精品解析：上海市第二中学2024-2025学年高二下学期期末物理试卷

2024-2025学年上海市二中高二（下）期末物理试卷 一、计算题：本大题共5小题，共80分。 1. 电磁波是个大家族，不同的电磁波产生的机理和产生方式不同。 （1）无线电通信中使用的无线电波，是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的。 ①收音机正常工作时接收到的是______，其扬声器发出的是______。 A.电磁波 B.机械波 C.横波 D.纵波 ②某年听力考试通过收音机进行，通知量示“收听频率为调频，中波”，以下示意图中，可能是接收到的信号的是______。 A. B. C. D. ③某收音机的接收电路原理简化结构如图所示。已知图示情况下电感L随线圈匝数增加而增大，若需要将收音机频率从调到AM792kHz，可以将开关S拨到______选填“a”或“b”；若需要将收音机频率从780千赫调整到792千赫，可以旋转旋钮，使电容器极板正对面积______选填“增加”或“减小”。 （2）光也是一种电磁波。 ①下列现象中，能表明光具有横波性质的是______。 A.干涉 B.衍射 C.偏振 D.光在真空中传播 ②光刻机利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片，如图所示，为提高光刻机投影精细图的能力，可以在光刻胶和投影物镜之间填充液体，提高分辨率。若浸没液体的折射率为，空气的折射率近似为1，紫外线在空气中的传播速度接近为c，当不加液体时光刻胶的曝光波长为193nm，则加上液体后，紫外线进入液体后频率______选填“增大”“减小”或“不变”，波速变为______c，更______选填“容易”或“不易”发生明显衍射。 2. 电容器和电感线圈均是重要的电学元件，电容器由两个彼此绝缘又相距很近的导体构成，电感线圈一般由带铁芯的线圈构成，两者在电路中所起的作用各不相同。 （1）一个平行板电容器的电容为0.05μF，两极板间电势差为3V，电容器所带电荷量______C；保持电容带电量不变，增大两极板间距，则两极板间电势差U ______选填“>”、“<”或“=”。 （2）某组同学在研究自感现象的实验电路如图所示，其中定值电阻阻值为R，电源电动势为E，内电阻为r，开关S处于断开状态，先把S拨到1，一段时间后再拨到2。 ①实验软件记录上述过程中的图像应为______。 A. B. C. D. ②在开关S刚拨到1后的时刻，图线的斜率大小为、图线的斜率大小为，则应等于______。 A.r B.R C. D. （3）在图甲用示电路中，先把开关置于1，电容器充电完毕后将开关置于2，电流传感器记录的电流变化如图乙所示。 ①当电流达到正向最大时______即图中b点 A.L中的磁场最弱 B.L中的磁场最强 C.C中的电场强度为零 D.电场能部分转化成磁场能 ②若某段过程中，回路的磁场能正在减小，而上极板始终带正电，则对应图像中的______。 A.ab段 B.bc段 C.cd段 D.de段 3. 事物往往具有两面性，人们利用电流的热效应获得内能，但在某些用电器中，电热却是一种不需要的能量损耗。 （1）将一线圈内阻约为的小风扇与直流电源相连，改变电源电压的同时测量并记录风扇两端的电压U与流过风扇的电流I，所得数据记录如下： 工作状态 ① ② Ⅰ根据第①数据，可判断小风扇的状态为______选填“不运转”或“正常运转”。 Ⅱ对上述Ⅰ中选择做出解释__________。 Ⅲ根据第②组数据，可判断经过20s，小风扇获得的机械能为______J。 （2）如图甲为某小组同学模拟风力发电搭建的电路图，将扇叶固定在矩形线圈abcd上，线圈处于垂直电机轴线方向的匀强磁场中，在p、q间接入定值电阻R，使扇叶在外力作用下匀速转动，电阻R上即可获得持续电热，已知abcd的匝数为100匝、面积、总阻值，磁感应测度，。 ①将电压传感器并联在R两端，当扇叶转速为50转/秒时，传感器示数U随时间t变化如图乙所示，请在图乙中画出扇叶转速为25转/秒时的图像________。 ②当扇叶转速恒定为50转/秒，求： 流过电阻R的电流的最大值_______； 电阻R两端电压U随时间t变化的方程_________； 电阻R在1s时间内的平均发热功率______。 4. 洛伦兹力直接作用于微观载流子，借助洛伦兹力可控制微观粒子的运动、研究微观粒子的性质。 （1）水平放置的洛伦兹力演示仪结构如图所示，励磁线圈产生垂直纸面方向的匀强磁场，磁感应强度大小与通过励磁线圈的电流成正比，比例系数为k。电子枪产生的电子束垂直磁场方向水平射出，速度大小可通过加速电压来调节，出射后的运动轨迹如图，已知电子质量为m，电量为，电子被电子枪加速前的初速度与粒子间相互作用均忽略不计。 ①比例系数k的单位可用国际单位制中的基本单位表示为______。 ②前后励磁线圈中的电流方向应为______。 ③密封玻璃泡中充有极稀薄惰性气体，气体分子间作用力的主要表现是______选填“引力”、“斥力”或“几乎为零”；随着温度升高，气体分子热运动的平均速率将______选填“增大”，“减小”或“不变”。 ④求电子枪加速电压为U且通过励磁线圈的电流为I时，电子运动轨迹的半径r___________。 （2）如图，大量初速不同的同种带电粒子经加速电场加速后，进入速度选择器，其间有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，恰能沿直线通过的粒子才能从板S上的狭缝P进入下方垂直纸面向外的匀强磁场，最终打在板上的A点。空气阻力、粒子所受的重力均忽略不计。 ①速度选择器中磁场磁感应强度的方向为______。 A.垂直于纸面向外 B.垂直于纸面向内 C.平行于纸面向左 D.平行于纸面向右 ②若下方磁场磁感应强度为、粒子在P点的速度为v，对于电荷量为q，质量为m的粒子。粒子从P运动到A的过程中洛伦兹力对粒子所做的功为______，冲量大小为______。 ③略微增大加速电压，仍有粒子通过P打在板上，则AP间距d将______选填“变大”、“变小”或“不变”。 5. （1）如图实线为某区域内的电场线分布，虚线为一负离子仅在静电力作用下的运动轨迹。轨迹上M、N两点的电场强度和电势大小分别为EM、EN和φM、φN，则______。 A. ， B. ， C. ， D. ， （2）如图所示，O点固定有带正电的点电荷，其电量为Q，一带电颗粒从O点正上方的A点由静止释放，运动到O点正上方处的B点时速度恰为零，A、B离O点距离分别为hA、hB，静电力常量为k，不计空气阻力。 ①可判断颗粒带______电； ②B点处电场强度大小为______，方向______； ③万有引力和库仑力具有类似的性质：都是保守力，力做功都与路径无关，两个物体因相互作用力均具有势能，类比于以无穷远处为零势能位置时的引力势能表达式。 a.A、B两点间的电势差UAB=______； b.求该带电颗粒的质荷比（重力加速度大小为g）________。 （3）将向各个方向运动电子从A板中心O引入两块彼此绝缘的水平金属板间，引入电子的最大速率为v，电子质量为m、电量为-e，两板间距为d，与电压恒为U的电源相接，两板间视为匀强电场，电子重力不计，极板足够大，求带电粒子到达B板上的区域面积S的大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024-2025学年上海市二中高二（下）期末物理试卷 一、计算题：本大题共5小题，共80分。 1. 电磁波是个大家族，不同的电磁波产生的机理和产生方式不同。 （1）无线电通信中使用的无线电波，是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的。 ①收音机正常工作时接收到的是______，其扬声器发出的是______。 A.电磁波 B.机械波 C.横波 D.纵波 ②某年听力考试通过收音机进行，通知量示“收听频率为调频，中波”，以下示意图中，可能是接收到的信号的是______。 A. B. C. D. ③某收音机的接收电路原理简化结构如图所示。已知图示情况下电感L随线圈匝数增加而增大，若需要将收音机频率从调到AM792kHz，可以将开关S拨到______选填“a”或“b”；若需要将收音机频率从780千赫调整到792千赫，可以旋转旋钮，使电容器极板正对面积______选填“增加”或“减小”。 （2）光也是一种电磁波。 ①下列现象中，能表明光具有横波性质的是______。 A.干涉 B.衍射 C.偏振 D.光在真空中传播 ②光刻机利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片，如图所示，为提高光刻机投影精细图的能力，可以在光刻胶和投影物镜之间填充液体，提高分辨率。若浸没液体的折射率为，空气的折射率近似为1，紫外线在空气中的传播速度接近为c，当不加液体时光刻胶的曝光波长为193nm，则加上液体后，紫外线进入液体后频率______选填“增大”“减小”或“不变”，波速变为______c，更______选填“容易”或“不易”发生明显衍射。 【答案】（1） ①. AC##CA ②. BD##DB ③. D ④. a ⑤. 减小 （2） ①. C ②. 不变 ③. 0.61 ④. 不易 【解析】 【小问1详解】 [1]收音机正常工作时接收到的是电磁波，电磁波是横波，故选AC； [2]其扬声器把电磁波转化为声波，声波是机械波，声波是纵波，故选BD； [3]是调频信号，选项中只有D是调频信号，故选D； [4]若需要将收音机频率从调到AM792kHz，频率减小，根据LC振荡频率公式可知，需要增大自感系数L，所以可以将开关S拨到a； [5]若需要将收音机频率从780千赫调整到792千赫，则需要减小电容器的电容，根据可知，可以旋转旋钮，使电容器极板正对面积减小。 【小问2详解】 [1]偏振现象是横波特有的现象，所以偏振现象说明光是一种横波，故选C； [2]光从一种介质进入另一种介质，光的频率不变； [3]根据可知，进入液体后波速变为； [4]根据可知，紫外线的波长变短，根据发生明显衍射的条件可知，更不易发射明显衍射。 2. 电容器和电感线圈均是重要的电学元件，电容器由两个彼此绝缘又相距很近的导体构成，电感线圈一般由带铁芯的线圈构成，两者在电路中所起的作用各不相同。 （1）一个平行板电容器的电容为0.05μF，两极板间电势差为3V，电容器所带电荷量______C；保持电容带电量不变，增大两极板间距，则两极板间电势差U ______选填“>”、“<”或“=”。 （2）某组同学在研究自感现象的实验电路如图所示，其中定值电阻阻值为R，电源电动势为E，内电阻为r，开关S处于断开状态，先把S拨到1，一段时间后再拨到2。 ①实验软件记录上述过程中的图像应为______。 A. B. C. D. ②在开关S刚拨到1后的时刻，图线的斜率大小为、图线的斜率大小为，则应等于______。 A.r B.R C. D. （3）在图甲用示电路中，先把开关置于1，电容器充电完毕后将开关置于2，电流传感器记录的电流变化如图乙所示。 ①当电流达到正向最大时______即图中b点 A.L中的磁场最弱 B.L中的磁场最强 C.C中的电场强度为零 D.电场能部分转化成磁场能 ②若某段过程中，回路的磁场能正在减小，而上极板始终带正电，则对应图像中的______。 A.ab段 B.bc段 C.cd段 D.de段 【答案】（1） ①. ②. > （2） ①. BC ②. C （3） ①. BC ②. D 【解析】 【小问1详解】 [1]根据电容的定义式可得 [2]根据电容的决定式 可知增大两极板间距d，电容变小。 两极板间电势差 则两极板间电势差增大，即。 【小问2详解】 ①[1]开关S拨到1，电感线圈L产生通电自感现象，其阻碍电流增大，回路中的电流慢慢增大，自感电动势逐渐减小，此过程电感线圈L相当于阻值逐渐变小的电阻，稳定后电流最大且保持不变，电感线圈两端电压最小，若不计电感线圈的直流电阻，稳定时电感线圈两端电压为零；一段时间后再拨到2，电感线圈L产生断电自感现象，其阻碍电流减小，回路中的电流慢慢减小，自感电动势逐渐减小，此过程电感线圈L相当于电动势逐渐减小的电源，自感现象消失后回路的电流和电感线圈两端电压均为零，故选BC。 [2]在开关S拨到1后，根据闭合电路欧姆定律得 由此式可得 在时刻，图线的斜率大小为，则有 在时刻，图线的斜率大小为，则有 联立可得 故选C。 【小问3详解】 ①[1]LC振荡电路中电流增大的过程是电场能向磁场能转化的过程，是电容器放电的过程，当电流达到正向最大时即图中的b点电容放电结束，此时磁场能最大，电场能为零，故此时L中的磁场最强，C中的电场强度为零，电场能全部转化成磁场能，故选BC。 ②[2]若某段过程中，回路的磁场能正在减小，则电流减小，电场能增大，电容器处于充电过程，而上极板始终带正电，则电流方向为负方向，则对应图像中的de段，故选D。 3. 事物往往具有两面性，人们利用电流的热效应获得内能，但在某些用电器中，电热却是一种不需要的能量损耗。 （1）将一线圈内阻约为的小风扇与直流电源相连，改变电源电压的同时测量并记录风扇两端的电压U与流过风扇的电流I，所得数据记录如下： 工作状态 ① ② Ⅰ根据第①数据，可判断小风扇的状态为______选填“不运转”或“正常运转”。 Ⅱ对上述Ⅰ中选择做出解释__________。 Ⅲ根据第②组数据，可判断经过20s，小风扇获得的机械能为______J。 （2）如图甲为某小组同学模拟风力发电搭建的电路图，将扇叶固定在矩形线圈abcd上，线圈处于垂直电机轴线方向的匀强磁场中，在p、q间接入定值电阻R，使扇叶在外力作用下匀速转动，电阻R上即可获得持续电热，已知abcd的匝数为100匝、面积、总阻值，磁感应测度，。 ①将电压传感器并联在R两端，当扇叶转速为50转/秒时，传感器示数U随时间t变化如图乙所示，请在图乙中画出扇叶转速为25转/秒时的图像________。 ②当扇叶转速恒定为50转/秒，求： 流过电阻R的电流的最大值_______； 电阻R两端电压U随时间t变化的方程_________； 电阻R在1s时间内的平均发热功率______。 【答案】（1） ①. 不运转 ②. 见解析 ③. 0.40 （2） ①. ②. ③. ④. 【解析】 【小问1详解】 Ⅰ[1]根据第①数据，可判断小风扇的状态为不运转。 Ⅱ[2]小风扇运转的时候，有机械能输出，消耗的电能大于产生的热能，电功率大于热功率，即 则，当不运转时，没有机械能输出，消耗的电能全部转化为内能，即电功率等于热功率，即，第①数据中电流等于电压和线圈电阻的比值，所以小风扇不运转。 Ⅲ[3]根据第②数据，经过20s，小风扇获得的机械能为 【小问2详解】 ①[1]扇叶转速为25转/秒时线圈产生的感应电动势大小为原来的一半，且周期为原来的2倍，则对应的电阻两端的电压为原来的，对应的图线如下图虚线所示 ②线圈转动的角速度大小为 线圈转动产生的感应电动势的最大值为 a.[2]流过电阻R的电流的最大值 b.[3]电阻R两端电压U随时间t变化的方程为 c.[4]电阻R在1s时间内的平均发热功率 4. 洛伦兹力直接作用于微观载流子，借助洛伦兹力可控制微观粒子的运动、研究微观粒子的性质。 （1）水平放置的洛伦兹力演示仪结构如图所示，励磁线圈产生垂直纸面方向的匀强磁场，磁感应强度大小与通过励磁线圈的电流成正比，比例系数为k。电子枪产生的电子束垂直磁场方向水平射出，速度大小可通过加速电压来调节，出射后的运动轨迹如图，已知电子质量为m，电量为，电子被电子枪加速前的初速度与粒子间相互作用均忽略不计。 ①比例系数k的单位可用国际单位制中的基本单位表示为______。 ②前后励磁线圈中的电流方向应为______。 ③密封玻璃泡中充有极稀薄惰性气体，气体分子间作用力的主要表现是______选填“引力”、“斥力”或“几乎为零”；随着温度升高，气体分子热运动的平均速率将______选填“增大”，“减小”或“不变”。 ④求电子枪加速电压为U且通过励磁线圈的电流为I时，电子运动轨迹的半径r___________。 （2）如图，大量初速不同的同种带电粒子经加速电场加速后，进入速度选择器，其间有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，恰能沿直线通过的粒子才能从板S上的狭缝P进入下方垂直纸面向外的匀强磁场，最终打在板上的A点。空气阻力、粒子所受的重力均忽略不计。 ①速度选择器中磁场磁感应强度的方向为______。 A.垂直于纸面向外 B.垂直于纸面向内 C.平行于纸面向左 D.平行于纸面向右 ②若下方磁场磁感应强度为、粒子在P点的速度为v，对于电荷量为q，质量为m的粒子。粒子从P运动到A的过程中洛伦兹力对粒子所做的功为______，冲量大小为______。 ③略微增大加速电压，仍有粒子通过P打在板上，则AP间距d将______选填“变大”、“变小”或“不变”。 【答案】（1） ①. ②. 顺时针 ③. 几乎为零 ④. 增大 ⑤. （2） ①. A ②. 0 ③. 2mv ④. 变大 【解析】 【小问1详解】 ①[1]根据题意有，则，进行量纲计算可得k的单位为。 ②[2]根据左手定则分析励磁线圈产生的磁感应强度的方向为垂直纸面向里，根据右手螺旋定则可知励磁线圈中的电流方向为顺时针方向。 ③[3][4]玻璃泡中充有极稀薄惰性气体，气体分子间距离较大，所以气体分子间作用力的主要表现是几乎为零。温度越高分子热运动越剧烈，所以随着温度升高，气体分子热运动的平均速率将增大。 ④[5]设电子经加速后的速度大小为，根据动能定理有，设电子的轨迹半径为r，根据洛伦兹力提供向心力有，解得 【小问2详解】 ①[1]根据左手定则知粒子带正电荷，则粒子在速度选择器中受到的电场力方向水平向右，根据平衡条件可知粒子受到的洛伦兹力方向水平向左，根据左手定则可知磁场的方向为垂直纸面向外；故选A。 ②[2][3]由图可知，粒子经过半圆周运动到A点，粒子的速度方向正好改变了，规定粒子进入磁场时的速度方向为正方向，因为粒子受洛伦兹力的方向始终与粒子的速度方向垂直，所以洛伦兹力不做功，根据动量定理可得在此过程中洛伦兹力对粒子的冲量大小为，负号说明冲量的方向与初速度方向相反。 ③[4]略微增大加速电压，根据动能定理可知粒子进入磁场中的速度v增大，根据可得AP间距将变大。 5. （1）如图实线为某区域内的电场线分布，虚线为一负离子仅在静电力作用下的运动轨迹。轨迹上M、N两点的电场强度和电势大小分别为EM、EN和φM、φN，则______。 A. ， B. ， C. ， D. ， （2）如图所示，O点固定有带正电的点电荷，其电量为Q，一带电颗粒从O点正上方的A点由静止释放，运动到O点正上方处的B点时速度恰为零，A、B离O点距离分别为hA、hB，静电力常量为k，不计空气阻力。 ①可判断颗粒带______电； ②B点处电场强度大小为______，方向______； ③万有引力和库仑力具有类似的性质：都是保守力，力做功都与路径无关，两个物体因相互作用力均具有势能，类比于以无穷远处为零势能位置时的引力势能表达式。 a.A、B两点间的电势差UAB=______； b.求该带电颗粒的质荷比（重力加速度大小为g）________。 （3）将向各个方向运动电子从A板中心O引入两块彼此绝缘的水平金属板间，引入电子的最大速率为v，电子质量为m、电量为-e，两板间距为d，与电压恒为U的电源相接，两板间视为匀强电场，电子重力不计，极板足够大，求带电粒子到达B板上的区域面积S的大小。 【答案】（1）C （2） ①. 正 ②. ③. 竖直向上 ④. ⑤. （3） 【解析】 【小问1详解】 电场线越密集，电场越大，则； 离子受力指向轨迹的凹侧，即沿着电场线向左，负离子所受电场力与电场方向相反，则电场方向沿着电场线向右。 沿着电场线方向，电势逐渐降低，故 故选C。 【小问2详解】 ①[1]一带电颗粒从O点正上方的A点由静止释放，运动到O点正上方处的B点时速度恰为零，则电场力向上，可知颗粒带正电； ②[2][3]根据点电荷电场公式可知，B点处电场强度大小为 方向竖直向上； ③a.[4]根据可知， b.[5]根据能量守恒定律有 解得 【小问3详解】 带电粒子打在金属板上的范围是一个半径为R的圆。 从粒子源平行于金属板射出的粒子在电场中做类平抛运动，落在金属板上的位置是该圆的边缘。 沿初速度方向 带电粒子到达B板上的区域面积 沿电场线方向根据牛顿第二定律，有， 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $