湖北省部分市州2024-2025学年高二（上）期末考试物理试卷（含答案）

湖北省部分市州2024-2025学年高二（上）期末考试物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.动圈式扬声器的结构如图所示，锥形纸盆与线圈连接，线圈安放在永久磁体磁极间的空隙中，能够左右移动。下列说法正确的是( )
A. 音频电流通进线圈，电场力使线圈左右运动，纸盆振动发声
B. 音频电流通进线圈，安培力使线圈左右运动，纸盆振动发声
C. 断开开关，对着纸盆说话，线圈随纸盆振动切割磁感线，产生感应电流
D. 断开开关，对着纸盆说话，线圈随纸盆振动，穿过线圈的磁通量不发生变化
2.如图所示的空间内存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，由氖和氖的原子核组成的一束粒子流，以相同的速度从点垂直进入电磁场，得到氖的轨迹为直线，则氖的轨迹是( )
A. 抛物线 B. 直线 C. 抛物线 D. 摆线
3.质量为的人在远离任何星体的太空中拿着一个质量为的小物体，当他以相对于人的速度把小物体抛出，取物体抛出方向为正方向，关于抛出过程，以下说法正确的是( )
A. 人的动量没变 B. 人和物体的动量改变量相同
C. 人的动量改变量是 D. 抛出后人与物体间的距离为
4.如图所示，质量为、长为的金属杆静止在水平导轨上，导轨左侧接有电源，动摩擦因数为，处于磁感应强度大小为，方向斜向上与导轨平面成角的匀强磁场中。若金属杆始终垂直于导轨，电流强度为，则金属杆受到的( )
A. 安培力的方向斜向右上方
B. 安培力在时间内的冲量大小是
C. 摩擦力大于
D. 摩擦力在时间内的冲量大小为
5.质量为、速度为的球跟质量为的静止球发生正碰，碰撞后球的速度可能为( )
A. B. C. D.
6.如图，有一硬质导线，其中是半径为的半圆弧，为圆弧的中点，直线段长为且垂直于直径。该导线在纸面内绕点以角速度逆时针转动，导线始终在垂直纸面向外的磁感应强度为的匀强磁场中。若以点为零势点，则以下关于各点电势的说法正确的是( )
A. B.
C. D. 导线上两点的中间位置，电势最高
7.如图所示，一足够长的水平粗糙绝缘杆上套一个质量为、电荷量为的环，环与杆之间的动摩擦因数为。水平正交的匀强电磁场，方向如图，磁感应强度为，电场强度为，且，重力加速度为。现由静止释放环，下列说法正确的是( )
A. 环做匀加速直线运动 B. 环最终将停止运动
C. 环的最大加速度 D. 环的速度达不到
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.如图所示的电路中有一个自感系数很大的电感线圈和两个完全相同的灯泡，先闭合开关，当电路达到稳定状态后，再断开开关。不计线圈的电阻及电源内阻，也不考虑温度对灯泡电阻的影响。下列说法正确的是( )
A. 闭合开关后，灯逐渐变亮
B. 断开开关后，灯马上熄灭
C. 断开开关后，灯会闪一下，之后熄灭
D. 全过程，断开的瞬间线圈两端的电压最大
9.如图，边长为、电阻均匀的正方形导线框，沿轴匀速运动穿过图中的匀强磁场区域边界有磁场，磁感应强度为。线框右侧导线两端的电势差为，下列说法错误的是( )
A. 线框进磁场和出磁场过程中，通过导线横截面的电量相等
B. 线框完全进入磁场时，
C. 线框进磁场时，出磁场时
D. 线框进、出磁场时，大小之比为
10.电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备。若将其中的环形真空管内外不均匀的磁场，整体换成匀强磁场，如图所示，磁场方向垂直于真空管，磁感应强度随时间变化的关系式为为大于的常数，在真空管内产生如虚线所示的感生电场，虚线上各点电场强度大小相等。电子从距离环形真空管圆心的位置静止释放，若加速电子未达到高速，下列说法正确的是( )
A. 电子将沿逆时针方向加速 B. 电子释放点处的电场强度大小是
C. 电子可能做加速圆周运动 D. 电子一定做加速近心运动
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.小明利用橡皮筋、半径相同的一元硬币和游戏硬币，在平整的实验桌上做实验来验证碰撞中的动量守恒定律。经测量，游戏硬币的质量是一元硬币的倍，两硬币与桌面的摩擦情况一致。下面开始实验：
第步，在实验桌的一端固定橡皮筋作为发射装置，标记发射点和发射方向，如图中两实线
第步，用橡皮筋将其中一枚硬币从点沿标记好的方向发射，多次实验，记下其平均停留位置
第步，在位置放置另一枚硬币，重复第步，记下两者平均停留位置
第步，测出虚线、、到虚线的距离为、、。
橡皮筋发射的是 选填“一元”或“游戏”硬币
碰撞后，一元硬币的平均停留位置为 选填“、、”
若三个距离之间满足关系式 ，则两硬币的碰撞满足动量守恒定律。
12.某便携式充电宝内部由的锂电池、升压和稳压电路组成，当对外供电时可视为电源，所剩的电量可由其显示屏上的电量百分比表示，如图所示。满电时显示的电量百分比为。本实验试图研究：随着充电宝电量减少，它的电动势会不会减小若电动势减小，电量百分比达到多少时就不能正常工作
剥开充电宝的连接线，里面有四根线，将连接其正极的红线和负极的黑线接入如图的电路。两只数字多用电表分别充当电压表和电流表，其中最上面的充当 表，的作用是 。
充电宝满电时进行第一组实验：滑动变阻器最开始的状态如图所示，闭合开关，将滑片逐步向左移，依次将对应的电流表和电压表的示数记录在电脑的表格中，屏幕上会逐个显示出对应的数据点，如图。
根据图中描绘的图线，得到充电宝的电动势为 ，内阻为 。结果均保留位小数
在充电宝处于不同的电量百分比时，重复上述实验操作，得到下表数据：
由以上数据可知：当充电宝的电量低时， 选填“能”或“不能”正常工作。
若将充当电流表的数字电表直接串在充电宝旁原理图如图再测充电宝满电时的电动势。此次的测量值 选填“”“”或“”图测得的电动势。
四、计算题：本大题共3小题，共44分。
13.如图所示，质量为的小车静止在光滑水平面上，其表面有粗糙的的水平轨道和光滑的四分之一圆弧轨道，两轨道相切于圆弧轨道最低点，质量为的物块静止于小车最左端。一颗质量为的弹丸，以水平速度打中物块且没有穿出，物块沿着小车上的轨道运动。已知水平轨道长，圆弧轨道半径，物块与水平轨道间的动摩擦因数为，弹丸和物块均视为质点，不计空气阻力，重力加速度取。求：
弹丸打中物块后的速度大小
物块到达的最大高度。
14.如图所示，边长为、质量为的正方形导线框，从匀强磁场上方处自由下落，磁场宽度也是。当线框边到达磁场下边界时，线框刚好以的速度匀速穿出。已知重力加速度为。线框穿过磁场区域的过程中，不计空气阻力，求：
线框边刚进磁场时的加速度大小
求线框边所受安培力做的功
线框边和边分别通过磁场的时间差值．
15.如图所示，第Ⅲ象限中以点为圆心、半径的半圆区域内无电磁场，第Ⅲ象限的其它区域和轴上方都有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度，第Ⅳ象限存在另一垂直纸面的匀强磁场。在处平行于轴放置一金属板来收集粒子，粒子源位于原点处，可以向轴上方发射比荷为的同种正粒子，不计粒子重力及之间的相互作用。
若沿轴正方向发射的粒子恰好能水平打中点，求该粒子的发射速度。
若沿轴正方向以速度发射粒子，粒子第一次进入第Ⅳ象限就恰能垂直打中金属板，求第Ⅳ象限的磁感应强度的大小及方向
撤掉第Ⅳ象限的磁场，同时在，区域内加沿轴负方向的匀强电场，电场强度。向轴上方均匀地发射速度大小的正粒子，若有占总量的粒子能被金属板收集到，求金属板的最短长度。
1.【答案】
2.【答案】
3.【答案】
4.【答案】
5.【答案】
6.【答案】
7.【答案】
8.【答案】
9.【答案】
10.【答案】
11.【答案】一元；；
12.【答案】电压 保护电表或保护电路、限制电流、防止短路等说法均正确

能

13.【答案】解：弹丸与物块作用过程中，两者组成的系统动量守恒，则
则
由已知分析，无论物块是否冲上冲出圆弧部分，两者一定存在速度相同时候，且此时物块相对于小车水平轨道部分高度最高，设此高度为，
由两者水平方向动量守恒得
由系统能量守恒，则
联立得。
14.【答案】解：线框先做自由落体运动，则边刚进入磁场的速度满足
刚进磁场的加速度满足
线框出磁场时已经匀速
则此时安培力与重力平衡，有
联立得。
对线框边进磁场到出磁场过程用动能定理得
联立得。
对边通过磁场过程用动量定理得
，
边通过磁场过程时间为，
由得。
15.【答案】解：如图甲为符合题意的轨迹图甲，由图可知粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径，
由圆周运动得，
得
在磁场中做圆周运动半径为，，
得，
由几何关系可知粒子经过点，方向与轴成，
如图乙为符合题意的轨迹图乙，由图可知粒子在磁场中的轨迹半径
由圆周运动得
联立得，
方向垂直于纸面向外。
粒子发射后都做圆周运动，运动半径与磁场半径相同，
现讨论一般情况，设速度方向与轴正方向成，由几何关系可知到达半圆形磁场边界时速度方向垂直于轴，设经过轴的位置与金属板的竖直距离为。
由几何关系得
进入电场过做类平抛运动，设打中金属板的水平距离为，
加速度为，，
联立得，
可知：随增加，粒子在金属板上的落点位置逐渐左移，且在金属板上的密度逐渐减小．
所以，当时，射出的粒子数占总数的，打到金属板上的长度最短。
和时粒子的轨迹如图丙所示。
解得最短长度为。
法二：设粒子入射磁场的速度方向与轴正方向成，由数学知识应得随增加粒子在金属板上的落点位置逐渐左移，且在金属板上的密度逐渐减小，故当时，有占总数的粒子打到金属板上，且打到金属板的长度最短，和时粒子的轨迹图如图丙所示
当，打到金属板最右端时，，
解得，
当打到金属板最左端时，，
解得，
则金属板的最短长度。
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