云南省昆明十四中2024-2025学年高二（上）期末物理试卷（含解析）

云南省昆明十四中2024-2025学年高二（上）期末物理试卷
第I卷（选择题）
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.在物理学中，常用物理量的比值定义一个新的物理量，这种定义物理量的方法叫作“比值定义法”，如加速度，其定义式为，下列物理量是用比值定义法定义的是( )
A. 电场强度 B. 电容
C. 电阻 D. 磁感应强度
2.通过某用电器的电流和时间的关系图像如图所示前半个周期为正弦波形的，则该交变电流的有效值为( )
A.
B.
C.
D.
3.如图所示，是等腰直角三角形，为斜边的中点。在、两点处各有一根长直通电导线垂直于纸面放置，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，此时点处的磁感应强度大小为。若将处的导线平移至点，点处的磁感应强度大小为( )
A. B. C. D.
4.如图所示，在光滑水平桌面上有两个金属圆环，在它们圆心连线中点正上方有一个条形磁体，当给条形磁体一竖直向上的初速度后不考虑金属环之间的作用，重力加速度大小为，将会出现的情况是( )
A. 两金属环将保持静止 B. 两金属环将相互远离
C. 磁体的加速度会小于 D. 磁体的加速度会大于
5.小华设计了如图所示的输液提示器，在护士站能够观察到药液量的变化。当袋中药液量减少时( )
A. 电压表示数减小，灯泡亮度变暗
B. 电压表示数减小，灯泡亮度变亮
C. 电压表示数增大，灯泡亮度变暗
D. 电压表示数增大，灯泡亮度变亮
6.某一电源的路端电压与电流的关系和电阻、的电压与电流的关系如图所示。用此电源和电阻、组成电路，、可以单独接入电路，也可以同时接入电路。下列说法正确的是( )
A. 电源的电动势为，内阻为
B. 将单独接到电源两端时电源的输出功率最大
C. 将单独接到电源两端时电源的输出功率最大
D. 将、并联后接到电源两端时电源的输出功率最大
7.如图甲所示，将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈、线圈、电流表及开关进行连接。该电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从右接线柱流入电流表时，指针向右偏转。其中线圈绕法如图乙所示，线圈绕法如图丙所示。开关闭合，线圈放在线圈中。下列说法正确的是( )
A. 断开开关的瞬间，电流表指针将向右偏转
B. 将线圈从线圈中拔出时，电流表指针将向右偏转
C. 当滑动变阻器的滑片向左加速滑动时，电流表指针将向右偏转
D. 当滑动变阻器的滑片向左匀速滑动时，电流表指针不发生偏转
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图所示，带电粒子不计重力在以下四种器件中运动，下列说法正确的是( )
A. 甲图中从左侧射入的带正电粒子，若速度满足，将向上极板偏转
B. 乙图中等离子体进入、极板之间后，极板电势高于极板电势
C. 丙图中通过励磁线圈的电流越大，电子的运动径迹半径越小
D. 丁图中只要增大加速电压，粒子就能获得更大的动能
9.图甲为一小型发电机的示意图，发电机线圈内阻为，灯泡的电阻为，电压表为理想交流电压表。发电机产生的电动势随时间按图乙的正弦规律变化，则( )
A. 时，穿过线圈的磁通量最大 B. 线圈转动的角速度为
C. 电压表的示数为 D. 灯泡的电功率为
10.如图甲所示，正方形导线框放在匀强磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示。时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向外，感应电流以逆时针为正方向，边所受安培力的方向以垂直边向下为正方向。下列关于感应电流和边所受安培力随时间变化的图像正确的是( )
A. B.
C. D.
第II卷（非选择题）
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.在“测量金属丝的电阻率”的实验中，某同学用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，测量次，求出其平均值。
用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图甲所示，其读数应为______，之后选不同的位置共测量次，求出其平均值。
已知被测金属丝的电阻约为，实验所用电源的电压为，电流表内阻约为，电压表内阻约为。采用如图乙所示的电路测量金属丝的电阻，电阻的测量值比真实值______选填“偏大”或“偏小”。
请你根据电路图在图丙中进行实物连线。
若测出金属丝的电阻为，则金属丝的电阻率 ______用题目中所提供的物理量符号表示。
12.电子秤能够准确地测量物体的质量，其中半导体薄膜压力传感器是其关键的电学元件。半导体薄膜压力传感器在压力作用下会发生微小形变，其阻值随压力变化的图线如图甲所示。某学习小组利用该元件和电流表等器材设计了如图乙所示的电路，尝试用该装置测量物体的质量。已知图乙中电源电动势为内阻未知，电流表的量程为，内阻为。重力加速度取。请回答以下问题：
实验时发现电流表量程偏小，需要将其量程扩大为，应该给电流表 ______选填“串联”或“并联”一个阻值为______的电阻；
用改装后的电流表按图乙所示的电路图进行实验，压力传感器上先不放物体，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电流表指针满偏。保持滑片位置不变，然后在压力传感器上放一物体，电流表的示数为，此时压力传感器的阻值为______，则所放物体的质量 ______；
写出放到传感器上的物体的质量与电流表的示数满足的函数关系式 ______。表达式中除、外，其余相关物理量均代入数值
四、计算题：本大题共3小题，共36分。
13.如图所示，理想变压器原线圈匝数，副线圈匝数，灯泡标有“，”，电动机的线圈电阻为。将交变电压加到理想变压器的原线圈两端，灯泡恰能正常发光，求：
副线圈两端电压；
电动机的电功率。
14.如图所示，、是两根足够长的光滑平行金属导轨，导轨间距，导轨所在平面与水平面的夹角，、间接有的电阻。范围足够大的匀强磁场垂直导轨所在平面向上，磁感应强度大小。长度与导轨间距相等、质量、阻值的金属棒放在两导轨上，在大小为、方向平行于导轨向上的恒定拉力作用下，从静止开始向上运动。已知金属棒与导轨始终垂直并保持良好接触，导轨足够长且电阻不计，取重力加速度大小。
当金属棒的速度大小时，求金属棒的加速度大小；
金属棒向上的位移大小前，金属棒已经进入匀速运动状态，求金属棒从开始运动到位移大小的过程中上产生的焦耳热。
15.如图甲所示，直角坐标系中，第二象限内有沿轴正方向的匀强电场，第一、四象限内有垂直坐标系平面的匀强交变磁场，以磁场方向垂直纸面向外为正方向。第三象限内有一发射装置图中没有画出沿轴正方向射出一个比荷的带正电的粒子可视为质点且不计重力，该粒子以的速度从轴上的点进入第二象限，从轴上的点点未画出进入第一象限。取粒子刚进入第一象限的时刻为时刻，第一、四象限内磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化。求：
第二象限内电场的电场强度大小；
粒子第一次经过轴时的位置坐标；
粒子第一次经过轴的时刻。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、试探点电荷周围电场的表达式，电场强度的大小与场源电荷带电荷量成正比，与到场源距离的平方都成反比，公式，不是比值定义法，故A错误；
B、电容器的大小与两极板的正对面积成正比，与极板间电介质常数成正比，与两极板间的距离成反比，公式，不是比值定义法，故B错误；
C、导体电阻由电阻率、导体长度和横截面积决定，公式为电阻的决定式，电阻不是比值定义法定义的，故C错误；
D、磁感应强度与安培力、电流强度、导线长度无关，都是由自身决定，定义式采用比值定义法，故D正确。
故选：。
2.【答案】
【解析】解：由图可知，在前半个周期，交流电的电流值为正弦波形，即前半个周期的有效值为：；
由有效值的含义，可知图示的电流与有效值的发热量满足：，解得：，故ABD错误，C正确。
故选：。
3.【答案】
【解析】解：因为是等腰直角三角形，为斜边的中点，则由几何关系可知：，
又因为、处导线中通有大小相等的恒定电流，则、处导线在处的磁感应强度大小相等，设为，
初状态，由安培定则可知，、处导线在处的磁感应强度方向均向下，则由矢量合成法则可得：，
解得：，
若将处的导线平移至点，同理可知，、处导线在处的磁感应强度大小相等，均为，
由安培定则可知，处导线在处的磁感应强度方向为向右，则由矢量合成法则可得，此时点处的磁感应强度大小为：，
联立可得：，
故A正确，BCD错误；
故选：。
4.【答案】
【解析】解：、条形磁铁向上运动，穿过两个圆环的磁通量减小，根据楞次定律的推广可知，两个线圈的移动阻碍磁通量的减小，故两金属环将相互靠近，故AB错误；
、条形磁铁向上运动，穿过两个圆环的磁通量减小，根据“来拒去留”可知，磁铁受到向下的安培力，磁体的加速度会大于，故C错误、D正确。
故选：。
5.【答案】
【解析】解：当袋中药液量减少时，弹簧的形变量减小，弹簧会带动滑片向上滑动，所以变阻器接入电路的电阻减小，则电路中的总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律可以知道电路中的电流增大，即通过灯泡的电流增大，所以灯泡的亮度变亮；电压表测量的是变阻器两端的电压，则电压表示数，其中表示灯泡的电阻，表示电源内阻，因为增大，所以变小，即电压表示数减小，故B正确，ACD错误。
故选：。
6.【答案】
【解析】解：、由图可知，，，解得：电源电动势、内阻；
其中，解得：；，解得：，故A错误；
、由闭合电路欧姆定律的推论，可知电源输出功率最大值的条件为：；
将单独连入，；将单独接到电源两端时，；由并联电阻小于任一个分电阻，可知将、并联后接到电源两端时，；
对比三种连接形式，即可知，将单独连入电路时，电源的输出功率最大，故CD错误，B正确。
故选：。
7.【答案】
【解析】解：、根据安培定则可以判断线圈通电时产生的磁场方向是竖直向上，当断开开关时，或者将线圈从线圈中拔出时，穿过线圈的磁通量是向上的减少，根据楞次定律可知感应电流产生的磁场方向也是竖直向上，根据安培定则可知线圈中产生的感应电流方向是从流出进入电流表，所以电流表指针向左偏转，故AB错误；
、当滑动变阻器的滑片向左滑动时，变阻器接入电路中的电阻减小，电路中的电流增大，则穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知感应电流的磁场方向向下，根据安培定则可知线圈中的电流方向从端流出，进入电流表，则电流表指针将向右偏转，所以与滑片滑动的快慢无关，故C正确，D错误。
故选：。
8.【答案】
【解析】解：甲图中从左侧射入的带正电粒子，若速度满足，则，则将向上极板偏转，故A正确；
乙图中等离子体进入、极板之间后，正离子向下偏转，从而极板电势低于极板电势，故B错误；
丙图中通过励磁线圈的电流越大，则磁感应强度越大，根据带电粒子在磁场中做圆周运动的半径公式可知，电子的运动径迹半径越小，故C正确；
丁图中增大加速电压，只能减少粒子在回旋加速器中的加速次数，不能改变粒子的最大动能，粒子的最大动能由形盒半径决定，故D错误。
故选：。
9.【答案】
【解析】解：、由图，可知角速度为：；可得到感应电动势的瞬时值表达式为：，
电动势的有效值为：，故B正确；
A、由图，在时，感应电动势为；由感应电动势与磁通量的关系：，可知磁通量变化率为，磁通量为最大值，故A正确；
C、由闭合电路欧姆定律，可得电压表的示数满足：，解得：，故C正确；
D、由灯泡的电压和电阻，可知灯泡的电功率为：，解得：，故D错误。
故选：。
10.【答案】
【解析】解：、根据法拉第电磁感应定律可得：，由此可知，知道图象的斜率不变，产生的感应电动势不变，根据闭合电路的欧姆定律可知感应电流不变。根据楞次定律可知，内，线框中产生正方向的恒定电流，内产生负方向的电流，故A错误、B正确；
、根据安培力的计算公式可知，在内，边所受安培力垂直边向上且减小；内，电流仍是正方向，且大小不变，此过程边所受安培力垂直边向下且增大；内，边所受安培力垂直边向上且逐渐减小；内，边所受安培力垂直边向下且增大，故C错误、D正确。
故选：。
11.【答案】 偏小
【解析】解：螺旋测微器的精确度为，金属丝的直径
实验误差来源于电压表的分流作用，根据欧姆定律，待测电阻
因此电阻的测量值比真实值偏小；
根据电路图连接实物图，如图所示：
根据电阻定律
金属丝的电阻率。
故答案为：；偏小；见解析；。
12.【答案】并联
【解析】解：并联电阻有分流作用，根据并联电路的特点和欧姆定律
代入数据解得
由图甲可知，当秤盘上不放重物时，压力传感器的电阻为，调节滑动变阻器使得电流表满偏；
根据闭合电路的欧姆定律
代入数据解得当秤盘上放上重物，且电流表示数为时，压力传感器的电阻为
根据闭合电路欧姆定律
代入数据联立解得
图像的斜率
由图甲得
将，，
代入上述表达式解得
根据闭合电路的欧姆定律
变形得
又
联立得
代入数据整理得。
故答案为：并联；；；；。
13.【答案】解：由变压器的原副线圈匝数比与电压比的关系：，原线圈的电压有效值为：，解得副线圈两端电压为：；
由灯泡恰好正常发光，可计算通过灯泡的电流；
由串联电路电压特点，可计算电动机两端电压，即可知电动机的电功率：。
答：副线圈两端电压为；
电动机的电功率为。
，则：
此时金属棒受到的安培力：
根据牛顿第二定律有：
解得：
设金属棒进入匀速运动状态时的速度大小为，根据受力平衡有
此时安培力：
设在所研究的过程中金属棒克服安培力做的功为，根据动能定理有：
又知道上产生的焦耳热为：
联立解得
答：当金属棒的速度大小时，金属棒的加速度大小为；
金属棒向上的位移大小前，金属棒已经进入匀速运动状态，金属棒从开始运动到位移大小的过程中上产生的焦耳热为。
15.【答案】解：带电粒子在第二象限的电场中只受静电力，且静电力方向与初速度方向垂直，所以粒子做类平抛运动；粒子从点到点用时
粒子在水平方向上有
，
则有
设粒子进入磁场时的速度为，则其竖直分量
水平分量
解得
所以
解得
与轴正方向的夹角为
粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得
粒子在磁场中做圆周运动的半径
粒子做圆周运动的周期
解得
所以由题图乙可知，粒子每运动半个圆周，偏转方向改变一次，则粒子在磁场中的运动轨迹如图所示
因为，所以粒子运动第四个半圆的过程中第一次经过轴，由几何关系可知，粒子第一、二次经过轴，在轴上对应的弦长为
所以
则粒子第一次经过正半轴时的位置坐标为
由分析可得粒子第一次经过轴的时刻
答：第二象限内电场的电场强度大小为；
粒子第一次经过轴时的位置坐标为；
粒子第一次经过轴的时刻为。
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