山东省济宁市兖州区2024-2025学年高二下学期期中考试物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE12024—2025学年度第二学期期中质量检测高二物理试题注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。认真核对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。2．选择题答案必须使用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须使用0.5mm黑色签字笔书写，字体工整，笔迹清楚。3．请按照题号在各题目的答题区域内答题，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试卷上答题无效；保持卡面清洁，不折叠、不破损。一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。1.如图所示，螺线管与灵敏电流计相连，磁铁从螺线管的正上方由静止释放，向下穿过螺线管。下列说法正确的是（）A.电流计中的电流先由a到b，后由b到aB.a点的电势始终低于b点的电势C.磁铁减少的重力势能等于回路中产生的热量D.磁铁刚离开螺线管时的加速度小于重力加速度【答案】D【解析】当磁铁的N极向下运动，导致穿过线圈的磁通量发生变化，导致线圈中产生感应电动势．由楞次定律可得感应电流的方向，从而判断电流计中电流方向，感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因，根据来拒去留的判断口诀分析在各点的受力情况，从而知道加速度的大小。A、当磁铁N极向下运动，导致穿过线圈的磁通量变大，且方向向下，则由楞次定律可得线圈中产生感应电流方向盘旋而下，螺线管下端相当于电源的正极．所以通过G的电流方向为从b到a，当S极离开螺线管时，穿过线圈的磁通量变小，且方向向下，则螺线管上端相当于电源的正极．所以通过G的电流方向为从a到b，则a点的电势先低于b点的电势，后高于b点电势，故AB错误；C、磁铁减少的重力势能等于回路中产生的热量和磁铁的动能，故C错误；D、磁铁刚离开螺线管时，正在远离螺线管，磁铁受到的磁场力阻碍磁铁远离螺线管（去留），则加速度a＜g，故D正确．故选D2.在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示，已知线框内阻为，外接一只电阻为的灯泡，则（）A.电压表的示数为B.电路中的电流方向每秒改变10次C.时，线圈处于中性面D.电动势的瞬时值表达式为【答案】B【解析】B．从乙图可知，周期T=0.2s，频率5Hz，所以电路中的电流方向每秒改变10次，选项B正确；A．从乙图可知，电动势最大值电动势有效值故电路电流电压表V的示数U=IR=18V选项A错误；C．0.1s时，感应电动势最大，此时磁通量为零，线圈与中性面垂直，故C错误；D．角速度故电动势e的瞬时值表达式故D错误。故选B。3.如图所示，理想变压器原线圈输入电压，副线圈电路中为定值电阻，R为滑动变阻器，理想交流电压表V1和V2的示数分别为和，理想交流电流表A1和A2的示数分别为和。下列说法正确的是（）A.和是电压的瞬时值B.之比等于原、副线圈的匝数之比C.滑片P向上滑动过程中，变大，变大D.滑片P向上滑动过程中，不变，变小【答案】D【解析】A．和表示电压的有效值，故A错误；B．、之比与原、副线圈的匝数之比成反比，故B错误；CD．滑片P向上滑动过程中，输出电压只与输入电压和匝数有关，所以不变，总电阻增大，那么副线圈的电流减小，因此原线圈的电流也减小，故D正确，C错误。故选D。4.如图所示为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器。升压变压器原、副线圈匝数之比为，其输入电压如图所示，输电功率为200kW，输电线总电阻为，则下列说法正确的是（）A.降压变压器副线圈输出的交流电频率为100HzB.升压变压器副线圈的电压有效值为5000VC.高压输电线上电流有效值为40AD.高压输电线上损失电压为【答案】D【解析】A．交流电周期降压变压器副线圈输出的交流电频率为故A错误；B．升压变压器原线圈的电压有效值为根据升压变压器副线圈的电压有效值为故B错误；C．根据得高压输电线上电流有效值为故C错误；D．高压输电线上损失的电压为故D正确。故选D。5.为两个完全相同的定值电阻，两端的电压随时间周期性变化的规律如图1所示（三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的倍），两端的电压随时间按正弦规律变化如图2所示，则两电阻在一个周期T内产生的热量之比为（）A. B. C. D.【答案】B【解析】根据有效值的定义可知图1的有效值的计算为解得图二的有效值为接在阻值大小相等的电阻上，因此故选B。6.如图所示，水平面内有相距为l=1.0m的两平行固定金属导轨，导轨左端接有电动势E=4V、内阻r=1Ω的电源，金属棒ab跨接在金属导轨上，与两金属导轨垂直并与导轨接触良好，棒ab接入电路部分的电阻R=1Ω，金属导轨电阻不计，整个装置处于磁感应强度大小B=1T的匀强磁场中，磁场方向与棒ab垂直且与水平面成θ=30°角斜向右上方，棒ab始终静止于导轨上。下列说法正确的是（）A.棒ab所受摩擦力水平向左 B.棒ab所受安培力大小为1NC.棒ab受到的支持力比重力小1N D.棒ab所受摩擦力大小为1N【答案】D【解析】由于导体棒ab与磁场方向垂直，因此棒ab所受安培力大小为根据左手定则可知，导体棒ab所受安培力的方向与磁场方向垂直，指向左上方，根据平衡条件，做出导体棒受力分析截面图，如图所示AD．由平衡条件可知，棒ab所受摩擦力水平向右，大小为A错误，D正确；B．棒ab所受安培力大小为2N，B错误；C．导体棒在竖直方向上受力平衡因此C错误；故选D。7.关于下列四幅图的说法正确的是（）A.图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，要想粒子获得的最大动能增大，可增加电压UB.图乙是磁流体发电机的结构示意图，可以判断出A极板是发电机的正极，B极板是发电机的负极C.图丙是速度选择器的示意图，带电粒子（不计重力）能够沿直线从右侧进入并匀速通过速度选择器的条件是，即D.图丁是质谱仪的主要原理图。其中、、在磁场中偏转半径最大的是【答案】D【解析】A．粒子射出回旋加速度器时得可知，粒子的最大动能与加速度电压无关，A错误；B．根据左手定则，正离子向下偏转，负离子向上偏转，则A极板是发电机的负极，B极板是发电机的正极，B错误；C．根据左手定则可知，电场力与洛伦兹力同向，则图丙不是速度选择器，C错误；D．粒子经过速度选择器后的速度相同，根据得的比荷最小，则运动半径最大，D正确。故选D。8.如图所示，边长为L的等边三角形ABC内有垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B0的匀强磁场，D是AB边的中点，一质量为m、电荷量为−q（q>0）的带电的粒子从D点以速度v平行于BC边方向射入磁场，不考虑带电粒子受到的重力，下列说法正确的是（）A.粒子可能从B点射出B.若粒子垂直于BC边射出，则粒子做匀速圆周运动的半径为C.若粒子从C点射出，则粒子在磁场中运动的时间为D.所有从AB边射出的粒子，其在磁场中运动的时间都不相等【答案】C【解析】A．带负电的粒子从D点以速度v平行于BC边方向射入磁场，由左手定则可知，粒子向下偏转，由于BC边的限制，粒子不能到达B点，故A错误；B．粒子垂直于BC边射出，如图甲所示则粒子做匀速圆周运动的半径等于D点到BC边的距离，即，故B错误；C．若粒子从C点射出，如图乙所示根据几何关系有解得由几何关系可得则∠O=60°则粒子在磁场中运动时间为，故C正确；D．若粒子从AB边射出，则粒子的速度越大，轨迹半径越大，如图丙所示由几何知识可知，所有粒子从AB边射出时的圆心角均相同，可知其在磁场中运动的时间均相同，故D错误。故选C。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9.如图甲，在虚线所示的区域有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场变化规律如图乙所示，面积为S的单匝金属线框处在磁场中，线框与电阻R相连，若金属框的电阻为，下列说法正确的是（）A.流过电阻R的感应电流由a到bB.线框cd边受到的安培力方向向上C.感应电动势大小为D.ab间电压大小为【答案】AD【解析】穿过线圈的磁通量在增大，根据楞次定律可得感应电流为逆时针，故流过电阻R的感应电流由a到b，A正确；电流是从c到d，根据左手定则，可得线框cd边受到的安培力方向向下，B错误；根据法拉第电磁感应定律可得，根据欧姆定律可得ab间电压大小为故C错误D正确。10.如图所示，圆形区域内存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，两比荷相同的带电粒子（不计重力）沿直线AB方向从A点射入磁场中，分别从圆弧上的P、Q两点射出，不计粒子间的相互作用，下列说法正确的是（）A.从P、Q射出的粒子在磁场中运动的时间之比为B.从P、Q射出的粒子在磁场中运动的时间之比为C.从P、Q射出的粒子速率之比为D.从P、Q射出的粒子速率之比为【答案】AD【解析】做出带电粒子运动轨迹如图所示根据几何关系可知，到达P点的粒子在磁场中转过的角度为，到达Q点的粒子在磁场中转过的角度为，设圆形磁场的半径为R，根据几何关系可得，可得带电粒子做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得可得粒子做圆周运动的半径为粒子的运动周期为粒子在磁场中的运动时间为则从P、Q射出的粒子速率之比为从P、Q射出的粒子在磁场中运动的时间之比为故选AD。11.如图所示的两个有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B，方向分别垂直纸面向里和向外，磁场宽度均为L．距磁场区域的左侧L处，有一边长为L的正方形导体线框，总电阻为R，且线框平面与磁场方向垂直．现用拉力F使线框以速度v匀速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点，规定电流沿逆时针方向时电动势E为正，拉力F向右为正．关于感应电动势E、线框中通过的电荷量q、拉力F和产生的热功率P随时间t变化的图像正确的有（）A. B.C. D.【答案】AD【解析】A．当线圈进入第一个磁场时，产生的感应电动势为E=BLvE保持不变，根据楞次定律可知，感应电流是逆时针，而线圈开始进入第二个磁场时，两端同时切割磁感线，电动势应为E=2BLv根据楞次定律可知，感应电流是顺时针，当线圈离开第二个磁场时，产生的感应电动势为E=BLv根据楞次定律可知，感应电流是逆时针，故A正确；B．根据法拉第电磁感应定律得①根据闭合电路欧姆定律得②线框中通过的电荷量③由①②③式解得线框中通过的电荷量可知，线框中通过的电荷量与磁通量成正比。当线框运动L时开始进入磁场，磁通量开始增加，线框中通过的电荷量增大；当全部进入时达最大，线框中通过的电荷量最大；；此后向外的磁通量增加，总磁通减小，线框中通过的电荷量减小；；当运动到2.5L时，磁通量最小为0，线框中通过的电荷量也为0，故B错误；CD．拉力的功率P=Fv因速度不变，而在线框在第一个磁场时，电流为定值，拉力为定值，外力F的功率也为定值；两边分别在两个磁场中时，感应电动势为E=2BLv外力等于安培力，为外力的功率为拉力和功率都变为4倍；此后从第二个磁场中离开时，安培力应等于线框在第一个磁场中的安培力，外力的功率也等于在第一个磁场中的功率，故D正确，C错误；故选AD。12.如图，和是电阻不计的平行金属导轨，其间距为，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，二者平滑连接，右端接一个阻值为的定值电阻。平直部分导轨左边区域有宽度为，方向竖直向上，磁感应强度大小为的匀强磁场。质量为，电阻为的金属棒从高为处静止释放，到达磁场右边界处时速度为。已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为，金属棒与导轨间接触良好。则金属棒穿过磁场区域的过程中（）A.通过金属棒的电荷量为B.金属棒产生的焦耳热为C.机械能的损失为D.通过磁场的时间为【答案】BCD【解析】A．根据电磁感应定律有由欧姆定律可知根据公式联立解得A错误；B．根据能量守恒定律有则金属棒产生焦耳热为B正确；C．据能量守恒定律可得机械能的损失为C正确；D．据机械能守恒定律有可得棒进入磁场时的速度据动量定理有解得D正确。三、非选择题：本题共6小题，共60分。13.我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律。以下是实验探究过程的一部分（图中A是小线圈，B是大线圈）。（1）如图甲所示，当磁体N极朝下且向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道电流表指针偏转方向与电流方向间的关系。（2）如图乙所示，实验中发现闭合开关时，电流表指针向右偏转。电路稳定后，若向右移动滑动变阻器滑片，此过程中电流表指针向______偏转，若将线圈A抽出，此过程中电流表指针向______偏转。（均选填“左”或“右”）（3）某同学按图丙所示电路完成探究实验，在完成实验后未断开开关，也未把A、B两线圈和铁芯分开放置，在拆除电路时突然被电击了一下，则被电击是在拆除______（选填“A”或“B”）线圈所在电路时发生的，分析可知，要避免电击发生，在拆除电路前应______（选填“断开开关”或“把A、B线圈分开放置”）。【答案】（2）左左（3）A断开开关【解析】（2）[1][2]如题图乙所示，实验中发现闭合开关时，穿过线圈B的磁通量增加，电流表指针向右偏，电路稳定后，若向右移动滑动变阻器的滑片，通过线圈A的电流减小，磁感应强度减，穿过线圈B的磁通量减少，电流表指针向左偏转，若将线圈A抽出，穿过线圈B的磁通量减少,电流表指针向左偏转。（3）[3][4]在完成实验后未断开开关，也未把A、B两线圈和铁芯分开放置，在拆除电路时，线圈A中的电流突然减少，从而出现断电自感现象，线圌中会产生自感电动势，进而会突然被电击一下，为了避免此现象，则在拆除电路前应断开开关。14.在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，如图所示为所用实验器材：可拆变压器、学生电源、数字多用电表。（1）本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是______。A.控制变量法 B.等效代替法 C.整体隔离法（2）为了减少涡流的影响，铁芯应该选择______。A.整块硅钢铁芯B.整块不锈钢铁芯C.绝缘的硅钢片叠成D.绝缘的铜片叠成（3）现将数字多用电表的选择开关旋至最合适的挡位后，分别测量原线圈匝数为时的输入电压和副线圈匝数为时的输出电压，数据如表所示。原线圈匝数（匝）副线圈匝数（匝）输入电压（V）输出电压（V）1002004.328.271008004.3233.904008004.338.2640016004.3316.52①在误差允许范围内，表中数据基本符合______规律。②进一步分析数据，发现输出电压比理论值偏小，请分析原因__________________。【答案】（1）A（2）C（3）变压器原副线圈的电压之比等于匝数之比有漏磁、铁芯发热、导线发热等【解析】（1）本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是控制变量法。故选A。（2）为了减小变压器中涡流产生的能量损耗，变压器的铁芯结构和材料是彼此绝缘的硅钢片叠成。故选C。（3）①[1]由实验数据可知第1次有，第2次有，第3次有，第4次有，由以上计算可知，在误差允许的范围内，表中数据基本符合变压器原副线圈的电压之比等于匝数之比规律。②[2]进一步分析数据，发现输出电压比理论值偏小，可能的原因是有漏磁、铁芯发热、导线发热等。15.如图所示为一个小型交流发电机的示意图，其线框ABCD匝数n=100匝，面积为S=0.02m2，总电阻r=10Ω，绕垂直于磁场的轴OO'匀速转动，角速度ω=100rad/s。已知匀强磁场磁感应强度B=T，矩形线圈通过滑环与理想变压器相连，副线圈与电阻R相接，电表均为理想电表，电流表示数为I=4A。从线框转至中性面位置开始计时，求：（1）线圈中感应电动势的瞬时值表达式；（2）当原、副线圈匝数比为2：1时，电阻R阻值及消耗的电功率。【答案】（1）e=200sin100t（V）；（2）10Ω，640W【解析】（1）感应电动势的最大值从线框转至中性面位置开始计时，线圈中感应电动势的表达式为（2）感应电动势的有效值为线圈内电压U内＝Ir＝40V电压表的示数U＝E﹣U内＝200V﹣40V＝160V由于是理想变压器P入＝P出电阻R上消耗的电功率P＝UI＝640W根据变压比可知，电阻R两端的电压UR＝＝80V电阻R＝＝10Ω16.如图所示，一个质量为m、电荷量为q的带负电荷的粒子，不计重力，从x轴上的P点以速度v射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好从y轴上的Q点垂直于y轴射出第一象限。已知v与x轴正方向成60°角，。（1）求匀强磁场的磁感应强度B的大小；（2）求带电粒子在磁场中运动的时间；（3）若只改变匀强磁场的磁感应强度的大小，求B满足什么条件时，粒子不会从y轴射出第一象限。【答案】（1）（2）（3）【解析】（1）根据题意，画出带电粒子运动轨迹如图所示由几何关系有解得轨道半径为由洛伦兹力提供向心力可得解得匀强磁场的磁感应强度的大小为（2）运动时间为（3）由第一问可得粒子刚好不会从y轴射出第一象限的轨迹如图所示由几何关系得由洛伦兹力提供向心力可得联立解得所以粒子不会从y轴射出第一象限磁感应强度大小满足的条件为17.如图所示，两根足够长平行金属导轨、固定在倾角的绝缘斜面上，顶部接有一阻值的定值电阻，下端开口，轨道间距，整个装置处于磁感应强度的匀强磁场中，磁场向垂直斜面向上，质量的金属棒ab置于导轨上，ab在导轨之间的电阻，电路中其余电阻不计，金属棒ab由静止释放后沿导轨运动时始终垂直于导轨，且与导轨接触良好，不计空气阻力影响。已知金属棒ab与导轨间动摩擦因数，，，取。（1）求金属棒ab沿导轨向下运动的最大速度；（2）求金属棒ab沿导轨向下运动过程中，电阻的最大电功率；（3）若从金属棒ab开始运动至达到最大速度过程中，电阻上产生的焦耳热总共为，求流过电阻的总电荷量。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】（1）金属棒由静止释放后，沿斜