河南省郑州市2024-2025学年高二(上)期中联考物理试卷（解析版）

这是一份河南省郑州市2024-2025学年高二(上)期中联考物理试卷（解析版），共17页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
考试时间： 75分钟 分值: 100分
注意事项：本试卷分试题卷和答题卡两部分。试题卷分第I卷（选择题） 和第Ⅱ卷（非选择题） 。考生应首先阅读试题卷上的文字信息，然后在答题卡上作答（答题注意事项见答题卡） 。在试题卷上作答无效。
第I卷（选择题 共40分）
一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分）
1. 正确连接电路后，下列图示情景中能产生感应电流的是（ ）
A. 图甲中使导体棒AB平行于磁感线竖直向下运动
B. 图乙中使条形磁铁在线圈中保持不动
C. 图丙中开关S保持断开，将小螺线管A从大螺线管B中拔出
D. 图丙中A、B螺线管相对静止，闭合开关瞬间
【答案】D
【解析】A．图甲中使导体棒AB平行于磁感线竖直向下运动，穿过回路的磁通量不变，不产生感应电流，故A错误；
B．图乙中使条形磁铁在线圈中保持不动，穿过回路的磁通量不变，不产生感应电流，故B错误；
C．图丙中开关S保持断开，未形成闭合回路，不产生感应电流，故C错误；
D．图丙中A、B螺线管相对静止，闭合开关瞬间，穿过螺线管B的磁通量有变化，产生感应电流，故D正确。
故选D。
2. 如图所示，边长为l的n匝正方形线框abcd内部有一边长为的正方形区域的匀强磁场，磁场的磁感强度为B，下列关于磁通量说法正确的是（ ）
A. 图示位置时，穿过线框的磁通量为nBl²
B. 图示位置时，穿过线框的磁通量为
C. 线框从图示位置绕bc转至60°的位置时，穿过线框的磁通量为
D. 线框从图示位置绕bc转至60°的位置时，穿过线框的磁通量为
【答案】C
【解析】AB．穿过线框的磁通量为
故A错误；B错误；
CD．当线框转过60°后，根据几何关系可知此时线框左边刚好运动至磁场区域左边界的正上方，则线框在虚线框内的投影面积不变，穿过线框的磁通量不变，故C正确；D错误。
故选C。
3. 如图为探究平行板电容器电容决定因素的实验装置，极板b接地，a与一个灵敏的静电计相接，P为两极板间的一固定点。两板相距一定距离d时，给电容器充电，静电计指针张开一定角度，断开电源，保持极板上的电荷量Q和两极板的正对面积S不变，将b极板向左平移一小段距离，则下列说法中正确的是（ ）
A. 电容器的电容会增大
B. 两极板间的电场强度减小
C. 静电计指针的偏角会减小
D. P点的电势升高
【答案】D
【解析】断开电源，极板上的电荷量Q不变，两极板的正对面积S不变，将b极板向左平移一小段距离，则两极板间距d变大，根据可知电容器的电容C减小；根据Q=CU可知两极板电势差U变大，则静电计指针的偏角会变大；根据
可得
可知两极板间场强E不变；P点到左极板的距离变大，根据U=Ed可知，P点到零电势点的电势差变大，因P点电势大于零，则P点电势升高。
故选D。
4. 如图所示，R1、R2是材料相同、厚度相同、表面为正方形的金属导体，正方形的边长之比为2：1，通过这两个导体的电流方向如图所示，不考虑温度对电阻率的影响，则两个导体R1与R2（ ）

A. 电阻之比为1:1
B. 电阻率之比为2：1
C. 串联在电路中，两端的电压之比为4：1
D. 串联在电路中，自由电子定向移动的速率之比为2：1
【答案】A
【解析】AB．因为这两个电阻是由相同材料制成的，所以二者电阻率相等，设金属导体的正方形边长为a，厚度为b，根据电阻定律得
由于两金属导体材料相同、厚度相同，所以电阻相等，电阻之比为1:1，故A正确，B错误；
C．两金属导体串联在电路中时，电流相等，因电阻也相等，所以两端的电压相等，两端的电压之比为1:1，故C错误；
D．两金属导体的横截面积之比为
串联在电路中时，电流相等，根据
得
故D错误。
故选A。
5. 空间P、Q两点处固定电荷量绝对值相等的点电荷，其中P点处为正电荷，P、Q两点附近电场的等势线分布如图所示，相邻等势面线电势差相等，a、b、c、d为电场中的4个点，则（ ）
A. a、b两点电场强度大小相等、方向相反
B. d点电势高于c点的电势
C. 一电子从c点移到到d点电势能增加
D. 一电子从a点沿等势线运动到b点的过程中，加速度先减小后增大
【答案】C
【解析】A．由图中等势线的分布特点可知，P、Q两点处为等量异种点电荷，Q点处应为负电荷，a、b两点电场强度方向都应平行于P、Q两点连线向右，由于题目中未明确a、b两点的位置关系，所以a、b两点电场强度大小关系无法判断，故A错误；
B．越靠近正电荷电势越高，所以d点电势低于c点的电势，故B错误；
C．由于d点电势低于c点的电势，由于
所以，一电子从c点移到到d点电势能增加，故C正确；
D．等差等势线越密集的位置电场强度也越大，所以，一电子从a点沿等势线运动到b点的过程中，所经位置电场强度先增大后减小，所受电场力先增大后减小，加速度先增大后减小，故D错误。
故选C。
6. 心脏除颤器的工作原理是向储能电容器充电，使电容器获得一定的储能，对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，让一部分电荷通过心脏，刺激心颤患者的心脏，使之恢复正常跳动。如图是一次心脏除颤器的模拟治疗，该心脏除颤器的电容器电容为70μF，充电至5kV电压，如果电容器在2ms时间内完成放电，放电结束时电容器两极板间的电势差减为零，下列说法正确的是（ ）
A. 这次放电过程中通过人体组织的电流恒定
B. 这次放电有0.35C的电荷量通过人体组织
C. 若充电至2.5kV, 则该电容器的电容为30μF
D. 这次放电过程中，人体起到绝缘电介质的作用
【答案】B
【解析】A．根据
可知该电容器所带电荷量在放电过程中逐渐减小，电压也在逐渐减小，所以电流逐减小，故A错误；
B．根据
可知充电至5kV时电容器带的电荷量为
故这次放电有0.35C的电荷量通过人体组织，故B正确；
C．电容器在充电过程中，电容器的电容C不变，仍然为70μF，故C错误；
D．这次放电过程中，人体起到导体的作用，故D错误。
故选B。
7. 为了打击酒驾醉驾行为，保障交通安全，交警常用酒精浓度检测仪对驾驶员进行酒精测试，如图甲是某型号酒精测试仪，其工作原理如图乙所示，R为气敏电阻，其阻值随酒精气体浓度的增大而减小，电源的电动势为E、内阻为r，电路中的电表均为理想电表，R0为定值电阻，且R0=r。酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，与未饮酒的驾驶员相比（ ）
A. 电流表示数较小B. 电压表的示数较大
C. 电源的输出功率较大D. 电源的总功率较小
【答案】C
【解析】A．酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，R减小，电路总电阻减小，总电流I增大，则电流表示数增大，故A错误；
B．据闭合电路欧姆定律可得电压表的示数为
当I增大时，U减小，故B错误；
C．电源的输出功率为
根据数学知识可知，当时，P随R的减小而增大，故C正确；
D．电源总功率为
当I增大时，P′增大，故D错误。
故选C。
8. 如图甲所示，一点电荷Q位于Ox坐标轴上的某点，坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.3m和0.6m。现在A、B两点分别放置带正、负电的试探电荷，得到其受到的静电力大小与电荷量绝对值的关系图线a、b如图乙所示。已知两试探电荷所受静电力的方向均与x轴正方向相同，则（ ）
A. 点电荷Q带正电
B. 点电荷Q所在位置的坐标为0.2m
C. 电场中B点的电势比A点的电势高
D. B点的电场强度大小为2.5N/C，方向沿x轴负方向
【答案】CD
【解析】AB．由于两试探电荷所受静电力的方向均与x轴正方向相同，所以A点电场强度方向沿x轴正方向，B点电场强度方向沿x轴负方向，由此可知，点电荷Q应位于AB之间，且应为负电荷，故A错误，B错误；
C．由图像可知
因为，点电荷Q离A点更近，而场源为负电荷，所以A点的电势比B点的电势低，故C正确；
D．综上可得B点的电场强度大小为2.5N/C，方向沿x轴负方向，故D正确。
故选CD
9. 特高压直流输电是国家重点能源工程。如图所示是两根等高、相互平行的水平长直输电导线，分别通有大小相等、方向相同的电流和，a、b、c三点连线与两根导线垂直并共面，b点位于两根导线间的中点，a、c两点与b点等距，d点位于b点正上方。不考虑地磁场的影响，则（ ）
A. d点处的磁感应强度方向竖直向上
B. a点处的磁感应强度方向竖直向下
C. a、c两点处的磁感应强度方向相同
D. b处磁感应强度小于d处磁感应强度
【答案】D
【解析】根据题意，由安培定则画出通电导线在各点的磁场，侧视图如图所示
A．由图可知，d点处的磁感应强度方向与两根导线所在平面平行，大小不为零，故A错误；
BC．由图可知，a点处的磁感应强度方向竖直向上，c点处的磁感应强度方向竖直向下，即a、c两点处的磁感应强度方向相反，故BC错误；
D．由于两条导线通有大小相等的电流，则b点的磁感应强度为零，b处磁感应强度小于d处磁感应强度，故D正确。
10. 真空中的某装置如图所示，让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物都从O点由静止开始经过同一加速电场加速，然后在同一偏转电场里偏转（未打在极板上），不计粒子重力。下列说法中正确的是（ ）
A. 三种粒子在偏转电场中运动时间之比为2：1：1
B. 三种粒子射出偏转电场时的速度之比为
C. 三种粒子射出偏转电场时的速度方向相同
D. 偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1：2：2
【答案】BC
【解析】A．设粒子出加速电场时速度为，带电粒子在电场中加速时有
解得
由于一价氢离子（电量q，质量m）、一价氦离子（电量q，质量4m）和二价氦离子（电量2q，质量4m）的比荷之比为
联立以上得三种粒子速度比
三种粒子进入偏转电场做类平抛运动，水平距离L均相同，在偏转电场中运动时间
联立以上得三种粒子在偏转电场中运动时间之比为
故A错误；
BC．设极板间距为d，粒子射出偏转电场时的速度为v，整个过程由动能定理有
y为粒子在偏转电场中竖直方向的位移，即
可知三种粒子从偏转电场同一点射出，即粒子在电场中做类平抛运动的位移偏转角相同，根据平抛运动规律，位移偏转角正切值的两倍等于速度偏转角的正切值，即三种粒子出电场时的速度方向相同，三种粒子在运动过程中轨迹重合，联立以上得
联立以上可得三种粒子射出偏转电场时的速度之比为
故BC正确；
D．分析可知偏转电场对三种粒子做的功为
联立以上得
偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为
故D错误。
故选 BC。
第II卷（非选择题 共60分）
二、实验题（本题2小题，共18分。请按照题目要求作答。）
11. 某同学将一铜片和一锌片分别插入一个柠檬内，制成了简易的水果电池。为了测定这个水果电池的电动势和内阻，进行了以下实验：
（1）按图甲电路进行连接后，发现 aa'、bb'和cc'三条导线中，混进了一条内部断开的导线。现将开关S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、b间电压，读数不为零，再测量a、c间电压，发现读数仍不为零，则__________导线是断开的。
（2）排除故障后，通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电压表V和电流表A的多组U、I数据，作出U-I图像如图乙所示。利用测量得到的电压表及毫安表示数描绘出U-I图如图乙所示。图中电压表、毫安表量程适当，毫安表内阻为150Ω；根据上述信息可以得到该电池的电动势E=_______V（结果保留两位有效数字），内阻r=______kΩ（结果保留两位有效数字）。
【答案】（1）aa′ （2）0.92 0.72
【解析】（1）用多用电表的电压挡先测量a、b间电压，读数不为零，说明导线bb'是好的，再测量a、c间电压，发现读数仍不为零，说明导线cc'是好的，故aa'导线是断开的。
（2）[1]根据闭合电路欧姆定律有
由图像可以读出
再将图像与横轴交点坐标代入得
12. 某同学想用一支新HB铅笔笔芯（粗细均匀）的电阻来探索石墨的导电性，进行了以下实验探究：

（1）用螺旋测微器测待测铅笔笔芯的直径如图甲所示，可知该笔芯的直径d=____mm。
（2）用多用电表粗测铅笔笔芯的阻值。当用电阻“×10”挡时，发现指针偏转角度过大，应换用倍率为___________（填“×1”或“×100”）挡，在进行一系列正确操作后，指针静止时位置如图乙所示，其读数为________Ω。
（3）为了更精确地测量铅笔笔芯的电阻，实验室还提供了下列器材：
A．电源E：电动势约为3.0V；
B．电流表A1：量程为0~10mA，内阻r₁=20Ω；
C．电流表A2：量程为0~100mA，内阻r₂约10Ω；
D．滑动变阻器Rp最大阻值为5Ω；
E．电阻箱R最大阻值为999.9Ω；
F．开关S、导线若干。
回答下列问题：
①实验小组采用的电路设计如图所示，为提高实验测量的准确度，左端导线a应接_____（选填“b”或“c”）触点；要将电流表A1与电阻箱R改装为量程为3V的电压表，则电阻箱的阻值应调至R=________Ω；
②闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，记录电流表A1的示数I1和电流表A2的示数I2，根据测得的多组数据描绘出I2-I1图像，若斜率为k，可得Rₓ=__________（用k、r₁、R表示）。
【答案】（1）2.700 （2）×1 12 （3）c 280
【解析】（1）螺旋测微器精度为0.01mm，故笔芯的直径
（2）[1]当用电阻“×10”挡时，发现指针偏转角度过大，说明待测电阻过小，故要选小倍率测量，故选“”。
[2]根据图乙可知，电阻
（3）[1]因为A2表内阻为约数，故为了更精确测定电阻，左端导线a应接c接触点。
[2]要将电流表A1与电阻箱改装为量程为3V的电压表，则电阻箱阻值R需满足
代入题中数据得
[3]由并联关系特点可知
整理得
故斜率
整理得
三、计算题（本题共3小题，共42分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位。）
13. 如图所示，在匀强电场中，有一边长为L=6cm的等边三角形ABC，匀强电场的方向与等边△ABC所在的平面平行。将电荷量为的点电荷从A点移到B点，静电力做功，再从B点移到C点，电势能减少了，规定B点的电势为0。
（1）求A、B两点间的电势差；
（2）求C点的电势φC；
（3）求电场强度大小。
【答案】（1）12V （2）6V （3）200V/m
【解析】（1）根据题意
则A、B两点间的电势差
（2）由
则
由因为
其中，则
（3）由AB两点的电势差
得
则AB中点D的电势为6V，AB中点D的电势与C点的电势相等，根据几何关系，有AB⊥CD，则可知CD为该匀强电场中的一条等势线，场强方向从A指向B，如图所示
则有电场强度大小
解得E=200V/m
14. 当汽车电动机启动时，汽车的车灯会瞬时变暗，某实验小组为探究其原因，把汽车蓄电池、电流表、车灯、电动机连接简化为如图所示电路图。已知汽车电源电动势为E=13V，内阻为r=0.1Ω，电流表内阻不计，两车灯规格相同。车灯接通电动机未启动时，电流表示数为；电动机启动的瞬间，电流表示数达到，电动机正常工作。求：
（1）车灯的阻值为多少?
（2）电动机启动前后，车灯L1的功率变化了多少?
（3）若电动机内阻为RM=0.064Ω，电动机在正常工作的情况下输出功率是多少?
【答案】（1）2.4Ω （2）33.75W （3）224.9W
【解析】（1）电动机启动前，S₂断开，根据闭合电路欧姆定律可得车灯两端电压为
代入数据解得
（2）电动机启动前，车灯L₁的功率为
解得
S₂闭合，电动机启动，路端电压为
所以车灯 L₁的功率为
所以车灯L₁功率减少了
（3）电动机正常工作时的电流为
电动机的输入功率为
电动机的热功率为
电动机的输出功率为
15. 静电场的电场强度方向与x轴平行，x轴各点电势φ随坐标x的分布情况如图所示，一电子从P（x0，0）以初速度v0沿y轴正方向射入电场，已知x=0处电势为φ0，x0与-2x0处的电势均为0，电子的电荷量为e，质量为m，不计电子重力。求：
（1）电子射入第一象限时的加速度大小；
（2）电子运动过程中离开y轴的最大距离d；
（3）电子第n次经过y轴时位置的纵坐标Y。
【答案】（1） （2） （3）或
【解析】（1）由图象可知在y轴右侧存在沿x轴正方向的电场，因为图斜率表示电场强度，结合图像可知电场强度大小为
由牛顿第二定律得，电子射入第一象限时的加速度大小
（2）结合题设，由图知，第二、三象限内电场强度大小恒为
由沿电场线方向电势逐渐降低知，第二、三象限内电场强度方向沿x轴负方向，可见电子在x轴所在直线方向做往返运动，由牛顿第二定律知，电子在第二象限内运动的加速度大小
设为电子第一次经过y轴所用的时间，则由类平抛规律得
解得
故电子第一次经过y轴后沿x方向的分速度大小为0所用的时间
此过程电子沿x轴方向的位移大小
可见电子运动过程中离开y轴的最大距离
（3）分析可知，电子在y正方向以做匀速直线运动，当n为奇数时，电子射入第一象限后第n次经过y轴所用的时间
此时纵坐标
当n为偶数时，电子射入第一象限后第n次经过y轴所用的时间
此时纵坐标