上海师大学附中2025届物理高二上期末联考试题含解析

上海师大学附中2025届物理高二上期末联考试题考生请注意：1．答题前请将考场、试室号、座位号、考生号、姓名写在试卷密封线内，不得在试卷上作任何标记。2．第一部分选择题每小题选出答案后，需将答案写在试卷指定的括号内，第二部分非选择题答案写在试卷题目指定的位置上。3．考生必须保证答题卡的整洁。考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1、如图所示，等量同种正点电荷固定在同一直线上的M、N两点，a、b、c、d为正方形的四个顶点，ab平行于MN，f为MN的中点，e、f、g、h分别为正方形各边的中点，取无限远处电势为零，下列说法正确的是（）A.f点电势为零B.f点电场强度不为零C.e、g两点电势相等D.把另一点电荷+q由b点沿直线移到c点，电场力一直不做功2、在如图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直．一带电粒子（重力不计）从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动，则该粒子（）A.一定带正电B.速度C.若速度，粒子在板间的运动是类平抛运动D.若此粒子从右端沿虚线方向进入平行板，仍做直线运动3、回旋加速器是加速带电粒子装置，其主体部分是两个D形金属盒。两金属盒处在垂直于盒底的匀强磁场中，a、b分别与高频交流电源两极相连接，下列说法正确的是（）A.粒子从磁场中获得能量B.带电粒子的运动周期是变化的C.粒子由加速器的中心附近进入加速器D.增大金属盒的半径粒子射出时的动能不变4、将一块宽为b，厚为d，横截面为矩形的金属导体置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向垂直于侧面，如图所示，当通以图示方向电流I时，在导体上、下表面间用理想电压表可测得电压为已知自由电子的电荷量为e，下列判断正确的是A.金属导体上表面电势高于下表面B.只增强金属导体中的电流I，电压表的示数会减小C.只增加金属导体的厚度d，电压表的示数会减小D.该导体中单位体积内的自由电子数为5、如图所示，一个花洒喷水头挂在竖直墙上．开启水龙头后，假设喷水头出水速度不变，喷出的水在空中做平抛运动，则下列说法正确的是A.喷水头越高，水落地时速度越小B.水落地时的速度与喷水头高度无关C喷水头越高，水从喷出到落地所需时间越长D.水从喷出到落地所需时间与喷水头高度无关6、如图，在场强为的匀强电场中有一个质量为的带正电小球悬挂在绝缘细线上，当小球静止时，细线与竖直方向成角，已知此电场方向恰使小球受到的电场力最小，则小球所带的电量应为（）A. B.C. D.二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7、某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标上,如图中的a、b、c所示,根据图线可知()A.反映Pr变化的图线是cB.电源电动势为8VC.电源内阻为2D.当电流为0.5A时,外电路的电阻为68、回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示．设D形盒半径为R．若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f．则下列说法正确的是（）A.带电粒子在磁场中运动周期和交变电流的周期相等B.质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关C.只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值D.不改变磁场磁感应强度和交变电流的频率，该回旋加速器也能用于加速α粒子9、如图所示，两匀强磁场方向相同，以虚线MN为理想边界，磁感应强度分别为B1、B2，今有一质量为m、电量为e的电子从MN上的P点沿垂直于磁场方向射入匀强磁场B1中，其运动轨迹为如图虚线所示的“心”形图线．则以下说法正确的是（）A.电子的运行轨迹为PDMCNEPB.电子从P点出发第一次回到P点所用的时间为C.D10、质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示，离子源S产生的各种不同正离子束速度可看作零，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子射出磁场的位置到入口处的距离为x，下列判断正确的是A.若离子束是同位素，则x越大，离子进入磁场时速度越小B.若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小C.只要x相同，则离子质量一定相同D.只要x相同，则离子的比荷一定相同三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11．（6分）某同学利用图甲中器材验证机械能守恒实验，如图乙是该实验得到的一条点迹清晰的纸带，现要取A、B两点来验证实验，已知打点计时器每隔0.02s打一个点。（计算结果保留三位有效数字）请回答下列问题：（1）可以判断，连接重物的夹子应夹在纸带的________端（填“左”或“右”）；（2）若x2＝4.80cm，则在纸带上打下记数点B时的速度vB＝_________m/s；（3）若x1数据也已测出，则实验还需测出物理量为__________。12．（12分）在测定电源电动势和内阻的实验中，实验室提供了合适的实验器材甲同学按电路图1进行测量实验，其中R2为保护电阻①请用笔画线代替导线在图2中完成电路的连接_____________②由电压表读数U和电流表的读数I，画出U—I图线如图3所示，可得电源的电动势E=_________V，内阻r=_______Ω四、计算题：本题共3小题，共38分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。13．（10分）如图所示，一半径为r的圆环上均匀分布着电荷量为＋Q的电荷，在垂直于圆环面且过圆心O的轴线上有A、B、C三个点，C和O、O和A间的距离均为d，A、B间距离为2d。在B点处有一电荷量为＋q的固定点电荷。已知A点处的场强为零，静电力常量为k，求：(1)带电圆环在A点处产生电场的场强大小和方向；(2)C点处电场的场强大小和方向。14．（16分）某个水电站发电机的输出功率为100KW，发电机的电压为250V．通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为2Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V．要求在输电线上损失的功率控制为5KW（即用户得到的功率为95KW）．请你设计两个变压器的匝数比．为此，请你：（1）画出远距离输送电能的线路示意图（2）降压变压器输出的电流是多少？输电线上通过的电流是多少？（3）输电线上损失的电压是多少？升压变压器输出的电压是多少？（4）两变压器的匝数比各应等于多少？15．（12分）如图所示，在光滑水平面上有一长为L=0.5m的单匝正方形闭合导体线框abcd，处于磁感应强度为B=0.4T的有界匀强磁场中，其ab边与磁场的边界重合．线框由同种粗细均匀、电阻为R=2Ω的导线制成．现用垂直于线框ab边的水平拉力，将线框以速度v=5m/s向右沿水平方向匀速拉出磁场，此过程中保持线框平面与磁感线垂直，且ab边与磁场边界平行．求线框被拉出磁场的过程中：（1）通过线框的电流大小及方向；（2）线框中c、d两点间的电压大小；（3）水平拉力的功率

参考答案一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1、C【解析】AB．等量同种电荷连线的中点处合场强为零，电势大于零，不为零，AB错误；C．根据对称性可知e、g两点电势相等，C正确；D．由电场线分布图可知，正点电荷沿bc从b运动到c时，电场力先做负功后做正功，总功为零，D错误。故选C。2、B【解析】若粒子带负电，则受到竖直向上的电场力和竖直向下的洛伦兹力，可以做直线运动，若粒子带正电，受到竖直向下的电场力和竖直向上的洛伦兹力，可以做直线运动，故A错误；因为做直线运动，所以在竖直方向上合力为零，故，解得，B正确；若，则，使粒子偏转，做曲线运动；但洛伦兹力方向不断变化，故合力不恒定，不是类似平抛运动，C错误；此粒子从右端沿虚线方向进入，电场力与洛伦兹力在同一方向，不能做直线运动，D错误【点睛】在速度选择器中，从左边射入，速度满足条件，电场力与洛伦兹力平衡与电量、电性无关3、C【解析】A．粒子在磁场中受到洛伦兹力，但不做功，故不能在磁场中获得能量，故A错误；B．带电粒子虽速度增大，但在磁场中运动的周期与速度无关，所以粒子的运动周期是固定的，故B错误；C．根据可知随着粒子速度增大，半径会增大，故粒子由加速器的中心附近进入电场中加速后，进入磁场中偏转，故C正确；D．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动根据得圆周半径带电粒子从D形盒中射出时的动能联立可得即带电粒子q、m一定时，随磁场的磁感应强度B、D形金属盒的半径R的增大而增大，与加速电场的电压和狭缝距离无关，故D错误。故选C。4、D【解析】A、根据左手定则，电子向上表面偏转，下表面失去电子带正电，所以下表面电势高，则下表面带正电，故A错误；BC、根据，解得：，导体的厚度d越大，U越大，而U与导体中的电流I无关，故B、C错误；D、再依据，得该导体中单位体积内的自由电子数为：，故D正确；故选D5、C【解析】AB．水落地时的速度，可知喷水头越高，水落地时速度越大，选项AB错误；CD．根据可知，喷水头越高，水从喷出到落地所需时间越长，选项C正确，D错误.6、D【解析】由题意电场方向恰使小球受的电场力最小可知，的方向与细线垂直斜向上。由平衡条件可得故选D。二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7、ACD【解析】由电源消耗功率和电源内部消耗功率表达式PE=EI，Pr=I2r，可知，a是直线，表示的是电源消耗的电功率，c是抛物线，表示的是电源内电阻上消耗的功率，b表示外电阻的功率即为电源的输出功率PR，所以A正确；根据PE=EI，当I=2A时，PE=8w得，E=4V，B错误；根据Pr=I2r，当I=2A时，Pr=8W可得，r=2Ω，C正确；当电流为0.5A时，R+r=8Ω，R=6Ω，D正确考点：电源的功率8、AB【解析】回旋加速器的工作原理是带电粒子在回旋加速器中，靠电场加速，磁场偏转，其在磁场中运动的周期和高频交流电的周期相等，当粒子从D形盒中出来时，速度最大，此时运动的半径等于D形盒的半径。当粒子在磁场中运动时，得A．据加速器的工作原理可知，在磁场中运动的周期和高频交流电的周期相等，故A正确；BC．据可知，粒子的最大速度由D形盒的半径决定，与加速电场的电压无关；且质子的最终速度与半径R相对应，并不能加速到任意值，故B正确，C错误；D．当质子α粒子，在磁场的运动周期发生变化，即在磁场的运动周期与在电场的周期不相等，不满足回旋加速器的工作原理，故D错误。故选AB。9、ABC【解析】根据左手定则判断负电荷在磁场中的受力进而确定运动轨迹，根据半径关系可以找到磁场强度B的关系【详解】A、电子以垂直于MN向左的速度摄入磁场，由左手定则得，此时电子收到向上的洛伦兹力，电子将会向上偏转，所以电子的运动轨迹为PDMCNEP,故A项正确C、D项，电子在磁场中做匀速圆周运动，由得：，由图可得：，所以，故C对；D错；B、电子在磁场中运动周期，电子在磁场中运动周期，由于，电子运动一周回到P点所用时间，故B正确故选ABC10、AD【解析】根据动能定理得到离子进入磁场的速度，即可根据几何关系求得在磁场中的轨道半径，进而由洛伦兹力做向心力求得速度，即可联立得到x的表达式【详解】设正离子质量为m，电荷量为q，离子进入磁场时的速度为v；根据离子在加速电场中运动只有电场力做功，由动能定理可得：，所以，；离子在磁场中运动只受洛伦兹力作用，故离子做匀速圆周运动，根据几何关系可得：轨道半径；故由洛伦兹力做向心力可得：；所以，；AB、若离子束是同位素，即电荷量q相等；则x越大，离子质量m越大，那么，离子进入磁场时速度v越小，故A正确，B错误；CD、只要x相同，则离子的比荷一定相同，离子质量不确定，故C错误，D正确；故选AD【点睛】带电粒子在磁场中运动，洛伦兹力做向心力，故常根据速度及磁感应强度求得半径，然后根据几何关系求得运动轨迹；或反过来由轨迹根据几何关系求解半径，进而求得速度、磁感应强度三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11、①.左②.1.20③.AB之间的距离hAB【解析】（1）[1]从纸带上可以发现从左到右，相邻的计数点的距离越来越大，也就是说明速度越来越大，与重物相连接的纸带一端先打出的点，速度较小，所以实验时纸带的左端通过夹子和重物相连接；（2）[2]若x2＝4.80cm，则根据中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度来求B的速度大小，得在纸带上打下记数点B时的速度（3）[3]若x1数据也已测出，则可求出A点的速度大小，需要验证的表达式为重物质量m等式两边可以约掉，故实验还需测出的物理量为AB之间的距离hAB。【点睛】对于基本仪器的使用和工作原理，我们不仅从理论上学习它，还要从实践上去了解它，自己动手去做做，以加强基本仪器的了解和使用，纸带问题的处理是力学实验中常见的问题。我们可以纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度。12、①.如图所示：②.③.【解析】①根据原理图可得出实物图；②根据闭合电路欧姆定律进行分析，根据图象可得出电动势和内电阻；【详解】①根据原理图可得出对应的实物图，如图所示；②根据闭合电路欧姆定律可得：则由数学规律可知，电动势，【点睛】本题考查测量电动势和内电阻的实验，要求能明确实验原理，知道实验中电路结构的分析和闭合电路欧姆定律的应用，同时能结合图象进行分析求解四、计算题：本题共3小题，共38分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。13、(1)，方向竖直向上；(2)，方向竖直向下【解析】(1)+q的点电荷在A点产生的场强为方向竖直向下因为圆环在A点产生的场强和点电荷在A点产生场强等大反向，故A点处的场强为零，则圆环在A点产生的场强为方向竖直向上(2)根据电场