江西省南昌市南昌中学2024-2025学年高二下学期期中考试 物理试卷（含答案）

南昌中学2024—2025学年度下学期期中考试
高二物理试卷
选择题（第1-7题为单选，每题4分;第8-10题为多选，每题6分，共计46分）
1.如图所示，水平桌面内固定一金属导线做成的心形摆件，该摆件由两个半圆形导线和一个V形导线组成，其中为边长为L的等边三角形，M、N为两部分导线连接点，空间存在磁感应强度大小为B、竖直向下的匀强磁场，从M、N点引出导线，向摆件中通以恒定电流I，摆件受到的安培力大小为（　　）
A． B． C． D．不知上下两部分的电阻大小关系，无法求解
2.如图所示，导线框abcd与直导线在同一平面内，直导线通有恒定电流I．当线框由左向右匀速通过直导线的过程中，线框中感应电流的方向是(　　)
A．先abcd，后dcba，再abcd
B．先abcd，后dcba
C．始终dcba
D．先dcba，后abcd，再dcba
3.关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是(　　)
A．电场和磁场总是相互联系着的，统称为电磁场 B．电磁场由发生区域向远处传播形成电磁波
C．电磁场是一种物质，不能在真空中传播 D．电磁波的传播速度总是3.00×108 m/s
4. 如图甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电．当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定功率为10 W的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为40 Ω，图中电压表为理想电表，下列说法正确的是(　　)
A．变压器输入电压的瞬时值表达式为u＝220sinπt(V)
B．电压表的示数为220 V
C．变压器原、副线圈的匝数比为11∶1
D．变压器的输入功率为110 W
5.如图所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，R和L之间用挡板(未画出)隔开，LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与LED间距不变，下列说法中正确的是(　　)
A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大
B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小
C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变
D．无论怎样移动滑动触头P，L消耗的功率都不变
6.如图所示，光滑平行的金属轨道分水平段(左端接有阻值为R的定值电阻)和半圆弧段两部分，两段轨道相切于N和N′点，圆弧的半径为r，两金属轨道间的宽度为d，整个轨道处于磁感应强度为B、方向竖直向上的匀强磁场中．质量为m、长为d、电阻为R的金属细杆置于轨道上的MM′处，MN＝r.在t＝0时刻，给金属细杆一个垂直金属细杆、水平向右的初速度v0，之后金属细杆沿轨道运动，在t＝t1时刻，金属细杆以速度v通过与圆心等高的P和P′；在t＝t2时刻，金属细杆恰好能通过圆弧轨道的最高点，金属细杆与轨道始终接触良好，轨道的电阻和空气阻力均不计，重力加速度为g.以下说法正确的是(　　)
A．t＝0时刻，金属细杆两端的电压为Bdv0
B．t＝t1时刻，金属细杆所受的安培力为
C．从t＝0到t＝t1时刻，通过金属细杆横截面的电荷量为
D．从t＝0到t＝t2时刻，定值电阻R产生的焦耳热为m－mgr
7.如图所示，空间电、磁场分界线与电场方向成45°角，分界面一侧为垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B0，另一侧为平行纸面向上的匀强电场．一带电荷量为＋q、质量为m的粒子从P点以v0的速度沿垂直电场和磁场的方向射入磁场，一段时间后，粒子恰好又回到P点．(场区足够大，不计粒子重力)则下列选项中不正确的是(　　)
A．当粒子第一次进入电场时，速度与分界线所成的锐角为45°
B．当粒子第二次进入电场时，到P点的距离为
C．电场强度大小为B0v0
D．粒子回到P点所用的总时间为
8.用图甲所示为洛伦兹力演示仪，某次演示带电粒子在匀强磁场中的运动时，玻璃泡中的电子束在匀强磁场中的运动轨迹呈“螺旋”状。现将这一现象简化成如图乙所示的情景来讨论：在空间存在平行于y轴的匀强磁场，磁感应强度为B，电子在平面以初速度从坐标原点沿x轴正方向成角射入磁场，运动轨迹为螺旋线；螺旋线轴线平行于y轴，螺旋半径为R，螺距为，周期为T，则下列说法中正确的是（　　）
A．磁场的方向为沿轴正方向
B．当时“轨迹”为闭合的整圆
C．此螺旋状轨迹的半径
D．若同时增大角和磁感应强度，螺距可能不变
9.如图所示，电阻不计、间距为L的光滑平行金属导轨水平放置，导轨左端接有阻值为R的电阻，以导轨的左端为原点，沿导轨方向建立x轴，导轨处于竖直向下的磁感应强度大小为B的匀强磁场中．一根电阻也为R，质量为m的金属杆垂直于导轨放置于x0处，现给金属杆沿x轴正方向的初速度v0，金属杆刚好能运动到2x0处，在金属杆运动过程中(　　)
A．通过电阻R的电荷量为
B．金属杆克服安培力所做的功为
C．金属杆上产生的焦耳热为
D．金属杆运动的时间为
10.如图所示，质量为m、边长为L、电阻为R的金属线框abcd静止在光滑水平面上，平行边界P、Q间有垂直于水平面向上的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，用大小等于mg的水平恒力F拉线框，使线框从静止开始运动，线框运动过程中ab边始终与磁场边界平行，ab边刚进磁场时线框的加速度为零，线框出磁场的过程中，当cd边刚要出磁场时的加速度恰好为0，磁场边界P、Q间的距离为d，则下列判断正确的是（ ）
A．开始时ab边与边界P间的距离为
B．线框进磁场过程中，通过线框截面的电量为
C．从线框cd边刚进磁场到cd边刚好出磁场过程中，线框运动的时间为
D．线框穿过磁场过程中，拉力F的冲量大于
二、实验题（每空2分，共计16分）
11..电磁血流量计是运用在心血管手术和有创外科手术的精密监控仪器，可以测量血管内血液的流速。如图甲所示，某段监测的血管可视为规则的圆柱体模型，其前后两个侧面a、b上固定两块竖直正对的金属电极板（未画出，电阻不计），磁感应强度大小为0.12T的匀强磁场方向竖直向下，血液中的正负离子随血液一起从左至右水平流动，则a、b电极间存在电势差。
(1)若用多用电表监测a、b电极间的电势差，则图甲中与a相连的是多用电表的 色表笔（选填“红”或“黑”）；
(2)某次监测中，用多用电表的“250μV”挡测出a、b电极间的电势差U，如图乙所示，则 μV；
(3)若a、b电极间的距离d为3.0mm，血管壁厚度不计，结合（2）中数据可估算出血流速度为 m/s（结果保留两位有效数字）；
(4)为了测量动脉血流接入电路的电阻，某小组在a、b间设计了如图丙所示的测量电路。闭合开关S，调节电阻箱的阻值，由多组灵敏电流计G的读数I和电阻箱的示数R，绘制出图像为一条倾斜的直线，且该直线的斜率为k，纵截距为b，如图丁所示。已知灵敏电流计G的内阻为，则血液接入电路的电阻为 （用题中的字母k、b、表示）。
12．电子体温计中常用的测温元器件是热敏电阻。某物理兴趣小组利用热敏电阻随温度变化的规律，设计制作了一个简易电子体温计，其原理图如图甲所示，所用热敏电阻的阻值随温度t变化的规律如图乙所示。还准备了如下器材：
A．干电池组（电动势，内阻）
B．表头G（满偏电流，内阻）
C．电阻箱（最大阻值）
D．电阻箱（最大阻值）
E.开关及导线若干
(1)要将表头G量程扩大为，则电阻箱接入的阻值为 ；现保持电阻箱的阻值不变，如图丙所示，在表头上处标注，则应将电阻箱的阻值调为 ；
(2)按照表头上的刻线标注的温度值是 （选填“均匀”或“不均匀”）的；若电子体温计使用一段时间后，干电池组电动势不变，内阻增大，则体温的测量值将 （选填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。
三、计算题（ 第13题10分、第14题12分，第15题16分 ）
13.有条河流，流量Q=2m3/s，落差h=5m，现利用其发电，若发电机总效率为50%，输出电压为240V，输电线总电阻R=30Ω，允许损失功率为输出功率的6%，为满足用电的需求，则该输电线路所使用的理想的升压、降压变压器的匝数比各是多少？能使多少盏“220V，100W”的电灯正常发光？（g取10m/s2）
14.如图所示，绝缘光滑轨道的斜面部分倾角为θ＝45°，O点处由一段小弧平滑连接．在O点的右侧空间存在着竖直向上的匀强电场，在O、F之间的竖直空间内存在垂直纸面向里的匀强磁场．在F点右侧的竖直空间内存在垂直纸面向外的匀强磁场，一质量为m、带电荷量为＋q的绝缘小球从轨道的A点无初速度释放，经过O点后恰好能从G点(G、D两点在同一水平线上)射出．已知电场强度E＝，磁感应强度均为B，OF＝FC＝CD＝DE＝L．
(1)小球开始释放的高度是多少？
(2)要使小球打在DE挡板上，则小球在斜面上由静止释放的位置离O点的距离s应满足的条件是什么？
15.如图所示，两足够长平行金属直导轨MN、PQ的间距为L，固定在同一水平面内，直导轨在左端M、P点分别与两条竖直固定、半径为L的圆弧导轨相切。MP连线与直导轨垂直，其左侧无磁场，右侧存在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场。长为L、质量为m、电阻为R的金属棒ab跨放在两圆弧导轨的最高点。质量为2m、电阻为6R的均匀金属丝制成一个半径为L的圆环，水平放置在两直导轨上，其圆心到两直导轨的距离相等。忽略导轨的电阻、所有摩擦以及金属环的可能形变，金属棒、金属环均与导轨始终接触良好，重力加速度大小为g。现将金属棒ab由静止释放，求
（1）ab刚越过MP时产生的感应电动势大小；
（2）金属环刚开始运动时的加速度大小；
（3）为使ab在整个运动过程中不与金属环接触，金属环圆心初始位置到MP的最小距离。
南昌中学2024—2025学年度下学期高二期中考试物理答案
选择题（第1-7题为单选，每题4分;第8-10题为多选，每题6分，共计46分）
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
B D B C A C D BD AB BC
二、实验题（每空2分，共计16分）
11.【答案】(1)红 (2)150 (3)0.42 (4)
12[答案] (1) 4 30.2 (2) 不均匀 小于
三、计算题（ 第13题10分、第14题12分，第15题16分 ）
13. 【答案】 6：125，235：11，470
【详解】设水的密度为ρ电源端
P输出=×50%=Qρgh×0.5=2×1×103×10×5×0.5W=5×104W 输出电压U0=240V；输送电路如图所示。
为满足输电要求，据ΔP损=I送2R 有
则送电电压为
所以升压变压器的变压比为n1∶n2=U0∶U送=240：（5×103）=6∶125
输电线电压损失ΔU损=I送R=10×30V=300V用户端 U1=U送-ΔU损=5×103V-300V=4700V
据题意可知 U2=220V 所以降压变压器的匝数比为
n1′∶n2′=U1∶U2=4700：220=235∶11
因为理想变压器没有能量损失，所以可正常发光的电灯盏数为
14.【答案】(1)　(2)≤s≤
[解析]　(1)由题意可知，小球在复合场中受到的电场力为F＝qE＝mg，可知小球在复合场中做匀速圆周运动，小球恰好能从G点离开复合场时，可知半径R＝，由洛伦兹力提供向心力可得qvB＝，小球从A点运动到O点时，由动能定理可得
mgh＝mv2，联立可得h＝．
(2)由于OF＝FC＝CD＝DE＝L，小球刚好击中E点时，根据磁场的对称性和几何关系可知，小球的速度方向与DE垂直，作出小球的运动轨迹如图所示，则小球做圆周运动的半径R′＝L，设此时小球的速度为v′，则qv′B＝，小球在斜面上运动到O点时，由动能定理可得mgs1sin45°＝mv′2，联立可得s1＝，当小球刚好击中D点时，根据图中几何关系可知，运动轨迹对应的圆心为P、Q，由几何关系可得，
此时的半径r满足r2＝L2＋2， 可得r＝，同理得s2＝，
故小球在斜面上由静止释放的位置离O点的距离s满足 ≤s≤．
15.【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）根据题意可知，对金属棒ab由静止释放到刚越过MP过程中，由动能定理有
解得
则ab刚越过MP时产生的感应电动势大小为
（2）根据题意可知，金属环在导轨间两段圆弧并联接入电路中，轨道外侧的两端圆弧金属环被短路，由几何关系可得，每段圆弧的电阻为
可知，整个回路的总电阻为
; ab刚越过MP时，通过ab的感应电流为
对金属环由牛顿第二定律有
解得
（3）根据题意，结合上述分析可知，金属环和金属棒ab所受的安培力等大反向，则系统的动量守恒，由于金属环做加速运动，金属棒做减速运动，为使ab在整个运动过程中不与金属环接触，则有当金属棒ab和金属环速度相等时，金属棒ab恰好追上金属环，设此时速度为，由动量守恒定律有
解得
对金属棒，由动量定理有
则有
设金属棒运动距离为，金属环运动的距离为，则有
联立解得
则金属环圆心初始位置到MP的最小距离