四川省眉山市东坡区多校2024-2025学年高二上学期1月期末考试物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE12023级高二年级期末联合考试物理试卷满分100分，时间75分钟．第Ⅰ卷（选择题，共43分）一、单选题（本大题7小题，每小题4分，共28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，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管b与电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是（）A.线圈a中将产生沿顺时针方向（俯视）的感应电流B.穿过线圈a的磁通量减小C.线圈a有扩张的趋势D.线圈a对水平桌面的压力FN将增大【答案】D【解析】AB．当滑动触头P向下移动时电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知通过线圈b的电流增大，穿过线圈a的磁通量增加，方向向下；根据楞次定律即可判断出线圈a中感应电流方向俯视应为逆时针，故AB错误；C．根据楞次定律，感应电流的产生总是阻碍引起感应电流的原因，因为滑动触头向下滑动导致穿过线圈a的磁通量增加，故只有线圈面积减少时才能阻碍磁通量的增加，故线圈a应有收缩的趋势，故C错误；D．开始时线圈a对桌面的压力等于线圈a的重力，当滑动触头向下滑动时，可以用“等效法”，即将线圈a和b看做两个条形磁铁，判断知此时两磁铁的N极相对，互相排斥，故线圈a对水平桌面的压力将增大，故D正确。故选D。2.A、B为一对等量同种电荷连线上的两点，其中B点为中点，C点为连线中垂线上的一点。今将一个电荷量为的负点电荷自A沿直线移到B再沿直线移到C，则（）A.负点电荷在B到C的过程中所受电场力可能先增大后减小B.以无穷远处为零电势点，则B点电势为零C.负点电荷在A到B的过程中电势能一定减小D.负点电荷在A点电势能与在C点的电势能相等【答案】A【解析】A．结合等量同种点电荷的电场线图可知，等量同种电荷连线中垂线上，从中点到两侧场强先增大后减小，由于BC之间距离未知，所以负点电荷在B到C的过程中所受电场力可能先增大后减小，A正确；B．以无穷远处为零电势点，从B点沿着中垂线到无穷远处，电势逐渐降低，则B点电势应该大于零，B错误；C．负点电荷在A到B的过程中电场力做负功，电势能一直增加，C错误；D．负点电荷在A经B到C的过程中，电场力始终做负功，电势能一直增加，因此负点电荷在A点的电势能小于在C点电势能，D错误。故选A。3.如图甲所示，高压输电线上有a、b、c三根相互平行的水平长直导线，通有大小相等且方向相同的电流I。、、为导线a、b、c上的三个点，连接三点构成的三角形为等腰直角三角形，且与三根导线均垂直，O为连线的中点。逆着电流方向观察得到如图乙所示的截面图。已知单独一根通电导线a在O处产生的磁感应强度大小为B，不计地磁场的影响，则下列说法正确的是（）A.a、c两根导线相互排斥B.导线b受到的安培力方向竖直向上C.O点的磁感应强度大小为B，方向是从O指向D.在的连线上存在磁感应强度为零的位置【答案】C【解析】A．根据通电导线电流方向同向相吸，异向排斥可知a、c两根导线相互吸引，故A错误；B．如图所示导线b的合磁场强度水平向左，根据左手定则可知导线b受到的安培力方向竖直向下，故B错误；C．由题意可知，通电导线a、b、c在O处产生的磁感应强度大小均为B，方向分别为竖直向上、水平向右、竖直向下，如上图所示，根据磁场强度的叠加原理可知，O点的磁感应强度大小为B，方向从O指向，故C正确；D．根据以上分析在点左侧的合磁感应强度竖直向上，在点右侧的合磁感应强度竖直向下，导线在的连线上的磁感应强度不可能为竖直向上或竖直向下，则在的连线上不存在磁感应强度为零的位置，故D错误。故选C。4.如图所示为圆柱形区域的横截面，在该区域加沿圆柱轴线方向的匀强磁场。带电粒子（不计重力）第一次以v1速度沿截面直径入射，粒子飞出磁场区域时，速度方向偏转60°角；该带电粒子第二次以速度v2从同一点沿同一方向入射，粒子飞出磁场区域时，速度方向偏转90°角，则带电粒子第一次和第二次在磁场中运动的（）A.半径之比为 B.速度之比为C.速度之比为 D.时间之比为【答案】A【解析】ABC．如图所示设圆柱形区域的半径为R，有几何关系可得则带电粒子第一次和第二次在磁场中运动的半径之比为根据洛伦兹力提供向心力可得解得可得速度之比为故A正确，BC错误；D．粒子在磁场中的运动时间为由图可知则时间之比为故D错误。故选A。5.用如图所示的回旋加速器加速电荷量为q质量为m的带电粒子，已知D形盒半径为R，所加磁场的磁感应强度大小为B，a、b间所接电压为U，忽略两D形盒间狭缝的宽度。下列说法正确的是（）A.图中回旋加速器加速的带电粒子一定带负电B.回旋加速器a、b之间所接高频交流电的周期为C.回旋加速器加速后粒子的最大动能为D.回旋加速器D形盒的半径R、磁感应强度B均不变，则加速电压U越小，粒子飞出D形盒的动能Ek越大【答案】C【解析】A．由左手定则可判断出图中回旋加速器加速的带电粒子一定是带正电的粒子，故A错误；B．粒子每次通过狭缝都被加速，则交流电周期与粒子圆周运动周期相等故B错误；CD．在回旋加速器中，带电粒子每经过电场一次，动能增加量为当粒子运动轨迹半径等于回旋加速器半径时，粒子速度最大，根据洛伦兹力提供向心力有最大动能联立得由最大动能的表达式可知，若回旋加速器D形盒的半径R、磁感应强度B均不变，则粒子飞出D形盒的动能就不变，与加速电压U无关，故C正确，D错误。6.如图所示，竖直放置的平行电极板M和N之间存在加速电场，N板右侧是一个速度选择器，内部存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，其中电场强度大小为E，磁感应强度大小为B。从M和N之间的中点S静止释放一个比荷为k的带正电粒子，加速后穿过N板的小孔O，恰能沿虚线通过速度选择器，不计粒子的重力。下列说法正确的是（）A.M和N之间电压为B.从靠近M板的P点释放比荷为的带正电粒子，能沿虚线通过速度选择器C.从靠近M板的P点释放比荷为的带正电粒子，通过小孔O后向下偏转D.从S点释放比荷为2k的带正电粒子，沿虚线通过速度选择器的速度大小为【答案】B【解析】A．粒子从S到O点，由动能定理可得解得能沿虚线运动的粒子在选择器中满足解得M和N之间的电压为故A错误；BC．从靠近M板的P点释放比荷为的带正电粒子，根据动能定理可得粒子进入速度选择器时，速度仍为所以能沿虚线通过速度选择器，故B正确，C错误；D．只要粒子沿虚线通过速度选择器，则满足其速度大小均为故D错误。故选B。7.某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，下列说法正确的是（）A.车灯的电流变大 B.路端电压变大C.电路的总电流变大 D.电源的总功率变小【答案】C【解析】A．当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，车灯电流变小，选项A错误；BCD．开关S闭合，启动电机刚开始瞬间，电机不转，外电路电阻只有电机线圈的直流电阻和车灯的电阻，因此电路的总电流变大，由闭合电路欧姆定律可知，电源内阻上电压变大，路端电压变小，电源的总功率P=EI变大，故C正确，BD错误。故选C。二、多选题（本题共3小题，每题5分，共计15分，每题有多项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分）8.如图所示，平行金属板中有一个带电油滴悬浮在两板间的P点，不考虑电流表和电压表对电路的影响，选地面的电势为零，当滑动变阻器的滑片向b端移动时，下列说法正确的是（）A.油滴带负电，将向下运动B.电压表示数变大C.若电容器上极板向上移动一段距离，则油滴在P点的电势能增加D.若电压表、电流表的示数变化量分别为和，则【答案】AC【解析】AB．油滴原来静止在电容器内，受向上的电场力与向下的重力且二力平衡，由题图可知，电容器内部电场方向向下，所以油滴带负电。当滑片向b端移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，则电路中总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，电路中的总电流增大，路端电压减小，所以R1两端的电压增大，则电容器两端电压减小，即电压表示数变小，电容器内场强减小，油滴所受电场力小于重力，将向下运动，故A正确，B错误；C．若电容器上极板向上移动一段距离，则电容器两端电压不变，间距增大，根据可知电场减小，则P点与下极板的电势差减小，则P点的电势减小，由于油滴带负电，则油滴的电势能增加，故C正确；D．根据闭合电路欧姆定律可知可得若电压表、电流表的示数变化量分别为和，则有故D错误。故选AC。9.如图所示，在竖直平面内有水平向右、场强为的匀强电场。在匀强电场中有一根长的绝缘细线，一端固定在O点，另一端系一质量为的带电小球，它静止时悬线与竖直方向成角，若小球获得初速度恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，取小球在静止时的位置为电势能零点和重力势能零点，，取。下列说法正确（）A.小球在运动至圆周轨迹上的最高点时动能最小B.小球的带电荷量C.小球在运动至圆周轨迹上的最低点时动能和电势能之和最大D.小球动能的最大值为【答案】CD【解析】A．将小球所受重力与电场力合成为一个力，叫作等效重力，这个等效重力的方向应沿着小球静止时的细线方向向下，如图所示所以，小球静止时的位置（即图中A点）为圆周运动的等效最低点，这个点关于圆心的对称点（即图中B点）为等效最高点，小球运动至等效最高点时动能最小，故A错误；B．由图可知求得故B错误；C．小球在运动过程中，只发生动能、电势能和重力势能之间的相互转化，三种能量的总和保持不变，小球运动至圆周轨迹上的最低点时重力势能最小，动能和电势能之和最大，故C正确；D．等效重力大小为小球恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，所以，小球运动至B点时有小球运动至等效最低点（即图中A点）时动能最大，小球由B点运动至A点过程中，由动能定理得联立，解得故D正确。故选CD。10.如图甲所示，圆形线圈内有垂直于线圈平面的磁场，已知线圈面积为，线圈匝数，线圈总电阻，线圈内磁感应强度随时间的变化情况如图乙所示。设图示的磁场方向与感应电流方向为正方向，则下列有关线圈的电动势、感应电流、热功率、焦耳热随时间的变化图像正确的是（）A. B.C. D.【答案】AD【解析】A．图乙可知0~1s内，磁感应强度向里增加，根据楞次定律和安培定则可知，线圈中感应电流的方向沿逆时针方向，线圈产生的感应电动势大小同理，内，线圈中感应电流的方向沿顺时针方向，产生的感应电动势大小同理，内，线圈中感应电流的方向沿逆时针方向，产生的感应电动势大小故A正确；B．由楞次定律得内的感应电流方向沿逆时针方向（正值），结合以上分析，得电流大小同理，由楞次定律得内的感应电流方向沿顺时针方向（负值），结合以上分析，电流大小同理，由楞次定律得内的感应电流方向沿逆时针方向（正值），结合以上分析，电流大小故B错误；C．线圈在内的热功率同理，内的热功率同理，内的热功率故C错误；D．线圈产生的焦耳热结合以上分析内产生的热量为同理内产生的热量为同理内产生热量为故D正确。第Ⅱ卷（非选择题，共57分）三、实验题（本题共2小题，共16分，11题10分，12题6分）A．电压表（0~3V，内阻约为3kΩ）；B．电压表（0~15V，内阻约为30kΩ）；C．电流表（0~3A，内阻约为0.1Ω）；D．电流表（0~500mA，内阻约为0.6Ω）；E．滑动变阻器（200Ω，0.5A）；F．滑动变阻器（10Ω，2A）；G．直流电源（电动势3V，内阻不计）；H．开关S，导线若干。（1）实验要求能够在0~2.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，并尽可能减小误差。根据要求在图1虚线框中画出实验电路图_______。（2）电路中电压表应选用__________，电流表应选用_________，滑动变阻器应选用____________。（用序号字母表示）（3）测得此灯泡的伏安特性曲线如图2所示，当工作电压是1.6V时，此灯泡的电阻为__________。（结果保留3位有效数字）（4）若将此灯泡与电动势为3V，内阻为10Ω的电源相连，则灯泡两端的实际电压为_________V（结果保留1位有效数字）。【答案】（1）（2）ADF（3）5.33（4）1【解析】（1）因灯泡额定电压2.8V，额定电流0.40A，可知电压表选择A，电流表选择D；则由于电压表内阻远大于灯泡电阻，可知应该采用电流表外接。为减小误差，应连接成分压式电路，如图所示（2）因灯泡额定电压2.8V，额定电流0.40A，可知电压表选择A，电流表选择D；则由于电压表内阻远大于灯泡电阻，可知应该采用电流表外接；滑动变阻器选择阻值较小的F。（3）根据灯泡的伏安特性曲线，当工作电压是时，灯泡的电流为300mA=0.3A，则此灯泡的电阻为（4）在灯泡的伏安特性曲线中做出电动势为3V、内阻为的电源的图像，如图所示则图像的交点的坐标即为小灯泡接入电路中时灯泡的电压和电流，所以灯泡两端的实际电压为12.电磁感应部分：（1）如图是“研究电磁感应现象”的一个成功的实验装置，将图中所缺导线连接完整。______（2）如图所示，将匀强磁场中的线圈（正方形，边长为L）以不同的速度v1和v2匀速拉出磁场，线圈电阻为R，那么两次拉出过程中，外力做功之比W1：W2＝________。【答案】（1）（2）【解析】（1）[1]电源、滑动变阻器、开关与线圈A组成闭合回路，如图所示。（2）[2]线圈做匀速直线运动，处于平衡状态，拉力等于安培力，则拉力做功B、L、R相同，拉力的功与速度成正比W1：W2＝v1：v2四、计算题（共41分）。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。13.电动机是将电能转换为机械能的装置，某玩具起重机的电路示意图如图所示，闭合开关S后，灯泡恰好正常工作，理想电流表的示数。已知电源电动势，灯泡的铭牌上标有“”的字样，电动机线圈的电阻。求：（1）开关S闭合状态下，内通过灯泡的电荷量；（2）电源的内阻；（3）电动机的输出功率。【答案】（1）（2）（3）【解析】（1）灯泡L正常发光，其额定电压流过灯泡L的电流通过灯泡L的电荷量解得（2）根据闭合电路欧姆定律有解得（3）流过电动机的电流电动机消耗的总功率电动机的热功率电动机的输出功率解得14.如图所示，在xOy平面内，y轴左侧空间分布着水平向右的匀强电场，y轴右侧空间分布着垂直纸面向外的匀强磁场。某时刻有一带正电的粒子以初速度沿平行于y轴正方向从A点射出，粒子从C点进入磁场，且速度方向与y轴夹角，并在磁场中运动一段时间后恰好又回到A点。已知A点坐标为粒子的质量为m，电荷量为q，不计粒子所受的重力。求：（1）C点坐标为以及y轴左侧匀强电场的电场强度大小E；（2）y轴右侧匀强磁场的磁感应强度大小B；（3）带电粒子从A点开始运动到再次回到A点的时间t