安徽省鼎尖名校2024-2025学年高二上学期1月期末联考物理试题（C卷）

2024-2025学年安徽省鼎尖联盟高二（上）期末考试物理试卷C卷 一、单选题：本大题共8小题，共32分。 1.下列装置中是利用电磁感应原理工作的是(    ) A. 电动机原理示意图 B. 金属探测仪示意图 C. 电磁继电器原理示意图 D. 磁吸棋盘示意图 2.如图甲所示，在x轴上有一个点电荷图中未画出，A为x轴上一点。放在A点的试探电荷受到的静电力与其所带电荷量的关系如图乙所示。以x轴的正方向为静电力的正方向，则(    ) A. A点电场方向沿x轴正方向 B. 点电荷Q一定为正电荷 C. 点电荷Q在A点右侧 D. A点的电场强度大小为 3.某空间存在如图所示的电场，图中的虚线为电场的等势线，一电荷量绝对值为的带电粒子以某一速度从图中a点进入电场，其运动轨迹如图中实线所示。不考虑粒子所受重力，下列说法正确的是(    ) A. 该粒子带正电 B. 该粒子在c点的电势能为 C. 该粒子经过c点时的加速度最小 D. 该粒子从a点运动到d点的过程中，动能增加 4.图甲是智能家用电器中常见的一种扫地机器人，它能利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫，并能根据红外感应绕开障碍物。如图乙为其内部电路结构简化图，电源电动势，内阻。扫地机器人整机净重12kg，在正常工作时，匀速行驶速度为，行驶过程中受到的阻力大小为总重力的倍，工作电流为3 A。不计电动机的摩擦损耗，重力加速度 g取，下列说法错误的是(    ) A. 电动机输出的机械功率为 B. 电动机消耗的电功率为45W C. 电动机的线圈电阻为 D. 若电动机被杂物卡住而无法运转时，电动机热功率增大 5.如图所示，宽为l的光滑平行导轨与水平面夹角，导轨上端连接一直流电源和一可变电阻。质量为m、长为l的金属杆水平放置在导轨上，并与导轨垂直。空间存在着垂直于金属杆的匀强磁场，当回路电流为I时，金属杆恰好能静止。重力加速度为g，下列关于空间磁场的方向和大小描述正确的是(    ) A. 磁场方向可以是竖直向下 B. 磁感应强度大小可能为 C. 磁感应强度大小可能为 D. 若磁感应强度大小为，其方向肯定是水平向左 6.如图甲所示，空间存在平行纸面的匀强电场，但电场方向未知。现在纸面上建立直角坐标系xOy，用仪器沿Ox、Oy两个方向探测该静电场的各点电势，得到电势与横、纵坐标的函数关系如图乙、丙所示。下列关于该电场的说法正确的是(    ) A. 电场强度的大小为 B. 电场强度的大小为 C. 电场强度的方向与轴成角斜向右上方 D. 沿轴方向是电势降低最快的方向 7.两根长直导线垂直纸面平行放置且分别分布在以O为圆心的圆周上的M、N两点，已知M、N、P三点将圆周三等分。如图所示为其截面示意图，两根导线通有大小均为的电流，其中M处导线中电流方向垂直圆面向外，N处导线中电流方向垂直圆面向里。已知与长直通电导线距离为r处的磁感应强度大小为其中k为常数，I为长直通电导线中的电流。现测得O点的磁感应强度大小为，则N处导线中电流在O点产生的磁感应强度的大小为(    ) A. B. C. D. 8.自行车速度计利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率。如图甲所示，将霍尔传感器固定在自行车前叉上，磁铁安装在前轮辐条上，车轮每转一圈，磁铁就靠近霍尔传感器一次，传感器就会输出一个霍尔电压U。霍尔元件的原理示意图如图乙所示，导电物质为电子的长方体霍尔元件三边长度分别为、、，放在与它垂直的匀强磁场中。某次匀速率行驶时，霍尔传感器测得的电压U随时间t变化如图丙所示，下列说法正确的是(    ) A. 若增大霍尔元件厚度，则霍尔电压将增大 B. 如图乙所示电路，霍尔元件前表面为低电势 C. 若霍尔电压峰值减小，则自行车的行驶速度变慢 D. 若自行车车轮直径为D，则自行车的速度大小为 二、多选题：本大题共2小题，共8分。 9.如图所示，ab上方存在足够大的垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一比荷为k的带正电粒子由ab边上的O点以与ab边成角斜向右上方射入磁场，。忽略粒子的重力，若粒子离开磁场时与O点的距离为L，下列说法正确的是(    ) A. 粒子从c点离开 B. 粒子射入磁场时的速度为 C. 若粒子速度增加一倍，则离开位置与 O点距离增加一倍 D. 若粒子速度增加一倍，则在磁场中运动时间增加一倍 10.如图甲所示，两水平放置的平行导体板A、B，板长为L，板间距离为d，为两板中心线，两板间加上如图乙所示的电压。左侧P为粒子源，源源不断地发出带电粒子，粒子均以相同的初速度从O点水平进入两板间。若带电粒子在时刻从O点射入电场，T时刻刚好从B极板的右边缘射出。带电粒子的重力、粒子间相互作用均忽略不计，两板间电场为理想的匀强电场。下列说法正确的是(    ) A. 带电粒子射入平行板的初速度为 B. 在时刻射入平行板的带电粒子，射出平行板时距B板的距离为 C. 不同时刻射入平行板的带电粒子，射出平行板的速度大小不相等 D. 不同时刻射入平行板的带电粒子，电场力对粒子做的功相同 三、实验题：本大题共2小题，共18分。 11.某同学为探究电容器充、放电过程，设计了图甲所示实验电路。器材如下：电容器，电源电动势8 V，内阻不计，电阻，电阻，电流传感器，单刀双掷开关S，导线若干。实验步骤如下： 开关S接1时，电容器开始充电，直至充电结束，得到充电过程的电流-时间曲线如图乙所示，当时，电容器的两极板间电压          结果保留两位有效数字。 充电结束开关S接2时，电流传感器的最大示数为          结果保留三位有效数字。 该电容器的电容为          结果保留两位有效数字。 12.某同学要测量一新材料制成的圆柱体的电阻率，步骤如下： 用游标卡尺测量其长度如图甲所示，山图甲可知其长度          mm。 用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，由图乙可知其直径          mm。 用多用电表的电阻“”挡测量，发现指针偏转角度过小，应更换为电阻          挡填“”或“”，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘示数如图丙所示，则该圆柱体的阻值约为          。 该同学想用伏安法更精确地测量圆柱体电阻，现有的器材及其代号和规格如下： 待测圆柱体电阻 电流表量程，内阻约为 电压表量程，内阻 直流电源电动势4V，内阻不计 滑动变阻器阻值范围为，允许通过的最大电流为 开关S，导线若干。 ①为尽可能减小测量误差，请完善实物图的连接          。 ②若实验中某次测得电压表读数为，电流表读数为，该圆柱体的电阻          结果保留整数。 若实验多次测量得到圆柱体的直径为D，长度为L，电阻为，可根据公式          计算出其电阻率用题目所给物理量的符号表示。 四、计算题：本大题共3小题，共30分。 13.如图甲所示的电路中，为一滑动变阻器，为定值电阻。当滑动变阻器滑片P从右端滑至左端时，测得电压表与电流表A读数的函数图像如图乙所示，线ON、线NM分别表示电压表、读数与电流表A读数的关系图线，其中M、N两点数据是滑动变阻器的两个不同端点得到的，电压表、及电流表A均为理想电表。求： 定值电阻的阻值; 电源的电动势E和内阻 14.如图所示，绝缘光滑半圆轨道ABCD竖直放置在同一竖直平面内、与水平方向成角的足够大的匀强电场中，轨道圆心为O，半径为，OB水平，C点为绝缘光滑轨道的最低点，OD与竖直方向的夹角为。质量为、电荷量为的小球大小忽略不计，放在B点恰好静止。现把小球以的初速度从B点沿轨道内侧切线方向竖直向下抛出。已知，，重力加速度g取，求： 匀强电场的电场强度的大小; 小球运动到C点对轨道的压力; 小球离开轨道D点后在空中运动的最小速度大小。 15.如图所示，在平面直角坐标系xOy的平面内，虚线OM与x轴负方向的夹角为，虚线OM右侧、x轴上方区域Ⅰ内存在垂直xOy平面向里、足够大的匀强磁场，虚线OM左侧、x轴上方区域Ⅱ内存在沿y轴正方向、足够大的匀强电场。一比荷为的带正电粒子从原点O沿x轴正方向以的速度射入磁场，当粒子第一次穿过边界线OM时速度方向与y轴平行，并刚好能到达x轴上的P点。已知原点O与P点间的距离为，带电粒子的重力忽略不计，求： 匀强磁场的磁感应强度大小 匀强电场的电场强度大小 保持电场和磁场区域不变，电场强度大小不变，方向顺时针旋转，即垂直于边界线OM。磁场方向不变，磁感应强度大小调整为，粒子从O点沿x轴负方向以的速度射入电场，求粒子第次从O点射入记为第1次经过边界线OM的点到O点的距离。 答案和解析 1.【答案】B  【解析】【解析】电磁感应过程就是“磁生电”的过程。 电动机是通电导线在磁场中受力过程，不是电磁感应现象，A错误; 金属探测仪利用电磁感应原理探测金属，是电磁感应现象，B正确; 电磁继电器是电流产生磁场，吸引铁片，不是电磁感应现象，C错误; 磁吸棋盘原理是利用磁体间的吸引力，使棋子不下滑，不是电磁感应现象，D错误。 2.【答案】D  【解析】由图乙，负检验电荷放在A点，所受电场力方向沿x正方向，说明A点电场方向沿x轴负方向，点电荷Q为可能是负电荷，且放在A的左侧；也可能是正电荷，放在A的右侧，故ABC错误； D.由图线斜率表示场强，可以知道A点场强大小为，故D正确。 3.【答案】B  【解析】【解析】根据电场方向由高电势指向低电势且与等势面垂直，粒子做曲线运动受到的电场力指向轨迹的凹侧，则粒子在c点的电场方向和电场力力方向如图所示，由于电场力与场强方向相反，所以该粒子带负电，故 A错误; 若粒子经过c点时电势为，电势能为，故B正确; 该粒子经过c点时，等势线最密集，场强最大，加速度最大，故C错误; 粒子从a点运动到d点的过程中，根据，由于粒子带负电，所以粒子的电势能增大，动能减小，故 D错误。 4.【答案】C  【解析】【解析】行驶过程中受到的阻力大小为，匀速行驶时牵引力和阻力相等，所以匀速运行时的机械功率为，故A正确; 根据闭合电路欧姆定律可知，则电动机消耗的电功率为，故B正确; 电动机内部的热功率为P热，P热，所以，故C错误; 当转子被卡住时，，，电流增大，P热，故电动机的发热功率增大，故D正确。 本题选错误的，故选C。 5.【答案】C  【解析】磁场方向竖直向下时，由左手定则可知，安培力水平向左，金属杆不能平衡，A错误； 只有当安培力方向沿导轨平面向上时安培力才最小，B也最小，则对金属杆进行受力分析如图1， 由共点力的平衡有，所以，故B错误，C正确； 若磁感应强度大小为，安培力等于重力。安培力方向有两种可能，一种情形是安培力竖直向上，另一种情形如图2所示，故D错误。 6.【答案】A  【解析】图像的斜率表示该方向上的场强大小，可得 ，， 故场强为， 沿着电场线方向电势降低，结合图像可知x轴方向分场强沿x轴负方向，y轴方向分场强沿y轴负方向，根据场强的叠加法则可知电场强度的方向指向第三象限，故A正确，BC错误； D.沿电场线方向是电势降低最快的方向，根据前面分析可知电场方向不是沿的方向，故沿方向不是电势降低最快的方向，故D错误。 7.【答案】A  【解析】【解析】由得，M、N处导线在O点产生的磁感应强度大小相等，由右手螺旋定则及矢量的合成法则得，。由几何知识及矢量合成可知，，故，故选A。 8.【答案】D  【解析】霍尔元件的三边长度分别为、、，则平衡时满足，，解得。 若增大霍尔元件厚度，电流I变大，但霍尔电压U与无关，故A错误; 该霍尔元件内导电物质为电子，由左手定则知，电子打在后表面，则前表面为高电势，故B错误; 由，，可知霍尔电压与车速无关，故C错误; 由图丙知车轮转动一周时间为，则自行车的速度大小为，故D正确。 9.【答案】ABC  【解析】【解析】作出粒子在磁场中运动的轨迹图，如图所示， A正确; 根据，所以粒子在磁场中运动的半径，解得，B正确; 由几何知识可知，粒子在磁场中运动的速度偏转角均为，离开位置与O点距离为 根据，若速度加倍，则半径变为原来的二倍，离开位置与O点距离增加一倍，故C正确; 根据，可知，粒子在磁场中运动时间，与速度无关，D错误。 10.【答案】BD  【解析】粒子在电场中水平方向始终是匀速运动，故 v，A错误; 粒子在0时刻进入时，竖直方向先做匀加速运动，再匀速运动，时间为，故，若粒子从时刻进入，竖直方向前时间不运动，后时间加速，，与B板的距离为，B正确; 水平方向上速度仍为，所以射出偏转电场时速度大小都相等。动能的增加是相同的，故电场力做的功相同，故C错误，D正确。 11.【答案】 /都可以   【解析】由图乙可知，时传感器电流为，两极板间的电压。 充电结束后，两极板之间的电压，开始放电瞬间，电流最大，。 通过充电图像可知，图像所围面积表示电容器充满电时储存的电荷量，则， 故。 12.【答案】 之间均可 1500 1592   【解析】【解析】由图甲游标卡尺所示，其长度为。 由图乙螺旋测微器所示，其直径为。 指针偏转过小，说明读数靠近无穷大，要想读数变小，应换倍率大挡，故换“”挡，图丙所示表盘可知，该电阻阻值为。 因为题中给出了电压表内阻，可以算出电压表电流，故采用电流表外接； 由于待测电阻远远大于滑动变阻器电阻，故采用分压连接，如图： 由得：。 由得。 13.【答案】解：由题意得，， 则。 由得，， 代入坐标、， 得，  【解析】详细解答和解析过程见【答案】 14.【答案】解：由小球在B点恰好静止，得， 解得。 把电场力F分解为，， 小球从B点运动到C点过程中，由动能定理得， 在C点有， 由牛顿第三定律得N， 即小球在C点对轨道的压力为，方向竖直向下。 小球从B沿轨道运动到D的过程中，由动能定理， 解得， 小球离开D点后， 竖直方向上合力为零，做匀速运动，水平方向上受力为，做匀减速运动， 所以速度最小时为水平方向速度减为零时，则。  【解析】详细解答和解析过程见【答案】 15.【答案】由题意，可画出粒子在磁场和电场中的运动轨迹如图所示， 由于粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，可得qv0， 由几何关系得， 解得 粒子在电场中做匀减速运动，由动能定理，得， 解得。 粒子在电场中做类斜上抛运动，运动轨迹如图所示， 由， 垂直OM方向有， 沿OM方向有， 可解得， 由类斜上抛运动知识得，进入磁场时速度方向竖直向上，与OM成角，可得在磁场中做四分之一的圆周运动。 由得，， 在磁场中运动一次，沿OM方向前进的距离为， 且射出时速度方向水平向左，故接下来粒子在电磁场中重复前面的运动。 由题意可得若经过边界的次数n为偶数，由电场经过边界进入磁场，经过边界的点到O点距离为，即， 若经过边界的次数n为奇数，由磁场经过边界进入电场，经过边界的点到O点距离为，即，。  【解析】详细解答和解析过程见【答案】 第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$