安徽省池州市2024-2025学年高二下学期4月期中物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1贵池区2024－2025学年度第二学期期中教学质量检测高二物理试题（满分：100分时间：75分钟）注意事项：1.答题前，考生先将自己的姓名，准考证号码填写清楚，将条形码准确粘贴在条形码区域内。2.选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色签字笔书写，字体工整、笔迹清晰。3.请按题号顺序在各题答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。4.保持答题卡卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。5.考试结束后，将答题卡统一交回。一、选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合要求的。1.如图是贵铜公路上安装的一种测速“电子眼”。在“电子眼”前方路面下间隔一段距离埋设两个通电线圈，当车辆通过线圈上方的道路时，会引起线圈中电流的变化，系统根据两次电流变化的时间及线圈之间的距离，对超速车辆进行抓拍。下列判断正确的是（）A.汽车经过线圈不会产生感应电流B.线圈中的电流是由于汽车通过线圈时发生电磁感应引起的C.“电子眼”测量的是经过两个线圈的平均速度D.如果某个线圈出现故障，没有电流，“电子眼”还可以正常工作【答案】C【解析】A．在“电子眼”前方路面下间隔一段距离埋设的是“通电线圈”，汽车上大部分是金属，当汽车通过线圈时会引起通电线圈的磁通量变化，从而产生电磁感应现象，产生感应电电流，故A错误；B．线圈本身就是通电线圈，线圈中的电流并不是由于汽车通过线圈时发生电磁感应引起的，汽车通过时产生的电磁感应现象只是引起线圈中电流发生变化，故B错误；C．测量的是经过两个线圈的平均速度，故C正确；D．如果某个线圈出现故障，没有电流，就会无计时起点或终点，无法计时，电子眼不能正常工作，故D错误。故选C。2.在同一匀强磁场中，两个相同的矩形金属线圈a、b分别绕线圈平面内且与磁场垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的图像如图所示，（不计线圈的阻值）则（）A.线圈a的转速是b的B.时，线圈a恰好经过中性面C.将一只交流电压表接在线圈b两端，电表的示数为D.将电阻值相同的两个电阻分别与线圈a、b串联，在6s内两电阻上产生的热量之比为【答案】C【解析】A．由图可知，线圈a、b在同一磁场中转动产生的交流感应电动势的周期之比所以线圈转动的周期之比也为，根据可知线圈a、b的转速之比为，所以线圈a的转速是线圈b的，A错误；B．线圈绕与磁场垂直的轴匀速转动，产生正弦式交流电，当线圈中的磁通量为0时，感应电动势最大，所以时，线圈a处在与中性面垂直的平面，B错误；C．交流电压表测量的是电路中电压的有效值，所以电压表的示数应为，C正确；D．计算热量需要用有效值，根据上述根据，所以两电阻产生的热量之比，D错误。故选C。3.如图所示，带负电的小球从倾斜的绝缘真空管中由静止开始滑下，管道足够长，整个空间有垂直于管道和纸面向里的匀强磁场，小球与管道内壁之间的动摩擦因数恒定且不为零，真空管内径比小球直径略大一点，则在小球下滑至匀速的过程中，下列说法正确的是（）A.小球先加速后减速B.小球一直受四个力作用C.小球的加速度先增大，后减小到零D.小球所受摩擦力先增大后减小【答案】C【解析】小球向下运动中，小球受到重力，垂直管道向上洛伦兹力，垂直管道向上的支持力和沿管道向上的滑动摩擦力，受力分析如图所示随着小球速度的增加洛伦兹力增大，支持力减小，由可知，摩擦力减小，小球向下做加速度增大的加速运动，当向上的支持力减小为零时小球的摩擦力也为零，此时小球沿管道向下的加速度最大。以后小球的速度继续增大，洛伦兹力大于重力垂直管道向下的分力，支持力改变为垂直管道向下，受力分析如图所示支持力随着小球的速度增大而增大，从而使摩擦力也随着增大，直到摩擦力增大到与重力沿管道向下的分力相等，此过程小球做加速度减小的加速运动。当摩擦力增大到与重力沿管道向下的分力相等以后小球做匀速运动，因此小球先做加速度增大的加速运动接着做加速度减小的加速运动，最后做匀速运动。A．由以上分析可知，在小球下滑至匀速的过程中，小球一直加速，A错误；B．当小球受到垂直管道向上的洛伦兹力等于重力垂直管道向下的分力时，小球只受重力和洛伦兹力两个力，B错误；C．由以上分析可知，在小球下滑至匀速的过程中，小球的加速度先增大，后减小到零，C正确；D．由以上分析可知，在小球下滑至匀速的过程中，摩擦力先减小，后增大，D错误。故选C。4.如图1所示。一个可以自由转动的铝框放在U形磁铁的两个磁极间，铝框和磁铁均静止，其截面图如图2所示。转动磁铁，下列说法正确的是（）A.铝框与磁铁的转动方向相同，阻碍磁通量的变化B.铝框与磁铁转动方向一致，转速相同C.磁铁从图2位置开始转动时，铝框截面感应电流的方向为D.磁铁停止转动后，如果没有空气阻力和摩擦阻力，铝框将保持匀速转动【答案】A【解析】AB．磁铁转动的过程中通过铝框截面的磁通量发生变化，因此在铝框内产生感应电流，根据楞次定律可知铝框受到安培力作用，导致铝框转动，阻碍磁通量的变化，铝框与磁铁转动方向相同，但不能阻止故快慢不相同，铝框的转速一定比磁铁的转速小，故A正确，B错误；C．磁铁从图乙位置开始转动时，导致通过铝框截面的磁通量增加，根据楞次定律可知感应电流方向为a→b→c→d→a，故C错误；D．当磁铁停止转动后，如果忽略空气阻力和摩擦阻力，由于铝框转动的过程中仍然能产生感应电流，所以铝笼会受到反方向安培力作用逐渐减速直到停止运动，故D错误。故选A。5.如图所示是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场。下列表述正确的是（）A.质谱仪是分析同位素的重要工具B.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向内C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小【答案】A【解析】A．同位素的电荷数一样，质量数不同，所以质谱仪是分析同位素的重要工具，故A正确；B．加速粒子带正电，在速度选择器中受电场力向右，则洛仑兹力方向向左，由左手定则可判断磁场方向垂直纸面向外，故B错误；C．由平衡条件得得此时粒子受力平衡，可沿直线穿过选择器，故C错误；D．在磁场中，根据牛顿第二定律得半径r越小，比荷越大，故D错误。故选A。6.如图所示，固定在水平面上的半径为的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场。长为的水平金属棒，一端固定在竖直导电转轴上，随轴以角速度匀速转动，转动时棒与圆环接触良好，在圆环的点和电刷间接有阻值为的电阻和电容为、板间距为的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为，不计其他电阻和摩擦，下列说法正确的是（）A.棒产生的电动势为B.微粒的电荷量与质量之比为C.电阻消耗的电功率为D.电容器所带的电荷量为【答案】D【解析】A．棒产生的电动势为，故A错误；B．对微粒，由平衡条件有因为联立解得，故B错误；C．电阻消耗的电功率为因为联立解得，故C错误；D．电容器所带的电荷量为，故D正确。故选D。7.空间中有垂直于纸面的匀强磁场。场中有三角形，其中，。某时刻，两个不计重力，电荷量绝对值相等、质量为的粒子和质量为4m的粒子分别从、两点开始运动。其中粒子的速率为，速度垂直于向上。粒子速度未知。两粒子恰好在各自第一次到达点时相遇。则粒子的速率为（）A. B.C. D.【答案】A【解析】由题可知，a粒子从M点运动到P点MP是粒子圆周运动的弦长，故其中垂线和在M点的速度垂线交与MN的中点A，即为a粒子的圆周运动的圆心，几何关系可知，a粒子扫过的圆心角为，设NP边长L，根据几何关系可得，其中联立解得根据周期公式可知a粒子在磁场中运动时间因为b粒子运动时间和a相同，设b粒子扫过圆心角为，则其在磁场中运动时间解得故b粒子的轨迹如图，圆心为O点，如图所示根据几何关系可得解得根据洛伦兹力提供向心力，对a粒子有对b粒子有联立解得故选A。8.如图甲所示，等边三角形金属框的边长为，单位长度的电阻为，为边的中点，三角形所在区域内有磁感应强度垂直纸面向外、大小随时间变化的匀强磁场，图乙是匀强磁场的磁感应强度随时间变化的图像。下列说法正确的是（）A.时刻，金属框内的感应电流由大变小B.时，穿过金网框的磁通量为C.时间内、两点的电势差为D.时间内，、两点的电势差为【答案】B【解析】A．感应电流的大小其中为图像的斜率，通过图像可知在时刻，图像的斜率变大，所以感应电流也变大，A错误；B．在时，穿过线圈的磁通量，B正确；C．时间内产生的感应电流所以两点间的电势差，C错误；D．时间内产生的感应电流所以两点间的电势差，D错误。故选B。二、选择题：本题共2小题，每小题5分，共10分。在每小题给出的选项中，有多项符合题目要求的。全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。9.如图，半径为的圆形区域内有一垂直于纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，磁场边界上的点有一同种粒子源，粒子的比荷为，粒子以相等速率沿不同方向进入磁场，其中沿直径方向飞入的粒子在有界磁场中偏转射出，粒子的重力以及粒子之间的相互作用力均可忽略，由此可以判断（）A.所有粒子离开磁场时的速度方向相互平行B.粒子从点进入磁场时的速率为C.粒子从点进入磁场时的速率为D.若粒子从射出点沿射出速度反方向以相等速率射入，粒子将从磁场圆上与点对称的点射出【答案】AD【解析】BC．沿直径方向飞入的粒子在有界磁场中偏转射出，如图所示根据几何关系可得由洛伦兹力提供向心力得联立解得粒子从点进入磁场时的速率为故BC错误；A．由于粒子圆周运动的轨道半径为R，则任意方向进入磁场的粒子其入射点、出射点、轨迹圆心与磁场圆心四点构成棱形，则出射点速度方向始终垂直于入射点位置磁场圆的半径，如图所示可知所有粒子离开磁场时的速度方向相互平行，故A正确；D．若粒子从射出点沿射出速度反方向以相等速率射入，根据左手定则可知，粒子所受洛伦兹力方向与射出前洛伦兹力方向相反，粒子偏转方向与射出前相反，此后轨迹入射点、出射点、轨迹圆心与磁场圆心四点构成棱形，根据磁汇聚可知，粒子将从磁场圆上与P点对称的点射出，故D正确。故选AD。10.关于以下四幅图说法正确的是（）A.图甲，将开关断开时，灯泡A一定闪亮一下后再熄灭B.图乙，断开开关S后，弹簧K不会立刻将衔铁D拉起而断电C.图丙，真空冶炼炉接高频交流电源后能在炉体内产生涡流发热加热金属使金属熔化D.图丁，电子沿逆时针方向运动，为了使电子加速，电磁线圈中的电流应该变大【答案】BD【解析】A．线圈的直流电阻和灯泡电阻满足时，开关断开时，灯泡A闪亮一下后再熄灭，故A错误；B．将S断开，导致穿过线圈B的磁通量减小变慢，根据楞次定律可知，产生有延时释放D的作用，故B正确；C．真空冶炼炉的工作原理是炉中金属产生涡流使炉内金属熔化，不是炉体产生涡流，故C错误；D．电磁体线圈中电流变大，产生的磁感应强度变大，由楞次定律可知，进而产生的感生电场方向是顺时针方向，电子受感生电场的力与运动方向相同，电子的速度增大，故D正确。故选BD。三、非选择题：本大题共5小题，共58分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。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。11.某同学探究“影响感应电流方向的因素”，实验如下。（1）首先按图1所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向左偏转；再按图2所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转。进行上述实验最主要的目的是______。（选填选项前的字母）A.检查各仪器及导线是否完好B.推断电流从不同接线柱流入时电流计指针偏转方向C.检查电流计量程是否合适D.检查电流计测量电路的电流是否准确（2）接下来用如图3所示的装置做实验，按实验要求在答题卡上补充连接电路。（3）连接好实验电路后，闭合开关的瞬间，发现电流计指针向左偏转。当电流计指针回到原位置后，将滑动变阻器的滑动触头快速向左滑动，则会观察到电流计指针向______偏转。（4）把A线圈从同样高度插到B线圈中同样的位置处，第一次快插，第二次慢插，两情况下流过B线圈的电荷量分别为和，则______（选填“”，“”或“”）。【答案】（1）B（2）（3）右（4）=【解析】（1）先按图1所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向左偏转；再按图2所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转。进行上述实验最主要的目的是：推断电流从不同接线柱流入时电流计指针偏转方向。故选B。（2）完整的实物连线如图所示（3）连接好实验电路后，闭合开关的瞬间，可知线圈A中电流增大，穿过线圈B的磁通量增大，发现电流计指针向左偏转。当电流计指针回到原位置后，将滑动变阻器的滑动触头快速向左滑动，滑动变阻器接入电路阻值增大，线圈A中电流减小，穿过线圈B的磁通量减小，则会观察到电流计指针向右偏转。（4）把A线圈从同样高度插到B线圈中同样的位置处，第一次快插，第二次慢插，两情况下A线圈的初末位置变化相同，则两情况下穿过线圈B的磁通量变化相同，根据可知两情况下流过B线圈的电荷量相等，则有12.小贾同学在学习安培力后，设计了如图所示的装置来测定磁极间的磁感应强度。根据实验主要步骤完成填空：（1）在弹簧测力计下端挂一个匝数为的矩形线框，将线框的下短边完全置于形磁铁的、极之间的磁场中，并使线框的短边水平，磁场方向与矩形线框的平面___________（填：“平行”或“垂直”）；（2）在电路___________（填：“接通”或“未接通”）时，记录线框静止时弹簧测力计的读数；（3）闭合开关，调节滑动变阻器使电流表读数为，记录线框静止时弹簧测力计的读数，则线框所受安培力大小为___________，方向为___________；（4）用刻度尺测出矩形线框短边的长度；（5）利用上述数据可得待测磁场的磁感应强度___________。【答案】（1）垂直（2）未接通（3）竖直向下（5）【解析】（1）[1]应使矩形线圈所在的平面与N、S极的连线垂直，这样能使弹簧测力计保持竖直，方便测出弹簧的拉力；（2）[2]实验需要首先测出线框所受重力大小，后续通电后才能通过力的平衡计算出安培力，因此需要在电路未接通时，记录线框静止时弹簧测力计的读数；（3）[3][4]没通电时，对线框受力分析，线框所受重力等于弹簧测力计拉力，即通电后，对线框受力分析，线框受重力、安培力、弹簧的拉力，三力平衡，同时根据弹簧测力计示数变大可知，安培力方向应竖直向下，则三个力应满足联立解得（5）[5]由安培力公式可得解得13.如图所示，两平行金属导轨间的距离，导轨与水平面的夹角，在导轨所在区域内分布垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小，导轨的一端接有电动势，内阻的直流电源，一根与导轨接触良好，质量为的导体棒垂直放在导轨上，棒恰好静止。棒与导轨接触的两点间的电阻，不计导轨的电阻，取，，，求：（1）棒上的电流大小和棒受到的安培力的大小；（2）棒与轨道间动摩擦因素；（3）若只把匀强磁场的方向改为竖直向上、大小改为2.0T，其他条件都不变，求导体棒开始运动时的加速度。【答案】（1），（2）（3），方向沿导轨向下【解析】（1）根据闭合电路的欧姆定律可得根据安培力公式可知（2）导体棒受力如图根据平衡条件可知解得（3）对导体棒受力分析如图沿导轨方向由牛顿第二定律有垂直于导轨方向其中联立可得，导体棒运动的加速度大小为方向沿导轨向下。14.如图所示，坐标平面的第I象限内存在平行于轴负方向的匀强电场，第II象限内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为、电荷量为、带正电的粒子从匀强电场