天津市红桥区2024-2025学年高二上学期期末考试物理试题（解析版）

这是一份天津市红桥区2024-2025学年高二上学期期末考试物理试题（解析版），共14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（本题共5小题，每小题5分共25分）
1. 如图所示，螺线管接通电源后，螺线管中的电流恒定不变，在螺线管的正上方放置一可以自由偏转的小磁针，小磁针静止时极指向左侧，点为螺线管中轴线上的点。下列说法正确的是（ ）
A. 电源的甲端是正极，点的磁感应强度方向向右
B. 电源的乙端是正极，点的磁感应强度方向向右
C. 电源的甲端是负极，点的磁感应强度方向向左
D. 电源的乙端是负极，点的磁感应强度方向向左
【答案】A
【解析】根据小磁针静止时极的指向可知螺线管的右端为极，由于右手螺旋定则可知电流方向为甲到乙，可知通电螺线管的甲端接电源的正极，所以点的磁感应强度方向向右。
2. 电磁感应现象的发现具有极其重大的划时代的历史意义，它为人类大规模利用电能，继而进入电气化时代奠定了理论基础。关于法拉第“磁生电”实验说法正确的是（ ）
A. 闭合开关时电流计指针发生偏转，断开开关时电流计指针不偏转
B. 保持滑动变阻器滑片位置不变，将条形磁体插入螺线管中静止不动时，电流计指针稳定且示数不为零
C. 保持滑动变阻器滑片位置不变，将A通电螺线管抽出B螺线管中时，电流计指针发生偏转
D. 保持A通电螺线管位置不变，左右移动滑动变阻器滑片，电流计指针不偏转
【答案】C
【解析】A．闭合开关和断开开关时，通过B螺线管的磁通量发生变化，故闭合开关和断开开关时电流计指针都发生偏转，A错误；
B．保持滑动变阻器滑片位置不变，将条形磁体插入螺线管中静止不动时，通过B螺线管的磁通量不变，B螺线管无感应电流，则电流计指针不发生偏转，示数为0，B错误；
C．保持滑动变阻器滑片位置不变，将A通电螺线管抽出B螺线管中时，通过B螺线管的磁通量发生变化，电流计指针发生偏转，C正确；
D．保持A通电螺线管位置不变，左右移动滑动变阻器滑片，通过B螺线管的磁通量发生变化，电流计指针发生偏转，D错误。
故选C。
3. 如图所示，A、B为两根足够长垂直于纸面的通电直导线，导线通有大小相等，方向相同的电流，在纸面内，A、B连线的中点为O点，C、D分别为连线、中垂线上的两点，下列说法正确的是（ ）
A. O点的磁感应强度为零
B. C点磁感应强度方向沿CO连线背离O点
C. D点磁感应强度方向沿DO连线指向O点
D. 若在该空间垂直纸面放上一根与A、B电流方向相同的通电直导线，则导线在O处受安培力最大
【答案】A
【解析】A．根据右手螺旋定则可得，A导线在O点产生的磁感应强度的方向竖直向下，B导线在O点产生的磁感应强度的方向竖直向上，二者大小相等，所以O点的磁感应强度为零，故A正确；
B．A导线在C点产生的磁感应强度的方向竖直向下，B导线在C点产生的磁感应强度的方向竖直向上，前者大于后者，所以C点的磁感应强度竖直向下，故B错误；
C．A导线在D点产生的磁感应强度的方向垂直于AD指向右下方，B导线在D点产生的磁感应强度的方向垂直于BD指向右上方，二者大小相等，所以D点的磁感应强度水平向右，故C错误；
D．由于O点的磁感应强度为零，若在该空间垂直纸面放上一根与A、B电流方向相同的通电直导线，则导线在O处不受安培力，故D错误。
故选A。
4. 如图所示，一水平导线通以电流I，导线正下方有一电子，初速度方向与电流垂直，关于电子的运动情况，下列说法正确的是（ ）
A. 沿路径b运动，电子距离导线越近运动半径越小
B. 沿路径b运动，电子距离导线越近运动半径越大
C. 沿路径a运动，电子距离导线越近运动半径越小
D. 沿路径a运动，电子距离导线越近运动半径越大
【答案】A
【解析】根据安培定则可知，导线下方磁场方向垂直纸面向外，结合左手定则可知，电子只能沿沿路径b运动，洛伦兹力提供圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律可知
解得
故越靠近导线，磁感应强度越大，则其轨道半径越来越小。
故选A。
5. 如图所示，T为理想变压器，A1、A2为交流电流表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，原线圈两端接恒压交流电源，当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时（ ）
A. A1的读数不变，A2的读数变大
B. A1的读数变大，A2的读数变大
C. A1的读数不变，A2的读数变小
D. A1的读数变小，A2的读数变小
【答案】B
【解析】原线圈两端接恒压交流电源，则原线圈输入电压保持不变，根据理想变压器的原、副线圈电压比等于匝数比可知，副线圈输出电压不变；当滑变阻器的滑动触头向下滑动时，R3接入电路的电阻减小，则副线圈电路总电阻减小，根据欧姆定律可知，副线圈电流增大，则R1分压增大，R2分压减小，通过R2的电流减小，电流表A2的读数变大；根据理想变压器原、副线圈电流比等于匝数的反比可得
可知原线圈电流增大，则电流表A1的读数变大。
二、多选题。（本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中有多个选项符合题意，全部选对的得5分，选不全的得3分，有错选或不答的得0分）
6. 回旋加速器的工作原理如图所示，和是两个中空的半圆金属盒，它们之间接交流电源。A处的粒子源产生的α粒子（）在两盒之间被电场加速，两个半圆盒处于垂直于盒面的匀强磁场中，α粒子进入半圆金属盒内做匀速圆周运动。若忽略α粒子在电场中的加速时间且不考虑相对论效应，则下列说法正确的是（ ）
A. α粒子在磁场中运动一周的时间是外接交流电源周期的2倍
B. 仅增大金属盒的半径，α粒子离开加速器时的动能增大
C. 仅增大两盒间的电压，α粒子离开加速器时的动能增大
D. 若使用该加速器对质子（）加速，要使得质子和α粒子离开加速器时的动能相等，只需将交流电源周期变为原来的一半即可
【答案】BD
【解析】A．为了使粒子进入电场加速，回旋加速器所用交流电源的周期等于带电粒子在磁场中运动的周期，故A错误；
BC．由牛顿第二定律有
得
则最大动能为
可知最大动能与加速器的半径R、磁感线强度B以及电荷的电量q和质量m有关，与两盒间的加速电压的大小无关；故仅增大金属盒的半径，α粒子离开加速器时的动能增大，故B正确，C错误。
D．粒子离开加速器时的最大动能
又
解得
故若使用该加速器对质子（）加速，要使得质子和α粒子离开加速器时的动能相等，将交流电源周期变为原来的一半，可以实现，即
故D正确。
7. 如图所示是洛伦兹力演示仪的结构简图。励磁线圈中的电流产生垂直纸面向外的匀强磁场，电子枪发射的电子，其出射速度与磁场方向垂直，调节电子枪上的加速电压可以控制电子的速度大小。下列说法正确的是（ ）
A. 增大电子枪的加速电压，可以使电子运动径迹的半径变小
B. 减小电子枪的加速电压，可以使电子做圆周运动的周期变大
C. 增大励磁线圈中的电流，可以使电子运动径迹的半径减小
D. 减少励磁线圈中的电流，可以使电子做圆周运动的周期增大
【答案】CD
【解析】A．增大电子枪的加速电压，根据
电子速度变大，根据洛伦兹力提供向心力
可得
可以使电子运动径迹的半径变大，选项A错误；
B．电子做圆周运动的周期
与电子速度无关，即与电子枪的加速电压无关，选项B错误；
C．增大励磁线圈中的电流，磁感应强度B增大，根据
可以使电子运动径迹半径减小，选项C正确；
D．减少励磁线圈中的电流，磁感应强度B减小，根据
使电子做圆周运动的周期增大，选项D正确。
故选CD。
8. 如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中匀速转动可以产生交变电流，其电动势e随时间t变化的图像如图乙所示，线圈电阻r=lΩ，电阻R=3Ω，则下列说法正确的是（ ）
A. 图示位置产生的感应电流为0
B. t=0.01s时，电流表的示数为0
C. 电阻R两端电压为7.5V
D. 从图示时刻开始，线圈转过90°时，电阻R中的电流方向将发生改变
【答案】AC
【解析】A．图示位置，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量变化率为0，则产生的感应电动势为0，故A正确；
B．电流表的示数为电流有效值，所以t=0.01s时，电流表的示数不为0，故B错误；
C．由图乙可知，电动势有效值为
则电阻R两端电压为
故C正确；
D．线圈经过中性面位置时，电流方向改变，所以从图示时刻开始，线圈转过90°时，电阻R中的电流方向不发生改变，故D错误。
故选AC。
第Ⅱ卷（非选择题，共60分）
三、实验题（本题满分12分，第9题每空2分，第10题每空1分。）
9. 灵敏电流计（俗称“表头”）的结构如图所示，线圈由长而细的铜丝绕制而成，当电流通过接线柱流入线圈时，线圈会在均匀辐向磁场中转动，从线圈的偏转角度就能判断电流的大小。灵敏电流计的优点是灵敏度高，但是允许通过的电流很弱，如希望用它测量较大的电流值，就要进行电表的改装。
（1）当电流流过灵敏电流计的线圈时，线圈因受到_____（选填安培力或洛伦兹力）的作用而转动。
（2）实际的灵敏电流计，会将线圈绕在铝框上。简述铝框的作用：__________。
（3）如图所示，为将内阻为980，满偏电流为的表头改装成量程为的电流表，应给表头并联一个定值电阻，的阻值为_____。
【答案】（1）安培力 （2）铝框随线圈转动时，铝框内产生涡流，铝框受到的安培力使指针缓慢偏转 （3）20
【解析】（1）当电流流过灵敏电流计的线圈时，线圈因受到安培力的作用而转动。
（2）铝框随线圈转动时，产生感应电动势，铝框内产生涡流，铝框受到的安培力使指针缓慢偏转。
（3）根据
可得的阻值为
10. 利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻，要求尽量减小实验误差。
（1）应该选择的实验电路是图中的______（选项“甲”或“乙”）；
（2）现有电流表（0~0.6A）、开关和导线若干，以及以下器材：
A. 电压表（0~15V）
B. 电压表（0~3V）
C. 滑动变阻器（0~20Ω）
D. 滑动变阻器（0~100Ω）
实验中电压表应选用______，滑动变阻器应选用______；（选填相应器材前的字母）
（3）某位同学根据记录的数据，做出如图所示的图线，根据所画图线可得，电动势E=______V（结果保留三位有效数字），内电阻r=______Ω（结果保留两位有效数字）；
（4）这位同学对以上实验进行了误差分析，其中正确是______。
A. 实验产生的系统误差，主要是由于电压表的分流作用
B. 实验产生的系统误差，主要是由于电流表的分压作用
C. 实验测出的电动势小于真实值
D. 实验测出的内阻大于真实值
【答案】（1）甲 （2）B C （3）1.49 0.82 （4）AC
【解析】（1）因一节干电池的内电阻较小，若应用图乙实验电路，电流表的内阻会对电源内阻的测量产生较大的误差，图甲电压表的分流作用产生的实验误差较小，因此应该选择的实验电路是图1中的甲。
（2）[1]一节干电池的电动势约为1.5V，要求尽量减小实验误差，电压表应选B。
[2]为了调节方便，且调节效果明显，应选最大阻值较小的滑动变阻器C。
（3）[1]由闭合电路欧姆定律可得
由题图可知，U轴上的截距为该电源的电动势可知
V
[2]图线的斜率为该电源的内阻，则有
（4）实验产生的系统误差，主要是由于电压表的分流作用，使电流表的电流小于流经电源内阻的电流，使U−I图线下移，使测得的电动势和内阻都小于真实值。
四、计算题：（本大题共3个小题，11题14分，12题16分，13题18分，共48分，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. 如图所示，电阻不计的金属框宽度为，固定在倾角的斜面上，下端接一电动势，内阻的电源。金属框所在的区域加一磁感应强度大小的匀强磁场，磁场方向垂直斜面向下。现把一根质量的金属杆ab垂直放在导轨上，ab接入电路的有效电阻，当开关闭合后ab处于静止状态。取重力加速度，，，，求：
（1）金属杆ab中的电流大小；
（2）金属杆ab受到的安培力大小；
（3）金属杆ab给导轨的摩擦力。
【答案】（1）3A （2）3N （3）1N，方向沿斜面向下
【解析】（1）根据闭合电路欧姆定律
（2）根据安培力大小公式，有
（3）对金属杆ab受力分析如图所示
根据沿斜面方向受力平衡有
得
根据牛顿第三定律，金属杆ab给导轨的摩擦力大小为1N，方向沿斜面向下。
12. 如图甲所示，电阻，平行于斜面底边CD的导体棒AB电阻，放在倾角足够长的光滑平行导轨上，导体棒AB的长度等于导轨宽度为，PQCD区域内有垂直于导轨的匀强磁场，该区域面积，匀强磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。导体棒AB在时由静止释放，在时进入磁场区域，并恰好做匀速直线运动，重力加速度g取，，不计空气阻力，求：
（1）导体棒AB释放处与PQ的距离以及导体棒AB进入磁场时的感应电动势；
（2）在前1.5s内电路中产生的内能。
【答案】（1）3m，1.2V （2）0.09J
【解析】（1）AB未进入磁场时，不受安培力作用，其下滑的加速度为
下滑的时间为1s，则下滑位移为
即AB释放处与PQ的距离为3m；AB进入磁场时速度为
AB进入磁场时感应电动势为
（2）第1s内电路中的感应电动势
产生的热量
第1~1.5s内产生的热量
前1.5s内电路中产生的内能为
13. 在平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限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轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成θ＝60°角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示．不计粒子重力，求
（1）M、N两点间的电势差UMN ；
（2）粒子在磁场中运动的轨道半径r；
（3）粒子从M点运动到P点的总时间t．
【答案】（1）UMN＝（2）r＝（3）t＝
【解析】（1）设粒子过N点时的速度为v，有：
解得：
粒子从M点运动到N点的过程，有：
解得：
（2）粒子在磁场中以O′为圆心做匀速圆周运动，半径为r，有：
解得：
（3）由几何关系得：
设粒子在电场中运动的时间为t1，有：
粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期：
设粒子在磁场中运动的时间为t2，有：