河北省张家口市2024-2025学年高二（上）期末考试物理试卷（含解析）

河北省张家口市2024-2025学年高二上学期期末
物理试卷
一、选择题：第1-7题每题4分，第8-10题每题6分，共46分。
1.下列说法中正确的是( )
A. 紫外验钞机利用了紫外线的荧光效应
B. 阳光可以晒黑皮肤，主要是阳光中红外线的作用
C. 常用的电视机遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
D. 在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场
2.下列四幅图所涉及的物理现象或原理，表述错误的是( )
A. 甲图中，该同学头发蓬松散开的原因是同种电荷的排斥作用
B. 乙图中，变压器的铁芯由彼此绝缘的薄硅钢片叠压而成，可以增大涡流
C. 丙图中，燃气灶中电子点火器前端制成尖锐的形状，应用了尖端放电的原理
D. 丁图中，手持式金属探测器利用了涡流探测
3.电子显微镜通过“静电透镜”实现对电子会聚或发散使微小物体成像。一种电子显微镜的电场分布如图所示截取其中一部分，虚线为电场线，电子枪发射的电子仅在电场力作用下的运动轨迹如图中实线所示，电子依次经过、、三点，则下列说法正确的是( )
A. 电场强度的方向大致指向上侧
B. 电子在点的加速度的大小大于在点的加速度的大小
C. 电子在点的动能大于在点的动能
D. 电子在点的电势能大于在点的电势能
4.如图所示，用两只完全相同的毫安表分别改装成一只电流表和一只电压表，将它们串联起来接入电路中，下列分析正确的是( )
A. 电流表的指针偏转角较大 B. 电压表的指针偏转角较大
C. 两只电表的指针偏转角相同 D. 电流表两端的电压大于电压表两端的电压
5.如图所示，一手持迷你小风扇内安装有小直流电动机，其线圈电阻为，额定电压为，额定电流为。将它与电动势为、内阻为的直流电源连接，电动机恰好正常工作，则( )
A. 电源的输出功率为 B. 电源的输出功率为
C. 电动机线圈电阻的发热功率为 D. 电动机输出的机械功率为
6.成人体液的主要成分是水和电解质，因此容易导电，而体内脂肪则不容易导电，我们可以用某型号脂肪测量仪如图甲所示来测量脂肪率，脂肪测量仪根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例，模拟电路如图乙所示：测量时，闭合开关，测试者两手分别握住两手柄、，则( )
A. 人体内水和脂肪导电性不同，两者中脂肪电阻率更小一些
B. 体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电压表示数较小
C. 体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电源效率较小
D. 刚沐浴后，人体水分增多，脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会偏小
7.如图所示，理想变压器接有三个完全相同的灯泡，其中一个与该变压器的原线圈串联后接交流电源，另外两个并联后接在副线圈两端。已知三个灯泡均正常发光，则交流电源的电压与灯泡的额定电压之比为( )
A. B. C. D.
8.如图所示，是一等边三角形，在顶点、均放置电荷量为的负点电荷，此时顶点处电场强度的大小为；若将点处的负点电荷取走，并放置一个电荷量为的正点电荷，则点处的场强( )
A. 大小为 B. 大小为
C. 方向与平行向左 D. 方向与平行向右
9.如图所示，在平面直角坐标系的第四象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，一质量、电荷量的带正电的粒子以的速度从点沿图示方向进入磁场，速度方向与轴负方向的夹角为，已知，不计带电粒子的重力，，若粒子不能进入轴上方，则磁感应强度大小可能的取值为( )
A. B. C. D.
10.将一根带绝缘皮的细导线绕成如图所示的线圈，再将线圈和小灯泡构成闭合回路，线圈内部存在一方向垂直纸面向里的匀强磁场，已知小灯泡的电阻为，细导线的电阻为，矩形的面积为，小圆的面积为，磁感应强度大小随时间变化的规律为，和均为大于零的常量，下列说法正确的是( )
A. 通过小灯泡的电流由流向 B. 通过小灯泡的电流由流向
C. 小灯泡两端的电压为 D. 小灯泡两端的电压为
二、非选择题：本大题共5小题，共54分。
11.某实验小组测量一捆长度为的铜芯线的电阻率，实验如下：
如图甲所示，用螺旋测微器测得铜芯线的直径_________．
如图乙所示，取整捆铜芯线、两节干电池和相关器材，连接电路，闭合开关前滑动变阻器的滑片应位于_________选填“最左端”或“最右端”。
正确连接好电路后闭合开关，调节滑动变阻器滑片，测得电流表示数为，此时电压表示数如图丙所示，则_________，计算铜芯线电阻率的表达式为_________用题中所给已知量和测量量的字母表示。
实验小组查阅教材得知在时铜的电阻率小于由中表达式计算出的测量值，你认为造成这种偏差的可能原因是__________选填选项前的字母。
A.电流表测得的电流大于通过铜芯线的电流
B.用螺旋测微器测得铜芯的直径偏小
C.实验时铜芯线的温度高于
12.某研究性学习小组欲测量一个直流电源的电动势和内阻。
该小组成员先直接用多用电表粗测该电源的电动势，选用直流电压挡，读数如图甲所示，则该电源电动势约为_________；测量时多用电表的红表笔应该与电源的_________选填“正”或“负”极相连。
接着小组成员按图乙所示原理图测量电源的电动势和内阻，其中为起保护作用的定值电阻，电压表内阻较大，电阻丝单位长度的电阻且标有长度刻度。
闭合开关，记录的长度和电压表的示数，滑动点改变的长度，测得组和的值，写出与、、、、的关系式：_________。
根据实验数据描点连线，作出图像如图所示，则可求出电源电动势_________，内阻_________。计算结果均保留到小数点后两位
13.如图所示，平行板电容器的电容为，所带电荷量为，极板长为，极板间距离为，极板与水平面成角。现有一质量为的带电液滴从点由静止释放，沿两极板的中心线运动到点，，两点都恰在电容器的边缘处，忽略边缘效应，重力加速度为，求：
液滴的电荷量及电性；
液滴到达点时的速度大小。
14.如图所示，用粗细均匀的同种导线制成的单匝正方形导线框，边长，质量，总电阻，从距离宽度的匀强磁场区域上边缘高处自由下落。当导线框边刚进入匀强磁场区域时，导线框开始做匀速运动。重力加速度取，求：
磁感应强度的大小；
导线框在穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热；
导线框进入磁场的过程中通过其横截面的电荷量。
15.如图所示，空间中分布着方向平行于纸面且水平向右的匀强电场，其宽度为，在紧靠电场右侧的半径为的圆形区域内分布着垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，圆形磁场区域与匀强电场的右边界相切于点。质量为、电荷量为的带正电粒子从点由静止释放后在点离开电场，并沿半径方向射入磁场区域，然后从点射出，点为磁场区域的圆心，，不计粒子所受的重力。求：
匀强电场的场强的大小；
粒子在匀强磁场中运动的时间；
若粒子在离开磁场前的某时刻，磁感应强度方向不变，大小突然变为，此后粒子恰好被束缚在该磁场中，则的最小值为多少？
答案解析
1.
【解析】A.紫外验钞机利用了紫外线的荧光效应，故A正确；
B.阳光可以晒黑皮肤，主要是阳光中紫外线的作用，故B错误；
C.常用的电视机遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机，故C正确；
D.均匀变化的电场会产生恒定的磁场，均匀变化的磁场会产生恒定的电场，故D错误。
故选AC。
2.
【解析】A.根据同种电荷相互排斥，可知甲图中，该同学头发蓬松散开的原因是同种电荷的排斥作用，故A正确，不符合题意；
B.乙图中，变压器的铁芯由彼此绝缘的薄硅钢片叠压而成，可以防止涡流效应，故B错误，符合题意；
C.丙图中，燃气灶中电子点火器前端制成尖锐的形状，该装置应用了尖端放电的原理，故C正确，不符合题意；
D.丁图中，手持式金属探测器利用了涡流磁效应进行探测，故D正确，不符合题意。
故选B。
3.
【解析】A.电子仅受电场力作用，则电场力为电子的合力，根据曲线运动的合外力指向轨迹的凹侧，电子受到的电场力方向大致指向上侧，负电荷所受电场力方向与电场强度方向相反，故电场线的方向大致指向下侧，故A错误；
B.电场线越密，电场强度越大，故电子在点受到的电场力小于在点受到的电场力，电子在点的加速度大小小于在点的加速度大小，故B错误；
曲线运动轨迹的切线方向为瞬时速度方向，电子依次经过、、三点，电场力方向与速度方向的夹角小于，电场力做正功，电子的动能增大，电势能减小；故电子在点的动能小于在点的动能，电子在点的电势能大于在点的电势能，故C错误，D正确。
故选D。
4.
【解析】电流表改装成电压表是串联较大的分压电阻；电流表改装成大量程电流表是并联较小的分流电阻；两表串联后，通过电流表的总电流与电压表的电流相等，由于电流表改装成大量程电流表是并联较小的分流电阻，所以大部分电流通过了分流电阻，通过表头的电流很小，则电流表指针的偏转角小于电压表指针的偏转角，即电压表的指针偏转较大，故B正确，AC错误；
D.通过电流表的总电流与电压表的电流相等，由于电流表改装成大量程电流表是并联较小的分流电阻，而电流表改装成大量程电压表是串联较大的分压电阻，可知电压表的总电阻大于电流表的总电阻，故电流表两端的电压小于电压表两端的电压，故D错误。
故选B。
5.
【解析】因为直流电动机为非纯电阻元件，可知电动机内阻上消耗的电功率小于电动机的额定功率，有
即
则电源输出功率为
电动机线圈电阻的发热功率为
故ABC错误；
D.电动机输出的机械功率为
故D正确。
故选D。
6.
【解析】A.人体内水和脂肪导电性不同，体内脂肪不容易导电，故两者中脂肪电阻率更大一些，故A错误；
B.体型相近的两人相比，脂肪含量高者人体电阻较大，则电路总电阻较大，根据闭合电路欧姆定律可知，电路电流较小，路端电压较大，由于通过定值电阻 的电流较小，定值电阻 两端电压较小，所以电压表示数较大，故B错误；
C.电源的效率为
体型相近的两人相比，脂肪含量高者人体电阻较大，则外电阻较大，脂肪含量高者对应的电源效率较大，故C错误；
D.刚沐浴后，人体水分增多，电阻减小，电压表数值减小，即脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会偏小，故D正确。
故选D。
7.
【解析】设灯泡正常发光的电压为，电流为，原线圈输入电压为，根据理想变压器原副线圈功率相等，可得
可得
则交流电源的电压为
交流电源的电压与灯泡的额定电压之比为
故选C。
8.
【解析】设等边三角形的边长为 ，在顶点、均放置电荷量为的负点电荷，此时顶点处电场强度的大小为；根据场强叠加原则有
若将点处的负点电荷取走，并放置一个电荷量为的正点电荷，根据场强叠加原则可知，点处的场强大小为
联立解得
方向与平行向右。
故选BD。
9.
【解析】带电粒子恰好不能进入轴上方时粒子的运动轨迹如图所示
根据几何关系可得
由洛伦兹力提供向心力可得
联立解得
若粒子不能进入轴上方，则磁感应强度大小需要满足
故选CD。
10.
【解析】由磁感应强度的变化规律可知
磁感应强度向里增大，由楞次定律可知，感应磁场方向向外，由右手螺旋定则可知，感应电流方向为逆时针方向，即通过小灯泡的电流由流向，故A正确，B错误；
矩形线圈产生的感应电动势为
小圆线圈产生的感应电动势为
由楞次定律可知，两线圈的感应电动势方向相同，所以整个回路的总电动势为
由闭合回路欧姆定律
小灯泡两端的电压为
故C正确，D错误．
故选AC。
11.
最左端


【解析】用螺旋测微器测得铜芯的直径为
为了使电压表示数能从零开始连续调节，则滑动变阻器采用分压式接法，所以闭合开关前滑动变阻器的滑片应位于最左端。
电压表应选用量程为，根据仪表读数规则可读出此时电压表示数为。由欧姆定律得
由电阻定律
其中
联立可得铜芯线的电阻率的表达式为
电流的测量值偏大会导致电阻的测量值偏小，从而使电阻率的测量值偏小，A错误；
B.铜芯的直径测量值偏小会导致铜芯线的横截面积测量值偏小，从而使电阻率的测量值偏小，B错误；
C.若实验时铜芯线的温度偏高，将导致铜芯线的电阻率偏大，C正确。
故选C。
12. 正
【解析】多用电表选用直流电压挡，由图甲可知则该电源电动势约为；
电流应该从红表笔流入多用电表，从黑表笔流出多用电表。则测量时多用电表的红表笔应该与电源的正极相连。
根据闭合电路欧姆定律得
整理得
根据作出 图像可得
，
联立解得
，
13.带电液滴沿直线运动，重力和电场力的合力方向必沿直线，可知电场力必定垂直于极板向上，则有
又
联立解得，液滴的电荷量为
在此过程中，电场力不做功，根据动能定理得
解得液滴到达点时的速度大小为

【解析】详细解答和解析过程见答案
14.由题意得，线框进入磁场时受力平衡，故有
安培力为
感应电动势为
由闭合电路欧姆定律得
当线框下边刚进入匀强磁场区域时，由动能定理得
解得
导线框从边进入磁场到边离开磁场的整个过程中保持匀速运动，因此从初始静止状态到边离开磁场整个过程使用动能定理有
从初始静止状态到边进入磁场整个过程使用动能定理有
克服安培力做功等于线框中产生的焦耳热
解得
导线框进入磁场的过程中通过其横截面的电荷量

【解析】详细解答和解析过程见答案
15.带正电的粒子在磁场中，运动轨迹如图
由几何关系可知，粒子在磁场中做匀速圆周运动轨迹的半径为
由牛顿第二定律可知
解得
在电场中，由动能定理得
解得匀强电场的场强的大小
粒子在匀强磁场中运动的周期
由于，由几何关系解得
粒子在匀强磁场中运动的时间
当粒子运动到轨迹与 连线交点处，磁感应强度方向不变，改变磁场大小时，此后粒子恰好被束缚在该磁场中，粒子的轨道半径最大，磁感应强度最小粒子运动轨迹如图所示
由几何知识可知
由 牛顿第二定律得
解得

【解析】详细解答和解析过程见答案
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