河北省廊坊市2024-2025学年高二上学期期末考试物理试卷（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1廊坊市2024~2025学年度第一学期期末考试高二物理试卷本试卷共6页，15题。全卷满分100分。考试用时75分钟。注意事项：1.答题前，先将自己的姓名、班级和准考证号填写在答题卡上，并将条形码粘贴在答题卡的指定位置。2.作答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案。不能答在本试卷上，否则无效。3.非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在非答题区域无效。4.考试结束后，只交答题卡。一、选择题（本题包括10个小题，共46分。其中第1至7小题为单选题，每小题4分；第8至10小题为多选题，多选题全部选对的得6分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分。）1.廊坊大中广场的主楼高99.9米，目前是廊坊较高的建筑物。楼顶设置了避雷装置，用粗导线与埋在地下的金属网箱连接，保持与大地的良好接触，能够防止建筑物遭到雷击。该装置涉及到的物理原理是（）A.静电平衡 B.静电屏蔽 C.尖端放电 D.静电吸附【答案】C【解析】避雷装置的工作原理是利用尖端在强电场下优先放电，将雷电流通过导线引入大地，从而保护建筑物。故选C。2.如图所示装置，仅向上移动金属板，则下列判断正确的是（）A.静电计指针偏角减小 B.静电计指针偏角增大C.静电计指针偏角不变 D.极板电荷量增大【答案】B【解析】仅向上移动金属板，根据可知，电容器的电容减小，由于静电计所带电荷量很小，可以认为电容器所带电荷量保持不变，根据可知，电容器极板间的电压增大，则静电计指针偏角增大。故选B。3.智能手表通常采用无线充电方式。如图所示，充电基座与电源相连，将智能手表压在基座上，无需导线连接，手表便可以充电。已知充电基座与手表都内置了线圈，则（）A.无线充电的原理是互感B.充电时因无导线连接，所以传输能量没有损失C.若用塑料薄膜将充电基座包裹起来，则不能给手表充电D.充电时，基座线圈的磁场对手表线圈中的电子施加力的作用，驱使电子运动【答案】A【解析】A．无线充电的原理是基座内的线圈电流变化，产生变化的磁场，导致手表内部线圈中的磁通量发生改变，线圈产生感应电流，原理是互感，故A正确；B．充电时存在漏磁效应，所以传输能量时有损失，故B错误；C．手机充电利用的是互感原理，因此用塑料薄膜将充电基座包裹起来，仍能为手表充电，故C错误；D．根据上述解释，基座线圈的磁场变化产生感应电场，驱动放置在感应电场中的手表中的线圈内部的电子做定向运动，形成电流，故D错误。故选A。4.如图所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、、和表示。下列说法正确的是（）A.电流表的示数I增大 B.电压表的示数增大C.电压表的示数增大 D.电压表的示数减小【答案】C【解析】AD．当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，滑动变阻器接入电路阻值增大，电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流减小，路端电压增大；则电流表的示数I减小，电压表的示数增大，故AD错误；BC．由于通过定值电阻的电流减小，则两端电压减小，所以电压表的示数减小；根据可知电压表的示数增大，故B错误，C正确。故选C。5.如图所示为一带电粒子仅在电场力作用下沿x轴正方向运动时，其动能Ek随位移x变化的关系图像，其0~x2段为曲线，x2~x3段为直线，则下列说法正确的是（）A.x1处电场强度为零B.x2~x3段电场强度不断增大C.若0~x2段曲线关于直线x=x1对称，则0点的电势高于x2处的电势D.粒子在x1~x3段做匀加速直线运动【答案】A【解析】A．带电粒子只受电场力作用，根据动能定理可知，图像的切线斜率表示电场力，则x1处粒子所受电场力为0，x1处电场强度为零，故A正确；B．由题意可知，x2~x3段为直线，则粒子所受电场力不变，x2~x3段电场强度不变，故B错误；C．若0~x2段曲线关于直线x=x1对称，则0点的电势等于x2处的电势，故C错误；D．粒子在x1~x2段，图线的切线斜率逐渐增大，所受电场力逐渐增大，加速度逐渐增大，故D错误。故选A。6.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.理想电压表V的示数为4VB.电路中的电流方向每秒改变10次C.0.05s时，线圈磁通量变化率最大D.电动势的瞬时值表达式为【答案】D【解析】B．由图可知，周期频率一个周期内电流方向改变2次，所以电路中的电流每秒改变20次，故B错误；A．由图可知，电动势的最大值为电动势的有效值则电压表示数为故A错误；C．由图可知，0.05s时，感应电动势为零，则磁通量的变化率最小，故C错误；D．时刻，感应电动势为零，所以为正弦交流电，又表达式为故D正确。故选D。7.如图所示，在AB间接入的正弦交流电，通过理想变压器和相同的理想二极管、给阻值的纯电阻供电，变压器原线圈匝，副线圈匝，Q为副线圈正中央抽头，为保证安全，二极管的反向耐压值至少为，设电阻R上消耗的电功率为P，则（）A.，B.，C.，D.，【答案】D【解析】由于在间接入的是正弦交流电，副线圈二极管、轮流导通，从题意可知，电阻R两端的电压为半个副线圈两端的电压，由于二极管的特点，该电路中，电阻R在交流电的整个周期都有电流流入，整个周期线圈都对电阻做功，因此该电阻电路等效为另一个理想变压器，此等效理想变压器的原副线圈匝数比为原线圈电压的有效值为由，可得电阻R两端电压的有效值为则电阻R上消耗的电功率为导通二极管两端的电压可以忽略不计，不导通二极管两端的电压为整个副线圈两端的电压，则有解得二极管两端的电压有效值为所以二极管的反向耐压值至少为故选D。8.关于物理思维方法正确的是（）A.构建点电荷模型时用到了理想化法B.真空中点电荷的电场强度用到了比值定义法C研究等势面和电场线关系时用到了极限法D.在研究电容器电容影响因素时用到了控制变量法【答案】AD【解析】A．点电荷是带电体的理想化模型，是根据研究的问题科学抽象的概念，所以构建点电荷模型时用到了理想化法，故A正确。B．真空中点电荷的电场强度公式是通过库仑定律和电场强度公式推导得到的，并且场源电荷和到场源电荷的距离决定该点的电场强度大小，所以不是比值定义法，故B错误。C．研究等势面和电场线关系时，是通过电场线与等势面垂直的几何关系分析研究的，未用到极限法，故C错误。D．研究电容器电容影响因素时，分别控制极板间距、极板正对面积、电介质等变量，逐一探究其对电容的影响，用到了控制变量法，故D正确。故选AD。9.在电场中，若选无穷远处作为电势零点，单个点电荷的电场中某点电势决定式为（其中q为该点电荷的电量，r为该点距点电荷的距离）。一个边长为a的正三角形，每个顶点各有一个电荷量为的电荷，取无限远处为零势能点，则（）A.每个顶点的电荷受到的库仑力为B.每个顶点的电荷受到的库仑力为C.若仅将其中一个顶点的电荷更换为电子，则该电子的电势能为D.若仅将其中一个顶点的电荷更换为电子，则该电子的电势能为【答案】AD【解析】AB．每个电荷受到其他两个电荷的库仑斥力，大小均为根据力的合成原理，可得每个顶点的电荷受到的库仑力为，故A正确，B错误；CD．另外两个的电荷在电子所在顶点位置的电势均为故电子所在顶点位置的总电势为根据则该电子的电势能为，故C错误，D正确。故选AD。10.电动汽车具有节能环保，舒适可靠的特点，现在已经进入千家万户。某同学在汽修厂看到某品牌小蚂蚁电动汽车，其电池包的铭牌如图所示，电池包内部为大量的单节电芯，某同学通过该电池的厂家网站查询得知，其单节电芯规格如表所示，则下列正确的是（）电池类型18650三元锂电池额定电压3.7V额定容量9400mAh工作电压范围2.8V-4.3V最大充电电流4.7AA.动力电池系统内有10串电池组并联，每串有88节串联B.动力电池系统的额定能量为30.64kW·hC.单节电芯额定能量为34.78W·hD.动力电池系统的最大输出电流约为92A【答案】ABC【解析】A．根据电池包铭牌可知系统额定电压为326V、额定容量为94Ah。单节电芯额定电压3.7V、额定容量9.4Ah，串联数量为并联数量为，故A正确；B．动力电池系统额定能量，故B正确；C．单节电芯额定能量=3.7V×9.4Ah=34.78Wh，故C正确；D．驱动电机峰值功率30kW、额定电压326V，电池除了需要驱动电机，还需要维持空调，车身控制系统等其他用电器，则动力电池系统的峰值功率大于，则动力电池系统的最大输出电流最大输出电流，即，故D错误；故选ABC。二、实验题（本题共2小题，共15分，11题6分，12题9分）11.现有一合金制成的圆柱体，为测量该合金的电阻率，现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度。（1）螺旋测微器示数如图所示，由图读得圆柱体的直径为______mm。（2）该圆柱体的电阻约为10Ω，为了更准确测定其电阻率，实验室中有以下供选择的器材：A.电池组（3V，内阻约1Ω）B.电流表（0-3A，内阻约为0.0125Ω）C.电流表（0-0.6A，内阻约为0.125Ω）D.电压表（0-3V，内阻约为4kΩ）E.电压表（0-15V，内阻约为15kΩ）F.滑动变阻器（0-20Ω，允许最大电流1A）G滑动变阻器（0-2000Ω，允许最大电流0.3A）H.开关，导线若干为了使电表调节范围尽可能大一点，请设计画出实验电路图，并将所选器材的符号标在电路图中。（3）若流经圆柱体的电流为I，圆柱体两端的电压为U，圆柱体的直径和长度分别用D、L表示，则用D、L、I、U表示电阻率的关系式为______。【答案】（1）4.650（2）见解析（3）【解析】（1）用螺旋测微器测得圆柱体的直径为4.5mm+0.01mm×15.0=4.650mm（2）电源的电动势为3V，则电压表选择；电路可能达到的最大电流为，可知电流表选择；滑动变阻器要接成分压电路，则应该选择阻值较小的，因则采用电流表外接，电路如图；（3）根据解得12.某研究性学习小组在学习了化学课上的原电池原理后，将铜片和锌片插入两个新鲜的柠檬中制成一个水果电池，并利用下列所给器材测量水果电池的电动势E和内阻r。A.待测水果电池（电动势E约为，内阻约为几百欧）B.滑动变阻器（最大阻值为，额定电流为）C.滑动变阻器（最大阻值为，额定电流为）D.电流表A（量程为，内阻为）E.电压表（量程为，内阻约为）F.电压表（量程为，内阻约为）G.开关S，导线若干（1）研究小组设计了甲、乙两种电路，应选择___________（填“甲”或“乙”）电路。滑动变阻器应选择___________，电压表应选择___________（均填对应器材前的字母序号）（2）根据选择的电路，移动滑动变阻器的滑片，得到电压表示数U与电流表示数I的多组数据，作出图像如图丙所示，根据图像和题中所给信息，得到该水果电池的电动势___________V，内阻___________。（3）如果不考虑偶然误差，根据选择的电路，电动势的测量值___________（填“”“”或“”）真实值。【答案】（1）甲CE（2）2.0480（3）【解析】（1）[1][2][3]为了调节过程中电流变化明显，滑动变阻器最大阻值应当比待测电源内阻大，所以选择；由于电动势约为，电压表选择电压表，即选E；电流表的内阻已知，采用内接法可以避免系统误差，因此电路选择甲；（2）[4][5]由可知根据图丙可知，纵截距为斜率为因此（3）[6]由于电流表的内阻已知，故测得的电动势无系统误差，测量值等于真实值。三、计算题（本题包括3个小题，共39分，答题时要求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能得分。）13.如图所示，一带正电粒子（粒子重力不计）由平行板电容器左侧极板处由静止释放，经过加速电场加速后，从O点水平进入一三角形磁场区域。已知粒子电荷量为q，质量为m，平行板电容器两端的电压为U，磁感应强度为B，等于。（1）粒子受到的洛伦兹力大小是多少？（2）粒子在磁场中运动的半径是多少？（3）粒子在磁场中的运动时间是多少？【答案】（1）（2）（3）【解析】（1）粒子进入磁场的速度满足根据洛伦兹力公式有解得（2）根据洛伦兹力提供向心力有解得（3）粒子运动轨迹如图根据几何关系可知圆心角为，粒子运动的周期为粒子运动的时间为14.如图所示，长的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角。已知小球所带电荷量，匀强电场的场强，取重力加速度，，。求：（1）小球所受电场力F的大小；（2）小球的质量m；（3）保持细线伸直状态