏电阻具有延时性，表现为光照突然消失时，其阻值会缓慢恢复为无光照时的阻值，即光照消失后，电子—空穴对并不会迅速消失，C错误；D．光敏电阻具有延时性，因此光敏电阻不适合用于需要快速响应的电路场合，D错误。故选B。14.1911年，Onnes等发现一些金属在温度低于某一临界温度时，其直流电阻率会降到以下，远低于正常金属的，称为超导现象。1934年，Gorter和Casimir根据电子比热在附近剧烈变化而提出二流体模型，建立了低温超导的唯象理论。该模型认为，当金属在温度低于成为超导体后，金属中的自由电子会有一部分凝聚成超导电子（“凝聚”是指电子动量分布趋于相同、有序）。随着温度进一步降低，越来越多的自由电子凝聚为超导电子。这些超导电子与金属离子不发生“碰撞”，因而超导电子的定向运动不受阻碍，具有理想的导电性。一圆柱形金属导体，沿其轴线方向通有均匀分布的恒定电流，将中间一段金属降温转变为超导体后，超导体内的电流只分布在表面厚为量级的薄层内，其截面示意图如图所示。在正常金属和超导体之间还存在尺度为量级的交界区。物理学中，将单位面积上流过的电流称为电流密度，设正常金属内电流密度为，超导体表面薄层内电流密度为。根据上述信息可知（）A.超导体中的超导电流会产生焦耳热B.如图圆柱体中，正常金属与超导体内部均存在恒定的电场以维持恒定的电流C.如图圆柱体中，电流，电流密度D.如图圆柱体中，电流，电流密度【答案】D【解析】A．超导体中的电阻接近于0，故超导体中的超导电流不会产生焦耳热，故A错误；B．因超导电子能产生定向运动，不受阻碍，则超导体中不需要恒定电场以维持其中的超导电流，故B错误；CD．由于正常金属与超导体处于串联状态，故而超导体内的电流只分布在表面厚为量级的薄层内，小于正常金属体内的电流流过面积，故故C错误，D正确。故选D。第二部分（部分共6题，共58分）15.某实验小组为测量某一电源的电动势和内阻，设计的实验电路如图所示，用到的器材有：待测电源E，保护电阻R0=1.0Ω，电阻箱R1（阻值范围0~9999.9Ω），电压表V（量程0~3V，内阻等于3kΩ），开关S，导线若干。（1）实验小组的同学连接好电路，闭合开关S，将电阻箱的阻值由零开始逐渐增大，记录若干组电阻箱的阻值R1和对应的电压表读数U。将得到的数据在U-R1坐标系中描点连线，得到如图所示的曲线，其中虚线U=1.50V为曲线的渐近线，由此可知电源的电动势E=______V，内阻r=______Ω。（2）若以为纵坐标，以______为横坐标，则根据本实验数据作出的图线为一条直线。.（3）实验小组的同学根据，描绘了R1消耗功率P随电阻箱的阻值R1变化的曲线如图所示．请推测图线的顶点坐标值约为R1=_______Ω，P=______W，其理由是__________________________。（4）实验小组的同学计算通过R1的电流，进一步描绘R1消耗功率P随电流I的变化曲线。下列各示意图中正确反映P-I关系的是______.【答案】（1）1.500.5（2）（3）1.50.375电源E和保护电阻R0可看作等效电源，当R1=R0+r=1.5Ω时，消耗功率最大。（4）C【解析】（1）[1][2]由实验原理有当R1趋近无穷大时有当时，，则有解得（2）[3]由实验原理有整理得所以若以为纵坐标，以为横坐标，则根据本实验数据作出的图线为一条直线；（3）[4][5][6]电源E和保护电阻R0可看作等效电源时，电阻消耗的功率即为等效电源的功率，当等效电源的内阻等于时，功率最大，即最大功率为（4）[7]电阻箱的功率为，当时，即电路断路，所以电阻箱功率为0，当电阻箱短路时，电阻箱功率也为0，此时电流较大，故C正确。故选C。16.（1）用图1所示的多用电表测量一个阻值约为2kΩ的电阻，要用到图中三个部件K、S和T。请根据下列步骤完成电阻测量：①旋动部件______________（填字母“K”、“S”或“T”），使指针对准电流的“0”刻线。②将选择开关旋转到“Ω”挡×100的位置。③将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔，并将两表笔短接，旋动部件_____________（填字母“K”、“S”或“T”），使电表指针对准电阻的______________。（填“0刻线”或“刻线”）④将红、黑表笔分别与待测电阻两端接触，若多用电表读数如图2所示，该电阻的阻值为___________Ω。⑤测量完毕，将选择开关旋转到OFF位置。（2）如图3所示，H是一根表面均匀地镀有很薄的电阻膜的长陶瓷管（其长度L约为50cm，直径D约为10cm）。镀膜材料的电阻率ρ已知，管的两端有导电箍MN。若只给你米尺、电压表、电流表、电源E、阻值较大的滑动变阻器R，和开关S及若干导线，请依下列设计完成膜层厚度d的测定：①实验中应测定的物理量是_____________。②用符号画出测量电路图。____________③计算膜层厚度的公式是_____________。④为了检验测量结果，如图4再用螺旋测微器测量金属膜的厚度为___________mm。【答案】（1）ST0刻线1900（2）L、U、I、D0.671【解析】（1）[1]S为机械调零旋钮，测量前应旋动部件S，使指针指在电流“0”刻线。[2][3]欧姆调零时，应旋动部件T，使指针对准电阻的“0刻线”。[4]由题知被测阻值约为2kΩ的电阻，挡位选择为×100，所以欧姆表的读数为R=19×100Ω=1900Ω（2）[5]根据，以及可知，实验中应测定的物理量是L、U、I、D[6]由于待测电阻材料的电阻不会很大，可采用电流表外接法，变阻器可采用限流式接法，电路图如图所示[7]根据，以及可得[8]用螺旋测微器测量金属膜的厚度为17.如图所示，为电动机提升重物的装置，电动机线圈电阻为r=1Ω，电动机两端电压为5V，电路中的电流为1A，物体A重20N，在电动机的牵引下匀速上升，不计摩擦力，求：（1）电动机线圈电阻上消耗的热功率；（2）电动机输入功率和输出功率；（3）重物A匀速上升的速度大小。【答案】（1）1W；（2）5W，4W；（3）0.2m/s【解析】（1）电动机线圈电阻上消耗的热功率为（2）电动机的输入功率为电动机的输出功率为（3）根据可得重物A匀速上升的速度大小为18.如图所示，足够长的U形光滑导体框水平放置，宽度为L，一端连接的电阻为R。导体框所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。电阻为r的导体棒MN放在导体框上，其长度恰好等于导体框的宽度，且相互接触良好。其余电阻均可忽略不计。在水平拉力作用下，导体棒向右匀速运动，速度大小为v。（1）请根据法拉第电磁感应定律推导导体棒匀速运动时产生的感应电动势的大小E=BLv；（2）求回路中感应电流I和导体棒两端的电压U；【答案】（1）见解析（2），【解析】（1）设导体棒匀速运动的时间为，则内导体棒向右移动的距离为

回路中磁通量的变化量为

根据法拉第电磁感应定律

可得（2）回路总电阻为，感应电动势根据闭合电路欧姆定律

​

导体棒两端电压为外电路的路端电压，即电阻两端的电压9.如图所示，电子由静止出发经过加速电场，再经偏转电场后射出电场，其中加速电压，偏转电压，偏转极板长L，相距d。电子质量m，电荷量e。（重力不计）。求：（1）电子离开加速电场时速度大小；（2）电子离开偏转电场时竖直方向发生的位移y；（3）若取走加速板，紧挨偏转电场中线左端射入初速度为的带电小球，小球质量为、带电量为q（q>0），改变偏转电场方向（上极板带负电，下极板带正电），要使小球射出偏转电场，求的范围（重力加速度为g）。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】（1）设电子离开加速电场时速度大小为，由动能定理得解得（2）电子在偏转电场中做类平抛运动，可分解为沿板方向的匀速直线运动和垂直板方向的匀加速直线运动。沿板方向垂直板方向，解得（3）设竖直向下为竖直方向的正方向，水平向右为水平方向的正方向；带电小球在沿着板的方向做匀速直线运动，设时间为，则若带电小球贴着下极板边缘飞出电场解得若带电小球贴着上极板边缘飞出电场解得要使小球射出偏板，的范围20.电势和场强是静电场中两个非常重要的物理量，分别反映了电场力的性质和能的性质，同时这两个物理量的建立为我们解决很多问题提供了方便。（1）若空间中分布的电场为非匀强电场。如图1所示为该电场的一条电场线，场强方向从a到b，a和b两点的电势分别为φa和φb。现将一个电量为q的正试探电荷由a处移至b处，则电场力做功W为多少？（2）如图2所示，在平面直角坐标系中，存在方向平行于坐标平面的匀强电场（图中未画出），在第一象限内有一块挡板ab，其中a点坐标为（0，L），b点坐标为。选取坐标原点O处的电势为0，则a点的电势为-φ（φ>0），b点的电势为。在坐标原点O处有一个粒子源，可在坐标平面内沿电势为O的等势线向两相反方向发射不同速度的同种粒子，粒子质量均为m、电荷量均为q（q>0），不计粒子重力及粒子间的相互作用力。A．求匀强电场的电场强度；B．为使打在挡板上的粒子的动能增量最大，该粒子入射的速度应为多大？【答案】（1）；（2）A．，方向与y轴正方向成60°斜向上，B．【解析】（1）电场力做功为（2）A．设电场方向与y轴正方向成θ角，根据匀强电场电势差与电场强度关系，有Oa间电势差Ob间电势差解得，即方向与y轴正方向成60°斜向上。B．如图，过O点作电场方向的垂线cd，即为等势线，由几何关系可知，粒子在O点速度方向与cOd平行。由功能关系可知粒子打在挡板b点动能增量最大，设入射速度为v，运动时间为t。由几何关系可知沿初速度方向沿电场力方向根据牛顿第二定律和运动学公式有，，解得21.如图1所示，平行板电容器极板长度为L，板间距为d，B极板接地（即电势）。在电容器两极板间接交变电压，A极