河南省新未来2024-2025学年高二上学期1月期末物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1高二物理全卷满分100分，考试时间75分钟。注意事项：1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2．请按题号顺序在答题卡上各题目的答题区域内作答，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。3．选择题用2B铅笔在答题卡上把所选答案的标号涂黑；非选择题用黑色签字笔在答题卡上作答；字体工整，笔迹清楚。4．考试结束后，请将试卷和答题卡一并上交。5．本卷主要考查内容：必修第三册，选择性必修第二册。一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.关于麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是（）A.变化的磁场只能在其周围的闭合线圈中产生电场B.只有带电平行板间的变化电场才能在板间产生磁场C.变化的磁场与变化的电场沿同一方向，且与电磁波的传播方向垂直D.电磁波是横波，而且是一种真正的物质【答案】D【解析】AB．变化的磁场能够在周围的空间产生电场。变化的电场能够在周围的空间产生磁场。不需要闭合线圈与电容器，不需要介质，这种现象可以在真空中发生，AB错误；C．变化的磁场与变化的电场互相垂直，且与电磁波的传播方向垂直，C错误；D．电磁波是横波，而且是一种客观存在真正的物质，D正确。故选D。2.如图所示为两闭合线圈A、B，其半径分别为2m、1m，垂直纸面向里、磁感应强度大小为1T的匀强磁场只分布在B线圈内，以下说法正确的是（）A.A中磁通量大小为B.B中磁通量大小为C.若磁场随时间均匀增强，A有收缩的趋势D.若磁场随时间均匀减弱，B中有顺时针方向的感应电流【答案】D【解析】AB．线圈中磁感线穿过的有效面积相同，所以中磁通量大小等于中磁通量，均为故AB错误；C．磁场随时间均匀增强，Ｂ有收缩趋势，但Ａ所在的区域无磁场，所以Ａ没有收缩趋势，故C错误；D．磁场随时间均匀减弱，线圈B中磁通量减小，根据楞次定律可知B中会产生顺时针方向的感应电流，故D正确。故选D。3.当湿敏电阻周围的空气湿度升高时，其电阻率变大。某同学利用湿敏电阻设计如图所示的电路来监测空气湿度变化，其中是定值电阻。闭合开关，电压表示数为U，示数变化量为，电流表示数为I，示数变化量为，电源电动势E和内阻r恒定，当空气湿度升高时，以下说法正确的是（）A.U减小，I增大 B.增大C.电源总功率减小 D.电源效率减小【答案】C【解析】A．空气湿度升高，其电阻率变大，根据可知阻值变大，根据可知电路中电流变小，I减小，电压变大，则U增大，A错误；B．由可知不变，B错误；C．由知，因I减小，则变小，C正确；D．电源效率由于增大，则电源效率增大，D错误。故选C。4.如图所示，L为直流电阻可忽略的线圈，R为定值电阻，C为电容器，开关S处于闭合状态。现突然断开S，并开始计时，电路工作过程中，同时会向外辐射电磁波。下列选项中能正确反映LC回路中电流i（顺时针方向为正）、电容器中电场E（竖直向下为正）以及两极板间电势差Uab随时间变化的图像是（）A. B. C. D.【答案】A【解析】ABC．断开S后，电容器开始充电，b板带正电荷且逐渐增加，即负方向的电场强度逐渐增加；则两极板间电势差逐渐增大，且为负方向，故A正确，BC错误；D．因为L为一电阻可忽略的线圈，可知当开关闭合时，电容器带电量为零，通过线圈L的电流向下；断开S后，电流在LC电路中开始振荡，电容器开始充电，电流方向沿逆时针方向（负方向）且电流大小逐渐减小，故D错误。故选A。5.如图所示为远距离输电示意图，现将输送电压由22kV升级为220kV，在保持发电站输出电压，发电站输送的总电功率、输电线电阻、用户得到的电压均不变的情况下，则（）A.升压变压器原、副线圈匝数比变为原来的B.输电线上损失的电压变为原来的C.输电线损失的功率变为原来的D.降压变压器原、副线圈匝数比变为原来的10倍【答案】C【解析】A．根据电压匝数比的关系有输送电压变为原来的10倍，升压变压器原，副线圈匝数比值变为原来的，A错误；B．输送总功率则输电电流变成原来的，损失的电压变为原来的，B错误；C．输电线损失的功率变为原来，C正确；D．根据电压分配关系有根据降压变压器原、副线圈匝数比值不是原来的10倍，D错误。故选C。6.在光滑桌面上将长为的软导线两端固定，固定点的距离为，导线通有电流I，处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导线中的张力大小为（）A.BIL B.2BIL C.πBIL D.2πBIL【答案】A【解析】从上向下看导线的图形如图所示导线的有效长度为，则所受的安培力大小为设绳子的张力为T，由几何关系可知解得故选A。7.在绝缘光滑水平面上以向右为正方向建立直线坐标轴x轴，O点为坐标原点，A点坐标为，B点坐标为2m，如图甲所示。周围空间存在电场，A、B两点间的电势变化如图乙所示，左侧图线为四分之一圆弧，右侧图线为一条倾斜线段。现把一质量为m、电荷量为q的带负电粒子以初速度从A点向右射出，沿直线运动到B点，关于这一运动过程，下列说法正确的是（忽略负电粒子形成的电场的影响）（）A.带电粒子由A点运动到O点的过程中加速度越来越小B.带电粒子分别处于和时，电场力大小相等C.带电粒子B点速度大于D.带电粒子在AO段的平均速度小于在OB段的平均速度【答案】A【解析】A．由于图像斜率的绝对值表示电场强度的大小，根据图像可知，从A点运动到点过程中，图像斜率越来越小，即电场强度越来越小，粒子所受电场力越来越小，则加速度也越来越小，故A正确；B．根据上述可知，和处图线斜率不同，故场强大小不相等，电场力大小不相等，故B错误；C．根据可知，负点电荷由A点运动到点过程中，电场力做的功为0，即合外力做的功为0，根据动能定理可知，负点电荷在点速度等于，故C错误；D．根据上述可知，负点电荷由A点运动到点过程中，先做加速度减小的变加速运动，后做匀减速直线运动，作出图像如图所示由于变加速过程与匀减速过程的位移相等，即图中曲线与时间轴所围面积等于直线与时间轴所围面积，则有根据可知，负点电荷在段的平均速度大于在段的平均速度，故D错误。故选A。二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8.如图所示，某同学将一内阻，满偏电流的表头，改装成双量程电流表。电流从A端流入，电流表有0~0.6A和0~3A两个量程。下列说法正确的是（）A.接A、B接线柱时，电表量程0~0.6AB.接A、C接线柱时，电表量程为0~0.6AC.电阻的阻值是的4倍D.电阻的阻值是的2倍【答案】B【解析】AB．并联电阻越小，改装电表量程越大，故接A、B接线柱时，电表量程为0~3A，接A、C接线柱时，电表量程为0~0.6A，A错误，B正确；CD．接A、B接线柱时，有接A、C接线柱时，有联立可得故CD错误。故选B。9.风力发电是一种绿色清洁能源。其发电原理可简化如图甲所示，风轮转动带动内部的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动。产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示，发电机线圈内阻为10Ω，外接一只电阻为90Ω的灯泡，不计电路的其他电阻，则（）A.时穿过线圈的磁通量最大B.时穿过线圈的磁通量变化率最大C.灯泡两端的电压有效值为D.每秒内电流方向改变100次【答案】CD【解析】A．根据图乙可知，时瞬时电动势最大，此时线圈平面与磁场方向平行，穿过线圈的磁通量为零，故A错误；B．由图可知，时瞬时电动势为零，线圈位于中性面，此时穿过线圈的磁通量最大，穿过线圈的磁通量变化率为零，故B错误；C．由图可知发电机感应电动势的有效值为灯泡两端的电压有效值为，故C正确；D．由图可知周期为0.02s，每个周期发电机的电流方向改变2次，故每秒发电机的电流方向改变100次，故D正确。故选CD。10.如图所示为用导线围成半径为L半圆弧，一阻值为R的定值电阻用导线连接在圆心和半圆弧的左端，长度为L的导体棒一端用铰链固定在圆心O点，另一端搁置在半圆弧上，导体棒的电阻值为R，忽略导线的电阻值，整个装置处在垂直纸面向里的匀强磁场中。第一次：导体棒固定不动，磁场随时间均匀变化，磁感应强度的变化率绝对值为（未知）；第二次：保持磁感应强度大小不变，导体棒绕O点以恒定的角速度逆时针转动，两次流过定值电阻的电流相同。导体棒始终保持与圆弧有良好的接触。则下列说法正确的是（）A.第一次，磁场随时间均匀地减弱B.C.导体棒转过的过程中，流过定值电阻的电荷量为D.导体棒转过的过程中，定值电阻上产生的焦耳热为【答案】ABD【解析】A．第二次导体棒沿逆时针方向转动，由右手定则可知流过导体棒的电流方向从A到，又由于两次流过定值电阻的电流相同，即感应电流激发的磁场方向与原磁场方向相同，则由楞次定律可知，第一次磁场随时间均匀地减弱，故A正确；B．第一次，由法拉第电磁感应定律得由欧姆定律得第二次，导体棒中的感应电动势为由欧姆定律得由题意有解得，故B正确；C．导体棒转过所用的时间为该过程中流过定值电阻的电荷量为解得，故C错误；D．导体棒转过的过程中，定值电阻上产生的焦耳热为结合上述解得，故D正确。故选ABD。三、非选择题：本题共5小题，共54分。11.霍尔元件广泛应用于测量和自动控制等领域。在电动自行车中有多处用了霍尔元件，最典型的是测速、调速转把、断电刹把以及电动车无刷电机和助力等。实验表明，当磁场不太强时，霍尔电压U、电流I和磁感应强度B的关系，式中的比例系数K（未知）称为霍尔系数，d为金属板厚度。已知金属板电流是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向移动速度为v，电量为e，金属板单位体积中电子的个数为n，磁感应强度为B，金属板宽度为a，长度为c。回答下列问题：（1）达到稳定状态时，金属板前表面的电势_______（填“高于”“低于”或“等于”）后表面的电势。（2）金属板前后两面之间的电势差（霍尔电压）U的大小为_______。（3）霍尔系数_______。【答案】（1）高于（2）Bva（3）【解析】（1）金属板电流是由电子的定向流动形成的，根据左手定则可知，金属板中的电子受到洛伦兹方向向后表面，电子向金属板后表面偏转，所以金属板后表面将有电子聚集，金属板前表面的电势高于后表面的电势。（2）金属板的宽度为，最终电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡有可得金属板前后两面之间的电势差（霍尔电压）的大小为（3）根据电流微观表达式，有联立解得实验表明，当磁场不太强时，霍尔电压、电流和磁感应强度的关系解得霍尔系数为12.某同学为探究光敏电阻阻值随光照强度变化的关系，设计了如图（a）所示的电路。所用器材有：置于暗箱（图中虚线区域）中的光敏电阻、小灯泡和刻度尺；阻值为R的定值电阻；理想电压表V；电动势为E、内阻为r的电源；开关S；导线若干。实验时，先按图（a）连接好电路，然后改变暗箱中光源到光敏电阻的距离d，记录电压表的示数U，获得多组数据如下表：d/cm8.5010.0012.0013.5015.0017.0018.5020.00U/mV271.0220.0180.0156.7144.9114.094.889.5回答下列问题：（1）光敏电阻阻值与电压表示数U的关系式为______（用E、r，R、U表示）。（2）依据实验结果可推断：光敏电阻的阻值随着光照强度的减小而______（填“增大”或“减小”）。（3）该同学注意到智能手机有自动调节屏幕亮度的功能，光照强度大时屏幕变亮，反之变暗。他设想利用光敏电阻的特性，实现“有光照射光敏电阻时，小灯泡变亮；反之变暗”的功能，设计了如图（b）所示电路，则电路中______（填“”或“”）为光敏电阻，另一个为定值电阻。（4）如图（c）所示为工厂流水生产线上利用光敏电阻特性，信号处理系统自动计数的示意图，其中为光敏电阻，为定值电阻，那么当有光照射时，信号处理系统获得______（填“高电压”或“低电压”），信号处理系统每获得一次______（填“高电压”或“低电压”）就记数一次。【答案】（1）（2）增大（3）（4）高电压低电压【解析】（1）[1]根据电路结构和闭合电路欧姆定律有变形可得（2）[2]根据表中的数据可知，光照距离越大（即光照强度越小），电压表的示数越小，则光敏电阻两端的电压越大，则光敏电阻就越大，即光敏电阻的阻值随光照强度的减小而增大；（3）[3]光敏电阻阻值随光照强度增大而减小，由图（b）所示电路图可知，如果是光敏电阻，有光照射光敏电阻时，外电路总电阻减小，由闭合电路的欧姆定律可知可知干路电流增大，路端电压减小，灯泡所在之路电压减小，流过灯泡的电流减小，灯泡实际功率变小，灯泡变暗，不能实现“有光照射光敏电阻时，小灯泡变亮；反之变暗”的功能，因此不是光敏电阻。如果是光敏电阻，有光照射光敏电阻时，外电路总电阻减小，干路电流增大，路端电压减小，流过的电流减小，流过灯泡的电流增大，灯泡实际功率变大，灯泡变亮，能实现“有光照射光敏电阻时，小灯泡变亮；反之变暗”的功能，所以是光敏电阻。（4）[4]当有光照射时的电阻减小，则整个电路总电阻变小，电动势不变，则电流增大，所以两端的电压增大，即信号处理系统获得高电压。[5]而产品通过时，挡住光线，的电阻增大,所以两端的电压减小,这时信号处理系统每获得一次低电压就记数一次。13.如图所示，已知电源的电动势为，内阻，定值电阻，滑动变阻器的最大阻值为5Ω，求：（1）当滑动变阻器的阻值为多大时，电阻消耗的功率最大？最大为多少？（2）当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？最大为多少？（3）当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？最大为多少？【答案】（1），（2），（3），【解析】（1）电阻是定值电阻，消耗的功率当滑动变阻器的阻值时，电阻消耗的功率最大，此时消耗的电功率为（2）滑动变阻器消耗的功率为可知当时，滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率为（3）电源的输出功率为可知当即电源的输出功率最大，最大功率为14.如图所示，光滑的绝缘斜面倾角为，水平虚线以上斜面区域存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为，边长为、质量为、电阻值为的线框abcd放在虚线下侧的斜面上，其中cd边与虚线平行，现对线框施加沿斜面向上的恒力使其由静止开始运动，经过一段时间线框刚好以匀速开始进入磁场，直到ab边与虚线重合，重力加速度为，整个过程线框没有发生转动。求：（1）线框出发瞬间cd边到虚线的间距；（2）线框从开始运动到ab边与虚线重合的时间以及该过程流过线框某一横截面的电荷量。【答案】（1）（2），【解析】（1）线框进入磁场的过程中做匀速运动，则线框受平衡力的作用，有边进入磁场切割磁感线，产生的电动势