湖南省衡阳市衡阳县第四中学2024-2025学年高二上学期1月期末 物理试题

这是一份湖南省衡阳市衡阳县第四中学2024-2025学年高二上学期1月期末 物理试题，共7页。试卷主要包含了选择题的作答，非选择题的作答等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。
第Ⅰ卷（选择题）
一、选择题：本题共10小题，共46分。第1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8～10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1．自古以来就有“冬月打雷，黄土成堆”的说法，由于强冷空气与暖湿气流相遇，产生强烈的对流运动，云内的冰晶相互摩擦使电荷逐步增多，达到一定强度后就会形成冬雷。下列说法正确的是（ ）
A．云内的冰晶在相互摩擦的过程中创造了电荷
B．雷电产生时，带电云层附近会存在许许多多的电场线
C．带电云层附近的导体处于静电平衡状态时，带电云层在导体内部某点产生的电场强度不为零
D．相距足够远的带等量同种电荷的球形云层（视为点电荷）之间，沿着两者的连线，电势一定先升高后降低
2．如图当飞船在天空飞行时，太阳能电池板展开，飞船两翼的太阳能电池板是太阳能电池在太空领域的应用，对它分析正确的是（ ）
A．电池板充电是将太阳能转化为化学能
B．太阳能电池板的能量转化率为100%
C．太阳能电池板利用的太阳能是可再生能源，但只能在太空中使用
D．某太阳能电池板不接负载时的电压是，其短路电流是，则内阻为
3．某同学设计了一个电容式风力传感器，如图所示，将电容器与静电计组成回路，可动电极在风力作用下向右移动，风力越大，移动距离越大（两电极始终不接触）。在风力变大时（ ）
A．电容器电容变大，静电计指针张角变大
B．电容器电容变大，静电计指针张角变小
C．电容器电容变小，静电计指针张角变大
D．电容器电容变小，静电计指针张角变小
4．圆形导体线圈a平放在水平绝缘桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管；二者轴线重合，螺线管与电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路。若滑动变阻器的滑片P向上滑动，下列说法正确的是（ ）
A．线圈a中产生俯视为顺时针方向的感应电流，有扩张的趋势
B．线圈a中产生俯视为逆时针方向的感应电流，有扩张的趋势
C．线圈a中产生俯视为顺时针方向的感应电流，有收缩的趋势
D．线圈a中产生俯视为逆时针方向的感应电流，有收缩的趋势
5．如图所示为两个点电荷的电场，虚线为一带电粒子只在电场力作用下的运动轨迹，a、b为轨迹上两点，下列说法中正确的是（ ）
A．带电粒子带正电
B．带电粒子在a点的加速度大于在b点的加速度
C．带电粒子在a点的电势能小于在b点的电势能
D．左边点电荷所带电荷量多
6．如图，半径为R的圆形区域内有一方向垂直纸面向里的匀强磁场，MN、PQ是相互垂直的两条直径。两质量相等且带等量异种电荷的粒子从M点先后以相同速率v射入磁场，其中粒子甲沿MN射入，从Q点射出磁场，粒子乙沿纸面与MN方向成角射入，两粒子同时射出磁场。不计粒子重力及两粒子间的相互作用，则两粒子射入磁场的时间间隔为（ ）
A．B．C．D．
7．如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为的带电小球，以初速度从点竖直向上运动，通过点时，速度大小为，方向与电场方向相反，则小球从运动到的过程中，速度大小的最小值为（ ）
A．B．C．D．0
8．如图所示，为电感线圈、直流电阻为，、是两个相同的小灯泡。闭合开关S，待电路稳定后，所有灯泡均正常发光。整个过程灯泡不会烧坏，的自感系数足够大，则下列说法中正确的是（ ）
A．闭合开关S，、立即变亮，逐渐变亮
B．闭合开关S，立即变亮，、逐渐变亮
C．电路稳定后断开开关S，立即熄灭，、逐渐熄灭
D．电路稳定后断开开关S，、立即熄灭，逐渐熄灭
9．如图所示的虚线为等腰梯形，、两点为底边的三等分点，且，，在与等腰梯形所在平面平行的空间内存在匀强电场，已知、、三点的电势分别为、、。则下列说法正确的是（ ）
A．D点的电势为B．M点的电势为
C．N点的电势为D．电场强度的大小为
10．如图甲所示，匝的线圈面积为，线圈电阻，线圈内部存在垂直纸面向外的磁场，磁场面积为，有一个阻值为的电阻两端分别与线圈两端相连，电阻的一端接地。磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，不考虑圆形线圈缺口对感应电动势的影响，则（ ）
A．当s时穿过线圈的磁通量为
B．在时间内，点电势低于点电势
C．在时间内，通过电阻的电荷量大小为
D．在时间内，两点间电压大小为
第Ⅱ卷（非选择题）
二、非选择题：本题共5小题，共54分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
11．（6分）利用实验室的指针式多用电表研究如下问题。
（1）关于多用电表的使用，下列操作正确的是( )
A．测电压时，图甲连接方式红、黑表笔接法正确
B．测电流时，应按图乙连接方式测量
C．测电阻时，可以按图丙连接方式测量
D．测二极管的反向电阻时，应按图丁连接方式测量
（2）某同学用多用电表“”指测量某电阻R时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度过小，为了较准确地进行测量，则应将选择开关置于 挡。（选填“”、“”或“”）
（3）如图所示是一个简单的欧姆表电路示意图，其中电流表满偏电流为500μA，内阻为100Ω，电池电动势为1.5V，内阻为1Ω；变阻器最大阻值为5000Ω。
欧姆表使用一段时间后电池老化，电动势下降到1.45V、内阻增大到4Ω，但仍可调零，正确操作后，测量另一个定值电阻，欧姆表读数为300Ω，则这个电阻的实际阻值应为 Ω。
12．（10分）描绘一个标有“3V，0.9W”的小灯泡的伏安特性曲线，有以下器材供选用：
A．电压表量程，内阻约，
B．电压表量程，内阻约
C．电流表量程，内阻约
D．电流表量程，内阻约为
E．滑动变阻器
F．滑动变阻器
I．蓄电池（电动势，内阻不计）电键一个
（1）电压表选择 （选填“”或“”），电流表选择 （选填“”或“”）滑动变阻器选择 （选填“”或“”）。
（2）要求能尽可能多的记录实验数据，误差尽可能小，请在虚线框中画出实验电路图，并标出所选用实验器材的符号。
（3）根据实验数据画得小灯泡的安特性曲线如下图，则小灯泡正常工作时的电阻为 。（保留三位有效数字）
13．（8分）如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图．其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈的匝数n、电阻r．线圈两端的电流环与电阻R连接，电阻R，与R并联的电压表为理想电压表．在t时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图乙所示正弦规律变化．取计算．求：
（1）交流发电机产生的感应电动势的最大值；
（2）从线框经过图示位置开始计时，写出交流发电机产生的感应电动势的瞬时值表达式；
（3）电路中电压表的示数．
14．（14分）如图所示的平面直角坐标系 xOy，在第一象限内有平行于 y轴的匀强电场，方向沿 y 轴正方向；在第四象限的某个矩形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的上边界与 x轴重合。 一质量为 m、电荷量为-q 的粒子， 从点以速度 沿 x轴正方向射入电场，通过电场后从点 b（2h，0）立即进入矩形磁场，经过磁场后从点进入第三象限，且速度与y轴负方向成角。 不计粒子所受的重力。求：
（1）粒子经过点 b时速度 v的大小和方向；
（2）磁感应强度的大小B；
（3）矩形磁场区域的最小面积S。

15．（16分）如图甲所示，一足够长电阻不计的光滑平行金属导轨MN、PQ之间的距离，NQ两端连接阻值的定值电阻，导轨间有垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场，导轨平面与水平面间的夹角。一质量、接入电路的阻值的金属棒垂直于导轨放置，用绝缘细线通过光滑的轻质定滑轮与质量的重物相连，细线与金属导轨平行。无初速度释放重物，测得金属棒沿导轨向上滑行的速度v与时间t之间的关系如图乙所示。，求：
（1）磁感应强度B的大小；
（2）从到流过金属棒的电荷量q；
（3）从到定值电阻R上产生的热量Q。（结果保留3位有效数字）

物理答案
1.【答案】C
【解析】云内的冰晶在相互摩擦的过程中是电荷发生了转移，不是创造了电荷，故A错误；电场线是假想的，不是真实存在的，所以雷电产生时，带电云层附近不会存在电场线，故B错误；导体处于静电平衡状态时，在导体内部的任意一点电场强度为零，是因为带电云层在导体内部某点产生的电场强度与导体内部感应电荷产生的电场大小相等，方向相反，即带电云层在导体内部某点产生的电场强度不为零，故C正确；相距足够远的带等量同种电荷的球形云层（视为点电荷）之间，根据等量同种电荷的电势分布可知，沿着两者的连线，当同种电荷为负电荷时，电势先升高后降低；当同种电荷为正电荷时，电势先降低后升高，故D错误。
2.【答案】D
【解析】电池板充电是将太阳能转化为电能，故A错误；太阳能电池板的能量转化率不可能达到100%，故B错误；只要能接收到太阳光就能使用太阳能，所以在地球上也能使用太阳能电池板，故C错误；某太阳能电池板不接负载时的电压是，则电动势为，其短路电流是，则有，可得内阻为，故D正确。
3.【答案】B
【解析】根据，在风力变大时，移动距离变大，则电容器两极板间的距离变小，电容器电容变大，电容器带电量不变，根据，可知电容器两极板间的电势差减小，静电计指针张角变小。
4.【答案】A
【解析】若滑动变阻器的滑片P向上滑动，滑动变阻器接入电路阻值变大，螺线管的电流减小，根据右手螺旋定则可知，穿过线圈a的磁通量向下减小，根据楞次定律可知，线圈a中产生俯视为顺时针方向的感应电流；根据增缩减扩原理可知，线圈有扩张的趋势。故选A。
5.【答案】D
【解析】由电场线的方向和电场线的密集程度可判断，左边电荷带正电，且所带电荷量多，右边电荷带负电，故D正确；根据粒子的轨迹一定夹在速度和电场力之间，可判断带电粒子受电场力方向与电场线相反，故该粒子带负电，由于b点靠近正电荷，故b点电势较高，负电粒子在电势高的地方所具有的电势能小，带电粒子在a点的电势能大于在b点的电势能，故AC错误；电场线越密，电场强度越大，b处的电场线较密，则带电粒子在a点的加速度小于在b点的加速度，故B错误。
6.【答案】B
【解析】O1是粒子甲运动轨迹的圆心，由题意可知，四边形OQO1M是正方形，所以甲乙运动轨迹的半径均为R，甲的运动轨迹的圆心角为。而粒子乙往左偏转飞出磁场，它的圆心角为。甲运动的时间为，乙运动的时间为，因为两粒子同时射出磁场，所以两粒子射入磁场的时间间隔为，故选B。
7.【答案】A
【解析】带电小球在电场中做匀变速曲线运动，竖直方向受重力做匀减速运动，水平方向受电场力做匀加速运动，由运动学公式有，，可得，合成电场力和重力，设等效重力与竖直方向的夹角为，如图所示，故有，则有，当小球做类斜上抛运动到等效最高点时，速度最小，则有，故选A。
8.【答案】AC
【解析】闭合开关S，、立即变亮，灯所在电路上线圈产生自感电动势，阻碍电流的增大，电流只能逐渐增大，灯逐渐变亮，故B错误，A正确；电路稳定后断开开关S，立即熄灭，灯所在电路上线圈产生自感电动势，阻碍电流的减小，电流只能逐渐减小，线圈和、组成新的回路，则、逐渐熄灭，故D错误，C正确。
9.【答案】AD
【解析】根据题意可知，则有，可得D点的电势为，故A正确；根据，则有，可得，，故BC错误；根据，可知沿方向的分场强大小为，沿方向的分场强大小为，则电场强度的大小为，故D正确。
10.【答案】BC
【解析】当s时穿过线圈的磁通量为，故A错误；在时间内，穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律可知，R中有电流从b流向a，b点为电源的正极，则b点电势高于a点电势，故B正确；在时间内，磁感应强度均匀增大，产生恒定的感生电动势，根据法拉第电磁感应定律可得，由闭合电路欧姆定律得，通过电阻的电荷量大小为，两点间电压大小为，故C正确，D错误。
11.【答案】（1）AB；（2）；（3）290
【解析】（1）测电压时，应将多用电表与待测电阻进行并联，图甲连接方式红、黑表笔接法正确，故A正确；测电流时，应将多用电表与待测电阻进行串联，所以应按图乙连接方式测量，故B正确；测电阻时，应将待测电阻与外电源断开，图丙连接方式错误，故C错误；测二极管的正向电阻时，应按图丁连接方式测量，故D错误。
（2）某同学用多用电表“”指测量某电阻R时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度过小，要使指针指到中值附近，说明档挡选低了，为了较准确地进行测量，则应将选择开关置于档；
（3）电池电动势为1.5V，欧姆表的内阻由闭合电路欧姆定律有，电池电动势为1.45V，欧姆表的内阻由闭合电路欧姆定律有，根据欧姆定律有，即，解得。
12.【答案】（1）V1，A2，R1；（2）见解析图；（3）10.5
【解析】（1）灯泡额定电压为3V，则电压表选择量程为3V的V1；灯泡的额定电流，则电流表选择量程0.3A的 A2；为方便实验操作，滑动变阻器选择阻值较小的R1组成分压电路。
（2）灯泡正常工作时的电阻，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，电路如图。
（3）由灯泡的伏安特性曲线可知，当电压U=3V时，电流I=0.285A，则小灯泡正常工作时的电阻
。
13.【答案】(1) 200V；(2) e=200cs100t(V)；(3) 90V
【解析】(1)由磁通量Φ随时间t图象得出周期，线圈转动的角速度，感应电动势最大值，由图可知，所以感应电动势的最大值是。
(2)线圈处于峰值面，则交流发电机产生的感应电动势的瞬时值表达式：。
(3)根据正弦交变电流电压的最大值是有效值的倍，所以电路中电压表的示数：。
14.【答案】（1），方向与x轴正方向夹角为；（2）；（3）
【解析】（1）粒子在电场中做类平抛运动，则有
，
令在b点速度方向与x轴正方向夹角为，利用速度分解有
，，
解得，。
（2）根据上述，结合题意，作出粒子运动轨迹如图所示

粒子从d点飞出磁场，根据几何关系有
解得
粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供圆周运动的向心力，则有
解得。
（3）根据上述可知，矩形磁场区域的最小面积
解得。
15.【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）由乙图知经过足够长的时间金属棒开始做匀速运动，其速度
此时金属棒感应电动势
回路电流
对重物由平衡条件有
对金属棒有
解得。
（2）设金属棒速度为v时加速度为a，电流为i，对重物和金属棒系统由牛顿第二定律有
由电流定义和加速度定义从到进行积累可得
其中由乙图知，
解得
（3）回路中电流
根据电流定义和速度定义从到进行积累可得
解得金属棒的位移
设回路在该过程产生的总热量为，对系统由能量守恒定律有
根据焦耳定律以及定值电阻与金属棒的串联关系知。