甘肃省兰州第一中学2024-2025学年高二上学期1月期末物理试题

兰州一中高二物理期末试卷 第 1页 共 6页 兰州一中 2024-2025-1 学期期末考试试题 高二物理 本卷满分 100分，考试时间 75分钟 命题人：薛智军 审题人：穆兵 第Ⅰ卷 选择题 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，只有一项符合题目要求。） 1．关于下面四位杰出物理学家所做的贡献，表述正确的是 A．赫兹预言了电磁波的存在 B．法拉第发现了电流周围存在磁场 C．麦克斯韦提出电磁场理论 D．奥斯特发现了电磁感应现象 2．如图所示，A、B是两个完全相同的白炽灯，L是自感系数很 大、电阻忽略不计的自感线圈。下列说法正确的是 A．闭合开关 S瞬间，A、B灯同时亮 B．闭合开关 S瞬间，B灯立即发光，A灯逐渐亮起来 C．电路稳定后，断开开关 S瞬间，B灯闪亮一下再熄灭 D．电路稳定后，断开开关 S瞬间，流过 B灯的电流方向向右 3．心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压 脉冲的仪器，其输出部分可等效为一个不计内阻的 交流电源，其电压会随着心跳频率发生变化。如图 所示，心电图仪与一理想变压器的原线圈相连接， 扬声器（等效为一个定值电阻）与一滑动变阻器连 接在副线圈两端。下列说法正确的是 A．保持电压 1U 不变，向左滑动滑片 P，副线圈两 端的电压减小 B．保持电压 1U 不变，向左滑动滑片 P，变压器的输入功率变小 C．保持滑片 P不动，当 1U 变大时，扬声器两端的电压变小 D．保持滑片 P不动，当 1U 变大时，扬声器的功率变大 4．通过某用电器的一个周期内电流和时间的关系图像如 图所示（前半个周期为正弦波形），则该交变电流的有 效值为 兰州一中高二物理期末试卷 第 2页 共 6页 A． 0I B． 0 5 2 I C． 0 2 2 I D． 0 3 4 I 5．如图所示，宽为 L的平行金属导轨与水平面成α角，质量为 m、长为 L的金属杆 ab水 平放置在导轨上。空间存在着垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为 B，当回 路中电流大小为 I时，金属杆恰好能静止，重力加速度大小为 g。如果最大静摩擦力等于 滑动摩擦力，则金属杆与导轨之间的动摩擦因数为 A． tan B． tan cos BIL mg    C． tan cos BIL mg    D． cos BIL mg  6．2022年 12月 28日我国中核集团全面完成了 230MeV超导 回旋加速器自主研制的任务，标志着我国已全面掌握小型化超 导回旋加速器的核心技术进入国际先进行列。置于真空中的 D 形金属盒半径为 R，磁感应强度为 B的匀强磁场与盒面垂直， 交流加速电压大小恒为 U。若用此装置对氘核（ 2 1H）加速，所 加交变电流的频率为 f。加速过程中不考虑相对论效应和重力 的影响，下列说法正确的是 A．带电粒子从磁场中获得能量 B．加速电压越大，粒子离开时的速度越大 C．仅增大加速电压 U，则氘核（ 21H）从 D型盒出口射出的动能增大 D．仅增大加速电压 U，则氘核（ 21H）被加速次数减少 7．如图甲所示，单匝矩形线框在匀强磁场 B 中，绕与磁场 B垂直的轴OO匀速转动。已知 线框电阻为 R，转动周期为 T，穿过线框的磁 通量Φ与时间 t的关系如图乙所示。则下列说 法不．正确．．的是 A． 2 T 时刻，线框平面与中性面垂直 B．感应电流的有效值为 m2πΦ RT C． 4 T 到 3 4 T 过程中，线框中平均感应电动势为 2�� � D．线框转动一周，线框中产生的热量为 2 2 m2π Φ RT 二、多项选择题：（本题共 3小题，每小题 5分，共 15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 5分，选对但不全的得 3分，有选错的得 0 分。） 兰州一中高二物理期末试卷 第 3页 共 6页 8．下图中的四个图都与涡流有关，下列说法正确的是 A．真空冶炼炉是利用通电导线的发热来熔化金属的装置 B．金属探测器是利用被测金属中产生的涡流来进行探测的 C．电磁炉工作时在它的面板上产生涡流加热食物 D．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠合而成是为了减小涡流 9．如图，圆环形导体线圈 a平放在水平桌面上，在 a的正上 方固定一竖直螺线管 b，二者直径相同、轴线重合，螺线管与 电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的 滑片 P向下滑动，下列说法正确的是 A．线圈 a中将产生俯视逆时针方向的感应电流 B．穿过线圈 a的磁通量变小 C．线圈 a有扩张的趋势 D．线圈 a对水平桌面的压力大于自身重力 10．如图所示，光滑水平面内有边长为 l、电阻为 R的正方形导线框沿 x轴正方向运动。 在外力 F作用下以速度 v匀速穿过三个宽度均为 l的匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，已知三个区 域中磁场的磁感应强度大小均为 B，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域中的磁场方向分别为垂直纸面向里、向 外和向里。若以磁感线垂直纸面向里时穿过线框的磁通量Φ为正，产生的电流沿顺时针方 向的电动势 E为正，外力 F向右为正，从线框刚进入磁场时开始计时，则下列反映线框 中的磁通量Φ、感应电动势 E、外力 F和线框的电功率 P随时间变化的图像正确的是 A． B． C． D． 兰州一中高二物理期末试卷 第 4页 共 6页 第Ⅱ卷 非选择题 三、非选择题：（本题共 5小题，共 57分。） 11．(6分)某同学探究“影响感应电流方向的因素”，实验如下。 （1）首先按图 1所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向左偏转；再按图 2 所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转。进行上述实验最主要的目 的是__________。（选填选项前的字母） A．检查各仪器及导线是否完好 B．检查电流计量程是否合适 C．检查电流计测量电路的电流是否准确 D．推断电流从不同接线柱流入时电流计指针偏转方向 （2）某实验小组将电池、线圈 A、线圈 B、滑动变阻器、灵敏电流计、开关按照如图 3 所示的方式连接。当闭合开关时发现灵敏电流计的指针左偏。由此可知： ①当滑动变阻器的滑片 P向左移动时，灵敏电流计的指针_______（填“左偏”、“不 动”、“右偏”）； ②将线圈 A拔出时，灵敏电流计的指针_______（填“左偏”、“不动”、“右偏”）。 12．(9分)某同学需要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率，实验步骤如下： （1）某学生用螺旋测微器测定该圆柱体的直径时，测得的结果如图甲所示，则该金属丝 的直径D  _______mm。紧接着用游标尺上标有 20等分刻度的游标卡尺测该金属丝的长 度，测得的结果如图乙所示，则该圆柱体的长度 L  _______cm。 （2）该同学先用多用电表粗测其电阻。用已经调零且选择开关指向欧姆挡“×10”挡位 的多用电表测量，发现指针的偏转角度太大，这时他应将选择开关换成欧姆挡的 “_______”挡位（选填“×100”或“×1”），然后进行欧姆调零，再次测量电阻丝的阻 值，其表盘及指针所指位置如图丙所示，则粗测其电阻值为________Ω。 图 1 图 2 图 3 兰州一中高二物理期末试卷 第 5页 共 6页 （3）采用如图丁的电路图进一步精确测量该圆柱体的电阻值。 测量结果：如图戊所示，当使用 0～0.6A量程的电流表时，其示数为______A； 如图己所示，当使用 0～15V量程的电压表时，其示数为______V。 （4）根据上面测量数据，则该圆柱体的电阻率   _______Ω·m（保留三位有效数字）。 13．(12分)某校用一台不计内阻的发电机来提供照明用电，输电过程如图所示，升压变压 器原、副线圈匝数比为 1：5，降压变压器原、副线圈匝数比为 5：1，输电线的总电阻为 r=25Ω。全校共有 33个班，每班有 6盏“220V；40W”的灯，若要保证全部电灯正常发 光，求： （1）降压变压器副线圈中的电流的大小？ （2）输电线上损失的功率的大小？ （3）升压变压器的输入电压的大小？ 丙 丁 戊 己 发 电 机 兰州一中高二物理期末试卷 第 6页 共 6页 14．(14分)如图所示，足够长的光滑平行金属导轨竖直放置，电阻不计，导轨间距为 L， 顶端接一阻值为 R的电阻。矩形匀强磁场 I的高为 d，匀强磁场 II足够高，两磁场的间距 也为 d，磁感应强度大小均为 B、方向均垂直纸面向里。一质量为 m、电阻为 2R的金属 棒 MN置于导轨上，与导轨垂直且接触良好。将金属棒由静止释放，运动距离为 s时进入 匀强磁场 I。已知金属棒进入磁场 I和 II时的速度相等，重力加速度为 g。 试求：（1）金属棒刚进入磁场 I时其两端的电压？ （2）金属棒穿过磁场 I的过程中，流过回路中的电荷量？ （3）金属棒穿过磁场 I的过程中，电阻 R产生的热量？ （4）金属棒进入磁场 II后，最终运动的速度？ 15．(16分)如图所示，竖直平面内半径为 R、圆心为 O的圆形区 域内充满磁感应强度为 B的匀强磁场，MN是一竖直放置的收集 板，M点与圆形磁场最高点 P点等高，三角形 MON为边长为 2R 的等边三角形。在 P点有一粒子发射源，可以发出质量为 m，电 荷量为 q 的同种粒子。不计粒子之间的相互作用力及粒子的重 力。 （1）如果从发射源 P点沿 PO方向向圆形区域内射入大量速率 不同的同种粒子，试求：为使粒子能打在收集板 MN区域上，则 射入粒子的速率范围？ （2）如果从发射源 P点向纸面内向下 0～180°范围内发射速率 均为 v = ��� � 的同种粒子，试求：打在收集板 MN上的粒子运动 的时间范围？ 兰州一中 2024-2025-1 学期期末考试答案 1．答案：C 解析：A.赫兹在实验中证实了电磁波的存在，A错误； B.法拉第发现了电磁感应现象，使人类社会进入电的时代，B错误； C.麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹用实验方法给予证实，C正确； D.奥斯特发现了电流的磁效应，D错误； 2．答案：B 解析：AB.闭合开关 S瞬间，B灯瞬间变亮，而 A灯由于与线圈串联，逐渐变亮，达到稳 定后，两灯一样亮，故 A错误，B正确；断开开关瞬间，A、B灯逐渐熄灭，流过 B灯的 电流方向与原来电流方向相反，即流过 B灯的电流方向向左，故 CD错误。故选 B。 3．答案：D 解析：A.保持电压不变，根据 22 1 1 nU U n  可知，副线圈两端的电压不变，选项 A错误； B.保持电压不变，次级电压不变，向左滑动滑片 P，R阻值减小，次级电阻减小，则次级 消耗的功率变大，则变压器的输入功率变大，选项 B错误； C.保持滑片 P不动，当 1U 变大时，变压器次级电压变大，扬声器两端的电压变大，选项 C错误。 D.保持滑片 P不动，当 1U 变大时，根据 2 2 1 1 nU U n  可知，变压器次级电压变大，次级电 流变大，则扬声器的功率变大，选项 D正确； 4．答案：A 解析：设该交变电流的有效值为 I，根据有效值定义可得   2 2 2 0 032 42 I T TI RT R I R        解得： 0I I 故选 A。 5．答案：B 解析：根据左手定则可知，金属杆 ab受到的安培力沿斜面向下，金属杆恰好能静止，以 金属杆 ab为对象，根据受力平衡可得 sinmg BIL f   ；又 cosf N mg    ；联立解得： tan cos BIL mg      故选 B。 6．答案：D 解析：A.洛伦兹力对带电粒子不做功，则带电粒子从电场中获得能量，选项 A错误； 粒子从加速器中离开时满足 2 mvqvB m R  解得 m qBRv m  则粒子离开时的速度与加速电压 无关，粒子的最大动能 2 2 2 2 km m 1 2 2 q B RE mv m   与加速电压和加速次数无关，选项 BC错 误；粒子在电场中加速 2 2 2 2 m 1 2 2 q B RnqU mv m   解得 2 2 2 qB Rn mU  仅减小加速电压 U，氘 核（ 21H）加速次数减少，D正确；故选 D。 7．答案：C 解析： 2 T 时刻，回路磁通量为零，则线框平面与中性面垂直，故选项 A正确；角速度 2π T   ，感应电动势最大值 m mE BS Φ   ，感应电流最大值 mm EI R  ，有效值 m m   2π 2 I ΦI RT   有 ，故选项 B正确； 4 T 到 3 4 T 过程中磁通量变化不是零，则平均感应 电动势� = 2��� 2 = 4�� � ，故 C错误；线框转动一周，线框中产生的热量为 2 2 2 m   2π ΦQ I RT RT   有 ，故选项 D正确。 8．答案：BD 解析：A.真空冷炼炉是线圈中的电流做周期性变化，在金属中产生涡流，从而产生大量 的热量，熔化金属的，A错误； B.金属探测器中变化电流遇到金属物体，在被测金属中上产生涡流来进行探测，B正确； C.家用电磁炉工作时，在锅体中产生涡流，加热食物，不是在面板上产生的涡流，C错 误； D.当变压器中的电流变化时，在其铁芯将产生涡流，使用相互绝缘的硅钢片叠合做成的 铁芯可以尽可能减小涡流，D正确。 9．答案：AD 解析：AB.当滑片 P向下滑动时，电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，通过线圈 b的电 流增大，从而判断出穿过线圈 a的磁通量增加，且方向向下；根据楞次定律可判断出线 圈 a的感应电流方向俯视应为逆时针，故 A对，B错误；C.根据楞次定律可知，由于通 过线圈 a的磁通量增加，则线圈只有面积减小时才能阻碍磁通量的增加，故 C错误；D. 开始时，线圈 a对桌面的压力等于重力，当滑片 P向下滑动时，可以用等效法，即将两 个线圈看成两个条形磁铁，根据楞次定律可知两线圈互相排拆，故线圈 a对水平桌面的 压力增大，即线圈 a对水平桌面的压力大于自身重力，故 D正确。 10．答案：BC 解析：在线框进入磁场区域Ⅰ的过程中，穿过线框的磁通量Φ Blvt t  ，所以在 0 l v  时间内，磁通量Φ随时间 t均匀增加，由 E Blv ，可知在0 l v  时间内电动势为定值， 电流方向为逆时针，所以电动势为负值，因感应电流 EI R  ，故 2 2   B lF F BIl v R    安 ，在此段时间内也为定值，且方向向右，故为正，功率 2P I R ，同样为定值。同理，在 2l l v v  时间内，Φ先逐渐减小到零再反向增大，电动 势 E、电流 I为正值且均变成原来的 2倍，外力 F、功率 P变为原来的 4倍。在 2 3l l v v  时间内，Φ从负的最大逐渐减小到零再变为正的最大，电动势 E为负值且是0 l v  时间内 电动势的 2倍，外力和功率仍与 2l l v v  时间内大小相同。在 3 4l l v v  时间内，磁通量Φ逐 渐减小，外力 F、功率 P与0 l v  时间内大小相同，电动势与0 l v  时间内大小相同但方 向相反。故选 BC。 11．答案：（1）D（2）左偏；右偏 解析：（1）进行上述实验最主要的目的是推断电流从不同接线柱流入时电流计指针偏转 方向，故选 D。 （2）闭合开关时灵敏电流计的指针左偏，即线圈内磁通量增加时，灵敏电流计的指针左 偏。滑动变阻器的滑片 P向左移动时，接入的有效电阻变小，回路中电流变大，线圈内 的磁场变强，磁通量增加，所以灵敏电流计的指针左偏；将线圈 A拔出时，线圈内磁通 量减小，灵敏电流计的指针右偏。 12．答案：（1）3.706；5.015（2）×1；12.0（3）0.40；5.5（4）2.96×10-3 解析：（1）略 （2）用已经调零且选择开关指向欧姆挡“×10”挡位的多用电表测量，发现指针的偏转 角度太大，知该电阻较小，换用“×1”挡位。读数为 12.0Ω。 （3）当使用 0~0.6A量程的电流表时，最小刻度为 0.02A，则其示数为 0.40A;当使用 0~15V量程的电压表时，最小刻度为 0.5V，则其示数为 5.5V。 （4）根据 2π( ) 2 x L LR DS    ，得 2π 4 xR D L   ≈2.96×10-3Ω·m。 13．答案：（1）36A（2）1296W（3）256V 解析：（1）降压变压器线圈的电流 4 40 6 33A 36A 220 I     （2）降压变压器原线圈的电流 4 3 4 3 36 A 5 nI I n   输电线损失的功率 23Δ 1296WP I R  （3）降压变压器原线圈的电压 3 3 4 4 1100VnU U n   输电线上损失的电压为 3Δ 180VU I R  升压变压器的输出电压 2 3 Δ 1280VU U U   升压变压器的输入电压 1 1 2 2 256VnU U n   14．答案：（1）1 1 2 3 E RU BL gs R r    （2）1 2 3 3 Q Q mgd  （3） 3��� �2�2 解析：（1）金属棒进入磁场 I前做自由落体运动，设进入磁场 I时速度为 1 1, 2v v gs ， 刚进入磁场 I时电动势为 1 1E BLv ，导体棒两端的电压为外电压，即 1 1 2 3 E RU BL gs R r    （2）通过磁场 I穿过回路的电荷量：� = ∆φ �+� = ��� 3� （3）由于金属棒进入磁场 I和 II时的速度相等，从刚进入磁场 I到刚进入磁场 II列能量 守恒方程，2mgd=�总热+( 1 2 ��12－ 1 2 ��12)，则电阻 R上产生的焦耳热 1 2 3 3 Q Q mgd  ； （4）由题意可知，金属棒进入磁场Ⅱ时，先做加速度减小的减速运动，再做匀速运动， 最终金属棒速度 mg =F 安= �2�2 �+� v = � 2�2 3� v，解得 v = 3��� �2�2 。 15．答案：（1）1 3 3 BqRv m  ≤ v ≤m 3qBRv m  （2） 3� �� ≤ v ≤ （�+ 3）� �� 解析：（1）根据洛伦兹力提供向心力，可得 qBrv m  ，可知轨 迹半径 r越大的粒子，速度 v越大，故射到 N点的粒子速度最 大，由几何关系可知 2 m tan 60 3 mvr R RqvB r     ， 解得最大 速率 m 3qBRv m  ； P点、M点在同一高度上，整个过程中粒子位移最小的粒子打在 M点，轨迹半径为 1 3 3 r R ，位移最小的粒子速率为 1 3 3 BqRv m  ； 打在收集板 MN区域的粒子运动速率范 围为 1 3 3 BqRv m  ≤ v ≤m 3qBRv m  。 （2）由于 v = ��� � ，根据发射源知识，可知：这 0--180°范围内发射的粒子会在圆形磁场 中做圆周运动，后将水平向右平行的打在收集板 MN区域上。 则最短时间为水平向右射出的粒子，tmin= 3� � = 3� ��� � = 3� �� ； 则最长时间为水平向左射出的粒子，tmax= ��+ 3� � = ��+ 3� ��� � = （�+ 3）� �� ； 打在收集板 MN区域的粒子运动时间范围为 3� �� ≤ v ≤ （�+ 3）� �� 。 高二物理答题卡 第 1 页 共 2 页 兰州一中2024-2025-1学期期末考试 高二物理答题卡 班级 姓名 一、选择题（共 10小题，共 43分。其中 1-6是单项选择题，每小题 4分；7-10是多项选择 题，每小题 5分，选不全得 3分，错选 0分） 三、非选择题（本题共 5小题，共 57分） 11．(6 分)（1） ； （2） ； 12．(9 分)（1） ； （2） ； （3） ； （4） 13. （4+4+4=12分） 条形码粘贴处 高二物理答题卡 第 2 页 共 2 页 14.（4+3+4+3=14分） 15.（8+8=16分）