【物理】湖北省武汉市2024-2025学年高二下学期期中考试试卷(解析版)

2024—2025学年度第二学期期中考试高二年级物理试卷第Ⅰ卷一、选择题:本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1—7题只有一项符合题目要求，第8—10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。1.下列有关电磁波的说法正确的是（）A.麦克斯韦最早通过实验证实了电磁波的存在B.周期性变化的电场可以产生周期性变化的磁场C.电磁波在所有介质中的传播速度均为D.微波炉主要利用电磁波中的红光加热食物【答案】B【解析】A.赫兹最早通过实验证实了电磁波的存在，A错误；B.周期性变化的电场可以产生周期性变化的磁场，B正确；C.电磁波在真空中传播速度等于，C错误；D.因为红外线有热作用，微波炉主要利用电磁波中的红外线加热食物，D错误。故选B。2.如图所示，在一个蹄形电磁铁的两个磁极的正中间放置一根长直导线，当导线中通有垂直于纸面向外的电流时，导线所受安培力的方向为（）A.向上 B.向下 C.向左 D.向右【答案】B【解析】根据右手螺旋定则可知，蹄形电磁铁的右端为N极，左端为S极，这长直导线所在处的磁场方向向左，根据左手定则可知，导线所受安培力的方向向下。3.如图所示是电子射线管示意图。接通电源后，电子束由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线。要使荧光屏上的亮线向上（z轴正方向）偏转，可在空间加一磁场，则该磁场方向（）A.沿x轴负方向 B.沿y轴正方向 C.沿y轴负方向 D.沿z轴正方向【答案】C【解析】荧光屏上的亮线向上（z轴正方向）偏转，即电子向z轴正方向偏转，则电子所受的洛伦兹力应沿z轴正方向，根据左手定则可知，所加磁场的方向应沿y轴负方向。ABD错误，C正确。故选C。4.如图所示，挂在横梁上的A和B都是薄铝环，横梁可以绕中间的支点转动。手持磁铁将N极沿着A环圆心的轴线靠近或远离（不接触、未穿过）A环，下列说法正确的是（）A.将磁铁N极靠近A环的过程中，A环中感应电流的方向为顺时针方向B.将磁铁靠近A环的过程中，A环被吸引C.将磁铁靠近A环的过程中，磁场力对磁铁做正功D.将磁铁远离A环的过程中，磁场力对磁铁做负功【答案】D【解析】A．磁铁N极靠近A环的过程中，铝环磁通量向里增加，由楞次定律知，感应电流磁场向外，根据安培定则可知，A环中感应电流的方向为逆时针方向，故A错误；B．磁铁N极靠近A环的过程中，铝环中产生感应电流，由楞次定律知，A环会远离磁铁，故B错误；C．将磁铁靠近A环的过程中，两者相互排斥，磁场力对磁铁做负功，故C错误；D．同理，将磁铁远离A环的过程中，A环磁通量减小，由楞次定律知，两者会相互吸引，磁场力对磁铁做负功，故D正确。5.武汉的病毒研究所是我国防护等级最高的P4实验室，在该实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如下图所示模型：废液内含有大量正、负离子，从直径为d的圆柱形容器右侧流入，左侧流出，流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是（）A.带负电粒子所受洛伦兹力方向向下B.MN两点电压与液体流速无关C.污水中离子数越多，两个电极间电压U越大D.只需要再测出MN两点电压就能够推算废液的流量【答案】D【解析】A．根据左手定则，负电荷受到竖直向上的洛伦兹力。A错误；BC．根据可得电压则可知MN两点电压与液体流速有关。最终正负离子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，带电离子做匀速直线运动，由上式知两个电极间的电压与离子浓度无关。BC错误；D．计算液体的流速，根据可得流速废液的流量为即只需要再测量MN两点电压就能够推算废液的流量。D正确。故选D。6.图甲是一台小型发电机的结构示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势e随时间t变化的正弦规律图像如图乙所示。发电机线圈的电阻，外接灯泡的电阻为10Ω。则（）A.在时，理想电压表的示数为0B.在时，线圈中磁通量的变化率最大C.线框消耗的电功率为0.5WD.灯泡两端电压的瞬时值表达式（V）【答案】C【解析】A．理想电压表的示数为有效值，保持不变，并且测量外电路电压，故故A错误；B．在时刻，电动势为0，则线圈位于中性面，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，故B错误；C．由题图乙可知，电动势的最大值为，电路中电流的有效值为则线框消耗的电功率故C正确；D．灯泡两端电压的最大值，周期为0.02s，则电压的瞬时值表达式为故D错误。故选C。7.如图甲为电动汽车无线充电原理图，M为受电线圈，N为送电线圈。图乙为受电线圈M的示意图，线圈匝数为n、电阻为r、横截面积为S，a、b两端连接车载变流装置，磁场平行于线圈轴线方向穿过线圈。下列说法正确的是（）A.当线圈N接入恒定电流时，不能为电动汽车充电B.充电时，时间内线圈M中磁感应强度大小均匀增加，则M两端电压为C.当线圈N在M中产生的磁感应强度B竖直向上且减小时，有电流从a端流出D.当线圈N接入正弦式交变电流时，线圈M两端产生恒定电压【答案】A【解析】A．当线圈N接入恒定电流时，穿过线圈M的磁通量不变，不产生感应电动势，不能为电动汽车充电，故A正确；B．充电时，时间内线圈M中磁感应强度大小均匀增加，则M线圈产生的感应电动势为，把看作电源，M两端电压为路端电压，小于，故B错误；C．当线圈N在M中产生的磁感应强度B竖直向上且减小时，由楞次定律可知，感应电流磁感应强度向上，由安培定则，感应电流方向从a向b，即有电流从b端流出，故C错误；D．当线圈N接入周期性交变电流时，穿过线圈M的磁通量周期性变化，由法拉第电磁感应定律可知，线圈M两端产生周期性变化的电压，故D错误。故选A。8.如图所示，某水电站发电机的输出功率P=100kW，发电机的电压U1=250V，经变压器升压后向远处输电，在用户端用降压变压器将电压降为U4=220V。已知用户得到的电功率为95kW，输电线路总电阻R线=8Ω，变压器均视为理想变压器，则（）A.发电机输出的电流I1=40A B.输电线上的电流I线=25AC.降压变压器的匝数比n3:n4=190:11 D.降压变压器的匝数比n3:n4=20:11【答案】BC【解析】A．发电机输出的电流为故A错误；B．根据可得输电线上的电流为故B正确；CD．升压变压器的输出电压为降压变压器的输入电压为降压变压器的匝数比为故C正确，D错误。故选BC9.半径为a右端开小口的导体圆环和长为2a的导体直杆，单位长度电阻均为R0。圆环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。杆在圆环上以速度v平行于直径CD向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心O开始，杆的位置由θ确定，如图所示。则（）A.θ=0时，杆产生的电动势为B.时，杆产生的电动势为C.θ=0时，杆受的安培力大小为D.时，杆受的安培力大小为【答案】AD【解析】AC．θ=0时，杆产生的电动势为①此时回路中的总电阻为②根据闭合电路欧姆定律可得杆产生的电流为③根据安培力公式可得此时杆所受安培力大小为④联立①②③④解得⑤故A正确，C错误；BD．时，杆产生的电动势为⑥此时回路中的总电阻为⑦根据闭合电路欧姆定律可得杆产生的电流为⑧根据安培力公式可得此时杆所受安培力大小为⑨联立⑥⑦⑧⑨解得⑤故B错误，D正确。故选AD。10.如图所示，有一等腰直角三角形的区域，其斜边长为2L，高为L。在该区域内分布着如图所示垂直纸面向内的磁场，磁感应强度大小均为B。一边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域。取沿逆时针的感应电流方向为正，由图乙中表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图像与Ubc随坐标x变化的图像正确的是（）A. B.C. D.【答案】AC【解析】设线圈电阻为4R，在阶段，没有切割磁感线，故电流在阶段，电流在阶段，电流在阶段，电流在阶段，电流故选AC。二、实验题11.为了探究电磁感应现象，如图所示为“探究产生感应电流的条件的实验装置”。（1）如图1所示，下列操作中，电流表的指针不发生偏转的是（）A．将条形磁铁放在线圈中不动B．将条形磁铁插入线圈C．将条形磁铁从线圈中拔出D．将条形磁铁从图示位置向左移动（2）某实验小组将电池、线圈A、线圈B、滑动变阻器、灵敏电流计、开关按照如图2所示的方式连接。当闭合开关时发现灵敏电流计的指针左偏。由此可知：（a）当滑动变阻器的滑片P向左移动时，灵敏电流计的指针_______（填“左偏”、“不动”、“右偏”）；（b）将线圈A拔出时，灵敏电流计的指针_______（填“左偏”、“不动”、“右偏"）。（3）某同学在实验室按如图2所示重做电磁感应现象的实验，当他接通、断开开关时，电流表的指针都没有偏转，其可能的原因_______。A．开关接线柱断路B．电流表的正负极接错C．线圈B的接头接反D．蓄电池的正负极接反【答案】（1）A（2）右偏右偏（3）A【解析】（1）[1]A．将条形磁铁放在线圈中不动，线圈内磁通量不变，没有感应电流产生，电流表的指针不会发生偏转，故A符合题意；B．将条形磁铁插入线圈，线圈内磁通量增加，有感应电流产生，电流表的指针会发生偏转，故B不符合题意；C．将条形磁铁从线圈中拔出，线圈内磁通量减少，有感应电流产生，电流表的指针会发生偏转，故C不符合题意；D．将条形磁铁从图示位置向左移动，线圈内磁感应强度变小，磁通量减小，有感应电流产生，电流表的指针会发生偏转，故D不符合题意。故选A。（2）[2][3]闭合开关时灵敏电流计的指针左偏，即线圈内磁通量增加时，灵敏电流计的指针左偏。滑动变阻器的滑片P向左移动时，接入的有效电阻变大，回路中电流变小，线圈内的磁场变弱，磁通量减少，所以灵敏电流计的指针右偏；将线圈A拔出时，线圈内磁通量减小，灵敏电流计的指针右偏。（3）[4]A．若开关和灵敏电流计不能构成回路，则开关闭合、断开时，不会引起线圈B的磁通量变化，电流计指针不会偏转，故A正确；B．电流表的正负极接错，只是偏转方向变化，故B错误；C．线圈B的接头接反，开关闭合、断开时，线圈B的磁通量会发生变化，指针会偏转，故C错误；D．蓄电池的正负极接反，电流计指针偏转方向变化，故D错误。故选A。12.有个教学用的可拆变压器，如图所示，它有两个外观基本相同的线圈A和B，线圈外部还可以绕线。（1）某同学用多用电表的欧姆挡测量了A、B线圈的电阻值，发现B线圈电阻约为A线圈电阻的3倍，则可推断________线圈的匝数多。（选填“A”或“B”）（2）如果把它看作理想变压器，现要测量A、B线圈的匝数，提供的器材有；一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和一只低压交流电源（输出电压的有效值不变）。现采用如下方法进行测量。请补充实验步骤，完成A、B线圈匝数的测量（需要测量的物理量请用字母表示，并说明其含义）。①将绝缘导线一端与A线圈上方接线柱相连，顺着原来的绕制方向在变压器的铁芯上再绕制n匝线圈；②将绝缘导线的另一端和A线圈下方接线柱分别与低压交流电源两端相连接；③用多用电表的交流电压挡先后测量低压交流电源两端的电压和B线圈的输出电压U；④_____________________；⑤拆除电路并整理器材。A、B线圈的匝数和的表达式为________，________。【答案】（1）B（2）用多用电表的交流电压挡测量A线圈两端的电压【解析】（1）[1]根据电阻定律，导线越长，电阻越大，因为B线圈电阻约为A线圈电阻的3倍，即B的电阻比A的大，所以B线圈匝数多。（2）[2]由实验步骤知④应为用多用电表的交流电压挡测量A线圈两端的电压。[3][4]根据变压器原、副线圈电压比等于匝数比，有联立解得A线圈的匝数B的匝数四、解答题13.如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40m，金属导轨所在平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在的平面内，分布着磁感应强度B=0.50T、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E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源。现把一个质量m=0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω，金属导轨电阻不计，取g=10m/s2，sin37°=0.60，cos37°=0.80。求：（1）通过导体棒的电流；（2）导体棒受到的安培力大小；（3）导体棒受到的摩擦力。【答案】（1）1.5A；（2）0.3N；（3）0.06N，方向沿导轨向下【解析】（1）导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有（2）导体棒受到的安培力F安＝BIL＝0.3N（3）导体棒所受重力沿导轨所在平面向下的分力F1＝mgsin37°＝0.24N由于F1小于安培力，故导体棒受沿导轨所在平面向下的摩擦力Ff，根据共点力平衡条件mgsin37°＋Ff＝F安解得Ff＝0.06N14.平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在垂直于平面向里的匀强磁场，第Ⅲ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，如图所示．一带负电的粒子从电场中的Q点以速度v0沿x轴正方向开始运动，Q点到y轴的距离为到x轴距离的2倍．粒子从坐标原点O离开电场进入磁场，最终从x轴上的P点射出磁场，P点到y轴距离与Q点到y轴距离相等．不计粒子重力，问：（1）粒子到达O点时速度的大小和方向；（2）电场强度和磁感应强度的大小之比．【答案】（1）,与x轴正方向成45°角斜向上（2）【解析】（1）粒子运动轨迹如图：粒子在电场中由Q到O做类平抛运动，设O点速度v与x方向夹角为，Q点到x轴的距离为L，到y轴的距离为2L，粒子的加速度为a，运动时间为t，根据平抛运动的规律有：x方向：y方向：粒子到达