上海市青浦高级中学2024-2025学年高二（上）期末物理等级考试卷（含解析）

第=page11页，共=sectionpages11页上海市青浦高级中学2024-2025学年高二（上）期末物理等级考试卷一、家用电器（28分）1.如图甲所示是吴老师家的部分家庭电路图，吴老师在家用甲台灯L2学习时，突然台灯L2的灯丝断了，而屋内的照明灯L1依然正常发光。甲、乙两根进户线中______(选填“甲”或“乙”)是火线，若吴老师将屋内的照明灯L1的开关S1闭合，用试电笔检测灯L1两端的a、b两点，会发现______(选填“a”、“b2.张老师有一款便携式打印机，其自带锂电池，但电池上的铭牌只能依稀看出“1500mA⋅ℎ”，张老师借助青中物理实验室的器材测量了电池的电动势和内阻。(定值电阻R1=13Ω)

(1)测量电路图如图(a)所示，请在图(b)中帮助她完成实物电路的连接。

(2)定值电阻R1所起的作用是______。

(3)由实验数据获得的图像如图(c)所示，则电池的电动势为______V，内阻为______Ω。(结果均保留两位有效数字)

(4)若已知执行打印任务时锂电池的放电功率约为30W。该锂电池充满电后，储存的电荷量为______C，若打印一张A4纸用时5s，则该打印机最多可以打印A4纸______张。

(5)张老师突发奇想，将实验室中相同灵敏电流计G1和G2的对应接线柱相连接。将G1表的指针从中间用力向左拨动、发生偏转，此时静止的G2表指针偏转。对这一现象的分析正确的是______。

A.两表都是“发电机”

B.G1表是“发电机”，G2表是“电动机”

C.两表都是“电动机”3.（计算）如图1所示，韩老师家有一灯泡L规格为“6V，3W”滑动变阻器R0的最大阻值为15Ω。开关S1闭合、S2断开，滑动变阻器接入电路的电阻R1=9Ω时，灯泡正常发光。已知电源的输出功率P与外电路的总电阻R的关系如图2所示，灯泡的电阻视为恒定。

(1)求电源的电动势E；

(2)求图2中R2的大小；

(3)若开关S1一、通电螺线管的磁场（12分）4.用如图所示的电路研究通电螺线管的磁场(虚线框内是螺线管)。用磁传感器测量螺线管内外的磁感应强度分布。

(1)虚线框内螺线管(空心线圈)符号是______。

A.B.C.D.

(2)如图，在通电螺线管中央轴线上a、b、c三点和外侧的d点中，磁感应强度最大的是______。

A.aB.bC.cD.d

(3)移动滑片，多次测量通过螺线管的电流强度I、通电螺线管内部正中间磁感应强度B和电池两端电压U，以此绘出B−I和B−U图线。根据图像，请分析并计算电源电动势。

(4)如图所示，通电螺线管置于闭合金属环a的轴线上且金属环a位于通电螺线管中间位置，金属环b在螺线管右侧附近，b的环面与a的环面平行，当螺线管中电流增加时，下列说法正确的是______。

A.a环有缩小的趋势

B.a环中无感应电流，不受安培力

C.b环靠近螺线管

D.b环有缩小的趋势三、通信技术（16分）5.第五代移动通信技术(5G)是一种新型移动通信网络，使用的通信频率在3.0GHz以上的超高频段和极高频段，比4G及以下网络(通信频率在0.3GHz～3.0GHz间的特高频段)拥有更大的带宽和更快的传输速率。目前困扰5G发展的难题之一是供电，一个5G基站系统功耗为4kW(基站用电器功率)，信号覆盖半径约为100m。

(1)在5G技术领域，华为绝对是领跑者。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的是______。(多选)

A.5G使用的是电磁波B.5G使用的电磁波在同种介质中传播速度比4G的快

C.5G使用的是横波D.空间中的5G信号和4G信号相遇一定不会产生干涉现象

(2)产生5G无线信号电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻______。

A.线圈中磁场的方向向上

B.电容器两极板间电场强度正在变大

C.电容器正在放电，线圈储存的磁场能正在增加

D.线路中的电流正在减小且与线圈中感应电流的方向相反

(3)如图所示，某5G基站距离100kV主供电线路一定距离，线路电阻为40Ω，线路损耗功率占总功率的20%(变压器均视作理想变压器)。

①求输电回路的电流；

②高压变压器原、副线圈的匝数比；

③为了实现5G网络信号全覆盖面积约为2000平方公里城市，试估算全市的5G基站运行一天将消耗约多少kW⋅ℎ？(保留一位有效数字)四、电磁阻拦（23分）6.居老师用小车探究电磁阻拦的效果如图所示(俯视)，在遥控小车底面安装有单匝矩形金属线框(线框与水平地面平行)，小车以初速度v0向右通过竖直向下的有界匀强磁场。已知小车总质量m=0.2kg，金属框宽为0.1m、长为0.2m，电阻R=2Ω，磁场宽度D=0.4m，磁感应强度B=1T，不计摩擦。

(1)若v0=4m/s，则ab边刚进入磁场时，请计算线框中产生的感应电流大小和小车的加速度大小。

(2)若cd边刚离开磁场边界MN时，小车速度恰好为零。

①线框穿过磁场的过程中，感应电流的方向______。

A.均为abcda

B.均为adcba

C.先abcda再adcba

D.先adcba再abcda

②定性画出小车运动的速度v随时间t变化的关系图像。

③求线框在进入磁场的过程中，通过导线截面的电量q。

④居老师认为“线框进入磁场过程的发热量大于穿出磁场过程的发热量”，请分析并判断该观点是否正确。

(3)居老师发现金属线框在磁场中的运动会产生感应电动势，于是进一步利用如图(a)所示装置验证感应电动势大小与磁通量变化率之间的关系。线圈匝数和面积均不变，通过调节智能电源在线圈a中产生可控的变化的磁场，用磁传感器测量线圈b内的磁感应强度B，用电压传感器测量线圈b内的感应电动势E。

①观察图(b)图像，可得：在线圈b中产生恒定感应电动势的条件是______。

②为了进一步确定定量关系，可利用图(b)中的信息，做出______。

A.E−ΔB图像

B.E−ΔΦ图像

C.E−ΔBΔt图像

D.E−五、阿尔法质谱仪（12分）7.如图所示为物理学家丁肇中研制的“阿尔法质谱仪”结构图。氢有三种同位素：氕原子核内有1个质子，无中子；氘原子核内有1个质子，1个中子；氚原子核内有1个质子，2个中子。

(1)氕核以速度v进入速度选择器，两极板间电压为U，两板长度为l，相距为d，磁感应强度大小为B1。要使原子核能匀速通过速度选择器，则v=______。

(2)若氕核进入速度选择器的速度v′<v，则氕核在速度选择器中会做______。

A.变加速曲线运动B.匀加速曲线运动

C.变加速直线运动D.匀加速直线运动

(3)现知道了仪器部分参数，速度选择器的匀强电场强度E为1.2×105N/C，匀强磁场的磁感应强度B1为0.6T(电场方向与磁场方向相互垂直)。偏转分离器的磁感应强度B2为0.8T。

(已知氕核质量为1.67×10−27kg，m氕：m氚=1：3，元电荷的电荷量为e=1.60×10六、运动之量（9分）8.世纪末，许多哲学家认为，宇宙间运动的总量是不会减少的，运动的总量应该是守恒的。牛顿支持该观点，他写道：“运动之量，以速度及物质之量联合度之”。

(1)在任何相等时间内，物体动量的变化量总是相等的运动不可能是______。

A.匀速直线运动

B.自由落体运动

C.平抛运动

D.匀速圆周运动

(2)中国空间站是一个在轨组装成的具有中国特色的太空实验室系统。如图(a)，空间站内的航天员在方格布前研究两球碰撞的实验，静止释放质量为3m的A球，同时给质量为m的B球初速度vB向A球球心运动。某同学通过软件连续截取了的三张实验视频图片如图(b)，忽略碰撞时间。

①(计算)碰撞后A球的速度为vA′，则vA′：vB是多少？

②(分析

答案解析1.甲

b

【解析】解：开关连在火线和用电器之间，说明甲是火线；c孔不能使测电笔的氖管发光，则说明甲是零线；若吴老师将屋内的照明灯L1的开关S1闭合，用试电笔检测灯L1两端的a、b两点，b点连接火线，a点连零线，b点发光。

故答案为：甲；b。

2.降低偶然误差对实验结果的影响

3.0

0.33

5400

108

B

【解析】解：(1)根据电路图连接实物图如下

(2)正常电池的内阻一般比较小，故可以增加一个定值电阻，将其等效为电源内阻，降低偶然误差对实验结果的影响。

(3)根据闭合电路欧姆定律有

U=E−I(R1+r)

图像的纵轴截距表示电源的电动势，由图可知

E=3.0V

电源的等效内阻等于图像的斜率的绝对值

r=3.0−1.890×10−2Ω−13Ω=0.33Ω

(4)储存的电量为

Q=1500mA⋅ℎ=1500×10−3×3.6×103C=5400C

打印机的工作电流为

I=PE=303.0A=10A

工作总时长为

t=QI=540010s= 540s

打印的纸张数为

n=5405张=108张

(5)电流表主要部件是永久磁铁和带有指针的线圈，G1和G2用导线连接起来，当G1表向左拨动时，相当于G1中的线圈做切割磁感线运动，电路中产生感应电流，即G1为“发电机”；由于两个电表构成了闭合电路，则电流会通过G2表中的线圈，而该线圈处于磁场中，由于通电导线在磁场中受力的作用，所以G2指针也会偏转，G2为“电动机”。

故B正确，ACD3.解：(1)当外电阻等于电源内阻时电源的输出功率最大，所以由图乙可知，电源的内阻为r=3Ω，

开关S1闭合、S2断开时，灯泡正常发光时，此时电路中的电流为IL=PLUL，解得：IL=0.5A，

根据闭合电路欧姆定律有E=UL+IL(R1+r)，解得：E=12V；

(2)由图2可知，外电阻为1Ω和R2时电源的输出功率相等，

即(E1Ω+r)2×1Ω=(ER2+r)2R2，求得R2=9Ω【解析】(1)由闭合电路欧姆定律的推论，可知电源输出功率最大值的条件，结合图2，即可得到电源内阻；由灯泡正常发光时的电路参数，结合闭合电路欧姆定律，可计算电源电动势；

(2)由图2可知在电阻为1Ω和R2时，电源的输出功率相同，结合电功率公式，即可计算R2的阻值；

(3)开关均闭合时，为使灯泡正常发光，可知滑动变阻器与灯泡并联的部分的电压，结合并联电路电压、电流特点，闭合电路欧姆定律，即可计算滑动变阻器这部分的电阻值。4.A

C

D

【解析】解：(1)A、该图即为螺线管符号，故A正确；

B、该图为电动机的符号，故B错误；

C、该图为固定电容器的符号，故C错误；

D、该图为可变电容器的符号，故D错误。

故选：A。

(2)根据通电螺线管磁场分布特点，c处磁感线最密，磁感应强度最大，故ABD错误，C正确。

故选：C；

(3)由B−I图可知，B与I成正比，当I=0时，B=0，即断路时，磁感应强度为0；

由B−U图可知，当U=4.5V时，B=0，即此时为断路，路端电压与电源电动势相等，则电源电动势E=4.5V。

(4)AB、根据安培定则可知，通电螺线管内部产生的磁场方向向右。穿过环a的磁通量有两部分：螺线管内部向右的磁场和螺线管外部向左的磁场，整体方向向右。当螺线管中通过的电流增加时，电流产生的磁场增强，穿过a环的磁通量增加，产生感应电流，为阻碍磁通量增加，环a有扩张的趋势，可知环a受到安培力，故AB错误；

CD、b环处的磁场方向向右，当螺线管中通过的电流增加时，电流产生的磁场增强，穿过b环的磁通量增加，为阻碍磁通量增加，b环远离螺线管，且有缩小的趋势，故C错误，D正确。

故答案为：D。

故答案为：(1)A；(2)C；(3)电源电动势为4.5V；(4)D。

(1)根据常用元件的符号分析解答即可；

(2)根据通电螺线管磁场分布特点，确定磁感应强度最大的位置；

(3)由B−I图，可知B与I的关系，即断路I=0时的B值；由B−U图像可知B与U的关系，可间接判断外电路电流为0时的路端电压，即得到电源电动势；

(4)根据楞次定律和安培定则相结合判断a环和b环的运动趋势。

解答本题的关键要掌握楞次定律，并能熟练运用。楞次定律可简单地记为“增反减同”、“来拒去留”。楞次定律可以直接用来判断导体的运动方向和形状变化趋势。5.ACD

B

【解析】解：(1)A.根据题意可知，5G使用的是电磁波，故A正确；

B.5G使用的电磁波在同种介质中传播速度和4G的一样快，故B错误；

C.5G使用的是横波，故C正确；

D.根据干涉的条件可知，两种信号频率不等，故空间中的5G信号和4G信号相遇一定不会产生干涉现象，故D正确。

故选：ACD。

(2)A.根据线圈中电流方向，应用右手螺旋定则判断出线圈中磁场方向向下，故A错误；

B.电流方向流向正极板，表示电容器在充电，两极板电荷量增大，板间电场强度在变大，B正确；

CD.电流方向流向正极板，表示电容器在充电，两极板电荷量增大，电路中电流在减小，线圈储存的磁场能正在减小，逐渐转化成电场能，根据“增反减同”可知，线圈中感应电流的方向与线路中原电流方向相同，故CD错误。

故选：B。

(3)①由题意可知，总功率为P总=41−20%kW=5kW，线路损耗功率为ΔP=20%P总=20%×5kW=1kW，由ΔP=I2R，代入R=40Ω，解得I=5A；

②高压变压器副线圈的电压为U2=P总I=50005V=1000V，由n1n2=U1U2，解得n1n2=1001；

③依题意，需要的基站个数N=Sπr2=20003.14×(0.1)2≈23×106.D

磁感应强度B随着时间t均匀变化

C

【解析】解：(1)根据法拉第电磁感应定律可得：E=BLabv0=1×0.1×4V=0.4V

由欧姆定律可得：I=ER=0.42A=0.2A；

根据牛顿第二定律可得：a=BILabm=1×0.2×0.10.2m/s2=0.1m/s2；

(2)①根据右手定则可知，线框穿过磁场的过程中，感应电流的方向应为先adcba再abcda，故D正确，ABC错误；

故选：D。

②根据牛顿第二定律可得：BILab=ma，其中I=BLabvR

联立解得加速度大小为：a=B2Lab2vmR

线框向右运动0.2m过程，安培力阻碍线框进入磁场，因此线框的速度从v0逐渐减小，根据a=B2Lab2vmR可知，线框向右运动第一个0.2m过程，线框做加速度减小的减速运动；

线框完全进入磁场后，线框的磁通量不变，没有感应电动势，没有感应电流，安培力为零，加速度为零，可知线框向右运动第二个0.2m过程，线框做匀速运动；

线框穿出磁场过程中，根据a=B2Lab2vmR可知，线框向右运动第三个0.2m过程，线框做加速度减小的减速运动，直到速度变为零；

由以上分析画出小车运动的速度v随时间t变化的关系图像如图所示：

③根据电荷量的计算公式可得：q=I−t=E−Rt=ΔΦR=BSR

其中S=0.1×0.2m2=0.02m2

解得：q=0.01C

④该观点正确。

由a=B2Lab2vmR可知，线框进入磁场过程中的平均加速度大于穿出磁场中的平均加速度，安培力F=ma，可知线框进入磁场过程中的平均安培力大于穿出磁场中的平均安培力，进磁场和出磁场过程的位移相等，由W=Fs可知，进磁场过程中克服安培力做功多，因此线框进入磁场过程的发热量大于穿出磁场过程的发热量。

(3)①根据图b可知，当磁感应强度B随着时间t均匀变化时即可产生恒定的电动势；

②根据实