高二物理期中模拟卷（测试范围：选必二全册、选必三1～2章）（北京专用）-学易金卷：2024-2025学年高中下学期期中模拟考试

2024-2025学年高二物理下学期期中模拟卷 （考试时间：90分钟，分值：100分） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 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．测试范围：人教版2019选择性必修第二册、第三册1-2章。 4．难度系数：0.7。 第Ⅰ卷 选择题 （共42分） 一、选择题（本题共10小题，每小题3分。在每小题列出的四个选项中，只有一个选项符合题意。） 1．在物理学发展的过程中，有许多伟大的科学家做出了突出贡献，下列叙述不符合事实的是（　　） A．法拉第发现了电磁感应现象并提出了法拉第电磁感应定律 B．奥斯特首先发现了电流的磁效应 C．安培提出了分子电流假说，成功揭示了磁现象来源于运动电荷这一本质 D．富兰克林通过实验，发现了雷电的性质与摩擦产生的电的性质完全相同并命名了正负电荷 【答案】A 【解析】A．法拉第首先发现了电磁感应现象，但法拉第电磁感应定律是德国物理学家纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后提出的，A错误，符合题意； B．奥斯特首先发现了电流的磁效应，B正确，但不符合题意； C．安培提出了分子电流假说，成功揭示了磁现象来源于运动电荷这一本质，C正确，但不符合题意； D．富兰克林通过实验，发现了雷电的性质与摩擦产生的电的性质完全相同并命名了正负电荷，D正确，但不符合题意。 故选A。 2．物理学是一门以实验为基础的学科，对于下列教材中所列的实验或生活现象，说法正确的是（　　） A．甲图中的装置若处在真空中，则两导线间没有相互作用力 B．乙图中，通电导线处在小磁针正上方，小磁针稳定时，N极向外 C．丙图中，闭合开关的瞬间，线圈M中会产生感应电流 D．丁图中的电磁波，可由恒定的电场和恒定的磁场互相激发交替产生 【答案】B 【解析】A．甲图中，两根通电方向相反的长直导线产生的磁场方向相反，因此两导线相互排斥，相互排斥的作用是通过磁场实现的，在真空中仍然相互排斥，故A错误； B．由安培定则可知，导线下方磁场方向垂直纸面向外，则小磁针稳定时，N极向外，故B正确； C．P线圈中是恒定电流，则M线圈中的磁通量不变，没有感应电动势，闭合开关的瞬间，线圈M中不会产生感应电流，故C错误； D．丁图中的电磁波，可由周期变化的电场和周期性变化的磁场互相激发交替产生，故D错误。 故选B。 3．如图所示，铁芯左边悬挂一个轻质金属环，铁芯上有两个线圈和，线圈和电源、开关、热敏电阻相连，线圈与电流表相连。已知热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，保持开关闭合，下列说法正确的是（　　） A．当温度升高时，金属环向左摆动 B．当温度不变时，电流表示数不为0 C．当电流从经电流表到时，可知温度降低 D．当电流表示数增大时，可知温度升高 【答案】A 【解析】A．保持开关闭合，当温度升高时，热敏电阻的阻值减小，电流增大，由右手螺旋定则可得电流产生的磁场方向向右穿过螺旋管，如图所示 穿过小金属环的磁通量向右增大，由楞次定律可得穿过小金属环的感应电流I3的方向，从而使得小金属环在原磁场中受安培力而阻碍磁通量的增大，故小金属环有缩小的趋势和向左摆动，故A正确； B．当温度不变时，电流不变，穿过螺旋管的磁通量不变，无感应电流产生，电流表示数为0，故B错误； C．当电流从经电流表到时，可知感应电流产生的磁场水平向左，与原磁场方向相反，根据楞次定律知原磁场的磁通量增大，故电流增大，的阻值减小，说明温度升高，故C错误； D．当电流表示数增大，根据法拉第电磁感应定律知，是穿过线圈的磁通量的变化率增大，故电流的变化率变大，故的阻值变化的快，温度变化的快，故D错误。 故选A。 4．关于下面热学中的几张图片所涉及的相关知识，描述正确的是（　　） A．图甲中，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越明显 B．图乙说明固体间也能发生扩散现象 C．由图丙可知，在由变到的过程中分子力做负功 D．图丙中分子间距为时的分子力比分子间距为时的分子力小 【答案】B 【解析】A．图甲中，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越不明显，故A错误； B．图乙中，说明固体间也能发生扩散现象，故B正确； C．由图丙可知，在由变到的过程中，分子势能减小，则分子力做正功，故C错误； D．图丙中分子间距为时分子势能最小，可知，该位置为平衡位置，分子力为0，即分子间距为时的分子力比分子间距为时的分子力大，故D错误。 故选B。 5．磁电式电流表结构如图甲，圆柱形软铁固定于蹄形磁铁的两极靴间，铁芯外面套有能绕轴转动的铝框，线圈缠绕在铝框上，铝框的转轴上装有指针和螺旋弹簧，其中极靴附近的磁场分布如图乙所示。若线圈两边通垂直纸面的电流，方向如图乙，则下列说法正确的是（　　） A．两边所受的安培力相同 B．两边所在处的磁场是匀强磁场 C．线圈将顺时针转动 D．若用塑料框代替铝框，在使用电表时可以使指针更迅速地稳定在示数位置 【答案】C 【解析】AC．根据左手定则可知，a边所受的安培力向上，b边所受的安培力向下，方向相反，线圈将顺时针转动，故A错误，C正确； B．图中磁感线并非等间距平行线，不是匀强磁场，故B错误； D．用铝框做骨架，当线圈在磁场中转动时，导致铝框的磁通量变化，从而产生感应电流，出现安培阻力，使其指针很快停止摆动，稳定在示数位置，而塑料做骨架达不到此作用，故D错误。 故选C。 6．如图所示，在水平桌面上放置一条形磁铁，其左侧正上方有一通以恒定电流的长直导线，导线与磁铁互相垂直。现将长直导线自左向右平移经过条形磁铁的正上方，磁铁始终保持静止，此过程中磁铁对桌面的（　　） A．压力始终大于磁铁重力 B．摩擦力的方向始终向右 C．摩擦力的大小始终不变 D．摩擦力的大小先减小后增大 【答案】D 【解析】根据左手定则可知导线先受到右下方的安培力，直至到达磁体正上方时，安培力竖直向下，然后受到左下方的安培力；根据牛顿第三定律可知磁铁先收到左上方的磁场力，再受到右上方的磁场力。 由于磁铁静止，则压力始终小于重力；摩擦力先向右再向左；导线在磁铁正上方时，摩擦力为0，所以磁铁受到的摩擦力的大小先减小后增大。 故选D。 7．图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。已知发电机线圈电阻为10 Ω，外接一只阻值为90 Ω的电阻，不计电路的其他电阻，则（　　） A．电流表的示数为0.31 A B．线圈转动的角速度为50π rad/s C．0.01 s时线圈平面与磁场方向平行 D．在线圈转动一周过程中，外电阻发热约为0.087 J 【答案】D 【解析】A．在交流电路中电流表的示数为有效值22 V 电流表的示数A＝0.22 A 故A错误； B．从图像可知线圈转动的周期为0.02 s，则线圈转动的角速度ω＝＝100π rad/s 故B错误； C．0.01 s时线圈的电压为0，因此线圈在中性面处，线圈平面与磁场方向垂直，故C错误； D．线圈发热应用电流的有效值进行计算，则发热量Q＝I2Rt＝（0.22）2×90×0.02 J≈0.087 J 故D正确。 故选D。 8．我国特高压技术领先全球，输电过程简化后如图所示，在总电源输入频率为50Hz的正弦式交流电，与均视为理想变压器，输电线电阻为R。某时刻输电线上功率损失为P，下列说法正确的是（　　） A．家庭电路中1s内电流的方向变化50次 B．的输出功率等于的输入功率 C．用电高峰期，用户接入用电器增多，的输出电压变小 D．若因为输电距离增加，R阻值增加一倍，则输电线功率损失变为2P 【答案】C 【解析】A．总电源输入频率为50Hz，一个周期内电流变化两次方向，变压器不改变交流电频率，因此在输出端每秒电流方向改变100次，故A错误； B．的输出功率等于的输入功率加上输电线上的损耗功率，故B错误； C．用电高峰期，用户端电流变大，输电线电流变大，输电线上损耗的电压变大，的输入电压变小，的输出电压变小，故C正确； D．R阻值增加一倍，输电线上电流变小，根据 可知，I变小，R变成2R，损耗功率不等于2P，故D错误。 故选C。 9．某图书馆的书籍防盗系统利用LC振荡电路原理，在出口处的地毯下埋有线圈L与电容器C构成的振荡电路，如图甲所示。当未消磁的书籍标签（内含金属材料）靠近时，线圈的自感系数增大，导致振荡频率变化，从而触发警报。若该振荡电路中电容器上极板的电荷量q随时间t变化的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（    ） A．时刻，电容器的电场能为零 B．时刻，线圈的自感电动势最大 C．时间内，线圈中电流逐渐减小 D．时间内，未消磁的书籍标签正在远离线圈 【答案】C 【解析】A．时刻，电容器上极板带电量最大，可知电场能最大，选项A错误； B．时刻，电容器放电完毕，此时线圈的电流最大，电流变化率最小，则自感电动势最小，选项B错误； C．时间内，电容器带电量增大，则线圈中电流逐渐减小，选项C正确； D. 由图可知时间内，振动电路的振动周期逐渐变大，根据 可知线圈自感系数L变大，可知未消磁的书籍标签正在靠近线圈，选项D错误。 故选C。 10．图甲为某感温式火灾报警器，其简化电路如图乙所示。理想变压器原线圈接入电压有效值不变的正弦交流电源，副线圈连接报警系统，为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，为定值电阻，滑动变阻器用于设定报警温度。当流过的电流大于设定临界值时就会触发报警。那么出现火情时（　　） A．副线圈两端电压会随着副线圈电路端温度的变化而变化 B．定值电阻两端电压减小 C．滑片上移一点可以提高报警温度 D．原线圈输入功率减小 【答案】C 【解析】A．副线圈两端电压由变压器原线圈电压和匝数比决定，与副线圈电阻变化无关，即与副线圈电路端温度的变化无关，故A错误； C．R0滑片上移一点，其阻值变大，则要想报警，需减小热敏电阻RT，即提高温度，所以R0滑片上移一点可以提高报警温度，故C正确。 BD．当出现火情时，热敏电阻阻值变小，导致副线圈电流变大，根据 可知定值电阻两端电压增大，由 可知原线圈输入功率变大，故BD错误。 故选C。 二、多项选择题（本题共4小题，每小题3分，共12分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题意的，全部选对得3分，选对但不全得2分，错选不得分。） 11．空气弹簧是一种广泛应用于商业汽车、巴士、高铁及建筑物基座的减震装置，其基本结构和原理如图所示，在导热良好的汽缸和可自由滑动的活塞之间密封着一定质量的理想气体，活塞和重物的总质量为m，活塞的横截面积为S，大气压强为，重力加速度为g。若外界温度保持不变，下列说法正确的是（　　） A．汽缸内气体的初始压强为 B．缓慢增大重物质量，与初始时相比，汽缸内气体的内能变大 C．缓慢增大重物质量，与初始时相比，汽缸内气体对汽缸底部单位时间内撞击的分子数增多 D．若重物质量缓慢增大了，汽缸内气柱的高度减小了，则空气弹簧的等效劲度系数为 【答案】ACD 【解析】A．对活塞和重物受力分析，由平衡条件可知 解得 故A正确； B．汽缸导热良好，缓慢增大重物质量过程中，汽缸内气体温度不变，内能不变，故B错误； C．缓慢增大重物质量，由平衡条件可知，汽缸内气体压强增大，体积减小，温度不变，则与初始时相比，汽缸内气体对汽缸底部单位时间内撞击的分子数增多，故C正确； D．等效弹力改变量为，等效弹簧形变改变量为，据胡克定律可得，空气弹簧的等效劲度系数 故D正确。 故选ACD。 12．图甲为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器监测通过电感线圈L中的电流。已知电路中灯泡的电阻R1=6Ω，定值电阻R2=2Ω，电源电动势为6V，内阻不计。闭合开关S使电路处于稳定状态，灯泡发光。在t=0.1s时刻断开开关S，断开开关S前后电流传感器显示电流随时间变化的图像如图乙所示。电流传感器的内阻忽略不计，根据以上信息下列说法中正确的是（　　） A．可以求出电感线圈的电阻 B．可以估算出断开开关后流过灯泡的电荷量 C．可以判断出断开开关后R2两端电压的变化情况 D．可以判断出断开开关后灯泡不会出现闪亮的现象 【答案】ABC 【解析】A．开关S闭合且电路稳定时流过线圈L的电流为1.5A，根据欧姆定律可得 代入数据解得 故A正确； B．根据 可知，I-t图像中图线与坐标轴围成的面积表示流过灯泡的电荷量，所以断开开关后流过灯泡的电荷量为 故B正确； C．由图可知，断开开关后流过R2的电流从1.5A减为零，从而可以判断断开开关后R2两端电压的由3V变为零，故C正确； D．由于 故闭合S时，流过线圈的电流大于流过灯泡电流，断开S发生自感现象时，小灯泡会发生闪亮现象，故D错误。 故选ABC。 13．如图所示，两根相距为的平行光滑金属导轨倾斜放置，处于垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中，两导轨顶端与电容器相连，质量为、长度为的金属杆垂直导轨放置，金属杆与导轨接触良好。开始时电容器不带电，金属杆被锁定在距倾斜导轨底端处。已知两导轨倾角均为，电容器电容为，重力加速度为，不计一切电阻。现解除锁定，下列说法正确的是（　　） A．金属杆下滑过程中做加速度减小的变加速直线运动 B．若增大电容器电容，金属杆下滑时间变短 C．金属杆下滑到导轨底端时电容器极板间电压 D．金属杆下滑到导轨底端时电容器储存的电能 【答案】CD 【解析】A．t时刻电容器两端的电压为：U=E=BLv 棒沿导轨下滑时，根据牛顿第二定律有：mgsinθ-F=ma 又棒所受的安培力为：F=BIL 电路中电流为： 联立以上三式得： 式中各量均不变，说明加速度不变，可知导体棒做匀加速直线运动，故A错误； B．若增大电容器电容，加速度减小，则根据 可知金属杆下滑时间变长，故B错误； C．金属杆下滑到导轨底端时的速度 电容器极板间电压 故C正确； D．金属杆下滑到导轨底端时电容器储存的电能 故D正确。 故选CD。 14．某课外活动兴趣小组设计了利用压敏电阻测量加速度的装置，工作原理如图甲所示，将压敏电阻和一块挡板竖直固定在小车上，中间放置一个质量为10kg的小球，当小球随小车一起沿水平地面向右加速时，压敏电阻连入电路的阻值R在压力从0增大到100N的过程中均匀减小，如图乙所示。当小车静止在水平地面上时，电流表的示数为15mA，电路中电源的电动势为3V，内阻不计，下列说法正确的是（　　） A．当小车做匀速直线运动时，电流表的示数为0 B．当小车做匀速直线运动时，电流表的示数为15mA C．当小车的加速度大小为时，电流表的示数为16mA D．当小车的加速度大小为时，电流表的示数为20mA 【答案】BD 【解析】AB．当小车静止在水平地面上时，压敏电阻受到的压力为零，压敏电阻阻值为，电流表的示数为15mA，则当小车做匀速运动时，压敏电阻受到的压力仍为零，压敏电阻阻值仍为，电流表的示数为15mA，故A错误，B正确； CD．当小车静止在水平地面上时，压敏电阻受到的压力为零，压敏电阻阻值为，电流表的示数为15mA，根据闭合电路的欧姆定律 解得 R0=100Ω 当小车的加速度大小为10m/s2时，根据 可知 F=100N 由图像可知 R=50Ω 代入 解得 I=20mA 同理可得当小车的加速度大小为5m/s2时，有 F=50N，I=17.14mA 故D正确，C错误。 故选BD。 第二部分（实验和计算题 共58分） 三、实验题（本题共2小题，共18分） 15．（10分）为探究影响感应电流方向的因素，“荀子实验小组”的同学们做了如下的实验。 (1)同学们首先用如图甲的实验装置进行探究，所用电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从“+”接线柱流入电流表时，指针向右偏转。将条形磁铁按如图甲方式S极向下插入螺线管时，发现电流表的指针向右偏转。说明螺线管中感应电流在螺线管内部产生的磁场方向与条形磁铁在螺线管内部产生磁场方向 （填“相同”或“相反”） (2)同学们又用如图乙所示的器材进行探究。发现为了使小灯泡能短暂发光，应将如图所示的N极向下的条形磁铁快速 （选填“向下插入”或“向上拔出”）。同学们还发现条形磁铁运动越快，小灯泡发光的亮度就越大，这说明感应电动势随 （选填“磁通量”、“磁通量的变化量”或“磁通量的变化率”）的增大而增大。 (3)实验结束后，实验小组的同学们又结合教材中自感实验做了如下实验。如图丙所示，将两条支路分别接上电流传感器（可以测出电流大小，且内阻忽略不计），已知灯泡电阻不变且阻值为。闭合开关S后，流过两个电流传感器的图像如图丁所示。由图可知： ①流过灯泡的电流是 （选填“”或“”）； ②线圈的直流电阻 （选填“大于”“等于”或“小于”）灯泡电阻。 【答案】(1)相反；(2)向下插入；磁通量的变化率；(3)a；大于 【解析】（1）电流表的指针向右偏转，说明螺线管中感应电流沿顺时针方向（俯视），根据安培定则可知螺线管内部产生的磁场方向竖直向下，由图可知条形磁铁在螺线管内部产生磁场方向竖直向上，故二者方向相反。 （2）[1]将如图所示的N极向下的条形磁铁快速向下插入时，根据楞次定律可知螺线管中电流方向可以使二极管处于导通状态，小灯泡能短暂发光。 [2]条形磁铁运动越快，小灯泡发光的亮度就越大，这说明感应电动势随磁通量的变化率的增大而增大。 （3）①[1]由图丙可知，闭合开关S后，自感线圈产生自感电动势，阻碍电流的增加，会导致流过灯泡的电流由大到小变化，最后趋于某一稳定值，所以流过灯泡的电流是图丁中的a。 ②[2]由图丁可知电流稳定后，流过灯泡的电流稍大一些，根据并联电路的分流原理可知，线圈的直流电阻大于灯泡电阻。 16．（8分）利用如图所示的装置探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。 按实验要求连接器材并进行实验，分别测量原线圈匝数为n1时的输入电压U1和副线圈匝数为n2时的输出电压U2，数据如下表： 原线圈匝数n1（匝） 副线圈匝数n2（匝） 输入电压U1（V） 输出电压U2（V） 100 200 4.32 8.27 100 800 4.32 33.90 400 800 4.33 8.26 400 1600 4.33 16.52 (1)下列说法正确的是（　　） A．变压器工作时通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈 B．变压器工作时在原线圈上将电能转化成磁场能、在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”能量的作用 C．变压器原、副线圈中的磁通量总是相同 D．变压器副线圈上不接负载时、原线圈两端电压为零 (2)为了减小涡流在铁芯中产生的热量、铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。如图丙所示、对上端放置的变压器铁芯，硅钢片应平行于（　　） A．平面abcd B．平面abfe C．平面abgh D．平面aehd (3)在误差允许范围内，表中数据基本符合 规律； (4)进一步分析数据，发现输出电压比理论值偏小，请分析原因 （至少写出两条）。 【答案】(1)B；(2)D；(3)或在误差允许的范围内，变压器原、副线圈的电压之比等于匝数（之比）；(4)有漏磁、铁芯发热、导线发热等 【解析】（1）A．变压器开始正常工作后，通过电磁感应将电能从原线圈传递到副线圈，故A错误； B．变压器工作时在原线圈上将电能转化成磁场能、在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”能量的作用，故B正确； C．由于实际变压器存在漏磁，所以变压器原、副线圈中的磁通量不相同，故C错误； D．变压器副线圈上不接负载时、原线圈两端电压不为零，故D错误。 故选B。 （2）根据变压器的原理可知，当磁感线与硅钢平面平行时，产生的涡流较小，即硅钢片应平行于平面aehd。 故选D。 （3）根据表中数据，在误差允许的范围内基本符合 即变压器原、副线圈的电压之比等于匝数之比。 （4）输出电压比理论值偏小，主要原因是变压器不是理想变压器，有漏磁、铁芯发热、导线发热等能量损耗，使副线圈两端电压偏低。 四、计算题（本题共4小题，共40分） 解答要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 17．（8分）一圆形金属线圈，面积为，匝数，阻值，该线圈与阻值均为的电阻和电容为的电容器组成闭合回路，如图甲所示。在线圈中存在垂直于线圈平面的匀强磁场，其面积为，设磁场垂直平面向里为正方向，磁感应强度随时间变化的关系如图乙所示，导线电阻不计。时刻闭合开关， (1)求通过的电流大小和两点间的电势差； (2)时断开开关，求断开开关后通过的电荷量。 【答案】(1)， (2) 【解析】（1）设线圈产生的感应电动势为E，根据法拉第电磁感应定律有 代入数据解得 根据楞次定律，可知通过线圈的电流方向为从a到b。则a、b两端的电势差为，根据闭合电路欧姆定律有 由串联分压得 解得， （2）电容器C与电阻并联，电阻的电压为 则电容器C所带的电量 断开开关后通过的电荷量。 18．（8分）如图所示，交流发电机的矩形金属线圈处于磁感应强度的匀强磁场中，其边长，匝数（图中只画出1匝），线圈的总电阻，线圈可绕垂直于磁场且过和边中点的转轴以角速度匀速转动。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。 (1)求线圈中感应电动势的最大值； (2)从线圈平面与磁场方向平行位置开始计时，写出线圈中感应电流随时间变化的关系式； (3)求线圈转动过程中，电阻上的发热功率。 【答案】(1) (2) (3) 【解析】（1）线圈产生感应电动势的最大值 解得 （2）根据闭合电路欧姆定律可知，线圈中感应电流的最大值 从线圈平面与磁场方向平行位置开始计时，线圈中感应电流瞬时值 解得 （3）通过电阻的电流的有效值 电阻上产生的发热功率 得 19．（10分）“势阱”是量子力学中的常见概念，在经典力学中也有体现，当粒子在某力场中运动，其势能函数曲线在空间某范围内存在最小值，形如陷阱，粒子很难跑出来。如图1所示，内壁光滑、半径为R的半圆形碗固定在水平面上，将一个质量为m的小球（可视为质点）放在碗底的中心位置C处，此时小球就处于“势阱”处。各种形式的势能函数只要具有这种特点，我们都可以称它为势阱，比如重力势阱、分子力势阱、静电力势阱等。 (1)我国首个火星探测器命名为“天问一号”。从地球表面向火星发射火星探测器，简单又比较节省能量的发射过程可简化为：先在地球表面使探测器加速并获得足够的动能，从而摆脱地球引力势阱的束缚，经过一系列调整使探测器成为一颗沿地球公转轨道近似为圆形运行的人造卫星；已知取无限远处为引力势能零点，间距为r、质量分别为m1和m2的两质点组成的系统具有的引力势能可表示为，式中G为引力常量且大小已知。 已知地球质量为M、半径为R，在如图2所示的坐标系中，纵轴表示引力势能，横轴表示质量为m的探测器到地心的距离r（r≥R）。请在该坐标系中定性画出地球与探测器组成的系统具有的引力势能函数曲线。静置于地面处的该探测器，至少需要获得多大速度（相对于地心，不考虑地球的自转和空气阻力及其他天体的影响），才能摆脱地球引力势阱的束缚； (2)如图3所示，a、b为某种物质的两个分子，以a为原点，沿两分子连线建立x轴，如果选取两个分子相距无穷远时的分子势能为零，则作出的两个分子之间的势能与它们之间距离x的-x关系图线如图4所示，假设分子a固定不动，分子b只在ab间分子力的作用下运动（在x轴上）。 ①当两分子间距离为时，b分子的动能为（），图中为已知量，求a、b分子间的最大势能； ②弹簧、橡皮筋等弹性物质，大多有“弹性限度”，在“弹性限度”范围遵守胡克定律。弹力是分子力的宏观表现，从微观尺度上看，b分子在附近小范围振动时，分子力和分子偏离的距离成正比，比例系数为k，当两分子间距离为时，b分子的动能为，求b分子在附近做简谐运动的振幅A。 【答案】(1)； (2)①；② 【解析】（1）地球与探测器组成的系统具有的引力势能函数曲线如图所示 当时，引力势能大小 随着r的增大，引力势能的绝对值逐渐减小，引力势能逐渐增大，设静置于地面处的探测器，至少需要速度v才能摆脱地球引力势阱的束缚，由机械能守恒得 解得 （2）.当分子速度为零时，此时两分子间势能最大根据能量守恒，有 .方法一：由题意可知，分子在附近做简谐运动，做出图像，图像的面积表示分子力做功 根据动能定理 有 可得振幅 方法二：由题意可知，分子处于处时，系统的动能为，系统的势能为，分子处于振幅处时，系统的动能为0，系统的势能为，根据能量守恒有 分子在附近做简谐运动，做出图像，图像的面积表示分子力做功 分子力做功与分子能的关系为 可得 解得 20．（14分）如图所示的xOy平面内，x<0的区域内有竖直向上的匀强电场。在区域内，处于第一象限的匀强磁场，磁感应强度为B1（未知）；处于第四象限的匀强磁场，磁感应强度为B2，大小关系为B2=2B1，均垂直于纸面向外。一质量为m，电荷量为q（q>0）的粒子，在t=0时，从坐标为（-2L，）的P点以速度v0沿x轴正向水平射出，恰好能从坐标原点进入第一象限，最终从坐标为（，0）的Q点射出磁场，不计粒子的重力。求： (1)匀强电场的电场强度大小； (2)磁场B1的最小值； (3)若时粒子从O点运动到Q点的时间。 【答案】(1) (2) (3) 【解析】（1）电场中水平方向有 竖直方向有 联立可得 （2）在O点，有 所以 又 故 粒子进入磁场后，若第一次经过x轴恰好就从Q点射出，此时B最小，由几何关系知 又 解得 （3）粒子在磁场中运动轨迹如图 由 粒子在磁场B1中运动时半径 周期 又 则粒子在磁场B2中运动半径 周期 由几何关系知（n=1，2，3…） 解得 所以粒子在磁场中运动时间 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年高二物理下学期期中模拟卷 一、选择题（本题共10小题，每小题3分。在每小题列出的四个选项中，只有一个选项符合题意。） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A B A B C D D C C C 二、多项选择题（本题共4小题，每小题3分，共12分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题意的，全部选对得3分，选对但不全得2分，错选不得分。） 11 12 13 14 ACD ABC CD BD 三、实验题（本题共2小题，共18分） 15．（8分）(1)相反（2分）；(2)向下插入（2分）；磁通量的变化率（2分）；(3)a（2分）；大于（2分） 16．（10分）(1)B（2分）；(2)D（2分）；(3)或在误差允许的范围内，变压器原、副线圈的电压之比等于匝数（之比）（2分）；(4)有漏磁、铁芯发热、导线发热等（2分） 四、计算题（本题共4小题，共40分） 解答要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 17．（8分）解：（1）设线圈产生的感应电动势为E，根据法拉第电磁感应定律有 代入数据解得 根据楞次定律，可知通过线圈的电流方向为从a到b。则a、b两端的电势差为，根据闭合电路欧姆定律有 由串联分压得 解得，（4分） （2）电容器C与电阻并联，电阻的电压为 则电容器C所带的电量 断开开关后通过的电荷量。（4分） 18．（8分）解：（1）线圈产生感应电动势的最大值 解得（3分） （2）根据闭合电路欧姆定律可知，线圈中感应电流的最大值 从线圈平面与磁场方向平行位置开始计时，线圈中感应电流瞬时值 解得（3分） （3）通过电阻的电流的有效值 电阻上产生的发热功率 得（4分） 19．（10分）解：（1）地球与探测器组成的系统具有的引力势能函数曲线如图所示 当时，引力势能大小 随着r的增大，引力势能的绝对值逐渐减小，引力势能逐渐增大，设静置于地面处的探测器，至少需要速度v才能摆脱地球引力势阱的束缚，由机械能守恒得 解得 （4分） （2）.当分子速度为零时，此时两分子间势能最大根据能量守恒，有（2分） .方法一：由题意可知，分子在附近做简谐运动，做出图像，图像的面积表示分子力做功 根据动能定理 有 可得振幅 （4分） 方法二：由题意可知，分子处于处时，系统的动能为，系统的势能为，分子处于振幅处时，系统的动能为0，系统的势能为，根据能量守恒有 分子在附近做简谐运动，做出图像，图像的面积表示分子力做功 分子力做功与分子能的关系为 可得 解得 20．（14分）解：（1）电场中水平方向有 竖直方向有 联立可得 （3分） （2）在O点，有 所以 又 故 粒子进入磁场后，若第一次经过x轴恰好就从Q点射出，此时B最小，由几何关系知 又 解得 （5分） （3）粒子在磁场中运动轨迹如图 由 粒子在磁场B1中运动时半径 周期 又 则粒子在磁场B2中运动半径 周期 由几何关系知 （n=1，2，3…） 解得 所以粒子在磁场中运动时间 （6分） 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年高二物理下学期期中模拟卷 ( 贴条形码区 考生禁填 ： 缺考标记 违纪标记 以上标志由监考人员用 2B 铅笔 填涂 选择题填涂样例 ： 正确填涂 错误填 涂 [ × ] [ √ ] [ ／ ] 1 ．答题前，考生先将自己的姓名，准考证号填写清楚，并认真核准条形码上的姓名、准考证号，在规定位置贴好条形码。 2 ．选择题必须用 2B 铅笔填涂；非选择题必须用 0.5 mm 黑 色签字笔答题，不得用铅笔或圆珠笔答题；字体工整、笔迹清晰。 3 ．请按题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。 4 ．保持卡面清洁，不要折叠、不要弄破。 注意事项 ) ( 姓 名： __________________________ 准考证号： )答题卡 ( 一、选择题 （ 本题共10小题，每小题3分。在每小题列出的四个选项中，只有一个选项符合题意 。 ） 1 . [ A ] [ B ] [ C ] [ D ] 2 . [ A ] [ B ] [ C ] [ D ] 3 . [ A ] [ B ] [ C ] [ D ] 4 . [ A ] [ B ] [ C ] [ D ] 5 . [ A ] [ B ] [ C ] [ D ] 6 . [ A ] [ B ] [ C ] [ D ] 7 . [ A ] [ B ] [ C ] [ D ] 8 . [ A ] [ B ] [ C ] [ D ] 9 . [ A ] [ B ] [ C ] [ D ] 1 0 . [ A ] [ B ] [ C ] [ D ] 二、多项选择题 （ 本题共 4 小题，每小题 3 分，共 12 分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题意的，全部选对得 3 分，选对但不全得 2 分，错选不得分。 ） 1 1 . [ A ] [ B ] [ C ] [ D ] 12 . [ A ] [ B ] [ C ] [ D ] 1 3 . [ A ] [ B ] [ C ] [ D ] 14 . [ A ] [ B ] [ C ] [ D ] ) ( 三、实验题 （本题 共 2小题，共1 8分。 ） 1 5 . （ 1 ） ____________ ； （ 2 ） __ _____ _________ ； ________________ ； （ 3 ） ____________ ； ____________ ； 1 6 . （ 1 ） ____________ ； （ 2 ） ____________ ； （ 3 ） ___ ______________________ ________ ______________________ _ __ ____________________________________ ； （ 4 ） ____________ ___________________________________ ____________ ； 四、 计算题（本题共4小题，共40分。） 17 . （ 8 分 ） ) ( 请在各题目的答题区域内作答，超出黑色矩形边框限定区域的答案无效！ ) ( 请在各题目的答题区域内作答，超出黑色矩形边框限定区域的答案无效！ ) ( 18 . （ 8 分） 19 . （ 1 0 分） 20. （ 1 4 分） ) ( 请在各题目的答题区域内作答，超出黑色矩形边框限定区域的答案无效！ ) 学科网（北京）股份有限公司 $$2024-2025 学年高二物理下学期期中模拟卷 答题卡 请在各题目的答题区域内作答，超出黑色矩形边框限定区域的答案无效！ 一、选择题（本题共 10小题，每小题 3分。在每小题列出的四个选项中，只有一个选项符合题意。） 1.[ A ] [ B ] [ C ] [ D ] 2.[ A ] [ B ] [ C ] [ D ] 3.[ A ] [ B ] [ C ] [ D ] 4.[ A ] [ B ] [ C ] [ D ] 5.[ A ] [ B ] [ C ] [ D ] 6.[ A ] [ B ] [ C ] [ D ] 7.[ A ] [ B ] [ C ] [ D ] 8.[ A ] [ B ] [ C ] [ D ] 9.[ A ] [ B ] [ C ] [ D ] 10.[ A ] [ B ] [ C ] [ D ] 二、多项选择题（本题共 4 小题，每小题 3 分，共 12 分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是 符合题意的，全部选对得 3 分，选对但不全得 2 分，错选不得分。） 11.[ A ] [ B ] [ C ] [ D ] 12.[ A ] [ B ] [ C ] [ D ] 13.[ A ] [ B ] [ C ] [ D ] 14.[ A ] [ B ] [ C ] [ D ] 姓 名：__________________________ 准考证号： 贴条形码区 考生禁填： 缺考标记 违纪标记 以上标志由监考人员用 2B 铅笔填涂 选择题填涂样例： 正确填涂 错误填涂 [×] [√] [／] 1．答题前，考生先将自己的姓名，准考证号填写清楚，并认真核准 条形码上的姓名、准考证号，在规定位置贴好条形码。 2．选择题必须用 2B 铅笔填涂；非选择题必须用 0.5 mm 黑色签字笔 答题，不得用铅笔或圆珠笔答题；字体工整、笔迹清晰。 3．请按题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出区域书写的答案 无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。 4．保持卡面清洁，不要折叠、不要弄破。 注意事项 三、实验题（本题共 2小题，共 18分。） 15.（1）____________；（2）________________；________________；（3）____________；____________； 16.（1）____________；（2）____________；（3）__________________________________________________________ ____________________________________；（4）___________________________________________________________； 四、计算题（本题共 4小题，共 40分。） 17.（8 分） 18.（8 分） 19.（10 分） 20.（14 分） 请在各题目的答题区域内作答，超出黑色矩形边框限定区域的答案无效！ 请在各题目的答题区域内作答，超出黑色矩形边框限定区域的答案无效！ ………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… 此卷只装订不密封 ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… … 学校：______________姓名：_____________班级：_______________考号：______________________ 2024-2025学年高二物理下学期期中模拟卷 （考试时间：90分钟，分值：100分） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 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．测试范围：人教版2019选择性必修第二册全部内容、选择性必修第三册1-2章。 4．难度系数：0.7。 第Ⅰ卷 选择题 （共42分） 一、选择题（本题共10小题，每小题3分。在每小题列出的四个选项中，只有一个选项符合题意。） 1．在物理学发展的过程中，有许多伟大的科学家做出了突出贡献，下列叙述不符合事实的是（　　） A．法拉第发现了电磁感应现象并提出了法拉第电磁感应定律 B．奥斯特首先发现了电流的磁效应 C．安培提出了分子电流假说，成功揭示了磁现象来源于运动电荷这一本质 D．富兰克林通过实验，发现了雷电的性质与摩擦产生的电的性质完全相同并命名了正负电荷 2．物理学是一门以实验为基础的学科，对于下列教材中所列的实验或生活现象，说法正确的是（　　） A．甲图中的装置若处在真空中，则两导线间没有相互作用力 B．乙图中，通电导线处在小磁针正上方，小磁针稳定时，N极向外 C．丙图中，闭合开关的瞬间，线圈M中会产生感应电流 D．丁图中的电磁波，可由恒定的电场和恒定的磁场互相激发交替产生 3．如图所示，铁芯左边悬挂一个轻质金属环，铁芯上有两个线圈和，线圈和电源、开关、热敏电阻相连，线圈与电流表相连。已知热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，保持开关闭合，下列说法正确的是（　　） A．当温度升高时，金属环向左摆动 B．当温度不变时，电流表示数不为0 C．当电流从经电流表到时，可知温度降低 D．当电流表示数增大时，可知温度升高 4．关于下面热学中的几张图片所涉及的相关知识，描述正确的是（　　） A．图甲中，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越明显 B．图乙说明固体间也能发生扩散现象 C．由图丙可知，在由变到的过程中分子力做负功 D．图丙中分子间距为时的分子力比分子间距为时的分子力小 5．磁电式电流表结构如图甲，圆柱形软铁固定于蹄形磁铁的两极靴间，铁芯外面套有能绕轴转动的铝框，线圈缠绕在铝框上，铝框的转轴上装有指针和螺旋弹簧，其中极靴附近的磁场分布如图乙所示。若线圈两边通垂直纸面的电流，方向如图乙，则下列说法正确的是（　　） A．两边所受的安培力相同 B．两边所在处的磁场是匀强磁场 C．线圈将顺时针转动 D．若用塑料框代替铝框，在使用电表时可以使指针更迅速地稳定在示数位置 6．如图所示，在水平桌面上放置一条形磁铁，其左侧正上方有一通以恒定电流的长直导线，导线与磁铁互相垂直。现将长直导线自左向右平移经过条形磁铁的正上方，磁铁始终保持静止，此过程中磁铁对桌面的（　　） A．压力始终大于磁铁重力 B．摩擦力的方向始终向右 C．摩擦力的大小始终不变 D．摩擦力的大小先减小后增大 7．图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。已知发电机线圈电阻为10 Ω，外接一只阻值为90 Ω的电阻，不计电路的其他电阻，则（　　） A．电流表的示数为0.31 A B．线圈转动的角速度为50π rad/s C．0.01 s时线圈平面与磁场方向平行 D．在线圈转动一周过程中，外电阻发热约为0.087 J 8．我国特高压技术领先全球，输电过程简化后如图所示，在总电源输入频率为50Hz的正弦式交流电，与均视为理想变压器，输电线电阻为R。某时刻输电线上功率损失为P，下列说法正确的是（　　） A．家庭电路中1s内电流的方向变化50次 B．的输出功率等于的输入功率 C．用电高峰期，用户接入用电器增多，的输出电压变小 D．若因为输电距离增加，R阻值增加一倍，则输电线功率损失变为2P 9．某图书馆的书籍防盗系统利用LC振荡电路原理，在出口处的地毯下埋有线圈L与电容器C构成的振荡电路，如图甲所示。当未消磁的书籍标签（内含金属材料）靠近时，线圈的自感系数增大，导致振荡频率变化，从而触发警报。若该振荡电路中电容器上极板的电荷量q随时间t变化的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（    ） A．时刻，电容器的电场能为零 B．时刻，线圈的自感电动势最大 C．时间内，线圈中电流逐渐减小 D．时间内，未消磁的书籍标签正在远离线圈 10．图甲为某感温式火灾报警器，其简化电路如图乙所示。理想变压器原线圈接入电压有效值不变的正弦交流电源，副线圈连接报警系统，为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，为定值电阻，滑动变阻器用于设定报警温度。当流过的电流大于设定临界值时就会触发报警。那么出现火情时（　　） A．副线圈两端电压会随着副线圈电路端温度的变化而变化 B．定值电阻两端电压减小 C．滑片上移一点可以提高报警温度 D．原线圈输入功率减小 二、多项选择题（本题共4小题，每小题3分，共12分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题意的，全部选对得3分，选对但不全得2分，错选不得分。） 11．空气弹簧是一种广泛应用于商业汽车、巴士、高铁及建筑物基座的减震装置，其基本结构和原理如图所示，在导热良好的汽缸和可自由滑动的活塞之间密封着一定质量的理想气体，活塞和重物的总质量为m，活塞的横截面积为S，大气压强为，重力加速度为g。若外界温度保持不变，下列说法正确的是（　　） A．汽缸内气体的初始压强为 B．缓慢增大重物质量，与初始时相比，汽缸内气体的内能变大 C．缓慢增大重物质量，与初始时相比，汽缸内气体对汽缸底部单位时间内撞击的分子数增多 D．若重物质量缓慢增大了，汽缸内气柱的高度减小了，则空气弹簧的等效劲度系数为 12．图甲为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器监测通过电感线圈L中的电流。已知电路中灯泡的电阻R1=6Ω，定值电阻R2=2Ω，电源电动势为6V，内阻不计。闭合开关S使电路处于稳定状态，灯泡发光。在t=0.1s时刻断开开关S，断开开关S前后电流传感器显示电流随时间变化的图像如图乙所示。电流传感器的内阻忽略不计，根据以上信息下列说法中正确的是（　　） A．可以求出电感线圈的电阻 B．可以估算出断开开关后流过灯泡的电荷量 C．可以判断出断开开关后R2两端电压的变化情况 D．可以判断出断开开关后灯泡不会出现闪亮的现象 13．如图所示，两根相距为的平行光滑金属导轨倾斜放置，处于垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中，两导轨顶端与电容器相连，质量为、长度为的金属杆垂直导轨放置，金属杆与导轨接触良好。开始时电容器不带电，金属杆被锁定在距倾斜导轨底端处。已知两导轨倾角均为，电容器电容为，重力加速度为，不计一切电阻。现解除锁定，下列说法正确的是（　　） A．金属杆下滑过程中做加速度减小的变加速直线运动 B．若增大电容器电容，金属杆下滑时间变短 C．金属杆下滑到导轨底端时电容器极板间电压 D．金属杆下滑到导轨底端时电容器储存的电能 14．某课外活动兴趣小组设计了利用压敏电阻测量加速度的装置，工作原理如图甲所示，将压敏电阻和一块挡板竖直固定在小车上，中间放置一个质量为10kg的小球，当小球随小车一起沿水平地面向右加速时，压敏电阻连入电路的阻值R在压力从0增大到100N的过程中均匀减小，如图乙所示。当小车静止在水平地面上时，电流表的示数为15mA，电路中电源的电动势为3V，内阻不计，下列说法正确的是（　　） A．当小车做匀速直线运动时，电流表的示数为0 B．当小车做匀速直线运动时，电流表的示数为15mA C．当小车的加速度大小为时，电流表的示数为16mA D．当小车的加速度大小为时，电流表的示数为20mA 第二部分（实验和计算题 共58分） 三、实验题（本题共2小题，共18分） 15．（10分）为探究影响感应电流方向的因素，“荀子实验小组”的同学们做了如下的实验。 (1)同学们首先用如图甲的实验装置进行探究，所用电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从“+”接线柱流入电流表时，指针向右偏转。将条形磁铁按如图甲方式S极向下插入螺线管时，发现电流表的指针向右偏转。说明螺线管中感应电流在螺线管内部产生的磁场方向与条形磁铁在螺线管内部产生磁场方向 （填“相同”或“相反”） (2)同学们又用如图乙所示的器材进行探究。发现为了使小灯泡能短暂发光，应将如图所示的N极向下的条形磁铁快速 （选填“向下插入”或“向上拔出”）。同学们还发现条形磁铁运动越快，小灯泡发光的亮度就越大，这说明感应电动势随 （选填“磁通量”、“磁通量的变化量”或“磁通量的变化率”）的增大而增大。 (3)实验结束后，实验小组的同学们又结合教材中自感实验做了如下实验。如图丙所示，将两条支路分别接上电流传感器（可以测出电流大小，且内阻忽略不计），已知灯泡电阻不变且阻值为。闭合开关S后，流过两个电流传感器的图像如图丁所示。由图可知： ①流过灯泡的电流是 （选填“”或“”）； ②线圈的直流电阻 （选填“大于”“等于”或“小于”）灯泡电阻。 16．（8分）利用如图所示的装置探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。 按实验要求连接器材并进行实验，分别测量原线圈匝数为n1时的输入电压U1和副线圈匝数为n2时的输出电压U2，数据如下表： 原线圈匝数n1（匝） 副线圈匝数n2（匝） 输入电压U1（V） 输出电压U2（V） 100 200 4.32 8.27 100 800 4.32 33.90 400 800 4.33 8.26 400 1600 4.33 16.52 (1)下列说法正确的是（　　） A．变压器工作时通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈 B．变压器工作时在原线圈上将电能转化成磁场能、在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”能量的作用 C．变压器原、副线圈中的磁通量总是相同 D．变压器副线圈上不接负载时、原线圈两端电压为零 (2)为了减小涡流在铁芯中产生的热量、铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。如图丙所示、对上端放置的变压器铁芯，硅钢片应平行于（　　） A．平面abcd B．平面abfe C．平面abgh D．平面aehd (3)在误差允许范围内，表中数据基本符合 规律； (4)进一步分析数据，发现输出电压比理论值偏小，请分析原因 （至少写出两条）。 四、计算题（本题共4小题，共40分） 解答要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 17．（8分）一圆形金属线圈，面积为，匝数，阻值，该线圈与阻值均为的电阻和电容为的电容器组成闭合回路，如图甲所示。在线圈中存在垂直于线圈平面的匀强磁场，其面积为，设磁场垂直平面向里为正方向，磁感应强度随时间变化的关系如图乙所示，导线电阻不计。时刻闭合开关， (1)求通过的电流大小和两点间的电势差； (2)时断开开关，求断开开关后通过的电荷量。 18．（8分）如图所示，交流发电机的矩形金属线圈处于磁感应强度的匀强磁场中，其边长，匝数（图中只画出1匝），线圈的总电阻，线圈可绕垂直于磁场且过和边中点的转轴以角速度匀速转动。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。 (1)求线圈中感应电动势的最大值； (2)从线圈平面与磁场方向平行位置开始计时，写出线圈中感应电流随时间变化的关系式； (3)求线圈转动过程中，电阻上的发热功率。 19．（10分）“势阱”是量子力学中的常见概念，在经典力学中也有体现，当粒子在某力场中运动，其势能函数曲线在空间某范围内存在最小值，形如陷阱，粒子很难跑出来。如图1所示，内壁光滑、半径为R的半圆形碗固定在水平面上，将一个质量为m的小球（可视为质点）放在碗底的中心位置C处，此时小球就处于“势阱”处。各种形式的势能函数只要具有这种特点，我们都可以称它为势阱，比如重力势阱、分子力势阱、静电力势阱等。 (1)我国首个火星探测器命名为“天问一号”。从地球表面向火星发射火星探测器，简单又比较节省能量的发射过程可简化为：先在地球表面使探测器加速并获得足够的动能，从而摆脱地球引力势阱的束缚，经过一系列调整使探测器成为一颗沿地球公转轨道近似为圆形运行的人造卫星；已知取无限远处为引力势能零点，间距为r、质量分别为m1和m2的两质点组成的系统具有的引力势能可表示为，式中G为引力常量且大小已知。 已知地球质量为M、半径为R，在如图2所示的坐标系中，纵轴表示引力势能，横轴表示质量为m的探测器到地心的距离r（r≥R）。请在该坐标系中定性画出地球与探测器组成的系统具有的引力势能函数曲线。静置于地面处的该探测器，至少需要获得多大速度（相对于地心，不考虑地球的自转和空气阻力及其他天体的影响），才能摆脱地球引力势阱的束缚； (2)如图3所示，a、b为某种物质的两个分子，以a为原点，沿两分子连线建立x轴，如果选取两个分子相距无穷远时的分子势能为零，则作出的两个分子之间的势能与它们之间距离x的-x关系图线如图4所示，假设分子a固定不动，分子b只在ab间分子力的作用下运动（在x轴上）。 ①当两分子间距离为时，b分子的动能为（），图中为已知量，求a、b分子间的最大势能； ②弹簧、橡皮筋等弹性物质，大多有“弹性限度”，在“弹性限度”范围遵守胡克定律。弹力是分子力的宏观表现，从微观尺度上看，b分子在附近小范围振动时，分子力和分子偏离的距离成正比，比例系数为k，当两分子间距离为时，b分子的动能为，求b分子在附近做简谐运动的振幅A。 20．（14分）如图所示的xOy平面内，x<0的区域内有竖直向上的匀强电场。在区域内，处于第一象限的匀强磁场，磁感应强度为B1（未知）；处于第四象限的匀强磁场，磁感应强度为B2，大小关系为B2=2B1，均垂直于纸面向外。一质量为m，电荷量为q（q>0）的粒子，在t=0时，从坐标为（-2L，）的P点以速度v0沿x轴正向水平射出，恰好能从坐标原点进入第一象限，最终从坐标为（，0）的Q点射出磁场，不计粒子的重力。求： (1)匀强电场的电场强度大小； (2)磁场B1的最小值； (3)若时粒子从O点运动到Q点的时间。 试题 第11页（共12页） 试题 第12页（共12页） 试题 第9页（共12页） 试题 第10页（共12页） 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年高二物理下学期期中模拟卷 （考试时间：90分钟，分值：100分） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 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．测试范围：人教版2019选择性必修第二册、第三册1-2章。 4．难度系数：0.7。 第Ⅰ卷 选择题 （共42分） 一、选择题（本题共10小题，每小题3分。在每小题列出的四个选项中，只有一个选项符合题意。） 1．在物理学发展的过程中，有许多伟大的科学家做出了突出贡献，下列叙述不符合事实的是（　　） A．法拉第发现了电磁感应现象并提出了法拉第电磁感应定律 B．奥斯特首先发现了电流的磁效应 C．安培提出了分子电流假说，成功揭示了磁现象来源于运动电荷这一本质 D．富兰克林通过实验，发现了雷电的性质与摩擦产生的电的性质完全相同并命名了正负电荷 2．物理学是一门以实验为基础的学科，对于下列教材中所列的实验或生活现象，说法正确的是（　　） A．甲图中的装置若处在真空中，则两导线间没有相互作用力 B．乙图中，通电导线处在小磁针正上方，小磁针稳定时，N极向外 C．丙图中，闭合开关的瞬间，线圈M中会产生感应电流 D．丁图中的电磁波，可由恒定的电场和恒定的磁场互相激发交替产生 3．如图所示，铁芯左边悬挂一个轻质金属环，铁芯上有两个线圈和，线圈和电源、开关、热敏电阻相连，线圈与电流表相连。已知热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，保持开关闭合，下列说法正确的是（　　） A．当温度升高时，金属环向左摆动 B．当温度不变时，电流表示数不为0 C．当电流从经电流表到时，可知温度降低 D．当电流表示数增大时，可知温度升高 4．关于下面热学中的几张图片所涉及的相关知识，描述正确的是（　　） A．图甲中，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越明显 B．图乙说明固体间也能发生扩散现象 C．由图丙可知，在由变到的过程中分子力做负功 D．图丙中分子间距为时的分子力比分子间距为时的分子力小 5．磁电式电流表结构如图甲，圆柱形软铁固定于蹄形磁铁的两极靴间，铁芯外面套有能绕轴转动的铝框，线圈缠绕在铝框上，铝框的转轴上装有指针和螺旋弹簧，其中极靴附近的磁场分布如图乙所示。若线圈两边通垂直纸面的电流，方向如图乙，则下列说法正确的是（　　） A．两边所受的安培力相同 B．两边所在处的磁场是匀强磁场 C．线圈将顺时针转动 D．若用塑料框代替铝框，在使用电表时可以使指针更迅速地稳定在示数位置 6．如图所示，在水平桌面上放置一条形磁铁，其左侧正上方有一通以恒定电流的长直导线，导线与磁铁互相垂直。现将长直导线自左向右平移经过条形磁铁的正上方，磁铁始终保持静止，此过程中磁铁对桌面的（　　） A．压力始终大于磁铁重力 B．摩擦力的方向始终向右 C．摩擦力的大小始终不变 D．摩擦力的大小先减小后增大 7．图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。已知发电机线圈电阻为10 Ω，外接一只阻值为90 Ω的电阻，不计电路的其他电阻，则（　　） A．电流表的示数为0.31 A B．线圈转动的角速度为50π rad/s C．0.01 s时线圈平面与磁场方向平行 D．在线圈转动一周过程中，外电阻发热约为0.087 J 8．我国特高压技术领先全球，输电过程简化后如图所示，在总电源输入频率为50Hz的正弦式交流电，与均视为理想变压器，输电线电阻为R。某时刻输电线上功率损失为P，下列说法正确的是（　　） A．家庭电路中1s内电流的方向变化50次 B．的输出功率等于的输入功率 C．用电高峰期，用户接入用电器增多，的输出电压变小 D．若因为输电距离增加，R阻值增加一倍，则输电线功率损失变为2P 9．某图书馆的书籍防盗系统利用LC振荡电路原理，在出口处的地毯下埋有线圈L与电容器C构成的振荡电路，如图甲所示。当未消磁的书籍标签（内含金属材料）靠近时，线圈的自感系数增大，导致振荡频率变化，从而触发警报。若该振荡电路中电容器上极板的电荷量q随时间t变化的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（    ） A．时刻，电容器的电场能为零 B．时刻，线圈的自感电动势最大 C．时间内，线圈中电流逐渐减小 D．时间内，未消磁的书籍标签正在远离线圈 10．图甲为某感温式火灾报警器，其简化电路如图乙所示。理想变压器原线圈接入电压有效值不变的正弦交流电源，副线圈连接报警系统，为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，为定值电阻，滑动变阻器用于设定报警温度。当流过的电流大于设定临界值时就会触发报警。那么出现火情时（　　） A．副线圈两端电压会随着副线圈电路端温度的变化而变化 B．定值电阻两端电压减小 C．滑片上移一点可以提高报警温度 D．原线圈输入功率减小 二、多项选择题（本题共4小题，每小题3分，共12分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题意的，全部选对得3分，选对但不全得2分，错选不得分。） 11．空气弹簧是一种广泛应用于商业汽车、巴士、高铁及建筑物基座的减震装置，其基本结构和原理如图所示，在导热良好的汽缸和可自由滑动的活塞之间密封着一定质量的理想气体，活塞和重物的总质量为m，活塞的横截面积为S，大气压强为，重力加速度为g。若外界温度保持不变，下列说法正确的是（　　） A．汽缸内气体的初始压强为 B．缓慢增大重物质量，与初始时相比，汽缸内气体的内能变大 C．缓慢增大重物质量，与初始时相比，汽缸内气体对汽缸底部单位时间内撞击的分子数增多 D．若重物质量缓慢增大了，汽缸内气柱的高度减小了，则空气弹簧的等效劲度系数为 12．图甲为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器监测通过电感线圈L中的电流。已知电路中灯泡的电阻R1=6Ω，定值电阻R2=2Ω，电源电动势为6V，内阻不计。闭合开关S使电路处于稳定状态，灯泡发光。在t=0.1s时刻断开开关S，断开开关S前后电流传感器显示电流随时间变化的图像如图乙所示。电流传感器的内阻忽略不计，根据以上信息下列说法中正确的是（　　） A．可以求出电感线圈的电阻 B．可以估算出断开开关后流过灯泡的电荷量 C．可以判断出断开开关后R2两端电压的变化情况 D．可以判断出断开开关后灯泡不会出现闪亮的现象 13．如图所示，两根相距为的平行光滑金属导轨倾斜放置，处于垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中，两导轨顶端与电容器相连，质量为、长度为的金属杆垂直导轨放置，金属杆与导轨接触良好。开始时电容器不带电，金属杆被锁定在距倾斜导轨底端处。已知两导轨倾角均为，电容器电容为，重力加速度为，不计一切电阻。现解除锁定，下列说法正确的是（　　） A．金属杆下滑过程中做加速度减小的变加速直线运动 B．若增大电容器电容，金属杆下滑时间变短 C．金属杆下滑到导轨底端时电容器极板间电压 D．金属杆下滑到导轨底端时电容器储存的电能 14．某课外活动兴趣小组设计了利用压敏电阻测量加速度的装置，工作原理如图甲所示，将压敏电阻和一块挡板竖直固定在小车上，中间放置一个质量为10kg的小球，当小球随小车一起沿水平地面向右加速时，压敏电阻连入电路的阻值R在压力从0增大到100N的过程中均匀减小，如图乙所示。当小车静止在水平地面上时，电流表的示数为15mA，电路中电源的电动势为3V，内阻不计，下列说法正确的是（　　） A．当小车做匀速直线运动时，电流表的示数为0 B．当小车做匀速直线运动时，电流表的示数为15mA C．当小车的加速度大小为时，电流表的示数为16mA D．当小车的加速度大小为时，电流表的示数为20mA 第二部分（实验和计算题 共58分） 三、实验题（本题共2小题，共18分） 15．（10分）为探究影响感应电流方向的因素，“荀子实验小组”的同学们做了如下的实验。 (1)同学们首先用如图甲的实验装置进行探究，所用电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从“+”接线柱流入电流表时，指针向右偏转。将条形磁铁按如图甲方式S极向下插入螺线管时，发现电流表的指针向右偏转。说明螺线管中感应电流在螺线管内部产生的磁场方向与条形磁铁在螺线管内部产生磁场方向 （填“相同”或“相反”） (2)同学们又用如图乙所示的器材进行探究。发现为了使小灯泡能短暂发光，应将如图所示的N极向下的条形磁铁快速 （选填“向下插入”或“向上拔出”）。同学们还发现条形磁铁运动越快，小灯泡发光的亮度就越大，这说明感应电动势随 （选填“磁通量”、“磁通量的变化量”或“磁通量的变化率”）的增大而增大。 (3)实验结束后，实验小组的同学们又结合教材中自感实验做了如下实验。如图丙所示，将两条支路分别接上电流传感器（可以测出电流大小，且内阻忽略不计），已知灯泡电阻不变且阻值为。闭合开关S后，流过两个电流传感器的图像如图丁所示。由图可知： ①流过灯泡的电流是 （选填“”或“”）； ②线圈的直流电阻 （选填“大于”“等于”或“小于”）灯泡电阻。 16．（8分）利用如图所示的装置探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。 按实验要求连接器材并进行实验，分别测量原线圈匝数为n1时的输入电压U1和副线圈匝数为n2时的输出电压U2，数据如下表： 原线圈匝数n1（匝） 副线圈匝数n2（匝） 输入电压U1（V） 输出电压U2（V） 100 200 4.32 8.27 100 800 4.32 33.90 400 800 4.33 8.26 400 1600 4.33 16.52 (1)下列说法正确的是（　　） A．变压器工作时通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈 B．变压器工作时在原线圈上将电能转化成磁场能、在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”能量的作用 C．变压器原、副线圈中的磁通量总是相同 D．变压器副线圈上不接负载时、原线圈两端电压为零 (2)为了减小涡流在铁芯中产生的热量、铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。如图丙所示、对上端放置的变压器铁芯，硅钢片应平行于（　　） A．平面abcd B．平面abfe C．平面abgh D．平面aehd (3)在误差允许范围内，表中数据基本符合 规律； (4)进一步分析数据，发现输出电压比理论值偏小，请分析原因 （至少写出两条）。 四、计算题（本题共4小题，共40分） 解答要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 17．（8分）一圆形金属线圈，面积为，匝数，阻值，该线圈与阻值均为的电阻和电容为的电容器组成闭合回路，如图甲所示。在线圈中存在垂直于线圈平面的匀强磁场，其面积为，设磁场垂直平面向里为正方向，磁感应强度随时间变化的关系如图乙所示，导线电阻不计。时刻闭合开关， (1)求通过的电流大小和两点间的电势差； (2)时断开开关，求断开开关后通过的电荷量。 18．（8分）如图所示，交流发电机的矩形金属线圈处于磁感应强度的匀强磁场中，其边长，匝数（图中只画出1匝），线圈的总电阻，线圈可绕垂直于磁场且过和边中点的转轴以角速度匀速转动。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。 (1)求线圈中感应电动势的最大值； (2)从线圈平面与磁场方向平行位置开始计时，写出线圈中感应电流随时间变化的关系式； (3)求线圈转动过程中，电阻上的发热功率。 19．（10分）“势阱”是量子力学中的常见概念，在经典力学中也有体现，当粒子在某力场中运动，其势能函数曲线在空间某范围内存在最小值，形如陷阱，粒子很难跑出来。如图1所示，内壁光滑、半径为R的半圆形碗固定在水平面上，将一个质量为m的小球（可视为质点）放在碗底的中心位置C处，此时小球就处于“势阱”处。各种形式的势能函数只要具有这种特点，我们都可以称它为势阱，比如重力势阱、分子力势阱、静电力势阱等。 (1)我国首个火星探测器命名为“天问一号”。从地球表面向火星发射火星探测器，简单又比较节省能量的发射过程可简化为：先在地球表面使探测器加速并获得足够的动能，从而摆脱地球引力势阱的束缚，经过一系列调整使探测器成为一颗沿地球公转轨道近似为圆形运行的人造卫星；已知取无限远处为引力势能零点，间距为r、质量分别为m1和m2的两质点组成的系统具有的引力势能可表示为，式中G为引力常量且大小已知。 已知地球质量为M、半径为R，在如图2所示的坐标系中，纵轴表示引力势能，横轴表示质量为m的探测器到地心的距离r（r≥R）。请在该坐标系中定性画出地球与探测器组成的系统具有的引力势能函数曲线。静置于地面处的该探测器，至少需要获得多大速度（相对于地心，不考虑地球的自转和空气阻力及其他天体的影响），才能摆脱地球引力势阱的束缚； (2)如图3所示，a、b为某种物质的两个分子，以a为原点，沿两分子连线建立x轴，如果选取两个分子相距无穷远时的分子势能为零，则作出的两个分子之间的势能与它们之间距离x的-x关系图线如图4所示，假设分子a固定不动，分子b只在ab间分子力的作用下运动（在x轴上）。 ①当两分子间距离为时，b分子的动能为（），图中为已知量，求a、b分子间的最大势能； ②弹簧、橡皮筋等弹性物质，大多有“弹性限度”，在“弹性限度”范围遵守胡克定律。弹力是分子力的宏观表现，从微观尺度上看，b分子在附近小范围振动时，分子力和分子偏离的距离成正比，比例系数为k，当两分子间距离为时，b分子的动能为，求b分子在附近做简谐运动的振幅A。 20．（14分）如图所示的xOy平面内，x<0的区域内有竖直向上的匀强电场。在区域内，处于第一象限的匀强磁场，磁感应强度为B1（未知）；处于第四象限的匀强磁场，磁感应强度为B2，大小关系为B2=2B1，均垂直于纸面向外。一质量为m，电荷量为q（q>0）的粒子，在t=0时，从坐标为（-2L，）的P点以速度v0沿x轴正向水平射出，恰好能从坐标原点进入第一象限，最终从坐标为（，0）的Q点射出磁场，不计粒子的重力。求： (1)匀强电场的电场强度大小； (2)磁场B1的最小值； (3)若时粒子从O点运动到Q点的时间。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$