河南省百师联盟2024-2025学年高二上学期12月期中物理试题

物理试题注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。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。考试时间为75分钟，满分100分一、单项选择题：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.交流发电机的线圈匀速转动时产生正弦式交变电流，其电动势随时间变化的图像如图所示，下列说法正确的是（）A.t=0时，穿过线圈的磁通量的变化率最大 B.t=0.005s时，线圈位于中性面C.t=0.005s时，穿过线圈的磁通量为零 D.发电机线圈转动的角速度为50rad/s【答案】C【解析】【详解】A．t=0时，由题图可知，此时感应电动势为0，则穿过线圈的磁通量的变化率为0，故A错误；BC．t=0.005s时，由题图可知，此时感应电动势最大，穿过线圈的磁通量的变化率最大，穿过线圈的磁通量为零，线圈位于与中性面垂直的位置，故B错误，C正确；D．由题图可知，周期为T=0.02s，发电机线圈转动的角速度为故D错误。故选C。2.如图所示，质量为、长为的直导体棒用两绝缘细线悬挂于、，并处于竖直方向的匀强磁场中。当导体棒中通以如图所示的电流，导体棒保持静止时，悬线与竖直方向的夹角为，现通过改变磁感应强度的大小，使悬线与竖直方向的夹角从缓慢变为。在这一过程中，磁感应强度大小变为原来的（）A.2倍 B.倍 C.倍 D.3倍【答案】D【解析】【详解】悬线与竖直方向夹角为时，则有解得夹角为时，同理可得则有故选D。3.如图，一正方形金属线圈用绝缘细绳悬挂于O点，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中。某段时间内，磁感应强度的方向垂直线圈平面向里，大小随时间均匀增大，绳子始终保持绷紧状态。这段时间内，下列说法正确的是（）A.金属线圈中电流方向为顺时针 B.金属线圈中电流大小逐渐增大C.金属线圈受到的安培力大小逐渐增大 D.绳子受到的拉力大小逐渐增大【答案】C【解析】【详解】A．由于磁感应强度的方向垂直线圈平面向里，大小随时间均匀增大，根据楞次定律可知，金属线圈中电流方向为逆时针方向，故A错误；B．由法拉第电磁感应定律有由于磁感应强度的大小随时间均匀增大，则感应电流大小不变，故B错误；C．根据感应电流I大小不变，L不变，B增大，可知金属线圈受到安培力将增大，故C正确；D．根据平衡条件可得由于安培力F增大，则绳子受到拉力减小，故D错误。故选C。4.真空中有一正三角形ABC，如图所示，M、N分别为AB、AC的中点，在B、C两点分别固定等量异种点电荷，其中B点固定负电荷，C点固定正电荷。则（）A.M点和N点电场强度相同B沿直线从A点到M点，电势逐渐升高C.将电子沿直线从M点移动到A点，电场力一直做负功D.将电子沿直线从N点移动到A点，电子的电势能逐渐增加【答案】D【解析】【详解】AB．等量异种电荷的电场分布图如图所示由电场线分布图可知，M点和N点电场强度大小相等，方向不相同。根据沿电场方向电势降低，可知沿直线从A点到M点，电势降低故AB错误；D．将电子沿直线从N点移动到A点，电势降低，由公式可知将电子沿直线从N点移动到A点，电势能逐渐增加。故D正确；C．同理，将电子沿直线从M点移动到A点，电势升高，电势能降低，电场力一直做正功。故C错误。故选D。5.如图所示，直线A为某电源的U−I图线，直线B和C分别为电阻R1和R2的U−I图线。将该电源分别与R1、R2组成闭合电路时，电源的输出功率分别为P1、P2。则下列说法错误的是（）A.该电源的电动势为6V B.该电源的内阻为1ΩC.R1和R2的比值为1∶4 D.P1与P2的比值为1∶1【答案】C【解析】【详解】AB．根据U−I图像中直线A的纵轴截距为该电源的电动势，则电源的电动势为直线A斜率的绝对值表示电源内阻，则电源的内阻为故AB正确，不符合题意；C．由直线B、C可知，定值电阻阻值分别为则故C错误，符合题意；D．电源的U−I图像与定值电阻图像的交点为电阻与电源组成闭合回路时，电路中的电流与路端电压，故电源与R1组成闭合回路时，电源的输出功率为电源与R2组成闭合回路时，电源的输出功率为解得故D正确，不符合题意。故选C。6.如图所示，在直角坐标系中有、、、四点，点坐标为。空间中存在方向平行于坐标系所在平面的匀强电场，、、三点电势分别为1.8V、5V、3.2V，将一电荷量为的点电荷从点沿移动到点，下列说法正确的是（）A.坐标原点的电势为7VB.电场强度的大小为C.该点电荷在点的电势能为D.该点电荷从点移动到点的过程中，电场力做功为【答案】C【解析】【详解】A．由于该电场是匀强电场，故沿着同一个方向相同距离电势差相等，则有解得故A错误；B．电场强度沿轴方向的分量大小为沿轴方向的分量大小为则该电场的电场强度的大小为故B错误；C．根据解得该点电荷在点的电势能故C正确；D．该点电荷从点移动到点，电场力做功故D错误。故选C。7.如图所示，电阻不计的两光滑金属导轨相距，放在水平绝缘桌面上，半径为的圆弧轨道处在竖直平面内且与水平直导轨在最低点相切，水平直导轨处在磁感应强度大小为、方向竖直向下的匀强磁场中，末端与桌面边缘平齐。两金属棒、垂直于两导轨且与导轨接触良好。棒质量为、电阻为，棒的质量为、电阻为。重力加速度为。开始时棒静止在水平直导轨上，棒从圆弧顶端无初速度释放，进入水平直导轨后与棒始终没有接触并一直向右运动，最后两棒都离开导轨落到地面上。棒与棒落地点到桌面边缘的水平距离之比为。则（）A.棒离开导轨时的速度大小为B.棒离开导轨时的速度大小为C.棒在水平导轨上的最大加速度大小为D.两棒在导轨上运动过程中产生的焦耳热为【答案】D【解析】【详解】AB．设棒进入水平导轨时的速度为，根据棒从圆弧轨道滑下机械能守恒有解得离开导轨时，设棒的速度为，棒的速度为，棒与棒在水平导轨上运动动量守恒两棒离开导轨做平抛运动的时间相等，由平抛运动水平位移可知联立解得AB错误；C．棒刚进入水平导轨时，棒受到的安培力最大，此时它的加速度最大，设此时回路中的感应电动势为棒受到的安培力根据牛顿第二定律，棒的最大加速度联立解得C错误；D．根据能量守恒，两棒在轨道上运动过程中产生的焦耳热解得D正确。故选D。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，有两个或两个以上选项符合题目要求。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.目前困扰5G发展的大难题之一是供电，5G基站系统功耗大，信号覆盖半径小。如图所示，电压为100kV的主供电线路为某5G基站供电，基站用电器总功率为4kW，线路电阻为40Ω，线路损耗功率占总功率的20%（变压器均视为理想变压器），则（）A.输电线路中的电流为5A B.输电线路中的电流为2500AC.高压变压器原、副线圈的匝数比为 D.高压变压器原、副线圈的匝数比为【答案】AD【解析】【详解】AB．由题意可知，总功率为线路损耗功率为根据解得故A正确；B错误；CD．高压变压器副线圈两端的电压为由解得故C错误；D正确。故选AD。9.如图所示，电表均为理想电表，电源内阻的大小为，两灯泡的电阻均为。闭合开关，此时，两灯泡正常发光，滑动变阻器的阻值为。将滑动变阻器滑片向下滑动，电压表、示数变化量的绝对值分别为、，电流表A示数变化量的绝对值为，则（）A.电流表的示数增大，两灯泡都变亮 B.电压表的示数减小，C.电源的效率增大，电源的总功率减小 D.滑动变阻器的功率可能先变大后变小【答案】BC【解析】【详解】A．将滑片向下滑动，滑动变阻器阻值变大，电路中的总电阻变大，总电流减小，通过两串联灯泡的电流减小，两灯泡逐渐变暗，A错误；B．电压表测量的是路端电压，电压表测量的是灯泡两端的电压，根据欧姆定律可知因为总电流减小，灯电阻不变，所以的示数减小，的示数增大，根据闭合电路欧姆定律可知则有B正确；C．电源的效率由于外电阻增大，则电源的效率增大，电源的总功率由于电流减小，则总功率减小，C正确；D．由于开始时滑动变阻器的阻值等于两灯泡和电源内阻之和，则滑动变阻器阻值变大时，其功率减小，D错误。故选BC。10.科学技术是第一生产力，现代科技发展与物理学息息相关，下列关于磁场与现代科技的说法正确的是（）A.图甲是磁流体发电机的结构示意图，由图可以判断出A板是发电机的负极，若只增大磁感应强度，则电路中的电流增大B.图乙是霍尔元件示意图，若半导体中的载流子为正电荷，则稳定时侧的电势高于侧的电势C.图丙是电磁流量计的示意图，在磁感应强度、管道直径一定时，流量（单位时间内流过管道横截面的液体体积）正比于、两点间的电势差D.图丁是回旋加速器的示意图，若只增大加速电压，则可使粒子获得的最大动能增大【答案】AC【解析】【详解】A．图甲是磁流体发电机的结构示意图，根据左手定则，可以判断出A板是发电机的负极，稳定时，等离子体所受洛伦兹力与电场力平衡解得可知，只增大磁感应强度，等离子体速度与极板间距不变，则电路中的电动势增大，即电流增大，故A正确；B．图乙是霍尔元件的示意图，若半导体中的载流子为正电荷，根据左手定则判断，正电荷向侧偏转，则稳定时一定有侧电势高于侧电势，故B错误；C．图丙是电磁流量计的示意图，稳定时，带电液体受到的洛伦兹力与电场力平衡解得则有在、一定时，流量正比于、两点间的电势差，故C正确；D．图丁是回旋加速器的示意图，由洛伦兹力提供向心力有解得即粒子获得的最大动能与磁场和D形盒的半径有关，与加速电压无关，故D错误。故选AC。三、非选择题：本题共5小题，共54分。11.某同学用电流传感器做“观察电容器的充放电”实验，按图甲所示连接电路。（1）将开关S与1端相连，稳定后电容器的上极板带______（选填“正”或“负”）电；把开关S掷向2端，通过电流传感器的电流方向为______（选填“由A到B”或“由B到A”）。（2）开关S掷向2后，电流传感器采集到电流随时间变化的图像如图乙所示。根据图像可估算出电容器存储的电荷量为______C（结果保留两位有效数字）。（3）在电容器放电实验中，接不同的电阻，放电快慢不同。图丙a、b两条放电电流的图像中，对应电阻较大的一条是______（选填“a”或“b”）。【答案】（1）①.正②.由B到A（2）（3）b【解析】【小问1详解】[1]将开关S与1端相连，电容器的上极板与电源的正极连接，稳定后电容器的上极板带正电。[2]把开关S掷向2端，电容器通过电阻放电，负电荷由A向B运动形成电流，所以通过电流传感器的电流方向为由B到A。【小问2详解】电容器储存的电荷量【小问3详解】当电阻越大，则电容器开始时的最大放电电流越小，放电用的时间越长，则电阻最大的对应于图像b。12.某同学测一段粗细均匀的金属丝ab的电阻率，选用的器材有：电源（电动势，内阻很小）电流表（量程0~0.6A，内阻很小）定值电阻（）开关S、导线、金属夹、多用电表、螺旋测微器（1）用螺旋测微器测定金属丝的直径，如图甲所示，直径______mm。（2）用多用电表“×10”档粗测金属丝的电阻，指针如图乙中虚线所示，则应改用______（选填“×1”或“×100”）档，重新欧姆调零后再次测量，指针如图乙中实线所示，则测得金属丝的电阻______。（3）按图丙连接实物。闭合开关S后，将金属夹从金属丝的左端a处逐渐向右滑动，依次记下金属夹到右端b处的距离x和电流表的示数I。用测出的多组数据作出图像，若图像为直线，其斜率为k，不考虑温度的变化，则金属丝的电阻率______（用k、d、E、R及相关常数表示）。（4）若考虑电流表内阻的影响，则金属丝电阻率的测量值与实际值相比______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。【答案】（1）0.397##0.398##0.399（2）①.×1②.10（3）（4）偏小【解析】【小问1详解】用螺旋测微器测定金属丝的直径，如图甲所示，直径【小问2详解】[1][2]用多用表“10”挡测量金属丝的电阻，指针如图乙中虚线所示，可知待测电阻阻值较小，则应改用“1”挡，重新欧姆调零后，测量金属丝ab两端的电阻，指针如图乙中实线所示，则金属丝的电阻【小问3详解】金属丝对应的电阻为由闭合电路欧姆定律，可得联立，可得若图像为直线，其斜率为k，则有解得【小问4详解】若考虑电流表内阻的影响，则在相同x时实际总电流偏小，的实际值偏大，图像中直线的斜率偏大，金属丝电阻率的测量值与实际值相比偏小。13.如图所示是小型交流发电机的示意图，线圈绕垂直于匀强磁场方向的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动，角速度为ω，匀强磁场磁感应强度大小为B，线圈匝数为N，面积为S，总电阻为r，外接电阻为R，V为理想交流电压表。在时刻，穿过线圈的磁通量为零。（1）写出发电机产生的电动势瞬时值表达式并求交流电压表的示数；（2）从时刻开始线圈转过30°的过程中，求通过电阻R的电荷量；（3）求电阻R上的热功率。【答案】（1），（2）（3）【解析】【小问1详解】交流发电机产生的电动势最大值电动势随时间的变化关系式为即线圈中电流的有效值交流电压表显示的是路端电压有效值，故示数解得【小问2详解】从时刻开始线圈转过30°的过程中，通过电阻R的电荷量又解得【小问3详解】电阻R上的热功率解得14.如图所示，足够长的平行金属导轨倾斜放置，导轨与水平面夹角，间距，在导轨之间接有阻值的定值电阻.质量、电阻的金属杆由跨过光滑定滑轮的轻绳与质量的重物相连，磁感应强度大小为的匀强磁场与导轨平面垂直。开始时金属杆置于导轨下端紧靠电阻处，将重物P和金属杆由静止释放，金属杆运动到点（图中未画出）过程中，通过电阻的电荷量，此时重物已经开始匀速下降，运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好，导轨足够长，一切摩擦不计，重力加速度取，求：（1）重物P匀速下降速度；（2）金属杆从释放到运动到点的过程中，定值电阻中产生的焦耳热；（3）若金属杆到达点后，磁感应强度开始发生变化（此时为时刻），致使回路中电流为零。试写出磁感应强度随时间变化的关系式。【答案】（1）2m/s（2）1.5J（3）【解析】【小问1详解】重物匀速下降时，设金属杆中电流为，金属杆与重物组成的系统由平衡条件得根据闭合电路欧姆定律有根据法拉第电磁感应定律有解得【小问2详解】设金属杆运动到点的过程中，运动时间为，平均电流为，向上运动位移为，则有结合联立代入数据解得设电路中产生的总热量为，由能量守恒定律得由串联电路的规律可知，电阻中产生的热量联立解得【小问3详解】金属杆中不产生感应电流，说明穿过回路的磁通量始终不变，则有金属杆向上做匀加速运动，对金属杆与重物整体，根据牛顿第二定律有解得金属杆运动的位移则磁