福建省福州市金山中学2024-2025学年高二下学期期中 物理试卷（含解析）

2024—2025学年第二学期期中考试
高二年级物理试卷
（满分：100 分；考试时间：75 分钟）
第I卷（共计40分）
一、单项选择题（本大题共4小题，每小题4分，共16分）
1．一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化规律如图所示，下列说法中正确的是（　　）
A．时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大
B．时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大
C．时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大
D．每当e变换方向时，通过线圈的感应电动势都为最大
2.如图所示的电路中，P、Q为两相同的灯泡，L的电阻不计，则下列说法正确的是(　　)
A．S断开瞬间，P立即熄灭，Q过一会儿才熄灭
B．S接通瞬间，P、Q同时达到正常发光
C．S断开瞬间，通过P的电流从右向左
D．S断开瞬间，通过Q的电流与原来方向相反
3．如图所示，金属圆环A用轻绳悬挂，所在平面与纸面垂直，圆心与长直螺线管中心轴线共线，整个装置静止，电键S始终闭合，当滑动变阻器触片P向右移动的过程中，圆环将（ ）
A．向右运动，并有扩张趋势
B．向右运动，并有收缩趋势
C．向左运动，并有扩张趋势
D．向左运动，并有收缩趋势
4. 如图所示，在光滑的水平面上，有两个质量都是m的小车A和B，两车之间用轻质弹簧相连，它们以共同的速度向右运动，另有一质量为的粘性物体，从高处自由落下，正好落在A车上，并与之粘合在一起，求这以后的运动过程中，弹簧获得的最大弹性势能为（　　）
A. B. C. D.
二、多项选择题（本大题共4小题，每小题6分，错选不得分，漏选得3分，共24分）
5．穿过固定不动的线框的磁通量随时间变化的规律如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．第2 s末到第4 s末这段时间内，感应电动势最大
B．第1 s内和第2 s内，感应电动势一样大
C．最后1 s内感应电动势比最初2 s内感应电动势小
D．第1 s末感应电动势的大小等于1 V
6．甲、乙两个单摆的振动图像如图所示，根据振动图像可以判定（　　）
A．若甲、乙两单摆在同一地点摆动，甲、乙两单摆摆长之比是4:9
B．甲、乙两单摆振动的频率之比是2:3
C．甲、乙两单摆振动的周期之比是3:2
D．若甲、乙两单摆在不同地点摆动，但摆长相同，则甲、乙两单摆所在地点的重力加速度之比为9:4
7．如图所示，在水平面上有两条足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ，导轨间距为d，匀强磁场垂直于导轨所在的平面向下，磁感应强度大小为B．两根金属杆间隔一定的距离摆放在导轨上，且与导轨垂直，已知两金属杆质量均为m，电阻均为R，两杆与导轨接触良好，导轨电阻不计，现将杆1以初速度v0向右滑向杆2，在运动过程中两杆始终不碰撞，则( 　　)
A. 杆1、杆2最终均以速度0.6v0做匀速运动
B. 杆1、杆2在开始的一段时间内会产生交变电流
C. 杆1上总共产生的热量
D. 杆1相对于杆2靠近的距离为
8．回旋加速器是高能物理中的重要仪器，其原理是利用磁场和电场使带电粒子回旋加速运动，在运动中经高频电场反复加速从而使粒子获得很高的能量。如图甲所示，两个D形金属盒置于恒定的匀强磁场中，并分别与高频电源相连（电压随时间变化如乙图所示），D形盒半径为R，匀强磁场的磁感应强度为B，两D形盒间距离为d（d<A．加速电压U0越大，氘核获得的最大动能越大
B．氘核加速的最大动能为
C．该回旋加速器不可以用来加速氦核（）
D．氘核在电场中运动的总时间为
三、（本大题3小题，共14分）
9．如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有R=55Ω的负载电阻；原、副线圈匝数之比为4:1 ；电流表、电压表均为理想电表，原线圈中电流表的读数为 ，原线圈中的输入功率为 ，副线圈中输出交流电的周期为 。
10．如图甲所示，在一条张紧的绳子上挂几个摆，当a摆振动的时候，通过张紧的绳子给其他各摆施加驱动力，使其余各摆也振动起来，达到稳定时b摆和c摆的周期大小关系是:Tb Tc，三个摆中 摆的振幅最大，图乙是c摆稳定以后的振动图象，重力加速度为g，不计空气阻力，则a摆的摆长为 ．
11．恒力F作用在质量为m的物体上，如图所示，由于地面对物体的摩擦力较大，物体没有被拉动，则经时间t，拉力F对物体的冲量大小是______；摩擦力对物体的冲量大小是______。
四、实验题（本大题2小题，共11分）
12. 在图甲中，不通电时电流计指针停在正中央，当闭合开关时，观察到电流计指针向左偏。现按图乙连接方式将电流计与螺线管B连成一个闭合回路，将螺线管A与电池、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合回路。
（1）闭合开关S后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，螺线管B的______端（选填“上”或“下”）为感应电动势的正极；
（2）螺线管A放在B中不动，开关S突然闭合瞬间，电流计的指针将______（选填“向左”“向右”或“不发生”）偏转；
（3）螺线管A放在B中不动，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流计的指针将______（选填“向左”“向右”或“不发生”）偏转。
13. 如图甲所示，小车的前端固定有力传感器，能测出小车所受的拉力，小车上固定遮光条，小车放在安装有定滑轮和两个光电门A、B的光滑轨道上，用不可伸长的细线将小车与质量为m的重物相连，轨道放在水平桌面上，细线与轨道平行，滑轮质量、摩擦不计。
（1）用游标卡尺测遮光条的宽度，如图乙所示，则遮光条的宽度__________。
（2）实验主要步骤如下：
①测量小车、力传感器及遮光条的总质量为M，测量两光电门间的距离为L。
②由静止释放小车，小车在细线拉动下运动，记录力传感器的示数为F，记录遮光条通过光电门A、B时的挡光时间分别为、及遮光条从A到B的时间为t。
（3）实验过程中__________（填“需要”或“不需要”）满足M远大于m。
（4）利用该装置验证动量定理的表达式为__________。（用字母M、d、、表示）
五、计算题（本大题3小题，共35分）
14. 如图甲所示，一物块B与轻质弹簧连接，静止在光滑水平面上，质量为的物块A向右运动。已知时A刚与弹簧接触，时弹簧压缩至最短，此过程A、B的图像如图乙所示，弹簧始终处于弹性限度内，求
（1）物块B的质量；
（2）此过程中，弹簧弹性势能最大值；
（3）当弹簧恢复至原长的瞬间，物块B的速度。
15．如图所示，在平面直角坐标系xOy的第二象限内存在沿x轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E，在第一、四象限0≤x≤d的区域内存在匀强磁场。一质量为m，带电量为+q的粒子在x轴上距坐标原点的A点以初速度沿y轴正方向射入电场区域，粒子运动过程中恰好未从边界离开磁场区域，不计粒子重力，不考虑粒子离开磁场区域后的运动，求：
（1）粒子进入磁场时，其速度方向与y轴正方向夹角；
（2）磁场的磁感应强度大小；
（3）粒子在磁场区域中运动的时间。
16. 如图所示，相距的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角，上端接有定值电阻，匀强磁场垂直于导轨平面。将质量的导体棒放置于导轨上，将导体棒由静止释放，当速度达到时开始匀速运动，导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度。
（1）求匀强磁场的磁感应强度大小；
（2）求当导体棒的加速度的大小2.5m/s2时，导体棒的速度为多少？
（3）当导体棒开始匀速运动后，对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力作用、测得导体棒中电流I与拉力的作用时间t的函数关系为，求拉力大小F与拉力的作用时间t满足的函数关系。
2024—2025学年第二学期期中考试
高二年级物理试卷答案：
一、单项选择题（本大题共4小题，每小题4分，共16分）
1．A
【详解】A、t1时刻感应电动势为零，线圈通过中性面，磁通量最大，故A正确；
B、由图t2时刻，感应电动势为最大值，通过线圈的磁通量为零，故B错误；
C、t3时刻感应电动势为零，磁通量的变化率为零，故C错误；
D、每当e转换方向时，线圈与磁场垂直，线圈通过中性面时，磁通量最大，磁通量的变化率为零，通过线圈的感应电动势为零，故D错误；
2．C
【详解】A．S断开瞬间，由于线圈自感作用，阻碍原电流减小，相当于新的电源，通过Q、P形成回路，所以PQ均过一会熄灭，选项A错误．
CD．通过线圈的电流沿原方向，所以通过Q的电流与原来方向相同，通过P的电流与原来方向相反，从右向左，选项C正确，D错误．
B．S接通瞬间，P立即正常发光，由于线圈自感阻碍电流增大，Q缓慢变亮，选项B错误．
故选C。
3．A
【详解】当触片P向右移动时，电路中的电阻增大，电流减小，则螺线管产生的磁场减小，根据楞次定律，感应磁场方向与原磁场方向相同，相互吸引，所以金属圆环A向右运动，因为磁通量减小，金属圆环A有扩张的趋势。
故选A。
4.【答案】C
【解析】
【详解】粘性物体和A相互作用，水平方向动量守恒，取向右为正方向，由动量守恒定律有
得
以后三个物体一起相互作用，动量守恒，当B车与A车速度相等时，弹簧的弹性势能最大。根据动量守恒定律得
由机械能守恒定律得：弹簧的最大弹性势能
故选C。
二、多项选择题（本大题共4小题，每小题6分，错选不得分，漏选得3分，共24分）
5．BD【详解】图线的斜率表示磁通量变化率的大小，由E＝可知，第1 s内和第2 s内的斜率相同，
感应电动势E＝＝ V＝1 V；在最后1 s内的斜率绝对值是最初2 s内的2倍且方向相反，故最后1 s内
感应电动势最大，故B、D正确。
6．AD
【详解】BC．根据图像可知
所以甲和乙的周期之比为2:3，频率之比是3:2，故BC错误；
A．根据单摆的周期公式
可知同一地点，重力加速度相同，则甲乙的摆长之比和周期的平方成正比，即为4:9，故A正确；
D．若甲、乙两单摆在不同地点摆动，但摆长相同，则重力加速度和周期的平方成反比，即甲乙两单摆所在地的重力加速度之比为9:4，故D正确。
故选AD。
7．【答案】CD
【解析】
【详解】对杆1、杆2系统受合外力为零，则动量守恒，则： ，解得最终速度v=0.5v0，选项A错误；杆1、杆2在开始的一段时间内，两杆间距逐渐减小，回路面积减小，故磁通量减小，将产生顺时针方向的电流，由于方向不变，所以不是交变电流，选项B错误；整个回路产生的热量 ，则杆1上总共产生热量为，选项C正确；根据动量定理；；联立解得，选项D正确；故选CD.
8．【答案】BD
【详解】AB．粒子在回旋加速器里的速度有D型的半径决定，由
得
所以最大动能
氘核获得的最大动能与加速电压无关，则A错误，B正确。
D．设粒子加速次数为n，由动能定理
可得
粒子在电场运动的路程
S=nd
平均速度为v/2，得在电场中运动时间
选项D正确。
C．氦核与氘核的比荷相同，在磁场中周期频率相同，可以进行加速，选项C错误。
故选BD。
9．（6分） 0.25A （2分） 55W（2分） 0.02s （2分）
【详解】[1]由瞬时值的表达式可得，原线圈的电压有效值为220V，根据电压与匝数成正比可得
解得
由输入功率和输出功率相等可得
解得
所以原线圈的电流的大小为0.25A，即原线圈中电流表的读数为0.25A；
[2]由输入功率和输出功率相等可得原线圈中的输入功率为
[3]变压器不会改变交流电的周期和频率，所以副线圈中输出交流电的周期为
10．（4分） Tc=Tb；（1分） c；（1分） （2分）
【分析】受迫振动的频率等于驱动率的频率，当驱动力的频率接近物体的固有频率时，振幅最大，即共振；再利用单摆的周期公式求摆长．
【详解】a摆摆动起来后，通过水平绳子对b、c两个摆施加周期性的驱动力，使b、c两摆做受迫振动，两摆做受迫振动的频率等于驱动力的频率，由于驱动力频率相同，则两摆的周期相同；
受迫振动中，当固有频率等于驱动力频率时，出现共振现象，振幅达到最大，由于c摆的固有频率与a摆的相同，故c摆发生共振，振幅最大；
a摆的固有周期与c摆的相同，由图乙可知，振动周期为：，由单摆周期公式即，所以摆长为：．
【点睛】本题考查受迫振动的周期和共振现象，自由振动与受迫振动是从振动形成的原因来区分的，比较简单．
11．（4分） Ft （2分） （2分）
【详解】[1]由冲量定义可知，拉力F对物体的冲量
IF=Ft
[2]根据平衡条件可知，物体受到的摩擦力
故摩擦力的冲量
If=Ftcosθ
12. （6分）①. 下 （2分） ②. 向左（2分） ③. 向右（2分）
13. （5分）【答案】 ①. 0.60 （2分） ②. 不需要（1分） ③. （2分）
14. （9分） 【答案】（1） = （3分） ；（2）； （3分） （3） =2m/s（3分）
【详解】（1）物块A、B及弹簧组成的系统动量守恒，根据动量守恒定理可知
………………2分
其中，，则解得
= ………………1分
（2）当弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大，则
………………2分
代入数据解得
………………1分
（3）从A刚与弹簧接触到弹簧恢复至原长的过程动量守恒，则
………………2分
代入数据解得 =2m/s ………………1分
15．（13分）【答案】
1．（1）（2）；（3）
【详解】（1）粒子在电场区域做类平抛运动有
设经过y轴时，沿x轴方向的分速度大小为，速度方向与y轴正方向夹角为，有
………………2分
根据题意
解得
………………2分
（2）所以粒子进入磁场的速度大小为
………………1分
设粒子在磁场区域运动的轨迹半径为r，由几何关系可知
………………1分
粒子在磁场中做匀速圆周运动有
………………2分
解得
………………1分
（3）粒子在磁场中运动的周期为
………………2 分
由几何关系可知粒子在磁场中运动的时间为
………………1分
解得
………………1分
16. （13分）【答案】（1）1T；（2）2.5m/s2（3）F=t+2(N)
分析】
详解】（1）当导体棒匀速下滑时
……………1分
……………2分
解得
B=1T ……………1分
（2）求当导体棒的速度为时，则
……………2分
……………1分
解得=5m/s ……………1分
（3）设时间t时刻的速度为，则根据
……………1分
即
……………1分
对比
因v=10m/s，则
a=2m/s2 ……………1分
则对金属棒
……………1分
解得 F=t+2(N) ……………1分