河南省开封市五校2024-2025学年高二上学期期中物理试卷（解析版）

这是一份河南省开封市五校2024-2025学年高二上学期期中物理试卷（解析版），共19页。试卷主要包含了本试卷分选择题和非选择题两部分，本卷命题范围等内容，欢迎下载使用。
考生注意：
1．本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分；考试时间75分钟。
2．答题前；考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3．考生作答时；请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后；用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答；超出答题区域书写的答案无效；在试题卷､草稿纸上作答无效。
4．本卷命题范围：必修第三册。
一、选择题（本题共10小题；共46分。在每小题给出的四个选项中；第1~7题中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；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. 关于磁通量和电磁感应现象，下列说法中正确的是（ ）
A. 导体在磁场中运动能产生感应电流；感应电流的方向只跟导体运动方向有关
B. 只要闭合电路在做切割磁感线运动或穿过闭合电路的磁通量足够大，电路中就有感应电流
C. 磁通量是过程量；它表示回路从某一时刻到另一时刻磁通量的变化量
D. 产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化
【答案】D
【解析】A．只做运动，电路不闭合则不能产生感应电流；导体沿磁感线运动也不能产生感应电流；感应电流的方向与导体运动方向､磁场方向都有关，选项A错误；
B．只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，则回路中产生感应电流，但是穿过闭合电路的磁通量足够大，磁通量不变也不会有感应电流，选项B错误；
C．是状态量；是闭合回路在某时刻（某位置）穿过回路的磁感线的条数，选项C错误；
D．产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，选项D正确。
故选D。
2. 一根长为L、横截面积为S的金属棒，棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m，电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，金属棒内的电场强度大小为E，金属棒的电阻率为ρ，则金属棒内电子定向移动的速率为（ ）
A. neρEB.
C. D.
【答案】B
【解析】根据电流的微观定义式有
根据电阻的定义式有
根据部分电路欧姆定律有
金属棒内的电场强度大小为
解得
故选B。
3. 某一电场中的电场线和等势面分布如图所示，在电场中有三点，间距离等于间距离。下列说法中正确的是（ ）
A. A点电场强度比点电场强度小
B. 两点间的电势差绝对值大于两点间的电势差绝对值
C. 正电荷在A点的电势能比在点的电势能大
D. 负电荷由向移动，静电力做负功
【答案】B
【解析】A．A点电场线更密，故A点场强更大，A错误；
B．根据
间场强大于间场强，故电势差大于电势差，B正确；
C．A点电势低于点，故正电荷在A处电势能小于处，错误；
D．负电荷由到，静电力做正功，D错误。
故选B。
4. 如图所示的电路外，电源的电动势，则阻，电阻，电容器的电容，电容器原来不带电。则接通开关后流过的总电量为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】外电阻
电路电流
路端电压
U=E-Ir=5.625V
则R3两端的电压即电容器两板间电压为
则接通开关后流过的总电量为
故选D。
5. 黑箱外有编号为1､2､3的三个接线柱；用多用电表探测黑箱内电学元件的实验中；某次测量结果如下；第一步：用直流电压挡测量､1､2､3之间均无电压。第二步：用欧姆挡测量；1､2间正､反接阻值不变。第三步：用欧姆挡测量；黑表笔接1；红表笔接3；有阻值；反接阻值很大。第四步：用欧姆挡测量；黑表笔接2；红表笔接3；有阻值；阻值比第二步测得的大；反接阻值很大。依据以上结论可判断箱内元件接法为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】第一步使用电压档进行测量；目的是看内部是否有电源；由于指针没有示数；因此内部无电源；故黑箱内不存在电源；第二步使用欧姆挡进行测量时注意黑表笔是和内部电源的正级相连的；可知：在测量1､2之间的电阻时；对两个接线柱进行正反测量；其阻值相同；说明1､2之间接有一个定值电阻；第三步在测量1､3之间电阻时；黑表笔接1时电阻很小；接3时电阻很大；说明1､3之间有二极管；而且1应该接二极管的正极。第四步用欧姆挡测量；黑表笔接2；红表笔接3；有阻值；阻值比第二步测得的大；说明了2､1､3之间串联了二极管､电阻两个元件，反接阻值很大。
故选C。
6. 静电计是在验电器的基础上制成的，用其指针的张角大小来定性显示其金属球与外壳之间的电势差大小，如图所示，为平行板电容器的两个金属板，当开关S闭合后，静电计G指针张开一定角度。不考虑静电计引起的电荷量变化，则下列说法正确的是（ ）
A. 保持开关S闭合，将两极板间距减小，板间场强减小
B. 保持开关S闭合，将的滑片向左移动，静电计指针张开角度变大
C. 断开开关S后，紧贴极板插入金属板，静电计指针张开角度减小
D. 断开开关S后，将两极板间距增大，板间电压减小
【答案】C
【解析】A．保持开关S闭合，两极板间电势差不变，将两极板间距减小，由可知，板间场强增大，故A错误；
B．保持开关闭合，变阻器仅仅充当导线功能，电容器两极板间的电势差不变，滑动触头滑动不会影响静电计指针张角，静电计指针张开角度不变，故B错误；
C．断开开关S后，电容器带电量不变，紧贴极板插入金属板，相当于极板之间的距离减小，根据可知，电容增大，根据可知，两极板间电势差减小，静电计指针张开角度减小，故C正确；
D．断开开关S后，电容器带电量不变，将两极板间距增大，根据可知，电容减小，根据可知，两极板间电势差增大，故D错误。
故选C。
7. 在竖直平面内有水平向右、场强为的匀强电场。在场中有一根长的绝缘细线，一端固定在O点，另一端系质量为1的带电小球，它静止时细线与竖直方向成45°角。如图所示，给小球一个初速度让小球恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，取小球在静止时的位置为电势能和重力势能的零点，下列说法正确的是（，取1.4）（ ）

A. 小球所带电量为
B. 如果小球恰能做圆周运动，在运动过程中动能最小值是5J
C. 如果小球恰能做圆周运动，在运动过程中电势能最大值为
D. 如果小球恰能做圆周运动，在运动过程中机械能最小值约为18J
【答案】D
【解析】A．小球静止时
解得所带电量为
选项A错误；
B．如果小球恰能做圆周运动，在等效最高点时动能最小，该位置在平衡位置反向延长线上，则
解得运动过程中动能最小值是
选项B错误；
CD．如果小球恰能做圆周运动，则当运动到与O点等高的直径的左端时电势能最大，在运动过程中电势能最大值为
小球在平衡位置时速度最大，该位置为电势能和重力势能的零点，即此时总能量等于小球的动能，则
因小球机械能与电势能之和守恒，可知当如果小球恰能做圆周运动，在运动过程中机械能最小时电势能最大，机械能的最小值约为
选项D正确。
故选D。
8. 反射式速调管是常用的微波器件之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，现对该过程做如下简化：匀强电场的方向平行于x轴，其电势随x的变化关系如图所示，质量为，电荷量为的带负电的粒子，从处静止释放，仅在电场力作用下在x轴上运动。不计粒子的重力，下列说法正确的是（ ）
A. x轴负半轴电场强度和正半轴电场强度的大小之比为
B. 粒子运动到处，速度最大
C. 粒子的最大动能为
D. 粒子完成一次往复运动所需时间为
【答案】BC
【解析】A．根据图像的斜率绝对值表示场强大小，可知x轴负半轴电场强度和正半轴电场强度的大小之比为
故A错误；
B．带电粒子从处静止释放到原点过程，电场力做正功，经过原点后电场力做负功，则粒子经过原点时动能最大，速度最大，故B正确；
C．带电粒子从静止释放到原点过程，根据动能定理可得
可知粒子的最大动能为，故C正确；
D．粒子从静止释放向右先做匀加速再匀减速到零，设粒子经过原点的速度为，则有
解得
则加速阶段有
解得
减速阶段有
解得
根据对称性可知，粒子完成一次往复运动所需时间为
故D错误。
故选BC。
9. 如图所示，电路中电源电动势为E，内阻为r，C为电容器，L为小灯泡，定值电阻R=r，闭合开关，小灯泡能正常发光。现将滑动变阻器的滑片向左滑动一段距离，滑动前后理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI，则（ ）

A. 电源的输出功率一定减小
B. 灯泡的功率逐渐变大
C. ，，均保持不变
D. 当电路稳定后，断开开关，小灯泡会立刻熄灭
【答案】AC
【解析】A．电源的输出功率
该函数的图像如图所示

当滑片向左移动时，滑动变阻器接入电阻增大，则外电路总电阻变大，由于R=r，可知外电路总电阻始终大于电源内阻r，根据图像可知输出功率一定减小，故A正确；
B．灯泡消耗的功率为
当滑片向左移动时，滑动变阻器接入电阻增大，则外电路的总电阻变大，干路电流减小，则灯泡功率变小，故B错误；
C．根据
，，
可知
，，
即，，均保持不变，故C正确；
D．断开开关，电容器将在与滑动变阻器、灯泡构成的回路中放电，灯泡将逐渐熄灭，故D错误。
故选AC。
10. 在如图甲所示的电路中，闭合开关，将滑动变阻器的滑动触头向某一方向移动时，根据电流表和电压表的测量数据和电流表和电压表的测量数据，描绘出如图乙所示的两条图线分别为图线和图线，则（ ）

A. 电源电动势为，内阻为
B. 图线和图线的交点代表滑动变阻器的滑动触头滑到了最左端
C. 滑片向右滑动时，电源的输出功率增大
D. 当滑片滑到最左端时，定值电阻消耗的功率为
【答案】BD
【解析】A．由电路结合图像可知，图像a是电压表V1随电流I变化图像，图像b是电压表V2随电流I变化图像，由图像a可得，电源电动势为E=3V，内阻为
选项A错误；
B．图线和图线的交点代表两个电压表读数相等，此时滑动变阻器阻值为零，即滑动触头滑到了最左端，选项B正确；
C．当电源内阻等于外电阻时电源输出功率最大，因电阻
则滑片向右滑动时外电阻大于电源内阻且变大，电源的输出功率减小，选项C错误；
D．当滑片滑到最左端时，定值电阻消耗的功率为
选项D正确。
故选BD。
二、实验题（本题共2小题；共16分）
11. 某实验小组做“测量一粗细均匀的新材料制成的金属丝的电阻率”实验。备选器材如下：
A.电动势、内阻很小的直流电源
B.量程为5mA、内阻的电流表
C.量程为0.6A、内阻的电流表
D.量程为6V、内阻约为15kΩ的电压表
E.最大阻值为15Ω、最大允许电流为2A的滑动变阻器
F.定值电阻
G.定值电阻
H.开关一个，导线若干
I.多用电表，螺旋测微器，刻度尺
（1）如图甲所示，用螺旋测微器测待测金属丝的直径，则螺旋测微器的示数________mm，如图乙所示，用多用表“”Ω挡粗测其电阻为________Ω。
（2）采用图丙所示电路尽可能精确地测量该金属丝的电阻率，电流表应选用________（选填“B”或“C”），定值电阻应选用________（选填“F”或“G”）。
（3）电压表的示数记为U，所选用电流表的示数记为I，则该金属丝的电阻的表达式________；若用刻度尺测得待测金属丝的长度为L，则其电阻率的表达式为________（表达式中所用到的物理量必须用对应的物理量符号表示，不得直接用数值表示）。
【答案】（1）1.200##1.199##1.201 150 （2）B F （3）
【解析】（1）[1]根据螺旋测微器读数规则可知
故填1.200mm；
[2]多用电表用×10倍率测量，读数为
故填150；
（2）[1][2]电压表量程为6V，电阻丝电阻约150Ω，电流表量程应该为40mA左右，可以将量程5mA的电流表并联5Ω的电阻改装成量程为55mA的电流表，故电流表选择B，定值电阻选择F；
（3）[1]金属丝中电流为
电压为
由欧姆定律可得金属丝电阻
故填
；
[2]由电阻定律
而
联立解得电阻率为
故填
。
12. 如图甲所示，将两个不同的金属电极插入水果中就可以做成一个水果电池，某同学准备测定一水果电池的电动势和内阻。
（1）实验室提供的器材如下：
A.待测水果电池（电动势约为）
B.电流表（量程，内阻约）
C.电流表（量程，内阻约）
D.电压表（量程，内阻约）
E.电压表（量程，内阻约）
F.滑动变阻器（最大阻值约）
G.开关（S）、导线若干
实验中电流表应选用________（填“B”或“C”）；电压表应选用________（填“D”或“E”）。
（2）闭合开关后，多次移动滑动变阻器，测得多组电压表和电流表的示数和，在坐标纸上以为纵轴、为横轴，选择适当的标度建立坐标，并画出图线。作出的图像与纵轴的截距为，横轴的截距为。由此求出电池的电动势为________，电池的内阻为________。（结果用字母表示）
（3）考虑到电压表和电流表内阻对电路的影响，本实验系统误差产生的主要原因是________（选填“电流表分压”或“电压表分流”）；这种测量方法将导致电动势的测量值________。（选填“偏大”“偏小”或“不变”）
【答案】（1）B D （2）d （3）电压表分流 偏小
【解析】（1）[1][2]实验中电流不超过0.6A，则电流表应选用B；电源电动势约为1.5V，则电压表应选用D。
（2）[3][4]根据
U=E-Ir
可知电池的电动势为
电池的内阻为
（3）[5][6]考虑到电压表和电流表内阻对电路的影响，本实验系统误差产生的主要原因是电压表分流；由于电压表的分流作用，电流的测量值小于真实值，而短路电流不变，电源的U-I图像如图所示
由图像可知，电源电动势测量值小于真实值；
三、计算题（本题共3小题；共计38分。解答时应写出必要的文字说明､方程式和重要的演算步骤。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）
13. 如图所示电路中，电源电动势，内阻，指示灯的阻值为，电动机线圈电阻为。当开关S闭合时，指示灯的电功率。求：
（1）流过电流表A的电流；
（2）电动机输出的机械功率。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）设流过指示灯的电流为，流过电流表的电流为，则指示灯的电功率
代入数据解得
路端电压
由闭合电路欧姆定律有
解得
即流过电流表的电流示数为
（2）设流过电动机的电流为，根据并联电路的电流关系
电动机输出的机械功率
代入数据解得
电动机输出的机械功率为。
14. 如图所示，电源电动势E=12V，内阻r=4Ω，滑动变阻器的最大阻值R1=8Ω，定值电阻R2=4Ω，R3=2Ω，R4=5Ω，电容器的电容C=13μF。开关S闭合电路稳定后，求：

（1）滑动变阻器滑片滑到最左端时，电压表的示数；
（2）滑动变阻器接入电路中的电阻为多大时电源有最大输出功率，并求出最大输出功率；
（3）滑动变阻器滑片从最左端滑到最右端过程中，通过R4的电量。
【答案】（1）4V；（2）4Ω，9W；（3）
【解析】（1）滑动变阻器滑片滑到最左端时，阻值为零，短路，根据闭合电路欧姆定律可得
电压表的示数为
（2）当外电阻等于内电阻时，电源的输出功率最大，则有
解得
又
解得
所以当滑动变阻器阻值为4Ω时，电源的输出功率最大；最大输出功率为
（3）滑动变阻器在最左端时，电容器两端电压为，则有
滑动变阻器在最右端时，电容器两端电压为，则有
据闭合电路欧姆定律可得
则有
通过的电量为
15. 如图甲所示，真空室中电极K连续发出的电子（初速度不计）经过电势差为的加速电场加速后，沿两水平金属板C、D间的中心线射入两板间的偏转电场，最后打在荧光屏上。C、D两板间的电势差随时间变化如图乙所示，设C、D间的电场可看作是均匀的，且两板外无电场。已知电子的质量为、电荷量为（重力不计），板间距离为，偏转电压，所有电子都能通过偏转电场且通过偏转电场的时间为，电子从离开偏转电场到达荧光屏所需时间为。求：
（1）偏转电场的长度；
（2）若的周期，荧光屏上电子能够到达的区域的长度；
（3）若的周期，哪些时刻进入偏转电场的电子刚好能到达荧光屏上的点？
【答案】（1） （2） （3）见解析
【解析】（1）电子经过加速电场过程，根据动能定理可得
解得
所有电子都能通过偏转电场且通过偏转电场的时间为，则偏转电场的长度为
可得
（2）若的周期，所有电子在偏转电场中运动过程，在竖直方向有半个周期时间内的加速度方向竖直向上，有半个周期时间内的加速度方向竖直向下，可知经过一个周期，电子的竖直分速度刚好为0；则时刻进入的电子向下侧移距离最大，为
同理可知时刻进入的电子向上侧移距离最大，为
所以荧光屏上电子能够到达区域的长度为
（3）若的周期，则电子在偏转电场的运动时间为，电子要到达O点必须在竖直方向有先加速后减速再反向加速过程，并且加速大小相等，离开偏转电场后做匀速直线运动，最终到达O点；整个过程向下的位移和向上的位移大小相等；对于在内射入的电子，设向下加速时间为，加速度大小为，则在竖直方向上有
要到达O点时，应满足
联立解得
根据对称性和周期性可知电子刚好能到达荧光屏上点的电子进入偏转电场的时刻为
（，，）
或
（，，）