重庆市第八中学校2024-2025学年高二上学期期末考试物理试卷 (含解析)

重庆市第八中学校2024-2025学年高二上学期期末考试
物理试卷
本试卷满分100分,考试用时75分钟
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．以下是某同学对磁场相关概念、公式的理解，其中正确的是（　　）
A．奥斯特实验中通电导线要东西方向放置
B．磁感应强度就是电流元IL所受的磁场力F与IL的比值
C．磁感应强度大的地方，线圈面积越大，穿过线圈的磁通量也越大
D．磁感应强度的大小在数值上等于穿过垂直磁场方向的单位面积的磁通量
2．关于分子动理论，下列说法正确的是（　　）
A．图甲“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，应先滴油酸酒精溶液，再撒痱子粉
B．图乙为水中炭粒运动位置的连线图，连线表示炭粒做布朗运动的轨迹
C．图丙为分子力与分子间距的关系图，分子间距从增大时，分子力先变大后变小
D．图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线②对应的温度较低
3．近年来，无线门铃逐渐在各大城市流行。图甲为某款无线门铃按钮，这款门铃可以自己发电，不需要连接外电源。其“自发电”部分电路如图乙所示，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是（ ）
A．按住按钮不动，门铃会一直响
B．按下按钮过程，螺线管上有从P到Q方向的电流
C．松开按钮过程，螺线管与磁铁之间有排斥力
D．按下和松开按钮过程，螺线管产生的感应电动势大小一定相等
4．如图所示，虚线框MNPQ内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。a、b、c是三个质量和电荷量都相等的带电粒子，它们从PQ边上的中点沿垂直于磁场的方向射入磁场，图中画出了它们在磁场中的运动轨迹。若不计粒子所受重力，则（　　）
A．粒子a带负电，粒子b、c带正电
B．粒子c在磁场中的速度最大
C．粒子c在磁场中的加速度最大
D．粒子c在磁场中运动的时间最长
5．鼠标滚轮是鼠标上位于左键与右键之间的部件。某一鼠标滚轮上使用了霍尔效应传感器，传感器上有一块非常小的金属板，如图所示，P、Q端与电压表相连，左右端与电源相连。当环形磁铁旋转时，电压表就会有读数，图示时刻磁铁的N、S极分别在竖直面的下、上两端。则（　　）
A．图示时刻左端积累了负电荷
B．图示时刻P端积累了负电荷
C．图示时刻金属板中电子恰好不受磁场力的作用
D．磁铁的旋转不会对金属板中电子运动产生影响
6．在如图所示的电路中，是自感系数较大、直流电阻不计的自感线圈，A、B是两个相同的小灯泡，D是理想二极管，关于实验现象，下列说法正确的是（　　）
A．闭合开关S瞬间，A灯和B灯均是缓慢变亮
B．闭合开关S瞬间，A灯不亮，B灯缓慢变亮
C．断开开关S瞬间，A灯和B灯均是立即熄灭
D．断开开关S瞬间，A灯闪亮后再熄灭，B灯逐渐熄灭
7．光照传感器在辽宁大棚种植中得到了广泛的应用，技术人员通过光敏电阻设计了如图所示的光控电路，增加植物光照时间，有效地提高了作物的产量。电阻箱阻值调整为，闭合开关后，秋天傍晚6点时，灯泡L两端的电压达到一定值，恰好能发光。已知光敏电阻的阻值随光照的增强而减小，电流表、电压表均为理想电表，灯泡的光对光敏电阻的影响不计，不考虑灯泡电阻的变化。下列说法正确的是（　　）
A．光照减弱的过程中电流表示数增大
B．光照减弱的过程中电压表和电流表示数比值不变
C．光照减弱的过程中电压表和电流表变化量绝对值的比值变大
D．若电阻箱阻值大于，则秋天傍晚6点之后L才可能发光
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8．在图甲所示的交流电路中，输入端、所接电源电压随时间的变化关系如图乙所示。原线圈电路中接有“8V，4W”的小灯泡，副线圈电路中所接灯泡L的额定电压为，电阻恒为，定值保护电阻。滑动变阻器的触头滑到适当位置时，两个灯泡恰好都正常工作。假设变压器是理想变压器。下列说法正确的是（　　）
A．通过灯泡的电流方向每秒改变25次
B．电源的输出功率是
C．变压器原、副线圈的匝数比
D．滑动变阻器接入电路的电阻为
9．列车进站时如图所示，其刹车原理可简化如下：在车身下方水平固定一材质均匀的矩形线框，利用线框进入磁场时所受的安培力，辅助列车刹车。已知列车的质量为，车身长为，线框的和长度均为（小于匀强磁场的宽度），线框的总电阻为。站台轨道上匀强磁场区域足够长，磁感应强度的大小为。车头进入磁场瞬间速度为，方向水平向右。列车停止前所受铁轨及空气阻力的合力大小恒为，方向水平向左。车尾进入磁场瞬间，列车恰好停止。下列正确的是（　　）
A．列车进站过程中
B．列车边进入磁场瞬间，线框的电流大小为
C．列车边进入磁场瞬间，加速度大小
D．列车从进站到停下来的过程中，线框边消耗的电能为
10．如图所示，半径为的圆形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，圆形区域内、为互相垂直的竖直和水平两条直径，沿方向距点为的点处固定一足够长的挡板，挡板与的夹角，粒子打到挡板上会被吸收，圆形磁场区域以外空间存在竖直向上的匀强电场。一质量为、电荷量为的带负电粒子（重力不计）自点沿方向以速度射入磁场，经磁场偏转后从点沿方向射出磁场，之后恰好未打在挡板上，图中已画出粒子在电场中运动的轨迹。下列正确的是（　　）
A．匀强磁场的磁感应强度大小
B．匀强电场的电场强度大小
C．若将原电场换为方向垂直纸面向里的匀强磁场，粒子之后也恰好未打在挡板上，其磁感应强度大小
D．若将原电场换为方向垂直纸面向里的匀强磁场，粒子之后也恰好未打在挡板上，粒子返回圆形磁场区域边界时的位置到点的距离
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11．硅光电池是太阳能电池的一种，某同学为了测定该电池的电动势和内电阻，设计了如图1所示电路。图中与串联的定值电阻的阻值为，、均视为理想电表，在一定强度的光照下进行下述实验（计算结果均保留三位有效数字）
(1)闭合开关，调节滑动变阻器，读出电流表、的值、。为了作出此电池的曲线，需要计算出电路的路端电压，则 （用题中所给字母表示）；
(2)根据测量数据作出该硅光电池的图像如图2所示，该电池的电动势 V；在流过电流表的电流不大于的情况下，此电池的内阻 ；
(3)若将该硅光电池两端接上阻值为的电阻，此时对应的电池内阻 。
12．为探究“RFP602”型半导体薄膜压力传感器的电阻随压力的变化关系，将图甲的传感器固定在图乙的铁架台支架平面上，总重量为的形金属框架上沿压在传感器上，下端悬吊钩码。改变钩码的数量（每个重），就改变了传感器所受的压力。已知该传感器的电阻约，电阻测量采用伏安法，主要器材如下：
A．电流表（量程，内阻约）
B．电流表（量程，内阻为）
C．滑动变阻器（最大阻值为）
D．电阻箱（最大阻值为）
E.电源（电动势为）
(1)电阻的测量电路图如下图所示。为提高测量精度，测量的电路中，电流表应选择 （选填""或""）；电压表应选择 （选填""或""）和电阻箱串联改装成量程为的电压表，电阻箱的电阻值应调节为 ；
(2)正确连接电路后，多次改变形金属框架下悬吊钩码的数量，部分数据记录如下表，并算出第2、3两次实验数据的压力值，填入下方表格当中：
实验次数 1 2 3 4 5 6
钩码数量 0 1 2 3 4 5
压力 0.5 2.0 2.5 3.0
电阻 55.52 34.63 27.17 25.26 24.14 22.12
(3)把上题两组数据描到图丁中，连同已描出的点绘出图线 ；
(4)根据图线可知，“RFP602”的电阻随压力的变化特点是 。用它测压力时，灵敏度较大的区间是 （选填“1N左右”或“4N左右”）。
13．如图甲所示，轻绳吊着匝数的正方形闭合线圈，下方区域分布着匀强磁场，磁感应强度大小B随时间t变化关系如图乙所示，线圈始终处于静止状态。已知线圈的质量、边长、电阻，取。求时
(1)线圈中的感应电流大小I；
(2)轻绳中的拉力大小F。
14．研究人员在研究“电磁弹射”、“磁悬浮列车”等的工作原理时，常常设计各种分布规律的磁场对金属线框产生作用。比如下图所示的垂直于光滑水平桌面的磁场区域：边界、位于水平桌面且彼此平行、相距为，区域I、II、III的宽度分别为、、，其中区域III中无磁场，区域I、II中存在方向相反、磁感应强度大小均为的匀强磁场。若干个这样的区域I、II、III依次排列。长、宽分别为、的矩形金属线框平放在桌面上，其匝数为、质量为、总电阻为。时，线框刚好与第一个匀强磁场区I重合，并在水平向右的力（大小未知）作用下以速度向右匀速运动；
(1)当矩形线框的边、边分别处于磁场区I、II中时，求线框产生的感应电动势；
(2)求线框中感应电流的有效值。
15．某研究团队设计了一种粒子加速器的模型，如图甲所示。“加速装置”为一对平行金属板，两极板间的电势差为U；“循环部分”由4个圆形磁场区域组成（其磁感应强度大小可调）；“测速装置”用于测量粒子是否达到预期速度。一束质量为m、电荷量为e的负电粒子流，通过“引入装置”无初速飘入加速装置，经加速装置加速n次后从“引出装置”引出，并保持速度大小不变从AD中点O进入一边长为L的正方形匀强磁场（边界处无磁场），磁感应强度大小（其中k>0且可调节、如图丙所示，不计粒子重力、粒子间的相互作用力及碰撞，计算结果可以保留根号。
（1）求粒子离开“引出装置”时的速度大小。
（2）“测速装置”是一个长、宽、高分别为的长方体中空装置，如图乙所示，其中上、下两面为导电板，前、后两面为绝缘板，左、右两面开放，两导电板间有磁感应强度为，方向向里的匀强磁场。调节加在两导电板的电压，可以使粒子每次经过“测速装置”时均做匀速直线运动。求粒子最后一次经过装置时，加在两导电板的电压。
（3）由于干扰，导致粒子流以发散角POQ（在纸面内）从O点进入正方形匀强磁场（速度大小相等），如图丙所示，其中若要求所有粒子均能从AB边射出（不含A、B点），求k的取值范围。
参考答案及解析
1．答案：D
解析:A.由于地磁场有由南向北的分量，为了让小磁针发生明显偏转，应让导线产生的磁场沿东西方向，所以进行奥斯特实验时，导线应水平南北方向放置，故A错误；
B.磁感应强度采用的是比值定义法，不能说磁感应强度是通电导线所受的磁场力F与IL的比值，同时如果 场和电流不垂直时，还要涉及夹角，故B错误；
C.根据碳通量公式，磁感应强度越大的地方，线图的面积越大，则穿过线圆的磁通量也不一定变大，要注意线圈与磁场放管角度，加线圆与磁场平行时磁通量一定为零，故C错误；
D.由可知，磁感应强度的大小在数值上等于穿过垂直磁场方向的单位面积的磁通量，故D正确：
2．答案：C
解析:A.＂用油膜法估测油酸分子的大小＂实验中，应先撒痱子粉，再滴油酸酒精溶液，否则很难形成单分子油膜，A错误；B.图中的折线是炭粒在不同时刻的位置的连线，并不是固体小颗粒的运动轨迹，也不是分子的运动轨迹，由图可以看出小炭粒在不停地做无规则运动，B错误；C.根据分子力与分子间距的关系图，可知分子间距从增大时，分子力表现为引力，分子力先变大后变小，C正确；D.由图可知，（2）中速率大分子占据的比例较大，则说明（2）对应的平均动能较大，故（2）对应的温度较高，即，D错误；故选C。
3．答案：B
解析:A.按住按钮不动，穿过螺线管的磁通量不变，不会产生感应电流，则门铃不会响，选项A错误；
B.按下按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左增加，根据楞次定律可知，螺线管上有从P到Q方向的电流，选项B正确；
C.松开按钮过程，根据＂来拒去留＂可知，螺线管与磁铁之间有吸引力，选项C错误；
D.按下和松开按钮过程所用时间不一定相同，则螺线管中磁通量变化率不一定相同，则螺线管产生的感应电动势大小不一定相等，选项D错误。故选B。
4．答案：D
解析:A.根据左手定则可知，粒子a带正电，粒子b、c带负电，故A错误；
BC.带电粒子在磁场中做匀速图周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有得粒子c的轨迹半径最小，速度最小，所以粒子c的加速度最小，故BC错误；
D.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有且解得三个带电粒子的质量和电荷量都相等，故三个粒子在同一磁场中运动的周期相等，粒子的轨迹对应的圆心角最大，所以粒子c在磁场中运动的时间最长，故D正确。故选D。
5．答案：B
解析:图示时刻电子向左运动，受到的洛仑兹力使电子积累在P端，A、D错误B正确;此时磁
感线垂直金属板，磁场力不为零，C错误。
6．答案：B
解析:AD.开关S闭合的瞬间，由于二极管不导通，则A灯不亮，由于自感使得通过线圈的电流逐渐变大，可知流过B的电流增大，所以B灯逐渐变亮，A正确，B错误；断开开关S的瞬间，B灯的电流突然消失，立即熄灭；流过线圈的电流减小，产生自感电动势，线圈相当于电源，与二极管和A灯组成回路，所以A灯突然闪亮一下再熄灭，C错误，D正确。
7．答案：D
解析:光照减弱的过程中，光敏电阻的阻值增大，整个回路的电阻增大，电流表示数减小，故A错误；电压表和电流表示数的比值为并联部分总电阻，光照减弱的过程中，电压表和电流表示数的比值增大，故B错误；根据闭合电路欧姆定律可知电压表和电流表变化量绝对值的比值为，恒定不变，故C错误；若电阻箱阻值大于，则当光敏电阻阻值大于傍晚6点时的阻值时，灯泡才可能发光，故D正确。
8．答案：BD
解析:A.由图乙知，原线圈交流电的周期频率即每秒交流电方向改变50次，变压器不改变交变电流的频率，则副线圈中灯泡的电流方向每秒改变50次，故A错误；
B.a、b间电压有效值原线圈电路中的小灯泡正常工作，则流过原线圈的电流则电源的输出功率，故B正确；
C.设副线圈电路中的灯泡正常工作时的电流为，则故变压器原、副线圈的匝数比，故C错误；
D.原线圈两端电压由得故副线圈的总电阻所以滑动变阻器接入电路的电阻，故D正确。
故选BD。
9．答案：BC
解析:A.根据右手定则可知，列车进站过程中感应电流的方向为abcd，则，A错误；
B.列车ab边进入磁场瞬间，线框的电流大小为，B正确；
C.列车ab边进入磁场瞬间，根据牛顿第二定律解得加速度大小，C正确；
D.列车从进站到停下来的过程中，根据动能定理其中
线框bc边消耗的电能为，D错误。故选BC。
10．答案：ACD
解析:A.粒子运动的轨迹如图所示
粒子在磁场中偏转，根据几何关系可知，粒子运动的轨迹半径根据牛顿第二定律有解得，故A正确；
B.已知，粒子在电场中做类平抛运动，根据类平抛运动规律，可知粒子在电场中做匀速直线运动的位移为又粒子速度和挡板相切时有
其中联立解得，故B错误；
CD.粒子运动轨迹恰好与挡板相切，运动轨迹如图所示
根据几何关系可知则解得粒子在匀强磁场做匀速圆周运动，则有且联立解得根据几何关系可得i与f的距离为，故CD正确。故选ACD。
11．答案：(1)
(2)2.90；4.00
(3)5.60
解析:（1）理想电流表和定值电阻构成一个电压表，可测量外电压为
（2）硅光电池的图像，当时，，图线的斜率的绝对值表示内阻，所以
在流过电流表的电流小于200mA的情况下，此电池的内阻
（3）作出的定值电阻的图线，是一条过原点的直线，该直线与图乙中电源的外电压和电流图线有交点，交点对应的电压和电流表示硅光电池两端接上阻值为的电阻时的电压和电流，如图所示
电压值为1.5V，电流为0.25A，则对应的电池内阻为
12．答案：(1)；；1180
(2)1；1.5
(3)如图所示
(4)电阻随压力的增大，阻值逐渐减小，且减小幅度降低；1N左右
解析:（1）一条电路是电流表与电阻箱R串联作为电压表，另一条为与电流表串联；二者电压相等，由于的电阻大于电阻箱R的阻值，故与电流表串联，电流表与电阻箱R串联作为电压表；根据计算可得
（2）由于每个钩码重0.5N，故钩码数量为1时，压力为1N；钩码数量为2时，压力为1.5N。
（3）如图所示
（4）根据图线可知，＂RFP602＂的电阻随压力的增大，阻值逐渐减小，且减小幅度降低；
由图可得，在压力为1N左右时，阻值变化较大，灵敏度高。
13．答案：见解析
解析:（1）根据法拉第电磁感应定律可得
解得
则线圈中的感应电流大小为
（2）时，线圈受到的安培力为
解得
安培力的方向竖直向下，线圈处于平衡状态，则有
解得
14．答案：见解析
解析:（1）由题可知，
（2）由于线框以速度向右匀速运动，可知线框产生感应电动势具有周期性，周期为
在内，线框的边、边分别处于磁场区I、II中，产生感应电流为顺时针方向，感应电动势大小为
在内，线框的hg边、ef边分别处于磁场区Ⅰ、Ⅲ中，产生感应电流为顺时针方向，感应电动势大小为
在内，线框的hg边、ef边分别处于磁场区Ⅱ、Ⅰ中，产生感应电流为逆时针方向，感应电动势大小为
在内，线框的hg边、ef边分别处于磁场区Ⅲ、Ⅰ中，产生感应电流为逆时针方向，感应电动势大小为
以顺时针方向为正方向，则一个周期内线圈的感应电动势随时间变化如图所示
设电动势的有效值为E，根据有效值定义可得
解得
则线框中感应电流的有效值为
15．答案：见解析
解析:（1）在粒子加速器中加速的全过程，有
解得
（2）最后一次经过测速装置，有
解得
（3）设k的最小值为，此时磁场最小，只要满足沿OP方向射入磁场的粒子，轨迹与BC边界相切（如图甲所示），则其它方向射入磁场的粒子均能从AB边界射出。轨迹与BC边界相切时，有
解得
又
解得
设k的最大值为，此时磁场最大，只要满足沿OQ方向射入磁场的粒子，轨迹经过A点（如图乙所示），则其它方向射入磁场的粒子均能从AB边界射出。轨迹经过A点时，有
又
解得
综上所述，要求所有的粒子均从AB边射出磁场，k值应满足