福建省福州第十八中学2024-2025学年高二下学期 物理半期考复习卷（含解析）

福州第十八中学2024-2025学年第二学期
高二年级 物理学科
一、单选题：本大题共4小题，共16分。
1.能源、信息、材料是现代社会发展的三大支柱，下列说法不正确的是( )
A. 可以利用半导体材料制作光敏电阻
B. 煤、石油、天然气等都是不可再生能源
C. 手机利用电磁波传递信息，微波炉利用电磁波加热食物
D. 射线具有很高的能量、穿透能力很强，可以检查人体内部器官
2.如图甲所示，一个阻值、匝数匝、边长的正方形金属线圈与一阻值的小灯泡连接成闭合回路。线圈所在正方形区域内存在垂直于线圈平面的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示，磁场方向垂直于线圈平面向外时磁感应强度为正，不计导线的电阻，图甲中电流表、电压表均为理想交流电表。下列说法正确的是( )
A. 在时流过小灯泡的电流为
B. 在时交流电流表的示数为
C. 在到时间内交流电压表的示数为
D. 在到时间内小灯泡产生的热量为
3.如图所示，矩形区域内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，磁场宽度为。边长为的正方形金属线框在外力作用下以速度匀速穿过磁场区域，则以下说法正确的是( )
A. 进入磁场和离开磁场的过程中外力大小相等，方向相反
B. 离开磁场时点电势高于点电势
C. 离开磁场过程中金属线框中电流方向为
D. 金属线框完全在磁场中时、、、处电势均相等，所以金属线框中无电流
4.如图所示，竖直平面内一半径为的圆形区域内存在磁感应强度为的匀强磁场，方向垂直纸面向里。一束质量为、电荷量为的带电粒子沿平行于直径的方向以不同速率从点进入匀强磁场，入射点到直径的距离，不计粒子重力。下列说法正确的是
A. 若粒子射出磁场时的速度方向恰好与其入射方向相反，则其入射速度为
B. 若粒子恰好能从点射出，则粒子在磁场中运动的时间为
C. 若粒子恰好能从点射出，则其在磁场中运动半径大小为
D. 若粒子射出磁场时的速度方向恰好与其入射方向垂直，则其入射速度为
二、多选题：本大题共4小题，共24分。
5.如图所示，带负电的小球由静止释放，一段时间后进入垂直纸面向里的匀强磁场中，不计空气阻力，关于小球在磁场中运动的过程，下列说法正确的( )
A. 小球做圆周运动 B. 洛伦兹力对小球不做功
C. 小球的速度保持不变 D. 小球的机械能保持不变
6.下列装置中都涉及到磁场的具体应用，关于这些装置的说法正确的是( )
A. 甲图为回旋加速器，粒子可以从电场中获得能量
B. 乙图为磁流体发电机，可判断出、极板的正对面积越大两极板间的电势差越大
C. 丙图为质谱仪，打到照相底片点的带电粒子距离射入点越远，粒子比荷越大
D. 丁图为速度选择器，电子和质子的速度符合要求时均可以从左侧沿直线运动到右侧
7.在足够长的固定水平平行导轨上垂直放有两个金属棒和，如图为模型俯视图每根金属棒质量均为，电阻都为磁感应强度的匀强磁场与导轨所在水平面垂直，方向竖直向下导轨间的距离，金属棒与导轨间是光滑的，金属棒与导轨间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力刚开始两金属棒都处于静止状态，现有一与导轨平行、大小为恒力作用于金属棒上，使金属棒在导轨上滑动，滑动过程中两金属棒与导轨保持垂直且接触良好，导轨电阻很小，可忽略不计，重力加速度，则下列说法正确的是( )
A. 金属棒刚开始运动时，金属棒的速度大小为
B. 两棒最终以不同的速度做匀速直线运动
C. 两棒最终以相同的加速度做匀加速直线运动
D. 两棒速度差的最大值大小为
8.如图所示，矩形线圈面积为，匝数为，线圈电阻为，在磁感应强度为的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动，外电路电阻为。下列判断正确的是( )
A. 电压表的读数为
B. 当线圈由图示位置转过时，通过电阻的电流为
C. 当线圈由图示位置转过的过程中，通过电阻的电荷量为
D. 在线圈转过一周的过程中，电阻上产生的焦耳热为
三、填空题：本大题共3小题，共14分。
9.如图所示为磁流体发电的示意图。两块相同的平行金属板、之间有一个很强的磁场，将一束等离子体即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子喷入磁场，、两板间便产生电压。如果把、和定值电阻连接，、就是一个直流电源的两个电极。
板是电源的___________选填：“正极”“负极”。
若、两板长为、宽为、相距为，板间的磁场近似看作匀强磁场，磁感应强度为，等离子体以速度沿垂直于磁场的方向射入磁场。若稳定时等离子体在两板间均匀分布，电阻率为，忽略边缘效应。这个发电机的电动势大小为___________，流过电阻的电流大小为__________________。
10.如图所示，理想变压器的原线圈与的交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡和。小灯泡的额定功率为，正常发光时电阻为。已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为，可计算出原、副线圈的匝数比为________，流过灯泡的电流为________．
11.一弹簧振子在水平面内做简谐运动，其表达式为，该弹簧振子周期______从时刻开始，经过______。弹簧振子第一次具有正向最大加速度。弹簧振子在第一个周期内，从______ 到______ 沿正方向运动且弹性势能逐渐增大。
四、实验题：本大题共2小题，共16分。
12.某实验小组的同学用如图所示的装置做“用单摆测量重力加速度”的实验．
实验室有如下器材可供选用：铁架台、足够长的细线、夹子、球心开有小孔的铁球和塑料球、游标卡尺、长的毫米刻度尺和秒表上述器材中，实验中不需要的是：
在挑选合适的器材后开始实验，操作步骤如下：
用细线和摆球制作一个单摆，然后将细线缠绕在支柱上，使摆球自由下垂，摆球静止后用米尺测量细线悬点到摆球上边缘的距离，然后用游标卡尺测出小球的直径 ，如图乙所示
将摆球从平衡位置拉开一个角度小于后静止释放
待小球摆动稳定后，记录下小球第次至第次通过最低点的时间间隔，得到单摆的振动周期
多次改变距离，重复上述实验，得到一系列的周期测量值
以为横轴、为纵轴，做出图像，如图丙所示已知图像与横轴的截距为、与纵轴的截距为，则测量出的重力加速度 用、和表示
在的实验操作中，有一处操作不当，请你指出是哪个步骤 填步骤前的序号．
13.某实验小组的同学利用如图甲所示的装置来验证动量守恒定律，调节气垫导轨的充气源，轻推滑块使其能在气垫导轨上做匀速直线运动；然后将固定有遮光条的滑块在倾斜轨道上由静止释放，经过气垫导轨左侧的光电门后与滑块发生碰撞，并粘合在一起，最终通过光电门。已知滑块、的质量分别为、。请回答下列问题。
用螺旋测微器测量遮光条的宽度如图乙所示，则宽度 。
如果滑块经过光电门、光电门时，遮光条的挡光时间分别为、。若碰撞过程，系统的动量守恒，则关系式 成立；该碰撞过程损失的机械能与初动能之比为 。用测量的物理量表示
五、计算题：本大题共3小题，共30分。
14.如图所示，质量的物体，以水平速度滑上静止在光滑水平面上的平板小车，小车质量，物体与小车车面之间的动摩擦因数，取 ，设小车足够长，求：
小车和物体的共同速度是多少；
物体在小车上滑行的时间；
在物体相对小车滑动的过程中，系统损失的动能是多少。
15.如图所示，有一对平行金属板，两板相距为电压为，两板之间有匀强磁场，磁感应强度大小为，方向与金属板面平行并垂直于纸面向里。图中右边有一半径为、圆心为的圆形区域内也存在匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向里．一正离子从点沿平行于金属板面且垂直磁场方向射入，能沿直线射出平行金属板之间的区域，并沿直径方向射入圆形磁场区域，最后从圆形区域边界上的点射出．已知速度的偏向角，不计离子重力．求：
离子速度的大小；
离子的比荷；
离子在圆形磁场区域中运动时间结果可保留根号和
16.如图所示，和是电阻不计的平行金属导轨，其间距为，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，二者平滑连接，右端接一个阻值为的定值电阻。平直部分导轨左边区域有宽度为、方向竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场。质量为、接入电路的电阻为的金属棒从高度为处由静止释放，到达磁场右边界处恰好停止。已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为，金属棒与导轨垂直且接触良好，重力加速度为。求：
金属棒进入磁场的瞬间，金属棒两端的电压
金属棒在磁场运动过程中，金属棒产生的焦耳热
金属棒在磁场中运动的时间．
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.半导体材料可以用来制作光敏电阻，故A正确，不符合题意；
B.煤、石油、天然气等都是不可再生能源，故B正确，不符合题意；
C.手机利用电磁波传递信息，微波炉利用电磁波加热食物，故C正确，不符合题意；
D.射线具有很高的能量、穿透能力很强，对人体内部器官有损害，故D错误，符合题意。
故选D。
2.【答案】
本题考查交变电流四值问题；根据图像的斜率求电动势瞬时值；交流电流表和交流电压表的示数都是有效值；根据求小灯泡产生的热量。
【解答】
A.在时，根据图像可知，此时磁通量的变化率为零，则感应电动势为零，感应电流为零，故A错误；
B.交流电流表的示数为有效值，不为零；故B错误；
C.磁感应强度随时间变化的图像为正弦式函数，则回路中产生正弦式交流电；交流电压表的示数，故C正确；
D.在到时间内小灯泡产生的热量，故D错误。
3.【答案】
本题考查电磁感应，考查物理思维、推理论证能力。由楞次定律分析安培力方向和电流方向；由右手定则分析电势高低；
【解答】A、由楞次定律可知，金属框进入磁场和离开磁场过程所受安培力总是阻碍线框的运动，方向均向左，故A错误
B、金属框离开磁场时，边切割磁感线，由右手定则知：，B正确
C、由楞次定律知，金属框离开磁场过程电流方向为，C错误．
D、金属框完全在磁场中时，、边均切割磁感线，由右手定则知：电势，故D错误
故选B
4.【答案】
【解析】A.若粒子射出磁场时的速度方向恰好与其入射方向相反，轨迹如图，由几何关系可知
由洛伦兹力提供向心力
可得其入射速度为
故A错误；
B.若粒子恰好能从点射出，粒子的轨迹图如图所示
连接即为粒子做圆周运动的弦长，连接，由，可知
，
则有，
粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，解得粒子运动周期为
，则粒子在磁场中运动的时间为
故B正确；
C.若粒子恰好能从点射出，其运动轨迹如图所示
由几何知识可知，长为，其中为弦并非直径，所以粒子在磁场中运动半径大小肯定不为，其大小应等于
故C错误；
D.若粒子射出磁场时的速度方向恰好与其入射方向垂直，由图可知
根据几何关系
，
其中
解得
由洛伦兹力提供向心力
可得
故D错误。
故选B。
5.【答案】
【解析】对小球受力分析，小球在磁场中受重力和洛伦兹力，两个力的合力是变力，故小球在磁场中做加速度变化的变速曲线运动，A错误，C错误；
洛伦兹力始终与速度方向垂直，故洛伦兹力不做功，B正确；
运动过程中只有重力做功，故小球机械能保持不变，D正确。
6.【答案】
【解析】A.粒子每次通过形盒间的空隙时，电场力做正功，动能增加，所以粒子从电场中获得能量，故A正确；
B.当带电粒子在两极板间所受电场力和洛伦兹力等大反向时将匀速直线运动，两极板的电势差达到稳定，此时 解得 所以，两极板间的电势差与两极板的正对面积无关，故B错误；
C.带电粒子进入磁场的动能 ， 带电粒子在磁场中，由洛伦兹力提供向心力
解得 ，距 越远，即半径越大，粒子比荷越小，故C错误；
D.电子所受电场力竖直向上，洛伦兹力竖直向下；质子所受电场力竖直向下，洛伦兹力竖直向上，两者都是只需满足电场力和洛伦兹力等大即可，根据 解得 ，故D正确。
故选AD。
7.【答案】
【解析】A.金属棒刚开始运动时，，，得，故A正确；
之后对金属棒利用牛顿第二定律得：，
金属棒利用牛顿第二定律得：，金属棒做加速度减小的加速运动，金属棒做加速度增大的加速运动，当二者加速度相等时，达稳定状态，一起以相同加速度做匀加速直线运动，两金属棒的共同加速度为，对系统有，，故B错误，C正确；
D.，对金属棒，得，故D错误。
8.【答案】
【解析】【分析】
本题考查交流电产生的相关知识，根据交流电最大值公式求出电压最大值，从而得出电压有效值，结合闭合电路欧姆定律得出电压表的读数。根据法拉第电磁感应定律和电流的定义式可求解电量。外力做的功等于电路中产生的热量，根据焦耳定律求解热量，其中为有效值。根据已知条件写出电流瞬时值表达式，可得线圈由图示位置转过时，通过电阻的电流。
注意对于交变电流，求解热量、电功和电功率用有效值，而求解电量要用平均值。
【解答】
A.电动势的最大值，有效值，电压表的示数为路端电压的有效值，解得，故A正确；
B.电流的最大值为，电流的瞬时值表达式为，从题图所示位置转过时，，此时的电流为，故B正确；
C.线圈由题图所示位置转过的过程中，通过电阻的电荷量，故C错误；
D.在线圈转过一周的时间内电阻上产生的热量，故D错误。
故选AB。
9.【答案】；；。
【解析】根据左手定则可知，正电荷向板偏转，负电荷向板偏转，所以板是电源的正极，故选A；
发电机稳定时有，电场强度为，则发电机的电动势大小为；
等离子体的电阻为，流过电阻的电流大小为，解得。
10.【答案】：；。
【解析】因正常发光，根据公式，得，
副线圈电压，故；
正常发光时，根据公式，得，
根据公式得副线圈总电流，
又副线圈总电流 ，
故流过灯泡的电流。
11.【答案】；；；
【解析】【分析】
根据简谐振动的表达式可以知道简谐振动的周期与振幅；弹簧振子做简谐运动时，位移越大，弹性势能越大，动能越小，故速度越小；弹簧形变量越大，故加速度越大。
该题考查对简谐振动的公式的理解，能从振动方程读出振动的周期、振幅等信息是解答的关键。
【解答】
由振动方程可知周期：其振动图象如图所示，经四分之一周期位移为负向最大，具有正向最大加速度：从二分之一周期到四分之三周期时间内，即从到时间内，弹簧振子由平衡位置向正向最大位移运动，动能逐渐减小，弹性势能逐渐增大。
故答案为：；；；
12.【答案】塑料球

【解析】解：为减小空气阻力的影响，本实验需要质量大、体积小的重物，故实验中不需要塑料球。
小球的直径
一个周期内小球经过次最低点，单摆的振动周期
根据单摆的周期公式得，故L图像的斜率，解得
步骤中不应“将细线缠绕在支柱上”，应“将细线固定在支柱上”。
13.【答案】都对

【解析】由图乙可知宽度，考虑估读，答案为、、均可。
碰前滑块的速度为，碰后两滑块整体的速度为，则碰前系统的总动量为，碰后系统的总动量为，
若碰撞过程系统的动量守恒，则有，化简得：
该碰撞过程损失的机械能为，初动能为，则。
14.【答案】解：物体和小车组成的系统动量守恒，规定向右为正方向，根据动量守恒定律，
解得共同的速度；
根据牛顿第二定律： ，物体在小车上做匀减速运动的加速度大小： ，
则物体在小车上滑行的时间： ；
根据能量守恒定律，系统损失的动能为：。

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】解：离子在平行金属板之间做匀速直线运动，洛仑兹力与电场力相等，即：
解得：
在圆形磁场区域，离子做匀速圆周运动，由洛仑兹力公式和牛顿第二定律有：
由几何关系有：
离子的比荷为：
弧对应圆心角为，离子在圆形磁场区域中运动时间
解得：
答：离子速度的大小为；
离子的比荷为；
离子在圆形磁场区域中运动时间为。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
16.【答案】解：解：金属棒沿弯曲部分下滑过程中，机械能守恒，由机械能守恒定律得：
导体棒切割磁感线产生的电动势：
金属棒两端的电压
联立方程可解得：；
金属棒运动全过程，由能量守恒有：
其中
故金属棒产生的焦耳热；
对金属棒在磁场中运动，由动量定理有：
故金属棒在磁场中运动时间。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】