遼寧省大連二十四中等五校協(xié)作體2024-2025學(xué)年高二（上）期末物理試卷（含解析）

第=page1313頁，共=sectionpages1515頁遼寧省大連二十四中等五校協(xié)作體2024-2025學(xué)年高二（上）期末物理試卷一、單選題：本大題共7小題，共28分。1.在阻值R=10Ω的定值電阻兩端接一交流電壓，電壓表達式為U(tA.20J B.202J C.2.如圖，空間中存在平行于紙面向右的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，一根在b點被折成直角的金屬棒abc平行于紙面放置，ab=bc=L，ab邊垂直于磁場方向。現(xiàn)該金屬棒以速度v垂直于紙面向里運動。則ac兩點間的電勢差UA.BLv B.2BLv C.-BLv3.如圖所示，一個鋁環(huán)套在鐵芯上，下方線圈接通電源后，內(nèi)部裝置可以在鐵芯處產(chǎn)生豎直向上的磁場By，在鋁環(huán)處產(chǎn)生沿徑向向外的磁場Br，兩個磁場大小可以通過裝置獨立調(diào)節(jié)?，F(xiàn)在想讓鋁環(huán)跳起來，可以采取下列哪種方法(

)A.保持By不變，增大Br

B.保持Br不變，增大By

C.保持By不變，減小Br4.邊長為L的正方形線單匝金屬框，右邊剛好位于勻強磁場左邊界，磁場區(qū)域?qū)挾葹?L，磁感應(yīng)強度大小為B0，金屬框在外力作用下從圖示位置開始向右勻速穿過磁場區(qū)域，當(dāng)金屬框剛好全部進入磁場區(qū)域時，磁感應(yīng)強度開始隨時間均勻增加，使整個過程金屬框中的電流不變，則當(dāng)金屬框右邊剛好到達磁場的右邊界時，勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為(

)A.4B0 B.3B0 C.5.在如圖所示電路中，三個燈泡完全相同，電感的直流電阻和燈泡電阻相等。閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后，將開關(guān)S斷開，下列對于S斷開后各元件說法中正確的是(

)A.燈泡A1突然熄滅

B.燈泡A1先閃亮一下再逐漸熄滅

C.燈泡A2逐漸熄滅

D.6.如圖所示，水平虛線MN上方有垂直紙面向外的勻強磁場，下方有垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小相等，直線PQ為磁場左側(cè)邊界，右側(cè)及上下范圍足夠大。一帶正電粒子從P點進入磁場，速度大小為v，方向垂直于PQ，第一次到達MN時速度方向與MN垂直。若要求該粒子仍從P點垂直于MN出發(fā)但不從左側(cè)邊界離開磁場，不計粒子重力。則粒子速度的最小值為(

)A.(4-23)v B.(7.空間中存在方向互相垂直的勻強電場和勻強磁場，一個不計重力的帶電粒子以某一初速度在該空間中做勻速直線運動。某時刻，粒子運動至P點處，此時撤掉空間中的電場，經(jīng)過一段時間后，粒子的速度第一次與P點相反，此時恢復(fù)原來的電場，又經(jīng)過相同的時間后，粒子到達Q點處。則線段PQ與粒子的初速度方向夾角的正切值為(

)A.2π B.1 C.22二、多選題：本大題共3小題，共18分。8.下列科技成果應(yīng)用了電磁感應(yīng)原理的是(

)A.發(fā)電站通過變壓器實現(xiàn)變壓和電能的輸送

B.回旋加速器使帶電粒子做回旋運動而加速

C.真空冶煉爐外的線圈通入高頻交變電流，使爐內(nèi)的金屬熔化

D.無線電臺利用LC電路形成振蕩電流，從而發(fā)射電磁波9.一臺發(fā)電機最大輸出功率為4000kW，電壓為4000V，經(jīng)變壓器T1升壓后向遠方輸電。輸電線路總電阻R=1kΩ.到目的地經(jīng)變壓器T2降壓，負載為多個正常發(fā)光的燈泡(220V、60W)A.T1原、副線圈電流分別為103A和20A

B.T2原、副線圈電壓分別為1.8×105V和220V

C.T1和T2的變壓比分別為1：50和10.如圖，兩平行光滑金屬長導(dǎo)軌固定在水平面上，間距為L。導(dǎo)軌間有垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B。相同材質(zhì)的金屬棒a、b相隔一段距離垂直于導(dǎo)軌平行放置，質(zhì)量分別為m、2m，長度均為L，a棒的電阻為R，導(dǎo)軌電阻可忽略。最初a棒可自由滑動，b棒被固定在導(dǎo)軌上。現(xiàn)給a棒一個水平向右的初速度va=v0，a棒向右減速滑動。當(dāng)a棒速度減為0時，解除b棒的固定并同時給b棒一個向右的初速度vb，又經(jīng)足夠長時間后，a、b間距離不變且與最初相等，且上述過程中aA.vb=32v0

B.整個過程中b棒中產(chǎn)生的電熱為Qb=5mv02三、實驗題：本大題共2小題，共15分。11.某同學(xué)在物理實驗室找到一個熱敏電阻(圖中符號TC)，想研究其電阻隨溫度變化的關(guān)系。按照如圖連接了實驗器材，圖中R0為定值電阻，電壓表視為理想電壓表。

(1)為了使熱敏電阻兩端的電壓可從零開始調(diào)節(jié)，請在圖中添加導(dǎo)線改進該實驗。

(2)正確添加導(dǎo)線后，閉合開關(guān)，將滑動變阻器R的滑片調(diào)至適當(dāng)位置，讀出并記錄兩電壓表V1、V2的示數(shù)U1，U2，則熱敏電阻的阻值可以表示為RTC=______(用U1、U2、R0表示)。

(3)該同學(xué)查閱相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)熱敏電阻分為正溫度系數(shù)電阻(12.某同學(xué)學(xué)習(xí)多用電表的原理和使用方法后，設(shè)計了一個有兩個擋位(×1Ω,×10Ω)的歐姆表，原理電路如圖：

使用的器材有：

直流電源(電動勢E=1.5V，內(nèi)阻可忽略)；

電阻箱R(量程0～9999.9Ω)；

電流表A(量程0～5mA，內(nèi)阻RA=100Ω)；

滑動變阻器(最大阻值200Ω)；

紅黑表筆各一個，導(dǎo)線若干。

回答下列問題：

(1)按照多用電表的使用原則，表筆a應(yīng)為______(填“紅”或“黑”)表筆。

(2)使用歐姆表的×1擋測量電阻時，若發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn)幅度______(填“偏大”或“偏小”)，則應(yīng)換成×10檔。

(3)若滑動變阻器的滑片移動至M，N兩點處時剛好對應(yīng)歐姆表的兩個擋位，則M處應(yīng)為______Ω(填四、計算題：本大題共3小題，共39分。13.如圖所示，理想變壓器的原線圈左端接一有效值為U=12V的正弦式交流電源，定值電阻R0=4Ω，副線圈接有阻值為R1=2Ω的定值電阻和一個滑動變阻器R(最大阻值10Ω)，現(xiàn)電路正常工作，兩塊理想交流電流表A1的示數(shù)為I1=0.5A，A2的示數(shù)為I14.一種電磁分析儀的原理簡化圖如圖1所示，在擋板MN左側(cè)的區(qū)域內(nèi)存在垂直于紙平面向里、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場，在擋板MN上有兩條寬度分別為2d和d的縫，兩縫近端的距離為2d。較窄的縫正對著一個板間距為d且足夠長的速度選擇器，C板電勢高于D板電勢，板間電壓恒定，但可調(diào)節(jié)。板間還有垂直紙面、磁感應(yīng)強度大小也為B的勻強磁場(圖中未畫出)。在速度選擇器右側(cè)的直角三角形區(qū)域OPQ范圍內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場。PQ邊與C板共線，OP=d，∠POQ=60°，過O點平行于PQ放置有一足夠長粒子接收屏，圖2是其局部放大圖。大量質(zhì)量為m，帶電量絕對值為q的粒子(不計重力和相互間的作用)以不同的速度在紙平面內(nèi)從寬度為2d的縫垂直于邊界進入磁場，部分粒子能從較窄的縫射出且水平穿過速度選擇器。求：

(1)粒子的電性及速度選擇器中磁場的方向；

(2)調(diào)節(jié)CD板間電壓U，使PO邊任一點都有粒子到達，且速度盡量大。求U；

(3)接(2)，到達P處的粒子經(jīng)右側(cè)磁場偏轉(zhuǎn)后擊中粒子接收屏上的S點(圖中未畫出)，線段15.如圖所示，水平地面上豎直放置一個邊長為2L=0.2m，質(zhì)量m=0.8kg，總電阻為R=1×10-4Ω的正方形單匝導(dǎo)體框MNPQ，豎直面內(nèi)存在兩個矩形勻強磁場區(qū)域abcd和efgh，寬度均為3L且足夠高，磁感應(yīng)強度大小均為B=0.1T，方向均垂直紙面向里，cd水平且在地面以下，gh水平且與地面相距L，bc與eh的水平距離為2L。導(dǎo)體框的MQ邊剛好和ad重合。對導(dǎo)體框施加一個水平向右的拉力，使導(dǎo)體框由靜止開始做加速度大小為a=0.6m/s2的勻加速運動，直至導(dǎo)體框恰好離開磁場區(qū)域abcd，之后令其做勻速直線運動。已知重力加速度為g=10m/s2，導(dǎo)體框平面始終與磁場垂直，導(dǎo)體框與地面的動摩擦因數(shù)為μ=0.1，3≈答案和解析1.A

【解析】由電壓的表達式U(t)=10sin(0.5πt+π3)V，可知周期為：T=2π0.5πrad/s=4s；

電壓的有效值為：U有=U【解析】當(dāng)金屬棒以速度v垂直于紙面向里運動，ab邊切割磁感線，bc邊不切割磁感線。有效長度為L，ac兩點間的電勢差即為ab邊切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，為：E=-BLv，根據(jù)右手定則C點電勢更高。故ABD錯誤，C正確。

故選：3.D

【解析】在鋁環(huán)處產(chǎn)生沿徑向向外的磁場Br，想讓鋁環(huán)跳起來，則鋁環(huán)受到的安培力的方向向上，根據(jù)安培定則可知，鋁環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向沿順時針方向。根據(jù)安培定則，鋁環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的磁場的方向向上，根據(jù)楞次定律可知鐵芯處產(chǎn)生的向上的磁場必定減弱，故ABC錯誤，D正確。

故選：D。

4.C【解析】設(shè)勻速運動的速度大小為v，整個過程金屬框中的電流不變，感應(yīng)電動勢不變，則有：B0Lv=ΔΦΔt

其中：ΔΦ=(B-B0)L2，Δt=Lv【解析】三個燈泡完全相同，線圈直流電阻和燈泡電阻相等，可知閉合S穩(wěn)定后，流過燈泡A1的電流比燈泡A2流過的電流大。某時刻將開關(guān)S斷開，燈泡A3立即熄滅，而線圈的自感電動勢阻礙電流減小，線圈相當(dāng)于電源，與燈泡A1、燈泡A2重新形成回路，使得燈泡A1、燈泡A2都慢慢熄滅，但都不會閃亮，故ABD錯誤，C正確。

【解析】設(shè)MP=d，第一次粒子運動半徑為R，粒子第一次到達MN時速度方向與MN垂直可知qvB=mv2R，其中R=d，解得B=mvqd，若要求該粒子仍從P點垂直于PQ出發(fā)但不從左側(cè)邊界離開磁場，因為第一次速度較大，所以半徑較大，第一次到達MN時速度方向與MN垂直，第二次不從左側(cè)邊界離開磁場，速度較小，半徑較小，則粒子運動軌跡如圖

設(shè)第二次粒子運動半徑為r，由幾何關(guān)系可知θ=30°

由rcos30°+r=7.D

【解析】粒子受到電場力與洛倫茲力做勻速直線運動，電場力與洛倫茲力平衡，則速度方向與電場力方向垂直，令速度方向水平向右，某時刻，粒子運動至P點處，此時撤掉空間中的電場，粒子的速度第一次與P點相反，此時粒子做勻速圓周運動軌跡恰好為半個圓周

對粒子，洛倫茲力提供向心力有：qvB=mv2r，T=2πrv

變形整理解得：r=mvqB，T=2πmqB

粒子在磁場中運動的時間為：t=T2

此時恢復(fù)原來的電場，粒子速度與初速度相反，此時洛倫茲力方向與電場力方向相同，將該速度v分解為向右的v和向左的2v，則向右的分速度v對應(yīng)的洛倫茲力與電場力平衡，該分運動為向右的勻速直線運動，向左的分速度2v對應(yīng)勻速圓周運動

同理有：q×2v×B=m(2v)2r'8.ACD

【解析】A.發(fā)電站通過變壓器實現(xiàn)變壓和電能的輸送，變壓器中原副線圈通過電磁感應(yīng)原理傳遞電能，故A正確；

B.回旋加速器使帶電粒子在D型盒狹縫中的電場中被加速，在磁場中做勻速圓周運動，故B錯誤；

C.真空冶煉爐能在真空環(huán)境下，利用電磁感應(yīng)原理，使爐內(nèi)的金屬產(chǎn)生渦流，根據(jù)電流的熱效應(yīng)，使金屬大量發(fā)熱而熔化，從而煉化金屬，故C正確；

D.無線電臺利用LC電路形成振蕩電流過程中，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，通過變化的電場產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場產(chǎn)生變化的電場，從而產(chǎn)生電磁波發(fā)射出去，故D正確。

故選：ACD。

9.ABD【解析】由P=UI可得，

升壓變壓器輸入電流I1=PU=4000×1034000A=1×103A

由P損=I2R得，

升壓變壓器的輸出電流I2=P損R=4000×103×0.11×103A=20A

故A正確。

由I1I2=n2n1得，

n1n2=I2I【解析】材料相同的a和b質(zhì)量分別為m、2m，長度均為L，a棒的電阻為R，根據(jù)m=ρSL可知，b的橫截面積為a的2倍，根據(jù)電阻定律可知，b的電阻為0.5R。

A、b棒被固定在導(dǎo)軌上，對a分析，取向右為正方向，根據(jù)動量定理可得：-BI1-Lt1=0-mv0

b棒一個向右的初速度vb后，設(shè)二者達到的共同速度為v，取向右為正方向，對a根據(jù)動量定理可得：BI2-Lt2=mv-0

最后a、b間距離不變且與最初相等，則有：q=I1-t1=I2-t2

聯(lián)立解得：v=v0

取向右為正方向，對b根據(jù)動量定理可得：-BI2-Lt2=2mv-2mvb

解得：v【解析】(1)使熱敏電阻兩端的電壓可從零開始調(diào)節(jié)，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，實物電路圖如圖所示

(2)熱敏電阻阻值RTC=U1I=U1U2R0=U1R0U2。

(3)調(diào)節(jié)滑動變阻器阻值，使電壓表V12.黑

偏小

×10

75

電流表滿偏

50【解析】(1)按照多用電表的使用原則，黑表筆接內(nèi)部電源的高電勢端，故表筆a應(yīng)為黑表筆。

(2)使用歐姆表的×1擋測量電阻時，若發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn)幅度偏小，說明待測電阻較大，則應(yīng)換成×10檔。

(3)若滑動變阻器的滑片移動至M，N兩點處時剛好對應(yīng)歐姆表的兩個擋位，根據(jù)電流表的改裝原理可知，M處對應(yīng)的量程較??；

則M處應(yīng)為×10擋。

(4)該同學(xué)想把該歐姆表的×10擋內(nèi)阻設(shè)計為150Ω，且電流表滿偏時對應(yīng)的歐姆表刻度為0，此時電路中的電流為

I=ER'=1.5150A=10mA

設(shè)變阻器滑片左側(cè)的電阻值為R1，根據(jù)電表改裝原理可知RA+R1R滑-R1=10-55

解得R1=50Ω

并聯(lián)總電阻為R并=(RA+R1)IAI

電阻箱的阻值為R2=R內(nèi)-R并

解得R2=75Ω

故答案為：(1)黑；(2)偏小；(3)×10；(4)75，電流表滿偏，50

13.【解析】(1)由題意可知，原線圈兩端電壓為：U1=U-I1R0，14.【解析】(1)粒子要從2d縫進入磁場，根據(jù)左手定則，可知粒子帶負電，速度選擇器中，C板電勢高于D板電勢，而部分粒子可水平穿過速度選擇器，根據(jù)受力平衡可知磁場方向垂直紙面向里；

(2)從窄縫最上方射出的粒子，半徑在1.5d～2.5d