上海市青浦高级中学2024-2025学年高二（上）期末物理等级考试卷（含解析）

这是一份上海市青浦高级中学2024-2025学年高二（上）期末物理等级考试卷（含解析），共15页。试卷主要包含了家用电器，通信技术，电磁阻拦，阿尔法质谱仪，运动之量等内容，欢迎下载使用。
一、家用电器（28分）
1.如图甲所示是吴老师家的部分家庭电路图，吴老师在家用甲台灯L2学习时，突然台灯L2的灯丝断了，而屋内的照明灯L1依然正常发光。甲、乙两根进户线中______(选填“甲”或“乙”)是火线，若吴老师将屋内的照明灯L1的开关S1闭合，用试电笔检测灯L1两端的a、b两点，会发现______(选填“a”、“b”或“都”)能使试电笔的管发光。
2.张老师有一款便携式打印机，其自带锂电池，但电池上的铭牌只能依稀看出“1500mA⋅ℎ”，张老师借助青中物理实验室的器材测量了电池的电动势和内阻。(定值电阻R1=13Ω)

(1)测量电路图如图(a)所示，请在图(b)中帮助她完成实物电路的连接。
(2)定值电阻R1所起的作用是______。
(3)由实验数据获得的图像如图(c)所示，则电池的电动势为______V，内阻为______Ω。(结果均保留两位有效数字)
(4)若已知执行打印任务时锂电池的放电功率约为30W。该锂电池充满电后，储存的电荷量为______C，若打印一张A4纸用时5s，则该打印机最多可以打印A4纸______张。
(5)张老师突发奇想，将实验室中相同灵敏电流计G1和G2的对应接线柱相连接。将G1表的指针从中间用力向左拨动、发生偏转，此时静止的G2表指针偏转。对这一现象的分析正确的是______。

A.两表都是“发电机”
B.G1表是“发电机”，G2表是“电动机”
C.两表都是“电动机”
D.G1表是“电动机”，G2表是“发电机”
3.（计算）如图1所示，韩老师家有一灯泡L规格为“6V，3W”滑动变阻器R0的最大阻值为15Ω。开关S1闭合、S2断开，滑动变阻器接入电路的电阻R1=9Ω时，灯泡正常发光。已知电源的输出功率P与外电路的总电阻R的关系如图2所示，灯泡的电阻视为恒定。
(1)求电源的电动势E；
(2)求图2中R2的大小；
(3)若开关S1、S2均闭合，为使灯泡正常发光，调节滑动变阻器，求滑动变阻器与灯泡并联部分的电阻R3。
一、通电螺线管的磁场（12分）
4.用如图所示的电路研究通电螺线管的磁场(虚线框内是螺线管)。用磁传感器测量螺线管内外的磁感应强度分布。
(1)虚线框内螺线管(空心线圈)符号是______。
A. B. C. D.
(2)如图，在通电螺线管中央轴线上a、b、c三点和外侧的d点中，磁感应强度最大的是______。

A.a B.b C.c D.d
(3)移动滑片，多次测量通过螺线管的电流强度I、通电螺线管内部正中间磁感应强度B和电池两端电压U，以此绘出B−I和B−U图线。根据图像，请分析并计算电源电动势。

(4)如图所示，通电螺线管置于闭合金属环a的轴线上且金属环a位于通电螺线管中间位置，金属环b在螺线管右侧附近，b的环面与a的环面平行，当螺线管中电流增加时，下列说法正确的是______。
A.a环有缩小的趋势
B.a环中无感应电流，不受安培力
C.b环靠近螺线管
D.b环有缩小的趋势
三、通信技术（16分）
5.第五代移动通信技术(5G)是一种新型移动通信网络，使用的通信频率在3.0GHz以上的超高频段和极高频段，比4G及以下网络(通信频率在0.3GHz～3.0GHz间的特高频段)拥有更大的带宽和更快的传输速率。目前困扰5G发展的难题之一是供电，一个5G基站系统功耗为4kW(基站用电器功率)，信号覆盖半径约为100m。
(1)在5G技术领域，华为绝对是领跑者。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的是______。(多选)
A.5G使用的是电磁波 B.5G使用的电磁波在同种介质中传播速度比4G的快
C.5G使用的是横波 D.空间中的5G信号和4G信号相遇一定不会产生干涉现象
(2)产生5G无线信号电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻______。
A.线圈中磁场的方向向上
B.电容器两极板间电场强度正在变大
C.电容器正在放电，线圈储存的磁场能正在增加
D.线路中的电流正在减小且与线圈中感应电流的方向相反
(3)如图所示，某5G基站距离100kV主供电线路一定距离，线路电阻为40Ω，线路损耗功率占总功率的20%(变压器均视作理想变压器)。

①求输电回路的电流；
②高压变压器原、副线圈的匝数比；
③为了实现5G网络信号全覆盖面积约为2000平方公里城市，试估算全市的5G基站运行一天将消耗约多少kW⋅ℎ？(保留一位有效数字)
四、电磁阻拦（23分）
6.居老师用小车探究电磁阻拦的效果如图所示(俯视)，在遥控小车底面安装有单匝矩形金属线框(线框与水平地面平行)，小车以初速度v0向右通过竖直向下的有界匀强磁场。已知小车总质量m=0.2kg，金属框宽为0.1m、长为0.2m，电阻R=2Ω，磁场宽度D=0.4m，磁感应强度B=1T，不计摩擦。
(1)若v0=4m/s，则ab边刚进入磁场时，请计算线框中产生的感应电流大小和小车的加速度大小。
(2)若cd边刚离开磁场边界MN时，小车速度恰好为零。
①线框穿过磁场的过程中，感应电流的方向______。
A.均为abcda
B.均为adcba
C.先abcda再adcba
D.先adcba再abcda
②定性画出小车运动的速度v随时间t变化的关系图像。
③求线框在进入磁场的过程中，通过导线截面的电量q。
④居老师认为“线框进入磁场过程的发热量大于穿出磁场过程的发热量”，请分析并判断该观点是否正确。
(3)居老师发现金属线框在磁场中的运动会产生感应电动势，于是进一步利用如图(a)所示装置验证感应电动势大小与磁通量变化率之间的关系。线圈匝数和面积均不变，通过调节智能电源在线圈a中产生可控的变化的磁场，用磁传感器测量线圈b内的磁感应强度B，用电压传感器测量线圈b内的感应电动势E。

①观察图(b)图像，可得：在线圈b中产生恒定感应电动势的条件是______。
②为了进一步确定定量关系，可利用图(b)中的信息，做出______。
A.E−ΔB图像
B.E−ΔΦ图像
C.E−ΔBΔt图像
D.E−ΔΦΔt图像
五、阿尔法质谱仪（12分）
7.如图所示为物理学家丁肇中研制的“阿尔法质谱仪”结构图。氢有三种同位素：氕原子核内有1个质子，无中子；氘原子核内有1个质子，1个中子；氚原子核内有1个质子，2个中子。
(1)氕核以速度v进入速度选择器，两极板间电压为U，两板长度为l，相距为d，磁感应强度大小为B1。要使原子核能匀速通过速度选择器，则v= ______。
(2)若氕核进入速度选择器的速度v′