辉南县第六中学2024-2025学年高二上学期第四次考试物理试卷(含答案)

这是一份辉南县第六中学2024-2025学年高二上学期第四次考试物理试卷(含答案)，共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类社会的进步，人类社会的进步又促进了物理学的发展，下列叙述中正确的是( )
A.赫兹发现了电流的磁效应B.元电荷e的数值，最早是由库仑测得的
C.麦克斯韦提出了分子电流假说D.法拉第发现了电磁感应现象
2．如图所示，直角三角形ABC的，，AB的长度为5L，在A点固定一带电量为16q的正点电荷，在B点固定一带电量为9q的正点电荷，静电引力常量为k，则C点的电场强度大小为( )
A.B.C.D.
3．如图，一带正电的点电荷固定于O点，两虚线圆均以O为圆心，两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹，a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点，不计重力。下列说法错误的是( )
A.M带负电荷，N带正电荷
B.M在b点的动能小于它在a点的动能
C.N在d点的电势能等于它在e点的电势能
D.N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功
4．如图所示电路中，电源电动势为12V，内阻为，指示灯的阻值为，电动机M线圈电阻为。当开关S闭合时，指示灯的电功率为4W。电流表内阻不计，那么下列说法中正确的是( )
A.流过电动机M的电流为4AB.流过电流表的电流为4.5A
C.电动机M输出的机械功率7.5WD.电源的总功率为20W
5．手机微信运动步数的测量原理如图所示，M和N为电容器两极板，M固定，N两端与固定的两轻弹簧连接，只能按图中标识的“前后”方向运动.则手机( )
A.由向前匀速突然减速时，电容器带电量增大
B.匀速运动时，电流表示数不为零且保持不变
C.由静止突然向前加速时，电流由a点流向b点
D.保持向后的匀加速运动时，M、N之间的电场强度增大
6．如图甲所示，连接电流传感器的线圈套在竖直放置的长玻璃管上。将强磁铁从离玻璃管上端高为h处由静止释放，磁铁在玻璃管内下落并穿过线圈。如图乙所示是实验中观察到的线圈中电流随时间变化的图像，则( )
A.过程中线圈对磁铁作用力方向先向上后向下
B.磁铁上下翻转后重复实验，电流方向先负向后正向
C.线圈匝数加倍后重复实验，电流峰值将加倍
D.h加倍后重复实验，电流峰值将加倍
7．如图所示为回旋加速器的主要结构，两个半径为R的半圆形中空金属盒、置于真空中，两盒间留有一狭缝；在两盒的狭缝处加上大小为U的高频交变电压，空间中存在着磁感应强度大小为B、方向垂直向上穿过盒面的匀强磁场。从粒子源P引出质量为m、电荷量为q的粒子，粒子初速度视为零，在狭缝间被电场加速，在D形盒内做匀速圆周运动，最终从边缘的出口处引出。不考虑相对论效应，忽略粒子在狭缝间运动的时间，则( )
A.仅提高加速电压，粒子最终获得的动能增大
B.所需交变电压的频率与被加速粒子的比荷无关
C.粒子第n次通过狭缝后的速度大小为
D.粒子通过狭缝的次数为
二、多选题
8．现代多数人由于运动量减少，体重逐渐增加，体内的脂肪也逐步增多，我们可以用某型号脂肪测量仪（如图甲所示）来测量脂肪积累程度，其原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例（体液中含有钠离子、钾离子等，而脂肪不容易导电），模拟电路如图乙所示。测量时，闭合开关，测试者分握两手柄，体型相近的两人相比，脂肪含量低者( )
A. 电流表示数更大B.电压表示数更大
C.路端电压更小D.电源的效率更高
9．如图甲所示，正方形金属线圈abcd固定在磁场中，线圈匝数10，磁场方向与线圈所在平面垂直，规定垂直线圈平面向里为磁场的正方向，磁感应强度B随时间的变化关系如图乙所示。已知正方形线框的边长，电阻，则下列说法正确的是( )
A.内磁通量的变化率为
B.内线框ab边受到的安培力大小先减小后增大
C.内通过线框某一横截面的电荷量为
D.前4s内线框中产生的热量为8J
10．如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场，运动轨迹如图所示，其中，，。若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是( )
A.三个粒子都带正电
B.b粒子的速率是a粒子速率的倍
C.a粒子在磁场中的运动时间最短
D.三个粒子在磁场中运动的时间之比为3:4:5
三、实验题
11．某学习小组同学如图甲所示的装置探究“影响感应电流方向的因素”，螺线管A、滑动变阻器、开关与电池构成闭合回路；螺线管B与电流计构成闭合电路，螺线管B套在螺线管A的外面。
（1）要想使电流计指针发生偏转，下列四种操作中可行的是_________。
A.闭合开关，螺线管A和螺线管B相对静止向上运动
B.闭合开关，螺线管B不动，螺线管A插入或拔出螺线管B
C.闭合开关，螺线管A、B不动，移动滑动变阻器的滑片
D.螺线管A、B和滑动变阻器的滑片不动，闭合或断开开关
（2）利用图乙所示的装置进一步探究感应电流的方向与磁通量变化的关系，螺线管B与电流计构成闭合电路。正确连接好实验电路后，将条形磁铁N极朝下插入螺线管B，观察到灵敏电流计G的指针向右偏。
①将条形磁铁A极朝下拔出螺线管B，观察到灵敏电流计G的指针_________(填“向左偏”或“向右偏”)；
②将条形磁铁A极朝下插入螺线管B，观察到灵敏电流计G的指针_________(填“向左偏”或“向右偏”)。
12．（1）某同学用微安表头组装一个多用电表。可用器材有：微安表头（量程200μA，内阻900Ω）；电阻箱（阻值范围0~999.9Ω）；电阻箱（阻值范围0~99999.9Ω）；导线若干。要求利用所给器材先组装一个量程为1mA的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为3V的直流电压表。组装的多用电表有电流1mA和电压3V两挡，按图甲虚线框内电路图接好电路，其中左边黑点处为公共接线柱，a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱，则电阻箱的阻值________Ω；________Ω。
（2）该同学测某型号电池的电动势和内阻时所用器材如下：
A.改装好量程的0~3V的直流电压表
B.某型号旧电池：电动势为3V左右，内阻为几欧
C.电流表A：量程为0~30mA，内阻为38Ω
D.标准电阻：2Ω
E.滑动变阻器R：0~20Ω，2A
F.开关、导线若干
①该小组两名同学各设计了一个实验电路，其中能更精确测量的是___________（填“乙”或“丙”）电路。
②选择第①题中正确的电路后，该小组同学闭合开关，调节滑动变阻器，多次测量，得出多组电压表的示数U和电流表的示数I，通过描点画出图像如图丁所示，则该特殊电池的电动势E=___________，内阻R=________（结果均保留三位有效数字）
③的测量值___________真实值（填“大于”、“小于”或“等于”）。
四、计算题
13．如图所示，在水平向右的匀强电场中，有一电荷量为的负点电荷从A运动到B点，电场力做功为，间距离，与水平方向夹角为；求：
(1)B、A间电势差是多少？
(2)电场强度E是多大？
(3)如果A点的电势为，则B点的电势为多少？电荷量为的正电荷在A点具有的电势能是多少？
14．如图所示，在平面直角坐标系xOy内，第Ⅰ象限中存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限中以ON为直径的半圆形区域内存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B｡一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴上纵坐标处的M点以速度垂直于y轴射入电场，经x轴上横坐标处的P点进入磁场，最后沿垂直于y轴的方向射出磁场，不计粒子重力｡求：
(1)电场强度大小E；
(2)粒子在磁场中运动的轨迹半径r；
(3)粒子从进入电场到离开磁场经历的总时间t｡
15．如图所示，平行长直光滑固定的金属导轨、平面与水平面的夹角，导轨间距为，上端接有的电阻，在导轨中间加一垂直轨道平面向下的匀强磁场，磁场区域为，磁感应强度大小为，磁场区域宽度为，放在导轨上的一金属杆质量为、电阻为，从距磁场上边缘处由静止释放，金属杆进入磁场上边缘的速度。导轨的电阻可忽略不计，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，重力加速度大小为，求：
（1）金属杆距磁场上边缘的距离；
（2）杆通过磁场区域的过程中所用的时间；
（3）金属杆通过磁场区域的过程中电阻R上产生的焦耳热。
参考答案
1．答案：D
解析：A.奥斯特发现了电流的磁效应，故A错误；B.元电荷e的数值最早是由密立根的油滴实验测得的，故B错误；C.安培提出了分子电流假说，故C错误；D.法拉第发现了电磁感应现象，故D正确。故选D。
2．答案：A
解析：根据几何关系可得
A点的点电荷在C点处的场强大小为
B点的点电荷在C点处的场强大小为
根据场强的叠加可得C点的电场强度
故选A。
3．答案：D
解析：A、由粒子只受电场力作用，电场力方向平行于径向，根据粒子运动轨迹可知：M受到的时吸引力，N受到的时排斥力，故M带负电，N带正电，故A正确；
C、由正电荷周围电场线沿径向向外可知：以O为圆心的圆为等势面，那么，N在d点的电势等于它在e点的电势，所以，N在d点的电势能等于它在e点的电势能，故C正确；
BD、由正电荷周围电场线沿径向向外可知：内圈的电势比外圈的电势大；故根据，可知：M在内圈的电势能比外圈小，N在内圈的电势能比在外圈的大，所以，N在从c点运动到d点的过程中电场力做正功；那么，由粒子运动过程只有电场力做功，根据动能定理可得：M在b点的动能小于它在a点的动能；故B正确，D错误；
本题选不正确的，故选：D。
4．答案：C
解析：AB.指示灯的电压为指示灯的电流为根据闭合电路欧姆定律可得解得，流过电流表的电流为流过电动机M的电流为选项AB错误；C.电动机M输出的机械功率为选项C正确；D.电源的总功率为选项D错误。故选C。
5．答案：A
解析：A.由向前匀速突然减速时，N板由于惯性向前移动，则d减小，由可知电容器带电量增大，故A正确；B.匀速运动时加速度为0，电容C不变，线路中无电流。故B错误；C.由静止突然向前加速时，N板由于惯性向后移，d增大、C减小、Q减小，所以有放电电流，电流b向a，故C错误；D.保持向后的匀加速运动时，a不变，弹簧形变不变，两板间距离d不变，所以MN之间的电场强度不变。故D错误。故选A。
6．答案：B
解析：A.由楞次定律的“来拒去留”可知，过程中线圈对磁铁作用力方向一直向上，A错误；B.磁铁上下翻转后重复实验，穿过圆环过程中，磁通量方向相反，根据楞次定律可知，将会产生负向电流后产生正向电流，B正确;C.若将线圈匝数加倍后，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中感应电动势也加倍，由电阻定律可知，线圈匝数加倍，长度也加倍，电阻加倍，由欧姆定律可知，线圈中感应电流的峰值不会加倍，C错误;D.若没有磁场力，则由机械能守恒定律可得若将h加倍，速度并非变为原来的2倍，实际中存在磁场力做负功，速度也不是原来的2倍，则线圈中产生的电流峰值不会加倍，D错误。故选B。
7．答案：D
解析：A.粒子经过电场加速，磁场回旋，最终从磁场的边缘做匀速圆周运动离开，有解得粒子最终获得的动能为可得粒子最终获得的动能与加速电压无关，而与D形盒的半径R有关，即仅提高加速电压，粒子最终获得的动能不变，故A错误；B.粒子每通过狭缝一次，交变电场改变一次方向，电场变换两次为一个周期，而这个周期的时间粒子做两个半圆的运动，则有电场变换的周期等于磁场中做一个匀速圆周的周期，有则所需交变电压的频率与被加速粒子的比荷有关，故B错误；C.粒子初速度视为零，第n次通过狭缝即被电场加速了n次，由动能定理有解得速度大小为故C错误；D.对粒子运动的全过程由动能定理有联立各式解得粒子通过狭缝的次数为故D正确；故选D。
8．答案：AC
解析：A.脂肪含量低者电阻小，回路总电阻小，电流大，电流表示数更大，故A正确；B.脂肪含量低者电阻小，回路总电阻小，电流大，则由知电压表示数更小，故B错误；C.脂肪含量低者电阻小，回路总电阻小，电流大，电源内电压大，则路端电压小，故C正确；D.电源的效率电源内电压大，电源的效率更低，故D错误。故选AC。
9．答案：BC
解析：AC、0~1s内磁通量的变化率，0~1s内通过线框某一横截面的电荷量为，故A错误，C正确；
B、1s~3s内，根据法拉第电磁感应定律可得，由图可知该时间段内为恒定值，则感应电动势为定值，电流大小不变，根据可知，B先减小后增大，则安培力先减小后增大，故B正确；
D、前4s内，由于磁感应强度B的变化率大小都相等，所以线框中产生的感应电动势的大小都相等，可得，则感应电流大小为，则线框中产生的热量为，故D错误。
故选：BC。
10．答案：AB
解析：A、带电粒子在磁场中向上偏转，根据左手定则可知三个粒子都带正电，故A正确;B.设磁场半径为R，由几何关系可知，，根据洛伦兹力提供向心力，可得，可得，故B正确;C.三个粒子在磁场中的运动周期为，运动时间为，由粒子运动轨迹图可知，故a粒子在磁场中的运动时间最长，故C错误;D.由粒子运动轨迹图可知，三个粒子在磁场中运动的时间之比为，故D错误。故选AB。
11．答案：（1）BCD（2）向左偏；向左偏
解析：(1)要想使电流计指针发生偏转，即螺线管B与电流计构成闭合电路产生感应电流，螺线管B的磁通量发生变化。
A.闭合开关，螺线管A和螺线管B相对静止向上运动，螺线管B的磁通量不变，故不产生感应电流，故A错误；
B.闭合开关，螺线管B不动，螺线管A相当于电磁铁，插入或拔出螺线管B过程，螺线管B磁通量发生变化，产生感应电流，故B正确；
C.闭合开关，螺线管A、B不动，移动滑动变阻器的滑片螺线管A的电流发生变化，产生的磁场变化，螺线管B的磁通量发生变化，产生感应电流，故C正确；
D.螺线管A、B和滑动变阻器的滑片不动，闭合或断开开关瞬间螺线管A的电流发生变化，产生的磁场变化，螺线管B的磁通量发生变化，产生感应电流，故D正确；
故选BCD；
(2)①将条形磁铁N极朝下拔出螺线管B，磁通量变化与插入的变化相反，产生的感应电流方向相反，观察到灵敏电流计G的指针向左偏；
②将条形磁铁S极朝下插入螺线管B，穿过螺线管B的磁场方向与N极朝下插入的磁场方向相反，产生的感应电流的方向相反，观察到灵敏电流计G的指针向左偏。
12．答案：（1）225；2820（2）丙；2.95；3.17；小于
解析：（1）的电阻比较小，所以与表头并联构成大量程的电流表，的阻值比较大，与改装后的电流表串联可充当大量程的电压表，改装电流表需要并联一个电阻，要改装1mA的电流表需要并联的电阻为
所以选用它与变阻箱并联，并联后的总电阻为
要改装3V的电压表需要串联电阻，串联电阻的阻值为
（2）①由题知电流表A的量程为0~30mA，题中乙电路太小，电流表容易烧坏，不可行，丙电路的电流表与并联组成一个大量程电流表，可行。因此能更精确测量的是丙电路。
②根据闭合电路的欧姆定律有
根据图像可得
，
解得
③由丙电路可知，相对于电源来说电流表采用外接法，由于电压表分流作用，使所测电流小于流过电源电流的真实值，造成了真实误差，当外电路短路时，电流的测量值等于真实值，除此之外，由于电压表的分流作用，电流的测量值小于真实值，电源的U-I图像如图所示：
由图像可知，电源内阻的测量值小于真实值。
13．答案：（1）8V（2）（3）见解析
解析：（1）间电势差：
则：
（2）匀强电场的电场强度：
（3）因：
而
则
电荷量的正电荷在A点具有的电势能为
14．答案：(1)；(2)；(3)
解析：(1)由题意知，带电粒子进入电场后做类平抛运动，有
，
联立得
(2)带电粒子由点M到P点过程，由动能定理得
解得
或由类平抛运动处理
粒子进入匀强磁场做匀速圆周运动
解得
(3)粒子运动轨迹如图所示
粒子在电场中运动的时间
粒子在磁场中运动的周期
根据
可得粒子射入磁场时其速度方向与x轴正向成45角，射出磁场时垂直于y轴可知：粒子在磁场中运动圆弧所对的圆心角为135°，故在磁场中运动的时间
所以粒子从进入电场到离开磁场经历的总时间
15．答案：（1）0.4m；（2）0.2s；（3）0.096J
解析：（1）由机械能守恒可得
解得金属杆距磁场上边缘的距离为
（2）由法拉第电磁感应定律，金属杆刚进入磁场时，电动势为
由闭合电路欧姆定律得
金属杆受到的安培力为
金属杆重力沿轨道平面向下的分力为
所以金属杆进入磁场后做匀速直线运动，则金属杆通过磁场区域的过程中所用的时间
（3）由能量守恒定律得，回路中产生的焦耳热为
金属杆通过磁场区域的过程中，在电阻R上产生的热量为
联立解得