重庆市渝西南七校2024-2025学年高二下学期5月联考物理试卷（含解析）

2024-2025学年重庆市渝西南七校高二（下）联考物理试卷（5月）
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.以下说法中正确的是( )
A. 赫兹提出了电磁场理论
B. 法拉第发现了电流的磁效应
C. 电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率、波长和能量大小无关
D. 在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量减小时电路中的电流减小
2.以下说法正确的是( )
A. 随风而起的沙尘在空中所做的运动是布朗运动
B. 夏季来临，气温升高，周围所有空气分子热运动都越剧烈
C. 无人机表演时，随着无人机高度的上升，其内能必然增加
D. 中国空间站在太空中视为完全失重状态，舱内气体对内壁仍有压强
3.如图所示，正三角形的三个顶点a、b、c，在a、b处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中均通有恒定电流。a处导线的电流大小为I，方向垂直于纸面向里，在c处产生磁场的磁感应强度大小为。若c处的磁感应强度大小也为，则b处导线的( )
A. 电流大小为I，方向垂直于纸面向里 B. 电流大小为I，方向垂直于纸面向外
C. 电流大小为2I，方向垂直于纸面向里 D. 电流大小为2I，方向垂直于纸面向外
4.如图所示，一段质量为m的水平导体棒通以电流，导体棒静止位置距蹄形磁铁两极距离相等，悬挂导体棒的导线与竖直方向形成较小角度图中未标出，重力加速度为g。关于这一情景，下列说法正确的是( )
A. 导体棒所受安培力的大小为
B. 导体棒所受安培力的大小为
C. 导体棒所受安培力的方向一定与电流方向垂直，不一定与磁场方向垂直
D. 导体棒所受安培力的方向一定与磁场方向垂直，不一定与电流方向垂直
5.将太阳能直接转换为电能的技术称为光伏发电技术，光伏发电技术的原理是将太阳能直接转换为电能直流电后，再利用逆变器转换为交流电供用户使用或并入电网。某部队为解决高山哨所用电问题，在山脚下建立“太阳能板田”，如图1所示，电能输送到哨所原理简图如图2所示，假设太阳能电池板组件，经逆变器后输出的交流电压不变，输送线路的总电阻r不变，两个变压器均为理想变压器。下列说法正确的是( )
A. 若输送的总功率不变，将升压变压器的匝数增大时，输电线损耗的功率增大
B. 若输送的总功率不变，将升压变压器的匝数增大时，用电器消耗的功率减小
C. 在用电高峰期时，用电器两端的电压减小，输电线损耗的功率增大
D. 在用电高峰期时，用电器两端的电压增大，输电线损失的电压减小
6.新能源电动汽车的无线充电原理图如图甲所示，M为匝数匝、电阻的线圈，N为送电线圈。当送电线圈N接交变电流后，在M线圈内产生了与线圈平面垂直的磁场，其磁通量随时间t变化的规律如乙图所示磁场向上时磁通量为正。下列说法正确的是( )
A. 在时刻，M线圈产生的电动势为0
B. 在内，M线圈两端c点的电势高于d点的电势
C. 若c、d短接，则在内通过M线圈的电荷量为
D. 若c、d短接，则在内通过M线圈的电荷量为0
7.如图所示，ABCD为一正方形边界的匀强磁场区域，磁场边界边长为L。A处有一个粒子发射器，能够沿 AC方向发射大量相同的带电粒子，其速度大小连续分布在之间。以速度射入的粒子，从D点射出。不计粒子间的相互作用力，根据以上信息，可以确定( )
A. 在磁场中运动的半径满足
B. 以速度射入的粒子，从CD中点垂直磁场边界射出
C. 以速度射入的粒子在磁场中运动时间是以速度射入的两倍
D. 所有粒子在磁场中运动经过区域所形成图形的面积为
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.如图所示，甲图为一台小型交流发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的规律图像如乙图所示。发电机线圈匝数为100匝、内阻为，外接灯泡的电阻恒为。下列说法正确的是( )
A. 在时电压表示数为
B. 通过灯泡的电流方向每秒钟变化50次
C. 在内灯泡的功率为
D. 若从图甲位置开始计时，线圈中产生的电动势瞬时值表达式为
9.医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度。电磁血流计可以简化为由一对电极a和b以及磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的。使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，示意及简化模型如图所示。由于血液中的正、负离子随血流一起在磁场中运动，电极 a、b之间会有微小电势差。在达到平衡时，血管内部的电场可看作匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零。在某次监测中，两触点的距离约，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为，磁感应强度的大小为。则血流速度的近似值和电极a、b的正负为( )
A. B. C. a正、b负 D. a负、b正
10.如图所示，两根足够长光滑平行金属导轨与水平面成，导轨上放置两根质量均为m、电阻均为R的导体棒ab、cd，导轨电阻不计，并处在垂直于导轨平面的匀强磁场中。时刻，在ab棒上施加一沿导轨平面向上、大小为mg的恒力，同时释放cd棒。下列图像中，a、v、x、分别为ab棒的加速度、速度、位移和机械能， E为ab、cd棒组成系统的机械能，可能正确的是( )
A. B.
C. D.
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.在“用油膜法估测分子的大小”实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为c，且知1滴该溶液的体积为V。现取1滴该溶液滴在撒有痱子粉的水面上，待油膜充分散开后，在玻璃板上描出油膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，算出油膜的面积为S。
本实验中做了三点理想化假设，①将油酸分子视为球形;② ;③视油酸分子是紧挨在一起的。
由以上数据，可估算出油酸分子的直径为 ;
某学生在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，计算结果偏小，可能的原因是 。
A.油酸未完全散开，就开始描绘油膜轮廓
B.油酸酒精溶液放置时间过长，酒精挥发导致
C.计算油膜面积时，没有计算不足一格的方格
12.为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验，以下器材必须要选用的是 。
A.有闭合铁芯的原副线圈
B.无铁芯的原副线圈
C.直流电源
D.多用电表低压交流电压挡
补齐实验器材后，实验中保持原副线圈匝数不变，当原线圈接入电压增大，用多用电表测得副线圈两端电压 。选填“增大”“减小”或“不变”
用匝数匝和匝的变压器，实验测量数据如下表：
根据测量数据可判断直接与电源相连的线圈是 。填或
某同学将原线圈接在交流电源上，将副线圈接在电压传感器可视为理想电压表上，观察到副线圈电压随时间变化的图像如图甲所示，在时间内，该同学先断开开关，其后仅进行一项操作，再次闭合开关，得到之后的图像。该操作可能是( )
A.增加了交流电源的频率
B.摆正并拧紧了松动的铁芯
C.减少了副线圈的匝数
D.增加了原线圈的匝数
等效法、理想模型法是重要的物理思维方法，合理采用物理思维方法会让问题变得简单，这体现了物理学科“化繁为简”之美。图乙中变压器为理想变压器，若原、副线圈的匝数分别为、，在交流电源的电压有效值和电阻确定的情况下，调节可变电阻R，当 时，R可获得最大功率。
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.如图，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为的U形管倒立放置，左管封闭，右管开口。右管中有高的水银柱，水银柱下表面离管口的距离。管顶水平段的体积可忽略。环境温度为，大气压强。求：
管中密封气体的压强的大小;
将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱下表面与右管口平齐且无水银溢出，此时密封气体的温度。
14.福建舰配备了先进的电磁弹射系统。某学习小组在研究电磁弹射时设计了如图甲所示的装置。两根固定于水平面内足够长的光滑平行金属导轨，间距，导轨区域内存在的竖直向下的匀强磁场。用质量，电阻为的金属棒作为电磁弹射车，金属棒水平垂直放在两条直导轨上和两导轨保持良好接触。实验时，将质量的绝缘模型飞机如图乙锁定在金属棒上。计时开始，开关掷向1，与一恒流源接通，使干路电流恒为。金属棒从静止开始推动模型飞机一起做匀加速运动，经过2s后，模型飞机达到起飞速度并立即与金属棒解锁飞离金属棒。忽略导轨的电阻，所有摩擦以及其他电阻。求：
模型飞机的起飞速度
若飞机起飞瞬间将开关立即掷向2，与的定值电阻接通，此后电阻R上产生的焦耳热;
若飞机起飞瞬间将开关立即掷向3，与的电容器接通，电容器最终所带电荷量 q。
15.光滑绝缘水平面上方分布着磁场和电场，以二者分界线为y轴建立xOy平面直角坐标系，在区域内存在垂直xOy平面向上的匀强磁场，区域内分布着与x轴正方向成角的匀强电场，如所示。质量为m、电荷量为的金属小球A位于坐标原点，另一质量为、不带电的金属小球B静置于y轴上的C点，。让小球A以大小为v、方向与y 轴正方向成角的速度射入磁场，适当调整电场强度和磁感应强度的大小，可以实现 A、B发生正碰碰撞时间极短后均能回到O点。碰撞后，小球所带电荷量。不考虑小球所带电荷之间的相互作用及其对原电场的影响，忽略边界效应。求：
磁感应强度的大小;
电场强度的大小;
适当调整电场强度，可以实现上述现象，且小球 A在该过程的运动轨迹具备轴对称性。调整后电场强度的方向以及小球A第一次在电场中运动的轨迹方程。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】A.麦克斯韦提出了电磁场理论，赫兹用实验证实了电磁波的存在，A错误。
B.奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象。 B错误。
C.电磁波在真空中的传播速度是一个定值，等于光速 c，其传播速度与电磁波的频率、波长和能量大小均无关。 C正确。
D.在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量减小时，电容器放电，电路中的电流增大。D错误。
2.【答案】D
【解析】A、随风而起的沙尘在空中受到风力作用而运动，不是布朗运动，布朗运动是悬浮微粒无规则的运动，沙尘不是悬浮在空中中的微粒，故A错误；
B、夏季来临，气温升高，分子热运动的平均动能增大，但不是周围所有空气分子热运动都越剧烈，个别分子的运动情况是复杂的，故B错误；
C、无人机表演时，随着无人机高度的上升，其重力势能增大，但内能与高度无关，其内能不一定增加，故C错误；
D、中国空间站在太空中视为完全失重状态，但舱内气体分子仍在做无规则运动，频繁撞击舱内壁，则舱内气体对内壁仍有压强，故D正确。
3.【答案】B
【解析】已知c处的磁感应强度大小也为，由于正三角形的对称性，a、b到c的距离相等。根据磁感应强度的叠加原理， c处的磁感应强度是a处电流和b处电流在c处产生的磁感应强度的矢量和。因为a处电流在c处产生的磁场磁感应强度大小为，要使c处的磁感应强度大小也为，则b处电流在c处产生的磁场磁感应强度大小也应为，且与a处电流在c处产生的磁场方向夹角为正三角形内角为。根据上述条件可知，b处电流大小与a处电流大小相等，即为I。再结合磁场方向和安培定则判断， b处电流方向垂直于纸面向外。综上， b处导线的电流大小为I，方向垂直于纸面向外，答案选 B。
4.【答案】A
【解析】AB、电流方向向里，由左手定则可知安培力水平向左，导体棒受力平衡，导体棒受力分析如图所示：
由几何关系可得：代入数据可得：F安，故B错误，A正确;
CD、导体棒所受安培力的方向一定与电流方向垂直，也一定与磁场方向垂直，故CD错误。
5.【答案】C
【解析】A.已知输送的功率P不变，根据，当升压变压器的匝数增大时，由变压器变压比可知，增大。因为P不变，增大，所以减小。输电线上损耗的功率，减小，r不变，所以输电损耗的功率减小， A错误；
B.由上述分析可知，当增大时，输电线上损失的电压减小。降压变压器原线圈电压，增大，减小，所以增大。再根据降压变压器变压比，增大，所以用电器两端电压增大，用电器消耗的功率增大，B选项错误；
在用电高峰期，随着用户耗电量的增大，发电厂的输出功率增大，则升压变压器的输出功率增大，又升压变压器的输出电压不变，根据可输电线上的电流增大，根据，输电线上的电压损失增大，降压变压器原线圈电压，增大，所以减小。再根据降压变压器变压比，减小，所以用电器两端电压减小；
根据，又输电线上的电流增大，电阻不变，所以输电线上的功率损失增大，故C正确，D错误。
6.【答案】A
【解析】A、根据法拉第电磁感应定律，图象的斜率表示。在时刻，图象的斜率为0，即磁通量的变化率为0，所以 M线圈产生的电动势为0， A正确；
B、在∽内，磁通量向下且增大，根据楞次定律，感应电流产生的磁场向上，再根据右手螺旋定则，感应电流从 d流向c，在电源内部电流从低电势流向高电势，所以 M线圈两端d点的电势高于c点的电势， B错误；
CD、根据本题中，只有线圈电阻，在∽内，，，，则，CD错误。
7.【答案】D
【解析】A.根据可得，根据几何关系可知以速度射入的粒子，从D点射出，轨迹半径，以速度射入的粒子，轨迹半径，在磁场中运动的半径满足，A错误；
B.以速度射入的粒子，射出磁场速度方向与CD边界垂直，根据几何关系可知出射点到D点距离为，B错误；
C.根据周期公式，T与速度无关，以速度射入的粒子在磁场中运动轨迹对应圆心角，射入时圆心角，以速度射入的粒子在磁场中运动时间是以速度射入的一半，C错误；
D.由几何关系，设，
所有粒子在磁场中运动经过区域所形成图形的面积
，D正确。
8.【答案】AD
【解析】A.由图像可知电动势，电压表示数为外电压的有效值，A正确；
B.交流电周期，频率50Hz，一个周期电流方向改变两次，通过灯泡的电流方向每秒钟变化100次，B错误；
C.在内灯泡的功率为，C错误；
D.图甲位置感应电动势最大，，若从图甲位置开始计时，线圈中产生的电动势瞬时值表达式为，D正确。
9.【答案】AC
【解析】血液中正、负离子流动时，根据左手定则，正离子受到向上的洛伦兹力，负离子受到向下的洛伦兹力，所以正离子向上偏转，负离子向下偏转，则a极带正电，b极带负电。最终血液中的离子所受的静电力和磁场力的合力为零，有，所以。故AC正确，BD错误。
10.【答案】BCD
【解析】A、当在ab棒上施加一沿导轨平面向上大小为mg的恒力时，ab棒将在恒力作用下向上加速运动，释放cd棒，cd棒将在重力作用下向下加速运动，对ab棒受力分析可知，其中L为金属导轨间距，由表达式可知，ab棒的加速度与时间t不可能是线性关系，故A错误；
B、由于两棒均做加速运动，故回路中电动势增大，电流增大，又由于电流的增大，故加速度减小，因此ab棒做加速度减小的加速运动，故B正确；
C、对ab棒，根据功能关系有，随着导体棒的运动，电路中电流的增大，ab棒受到的安培力增大，ab棒的机械能随位移增大而增大，但变化率减小，当电流稳定时，ab棒受到的安培力大小为，故此后ab棒的机械能随位移均匀增大，故C正确；
D、对ab与cd组成的系统，根据功能关系有：，表示系统增加的机械能，、表示两棒受到的安培力，由于初始时两棒受到的安培力均较小，故系统的机械能增加，当系统稳定时，ab棒将向上做匀速运动，cd棒向下做匀速运动，此时两棒受到的安培力大小均为，，即整个系统的机械能不再增加，因此ab、cd棒组成的系统机械能先增大后不变，D正确。
11.【答案】油膜是单分子层；
；
。
【解析】本实验中做了三点理想化假设：将油酸分子视为球形、视油酸分子是紧挨在一起的、形成的油膜是单分子层；
根据题意可知，油酸分子的直径；
某学生在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，计算结果偏小，根据公式可知，可能的原因是面积测量值偏大，或者体积偏小，浓度偏小，
A选项中油酸未完全散开，就开始描绘油膜轮廓，会导致油膜面积测量值偏小，油酸分子直径测量值偏大，故A错误；
B选项中油酸酒精溶液放置时间过长，酒精挥发，油酸酒精溶液的实际浓度变大，但代入公式计算的浓度偏小，导致油酸分子直径测量值偏小，B正确；
C选项中计算油膜面积时，没有计算不足一格的方格，测量的面积偏小，导致油酸酒精分子直径测量值偏大，C错误；
故选B。
12.【答案】；增大；；；
【解析】、变压器是利用互感现象工作的，有闭合铁芯时，能大大增强原、副线圈之间的磁耦合，使实验效果更明显。如果使用无铁芯的原副线圈，磁场会有很大的漏磁导致实验误差较大，所以必须选用有闭合铁芯的原副线圈， A正确，B错误；
C.变压器只能对交流电压进行变压，直流电源不能产生变化的磁场，无法在副线圈中产生感应电动势，所以不能用直流电源，C错误；
D、要测量原、副线圈两端的交流电压，多用电表低压交流电压挡可以用来测量交流电压，所以需要选用，D正确。
根据变压器的变压比公式其中、分别为原、副线圈两端的电压，，分别为原、副线圈的匝数当保持原副线圈匝数、不变时，，与成正比。当原线圈接入电压增大时，副线圈两端电压也会增大。答案为增大。
由题中数据可知，
因实际变压器有漏磁、发热现象，可知为原线圈，直接与电源相连；
、增加交流电源的频率，根据变压器的原理，在匝数和原线圈电压不变的情况下，副线圈电压的最大值为频率虽然增大，但原线圈电压不变，匝数不变，磁通量变化率的最大值与匝数和原线圈电压有关，所以副线圈电压的有效值不变， A错误；
B、摆正并拧紧了松动的铁芯，减少了漏磁使原、副线圈之间的磁耦合增强，副线圈的磁通量变化率增大，根据，副线圈产生的感应电动势增大，B正确；
C、减少副线圈的匝数，由变压比可得，，减小，会减小，C错误；
D、增加原线圈的而数，由可得，，增大，会减小，D错误，答案为： B。
把变压器和R等效为一个电阻R等，Ro当作电源内阻，当内外电阻相等，即等时，输出功率最大，根据理想变压器电压与匝数比的关系得，，根据理想变压器电流与匝数比的关系，原线圈的等效电阻
R等，当时，即，解得。
13.【答案】解：管中密封气体的压强
过程中封闭气体经历等压变化，设两侧管的横截面积为S，
根据
可得
解得
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】解对金属棒和飞机模型整体受力分析，在安培力的作用下做匀加速直线运动，受到的安培力为，由牛顿第二定律有，由匀变速直线运动规律有，代入数据得：；
金属棒的动能变成全电路的焦耳热为，由分配关系，代入数据得；
当金属棒稳定运动时，设速度为，此时电容器上带的电量为，电容器的电量的变化即为通过金属棒的电量为，对金属棒，由动量定理有，由以上公式代入数据得：。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】解：球在磁场中做匀速圆周运动到y轴上C点，
由几何关系可知，，
又，
解得：；
碰撞后小球所带电荷量分别为、，
故有：，，
解得：，，
小球A与y轴正方向成角出磁场与B球相碰，两个小球碰后速度分别为、，方向也与y轴正方向成角，
两个小球碰撞过程动量守恒，有：，
进入电场时的速度与电场方向垂直，两个小球在电场中做类平抛运动回到O点，两球的位移大小相等，都为d，加速度为、，
沿初速度方向、电场强度方向分解运动，
有：，，
，，
，
同理可得：，
解得
可得
，，
代入可得；
小球在电场中运动的轨迹方程为二次函数，若要从C到O的运动轨迹具备轴对称性，则轨迹方程将以为轴，小球A碰后在电场中从C到O做类似斜上抛运动，需要将电场强度方向调整为沿x轴正方向。
此时小球A的加速度为，将运动沿x轴、y轴进行分解，
解得：，
可用逆向思维，设小球从O点与y轴负方向成角射入电场，历时t其坐标为，
故有：，
联立消去时间t，可以得到小球A在电场中运动的轨迹方程为：。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】