精品解析：辽宁省抚顺市第一中学2024-2025学年高二下学期开学考试物理试题

抚顺一中2024—2025学年度高二年级下学期期初测试（物理） 考试时长：75分钟 满分：100 一、选择题（46分。其中1-7为单选，每题4分，8-10为多选，每题6分，漏选得3分，错选0分） 1. 一交变电流的图像如图所示，则该交变电流的有效值为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】根据题意，由图可知，交流电的周期为 设此交流电的有效值为，由电流的热效应有 解得 故选A。 2. 三根长直导线垂直于纸面放置，通以大小相等、方向如图所示的电流，且，导线在点产生的磁感应强度大小为，则点处的合磁感应强度大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】导线c在a点的磁感应强度方向向下，大小为B；导线b在a点的磁感应强度方向向左，大小为B；导线d在a点的磁感应强度方向向左，大小为B；a点处的合磁感应强度大小为 故选D。 3. 如图，空间中存在平行于纸面向右的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一根在b点被折成直角的金属棒平行于纸面放置，，ab边垂直于磁场方向。现该金属棒以速度v垂直于纸面向里运动。则两点间的电势差为（　　）。 A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】该金属棒以速度v垂直于纸面向里运动时，只有ab部分切割磁感线，由右手定则可知a点电势低于b点，b点电势等于c点电势，则 故选C。 4. 如图所示，光滑水平面上的正方形导线框，以某一初速度进入竖直向下的匀强磁场并最终完全穿出。线框的边长小于磁场宽度。下列说法正确的是（ ） A. 线框进磁场的过程中电流方向为顺时针方向 B. 线框出磁场的过程中做匀减速直线运动 C. 线框在进和出的两过程中产生的焦耳热相等 D. 线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量相等 【答案】D 【解析】 【详解】A．线框进磁场的过程中由楞次定律知电流方向为逆时针方向，A错误； B．线框出磁场的过程中，根据 E = Blv 联立有 由于线框出磁场过程中由左手定则可知线框受到的安培力向左，则v减小，线框做加速度减小的减速运动，B错误； C．由能量守恒定律得线框产生的焦耳热 Q = FAL 其中线框进出磁场时均做减速运动，但其进磁场时的速度大，安培力大，产生的焦耳热多，C错误； D．线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量 其中 ， 则联立有 由于线框在进和出的两过程中线框的位移均为L，则线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量相等，故D正确。 故选D。 5. 在如图所示电路中，三个灯泡完全相同，电感的直流电阻和灯泡电阻相等。闭合开关S，电路稳定后，将开关S断开，下列对于S断开后各元件说法中正确的是（　　）。 A. 灯泡突然熄灭 B. 灯泡先闪亮一下再逐渐熄灭 C. 灯泡逐渐熄灭 D. 灯泡逐渐熄灭 【答案】C 【解析】 【详解】三个灯泡完全相同，线圈直流电阻和灯泡电阻相等，可知闭合S稳定后，流过灯泡A1的电流比灯泡A2流过的电流大。某时刻将开关S断开，灯泡A3立即熄灭，而线圈的自感电动势阻碍电流减小，线圈相当于电源，与灯泡A1、灯泡A2重新形成回路，使得灯泡A1、灯泡A2都慢慢熄灭，但都不会闪亮。 故选C。 6. 如图所示，甲是回旋加速器，乙是磁流体发电机，丙是速度选择器，丁是霍尔元件，下列说法正确的是（　　） A. 甲图可通过减小磁感应强度B来增大粒子的最大动能 B. 乙图可通过增加磁感应强度B来增大电源电动势 C. 丙图无法判断出带电粒子的电性，粒子能够从左右两个方向沿直线匀速通过速度选择器 D. 丁图中产生霍尔效应时，无论载流子带正电或负电，稳定时都是C板电势高 【答案】B 【解析】 【详解】A．粒子在磁场中满足 设回旋加速器D型盒的半径为R，可推导出粒子的最大动能为 甲图可通过增大磁感应强度B来增大粒子的最大动能，故A错误； B．当磁流体发电机达到稳定时，电荷在A、B板间受到的电场力和洛伦兹力平衡，即 得电源电动势为 由此可知，增加匀强磁场的磁感应强度来增大电源电动势，故B正确； C．粒子从左侧沿直线匀速通过速度选择器时，无论正电荷还是负电荷电场力与洛伦兹力方向相反，如从右侧沿直线匀速通过速度选择器时，无论正电荷还是负电荷电场力与洛伦兹力方向相同，因此只能从左侧进入，故C错误； D．若载流子带正电，洛伦兹力指向D板，载流子向D板聚集，D板电势高。若载流子带负电，洛伦兹力指向D板，载流子向D板聚集，D板电势低，C板电势高，故D错误。 故选B。 7. 如图所示，一根足够长的光滑绝缘杆MN，与水平面的夹角为，固定在竖直平面内，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场充满杆所在的空间，杆与磁场方向垂直。质量为m的带电小环沿杆下滑到图中的P处时，对杆有垂直杆向下的压力作用，压力大小为。已知小环的电荷量为q，重力加速度大小为g，，下列说法正确的是（　　） A. 小环带正电 B. 小环滑到P处时的速度大小 C. 当小环的速度大小为时，小环对杆没有压力 D. 当小环与杆之间没有正压力时，小环到P的距离 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据题意，假如没有磁场，由平衡条件及牛顿第三定律可知，小环对杆的压力大小为 然而此时小环对杆的压力大小为0.4mg，说明小环受到垂直杆向上的洛伦兹力作用，根据左手定则可知，小环带负电，故A错误； B．设小环滑到P处时的速度大小为vP，在P处，小环的受力如图所示 根据平衡条件得 由牛顿第三定律得，杆对小环的支持力大小0.4mg，联立解得 故B正确； CD．在小环由P处下滑到处的过程中，对杆没有压力，此时小环的速度大小为v'，则在P'处，小环的受力如图所示 由平衡条件得 变形解得 在小环由P处滑到P'处的过程中，由动能定理得 代入解得 故CD错误； 故选B。 8. 如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡和。当输入电压为灯泡额定电压的倍时，两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是（　　） A. 原、副线圈匝数比为 B. 原、副线圈匝数比为 C. 此时和的电功率之比为 D. 此时和的电功率之比为 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．灯泡和的额定电压相同，设为，当输入电压为灯泡额定电压的倍时，两灯泡均能正常发光，则原线圈电压 副线圈电压为，根据电压关系 可得原、副线圈匝数比为，故A正确，B错误； CD．根据电流关系 可知灯泡和的额定电流之比为，根据 可知此时和的电功率之比为，故C错误，D正确。 故选AD。 9. 如图，在平面直角坐标系的第一象限内，存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。大量质量为m、电量为q的相同粒子从y轴上的点，以相同的速率在纸面内沿不同方向先后射入磁场，设入射速度方向与y轴正方向的夹角为。当时，粒子垂直x轴离开磁场。不计粒子的重力。则（　　） A. 粒子一定带正电 B. 当时，粒子也垂直x轴离开磁场 C. 粒子入射速率为 D. 粒子离开磁场的位置到O点的最大距离为 【答案】ACD 【解析】 【分析】 【详解】A．根据题意可知粒子垂直轴离开磁场，根据左手定则可知粒子带正电，A正确； BC．当时，粒子垂直轴离开磁场，运动轨迹如图 粒子运动的半径为 洛伦兹力提供向心力 解得粒子入射速率 若，粒子运动轨迹如图 根据几何关系可知粒子离开磁场时与轴不垂直，B错误，C正确； D．粒子离开磁场距离点距离最远时，粒子在磁场中的轨迹为半圆，如图 根据几何关系可知 解得 D正确。 故选ACD。 10. 武汉智能电梯公司研制出世界第一台“磁悬浮电梯”，如图为该磁动力电梯的简易装置图，即在竖直平面内有两根平行竖直金属轨道MN和PQ，两轨道的下端用导线相连；金属轨道间有一导体杆ab与轨道垂直，其正下方通过绝缘装置固定电梯轿厢，设运动过程中ab始终与轨道垂直且接触良好。该磁动力电梯上行的原理是：电磁铁所产生的垂直轨道平面、磁感应强度为B的匀强磁场沿金属导轨运动，带动ab杆向上运动，即电磁驱动。设电梯轿厢及ab杆的总质量为M（后续简称电梯），两轨道间的距离为L，ab杆电阻为R，其余部分电阻不计。不计ab杆与轨道间的阻力和空气阻力，重力加速度为g。若电磁铁产生的匀强磁场以的速度匀速上升，电梯上升的最大速率为vm，则下列说法正确的是（ ） A. 电梯刚向上启动时，ab杆中感应电流方向为b→a B. 电梯刚向上启动时，ab杆加速度 C. 电梯以最大速率向上运行，ab杆产生的电功率 D. 电梯以最大速率向上运行，外界在单位时间内提供的总能量 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．电梯刚向上启动时，ab杆受到的安培力方向竖直向上，根据左手定则可得，ab杆中感应电流方向为，故A正确； B．电梯刚向上启动时，ab杆相对磁场运动产生的电动势大小为 ab杆受到的安培力大小为 其中 联立，解得 对电梯轿厢及ab杆，根据牛顿第二定律 解得 故B错误； C．电梯以最大速率向上运行，ab杆中产生的电动势为 ab杆产生的电功率为 联立，解得 故C正确； D．电梯以最大速率向上运行，外界提供的总功率为ab杆产生的电功率与电梯轿厢及ab杆重力功率之和，电梯轿厢及ab杆重力功率为 此时电梯轿厢及ab杆受力平衡，重力大小等于此时安培力大小，即 其中 联立，解得 所以，电梯以最大速率向上运行，外界提供的总功率为ab杆产生的电功率为 则，外界在单位时间内提供的总能量为 故D正确。 故选ACD。 二、实验题（20分，每空2分） 11. 某物理学习小组设计了如图所示的实验电路准备测量未知电阻Rx的值．图中G是指针在中央（零刻线在中央）的灵敏电流计（已知电流从左侧接线柱流入指针向左偏），R是已知阻值的定值电阻，AB是一根粗细均匀的长直电阻丝，从刻度尺测得AB长度为L，D是与电阻丝接触良好的滑动触头．回答下列问题： （1）同学在某一次将D调节到如图位置时发现电流计指针向右偏，则他应该把D向________（填左或右）移动适当距离，直到____________为止． （2）他还需要测量的物理量有______________（用字母符号表示），未知电阻的计算表达式为Rx=________（用题目中给出和你设的字符表示） （3）关于本次实验系统误差的分析为：测量值________电阻真实值（填“>”、“<”或“=”）． 【答案】 ①. 左 ②. 灵敏电流计指针指零（或中央） ③. AD间距离x ④. Rx = （或DB间距离x；；或用其它字符表示的，只要正确均可） ⑤. = 【解析】 【详解】（1）某一次将D调节到如图位置时发现电流计指针向右偏，说明电流从电流表的右侧接线柱中流入，即C点电势高于D点，即电阻Rx两端电压大于BD之间电阻丝的电阻，则他应该把D向左移动，直到灵敏电流计指针指零（或中央）为止； （2）当灵敏电流计的指针指零时，说明CD两点电势相等，即；，即 ，则他还需要测量的物理量有AD间距离x； 未知电阻的计算表达式 ； （3）由(2)的分析可知，此实验原理不会产生系统误差，即测量值等于电阻真实值. 12. 某同学利用单摆测当地重力加速度，实验装置如图1所示。 （1）由于没有游标卡尺，无法测小球的直径d，实验中将悬点到小球最低点的距离作为摆长l，测得多组周期T和l的数据，作出l-T2图像，如图2所示。实验得到的l-T2图线是_________（选填“a”、“b”或“c”）。测得当地的重力加速度g=_________m/s2，小球的半径是_________cm。（取，计算结果保留3位有效数字）若不考虑测量误差，计算均无误，算得的g值和真实值相比_________（选填“偏大”“偏小”或“一致”）。 （2）用秒表测量单摆的周期，当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为1次，单摆每经过最低点记一次数，当单摆第n次通过最低点时停止计时，显示时间为t，该单摆的周期T=___________；（用t、n表示） 【答案】（1） ①. c ②. 9.86 ③. 0.6 ④. 一致 （2） 【解析】 【小问1详解】 [1]实际上摆长应该为小球重心到细线悬点之间的长度，设小铁块重心到小球下端的距离为，根据 整理得 可知l-T2图像的纵截距为，故实验得到的l-T2图线是c [2]图线的斜率为 解得重力加速度 [3]根据图像可得，小球的半径为 [4]实验测得多组周期T和l的数据，作出l-T2图像，通过数据拟合出的图像，结合表达式得出结果，有效的避免了实验过程中的误差，若不考虑测量误差，计算均无误，算得的g值和真实值相比一致。 【小问2详解】 当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为1次，单摆每经过最低点记一次数，当单摆第n次通过最低点时，已摆动个周期，即 解得单摆的周期 三、计算题（34分，书写规范，要求有必要的文字说明） 13. 同学以金属戒指为研究对象，探究金属物品在变化磁场中的热效应。如图所示，戒指可视为周长为L，电阻为R的单匝圆形线圈，放置在匀强磁场中，磁感应强度方向垂直于戒指平面。若磁感应强度大小在Δt时间内从0均匀增加到，求： （1）戒指中的感应电流大小； （2）戒指中电流的热功率。 【答案】（1） ；（2） 【解析】 【详解】（1）设戒指的半径为r，则有 磁感应强度大小在时间内从0均匀增加到，产生的感应电动势为 可得 则戒指中的感应电流为 （2）戒指中电流的热功率为 14. 如图，在直角三角形OPN区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外．一带正电的粒子从静止开始经电压U加速后，沿平行于x轴的方向射入磁场；一段时间后，该粒子在OP边上某点以垂直于x轴的方向射出．已知O点为坐标原点，N点在y轴上，OP与x轴的夹角为30°，粒子进入磁场的入射点与离开磁场的出射点之间的距离为d，不计重力．求 （1）带电粒子的比荷； （2）带电粒子从射入磁场到运动至x轴的时间． 【答案】（1） （2） 【解析】 【详解】（1）粒子从静止被加速的过程，根据动能定理得：，解得： 根据题意，下图为粒子的运动轨迹，由几何关系可知，该粒子在磁场中运动的轨迹半径为： 粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即： 联立方程得： （2）根据题意，粒子在磁场中运动的轨迹为四分之一圆周，长度 粒子射出磁场后到运动至轴，运动的轨迹长度 粒子从射入磁场到运动至轴过程中，一直匀速率运动，则 解得： 或 15. 如图所示，在大小为B的匀强磁场区域内，垂直磁场方向的水平面中有两根固定的足够长的金属平行导轨，在导轨上面平放着两根导体棒ab和cd，两棒彼此平行，构成一矩形回路。导轨间距为L，导体棒的质量均为m，电阻均为R，导轨电阻可忽略不计。两导体棒与导轨的动摩擦因数均为μ。初始时刻ab棒静止，给cd棒一个向右的初速度，以上物理量除未知外，其余的均已知，已知重力加速度为g。求： （1）当cd棒速度满足什么条件时导体棒ab会相对于导轨运动？ （2）若已知且满足第（1）问的条件，从开始运动到ab棒的速度最大时，用时为，求ab棒的最大速度； 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）根据题意可知，棒产生的电动势为 回路感应电流为 为了使导体棒会相对于导轨运动，应满足 联立解得 （2）设棒的最大速度为，此时棒的速度为，回路电动势为 回路电流为 导体棒受到的安培力为 此时棒的加速度为零，则有 对ab棒和cd棒组成的系统，安培力对两棒的冲量大小相等，方向相反，以向右方向为正，根据动量定理可得 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 抚顺一中2024—2025学年度高二年级下学期期初测试（物理） 考试时长：75分钟 满分：100 一、选择题（46分。其中1-7为单选，每题4分，8-10为多选，每题6分，漏选得3分，错选0分） 1. 一交变电流的图像如图所示，则该交变电流的有效值为（　　） A. B. C. D. 2. 三根长直导线垂直于纸面放置，通以大小相等、方向如图所示的电流，且，导线在点产生的磁感应强度大小为，则点处的合磁感应强度大小为（　　） A. B. C. D. 3. 如图，空间中存在平行于纸面向右的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一根在b点被折成直角的金属棒平行于纸面放置，，ab边垂直于磁场方向。现该金属棒以速度v垂直于纸面向里运动。则两点间的电势差为（　　）。 A. B. C. D. 4. 如图所示，光滑水平面上的正方形导线框，以某一初速度进入竖直向下的匀强磁场并最终完全穿出。线框的边长小于磁场宽度。下列说法正确的是（ ） A. 线框进磁场的过程中电流方向为顺时针方向 B. 线框出磁场的过程中做匀减速直线运动 C. 线框在进和出的两过程中产生的焦耳热相等 D. 线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量相等 5. 在如图所示电路中，三个灯泡完全相同，电感的直流电阻和灯泡电阻相等。闭合开关S，电路稳定后，将开关S断开，下列对于S断开后各元件说法中正确的是（　　）。 A. 灯泡突然熄灭 B. 灯泡先闪亮一下再逐渐熄灭 C. 灯泡逐渐熄灭 D. 灯泡逐渐熄灭 6. 如图所示，甲是回旋加速器，乙是磁流体发电机，丙是速度选择器，丁是霍尔元件，下列说法正确的是（　　） A. 甲图可通过减小磁感应强度B来增大粒子的最大动能 B. 乙图可通过增加磁感应强度B来增大电源电动势 C. 丙图无法判断出带电粒子的电性，粒子能够从左右两个方向沿直线匀速通过速度选择器 D. 丁图中产生霍尔效应时，无论载流子带正电或负电，稳定时都是C板电势高 7. 如图所示，一根足够长的光滑绝缘杆MN，与水平面的夹角为，固定在竖直平面内，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场充满杆所在的空间，杆与磁场方向垂直。质量为m的带电小环沿杆下滑到图中的P处时，对杆有垂直杆向下的压力作用，压力大小为。已知小环的电荷量为q，重力加速度大小为g，，下列说法正确的是（　　） A. 小环带正电 B. 小环滑到P处时的速度大小 C. 当小环的速度大小为时，小环对杆没有压力 D. 当小环与杆之间没有正压力时，小环到P的距离 8. 如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡和。当输入电压为灯泡额定电压的倍时，两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是（　　） A. 原、副线圈匝数比为 B. 原、副线圈匝数比为 C. 此时和的电功率之比为 D. 此时和的电功率之比为 9. 如图，在平面直角坐标系的第一象限内，存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。大量质量为m、电量为q的相同粒子从y轴上的点，以相同的速率在纸面内沿不同方向先后射入磁场，设入射速度方向与y轴正方向的夹角为。当时，粒子垂直x轴离开磁场。不计粒子的重力。则（　　） A. 粒子一定带正电 B. 当时，粒子也垂直x轴离开磁场 C. 粒子入射速率为 D. 粒子离开磁场的位置到O点的最大距离为 10. 武汉智能电梯公司研制出世界第一台“磁悬浮电梯”，如图为该磁动力电梯的简易装置图，即在竖直平面内有两根平行竖直金属轨道MN和PQ，两轨道的下端用导线相连；金属轨道间有一导体杆ab与轨道垂直，其正下方通过绝缘装置固定电梯轿厢，设运动过程中ab始终与轨道垂直且接触良好。该磁动力电梯上行的原理是：电磁铁所产生的垂直轨道平面、磁感应强度为B的匀强磁场沿金属导轨运动，带动ab杆向上运动，即电磁驱动。设电梯轿厢及ab杆的总质量为M（后续简称电梯），两轨道间的距离为L，ab杆电阻为R，其余部分电阻不计。不计ab杆与轨道间的阻力和空气阻力，重力加速度为g。若电磁铁产生的匀强磁场以的速度匀速上升，电梯上升的最大速率为vm，则下列说法正确的是（ ） A. 电梯刚向上启动时，ab杆中感应电流方向为b→a B. 电梯刚向上启动时，ab杆加速度 C. 电梯以最大速率向上运行，ab杆产生的电功率 D. 电梯以最大速率向上运行，外界在单位时间内提供的总能量 二、实验题（20分，每空2分） 11. 某物理学习小组设计了如图所示的实验电路准备测量未知电阻Rx的值．图中G是指针在中央（零刻线在中央）的灵敏电流计（已知电流从左侧接线柱流入指针向左偏），R是已知阻值的定值电阻，AB是一根粗细均匀的长直电阻丝，从刻度尺测得AB长度为L，D是与电阻丝接触良好的滑动触头．回答下列问题： （1）同学在某一次将D调节到如图位置时发现电流计指针向右偏，则他应该把D向________（填左或右）移动适当距离，直到____________为止． （2）他还需要测量的物理量有______________（用字母符号表示），未知电阻的计算表达式为Rx=________（用题目中给出和你设的字符表示） （3）关于本次实验系统误差的分析为：测量值________电阻真实值（填“>”、“<”或“=”）． 12. 某同学利用单摆测当地重力加速度，实验装置如图1所示。 （1）由于没有游标卡尺，无法测小球的直径d，实验中将悬点到小球最低点的距离作为摆长l，测得多组周期T和l的数据，作出l-T2图像，如图2所示。实验得到的l-T2图线是_________（选填“a”、“b”或“c”）。测得当地的重力加速度g=_________m/s2，小球的半径是_________cm。（取，计算结果保留3位有效数字）若不考虑测量误差，计算均无误，算得的g值和真实值相比_________（选填“偏大”“偏小”或“一致”）。 （2）用秒表测量单摆的周期，当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为1次，单摆每经过最低点记一次数，当单摆第n次通过最低点时停止计时，显示时间为t，该单摆的周期T=___________；（用t、n表示） 三、计算题（34分，书写规范，要求有必要的文字说明） 13. 同学以金属戒指为研究对象，探究金属物品在变化磁场中的热效应。如图所示，戒指可视为周长为L，电阻为R的单匝圆形线圈，放置在匀强磁场中，磁感应强度方向垂直于戒指平面。若磁感应强度大小在Δt时间内从0均匀增加到，求： （1）戒指中的感应电流大小； （2）戒指中电流的热功率。 14. 如图，在直角三角形OPN区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外．一带正电的粒子从静止开始经电压U加速后，沿平行于x轴的方向射入磁场；一段时间后，该粒子在OP边上某点以垂直于x轴的方向射出．已知O点为坐标原点，N点在y轴上，OP与x轴的夹角为30°，粒子进入磁场的入射点与离开磁场的出射点之间的距离为d，不计重力．求 （1）带电粒子的比荷； （2）带电粒子从射入磁场到运动至x轴的时间． 15. 如图所示，在大小为B的匀强磁场区域内，垂直磁场方向的水平面中有两根固定的足够长的金属平行导轨，在导轨上面平放着两根导体棒ab和cd，两棒彼此平行，构成一矩形回路。导轨间距为L，导体棒的质量均为m，电阻均为R，导轨电阻可忽略不计。两导体棒与导轨的动摩擦因数均为μ。初始时刻ab棒静止，给cd棒一个向右的初速度，以上物理量除未知外，其余的均已知，已知重力加速度为g。求： （1）当cd棒速度满足什么条件时导体棒ab会相对于导轨运动？ （2）若已知且满足第（1）问的条件，从开始运动到ab棒的速度最大时，用时为，求ab棒的最大速度； 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $