黑龙江省哈尔滨市尚志中学、五常中学六校联考2024-2025学年高二（上）期末物理试卷（含解析）

黑龙江省哈尔滨市尚志中学、五常中学、阿城中学、宾县中学、双城中学六校联考2024-2025学年高二（上）期末物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.下列关于电荷及电场强度的说法正确是( )
A. 电荷量很小的电荷就是元电荷
B. 匀强电场中电场强度处处相同，任何电荷在其中受力都相同
C. 相互作用的两个电荷，不论它们的电荷量是否相等，它们之间相互作用的库仑力大小一定相等
D. 电场中某点的电场强度方向即为试探电荷在该点的受力方向
2.如图，匀强磁场的磁感应强度，矩形线圈的面积，与垂直，线圈一半在磁场中，则当线圈从图示位置绕边逆时针转过时，下列说法正确的是( )
A. 穿过线圈的磁通量为
B. 此过程中磁通量的改变量为
C. 线圈再绕边转过时，绕圈平面与磁感线垂直
D. 线圈再绕边转过时，穿过线圈的磁通量为
3.通过一阻值的电阻的交变电流如图所示，其周期为。电阻两端电压的有效值为( )
A.
B.
C.
D.
4.串联电路在生活中的应用非常广泛，汽车中的各个电器设备，如车灯、音响、空调等，都是通过串联电路连接到车辆的电源上的。如图甲所示的纯电阻电路模型中，两个定值电阻、串联接在输出电压的恒压电源上，图乙是定值电阻、的图线，则下列分析正确的是( )
A. 的阻值为
B. 两端电压为
C. 两端的电功率为
D. 若用另一阻值为的定值电阻并联在两端，则两端电压为
5.如图甲、乙所示的电路中，电阻和自感线圈的电阻值都很小，且小于灯的电阻，接通，使电路达到稳定，灯泡发光，则( )
A. 在电路甲中，断开后，将立即熄灭
B. 在电路乙中，断开后，将逐渐变暗
C. 在电路乙中，断开后，将先变得更亮，然后逐渐变暗
D. 在电路甲中，断开后，将先变得更亮，然后逐渐变暗
6.电容器是现代电子产品不可或缺的重要组成部分，近年来，我国无线充专用研发获得重大突破，电容实现国产，电容器是电容量和介质损耗最稳定的电容器之一。如图所示为质子加速器的模型，真空中的平行金属板、间的电压为，金属板、间的电压为，平行金属板、之间的距离为、金属板长也为。质子源发射质量为、电荷量为的质子，质子从板上的小孔进入不计初速度平行板、的电场，经加速后从板上的小孔穿出，匀速运动一段距离后以平行于金属板、方向的初速度大小未知进入板间，若之间不加偏转电压，质子直接打在竖直平板上的点。加偏转电压后，质子射出平行金属板、并恰好击中距离平行金属板右端处竖直平板上的点。平行金属板、和、之间的电场均可视为匀强电场，质子的重力和质子间的相互作用力均可忽略，则下列分析正确的是( )
A. 质子从板上的小孔穿出时的速度大小为
B. 质子射出金属板、间时速度的偏转角的正切值为
C. 质子垂直于金属板方向的位移的大小为
D. 之间的距离大小为
7.如图所示，在竖直平面内的虚线右侧有垂直于纸面向外的匀强磁场，一个等腰直角三角形金属线框重力不计在水平向右的拉力作用下匀速进入磁场区域，已知三角形平面始终与磁场方向垂直，三角形一直角边与磁场左边界垂直。则关于回路中的电流、水平拉力随时间变化的图像中正确的是( )
A. B.
C. D.
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图所示的直流电路中，电压表和电压表是由完全相同的灵敏电流计改装而成，已知、的最大测量值分别为、，改装后电压表的总电阻为，若，开关闭合。则下列说法正确的是( )
A. 两电表的示数始终相等
B. 两电表的内阻之比为：
C. 定值电阻两端的电压与表示数的比值为：
D. 定值电阻两端的电功率与两端的电功率的比值为：
9.如图所示，一固定光滑绝缘半圆弧槽处于竖直向下的匀强磁场中，槽内放有质量不变、电流方向垂直纸面向外的通电导体棒静止于位置，已知位置为圆弧槽最低点现使导体棒的电流缓慢增加时，下列说法正确的是( )
A. 导体棒受的安培力方向缓慢改变
B. 导体棒将向圆弧槽最低点移动
C. 导体棒对圆弧槽的压力增加
D. 导体棒所受的安培力与圆弧槽对导体棒的支持力的合力不变
10.如图是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子以不同初速度不计重力被加速电场加速后，进入速度选择器速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为和，平板上有可让粒子通过的狭缝和记录粒子位置的胶片，平板下方有磁感应强度为的匀强磁场下列表述正确的是( )
A. 速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向外
B. 进入磁场的粒子，在该磁场中运动时间均相等
C. 能通过狭缝的带电粒子的速率等于
D. 粒子打在胶片上的位置越远离狭缝，粒子的比荷越小
三、填空题：本大题共2小题，共6分。
11.一个面积、匝数匝的线圈放在匀强磁场中，磁场方向垂直线圈面，磁感应强度的大小随时间变化的规律如图所示，由图可知，在开始内穿过线圈的磁通量的变化量等于______，在开始内穿过线圈的磁通量的变化率等于______，在开始内线圈中产生的感应电动势等于______。
12.如图所示，交流发电机的矩形线圈中，，，匝数匝，线圈电阻，外电阻。线圈在磁感应强度的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，角速度，则产生感应电动势的最大值为______，从图示位置起，转过过程中，通过线圈截面的电荷量为______。
四、实验题：本大题共1小题，共10分。
13.某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率，步骤如下：
用游标为分度的游标卡尺测量圆柱体长度如图甲所示，可知其长度为 ______。
用螺旋测微器测量圆柱体的直径如图乙所示，可知其直径为 ______。
请帮助该同学将本次实验的电路图画在方框中。
将圆柱体接入设计好的电路中，电流表、电压表的示数分别如图丙、丁所示，已知电流表的量程为，电压表的量程为，则电流表的示数为______，电压表的示数为______。
根据以上步骤：若圆柱体的有效长度为，直径为，两端的电压为，通过它的电流为，可以得到圆柱体的电阻率 ______用题中所给的物理量符号表示。
五、计算题：本大题共3小题，共38分。
14.如图所示为远距离输电示意图，其中变压器为理想变压器，水电站发电机的输出功率为，发电机的电压为。通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为，在用户端用降压变压器把电压降为。要求在输电线上损失的功率控制为即用户得到的功率为。
求输电线上的电流；
求降压变压器的原副线圈匝数比。
15.如图，水平平行光滑金属导轨宽为，导体棒从图中位置开始以速度沿导轨水平向右匀速通过一正方形磁场区域。垂直于导轨且平行于导体棒，左侧的磁感应强度为，右侧的磁感应强度为且方向相反，定值电阻阻值为，导轨和金属棒的电阻均不计。求：
当时，流过电阻瞬时电流的大小及方向；
导体棒从运动到过程中电路平均电动势的大小。
16.如图所示，绝缘光滑轨道竖直放在与水平方向成的匀强电场中，其中部分是半径为的半圆环，轨道的水平部分与半圆平滑相切，现把一质量为、电荷量为的小球大小忽略不计，放在水平面上点由静止开始释放，小球能沿轨道通过半圆轨道最高点，且落地时恰好落在点，重力加速度。求：
电场强度的大小；
小球过点时的速度大小；
轨道起点距点的距离的大小。
答案和解析
1.
【解析】、实验发现的最小电荷量，即电子所带的电荷量叫做元电荷，故A错误；
B、电场强度处处相同的电场叫匀强电场，根据可知，带电荷量不同的电荷所受的电场力并不相同，故B错误；
C、两个点电荷之间的库仑力是一对相互作用力，则不论它们的电荷量是否相等，它们之间相互作用的库仑力大小一定相等的，故C正确；
D、电场中某点的电场强度方向与正试探电荷在该点的受力方向相同，与负试探电荷在该点的受力方向相反，故D错误。
故选：。
2.
【解析】当线圈从图示位置绕边逆时针转过时，穿过线圈的磁通量为，故A错误；
B.当线圈处于图示位置时，线圈一半在磁场中，穿过线圈的磁通量为，所以线圈转过时磁通量的改变量为，故B错误；
线圈再绕边转过时，线圈平面与磁感线平行，则穿过线圈的磁通量为，故C错误，D正确；
故选：。
3.
【解析】由有效值的定义可得：，
代入数据得：，
解得：，故B正确，ACD错误。
故选：。
4.
【解析】由 图可知，，故A错误；
B.两电阻串联，电流相等，则有，又，联立解得，，故B错误；
C.的电功率为，故C错误；
D.阻值为的定值电阻并联在两端，则两端电压为，解得，故D正确。
故选：。
5.
【解析】、在电路甲中流过线圈的电流与流过灯泡的电流是相等的，断开，由于线圈阻碍电流变小，导致灯泡将逐渐变暗，故AD错误；
、在电路乙中，由于电阻和自感线圈的电阻值都很小，所以电路中的电流稳定时通过灯泡的电流比线圈的电流小，断开时，线圈产生自感电动势阻碍电流的减小，此时线圈与灯泡以及电阻组成自感回路，电流从开始时流过线圈的电流开始变小，导致先变得更亮，然后逐渐变暗。故B错误，C正确。
故选：。
6.
【解析】质子在平行金属板、间做加速运动，由动能定理有，解得，故A错误；
B.质子在平行金属板、间做类平抛运动，平行于金属板方向上有，垂直于板面方向，，，联立解得，故B错误；
C.质子垂直于板面方向的位移为，解得，故C错误；
D.由几何关系可知，解得，故D正确。
故选：。
7.
【解析】设线框做匀速直线运动的速度大小为，设线框的电阻为，设线框切割磁感线的有效长度为
、线框做匀速直线运动，时间内线框的位移大小，
线框是等腰直角三角形，经时间线框切割磁感线的有效长度
线框切割磁感线产生的感应电动势
由闭合电路的欧姆定律可知，感应电流，故AB错误；
、线框受到的安培力，
线框做匀速直线运动，由平衡条件可知，水平拉力，故C错误，D正确。
故选：。
8.
【解析】电压表由电流表和定值电阻串联而成，即流过、表的电流始终相等，因此、的指针偏角总是相等的，但由于两表的量程不同，因此两表的读数不同，故A错误；
B.根据题意可知、两表的量程比为：，它们允许通过的最大电流相等，根据可知，表的内阻与表的内阻之比为 ：：，故B正确；
C.由题意，假设表的读数为，则表的示数为，则定值电阻两端的电压为，由并联电路的特点可知，定值电阻两端的电压为，则定值电阻两端的电压与表示数的比值为：，故C错误；
D.根据得：：，解得：：，故D正确．
故选：。
9.
【解析】、增大电流，只增大安培力的大小，但不改变方向，故A错误；
B、导体棒受三力处于静止状态如图所示，由平衡条件有：水平方向，，竖直方向，，联立可得：，当电流增大时，增大，导体棒向右稍微移动一点，故B错误；
C、由上一问竖直方向的的平衡方程可知：，当增大时，增大，故C正确；
D、由平衡条件可知，导体棒所受安培力与支持力的合力与重力大小相等，方向相反，而重力不变，则合力也不变，故D正确。
故选：。
10.
【解析】根据带电粒子在磁场中的偏转方向，根据左手定则知，该粒子带正电，则在速度选择器中电场力水平向右，则洛伦兹力水平向左，根据左手定则知，磁场方向垂直纸面向外，故A正确；
B.进入磁场的粒子速度相同，根据可知，周期不一定相同，则在该磁场中运动时间不一定相等，故B错误；
C.能通过狭缝的带电粒子，在过速度选择器时做直线运动，则
解得，故C正确；
D.进入偏转电场后，则
解得
则可知越大，粒子打在胶片上的位置越远离狭缝，粒子的比荷越小，故D正确。
故选：。
11.
【解析】开始的内穿过线圈的磁通量的变化量为，负号表示方向；
在开始的内穿过线圈的磁通量的变化率；
在开始内线圈中产生的感应电动势：；
故答案为：；；。
12.
【解析】峰值表达式为：，其中，解得：；
从图示位置起，转过过程中，平均电动势为：，电流的定义式为：，由欧姆定律：，解得：。
故答案为：；。
13.
【解析】游标卡尺的精确度为，圆柱体的长度为
螺旋测微器的精确度为，圆柱体的直径为
如图
电流表的量程为，最小分度值为，则电流表的示数为，电压表的量程为，最小分度值为，电压表的示数为
根据欧姆定律
根据电阻定律
该材料的电阻率为
故答案为：；；电路图见解析；；；
14.由，输电线上的电流：
；
升压变压器的输出电压：
；
降压变压器的输入电压：
降压变压器的匝数比为：
：：：：
答：输电线上通过的电流是；
降压变压器的匝数比为：。
15.金属棒在时间内通过的位移，因，则金属棒运动到右侧处，有效切割长度为
金属棒产生的感应电动势为
流过电阻瞬时电流的大小
由右手定则可知，流过金属棒的电流由到，则流过电阻瞬时电流的方向由到。
导体棒从运动到过程中，穿过回路的磁通量变化量为
所用时间为
由法拉第电磁感应定律得平均电动势的大小：
答：当时，流过电阻瞬时电流的大小为，方向由到；
导体棒从运动到过程中电路平均电动势的大小为。
16.设小球所受的电场力为，方向与场强方向相同；
当小球通过点时，设速度为，根据牛顿第二定律和向心力公式
小球通过点后在水平方向做匀减速直线运动，加速度的大小
由于小球落地时恰好落在点，水平位移
竖直方向做匀加速直线运动，加速度的大小
竖直位移
根据电场力公式
代入数据联立解得
在点由重力和电场力的竖直分力共同提供向心力，则
代入数据解得过点的速度为
由到的过程，根据动能定理
代入数据解得 。
答：电场强度的大小为；
小球过点时的速度大小为；
轨道起点距点的距离的大小为。
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