湖北省部分高中协作体2024-2025学年高二（下）期中联考物理试卷（含解析）

湖北省部分高中协作体2024-2025学年高二（下）期中联考物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.磁电式电流表的构造如图甲所示，在蹄形磁铁的两极间有一个可以绕轴转动的线圈，转轴上装有螺旋弹簧和指针。蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示。当电流通过线圈时，线圈在安培力的作用下转动，螺旋弹簧被扭动，线圈停止转动时满足，式中为线圈的匝数，为线圈的面积，为通过线圈的电流，为磁感应强度，为线圈指针偏角，是与螺旋弹簧有关的常量。不考虑电磁感应现象，由题中的信息可知( )
A. 线圈转动过程中受到的安培力逐渐变大
B. 若线圈中通以如图乙所示的电流时，线圈将沿逆时针方向转动
C. 线圈指针偏角与通过线圈的电流成正比
D. 电流表的灵敏度定义为，更换值更大的螺旋弹簧，可以增大电流表的灵敏度
2.正电子是电子的反粒子，与电子质量相同、带等量正电荷。在云室中有垂直于纸面的匀强磁场，从点发出两个电子和一个正电子，三个粒子运动轨迹如图中、、所示。下列说法正确的是( )
A. 磁场方向垂直于纸面向里 B. 轨迹对应的粒子运动速度越来越大
C. 轨迹对应的粒子初速度比轨迹的大 D. 轨迹对应的粒子是正电子
3.如图所示，面积是的矩形导线框处于磁感应强度为的有界匀强磁场中，其中是线框的对称轴且正好与磁场边界重合。现使线框以为轴，从图示位置开始匀速转动，下列说法正确的是( )
A. 转动过程中没有感应电流生成
B. 线框转过角时，穿过线框的磁通量为
C. 线框转过角时，穿过线框的磁通量为
D. 线框转过角的过程中，穿过线框的磁通量的变化量为
4.如图所示的电路中，电源的电动势为，内阻为，电感的直流电阻不计，电阻的阻值小于灯泡的阻值。在时刻闭合开关，经过一段时间后，在时刻断开，下列表示灯泡的电流随时间变化的图像中，正确的是( )
A. B.
C. D.
5.如图甲所示，为某品牌电热毯的简易电路，电热丝的电阻为，现将其接在的正弦交流电源上，电热毯被加热到一定温度后，温控装置使输入电压变为图乙所示的波形，从而进入保温状态，若电热丝的电阻保持不变，则保温状态下，理想交流电压表的读数和电热毯消耗的电功率最接近下列哪一组数据( )
A. 、 B. 、 C. 、 D. 、
6.某同学自己绕制天线线圈，制作了一个最简单的收音机，用来收听中波的无线电广播。他发现有一个频率最高的中波电台收不到，但可以接收其他中波电台。为了收到这个电台，他应该( )
A. 增加线圈匝数 B. 减小线圈匝数
C. 换用其他材料的线圈 D. 换一个信号更好的位置
7.如图所示，两方向相反，磁感应强度大小均为的匀强磁场被边长为的等边三角形边界分开，三角形内磁场方向垂直纸面向里，三角形顶点处由一质子源，能沿的角平分线发射速度不同的质子质子重力不计，所有质子均能通过点，质子比荷，则质子的速度不可能为( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.如图甲所示为一自耦变压器，变压器的原线圈端输入电压如图乙所示，副线圈电路中定值电阻，电容器的击穿电压为，移动滑片使电容器刚好不会被击穿，所有电表均为理想电表，下列说法正确的是( )
A. 电压表的示数为
B. 原副线圈的匝数比为：
C. 电流表示数等于通过电阻的电流
D. 原线圈端输入电压的变化规律为
9.摩托车和汽车上装有的磁性转速表的结构原理图如图所示，转轴Ⅰ随待测物沿图示方向旋转，永磁体同步旋转。铝盘、游丝和指针固定在转轴Ⅱ上，铝盘靠近永磁体，当待测物以一定的转速旋转时，指针所指的刻度盘刻度即对应被测物的转速．下列说法正确的是( )
A. 铝盘接通电源后，通有电流的铝盘才会在磁场作用下带动指针转动
B. 永磁体转动时，铝盘中产生感应电流，感应电流使铝盘受磁场力作用而转动
C. 刻度盘上的零刻度线应标在刻度盘的中央
D. 若去掉游丝和指针，使转轴Ⅱ可以无阻碍地自由转动，铝盘就能同永磁体完全同步转动
10.多选下列关于内能的说法正确的是( )
A. 系统的内能是由系统的状态决定的
B. 不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能
C. 水的内能小于水蒸气的内能
D. 内能少的物体也可能自发地将一部分内能转移给内能多的物体
三、实验题：本大题共1小题，共12分。
11.小明设计了一种“自动限重器”，如图甲所示。该装置由控制电路和工作电路组成，其主要元件有电磁继电器、货物装载机实质是电动机、压敏电阻和滑动变阻器等。压敏电阻的阻值随压力变化的关系如图乙所示。当货架承受的压力达到限定值，电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品。已知控制电路的电源电压，电磁继电器线圈的阻值忽略不计。请你解答下列问题：
由图乙的图象可知，随着压力的增大，压敏电阻的阻值将__________。
用笔画线代替导线将图甲的电路连接完整。( )
随着控制电路电流的增大，电磁铁的磁性将__________，当电磁继电器线圈中的电流大小为时，衔铁被吸下。若货架能承受的最大压力为，则所选滑动变阻器的最大阻值至少为__________。
四、计算题：本大题共4小题，共48分。
12.如图甲所示，虚线左、右两侧的空间均存在与纸面垂直的匀强磁场，右侧匀强磁场的方向垂直纸面向外，磁感应强度大小恒为；左侧匀强磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，规定垂直纸面向外为磁场的正方向。一硬质细导线的电阻率为、横截面积为，将该导线做成半径为的圆环固定在纸面内，圆心在上。求
时，圆环受到的安培力；
在内，通过圆环的电荷量。
13.如图所示，宽为的光滑导轨与水平面成角，质量为、长也为的金属杆水平放置在导轨上，电源电动势，内阻，金属杆电阻为，轨道电阻不计。金属杆与导轨垂直且接触良好。空间存在着竖直向上的匀强磁场图中未画出，当电阻箱的电阻调为时，金属杆恰好能静止。取重力加速度大小，，，求：
磁感应强度的大小；
保持其他条件不变，当电阻箱的电阻调为时，闭合开关，同时由静止释放金属杆，求此时金属杆的加速度。
14.如图，区域内有与水平方向成角的匀强电场，区域宽度为，区域Ⅱ内有正交的有界匀强磁场和匀强电场，区域宽度为，磁场方向垂直纸面向里，电场方向竖直向下一质量为、电量大小为的微粒在区域左边界的点，由静止释放后水平向右做直线运动，进入区域Ⅱ后做匀速圆周运动，从区域Ⅱ右边界上的点穿出，其速度方向改变了，重力加速度为，求：
区域和区域Ⅱ内匀强电场的电场强度的大小．
区域Ⅱ内匀强磁场的磁感应强度的大小．
微粒从运动到的时间有多长．
15.如图所示，一端封闭粗细均匀的形导热玻璃管竖直放置，封闭端空气柱的长度，管两侧水银面的高度差为，大气压强恒为。
若初始环境温度，给封闭气体缓慢加热，当管两侧水银面齐平时，求封闭气体的温度；
若保持环境温度不变，缓慢向开口端注入水银，当管两侧水银面平齐时，求注入水银柱的长度。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.由于磁场均匀辐向分布，故线圈无论转到什么位置，都能保证其所受安培力大小不变，故A错误；
B.由左手定则可知若线圈中通以如图乙所示的电流时，线圈将沿顺时针方向转动，故B错误；
C.由于线圈停止转动时满足：，由该表达式可知，电流与指针转过的角度成正比，故C正确；
D.电流表的灵敏度定义为，根据题意，解得，可知更换值更大的螺旋弹簧，电流表的灵敏度减小了，故D错误。
故选C。
2.【答案】
【解析】根据题图可知，和粒子绕转动方向一致，则和粒子为电子，为正电子，电子带负电且顺时针转动，根据左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，A正确，D错误；
B.电子在云室中运行，受到云室内填充物质的阻力作用，粒子速度越来越小，B错误；
C.可认为带电粒子在点仅在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律可知：
解得粒子运动的半径为：
根据题图可知在点处，轨迹对应的粒子运动的半径更大，速度更大，C错误。
3.【答案】
【解析】A.转动过程中，穿过导线框中磁通量变化，则有感应电流，故A错误；
线框转过角时，穿过线框的磁通量为
故B正确，C错误；
D.线框转过角过程中，穿过线框的磁通量变化量为
故D错误。
故选B。
4.【答案】
【解析】开关闭合时，线圈由于自感对电流的阻碍作用，可看做电阻，线圈电阻逐渐减小，并联电路电阻逐渐减小，则由闭合电路欧姆定律
可知电路总电流变大，内阻上电压变大，则电压逐渐减小，故逐渐减小；开关闭合后再断开时，线圈的感应电流与原电流方向相同，形成回路，灯泡的电流与原电流方向相反，并逐渐减小到，又由于电阻的阻值小于灯泡的阻值，当开关闭合时，线圈所在支路的电流大于流过灯泡的电流，故当开关断开瞬间，线圈产生的感应电流也大于原来流过灯泡的电流。
故选C。
5.【答案】
【解析】解：由图象可知该交变电流的周期，可分两段和，根据有效值的定义可得，解得：
电热毯在保温状态下消耗的电功率为，故B正确，ACD错误；
故选：。
电压表读数为有效值，根据正弦式交变电流峰值和有效值之间的关系以及电流的热效应便可求得有效值。
本题考查有关交变电流有效值的计算问题，要知道电压表和电流表测量的都是有效值。
6.【答案】
【解析】接收不到高频率的电台信号，因此需要增加调谐电路的固有频率，根据可知，减小线圈匝数，会导致自感系数减小，从而导致固有频率增加，即应该减小线圈的匝数，换用其他材料的线圈和换一个信号更好的位置均无法增加调谐电路的固有频率，选项 A、、D错误，B正确。
7.【答案】
【解析】质子带正电，且经过点，其可能的轨迹如图所示：
所有圆弧所对圆心角均为，所以质子运行半径为：
，
质子在磁场中做圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力可得：
，
解得：，
故ABD选项的答案是可能的，是不可能的。
本题选不可能的，
故选：。
8.【答案】
【解析】由图乙知电压的有效值即电压表的示数为，A正确；
电容器的耐压值为交流最大值，有效值为 ，所以原副线圈的匝数比为 ，B错误；
电容器通交流，所以电流表的示数大于通过电阻 的电流，C错误；
由图乙知交流电的周期所以角速度为，输入电压的变化规律为 ，D正确；
故选AD。
9.【答案】
【解析】当永磁体随转轴转动时，产生转动的磁场，铝盘中会产生感应电流，这时永磁体会对铝盘有力的作用，从而产生一个转动的力矩，由于游丝的反力矩，会使指针稳定指在某一刻度上，故A错误，B正确；
C.刻度盘上的零刻度线应标在刻度盘的中央，故C正确；
D.若去掉游丝和指针，使转轴Ⅱ可以无阻碍地自由转动，永磁体固定在转轴Ⅰ上，铝盘固定在转轴Ⅱ上，由楞次定律知，铝盘不能同永磁体完全同步转动，其转速低于永磁体的转速，故D错误。
故选BC。
10.【答案】
【解析】、内能是指物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能和分子势能的总和，系统的内能是由系统的状态决定的。故A正确；
B、质量相等的氢气和氧气，温度相同，分子的平均动能相同，而氢气的分子数多，则氢气的内能较大。故B错误；
C、同样温度的水变为同样温度的水蒸气要吸收热量，所以的水的内能小于相同质量的水蒸气的内能。故C正确；
D、内能包含分子动能和分子势能，且与物质的量有关，故内能少的物体若温度高于内能大的物体，则可以向其传递热量，故D正确；
11.【答案】减小 增强
【解析】由图乙中的图象可知，压敏电阻的阻值随压力的增大而减小；
将货物装载机和上触点串联组成工作电路，将、滑动变阻器、电磁铁串联接入控制电路；补充电路如图所示；
随着控制电路电流的增大，电磁铁的磁性将增加。
与串联
由图乙可知：时，，由 得
即滑动变阻器的最大阻值至少为。
12.【解析】根据法拉第电磁感应定律，圆环中产生的感应电动势
上式中
由图乙可知
根据欧姆定律有
根据电阻定律有
时，圆环受到的安培力
联立解得
安培力方向垂直于向左；
通过圆环的电荷量
根据欧姆定律和法拉第电磁感应定律有，，
在内，圆环磁通量的变化量为
联立解得。
13.【解析】由安培力公式和平衡条件可得
由闭合电路欧姆定律得
解得
由牛顿第二定律和闭合电路欧姆定律有
解得
方向沿斜面向上。
14.【解析】微粒在区域内水平向右做直线运动，则在竖直方向上有：
求得：
微粒在区域内做匀速圆周运动，则重力和电场力平衡，有：
求得：
粒子进入磁场区域时满足：


根据几何关系，分析可知：
整理得：
微粒从到的时间包括在区域内的运动时间和在区域Ⅱ内的运动时间，并满足：



经整理得：
答：区域的电场强度大小为，区域Ⅱ匀强电场大小为．
区域Ⅱ内匀强磁场的磁感应强度的大小为．
微粒从运动到的时间为．
15.【解析】封闭气体初状态压强
设玻璃管的横截面积为，体积
温度
封闭气体末状态压强
体
对封闭气体，由理想气体状态方程得
代入数据解得
即温度为 。
设空气柱的长度为，对气体，由玻意耳定律得
代人数据解得
注入水银柱的长度

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