吉林省长春市名校2024-2025学年高二（上）期末考试物理试卷（含解析）

吉林省长春市名校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。
1.一列简谐横波沿轴正方向传播，波速为。时刻波形如图所示，且波刚传到点。下列说法正确的是( )
A. 波源振动的频率
B. 质点起振方向沿轴负方向
C. 在内，质点运动通过的路程为
D. 时，平衡位置在处的质点将运动到处
2.在磁感应强度为、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里。如图所示，、、、是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，其中点的磁感应强度为，则下列说法正确的是( )
A. 点的磁感应强度为
B. 、两点的磁感应强度相同
C. 点的磁感应强度在四个点中最大
D. 点磁感应强度与竖直方向成斜向右上方
3.如图所示，线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动，产生一交流电。电路的路端电压随时间变化规律如图所示，不计线圈电阻。则
A. 时穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化最慢
B. 线圈从图示位置转过，此时产生的电动势大小为
C. 此交变电流的周期是，线圈转动的角速度是
D. 图中交流电压表的示数是
4.年月日消息，我国回旋加速器领域首批国家标准正式发布实施．如图所示是回旋加速器装置，、是半圆形金属盒，形盒的半径为，磁场的磁感应强度为形盒的缝隙处接交流电源，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中．现要增大带电粒子从回旋加速器射出时的动能，下列方法可行的是
A. 增大交流电源电压 B. 增大形盒的半径
C. 增大交流电源电压和减小狭缝间的距离 D. 增大磁场磁感应强度和减小狭缝间的距离
5.如图所示，有两个完全相同的灯泡、，与一自感线圈相连接，线圈的直流电阻阻值为；与一定值电阻相连，定值电阻的阻值为。下列说法正确的是( )
A. 开关闭合瞬间、两灯一起亮
B. 稳定后灯比灯亮
C. 开关断开瞬间灯会闪亮一下，灯不会闪亮一下
D. 开关断开后两灯缓缓熄灭
6.如图所示为汽车蓄电池与车灯、启动电动机组成的电路，蓄电池内阻为，车灯电阻不变，电动机线圈内阻为，电流表和电压表均为理想电表，只闭合时，电流表示数为，电压表示数为；再闭合，启动电动机工作时，电流表示数变为，则 ( )
A. 蓄电池的电动势为 B. 通过启动电动机的电流是
C. 启动工作时电动机的输出功率为 D. 启动工作时电动机的发热功率为
7.为防止航天员在长期失重状态下肌肉萎缩，我国在空间站中安装了如图甲所示可用于锻炼上、下肢肌肉的“太空自行车”，其工作原理可简化成图乙所示模型，航天员锻炼时，半径为的金属圆盘在磁感应强度大小为、方向垂直盘面向里的匀强磁场中以角速度匀速转动，电阻连接在从圆盘中心和边缘处引出的两根导线上，不计圆盘电阻，若航天员消耗的能量约有转化为电能，则在时间内航天员消耗的能量为( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图所示，竖直平面内存在垂直竖直纸面向外的匀强磁场，将一粗细均匀的电阻丝折成正方形导体框，垂直放置于磁场中，边水平且放在压力传感器上。现将、两点通过轻质导线接到直流电源上，通电后压力传感器的示数为。已知导体框的质量为，重力加速度为，轻质导线对导体框没有作用力。下列判断正确的是( )
A. 接线柱与电源的负极相连
B. 边受到的安培力大小为
C. 边受到的安培力大小为
D. 若将电源正负极调换，则压力传感器的示数为
9.兴趣小组的同学在实验室设计了如图所示的简易电吹风，主要器材有定值电阻，，电动机和电热丝已知电动机标有“，”字样，它的线圈内阻为，，电热丝，当把该电吹风接入家庭电路中，电动机恰好可以正常工作，则下列说法正确的( )
A. 电热丝的热功率
B. 电阻
C. 电动机正常工作时的输出功率
D. 若开关、都闭合，分钟消耗的电能
10.某同学研究电磁阻尼效果的实验示意图如图甲所示，虚线右侧有垂直于水平面向下的匀强磁场，边长为、质量为、电阻为的正方形金属线框在光滑绝缘水平面上以大小的速度向右滑动并进入磁场，磁场边界与线框的右边框平行。从线框刚进入磁场开始计时，线框的速度随滑行的距离变化的规律如图乙所示，下列说法正确的是( )
A. 图乙中
B. 线框进入磁场的过程中，线框的加速度大小先逐渐减小，某时刻突变至零
C. 线框进入磁场的过程中，线框中产生的焦耳热为
D. 线框进入磁场的过程中，通过线框某横截面的电荷量为
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某实验小组为探究欧姆表的倍率挡原理，设计了如图所示的欧姆表电路。某同学通过控制电键和调节电阻箱，使欧姆表具有“”和“”两种倍率，所用器材如下：
干电池：电动势，内阻不计
电流表：满偏电流，内阻
电阻箱和：最大阻值都为
电键一个，红、黑表笔各支，导线若干
图左端电源正极处应接______表笔填红或黑；
电键断开，将红、黑表笔短接，调节电阻箱______计算结果保留一位小数，使电流表达到满偏，此时对应的是______挡选“”或“”；
开关闭合，保持不变，把电阻箱调至______，就变成另一倍率挡的欧姆表；
开关闭合后，在红、黑表笔间接入某一电阻，电流表指针指向图所示的位置时，对应的欧姆表的刻度值应为______。
12.为了测量某一未知电阻的阻值，实验室提供以下器材：电压表，内阻约、电流表，内阻约、滑动变阻器、电源，内阻很小、开关与导线，某同学设计的实验电路图如图甲所示。

请按甲电路图将图乙中实物连线补齐
图乙中，闭合开关前，应将滑动变阻器置于 端选填“”、“”
闭合开关，缓慢调节滑动变阻器，得到多组电压与电流的读数，请你根据坐标系中描出的实验数据点画出图线
测量结束后，应先断开开关，拆除 两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材
根据图像求得未知电阻的阻值 保留两位有效数字
实验测出的测量值 真实值填“”、“”或“”
利用现有的器材，为了更准确地测量该电阻的阻值，请你对电表的接法提出建议并说明理由
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.某个小型发电机的线圈匝数，内阻可忽略不计，在匀强磁场中以的角速度匀速转动，转动过程中通过线圈的最大磁通量。发电机的总功率，通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电，示意图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数之比，输电线的总电阻，其他导线电阻不计，用户端得到的电压为。求：
升压变压器原线圈两端的电压；
输电线上损失的功率；
降压变压器原、副线圈的匝数之比。
14.如图所示，虚线左侧有一场强为的匀强电场，在两条平行的虚线和之间存在着宽为、电场强度为的匀强电场，在虚线右侧距为处有一与电场平行的屏。现将一电子电荷量为，质量为，重力不计无初速度地放入电场中的点，最后电子打在右侧的屏上，点到的距高为，连线与屏垂直，垂足为，求：
电子到的速度大小：
电子从释放到打到屏上所用的时间；
电子刚射出电场时的速度方向与连线夹角的正切值。
15.质谱仪原理如图所示，为粒子加速器，电压为；为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为，板间距离为；为偏转分离器，磁感应强度为。今有一质量为、电荷量为的正粒子不计重力，在加速场中由静止加速后，该粒子沿着虚线匀速通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动。求：
粒子的速度的大小；
速度选择器的电压；
粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.根据图像可知，波的波长 ，根据，解得，周期，A错误；
B.根据同侧法，可知波沿轴正方向传播，则质点的振动方向是沿轴正方向，则质点起振方向沿轴正方向，B错误；
C.根据，质点的振动方程为，在内，质点为位移，通过的路程为，C正确；
D.平衡位置在处的质点只能在平衡位置振动不能移动，D错误。
故选C。
2.【答案】
【解析】A.用右手螺旋定则判断通电直导线在四个点上所产生的磁场方向，如图所示：
点的磁感应强度为，则通电直导线在圆周上任一点的磁场强度大小为，点有向上的磁场，还有电流产生的水平向右的磁场，叠加后磁感应强度大小为，故A错误；
．点有向上的磁场，还有电流产生的水平向左的磁场，叠加后磁感应强度的方向斜向左上方与点的磁感应强度的方向不同；由于两个方向的磁感应强度的大小不相等，故点的磁感应强度与竖直方向的夹角不等于；故BD错误；
C.点有向上的磁场，还有电流产生的向上的磁场，电流产生的磁感应强度和原磁感应强度方向相同，叠加后最大，故C正确。
故选C。
3.【答案】
【解析】解：、时线圈产生的感应电动势最大，故此时线圈位于与中性面垂直位置，故此时穿过线圈的磁通量为，磁通量变化率最大，故A错误；
、由图可知，周期，路端最大电压为，由于不计线圈电阻，故线圈产生的感应电动势的最大值为，角速度为，故线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为，线圈从图示位置转过，电动势的瞬时值为，故B正确，C错误；
D、交流电压表测量的是有效值，故，故D错误；
故选：。
4.【答案】
【解析】粒子在磁场中运动的周期与交变电场的变化周期相等，粒子在电场加速，经磁场偏转，当粒子从回旋加速器射出时，其在磁场运动的轨迹半径与形盒的半径相等，则有，得粒子从回旋加速器射出时的动能为，由此可知，粒子从回旋加速器中射出时的动能与电源电压、狭缝间的距离的距离无关，只与磁场的磁感应强度、形盒的半径有关系，增大形盒的半径可以增大粒子射出时的动能，若只增大磁场的磁感应强度，粒子在磁场中运动的周期会产生相应的变化，粒子运动周期与电场的变化周期不能同步，故B正确，ACD错误。
故选B。
5.【答案】
【解析】A.闭合开关的瞬间，灯立即正常发光，灯所在电路上线圈产生自感电动势，阻碍电流的增大，电流只能逐渐增大，灯逐渐变亮，故A错误；
B.电路稳定后由于两支路中电阻相等，所以的电流等于的电流，灯一样亮，故B错误；
闭合开关后两支路中电流相等，断开开关，中产生自感电动势，相当于电源，电流从稳定时的电流值开始减小，、两灯串联，中的电流不会增大，所以两灯缓缓变暗，不会闪亮，故C错误，D正确。
故选D。
6.【答案】
【解析】只接通时，车灯与蓄电池串联，由闭合电路欧姆定律得，
车灯的电阻，
再接通后，流过电动机的电流为，AB错误
此时电动机两端电压，消耗的总功率为，
线圈内阻的发热功率为，电动机的输出功率为，C正确，D错误．
7.【答案】
【解析】圆盘转动时产生的感应电动势为
通过电阻的感应电流为
电阻消耗的电功率为
由于航天员锻炼时消耗的能量只有转化为电能，故在锻炼的时间内航天员消耗的能量
为
联立解得
故选B。
8.【答案】
【解析】A.压力传感器的示数为时，则导体框受到的安培力方向向上，与重力大小相等，根据左手定则，电流方向从到，接线柱与电源的负极相连，选项A正确
B.边的电流方向与磁场方向垂直，受到的安培力不为，选项B错误
C.根据并联电路的规律，若通过、、边的电流为，则通过边的电流为，边和边受到安培力的合力，则边受到的安培力大小，选项C正确
D.若将电源正负极换过来，安培力方向向下，则压力传感器的示数为，选项D正确。
9.【答案】
【解析】A、电热丝两端的电压为，则电热丝的功率为，故A正确；
C、电动机恰好可以正常工作，则电动机两端的电压为，功率为，则通过电动机的电流为，电动机的输出功率为，故C正确；
B、通过的电流为，则通过的电流，可得，故B错误；
D、若开关、都闭合，分钟消耗的电能，故D错误。
10.【答案】
【解析】在线框进入磁场的过程中产生逆时针方向的感应电流，受到水平向左的安培力，做减速运动，线框中感应电动势逐渐减小，感应电流逐渐减小，所受安培力逐渐减小，所以加速度逐渐减小，当线框全部进入磁场之后磁通量不再变化，感应电流为零，不再受安培力作用，此时加速度突变为零，之后线框将做匀速运动，所以图乙中，故AB正确；
C.根据能量守恒定律可知线框进入磁场的过程中，线框中产生的焦耳热为，故C错误；
D.线框进入磁场的过程中，通过线框某横截面的电荷量为，
对线框根据动量定理有，联立以上两式可得，故D正确。
故选ABD。
11.【答案】黑；，““；；。
【解析】解：根据多用电表电流红表笔流入黑表笔流出特点可知，左端电源正极处应接黑表笔；
电键断开，根据闭合电路欧姆定律得：
解得：，
多用电表内电阻为
，
闭合后，新的变小，由于欧姆表倍率越大内阻越大，所以开关断开时对应的是“”挡；
已知““挡时，内电阻为，根据可知，，因“”挡的倍率，故中间刻度值为；闭合时，对应的是“”挡，则，总电流变为
由：
解得：；
开关闭合后，根据闭合电路欧姆定律得：
联立解得：。
故答案为：黑；，““；；。
12.【答案】实物图连线如右图
电池
均正确
由于待测电阻相对较小，建议电流表外接

【解析】根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示
由图示电路图可知，闭合开关前，滑片应置于端，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大
根据坐标系中描出的实验数据点画出图线：
测量结束后，应先断开开关，拆除电池两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材。
由图示图象可知，待测电阻阻值
由电路图可知，电流表采用内接法，由于电流表的分压作用，所测电压偏大，由欧姆定律可知，电阻测量值大于真实值。
由于待测电阻阻值较小，所以电流表应采用外接法，电流表采用外接法可以减小实验误差。
故答案为：
实物图连线如右图
电池
均正确
由于待测电阻相对较小，建议电流表外接。
13.【答案】发动机输出电压的峰值为
升压变压器原线圈两端的电压
输电线上损失的功率
又 ，
联立，解得
根据
又
联立，解得
14.【答案】解：电子从运动到的过程中，根据动能定理得
解得
电子在电场中做初速度为零的匀加速直线运动，设加速度为，时间为，由牛顿第二定律得
由
得
从到屏的过程中，粒子水平方向做匀速直线运动，可得运动时间
故运动的总时间
设粒子射出电场时平行电场方向的速度为，由牛顿第二定律得：电子进入电场时的加速度为
电子在电场中运动时间
则
电子刚射出电场时的速度方向与连线夹角的正切值为
解得

15.【答案】解：粒子经加速电场加速，获得速度，由动能定理得
解得
在速度选择器中作匀速直线运动，电场力与洛仑兹力平衡，由平衡条件得
即
解得
在中作圆周运动，洛仑兹力提供向心力，由牛顿第二定律得
解得

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