上海市某中学2024-2025学年高一年级下册期末考试物理试题（解析版）

上海市实验学校2024学年度

第二学期高一物理学科期末考试试卷

（考试时间：90分钟满分；120分）

一、游乐场

“旋转匕椅”“海盗船”“激流勇进”等是游乐场里深受人们喜爱的项目，它们的设计中都巧妙地运用了

物理学原理。

1.“海盗船”在外力驱动下启动，当达到一定高度后撤去驱动力，此后“海盗船”来回摆动，幅度逐渐减

小。由低处向高处摆动过程中，“海盗船”（）

A.重力势能增大，动能减小，机械能减小

B.重力势能减小，动能增大，机械能减小

C.重力势能增大，动能减小，机械能不变

D.重力势能减小，动能增大，机械能不变

2.“激流勇进”设施如图所示，船和游客的总质量为〃?，在动力系统的牵引下，由静止开始沿倾角为夕的

直道，以加速度。匀加速提升至一定高度，随后依次经过几段不同的轨道最后冲入水池中。在沿直道提升

阶段，船对游客（）

A.做正功B.不做功C.做负功

【答案】1.A2.A

【解析】

【1题详解】

“海盗船”来回摆动，幅度逐渐减小，说明阻力做功不能忽略，机械能不守恒。由低处向高处摆动过程中,

重力做负功，“海盗船”重力势能增大，机械能减小，故动能减小。

故选A。

【2题详解】

在沿直道提升阶段，游客做加速运动，动能增大，且重力对游客做负功，根据动能定理

W^=WG+W>0,可得船对游客做正功。

故选Ao

二、地球磁场

地球磁场是地球生命的保护罩.利用智能手机中的传感器可以测量磁感应强度B,如图手机显示屏所在平面

为xQy面，保持z轴正向竖直向二，某同学在A地对地磁场进行测量，结果如卜.表。利用卜表数据，完成

本情景中的题目。

5y/gTBz/nT

-210-21

3.（I）A地位于地球的（）（选填：“A.北半球”或“B.南半球”）；

（2）测量时x轴正方向（）

A.指向东B.指向南C.指向西D.指向北

4.为解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流/引起的。在下图中,

正确表示安培假设中环形电流方向的是（）

■@

A.西•t,东

■t

C西东D.西东

5.在A地，如图，有一个竖直放置的圆形线圈，在其圆心。处放一个可在水平面内转动的小磁针。线圈

未通电流时，小磁针稳定后所指方向与地磁场水平分量的方向一致。调整线圈方位，使其与静止的小磁针

在同一竖直平面内；给线圈通上电流后，小磁针偏转了45。，则电流在圆心。处产生的磁感应强度大小

6.在A地，悬挂一个边长为0.2m的正方形单匝导体线框，如图所示，”△边固定在东西方向的转轴上，线

框总电阻为2Q。起始时刻线框平面处于水平面内的位置I,释放后线框沿顺时针方向转动，时刻到达竖直

平面内的位置2。只考虑地磁场，从位置1转动到位置2的过程，通过线框平面磁通量的最大值.

（保留3位有效数字）

【答案】3.①.A②.B4.D

5.2.1xlO-5T

6.LlQxlO^Wb

【解析】

【3题详解】

⑴根据表格中的数据可知，在z轴方向上，具有竖宜向下的磁场分量，所以A地位丁•地球的北半球；

⑵地磁场的方向在地面上，具有从南方指北方的磁场分量，表格中磁场的分量是负的，所乂X轴指向

南。

"题详解】

地球的磁场相当于条形磁铁的磁场，在地球内部磁感线由北向南，外部由南极指向北极，根据安培定则环

形电流的方向由东向西。

故选D。

【5题详解】

根据表格信息，此地的地磁场水平分量大小为3=21卜仃

给线圈通卜电流后.线圈自身产件的磁场练在中心处是垂直干线圈平面的.小磁针偏转了45。，说明

tan45°=—

B。

所以综=21RT

【6题详解】

此处地磁场大小为入=JBJ+B」=21及"

当线圈平面与地磁场垂直时磁通量最大，此时（D=BS=2lV2|jTx0.04m2=LI9xlO^Wb

三、电池

电池因其便携、易用，在日常生活中应用十分普遍。近年来，我国在开发新能源方面发展迅速•：锂电池由于

具有较高的能量及更具环保性，已经开始全面取代传统的铅酸、银氢和银镉电池，成为目前重要的储能元

件。

7.常用的干电池电动势为1.5V,铅蓄电池电动势为2V。

（1）电动势的高低，反映了电源内（选填：“静电力”或“非静电力”）做功的本领不同。

（2）如图所示是一节可充电锂电池，其上所标的参数“5000mAh”反映的物理量是（）

A.电能B.电荷量C.电ED.电功率

8.在电路中，当电流通过用电器时，可将电能转化为所需要的各种形式的能量.下列家用电器主要为了将

电能转化为机械能的是（）

A.吸尘器B.充电器C.电水壶D.电冰箱

9.纯电新能源汽车采用的是电力驱动，而不是燃油驱动。石油属于一次能源，则电力属于能源（选

填：“一次”或“二次”）。在汽车充电时，是把能转化为（选填：“化学能”或“电

能”）。

10.利用果蔬发电是科技界不断研究的一项新技术。某学生研究小组将铜片和锌片磨光后分别平行插入番

茄和土豆制成果蔬电池进行实验探究。实验电路如图1所示。经采集和计算得到的电池参数见表中数据，

则（）

变阻器电流传感器

电压传感器

就

电池电动势E（V）内阻，,（c）

番茄0.6959291.81

土豆0.7549559.59

A.实验中变阻器取值应远小于果蔬电池的内阻

B.电键断开时，电压传感器的读数就是电动势值

C.若电阻箱阻值不断增大，电压传感器的读数将趋近一个常数

D.番茄电池把1C正电荷在电源内部从负极搬运到正极所做的功大于土豆电池所做的功

II.我国民航总局关于民航旅客携带“充电宝”乘机规定和小兰同学的移动电源的铭牌分别如图（a）、

（b）所示，可判断此“充电宝”在输入过程中的最大功率为W,小兰_____（选填“能”或“不

能”）将它随身携带乘机。

产

品型

号

A5

容

电池

景

3.7V20000mAh

容

额定

或

接13000mAh(5VlA)

输入:z

民航总局关于携带充电宝出行的相关规定接

输出nMicroUSB

低于lOOWh随身携带，不可托运

输入USB-A/MicroUSB

10O-16OWh经航空公M批准才能随身携带（不超过两块），不可托运输出DC5.0V/2.4A(Max)

■过l60Wh禁止演身携带,不可托运2xDC5.0V/2.4A(3.5AMax)

图⑻图(b)

12.两个直流电源的总功率/随外电压U变化的关系图线，如图中的a、b所示，若两电源的内阻为人

小，能提供的最大输出功率为三、八，则（）

B.ra<rk,Ptl<Ph

C.ra>rhfPa=PhD.ra>rh,Pa<Pb

【答案】7.①.非静电力②.B8.A

9.①.二次②.电能③.化学能10.C

11.0.12②.能12.A

【解析】

【7题详解】

[I]电动势的高低，反映了电源内丰静电力做功本领的不同。

⑵根据。=〃,可得“5000mAh”所反映的物理量是电荷曷,故选B.

【8题详解】

A.吸尘器主要是为了将电能转化为机械能，故A符合题意；

B.充电器主要是为了将电能转化为化学能，故B不符合题意；

C.电水壶主要是为了将电能转化为内能，故C不符合题意；

D.电冰箱是将电能转化为压缩机的机械能，从而使压缩机工作维持低温，但是电冰箱的主要功能不是输出

机械能，故D不符合题意。

故选Ao

【9题详解】

[1]石油属于•一次能源，电力属于二次能源。

⑵⑶在汽车充电时，是把电能转化为化学能。

【10题详解】

A.变阻器的取值若远小于果蔬电池的内阻，电压传感器的示数变化范围很小，失去调节意义，故A错误;

B.电键断开时，电压传感器的读数为0,故B错误；

U_RE=]E

C.电压传感器的读数R+r",r，随着电阻R的增大，电压传感器读数越接近电动势，故C正

14---

R

确：

D.根据W界=qE,番茄电池的电动势小于土豆电池，故把1C正电荷在电源内部从负极搬运到正极所做的

功小于土豆电池所做的功，故D错误。

故选C。

[11题详解】

[I]“充电宝”在输入过程中的最大功率为R}5X2.4W=12W

⑵限据规定，小兰可以将它随身携带乘机。

【12题详解】

E-UE2E

根据凡=/七=------E,整理得七=2一£〃

rJrr

R2£2EE.

根据图像可知，二者的纵截距相等，即"=人相等，a图像斜率的绝对值更大，即可得

4Grb

E«<E2r(l<rh

E2

输出功率为%=/2R=ER,整理可得七二

R+r)/?+—+2r

R

当且仅当尺二厂，输出功率达到最大为《回=呆

可知两电源的最大输出功率相同，综上所述。

故选Ao

13.如图（a）所示为“用DIS测电源的电动势和内电阻”的部分实验电路图，电流传感器有微小电阻，图

（b）是某同学实验中得到的U—/图线。

0.050.101.050.200.250.300.350.400.450.5

图®

（I）实验中还需要传感器，其接线应接在图（a）电路中的“I”和位置（“2、3、4”中选

填）；

（2）由图（b）实验图线的拟合方程y=-L12x+2.96可得，该电源电动势£=V,内阻，•=

_____Q：

（3）根据实验测得的/、U数据，若令y=/U,x=/则由计算机拟合得出的）一工图线应是图（c）中的

（选填“〃”、"b"或"c"）,其余两条图线分别是令）=化，），=/2厂得出的；

（4）由第（2）问中得到的电源电动势和内阻的值，推测图丙中M点的坐标为o（保留3位有效数

字）

【答案】①.电压②.3③.2.96©.1.12⑤.c（2.64,7.82）

【解析】

【详解】（1）口][2]实验中还需要电压传感器测路端电压，应分别接在电路中电源的正负极两端，但是开关

要起到作用，乂电流传感器有微小电阻，为了减小误差，电流传感器应采用外接法。则电压传感器接线应

分别接在图（a）电路中1和3位置。

（2）[3][4]根据闭合电路欧姆定律

U=E-Ir

由图（b）实验图线的拟合方程可得，图像纵坐标的截距表示电源电动势，则有E=2.96V

斜率的绝对值表示电源的内阻，则有r=1.120

（3）[5]根据实验测得的人U数据，若令y=IU,x=I

则由计算机拟合得出的图线应是电源的输出功率与干路电流的关系，由于电源的输出功率随外电阻

的增大是先增大后减小，当外电阻等于电源内阻时输出功率最大，所以该图线应是以

（4）[6]根据第（2）问中得到的电源电动势和内阻的值，则有

E22962

=IE=—=--W«7.82W

mmr1.12

,E2.96“A

=/=—=----AAxn.64A

minr1.12

所以推测图（丙）中M点的坐标为（2.64,7.82）。

五、库仑扭秤

库仑扭秤实验装置示意图如图所示；绝缘棒一端是带电小球A,另一端为平衡小球B,C为与A完全相同

的可固定的带电小球。

14.在库仑扭秤实验中，()

A.AB两球必须带等量同种电荷

B.必须精确测出AC两球所带的电荷量

C.弹性扭丝扭转角的比值间接反映静电力大小的比值关系

6装置中AC两球带等量同种电荷，描述其周围电场的电场线如图所示。。点为两球心连线的中点，PN

两点在两球心连线的中垂线上。

(1)由图可知()

A.P点处电场强度的方向从P指向0

B.P点处电场强度比。点处电场强度大

C.从。向P延伸到无穷远的射线上电场强度一直增大

D.AC之间没有画出电场线的区域中电场强度处处为零

(2)P、N两点的电势分别为舛、小，一负点电荷位于P、N两点时的电势能分别为昂「、昂电则()

A.港>处，Epp>EpN

<驷>

Epp>£PN

C.^p>(ps,Epp<EpN

D.舛<(ps,Epp<EpN

（3）一点电荷仅在电场力作用下由。点从静止开始运动，到达。点时的速度大小为I，。若该点电荷的电荷

量与质量比值的绝对值为〃，则0。间的电势差UOP为。

16.与磁通量类似，对于电场也可以引入“电通量”这一物理量。

（1）在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，有一个面积为S的矩形线框，且线框所在平面与磁场方向平行，

则穿过这个线框的磁通量为

（2）磁通量的单位为

A.WbB.TC.TmD.Wbm2

（3）如图，真空中有相距为，•的。、户两点。将一电荷量为。的点电荷固定于。点，则该点电荷产生的电

场在。点处的电场强度大小为。在。点处放置一面积为S的正方形线框，线框所在平面与。、。连线

垂直且线框的边长远小于八类比磁通量的定义，该点电荷产生的电场穿过这个线框的电通量应为（静

电力常量为女）

0rP

o-----------•

Q

17.如图所示，在平面直角中有方向平行于坐标平面的匀强电场，已测得坐标原点。处的电势为0V,点4

处的电势为6V,点3处的电势为3V,那么电场强度的大小为£=V/m,方向与工轴正方向的夹角

为o

-y/cm

8（0,⑸

（x/cm

。力（6,0）

【答案】14.C15.①.B®.C®.—

2n

16.①.0②.A③.华■④.

rr~

17.①.200②.120。

【解析】

【14题详解】

A.实验时只使A球带电，B球平衡小球不带电，A错误；

B.实验时只需知道静电力大小的比值，只需知道AC带电量关系，不需要必须精确测出AC两球所带的电

荷量，B错误；

C.两球间的静电力越大，则弹性扣丝扣技角越大，则弹性切丝排转角的比值间接反映静电力大小的比值

关系，C正确。

故逃c。

【15题详解】

（1）[l]A.P点处电场强度的方向从P指向N,A错误：

B.因。点场强为零，可知P点处电场强度比。点处电场强度大，B正确；

c.从。向P延伸到无穷远的射线上电场线先密后疏，可•知电场强度先增大后减小，C错误；

D.AC之间没有画出电场线的区域中只有。点的场强为零，其它各点电场强度不为零，D错误。

故选B。

（2）[2]沿电场线电势逐渐降低，可知舛>纱；负电荷在高电势点电势能较小，可知际P<EpN.故选C。

（3）⑶由动能定理可知=；〃病

2

可得UOP=—

°PIn

【16题详解】

（1）[1]因线框所在平面与磁场方向平行，则穿过这个线框的磁通量为0；

（2）[2]磁通量的单位为Wb,故选A；

（3）[3]该点电荷产生的电场在P点处的电场强度大小为E=^-

[4]该点电荷产生的电场穿过这个线框的电通量应为成=坐

r-

【17题详解】

取04的中点C,因A点电势为6V,则C点的电势为3V,连接3C为等势线，作3c的垂线，即为

电场线，因为80二百cm,CO=3cm,可知N8CO=30。，则电场线与x轴正方向的夹角为180。心0。=120。

U3

场强大小为E二上二——:——V/cm=200V/m

d3xsin30

五、电阻率

电阻率的测定有非常重要的意义。如：为满足集成电路的性能要求，对金属导体、半导体等电阻率进行测

定；又如土壤电阻率是表征土壤电导性能的指标，被广泛应用于雷电风险评估、研究土壤的腐蚀性等方

面。

18.“测量金属丝的电阻率”的实验电路如图所示，实验过程中:

1一

s'?

_R

JLiz

（1）用测量金属丝长度，用（两空均选填“刻度尺”或“螺旋测微器”）测最

金属丝的直径，为减小误差进行多次测量求平均值，得到金属丝长度L和直径乩

（2）根据电路图连接电路，开关S处于断开状态，滑动变阻器滑动片滑到（选填：或

"夕'）端。闭合开关，调节滑动变阻器，记录多组电压和电流。

（3）根据实验数据，画出U-/图，由图线的斜率得出金属丝的阻值为凡由此可知金属丝的电阻率〃为

（用L、d、R表示）。

19.测晟•土壤的电阻率。已知盛满土壤样品的玻璃管的内径d=60mm,改变土壤样品长度，测最每次土壤

长度L和土壤的阻值R；利用记录的多组土壤长度L和电阻A的数据，绘制如图所示的R-L关系图像“由

图像可求土壤样品的电阻率为Cm。（保留3位有效数字）

20.如图所示，利用圆柱体容器及相关电路测量盐水的电阻率。

（1）用游标卡尺测出圆柱体容器的内直径乩由玻璃管侧壁的刻度尺测出压缩后盐水的高度鼠

（2）闭合开关开关S2接（填“1”或“2”）端，调节滑动变阻器R,使电压表的读数为

S,滑动变阻器滑片不动，然后将开关S2接（填“1”或“2”）端，再次记录电压表的读数

为S,发现则电阻Ro两端的电压为o

（3）已知定值电阻Ro,根据（1〕（2）测量的数据，计算得待测盐水的电阻率为,

【答案】18.①.刻度尺②.螺旋测微器③④.工”

4L

19.11320.①.2②.1③,5-5④.“网兀，一

4（Ui-Uh

【解析】

【18题详解】

（1）用刻度尺测量金属丝长度，用螺旋测微器测量金属丝的直径；

（2）为了保证闭合开关S时电路中的电流过大，在根据电路图连接电路时，开关S处于断开状态3滑

动变阻器滑动片应该滑到1端；

（3）根据电阻定律得

R=p-

S

金属丝的横截面为圆形，其直径为乩横截面积为

联立以上两式解得金属丝电阻率为

7Td2R

P--------

4L

【19题详解】

由小题1可得土壤的电阻与其长度的关系为

R*L

7Td2

再结合题中所给的凡心关系图像可得

4p_2.0X1Q3

就一5.0x10-2

将d=60mm代入上式可算得

p=\13Qm

【20题详解】

（2）由于Ui>S,所以闭合开关Si后，开关S2应该先接2端再接1端，先后两次电压表的读数为5和

S之差S-S即等于电阻心两端的电压；

（3）由于盐水和电阻岛串联，电流相等，则由欧姆定律和电阻定律得

U,U「U、

联立以上两式解得待测盐水的电阻率为

二心痴

〃盐4（4）h

七、光伏电池

随着国家“碳达峰，碳中和”政策的出台，光伏领域成为最热门的领域之一。

21•一辆用光伏电池驱动的小车，其电路总电阻为广，小车受到的阻力大小与其速率之比为院某次运动中

电池接收到的光照功率恒为产时，小车以速率y匀速行驶，通过电池的电流大小为/,则电池的光电粒化

效率为o

22.光照进半导体材料内激发出自由电荷，在材料内部电场作用卜.正、负电荷分别往两端积累。若材料内

部电场电场强度E与位置工的关系如图所示。取。点的电势为零，N点到。点的电势夕随位置x变化的

图像可能为（）

23.•光伏电池在特定光照下的/-U关系如图所示。在这种光照条件下，将总长度为100m、截面积为

O.lOOmm?的金属丝绕制的电阻接在该电池两端时，电阻两端电压为2.10V,则该金属丝的电阻率为

Qm.o保留3位有效数字）

24.在某一电压区间内，光伏电池可视为一个恒流源（输出电流恒定）。某同学连接了如图所示的两个电

路：电路。由干电池、阻值为&的定值电阻、阻值为RT的热敏电阻（RT随温度升高而减小）和小灯连接

而成；电路〃由恒流源、三个阻值分别为修、&、R3（/?!</?：</?3）的定值电阻和阻值为RL的光敏电阻

（北随光照强度增大而减小，且其阻值变化范围足够大）连接而成。也受到灯L照射。当RT所处环境温

度降低时:

①设电流表示数变化量为△/,凡两端电压变化量为任两端电压变化量为AUL,则

)

A.A7<0,|AU,|>|A^L|B.A7<0,|A^|<|A^L|

C.A/>0,|At/,|>|A(/L|D.A/>0,|At/,|<|A^L|

②设电