河北省石家庄市第二十四中学2024-2025学年高二上学期1月期末物理试题

这是一份河北省石家庄市第二十四中学2024-2025学年高二上学期1月期末物理试题，共15页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题（本大题共7小题）
1．图中与磁现象有关的四个实验，其对应判断正确的是（ ）
A．甲图说明磁体周围不同点的磁场方向都不同
B．乙图说明磁场对电流有力的作用，根据该原理制成了电动机
C．丙图表明通电导线周围存在着磁场，如果将小磁针移走，该磁场将消失
D．丁图中左边铁钉吸引大头针较多，表明电流相同时，线圈匝数越多电磁铁磁性越强
2．如图甲所示，由交流发电机、定值电阻、交流电流表A组成的闭合回路，线圈沿逆时针方向转动，图甲所示位置磁感线与线圈平面平行，从此刻开始计时，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图乙所示，则（ ）
A．时刻线圈中感应电动势最小
B．时刻线圈中感应电流的方向改变
C．线圈转到图甲所示位置时，线圈中磁通量变化率为零
D．线圈转动到图甲所示位置时，线圈中感应电流方向为
3．空间存在沿x轴方向的静电场，电子由O点开始仅在电场力的作用下沿x轴的正方向运动，该过程中电子的电势能关于位移x的变化规律如图所示。其中图像为顶点在的开口向上的抛物线，以后的图线为倾斜的直线，则下列说法正确的是（ ）
A．O位置和位置电子的加速度大小相等B．处的电势最低、处的电势最高
C．电子做匀速直线运动D．该电场沿x轴的正方向
4．光照传感器在辽宁大棚种植中得到了广泛的应用，技术人员通过光敏电阻设计了如图所示的光控电路，增加植物光照时间，有效地提高了作物的产量。电阻箱阻值调整为，闭合开关后，秋天傍晚6点时，灯泡L两端的电压达到一定值，恰好能发光。已知光敏电阻的阻值随光照的增强而减小，电流表、电压表均为理想电表，灯泡的光对光敏电阻的影响不计，不考虑灯泡电阻的变化。下列说法正确的是（ ）
A．光照减弱的过程中电流表示数增大
B．光照减弱的过程中电压表和电流表示数比值不变
C．光照减弱的过程中电压表和电流表变化量绝对值的比值变大
D．若电阻箱阻值大于，则秋天傍晚6点之后L才可能发光
5．物理学家霍尔于1879年在实验中发现，当电流垂直于磁场通过导体或半导体材料左右两个端面时，在材料的上下两个端面之间会产生电势差，这一现象被称为霍尔效应，产生这种效应的元件叫霍尔元件，在现代技术中被广泛应用．如图为霍尔元件的原理示意图，其霍尔电压与电流和磁感应强度的关系可用公式表示，其中叫该元件的霍尔系数．根据你所学过的物理知识，判断下列说法正确的是（ ）
A．霍尔元件上表面电势一定高于下表面电势
B．公式中的指元件上下表面间的距离
C．霍尔系数是一个没有单位的常数
D．霍尔系数的单位是
6．为营造更为公平公正的高考环境，“反作弊”工具金属探测仪被各考点广为使用。某兴趣小组设计了一款金属探测仪，如图所示，探测仪内部的线圈与电容器构成LC振荡电路，当探测仪检测到金属物体时，探测仪线圈的自感系数发生变化，从而引起振荡电路中的电流频率发生变化，探测仪检测到这个变化就会驱动蜂鸣器发出声响。已知某时刻，电流的方向由b流向a，且电流强度正在减弱过程中，则（ ）
A．该时刻线圈的自感电动势正在减小
B．该时刻电容器下极板带正电荷
C．若探测仪靠近金属时其自感系数增大，则振荡电流的频率升高
D．若探测仪与金属保持相对静止，则金属中不会产生感应电流
7．如图所示，平行板电容器与直流电源连接，上极板接地，闭合开关S后再断开S，一带电油滴位于电容器中的P点且处于静止状态。现将下极板竖直向下缓慢地移动一小段距离，则（ ）
A．该油滴将向上运动
B．有从a向b的电流通过灵敏电流计
C．电容器两极板间的电压减小
D．油滴在P点的电势能不变
二、多选题（本大题共3小题）
8．如图1所示，、两端接一内阻不计的正弦交流电源，电源电压随时间变化的规律如图2所示，初始时开关接断开，电表为理想交流电表，下列说法正确的是（ ）
A．电压表的读数约为
B．通过的是频率为的交流电
C．若将闭合，通过的电流减小
D．若将由接到b，M、两端间的输入功率变大
9．两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为。相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近。若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是（ ）

A．在阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小
B．在阶段，F做负功，分子动能减小，势能也减小
C．在时，分子势能最小，动能最大
D．分子动能和势能之和在整个过程中不变
10．如图所示，两条间距为平行光滑金属导轨（足够长）固定在水平面上，导轨的左端接电动势为的电源，右端接定值电阻，磁感应强度为的匀强磁场垂直于导轨平面竖直向上。两端都足够长的金属棒斜放在两导轨之间，与导轨的夹角为，导线、导轨、金属棒的电阻均忽略不计，电源的内阻与定值电阻阻值相等。当电键断开，电键闭合，给金属棒一个沿水平方向与棒垂直的恒定作用力，经过时间金属棒获得最大速度，定值电阻的最大功率为，在此过程中金属棒的最大加速度为，金属棒与导轨始终接触良好，下列说法正确的是（ ）
A．金属棒的质量为
B．电源的内阻为
C．时间内，流过定值电阻某一横截面的电荷量为
D．若电键断开，电键闭合，则金属棒稳定运行的速度为
三、实验题（本大题共2小题）
11．某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素
(1)通过实验得知：当电流从图a中电流计的右侧正接线柱流入时指针向右偏转；则当磁体 （选填“向上”或“向下”）运动时，电流计指针向右偏转。
(2)为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图b的电路。若图b电路连接正确，在闭合开关前滑动变阻器滑片应移至最 （选填“左”或“右”）端。
(3)若图b电路连接正确，开关闭合瞬间，指针向左偏转，则将铁芯从线圈P中快速抽出时，观察到电流计指针__________。
A．不偏转B．向左偏转C．向右偏转
12．某同学要测量如图甲所示金属圆环材料的电阻率，已知圆环的半径为r.
（1）他先用螺旋测微器测量圆环材料圆形横截面的直径d如图乙所示，则d＝ mm；
（2）他再用如图丙所示的电路测量该圆环的电阻，图中圆环接入电路的两点恰好位于一条直径上，电压表的量程为5 V．电键S闭合后，电压表右端接到a点时电压表示数为4.5 V、电流表示数为1.8 mA，接到b点的电压表示数为4.6 V、电流表示数为1.6 mA．为了减小电阻的测量误差，他应该把电压表的右端接在 进行实验(填“a”或“b”)；则圆环接入电路的两点间的电阻值为 Ω；此值 (填“偏大”“偏小”或“准确”)；
（3）实验中发现电流表损坏，他又找到另外一个量程为2 V，内阻为R1的电压表V1替代电流表完成了实验．实验中电压表V和V1的示数分别为U和U1，改变滑片位置测得多组U、U1数据，他作出了U­U1图像为一条直线，如图丁所示，测得该直线的斜率为k，则金属圆环材料的电阻率的表达式为 ．(用r、d、k、R1表示)
四、解答题（本大题共3小题）
13．电动机是将电能转换成机械能的一种装置，在生产生活中有着广泛的应用。如图所示电路中，电动机的内阻，电源电动势、内阻，小灯泡规格为“”。闭合开关S，电路稳定后，小灯泡恰好正常发光。求：
（1）电源的输出功率；
（2）电动机的效率。
14．如图所示，一根足够长的光滑绝缘杆MN，与水平面的夹角为37°，固定在竖直平面内，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场充满杆所在的空间，杆与磁场方向垂直。质量为m的带电小环沿杆下滑到图中的P处时，对杆有垂直杆向下的压力作用，压力大小为。已知小环的电荷量为，重力加速度大小为，。
（1）判断小环的电性；
（2）求小环滑到P处时的速度大小；
（3）当小环与杆之间没有正压力时，求小环到P的距离L。
15．我国在高铁列车和电动汽车的设计和制造领域现在处于世界领先水平，为了节约利用能源，在“刹车”时采用了电磁式动力回收装置，可将部分动能转化为电能并储存起来。如图所示为该装置的简化模型，在光滑的水平面内，一个“日”字形的金属线框，各边长，其中、、边电阻均为，、电阻可忽略，线框以速度冲进宽度也为l，磁感应强度的匀强磁场，最终整个线框恰好能穿出磁场，忽略空气阻力的影响，求：
（1）线框刚进磁场时流过的电流大小和方向，并指出M、N哪端电势高；
（2）整个线框的质量m；
（3）边穿过磁场过程中，边中产生的焦耳热Q。
参考答案
1．D
【详解】A．小磁针静止时所指方向即为该点磁场方向，由图可知，磁体中间上下对称的两个位置磁场方向相同，故A错误；
B．乙图是电磁感应的装置图，据此制成了发电机，故B错误；
C．磁场是是由通电导线产生的，与小磁针无关，故C错误；
D．电磁铁磁性强弱是通过吸引大头针的数量判断的，左边磁铁吸引大头针多，故磁性强，而电流相同，匝数多，故D正确。
故选D。
2．B
【详解】A．根据题图乙，结合交流发电机工作原理可知，在时刻，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量变化率最大，则线圈中产生的感应电动势最大，故A错误；
B．由题图乙可知，在时刻，穿过线圈的磁通量最大，线圈位于中性面，线圈中感应电流的方向改变，故B正确；
C．线圈转到题图甲所示位置时，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量变化率最大，故C错误；
D．线圈沿逆时针方向转动，根据右手定则判断可知，当线圈转动到题图甲所示位置时，线圈中感应电流方向为，故D错误。
故选B。
3．A
【详解】A．根据电势能与电势的关系
场强与电势的关系
得
由数学知识可知图像的切线斜率的绝对值等于，由题图可知处切线斜率为零，故处场强最小且为零，O位置和位置关于位置对称，则O位置和位置的加速度大小相等，A正确；
B．结合电子和题图可知电势最小的点是处，处的电势最高，B错误；
C．段图像的斜率不变，则电子所受的电场力不变，电子的加速度不变，则该过程电子做匀变速直线运动，C错误；
D．由以上分析可知左侧的电场沿x轴的负方向，右侧的电场沿x轴的正方向，D错误。
故选A。
4．D
【详解】A．光照减弱的过程中，光敏电阻的阻值增大，整个回路的电阻增大，电流表示数减小，故A错误；
B．电压表和电流表示数的比值为并联部分总电阻，光照减弱的过程中，电压表和电流表示数的比值增大，故B错误；
C．根据闭合电路欧姆定律可知电压表和电流表变化量绝对值的比值为，恒定不变，故C错误；
D．若电阻箱阻值大于，则当光敏电阻阻值大于傍晚6点时的阻值时，灯泡才可能发光，故D正确。
故选D。
5．D
【详解】A．因载流子的电性不确定，故无法比较上下表面的电势高低，故A错误；
B．对于
公式中的指元件前后侧面间的距离，故B错误；
CD．依据公式，并结合的单位，可得霍尔系数的单位是，故C错误，D正确。
故选D。
6．B
【详解】A．某时刻，电流的方向由b流向a，且电流强度正在减弱过程中，电场能增加，磁场能减小，故自感电动势阻碍电流的增大，则该时刻线圈的自感电动势正在增大，故A错误；
B．电流的方向由b流向a，且电流强度正在减弱过程中，电容器充电，由右手螺旋定则判断，电容器下极板带正电，故B正确；
C．若探测仪靠近金属时，相当于给线圈增加了铁芯，所以其自感系数L增大，根据公式可知，其自感系数L增大时振荡电流的频率降低，故C错误；
D．此时电流强度正在减弱过程中，虽然探测仪与金属保持相对静止，金属也会产生感应电流，故D错误。
故选B。
【点睛】物理知识与生活实际相结合，把电磁感应运用于日常生活中，熟练掌握自感的知识点。
7．D
【详解】A．闭合开关S后再断开S，则电容器带电荷量Q保持不变，将下极板竖直向下缓慢地移动一小段距离，根据
联立解得
可知板间电场强度E不变，则油滴所受电场力不变，油滴仍能保持静止状态，A错误；
B．由于电容器的带电荷量Q保持不变，电流计中没有电流通过，B错误；
C．根据
将下极板竖直向下缓慢移动时，d增大，可知电容器电容C减小；由于电容器的带电荷量Q保持不变，所以电容器两极板间的电压U增大，C错误；
D．P点到上极板的距离不变，电场强度E不变，由
可知P点与上极板间电势差不变，由于上极板接地，上极板电势不变，所以P点的电势不变，则油滴在P点的电势能不变，D正确。
故选D。
8．BD
【详解】A．对于正弦交流电，电压表的示数对应的是电压的有效值，、两端输入电压最大值为，有效值为
A错误；
B．变压器不改变交流电的频率，则原、副线圈中交流电的频率相等，原线圈输入交流电的周期为，频率为，所以通过的是频率为的交流电，B正确；
C．若只将开关闭合，总电阻减小，副线圈输出电压不变，通过的电流增大，C错误；
D．若只将开关由接到，副线圈匝数增加，副线圈输出电压变大，副线圈输出功率变大，由能量守恒可知、两端间的输入功率变大，D正确。
故选BD。
9．ACD
【详解】A．在阶段，两分子间的斥力和引力的合力表现为引力，两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近，做正功，分子动能增加，势能减小，故A正确；
B．在阶段，两分子间的斥力和引力的合力表现为斥力，做负功，分子动能减小，势能增大，故B错误；
C．在时，分子势能最小，动能最大，故C正确；
D．在整个过程中，只有分子力做功，分子动能和势能之和保持不变，故D正确。
故选ACD。
10．AC
【详解】A．施加外力瞬间，加速度最大为，根据牛顿第二定律有
可得
故A正确；
B．金属棒获得最大速度时处于力的平衡状态，则有
由法拉第电磁感应定律、欧姆定律及安培力公式有
结合
综合解得
故B错误；
C．金属棒从静止开始运动的一段时间，由动量定理可得
结合电流的定义式
综合计算可得
故C正确；
D．电键断开，电键合上，金属棒稳定运行时
结合
综合可得
故D错误。
故选AC。
11．(1)向上
(2)左
(3)C
【详解】（1）通过实验得知：当电流从图a中电流计的右侧正接线柱流入时指针向右偏转；则当磁体向上运动时，穿过线圈的磁通量向下减小，根据楞次定律可知，感应电流从电流计的右侧正接线柱流入，则电流计指针向右偏转。
（2）为了保证电路安全，在闭合开关前滑动变阻器接入电路阻值应最大，则滑动变阻器滑片应移至最左端。
（3）开关闭合瞬间，指针向左偏转，穿过与电流计构成回路线圈的磁通量增加；则将铁芯从线圈P中快速抽出时，则穿过与电流计构成回路线圈的磁通量减少，观察到电流计指针向右偏转。
故选C。
12． 5.665 b 2875 偏大
【详解】（1）[1]．螺旋测微器的固定刻度为5.5mm，可动刻度为16.5×0.01mm=0.165mm，所以最终读数为5.5mm+0.165mm=5.665mm；
（2）[2][3][4]．根据
可知，电压表分流明显，应把电压表的右端接在b；根据欧姆定律，则有
Rx=Ω=2875Ω
测量值偏大，测得的是电流表的内阻与待测电阻串联后的总电阻．
（3）[5]．通过电源的电流为
半圆金属圆环电阻为
两个半圆金属圆环并联电阻为
①
根据串联电路的特点，有
化简得
U-U1直线的斜率为k
k＝1+ ②
联立①②得
．
点睛：本题考查了螺旋测微器读数、求电阻率，螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器示数，螺旋测微器需要估读一位，读数时视线要与刻度线垂直，并掌握电流表内接法与外接法的确定依据．
13．（1）3.5W；（2）90%
【详解】（1）根据小灯泡恰好正常发光，可得电路中电流
电源外压
电源的输出功率
解得
（2）电动机的电压
电动机的电功率
电动机的热功率
电动机的效率
解得
14．（1）负电；（2）；（3）
【详解】（1）根据题意，假如没有磁场，由平衡条件及牛顿第三定律可知，小环对杆的压力大小为
然而此时小环对杆的压力大小为，说明小环受到垂直杆向上的洛伦兹力作用，根据左手定则可知，小环带负电。
（2）设小环滑到P处时的速度大小为，在P处，小环的受力如图所示
根据平衡条件得
由牛顿第三定律得，杆对小环的支持力大小
解得
（3）在小环由P处下滑到处的过程中，对杆没有压力，此时小环的速度大小为，则在处，小环的受力如图乙所示
由平衡条件得
解得
在小环由P处滑到处的过程中，由动能定理得
解得
15．（1），电流的方向N到M，M端电势高；（2）；（3）
【详解】（1）导体进入磁场切割感应电动势为
回路的总电阻为
流过导体的电流大小为
根据楞次定律或右手定则，电流的方向N到M；M端电势高；
（2）在整个线框穿过磁场的过程中，总有一个边在切割磁感线，回路的总电阻相当于不变，根据动量定理
…
整理后得
解得
（约为0.013kg）
（3）对边通过磁场的过程使用动量定理，为穿过磁场的时间，
解得
根据能量守恒定律
导体棒生的热