四川省眉山市东坡区多校2024-2025学年高二（上）期末考试物理试卷（含解析）

四川省眉山市东坡区多校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.如图所示，圆环形导体线圈平放在水平桌面上，在的正上方固定一竖直螺线管，二者轴线重合，螺线管与电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片向下滑动，下列表述正确的是
A. 线圈中将产生沿顺时针方向俯视的感应电流
B. 穿过线圈的磁通量减小
C. 线圈有扩张的趋势
D. 线圈对水平桌面的压力将增大
2.、为一对等量同种电荷连线上的两点，其中点为中点，点为连线中垂线上的一点。今将一个电荷量为的负点电荷自沿直线移到再沿直线移到，则( )
A. 负点电荷在到的过程中所受电场力可能先增大后减小
B. 以无穷远处为零电势点，则点电势为零
C. 负点电荷在到的过程中电势能一定减小
D. 负点电荷在点的电势能与在点的电势能相等
3.如图甲所示，高压输电线上有、、三根相互平行的水平长直导线，通有大小相等且方向相同的电流。、、为导线、、上的三个点，连接三点构成的三角形为等腰直角三角形，且与三根导线均垂直，为连线的中点。逆着电流方向观察得到如图乙所示的截面图。已知单独一根通电导线在处产生的磁感应强度大小为，不计地磁场的影响，则下列说法正确的是( )
A. 、两根导线相互排斥
B. 导线受到的安培力方向竖直向上
C. 点的磁感应强度大小为，方向是从指向
D. 在的连线上存在磁感应强度为零的位置
4.如图所示为圆柱形区域的横截面，在该区域加沿圆柱轴线方向的匀强磁场。带电粒子不计重力第一次以速度沿截面直径入射，粒子飞出磁场区域时，速度方向偏转角；该带电粒子第二次以速度从同一点沿同一方向入射，粒子飞出磁场区域时，速度方向偏转角，则带电粒子第一次和第二次在磁场中运动的( )
A. 半径之比为 B. 速度之比为 C. 速度之比为 D. 时间之比为
5.用如图所示的回旋加速器加速电荷量为质量为的带电粒子，已知形盒半径为，所加磁场的磁感应强度大小为，、间所接电压为，忽略两形盒间狭缝的宽度。下列说法正确的是( )
A. 图中回旋加速器加速的带电粒子一定带负电
B. 回旋加速器、之间所接高频交流电的周期为
C. 回旋加速器加速后粒子的最大动能为
D. 回旋加速器形盒的半径、磁感应强度均不变，则加速电压越小，粒子飞出形盒的动能越大
6.如图所示，竖直放置的平行电极板和之间存在加速电场，板右侧是一个速度选择器，内部存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，其中电场强度大小为，磁感应强度大小为。从和之间的中点静止释放一个比荷为的带正电粒子，加速后穿过板的小孔，恰能沿虚线通过速度选择器，不计粒子的重力。下列说法正确的是( )
A. 和之间的电压为
B. 从靠近板的点释放比荷为的带正电粒子，能沿虚线通过速度选择器
C. 从靠近板的点释放比荷为的带正电粒子，通过小孔后向下偏转
D. 从点释放比荷为的带正电粒子，沿虚线通过速度选择器的速度大小为
7.某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关闭合，电机工作，车灯突然变暗，下列说法正确的是( )
A. 车灯的电流变大
B. 路端电压变大
C. 电路的总电流变大
D. 电源的总功率变小
二、多选题：本大题共3小题，共15分。
8.如图所示，平行金属板中有一个带电油滴悬浮在两板间的点，不考虑电流表和电压表对电路的影响，选地面的电势为零，当滑动变阻器的滑片向端移动时，下列说法正确的( )
A. 油滴带负电，将向下运动
B. 电压表示数变大
C. 若电容器上极板向上移动一段距离，则油滴在点的电势能增加
D. 若电压表、电流表的示数变化量分别为和，则
9.如图所示，在竖直平面内有水平向右、场强为的匀强电场。在匀强电场中有一根长的绝缘细线，一端固定在点，另一端系一质量为的带电小球，它静止时悬线与竖直方向成角，若小球获得初速度恰能绕点在竖直平面内做圆周运动，取小球在静止时的位置为电势能零点和重力势能零点，，取。下列说法正确( )
A. 小球在运动至圆周轨迹上的最高点时动能最小
B. 小球的带电荷量
C. 小球在运动至圆周轨迹上的最低点时动能和电势能之和最大
D. 小球动能的最大值为
10.如图甲所示，圆形线圈内有垂直于线圈平面的磁场，已知线圈面积为，线圈匝数，线圈总电阻，线圈内磁感应强度随时间的变化情况如图乙所示。设图示的磁场方向与感应电流方向为正方向，则下列有关线圈的电动势、感应电流、热功率、焦耳热随时间的变化图像正确的是( )
A. B.
C. D.
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某同学为研究小灯泡额定电压，额定电流的伏安特性，所使用的器材有：
A.电压表，内阻约为；
B.电压表，内阻约为；
C.电流表，内阻约为；
D.电流表，内阻约为；
E.滑动变阻器；
F.滑动变阻器；
G.直流电源电动势，内阻不计；
H.开关，导线若干。
实验要求能够在的范围内对小灯泡的电压进行测量，并尽可能减小误差。根据要求在图虚线框中画出实验电路图______。
电路中电压表应选用_________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用___________。用序号字母表示
测得此灯泡的伏安特性曲线如图所示，当工作电压是时，此灯泡的电阻为_________。结果保留位有效数字
若将此灯泡与电动势为，内阻为的电源相连，则灯泡两端的实际电压为________结果保留位有效数字。
12.电磁感应部分：
如图是“研究电磁感应现象”的一个成功的实验装置，将图中所缺导线连接完整。_____
如图所示，将匀强磁场中的线圈正方形，边长为以不同的速度和匀速拉出磁场，线圈电阻为，那么两次拉出过程中，外力做功之比：_______。
四、计算题：本大题共3小题，共41分。
13.电动机是将电能转换为机械能的装置，某玩具起重机的电路示意图如图所示，闭合开关后，灯泡恰好正常工作，理想电流表的示数。已知电源电动势，灯泡的铭牌上标有“”的字样，电动机线圈的电阻，求：
开关闭合状态下，内通过灯泡的电荷量；
电源的内阻；
电动机的输出功率。
14.如图所示，在平面内，轴左侧空间分布着水平向右的匀强电场，轴右侧空间分布着垂直纸面向外的匀强磁场。某时刻有一带正电的粒子以初速度沿平行于轴正方向从点射出，粒子从点进入磁场，且速度方向与轴夹角，并在磁场中运动一段时间后恰好又回到点。已知点坐标为粒子的质量为，电荷量为，不计粒子所受的重力。求：
点坐标为以及轴左侧匀强电场的电场强度大小；
轴右侧匀强磁场的磁感应强度大小；
带电粒子从点开始运动到再次回到点的时间。
15.如图所示，足够长的平行金属导轨、平行放置，间距为，与水平面成，导轨与固定电阻和相连，且。支路串联开关，原来闭合，匀强磁场垂直导轨平面斜向上。有一质量为的导体棒与导轨垂直放置，接触面粗糙且始终接触良好，导体棒的电阻也为现让导体棒从静止释放沿导轨下滑，当导体棒运动达到稳定状态时速率为，此时整个电路消耗的电功率为。已知当地的重力加速度为，导轨电阻不计。求：
在上述稳定状态时，导体棒中的电流和磁感应强度的大小；
如果导体棒从静止释放沿导轨下滑距离后运动达到稳定状态，在这一过程中回路产生的焦耳热；
断开开关后，导体棒沿导轨下滑一段距离后，通过导体棒的电量为，求这段距离。
答案和解析
1.
【解析】当滑动变阻器的滑片向下滑动时，螺线管中的电流将增大，使穿过线圈的磁通量变大，选项B错误；
由楞次定律可知，线圈中将产生沿逆时针方向俯视的感应电流，并且线圈有缩小和远离螺线管的趋势，线圈对水平桌面的压力将增大，故选项D正确，AC错误。
故选D。
2.
【解析】A.结合等量同种点电荷的电场线图可知，等量同种电荷连线中垂线上，从中点到两侧场强先增大后减小，由于之间距离未知，所以负点电荷在到的过程中所受电场力可能先增大后减小，A正确；
B.以无穷远处为零电势点，从点沿着中垂线到无穷远处，电势逐渐降低，则点电势应该大于零，B错误；
C.负点电荷在到的过程中电场力做负功，电势能一直增加，C错误；
D.负点电荷在经到的过程中，电场力始终做负功，电势能一直增加，因此负点电荷在点的电势能小于在点电势能，D错误。
故选A。
3.
【解析】A.根据通电导线电流方向同向相吸，异向排斥可知、两根导线相互吸引，故A错误；
B.如图所示
导线的合磁场强度水平向左，根据左手定则可知导线受到的安培力方向竖直向下，故B错误；
C.由题意可知，通电导线、、在处产生的磁感应强度大小均为，方向分别为竖直向上、水平向右、竖直向下，如上图所示，根据磁场强度的叠加原理可知，点的磁感应强度大小为，方向从指向 ，故C正确；
D.根据以上分析在 点左侧的合磁感应强度竖直向上，在 点右侧的合磁感应强度竖直向下，导线 在 的连线上的磁感应强度不可能为竖直向上或竖直向下，则在 的连线上不存在磁感应强度为零的位置，故D错误。
故选C。
4.
【解析】如图所示
设圆柱形区域的半径为，有几何关系可得
，
则带电粒子第一次和第二次在磁场中运动的半径之比为
根据洛伦兹力提供向心力可得
解得
可得速度之比为
故A正确，BC错误；
D.粒子在磁场中的运动时间为
由图可知
，
则时间之比为
故D错误。
故选A。
5.
【解析】A.由左手定则可判断出图中回旋加速器加速的带电粒子一定是带正电的粒子，故A错误；
B.粒子每次通过狭缝都被加速，则交流电周期与粒子圆周运动周期相等
故B错误；
在回旋加速器中，带电粒子每经过电场一次，动能增加量为
当粒子运动轨迹半径等于回旋加速器半径时，粒子速度最大，根据洛伦兹力提供向心力有
最大动能
联立得
由最大动能的表达式可知，若回旋加速器形盒的半径、磁感应强度均不变，则粒子飞出形盒的动能就不变，与加速电压无关，故C正确，D错误。
故选C。
6.
【解析】A.粒子从到点：，解得，能沿虚线运动的粒子在选择器中满足：，解得和之间的电压为：，故A错误
从靠近板的点释放比荷为的带正电粒子，根据动能定理可得粒子进入速度选择器时，速度仍为，所以能沿虚线通过速度选择器，故B正确，C错误；
D.只要粒子沿虚线通过速度选择器，则满足，其速度大小均为，故D错误。
故选B。
7.
【解析】解：、根据车灯变暗，可知车灯两端电压变小，即路端电压变小；通过车灯电流也变小，故AB错误；
C、由闭合电路欧姆定律可知：，由路端电压变小，电源电动势和内阻不变，可知干路电流增大，故C正确；
D、电源总功率为：，由选项分析可知不变，增大，故电源总功率增大，故D错误。
故选：。
根据车灯变暗，可知车灯两端电压即路端电压、通过车灯电流的变化情况；由闭合电路欧姆定律，可知干路电流的变化情况；由电源总功率表达式，可知总功率的变化情况。
本题考查涉及电动机的电路计算，注意电动机不适用欧姆定律。
8.
【解析】油滴原来静止在电容器内，受向上的电场力与向下的重力且二力平衡，由题图可知，电容器内部电场方向向下，所以油滴带负电。当滑片向端移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，则电路中总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，电路中的总电流增大，路端电压减小，所以 两端的电压增大，则电容器两端电压减小，即电压表示数变小，电容器内场强减小，油滴所受电场力小于重力，将向下运动，故A正确，B错误；
C.点的电势等于点与下极板接地，电势为零的电势差，由可知，减小，若电容器上极板向上移动一段距离，则与下极板间距不变，所以电势差减小，点电势降低，结合油滴带负电以及，可知油滴在点的电势能增加，故C正确；
D.根据闭合电路欧姆定律可知
可得
若电压表、电流表的示数变化量分别为 和 ，则有，故D错误。
故选AC。
9.
【解析】A.将小球所受重力与电场力合成为一个力，叫作等效重力，这个等效重力的方向应沿着小球静止时的细线方向向下，如图所示

所以，小球静止时的位置即图中点为圆周运动的等效最低点，这个点关于圆心的对称点即图中点为等效最高点，小球运动至等效最高点时动能最小，故A错误；
B.由图可知，求得，故B错误；
C.小球在运动过程中，只发生动能、电势能和重力势能之间的相互转化，三种能量的总和保持不变，小球运动至圆周轨迹上的最低点时重力势能最小，动能和电势能之和最大，故C正确；
D.等效重力大小为，小球恰能绕点在竖直平面内做圆周运动，所以，小球运动至点时有，小球运动至等效最低点即图中点时动能最大，小球由点运动至点过程中，由动能定理得，联立，解得，故D正确。
10.
【解析】A.图乙可知内，磁感应强度向里增加，根据楞次定律和安培定则可知，线圈中感应电流的方向沿逆时针方向，线圈产生的感应电动势大小
同理， 内，线圈中感应电流的方向沿顺时针方向，产生的感应电动势大小
同理， 内，线圈中感应电流的方向沿逆时针方向，产生的感应电动势大小
故A正确；
B.由楞次定律得 内的感应电流方向沿逆时针方向正值，结合以上分析，得电流大小
同理，由楞次定律得 内的感应电流方向沿顺时针方向负值，结合以上分析，电流大小
同理，由楞次定律得 内的感应电流方向沿逆时针方向正值，结合以上分析，电流大小
故B错误；
C.线圈在 内的热功率
同理， 内的热功率
同理， 内的热功率

故C错误；
D.线圈产生的焦耳热
结合以上分析， 内产生的热量为
同理， 内产生的热量为
同理， 内产生的热量为
故D正确。
故选AD 。
11.

【解析】因灯泡额定电压，额定电流，可知电压表选择，电流表选择；则由于电压表内阻远大于灯泡电阻，可知应该采用电流表外接。为减小误差，应连接成分压式电路，如图所示
因灯泡额定电压，额定电流，可知电压表选择，电流表选择；则由于电压表内阻远大于灯泡电阻，可知应该采用电流表外接；滑动变阻器选择阻值较小的。
根据灯泡的伏安特性曲线，当工作电压是时，灯泡的电流为，则此灯泡的电阻为
在灯泡的伏安特性曲线中做出电动势为、内阻为 的电源的 图像，如图所示
则图像的交点的坐标即为小灯泡接入电路中时灯泡的电压和电流，所以灯泡两端的实际电压为
12.：
【解析】电源、滑动变阻器、开关与线圈组成闭合回路，实验电路图如图所示；
线圈做匀速直线运动，处于平衡状态，拉力等于安培力：
，拉力做功：，、、相同，拉力的功与速度成正比，
因此：：：；
故答案为：电路图如图所示；：．
13.灯泡的额定电流为
则内通过灯泡的电荷量为
根据电路结构可知电路的路端电压和灯泡两端电压相等，即
根据闭合电路的欧姆定律有
代入数据解得
通过电动机的电流为
则电动机的输出功率
答：开关闭合状态下，内通过灯泡的电荷量为；
电源的内阻为；
电动机的输出功率为。
14.粒子在电场中做类平抛运动，设粒子从点到点所用时间为，
根据运动规律有
沿轴方向，粒子做初速度为的匀加速直线运动，有，，
联立得：，
点坐标为
设粒子到达点时沿轴方向速度的大小为，有，
设粒子到达点时的速度大小为，方向与轴正方向的夹角为，
则，，，
设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为，
根据几何关系有，
粒子的运动轨迹关于轴对称，其运动轨迹如下图所示：
粒子在磁场中受到的洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有，
解得；
粒子在磁场中运动的时间，
粒子从点开始运动到再次回到点的时间，
解得。
15. 【解析】
当导体棒以速率匀速下降时，电路中的总电阻
由
得
感应电动势
由
得
根据能的转化和守恒定律可知
得
由能量守恒
得
根据法拉第电磁感应定律有
， ，
可得
由
得

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