精品解析：北京市顺义区第一中学2024-2025学年高二下学期期中物理试卷

顺义一中2024-2025学年高二年级第二学期期中考试物理试卷 一、单选题（本题共12小题，每小题3分，共36分） 1. 下列关于电磁场、电磁波说法不正确的是（ ） A. 变化的电场可以产生磁场 B. 电磁波包括无线电波、红外线、可见光、紫外线等 C. 电磁波的发射过程就是辐射能量的过程 D. 电磁波在真空中的传播速度大于光速c 【答案】D 【解析】 【详解】A．变化的电场可以产生磁场，变化的磁场可以产生电场，A正确，不符合题意； B．电磁波包括无线电波、红外线、可见光、紫外线等，B正确，不符合题意； C．电磁波的发射过程就是辐射能量的过程，C正确，不符合题意； D．电磁波在真空中的传播速度等于光速，D错误，符合题意。 故选D。 2. 在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示。产生的交变电动势的图像如图2所示，则（ ） A. 线框产生的交变电动势有效值约为311V B. 时线框平面与中性面重合 C. 时线框的磁通量变化率为零 D. 线框产生的交变电动势频率为100Hz 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据正弦式交变电流有效值和峰值的关系可得，该交变电流的有效值为，故A错误； B．由图2可知时，线框产生的电动势最小为零，线框的磁通量最大，故线框平面与中性面重合，故B正确； C．由图2可知时，线框产生的电动势最大，由法拉第电磁感应定律可知线框的磁通量的变化率最大，不为零，故C错误； D．根据周期和频率的关系可得，该交变电流的频率为 故D错误。 故选B。 3. 如图甲所示的理想变压器，其原线圈接在输出电压如图乙所示的正弦式交流电源上，副线圈接有阻值为44Ω的负载电阻R，原、副线圈匝数之比为。电流表、电压表均为理想交流电表。下列说法中正确的是（ ） A. 电流表的示数为2.5A B. 原线圈的输入功率为44W C. 电压表的示数约为62V D. 原、副线圈交流电的频率之比为 【答案】B 【解析】 【详解】C．分析图乙可知，正弦式交流电源的电动势的最大值为220V，有效值为220V，则原线圈输入电压U1=220V 根据变压比可知，副线圈输出电压 则电压表的示数为44V，故C错误； A．根据欧姆定律可知，副线圈输出电流 根据变流比可知，原线圈输入电流 故A错误； B．副线圈输出功率 根据变压器的输入功率等于输出功率可知，原线圈中输入功率也是44W，故B正确； D．变压器不改变交流电的频率，原、副线圈交流电的频率之比为，故D错误。 故选B。 4. 如图所示，把茶杯压在一张白纸上，第一次用水平力迅速将白纸从茶杯下抽出；第二次以较慢的速度将白纸从茶杯下抽出。下列说法中正确的是（　　） A. 第二次拉动白纸过程中，纸对茶杯的摩擦力大一些 B. 第一次拉动白纸过程中，纸对茶杯的摩擦力大一些 C. 第二次拉出白纸过程中，茶杯增加的动量大一些 D. 第一次拉出白纸过程中，纸给茶杯的冲量大一些 【答案】C 【解析】 【详解】AB．两次拉动中，茶杯和纸之间均发生相对滑动，因此受到的均为滑动摩擦力，因压力不变，则由f=μFN可知，两次拉动时纸给茶杯的摩擦力相同，故AB错误； C．第二次慢拉动白纸过程中，摩擦力作用时间长，则产生的冲量较大，根据动量定理可知，茶杯获得的动量大一些，故C正确； D．第一次迅速拉动白纸过程中，摩擦力作用时间短，故纸给茶杯的冲量小一些，故D错误。 故选C。 5. 质量为和的两个物体在光滑水平面上正碰，其位置坐标x随时间t变化的图像如图所示。下列说法正确的是（ ） A. 碰撞前的速率小于的速率 B. 碰撞后的速率大于的速率 C. 碰撞后的动量大于的动量 D. 碰撞中和之间的作用力的冲量大小不等 【答案】C 【解析】 【详解】A．图像的斜率表示物体的速度，根据图像可知碰前的速度大小为 碰前速度为0，故A错误； B．两物体正碰后，碰后的速度大小为 碰后的速度大小为 碰后两物体的速率相等，故B错误； C．两小球碰撞过程中满足动量守恒定律，则有 解得两物体质量的关系为 根据动量的表达式，可知碰后的动量大于的动量，故C正确； D．碰撞中和之间的作用力大小相等，具有同时性，所以冲量大小相等，故D错误。 故选C。 6. 如图所示为研究平行通电直导线之间相互作用的实验装置。接通电路后发现两根导线均发生形变，此时通过导线M和N的电流大小分别为和，已知，方向均向上。若用和分别表示导线M与N受到的磁场力，则下列说法正确的是（ ） A. 两根导线相互排斥 B. 为判断的方向，需要知道和的合磁场方向 C. 两个力的大小关系为 D. 仅增大电流，会同时都增大 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据安培定则可知，导线N在M处产生磁场方向垂直纸面向外，根据左手定则可知，导线M所受安培力向右，可知两根导线相互吸引，故A错误； B．为判断导线M所受安培力的方向，需要知道在M处的磁场方向和的方向，故B错误； CD．、是一对相互作用力，大小总是相等，则仅增大电流，、会同时都增大，故C错误，D正确。 故选D。 7. 如图所示平面内，在通有图示方向电流I的长直导线右侧，固定一矩形金属线框abcd，ad边与导线平行。调节电流I使得空间各点的磁感应强度随时间均匀减小，则（　　） A. 线框中产生的感应电流方向为a→d→c→b→a B. 线框中产生的感应电流逐渐减小 C. 线框ad边所受的安培力大小恒定 D. 线框整体受到的安培力方向水平向左 【答案】D 【解析】 【详解】A．调节电流I使得空间各点的磁感应强度随时间均匀减小，可知穿过线框的磁通量向里减小，根据楞次定律可知，线框中产生的感应电流方向为a→b→c→d→a，故A错误； B．根据法拉第电磁感应定律 由于空间各点的磁感应强度随时间均匀减小，可知线框产生的电动势恒定不变，则线框中产生的感应电流恒定不变，故B错误； C．线框ad边所受的安培力大小为 由于磁感应强度随时间均匀减小，电流不变，则线框ad边所受的安培力大小逐渐减小，故C错误； D．根据左手定则可知，ad边所受的安培力水平向左，bc边所受的安培力水平向右，ab、cd两边所受的安培力刚好抵消；由于ad边所在位置的磁感应强度较大，所以线框整体受到的安培力方向水平向左，故D正确。 故选D。 8. 如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，在磁铁正下方有一个固定在水平桌面上的闭合铜质线圈。将磁铁竖直向下拉至某一位置后放开，磁铁开始上下振动。下列说法正确的是（ ） A. 磁铁振动过程中，线圈中电流的方向保持不变 B. 磁铁振动过程中，线圈对桌面的压力始终大于线圈的重力 C. 磁铁振动过程中，弹簧和磁铁组成系统的机械能一直减小 D. 磁铁振动过程中，线圈如终有收缩的趋势 【答案】C 【解析】 【详解】A．磁铁上下振动过程，线圈出磁场方向不变，磁铁向上运动的过程，穿过线圈的磁通量减小，磁铁向下运动的过程，穿过线圈的磁通量增加，由楞次定律可知，线圈中电流的方向会变化，故A错误； B．磁铁振动过程中，由“来拒去留”的规律，磁铁向上运动线圈对桌面压力小于重力，磁铁向上运动线圈对桌面压力大于重力，故B错误； C．磁铁振动过程中，由于线圈中产生了感应电流，即有电能产生，由能量守恒定律，可知弹簧和磁铁组成系统机械能会一直减小，故C正确； D．由“增缩减扩”的规律，磁铁靠近线圈时，可知线圈有收缩的趋势，磁铁远离线圈时，可知线圈有扩展的趋势，故D错误。 故选C。 9. 图甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈，、为三只相同的灯。实验时，断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同。下列说法正确的是（ ） A. 图甲中，与的电阻值相同 B 图甲中，闭合，电路稳定后，中电流小于中电流 C. 图乙中，变阻器R与的电阻值不同 D. 图乙中，闭合瞬间，中电流与变阻器R中电流相等 【答案】B 【解析】 【详解】A．图甲中，断开的瞬间，灯突然闪亮，是因为电路稳定时，的电流大于的电流，可知的电阻小于的电阻，故A错误； B．图甲中，闭合，电路稳定后，断开开关瞬间，灯突然闪亮，说明灯泡中的电流小于线圈中的电流，故B正确； C．图乙中，因为要观察两只灯泡发光的亮度变化，两个支路的总电阻相同，因两个灯泡电阻相同，所以变阻器R与的电阻值相同，故C错误； D．图乙中，闭合瞬间，对电流由阻碍作用，所以中电流与变阻器R中电流不相等，故D错误。 故选B。 10. 小明利用压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小的特点，设计了一个判断升降机运动状态的装置。其工作原理图如图所示，虚线框内是连接压敏电阻的电路，压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置着一个物块，在升降机运动过程中的某一段时间内，发现电流表的示数I恒定不变，且I小于升降机静止时电流表的示数，则这段时间内（ ） A. 升降机可能匀速下降 B. 升降机可能匀速上升 C. 升降机可能匀减速下降 D. 升降机可能匀减速上升 【答案】C 【解析】 【详解】I小于升降机静止时电流表的示数，说明压敏电阻的阻值小于于静止时的阻值且不变，即物块对压敏电阻的压力大于静止时的压力且不变，则物块所受的支持力大于静止的支持力且不变，对物块有 因此加速度方向向上不变，可能匀减速下降，也可能匀加速上升。 故选C。 11. 为了测量储液罐中不导电液体的液面高度，设计装置如图所示。将与储液罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储液罐中，电容C可通过开关S与线圈L或电源相连。当开关从a拨到b时，由线圈L与电容C构成的回路中产生振荡电流，振荡电流的频率，通过测量振荡频率可知储液罐内的液面高度。则下列说法正确的是（　　） A. 当储液罐内的液面高度升高时，电容不变 B. 当储液罐内的液面高度升高时，LC回路中振荡电流的频率变小 C. 开关拨到b之后，振荡电流的振幅和频率始终保持不变 D. 当开关从a拨到b瞬间，电容器两极板的电荷量最大，流过线圈L中的电流最大 【答案】B 【解析】 【详解】A．当储液罐内的液面高度升高时，根据电容的决定式得，电容变大，A错误； B．当储液罐内的液面高度升高时，电容变大，根据振荡电流的频率可知，LC回路中振荡电流的频率变小，B正确； C．开关拨到b之后，振荡电流的振幅会越来越小，随着储液罐内的液面高度的变化，频率会发生变化，C错误； D．当开关从a拨到b瞬间，电容器两极板的电荷量最大，流过线圈L中的电流最小，D错误。 故选B。 12. 光具有力学效应，该效应可以从动量的角度进行分析：光子的动量为（h为普朗克常量，为光的波长），当光与物体相互作用时，会发生动量的传递，物体的动量随时间发生变化，表明物体受到了力的作用。通常情况下，光照射到物体表面时，会对物体产生推力，将其推离光源。有些情况下，光也能对物体产生光学牵引力，使物体“逆光而上”。光学牵引实验中，科学家使用特殊设计的激光束照射透明介质微粒，使微粒受到与光传播方向相反的力，实现了对介质微粒的操控。下列说法正确的是（ ） A. 光从真空垂直介质表面射入介质，光子的动量不变 B. 光子动量的变化量与光射入介质时的入射角度无关 C. 光学牵引力的大小与介质微粒的折射率及所用的激光束无关 D. 介质微粒所受光学牵引力的方向与光束动量变化量的方向相反 【答案】D 【解析】 【详解】A．光进入介质后，速度波速会变，波长会变，根据 可知光子动量会变，故A错误；    B．光子动量变化是矢量变化，与入射角度有关。例如，斜入射时折射或反射的动量方向改变更复杂，垂直入射时动量方向完全反向，故动量变化量与入射角度相关，故B错误；    C．光学牵引力的大小取决于介质微粒的折射率（影响光在微粒内的传播和动量传递）及激光束的特性（如波长、强度、模式等），故C错误； D．根据动量定理可知光受到微粒的力与光的动量变化量的方向相同，根据牛顿第三定律可知微粒所受的力方向应与光束的动量变化方向相反，例如，若光束动量减少（方向改变），微粒获得的动量方向与光束动量变化相反，故牵引力方向与光束动量变化方向相反，故D正确。 故选D。 二、多选题（本题共4小题，每小题答对3分，不全得2分） 13. 如图所示，光滑斜面高度一定，斜面倾角可调节。物体从斜面顶端由静止释放，沿斜面下滑到斜面底端，下列物理量与斜面倾角无关的是（ ） A. 物体受到支持力的大小 B. 物体重力的冲量 C. 合力对物体做的功 D. 物体运动到底端动量的大小 【答案】CD 【解析】 【详解】A．设斜面倾角为，垂直斜面方向，根据平衡条件可得物体受到支持力大小 可知物体受到支持力的大小与斜面倾角有关，故A错误； B．设斜面高度为，根据牛顿第二定律有 解得 根据几何关系可得物体下滑的位移为 根据运动公式有 解得 故物体重力的冲量为 可知物体重力的冲量与斜面倾角有关，故B错误； C．对物体受力分析，可知物体受支持力和重力作用，其中支持力不做功，只有重力做功，故合力对物体做的功等于重力对物体做的功，则有 可知合力对物体做的功与斜面倾角无关，故C正确； D．设物体滑到斜面底端的速度为，根据动能定理有 解得 则物体运动到底端动量的大小为 可知物体运动到底端动量的大小与斜面倾角无关，故D正确。 故选CD。 14. 如图甲所示，匝的线圈（图中只画了2匝），电阻，其两端与一个的电阻相连，线圈内有指向纸内方向的磁场。线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。以下说法正确的是（ ） A. 通过电阻R的电流方向b→a B. 通过电阻R的电流大小不变 C. 线圈产生的感应电动势 D. 电阻R两端的电压 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．根据图像可知，线圈中垂直于纸面向里的磁场增大，为了阻碍线圈中磁通量的增大，根据楞次定律可知线圈中感应电流产生的磁场垂直于纸面向外，根据安培定则可知线圈中的感应电流为逆时针方向，所通过电阻R的电流方向为a→b，故A错误； BCD．根据法拉第电磁感应定律，可得线圈产生的感应电动势为 根据闭合电路欧姆定律知，通过电阻R的电流大小为 电阻R两端的电压为 故BCD正确； 故选BCD。 15. 如图单匝线圈ABCD在外力作用下以速度v向右匀速进入匀强磁场，第二次又以2v匀速进入同一匀强磁场。以下说法正确的是（ ） A. 第一次进入与第二次进入时线圈中电流之比 B. 第一次进入与第二次进入时线圈中通过导线横截面的电荷量之比 C. 第一次进入与第二次进入时外力做功的功率之比 D. 第一次进入与第二次进入过程中线圈产生热量之比 【答案】AC 【解析】 【详解】A．根据导体棒切割磁感线产生感应电动势，由 得 由欧姆定律有 故A正确； D．由电荷量 得 故B错误； C．匀速进入，外力做功的功率与克服安培力做功的功率相等，由 得 故C正确； D．产生的热量为 得 故D错误。 故选AC。 16. 某个小水电站发电机的输出功率为100kW，发电机的电压为250V，通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V。要求在输电线上损失的功率控制在5kW（即用户得到的功率为95kW）。根据实际需求，某同学设计了如图所示的输电线路示意图。升压变压器、降压变压器均视为理想变压器，以下说法正确的是（ ） A. 输电线上通过的电流 B. 升压变压器输出的电压 C. 升压变压器的匝数比 D. 降压变压器的匝数比 【答案】BC 【解析】 【详解】A．根据电功率公式 可得输电线上通过的电流 故A错误； B．升压变压器输出的电压 故B正确； C．根据理想变压器原副线圈电压比等于匝数比可得 故C正确； D．降压变压器输入的电压 根据 降压变压器的匝数比 故D错误。 故选BC。 三、填空（本题共2小题，共18分） 17. 在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中， （1）按图甲连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转，此实验操作的目的是______。 A. 测量灵敏电流表能够承受电流的最大值 B. 检测灵敏电流表指针偏转方向与电流流向的关系 C. 检查灵敏电流表测量电流的大小是否准确 （2）用图乙所示的装置做实验，图中螺线管上的粗线表示导线的绕行方向。某次实验中在条形磁铁向下插入螺线管的过程中，观察到电流表指针______（填“向左”或“向右”）偏转。 （3）当年法拉第做了如下的实验（图（a）是当年法拉第研究电磁感应时用过的线圈，图（b）是当年法拉第所做实验的示意图；他把两个线圈绕在同一个铁环上，一个线圈接到电源上，另一个线圈接入“电流表”，在给一个线圈通电或断电的瞬间，另一个线圈中也出现了电流。根据楞次定律判断，在图（b）中，闭合开关时，通过电流表的电流方向是______（填“向上”或“向下”） 【答案】（1）B （2）向左 （3）向上 【解析】 【小问1详解】 按图甲连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转，此实验操作的目的是：检测灵敏电流表指针偏转方向与电流流向的关系。 故选B。 【小问2详解】 由（1）问可知，当电流从电流表正接线柱流入时，电流计指针向右偏转；用图乙所示的装置做实验，某次实验中在条形磁铁向下插入螺线管的过程中，穿过线圈的磁通量向下增加，根据楞次定律可知，感应电流从电流表负接线柱流入，则观察到电流表指针向左偏转。 【小问3详解】 在图（b）中，闭合开关时，根据右手螺旋定则可知，左侧线圈产生的磁场穿过右侧线圈的磁通量向下增加，根据楞次定律结合安培定则可知，通过电流表的电流方向向上。 18. 如图1所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个半径相同的小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。 （1）为完成此实验，以下提供的测量工具中，本实验必须使用的是______。（选填选项前的字母） A. 刻度尺 B. 天平 C. 打点计时器 D. 秒表 （2）关于本实验，下列说法中正确的是______。（选填选项前的字母） A. 同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放 B. 入射小球的质量必须小于被碰小球的质量 C. 轨道倾斜部分必须光滑 D. 轨道末端必须水平 （3）图2中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射小球多次从斜轨上位置S由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置P，测出平抛射程OP。然后，把被碰小球静置于轨道的水平部分末端，仍将入射小球从斜轨上位置S由静止释放，与被碰小球相碰，并多次重复该操作，两小球平均落地点位置分别为M、N。实验中还需要测量的有______（选填选项前的字母） A. 入射小球和被碰小球的质量、 B. 入射小球开始的释放高度h C. 小球抛出点距地面的高度H D. 两球相碰后的平抛射程OM、ON （4）在某次实验中，记录的落点平均位置M、N几乎与OP在同一条直线上，在实验误差允许范围内，若满足关系式______，可以认为两球碰撞前后在OP方向上的总动量守恒。[用（3）中测量的量表示] 若进一步研究该碰撞是否为弹性碰撞，还需要判断关系式______是否成立。[用（3）中的物理量表示] （5）某同学在上述实验中更换了两个小球的材质，且入射小球和被碰小球的质量关系为，其它条件不变。两小球在记录纸上留下三处落点痕迹如图所示。他将米尺的零刻线与O点对齐，测量出O点到三处平均落地点的距离分别为OA、OB、OC。该同学通过测量和计算发现，两小球在碰撞前后动量是守恒的。 由此可以判断出图中B处是______； A. 未放被碰小球，入射小球的落地点 B. 入射小球碰撞后的落地点 C. 被碰小球碰撞后的落地点 【答案】（1）AB （2）AD （3）AD （4） ①. ②. （5）C 【解析】 【小问1详解】 小球碰撞后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相等，小球做平抛运动的时间相等，小球水平位移与初速度成正比，可以用小球的水平位移代替小球的初速度，实验需要测量小球的质量与水平位移，需要刻度尺与天平，本实验不需要测量时间，不需要打点计时器与秒表。 故选AB 【小问2详解】 AC．同一组实验中，为使每次碰撞前瞬间入射小球的速度相同，入射小球必须从同一位置由静止释放，但轨道倾斜部分不需要光滑，故A正确，C错误； B．为防止两球碰撞后入射小球反弹，入射小球的质量必须大于被碰小球的质量，故B错误； D．为了保证小球抛出时的速度处于水平方向，轨道末端必须水平，故D正确。 故选AD。 【小问3详解】 设碰撞前入射小球的速度大小为v0，碰撞后瞬间入射小球的速度大小为v1，被碰小球的速度大小为v2，由动量守恒定律得 小球离开斜槽后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，运动时间t相等，则有 可得实验需要验证的表达式为 因此实验需要测量入射小球和被碰小球的质量m1、m2，两球相碰后的平抛射程OM、ON。 故选AD。 【小问4详解】 [1]由（3）可知，实验误差允许范围内，若满足关系式 则可以认为两球碰撞前后在方向上的总动量守恒。 [2]若碰撞为弹性碰撞，根据机械能守恒可得 则有 可知若进一步研究该碰撞是否为弹性碰撞，还需要判断关系式 是否成立。 【小问5详解】 若入射小球和被碰小球的质量关系为，根据 可得动量守恒表达式为 由图可知OA=17.60cm、OB=25.00cm、OC=30.00cm，带入上式对比可得 故C点是未放被碰小球时入射球的落地点，B处是被碰小球碰撞后的落地点，A是入射小球碰撞后的落地点。 故选C。 四、计算题（共4小题34分，19题8分，20题8分，21题9分，22题9分） 19. 如图所示，电阻为0.1Ω的导体棒ab沿光滑导线框向右做匀速运动，线框中接有电阻R为0.4Ω．线框放在磁感应强度B为0.1T的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面。导体棒ab的长度l为0.4m，运动的速度v为5m/s。线框的电阻不计。 （1）求电路abcd中电动势E； （2）电阻R的发热功率P有多大； （3）ab棒向右运动10m的过程中所受安培力的冲量I大小。 【答案】（1）0.2V （2）0.064W （3） 【解析】 【小问1详解】 电路abcd中电动势为 【小问2详解】 电路中的电流为 则电阻R的发热功率为 【小问3详解】 ab棒所受安培力大小为 ab棒向右运动10m的过程所用时间为 则安培力冲量大小为 20. 如图所示，一小型发电机内有匝矩形线圈，线圈面积，线圈电阻可忽略不计。在外力作用下矩形线圈在匀强磁场中，以恒定的角速度。绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，发电机线圈两端与的电阻构成闭合回路。求： （1）从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈内的电流随时间变化的函数关系式； （2）求闭合回路的发热功率； （3）从线圈经过图示位置开始计时，求经过二分之一周期时间通过线圈导线某截面的电荷量。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 电动势最大值为 电流最大值为 图示位置线圈的磁通量最大，线圈处于中性面，则线圈内的电流随时间变化的函数关系式为 【小问2详解】 电流有效值为 则闭合回路的发热功率为 【小问3详解】 由，， 联立可得 又 解得 21. 如图所示，在距水平地面高的水平桌面左边缘有一质量的物块A以的初速度沿桌面运动，经过位移与放在桌面右边缘O点的物块B发生正碰，碰后物块A的速度变为0，物块B离开桌面后落到地面上。设两物块均可视为质点，它们的碰撞时间极短，物块A与桌面间的动摩擦因数，物块B的质量，重力加速度。求： （1）两物块碰撞前瞬间，物块A的速度大小； （2）物块B落地时的动能； （3）物块A与B碰撞的过程中系统损失的机械能E。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 物块A沿桌面滑动过程，根据牛顿第二定律可得 解得加速度大小为 根据运动学公式有 解得两物块碰撞前瞬间，物块A的速度大小为 【小问2详解】 设两物块碰撞后瞬间，物块B的速度大小为，因碰撞时间极短，根据动量守恒有 解得 根据动能定理可得 解得 【小问3详解】 物块A与B碰撞的过程中系统损失的机械能为 22. 磁悬浮列车是一种高速运载工具，其驱动系统的工作原理是：在导轨上安装固定线圈，线圈通周期性变化的电流，产生周期性变化的磁场，磁场与车体下端固定的感应金属板相互作用，产生驱动力，使车体获得牵引力。为了研究简化，将车体下的金属板简化为一个线框，磁场简化为间隔分布的方向相反、大小相等的匀强磁场，且磁场高速运动。某科研小组设计的一个磁悬浮列车的驱动模型，简化原理如图甲所示，平面（纸面）内有宽为的磁场，磁感应强度随分布规律如图乙所示。长为d，宽为的矩形金属线框放置在图中所示位置，其中边与轴重合，、边分别与磁场的上下边界重合。时磁场以速度沿轴向右匀速运动，驱动线框运动，线框速度为时受到的阻力大小（为定值）。可认为时线框刚好达到最大速度。已知线框的质量为，总电阻为。求： （1）磁场刚开始运动时，通过线框的感应电流的大小和方向； （2）时刻线框的速度大小； （3）时刻线框刚达到最大速度时，线框运动的距离。 【答案】（1）；方向为逆时针方向；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）依题意，磁场刚开始运动时，线框切割磁场的两条边产生的感应电动势方向相同，可得 根据右手定则可知方向为逆时针方向。 （2）最终达到最大速度时，线框受力平衡，有 即 解得 （3）线框速度为时，微小时间内，根据动量定理 化简，得 求和，得 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 顺义一中2024-2025学年高二年级第二学期期中考试物理试卷 一、单选题（本题共12小题，每小题3分，共36分） 1. 下列关于电磁场、电磁波说法不正确的是（ ） A. 变化的电场可以产生磁场 B. 电磁波包括无线电波、红外线、可见光、紫外线等 C. 电磁波的发射过程就是辐射能量的过程 D. 电磁波在真空中的传播速度大于光速c 2. 在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示。产生的交变电动势的图像如图2所示，则（ ） A. 线框产生的交变电动势有效值约为311V B. 时线框平面与中性面重合 C. 时线框的磁通量变化率为零 D. 线框产生的交变电动势频率为100Hz 3. 如图甲所示的理想变压器，其原线圈接在输出电压如图乙所示的正弦式交流电源上，副线圈接有阻值为44Ω的负载电阻R，原、副线圈匝数之比为。电流表、电压表均为理想交流电表。下列说法中正确的是（ ） A. 电流表的示数为2.5A B. 原线圈的输入功率为44W C. 电压表的示数约为62V D. 原、副线圈交流电的频率之比为 4. 如图所示，把茶杯压在一张白纸上，第一次用水平力迅速将白纸从茶杯下抽出；第二次以较慢的速度将白纸从茶杯下抽出。下列说法中正确的是（　　） A. 第二次拉动白纸过程中，纸对茶杯的摩擦力大一些 B. 第一次拉动白纸过程中，纸对茶杯的摩擦力大一些 C. 第二次拉出白纸过程中，茶杯增加的动量大一些 D. 第一次拉出白纸过程中，纸给茶杯的冲量大一些 5. 质量为和的两个物体在光滑水平面上正碰，其位置坐标x随时间t变化的图像如图所示。下列说法正确的是（ ） A. 碰撞前的速率小于的速率 B. 碰撞后的速率大于的速率 C. 碰撞后的动量大于的动量 D. 碰撞中和之间的作用力的冲量大小不等 6. 如图所示为研究平行通电直导线之间相互作用的实验装置。接通电路后发现两根导线均发生形变，此时通过导线M和N的电流大小分别为和，已知，方向均向上。若用和分别表示导线M与N受到的磁场力，则下列说法正确的是（ ） A. 两根导线相互排斥 B. 为判断的方向，需要知道和的合磁场方向 C. 两个力的大小关系为 D. 仅增大电流，会同时都增大 7. 如图所示平面内，在通有图示方向电流I的长直导线右侧，固定一矩形金属线框abcd，ad边与导线平行。调节电流I使得空间各点的磁感应强度随时间均匀减小，则（　　） A. 线框中产生的感应电流方向为a→d→c→b→a B. 线框中产生的感应电流逐渐减小 C. 线框ad边所受的安培力大小恒定 D. 线框整体受到的安培力方向水平向左 8. 如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，在磁铁正下方有一个固定在水平桌面上的闭合铜质线圈。将磁铁竖直向下拉至某一位置后放开，磁铁开始上下振动。下列说法正确的是（ ） A. 磁铁振动过程中，线圈中电流的方向保持不变 B. 磁铁振动过程中，线圈对桌面的压力始终大于线圈的重力 C. 磁铁振动过程中，弹簧和磁铁组成系统的机械能一直减小 D. 磁铁振动过程中，线圈如终有收缩的趋势 9. 图甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈，、为三只相同的灯。实验时，断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同。下列说法正确的是（ ） A. 图甲中，与的电阻值相同 B. 图甲中，闭合，电路稳定后，中电流小于中电流 C. 图乙中，变阻器R与的电阻值不同 D. 图乙中，闭合瞬间，中电流与变阻器R中电流相等 10. 小明利用压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小的特点，设计了一个判断升降机运动状态的装置。其工作原理图如图所示，虚线框内是连接压敏电阻的电路，压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置着一个物块，在升降机运动过程中的某一段时间内，发现电流表的示数I恒定不变，且I小于升降机静止时电流表的示数，则这段时间内（ ） A. 升降机可能匀速下降 B. 升降机可能匀速上升 C. 升降机可能匀减速下降 D. 升降机可能匀减速上升 11. 为了测量储液罐中不导电液体的液面高度，设计装置如图所示。将与储液罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储液罐中，电容C可通过开关S与线圈L或电源相连。当开关从a拨到b时，由线圈L与电容C构成的回路中产生振荡电流，振荡电流的频率，通过测量振荡频率可知储液罐内的液面高度。则下列说法正确的是（　　） A. 当储液罐内的液面高度升高时，电容不变 B. 当储液罐内的液面高度升高时，LC回路中振荡电流的频率变小 C. 开关拨到b之后，振荡电流振幅和频率始终保持不变 D. 当开关从a拨到b瞬间，电容器两极板的电荷量最大，流过线圈L中的电流最大 12. 光具有力学效应，该效应可以从动量的角度进行分析：光子的动量为（h为普朗克常量，为光的波长），当光与物体相互作用时，会发生动量的传递，物体的动量随时间发生变化，表明物体受到了力的作用。通常情况下，光照射到物体表面时，会对物体产生推力，将其推离光源。有些情况下，光也能对物体产生光学牵引力，使物体“逆光而上”。光学牵引实验中，科学家使用特殊设计的激光束照射透明介质微粒，使微粒受到与光传播方向相反的力，实现了对介质微粒的操控。下列说法正确的是（ ） A. 光从真空垂直介质表面射入介质，光子动量不变 B. 光子动量的变化量与光射入介质时的入射角度无关 C. 光学牵引力的大小与介质微粒的折射率及所用的激光束无关 D. 介质微粒所受光学牵引力方向与光束动量变化量的方向相反 二、多选题（本题共4小题，每小题答对3分，不全得2分） 13. 如图所示，光滑斜面高度一定，斜面倾角可调节。物体从斜面顶端由静止释放，沿斜面下滑到斜面底端，下列物理量与斜面倾角无关的是（ ） A. 物体受到支持力的大小 B. 物体重力的冲量 C. 合力对物体做的功 D. 物体运动到底端动量的大小 14. 如图甲所示，匝的线圈（图中只画了2匝），电阻，其两端与一个的电阻相连，线圈内有指向纸内方向的磁场。线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。以下说法正确的是（ ） A. 通过电阻R的电流方向b→a B. 通过电阻R的电流大小不变 C. 线圈产生的感应电动势 D. 电阻R两端的电压 15. 如图单匝线圈ABCD在外力作用下以速度v向右匀速进入匀强磁场，第二次又以2v匀速进入同一匀强磁场。以下说法正确的是（ ） A. 第一次进入与第二次进入时线圈中电流之比 B. 第一次进入与第二次进入时线圈中通过导线横截面的电荷量之比 C. 第一次进入与第二次进入时外力做功功率之比 D. 第一次进入与第二次进入过程中线圈产生热量之比 16. 某个小水电站发电机的输出功率为100kW，发电机的电压为250V，通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V。要求在输电线上损失的功率控制在5kW（即用户得到的功率为95kW）。根据实际需求，某同学设计了如图所示的输电线路示意图。升压变压器、降压变压器均视为理想变压器，以下说法正确的是（ ） A. 输电线上通过的电流 B. 升压变压器输出的电压 C. 升压变压器的匝数比 D. 降压变压器的匝数比 三、填空（本题共2小题，共18分） 17. 在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中， （1）按图甲连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转，此实验操作的目的是______。 A. 测量灵敏电流表能够承受电流的最大值 B. 检测灵敏电流表指针偏转方向与电流流向的关系 C. 检查灵敏电流表测量电流的大小是否准确 （2）用图乙所示的装置做实验，图中螺线管上的粗线表示导线的绕行方向。某次实验中在条形磁铁向下插入螺线管的过程中，观察到电流表指针______（填“向左”或“向右”）偏转。 （3）当年法拉第做了如下的实验（图（a）是当年法拉第研究电磁感应时用过的线圈，图（b）是当年法拉第所做实验的示意图；他把两个线圈绕在同一个铁环上，一个线圈接到电源上，另一个线圈接入“电流表”，在给一个线圈通电或断电的瞬间，另一个线圈中也出现了电流。根据楞次定律判断，在图（b）中，闭合开关时，通过电流表的电流方向是______（填“向上”或“向下”） 18. 如图1所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个半径相同的小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。 （1）为完成此实验，以下提供的测量工具中，本实验必须使用的是______。（选填选项前的字母） A. 刻度尺 B. 天平 C. 打点计时器 D. 秒表 （2）关于本实验，下列说法中正确的是______。（选填选项前的字母） A 同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放 B. 入射小球的质量必须小于被碰小球的质量 C. 轨道倾斜部分必须光滑 D. 轨道末端必须水平 （3）图2中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射小球多次从斜轨上位置S由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置P，测出平抛射程OP。然后，把被碰小球静置于轨道的水平部分末端，仍将入射小球从斜轨上位置S由静止释放，与被碰小球相碰，并多次重复该操作，两小球平均落地点位置分别为M、N。实验中还需要测量的有______（选填选项前的字母） A. 入射小球和被碰小球的质量、 B. 入射小球开始的释放高度h C. 小球抛出点距地面的高度H D. 两球相碰后的平抛射程OM、ON （4）在某次实验中，记录的落点平均位置M、N几乎与OP在同一条直线上，在实验误差允许范围内，若满足关系式______，可以认为两球碰撞前后在OP方向上的总动量守恒。[用（3）中测量的量表示] 若进一步研究该碰撞是否为弹性碰撞，还需要判断关系式______是否成立。[用（3）中的物理量表示] （5）某同学在上述实验中更换了两个小球的材质，且入射小球和被碰小球的质量关系为，其它条件不变。两小球在记录纸上留下三处落点痕迹如图所示。他将米尺的零刻线与O点对齐，测量出O点到三处平均落地点的距离分别为OA、OB、OC。该同学通过测量和计算发现，两小球在碰撞前后动量是守恒的。 由此可以判断出图中B处是______； A. 未放被碰小球，入射小球的落地点 B. 入射小球碰撞后的落地点 C. 被碰小球碰撞后的落地点 四、计算题（共4小题34分，19题8分，20题8分，21题9分，22题9分） 19. 如图所示，电阻为0.1Ω的导体棒ab沿光滑导线框向右做匀速运动，线框中接有电阻R为0.4Ω．线框放在磁感应强度B为0.1T的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面。导体棒ab的长度l为0.4m，运动的速度v为5m/s。线框的电阻不计。 （1）求电路abcd中电动势E； （2）电阻R的发热功率P有多大； （3）ab棒向右运动10m的过程中所受安培力的冲量I大小。 20. 如图所示，一小型发电机内有匝矩形线圈，线圈面积，线圈电阻可忽略不计。在外力作用下矩形线圈在匀强磁场中，以恒定的角速度。绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，发电机线圈两端与的电阻构成闭合回路。求： （1）从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈内的电流随时间变化的函数关系式； （2）求闭合回路的发热功率； （3）从线圈经过图示位置开始计时，求经过二分之一周期时间通过线圈导线某截面的电荷量。 21. 如图所示，在距水平地面高的水平桌面左边缘有一质量的物块A以的初速度沿桌面运动，经过位移与放在桌面右边缘O点的物块B发生正碰，碰后物块A的速度变为0，物块B离开桌面后落到地面上。设两物块均可视为质点，它们的碰撞时间极短，物块A与桌面间的动摩擦因数，物块B的质量，重力加速度。求： （1）两物块碰撞前瞬间，物块A的速度大小； （2）物块B落地时的动能； （3）物块A与B碰撞的过程中系统损失的机械能E。 22. 磁悬浮列车是一种高速运载工具，其驱动系统的工作原理是：在导轨上安装固定线圈，线圈通周期性变化的电流，产生周期性变化的磁场，磁场与车体下端固定的感应金属板相互作用，产生驱动力，使车体获得牵引力。为了研究简化，将车体下的金属板简化为一个线框，磁场简化为间隔分布的方向相反、大小相等的匀强磁场，且磁场高速运动。某科研小组设计的一个磁悬浮列车的驱动模型，简化原理如图甲所示，平面（纸面）内有宽为的磁场，磁感应强度随分布规律如图乙所示。长为d，宽为的矩形金属线框放置在图中所示位置，其中边与轴重合，、边分别与磁场的上下边界重合。时磁场以速度沿轴向右匀速运动，驱动线框运动，线框速度为时受到的阻力大小（为定值）。可认为时线框刚好达到最大速度。已知线框的质量为，总电阻为。求： （1）磁场刚开始运动时，通过线框的感应电流的大小和方向； （2）时刻线框的速度大小； （3）时刻线框刚达到最大速度时，线框运动的距离。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$