2024-2025学年四川省眉山市仁寿第一中学校（北校区）高二（下）期末物理试卷（6月）（含解析）

2024-2025学年四川省仁寿第一中学校（北校区）高二（下）期末物理试卷（6月）
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.有一种智能自动门，它能根据人的不同体形特征决定门需要开多大。这种智能门上装配有大量红外传感器，当人们需要穿过这扇门的时候，门扇上的水平条（由计算机控制）便根据人的头、身躯及随身携带的箱包等参数再加上10厘米左右的剩余活动空间将门准确打开。开发这样的智能门能减少冷、热空气的进入或流失，这非常有利于保持室内温度。已知光速为，下图为电磁波谱，则此感应门工作时接收到电磁波的频率最接近（　　）
A. B. C. D.
2.下列说法中正确的是（）
A. 图甲中，若只增大弹簧振子的振幅，弹簧振子的周期将变大
B. 图乙：在匀强磁场内运动的闭合线框中有感应电动势
C. 图丙：闭合线框中点的电势低于点的电势
D. 图丁：生活中常用微波炉来加热食物，这是利用了红外线的热效应
3.如图甲所示，某同学利用了智能手机和一个磁性小球来测量重力加速度。打开智能手机的磁传感器，将磁性小球由平衡位置拉开一个小角度由静止释放，手机软件记录磁感应强度的变化曲线如图乙所示，下列说法正确的是（）
A. 单摆的周期为 B. 测量出的重力加速度
C. 小球拉起的幅度越大，运动周期越大 D. 小球经过最低点时，速度最大，合力为零
4.某图书馆的书籍防盗系统利用LC振荡电路原理，在出口处的地毯下埋有线圈L与电容器C构成的振荡电路，如图甲所示。当未消磁的书籍标签（内含金属材料）靠近时，线圈的自感系数增大，导致振荡频率变化，从而触发警报。若该振荡电路中电容器上极板的电荷量q随时间t变化的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A. 时刻，电容器的电场能为零
B. 时刻，线圈的自感电动势最大
C. 时间内，线圈中电流逐渐减小
D. 时间内，未消磁的书籍标签正在远离线圈
5.摆长为1m的单摆分别在地球表面和某星球表面做受迫振动的共振曲线，已知该星球表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度，地球表面的重力加速度g取10m/s2.，正确的是（　　）
A. 图线I是该地球上的单摆共振曲线
B. 由图可知：频率越大，单摆的振幅越大
C. 将一摆钟从地球移到该星球上，摆钟会变慢
D. 该星球表面的重力加速度约为4m/s2
6.磁感应强度为0.2T的匀强磁场中有一个闭合的金属线框abcd，线框以某一角速度绕中心轴转动，其发热功率为 P；当线框转至如图所示的位置时固定不动，使磁场的磁感应强度随时间的变化率为0.1T/s，线框的发热功率仍为P，则线框转动角速度的大小为（　　）
A. B. C. D.
7.如图甲所示为半径为L的半圆形导轨通过导线与定值电阻R相连，时，足够长的导体棒绕导轨与导线连接的O点以恒定的角速度由竖直位置开始顺时针转动导体棒转动时，导轨与导线的连接点O断开，整个装置处在垂直纸面向外的匀强磁场中;图乙中半径为L的半圆形导轨通过导线与定值电阻R相连，其所在的空间存在垂直纸面向外的匀强磁场，时磁感应强度大小为，磁感应强度随时间的变化规律如图丙所示.导线、导轨、导体棒的电阻均不计，当时流过图甲与图乙中两电阻的电流相等.则等于
A. B. 4 C. D. 2
二、多选题：本大题共3小题，共15分。
8.如图甲所示，一单摆做小角度摆动，从某次摆球由左向右通过平衡位置开始计时，相对平衡位置的位移随时间变化的图象如图乙所示。不计空气阻力，取重力加速度。对于这个单摆的振动过程，下列说法正确的是（　　）
A. 单摆的摆长约为2.0m
B. 单摆的位移x随时间t变化的关系式为
C. 从到的过程中，摆球的重力势能逐渐减小
D. 从到的过程中，摆球所受回复力逐渐减小
9.在匀强磁场中有一电阻忽略不计的矩形线圈，绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的正弦交流电的感应电动势e随时间t的变化如图甲所示，把该交流电输入到图乙中理想变压器的A、B两端。已知为热敏电阻（其电阻随温度升高而减小），R为定值电阻，图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是（　　）
A. 变压器A、B两端电压的瞬时值表达式为
B. 图甲中时，穿过线圈的磁通量的变化率最大
C. 处温度升高后，电压表与示数的比值变大
D. 处温度升高后，变压器的输入功率增大
10.为探究电磁感应中的能量转化，某课外小组设计实验装置如图所示。足够长的水平平行固定金属导轨MN、PQ间距，处于磁感应强度大小，方向竖直的匀强磁场（图中未画出）中。导轨上静置两根长度均为L的导体棒a和b，其中导体棒a的质量、阻值，导体棒b的质量、阻值。绕过定滑轮的细绳一端连接导体棒b的中点，另一端悬挂质量的重物，重物距离地面的高度，初始时导体棒a、b和重物均处于静止状态。先固定导体棒a，然后释放重物，重物落地前瞬间导体棒b的速度恰好达到最大，此时立即释放导体棒a。已知运动过程中导体棒与导轨始终垂直且接触良好，不计导轨电阻及一切摩擦，导体棒b始终未到达定滑轮处，取。下列说法正确的是（　　）
A. 导体棒b沿导轨滑动的最大速度为3m/s
B. 导体棒a沿导轨滑动的最大速度为3m/s
C. 从释放导体棒b到两导体棒稳定，导体棒a中产生的焦耳热为5.4J
D. 从释放导体棒b到两导体棒稳定，通过导体棒b的电荷量为0.3C
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某同学在做“利用单摆测重力加速度”实验中：
(1)先测得摆线长，用游标卡尺测得摆球的直径如图甲所示，则小球的直径为_____cm。
(2)为了减小测量周期的误差，摆球应在经过最_____（填“高”或“低”）点的位置时开始计时，并用秒表测量单摆完成多次全振动所用的时间，求出周期。
(3)为了提高测量精度，需多次改变L的值并测得相应的T值。现测得的六组数据，标示在以L为横坐标、为纵坐标的坐标纸上，即图乙中用“×”表示的点。（取）根据图中的数据点作出与L的关系图线如图所示，则重力加速度_____。（结果保留三位有效数字）
(4)如果测得的g值偏大，可能的原因是 （填正确答案标号）。
A．单摆的悬点未固定紧，振动中出现松动，使摆线增长了
B．把n次摆动的时间误记为次摆动的时间
C．以摆线长作为摆长来计算
D．以摆线长与摆球的直径之和作为摆长来计算
12.已知一热敏电阻当温度从10℃升至60℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用如图甲所示的测量电路探究热敏电阻阻值随温度变化的具体关系。

（1）实验时，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值，则热敏电阻的计算值_______（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值；
（2）若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为4.5V和1.5mA，则此时热敏电阻的阻值为_______kΩ（保留2位有效数字）。实验中得到的该热敏电阻阻值随温度t变化的曲线如图乙所示。将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为1.4kΩ。由图乙求得，此时室温为_______℃（保留2位有效数字）；
（3）在温度为10℃左右的环境中工作的自动恒温箱简图如图丙所示，箱内电阻，，，为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图像与图乙相同。当a、b端电压时，电压鉴别器会令开关 S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当时，电压鉴别器会令开关 S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在_______℃（保留2位有效数字）。
四、计算题：本大题共3小题，共41分。
13.据中国载人航天工程办公室消息，2025年，中国载人航天工程将扎实推进空间站应用发展和载人探月两大任务，预计在2030年前实现载人登月；
(1)若宇航员把在地球上走时准确的摆钟带到月球上，要使摆钟在月球上走时仍然准确，则应该______摆钟摆长（填“增加”或“减小”）；
(2)假设将来我国宇航员登陆月球成功后，在月球表面做单摆实验，测得摆长为L的单摆振动周期为T，已知月球的半径为R，万有引力常量为G。求月球表面的重力加速度和月球质量；
14.如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈匝数N=500匝，面积，线圈匀速转动的角速度ω=100πrad/s，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，经高压输电，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，两根输电导线的总电阻为R=5Ω，变压器可视为理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为，若用户区标有“220 V，8.8kW”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻不可忽略，其它导线的电阻值均可忽略。
（1）求交流发电机产生电动势的最大值；
（2）求输电线路上损耗的电功率；
（3）若升压变压器原、副线圈匝数比为，求交流发电机线圈上的热功率Pr。
15.游乐园里的儿童过山车深受小朋友的喜爱，小朋友坐到轨道车中，利用电磁弹射的原理将车弹射出去，上升到一定的高度。现将电磁弹射车的原理简化为如图所示。ABEF和CDGH为两个宽度均为的水平光滑平行金属导轨，BDEG间有一段绝缘轨道连接（图中阴影区域），EF和GH右侧的斜面有导线连接，ABCD间为足够长的“加速区”，存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，绝缘轨道右侧有个“减速区”，“减速区”有n个连续宽度为的匀强磁场（磁场间距离也为d），磁感应强度均为。轨道的左端分别连有电动势为的电源，内阻忽略不计，电容，弹射车的下端连有一根导体棒（弹射车未画出），当单刀双掷开关拨至“1”时，电源对电容充电，充满电后将开关拨至“2”，在导体棒的推动下弹射车的速度达到稳定后进入绝缘轨道右侧，经过若干磁场区域后速度减小为，冲上右侧斜面才能保证小朋友的安全；已知弹射车和导体棒的总质量为，导体棒的有效电阻，其他电阻忽略不计，重力加速度g取，不考虑磁场间的相互影响。求：
(1)电容器储存的最大电荷量；
(2)开关拨至“2”瞬间弹射车的加速度；
(3)弹射车弹出“加速区”时的速度与磁感应强度B的关系；
(4)“减速区”的磁场最少的个数。
1.【答案】
【解析】由图可知，红外线的波长 在 ，且波长越长，频率越小，故感应门接收到电磁波的最小频率
感应门工作时接收到电磁波的频率最接近
故选D。
2.【答案】
【解析】A．图甲中，弹簧振子的周期与振幅无关，则若只增大弹簧振子的振幅，弹簧振子的周期将不变，选项A错误；
B．图乙：在匀强磁场内运动的闭合线框由于切割磁感线，则有感应电动势，但不会形成感应电流，选项B正确；
C．图丙：根据右手定则可知，闭合线框中 点的电势高于 点的电势，选项C错误；
D．图丁：微波炉加热食物是利用微波进行加热的，不是利用红外线的热效应作用，故D错误。
故选B。
3.【答案】
【解析】小球每次经过最低点，手机软件记录的磁感应强度会达到峰值，根据乙图知小球相邻两次经过最低点的时间间隔是t0，为半个周期，所以单摆的周期为2t0，A选项错误；
结合单摆周期公式，得到,单摆的周期为2t0，所以重力加速度，B选项正确；
根据单摆的周期 ，单摆运动周期与振幅无关,C选项错误;
小球经过最低点时，速度最大,合力提供向心力,不为零,D选项错误。
4.【答案】
【解析】A． 时刻，电容器 上极板带电量最大，可知电场能最大，选项A错误；
B． 时刻，电容器放电完毕，此时线圈 的电流最大，电流变化率最小，则自感电动势最小，选项B错误；
C． 时间内，电容器带电量增大，则线圈 中电流逐渐减小，选项C正确；
D. 由图可知 时间内，振动电路的振动周期逐渐变大，根据
可知线圈自感系数L变大，可知未消磁的书籍标签正在靠近线圈 ，选项D错误。
故选C。
5.【答案】
【解析】A．该星球表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度，根据
可知，单摆在该星球表面的固有周期较大，固有频率较小，由题图可知，图线Ⅰ是该星球上的单摆共振曲线，图线Ⅱ是地球上的单摆共振曲线，故A错误；
B．单摆的振幅主要与系统的能量、摆球的质量、以及摆动的初始条件有关，与单摆的频率无直接关系，故B错误；
C．将一摆钟从地球移到该星球上，摆钟的摆动周期会变大，摆钟会变慢，故C正确；
D．根据
可知
则该星球表面的重力加速度约为
故D错误。
故选C。
6.【答案】
【解析】线框以某一角速度绕其中心轴匀速转动时电动势的最大值为 ，此时线框的发热功率为 ，磁场均匀增大时，产生的感应电动势为 ，此时线框的发热功率为 , 联立解得 。
故选B。
7.【答案】
【解析】图甲中,在t=时导体棒转过的角度为=t==,则导体棒的有效切割长度为l=L,感应电动势为==,流过定值电阻的电流为==;
图乙中,由法拉第电磁感应定律得感应电动势为E乙==,由图丙可知=,则流过定值电阻的电流为=,解得=,由题意可知=,解得=,C正确.
故选C。
8.【答案】
【解析】解：A、根据图乙可知单摆的周期T=2s,根据解得，单摆的摆长为L=，故A错误；
B、单摆的圆频率为，由图乙可知单摆的振幅A=8cm,所以单摆的位移x随时间t变化的关系式为x=8sinπt（cm），故B正确；
C、由图乙可以看出从t=0.5s到t=1.0s的过程中，摆球的位移逐渐减小，即摆球的速度逐渐增大，动能逐渐增大，摆球的重力势能逐渐减小，故C正确；
D、由图乙可以看出从t=1.0s到t=1.5s的过程中，摆球的位移逐渐增大，根据回复力公式F=-kx可知，摆球的回复力逐渐增大，故D错误。
故选：BC。
根据单摆的周期公式计算；根据单摆的周期得到单摆的圆频率，从图乙得到单摆的振幅，进而可得单摆的位移表达式；根据图乙分析，当摆球的位移减小时，摆球的速度增大，回复力减小。
掌握单摆的周期公式，知道单摆的动能和重力势能以及回复力随位移的变化特点是解题的基础。
9.【答案】
【解析】A．如甲图可知，
由
得
由
得 ，A错误；
B．由 ， 时 ，穿过线圈的磁通量的变化率为零，B错误；
C．把理想变压器和电阻R看成等效电源，电动势为 ，内阻为 ，由于交流电的有效值不变， 不变，故电压表 的读数不变，则 不变
由
得 ， 处温度升高，电阻减小，则 增大
由
得 ， 增大， 减小
则 增大，即电压表 与 示数的比值变大，C正确；
D．由 ，知 增大， 增大
变压器的输入功率 增大，D正确。
故选CD。
10.【答案】
【解析】A．导体棒b的速度最大时导体棒b和重物均受力平衡，有
根据闭合电路欧姆定律有
解得
故A错误；
B．释放导体棒a后，导体棒a、b最终以相同的速度匀速运动，根据动量守恒定律有
解得
故B正确；
C．根据能量守恒定律有
因流过导体棒a、b的电流始终相等，所以有
解得
故C正确；
D．释放导体棒a前，根据法拉第电磁感应定律有
释放导体棒a后，对导体棒a根据动量定理有
因
所以通过导体棒b的电荷量
故D错误。
故选BC。
11.【答案】
【解析】（1）用游标卡尺测得摆球的直径2.1cm+5×0.05mm=2.125cm
（2）为了减小测量周期的误差，摆球应在经过最低点的位置时开始计时，并用秒表测量单摆完成多次全振动所用的时间，求出周期。
（3）根据
可得
由图像可知
解得g=9.80m/s2
（4）根据
可得
A．单摆的悬点未固定紧，振动中出现松动，使摆线增长了，但计算时仍用原来的值计算，根据 可知，g测量值偏小，选项A错误；
B．把n次摆动的时间误记为 次摆动的时间，则周期T测量值偏小，根据 可知，g测量值偏大，选项B正确；
C．以摆线长作为摆长来计算，则摆长偏小，则根据 可知，g测量值偏小，选项C错误；
D．以摆线长与摆球的直径之和作为摆长来计算，摆长偏大，根据 可知，g测量值偏大，选项D正确。
故选BD。
12.【答案】
【解析】（1）实验采用电流表外接法，由于电压表的分流作用，使得测量的电流值偏大，则根据 可知，测得热敏电阻值小于真实值。
（2）热敏电阻的阻值
根据 图像， 时，t约为36℃。
（3）设电路路端电压为U，当 时，则有
代入数据解得
由乙图可知，当 时， 。
13.【答案】
【解析】详细解答和解析过程见【答案】

14.【答案】
【解析】（1）根据正弦式交变电流产生的规律，确定电动势的最大值。
（2）根据变压器的变流比，确定输电线上的电流，进一步确定损耗的电功率。
（3）根据变压器的变压比确定升压变压器的输入电流，计算线圈内阻消耗的热功率.
此题考查了正弦式交变电流的产生规律和变压器的工作原理，解题的关键是明确变压器的变流比和变压比，并灵活运用。
15.【答案】
【解析】详细解答和解析过程见【答案】

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