精品解析：福建省莆田市第十五中学2024-2025学年高二下学期期中考试物理试题

莆田十五中2024-2025学年下学期高二物理期中考试卷 考试时间：75分钟； 注意事项： 1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2．请将答案正确填写在答题卡上 第Ⅰ卷（选择题） 一、单选题（本题共4题，每题4分，共16分。） 1. 如图，弹簧振子在间做无摩擦的往复运动，振子小球在平衡位置时，达到最大值的物理量是（　　） A. 位移 B. 速度 C. 加速度 D. 回复力 【答案】B 【解析】 【详解】依题意，弹簧振子做简谐运动，根据简谐运动的特点，知振子在平衡位置时，位移，加速度及回复力均为零，而振子的速度最大，故选B。 2. 如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻金属棒与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀减小，始终保持静止，下列说法正确的是（　　） A. 中的感应电流方向由到 B. 中的感应电流逐渐减小 C. 所受的安培力保持不变 D. 所受的静摩擦力逐渐减小 【答案】D 【解析】 【详解】A．磁感应强度随时间均匀减小，由楞次定律，中的感应电流方向由到。故A错误； B．由法拉第电磁感应定律，磁感应强度随时间均匀减小，产生的感应电动势不变，由闭合电路欧姆定律，感应电流不变。故B错误； C．磁感应强度随时间均匀减小，感应电流不变，所受的安培力减小，故C错误； D．所受的安培力减小，由平衡条件，所受的静摩擦力逐渐减小。故D正确。 故选D。 3. 将一个电动传感器接到计算机上，就可以测量快速变化的力，用这种方法测得的某单摆摆动时悬线上拉力的大小随时间变化的曲线如图所示.某同学由此图线提供的信息做出了下列判断，其中正确的是. A. 时摆球正经过最高点 B. 时摆球正经过最低点 C. 摆球摆动过程中振幅逐渐减小 D. 摆球摆动的周期 【答案】C 【解析】 【详解】A. 摆球经过最低点时，拉力最大，在0.2s时，拉力最大，所以此时摆球经过最低点，故A错误。 B. 摆球经过最低点时，拉力最大，在1.1s时，拉力最小，所以此时摆球不是经过最低点，是在最高点，故B错误。 C. 根据牛顿第二定律知，在最低点 则 在最低点的拉力逐渐减小，知是阻尼振动，机械能减小，振幅逐渐减小，故C正确。 D. 在一个周期内摆球两次经过最低点，根据图象知周期： T=2×（0.8s-0.2s）=1.2s 故D错误。 4. 如图所示为洛伦兹力演示仪的结构图。励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直。电子速度的大小和磁场强弱可分别由通过电子枪的加速电压和励磁线圈的电流来调节（电流越大，磁场越强）。下列说法中正确的是（　　） A. 仅增大励磁线圈中电流，电子束径迹的半径变大 B. 仅提高电子枪加速电压，电子束径迹的半径变大 C. 仅增大励磁线圈中电流，电子做圆周运动的周期将变大 D. 仅提高电子枪加速电压，电子做圆周运动的周期将变大 【答案】B 【解析】 【详解】A B．根据电子所受洛伦兹力的方向结合右手定则判断励磁线圈中电流方向是逆时针方向，电子在加速电场中加速，由动能定理有 电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，有 解得 仅增大励磁线圈中电流，磁感应强度B增大，电子束径迹的半径变小，仅提高电子枪加速电压U，电子束径迹的半径变大，故A错误，B正确； C D．由电子做圆周运动的周期 仅增大励磁线圈中电流，磁感应强度B增大，电子做圆周运动的周期将变小，仅提高电子枪加速电压，电子做圆周运动的周期将不变，故CD错误； 故选B。 二、多选题（本题共4题，每题6分，共24分。） 5. 如图所示，理想变压器输入电压恒定，输出端两个灯泡相并联，R为滑动变阻器，P为滑动变阻器的滑动触头。开始时，开关S断开，不计导线的电阻，则下列说法正确的是（　　） A. P向左滑动，灯泡L1变暗，变压器的输入功率增大，电压表V1示数增大 B. P向右滑动，灯泡L1变亮，变压器的输入功率增大，电压表V1示数不变 C. 闭合开关S，灯泡L1变亮，变压器的输入功率增大，电压表V2示数增大 D. 闭合开关S，灯泡L1变暗，变压器的输入功率增大，电压表V2示数减小 【答案】BD 【解析】 【详解】A．输入电压恒定，故副线圈电压也不变，V1示数不变，A错误； B．P向右滑动，滑动变阻器接入电阻减小，电路电阻减小，电压不变，根据欧姆定律，电路电流增大，灯泡L1变亮。电功率，故电路功率增大，输入功率也增大，B正确； CD．闭合开关S，并联灯泡L2，电路总电阻减小，同理可知，电路总电流增大，输入功率增加。滑动变阻器与灯泡电压之和等于副线圈电压，是不变的。滑动变阻器两端电压有，故滑动变阻器两端电压增大，灯泡两端电压减小，灯泡L1变暗，电压表V2示数减小。C错误，D正确； 故选BD。 6. 有一根张紧的水平绳上挂有5个双线摆，其中b摆摆球质量最大，另4个摆球质量相等，摆长关系为，如图所示，现将b摆垂直纸面向里拉开一微小角度，放手后让其振动，经过一段时间，其余各摆均振动起来，达到稳定时（　　） A. 周期关系为 B. 频率关系为 C. 振幅关系为 D. a、c、d、c四个摆中，d的振幅最大，且 【答案】AB 【解析】 【详解】AB．b摆的振动，作为一种驱动力迫使其他四个摆做受迫振动，受迫振动的周期（或频率）等于驱动力的周期（或频率），而和自身的固有周期（固有频率）无关，故AB正确； CD．四个摆做受迫振动的振幅与驱动力的频率跟自身的固有频率之差有关，这个差越小，做受迫振动的振幅越大。在a、c、d、e四个摆中，d的摆长跟b的摆长相等，因此d的固有频率和驱动力的频率相等，d摆做受迫振动的振幅最大；a摆与e摆相比，a摆的摆长更接近于b的摆长，即固有频率和驱动力的频率相差较小，所以a摆做受迫振动的振幅大于e摆，故CD错误。 故选AB。 7. 某弹簧振子在水平方向上做简谐运动，其位移，振动图像如图所示，则（　　） A. 弹簧在第1s末与第5s末的长度相同 B. 简谐运动的频率为 C. 第3s末，弹簧振子的位移大小为 D. 弹簧振子在第3s末与第5s末的速度方向相反 【答案】BC 【解析】 【详解】A．在水平方向上做简谐运动的弹簧振子，位移x的正负表示弹簧被拉伸或压缩，所以在第1s末与第5s末，虽然振子位移大小相同，但方向不同，弹簧长度不同，选项A错误； B．由题图可知，周期，故频率为，选项B正确； C．，则将代入，可得弹簧振子的位移大小为，选项C正确； D．因x-t图像的斜率等于速度，由题图可看出第3s末与第5s末弹簧振子速度方向相同，选项D错误。 故选BC。 8. 笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件，当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作；当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，电脑进入休眠状态。休眠状态时、简化原理如图所示，宽为a、厚为b、长为c的矩形半导体霍尔元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，其载流子是电荷量为e的自由电子，当通入方向向右、大小为I的电流时，元件前、后表面间电压为U，则此时元件的（　　） A. 前表面的电势比后表面的低 B. 自由电子受到的洛伦兹力大小为 C. 前、后表面间的电压U与b无关 D. 前、后表面间的电压U与I成正比 【答案】BD 【解析】 【详解】A．当通入方向向右、大小为I的电流时，自由电子运动方向向左，根据左手定则，电子受到的洛伦兹力指向后表面，后表面带负电，则前表面的电势比后表面的高，故A错误； B．元件前、后表面间电压为U时，洛伦兹力和电场力平衡，则有 故B正确； CD．根据电流的微观表达式 洛伦兹力和电场力平衡，则有 解得 故前、后表面间的电压U与I成正比，U与b有关，故C错误，D正确。 故选BD。 第Ⅱ卷（非选择题） 三、填空题（本题共2小题，每空2分，共8分。） 9. 在水平桌面上放一闭合铝环，如图所示，当其正上方的一条形磁铁向下运动时，圆环将有________趋势（填“收缩”、“扩张”），对桌面的压力将________（填“增大”、“减小”或“不变”）。 【答案】 ①. 收缩 ②. 增大 【解析】 【详解】[1]当其正上方的一条形磁铁向下运动时，圆环的磁通量增加，根据“增缩减扩”，圆环将有收缩的趋势； [2] 当其正上方的一条形磁铁向下运动时，根据“来拒去留”，圆环与磁铁之间的作用力为斥力，圆环对桌面的压力将增大。 10. （1）图甲为教学用的可拆变压器，线圈均由材料和直径相同的导线绕制而成。为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，在图乙中该同学把线圈A与学生电源连接，另一个线圈B与小灯泡连接。其中线圈A应连到学生电源的______（选填“直流”或“交流”）输出端上； （2）某次实验时，变压器原、副线圈的匝数分别为220匝和110匝，学生电源输出端电压的有效值为6V，考虑变压器实际工作中有能量损耗，则小灯泡两端电压的有效值可能是______。 A. 2.8V B. 5.6V C. 3.0V D. 12.0V 【答案】（1）交流 （2）A 【解析】 【小问1详解】 （1）根据变压器原理可知，线圈A应连到学生电源的交流输出端上。 【小问2详解】 若变压器为理想变压器，则有 解得 V 由于实际实验过程中有损耗，则小灯泡两端电压的有效值小于3V，可能为2.8V。 故选A。 四、实验题（每空2分，11题6分，12题12分，两题共18分） 11. 在“探究变压器电压与匝数的关系”实验中，某同学利用可拆变压器（如图所示）进行探究。 （1）以下给出的器材中，本实验还需要用到的是______；（填字母代号） A．干电池 B．学生电源 C．直流电压表 D．万用表 （2）本实验中需要运用的科学方法是______。（填字母代号） A．控制变量法 B．等效替代法 C．科学推理法 （3）已知该变压器两组线圈的匝数分别为、，有关测量数据见下表，根据测量数据可判断连接电源的线圈是______（填“na”或“nb”）。 实验次数 1 2 3 4 【答案】 ①. BD##DB ②. A ③. 【解析】 【详解】（1）[1]本实验中需要交流电源和交流电压表（万用表），不需要干电池和直流电压表。 故选BD。 （2）[2]为实验探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压，这个过程采用的科学探究方法是控制变量法，故BC错误，A正确。 故选A。 （3）[3]理想变压器由 但是因为实际中线圈漏磁，所以副线圈的测量电压应该小于理论变压值，结合表中数据可知为输入端，即连接电源。 12. （1）测量单摆的振动周期，测量时间应从摆球经过________（选填“平衡位置”或“最高点”）时开始计时；某次测定了50次全振动的时间如图中停表所示，那么停表读数是________s；该单摆的周期是T=________s（结果保留三位有效数字）。 （2）测量出多组周期T、摆长L数值后，画出T2­L图象如图所示，此图线斜率的物理意义是（ ） A．gB．C．D． （3）在描点时若误将摆线长当作摆长，那么画出的直线将不通过原点，则由图线斜率得到的重力加速度将会（ ） A．偏大　　B．偏小　　C．不变　　D．都有可能 （4）该小组的另一同学没有使用游标卡尺也测出了重力加速度，他采用的方法是：先测出一摆线较长的单摆的振动周期T1，然后把摆线缩短适当的长度ΔL，再测出其振动周期T2，则可用该同学测出的物理量来表达重力加速度为g=________。 【答案】 ①. 平衡位置 ②. 67.4 ③. 1.35 ④. C ⑤. C ⑥. 【解析】 【分析】 【详解】（1）[1][2][3]因摆球经过最低点时的速度大，容易观察和计时，所以测量时间应从摆球经过最低点开始计时，即平衡位置；停表的读数为 t=1min＋7.4s=67.4s 单摆周期 T=t=1.35s （2）[4]根据单摆的周期公式 T=2π 得 T2=L 所以T2－L图线斜率的物理意义是。 故选C。 （3）[5]因为 =（常量） 所以 ==k 若误将摆线当作摆长，画出的直线将不通过原点，但图线的斜率仍满足 ==k 所以由图线斜率得到的重力加速度不变。 故选C。 （4）[6]根据（3）分析知 = 所以 g== 五、解答题（本题共3小题，共34分。） 13. 在芯片领域，人们通过离子注入的方式优化半导体。其原理简化如图所示，Ⅰ 区域为速度选择器，存在着互相垂直的匀强电场和匀强磁场，电场强度大小为E0，磁感应强度大小为B0；Ⅱ 区域为磁感应强度大小B可调的匀强磁场，其边界ABCD是边长为L的正方形。一长度为 的半导体材料放在BC边上，下端与C点重合，上端为F点。一束离子流从狭缝S1射入速度选择器，沿着直线通过速度选择器并从AB的中点S2垂直射入 Ⅱ 区域的磁场。已知每个离子的电量均为 q（q>0），质量均为m，不考虑离子重力以及离子间的相互作用。 （1）求离子从S1射入的速度大小v； （2）若离子打在F点，求Ⅱ区域的磁感应强度大小B1。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）离子在I区域做直线运动，根据平衡条件，有 解得 （2）离子打到点时，设其轨道半径为，则 洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律，有 解得 14. 如图所示为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器，发电站发电机的输出功率为100kW、电压为200V。通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为，在用户端用降压变压器把电压降为220V。已知在输电线上损失的功率为输出功率的5%。求： （1）输电线上的电流； （2）升压和降压变压器的原、副线圈匝数比。 【答案】（1）25A；（2）1：20；190：11 【解析】 【详解】（1）依题意，由 得输电线上的电流 （2）升压变压器的输出电压 则升压变压器原、副线圈的匝数比为 降压变压器的输入电压 降压变压器的匝数比为 15. 如图所示，MN、PQ两条固定的光滑平行金属轨道与水平面成θ角，轨道间距为L。P、M间接有阻值为R的电阻。质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上，其有效阻值为r。空间存在磁感应强度为B的匀强磁场。磁场方向垂直于轨道平面向上。现由静止释放ab，若轨道足够长且电阻不计，重力加速度为g。求： （1）通过导体棒ab的电流方向； （2）金属杆ab运动的最大速度； （3）金属杆ab运动的加速度为时，金属杆ab消耗的电热功率P。 【答案】（1）由b到a；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）导体棒切割磁感线，相当于“电源”，由右手定则可知导体棒中的电流方向为从b到a。 （2）对金属杆有，其产生的电动势为 电路中的电流有 金属杆达到最大速度。其做匀速直线运动，即处于平衡态，沿斜面方向有 垂直于斜面方向有 解得 （3）金属杆ab运动的加速度为时有 金属杆的热功率为 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 莆田十五中2024-2025学年下学期高二物理期中考试卷 考试时间：75分钟； 注意事项： 1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2．请将答案正确填写在答题卡上 第Ⅰ卷（选择题） 一、单选题（本题共4题，每题4分，共16分。） 1. 如图，弹簧振子在间做无摩擦的往复运动，振子小球在平衡位置时，达到最大值的物理量是（　　） A. 位移 B. 速度 C. 加速度 D. 回复力 2. 如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻金属棒与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀减小，始终保持静止，下列说法正确的是（　　） A. 中的感应电流方向由到 B. 中的感应电流逐渐减小 C. 所受的安培力保持不变 D. 所受的静摩擦力逐渐减小 3. 将一个电动传感器接到计算机上，就可以测量快速变化的力，用这种方法测得的某单摆摆动时悬线上拉力的大小随时间变化的曲线如图所示.某同学由此图线提供的信息做出了下列判断，其中正确的是. A. 时摆球正经过最高点 B. 时摆球正经过最低点 C. 摆球摆动过程中振幅逐渐减小 D. 摆球摆动的周期 4. 如图所示为洛伦兹力演示仪的结构图。励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直。电子速度的大小和磁场强弱可分别由通过电子枪的加速电压和励磁线圈的电流来调节（电流越大，磁场越强）。下列说法中正确的是（　　） A. 仅增大励磁线圈中电流，电子束径迹的半径变大 B. 仅提高电子枪加速电压，电子束径迹的半径变大 C. 仅增大励磁线圈中电流，电子做圆周运动的周期将变大 D. 仅提高电子枪加速电压，电子做圆周运动的周期将变大 二、多选题（本题共4题，每题6分，共24分。） 5. 如图所示，理想变压器输入电压恒定，输出端两个灯泡相并联，R为滑动变阻器，P为滑动变阻器的滑动触头。开始时，开关S断开，不计导线的电阻，则下列说法正确的是（　　） A. P向左滑动，灯泡L1变暗，变压器的输入功率增大，电压表V1示数增大 B. P向右滑动，灯泡L1变亮，变压器的输入功率增大，电压表V1示数不变 C. 闭合开关S，灯泡L1变亮，变压器的输入功率增大，电压表V2示数增大 D. 闭合开关S，灯泡L1变暗，变压器的输入功率增大，电压表V2示数减小 6. 有一根张紧的水平绳上挂有5个双线摆，其中b摆摆球质量最大，另4个摆球质量相等，摆长关系为，如图所示，现将b摆垂直纸面向里拉开一微小角度，放手后让其振动，经过一段时间，其余各摆均振动起来，达到稳定时（　　） A. 周期关系为 B. 频率关系为 C. 振幅关系为 D. a、c、d、c四个摆中，d的振幅最大，且 7. 某弹簧振子在水平方向上做简谐运动，其位移，振动图像如图所示，则（　　） A. 弹簧在第1s末与第5s末的长度相同 B. 简谐运动的频率为 C. 第3s末，弹簧振子的位移大小为 D. 弹簧振子在第3s末与第5s末的速度方向相反 8. 笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件，当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作；当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，电脑进入休眠状态。休眠状态时、简化原理如图所示，宽为a、厚为b、长为c的矩形半导体霍尔元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，其载流子是电荷量为e的自由电子，当通入方向向右、大小为I的电流时，元件前、后表面间电压为U，则此时元件的（　　） A. 前表面的电势比后表面的低 B. 自由电子受到的洛伦兹力大小为 C. 前、后表面间的电压U与b无关 D. 前、后表面间的电压U与I成正比 第Ⅱ卷（非选择题） 三、填空题（本题共2小题，每空2分，共8分。） 9. 在水平桌面上放一闭合铝环，如图所示，当其正上方的一条形磁铁向下运动时，圆环将有________趋势（填“收缩”、“扩张”），对桌面的压力将________（填“增大”、“减小”或“不变”）。 10. （1）图甲为教学用的可拆变压器，线圈均由材料和直径相同的导线绕制而成。为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，在图乙中该同学把线圈A与学生电源连接，另一个线圈B与小灯泡连接。其中线圈A应连到学生电源的______（选填“直流”或“交流”）输出端上； （2）某次实验时，变压器原、副线圈的匝数分别为220匝和110匝，学生电源输出端电压的有效值为6V，考虑变压器实际工作中有能量损耗，则小灯泡两端电压的有效值可能是______。 A. 2.8V B. 5.6V C. 3.0V D. 12.0V 四、实验题（每空2分，11题6分，12题12分，两题共18分） 11. 在“探究变压器电压与匝数的关系”实验中，某同学利用可拆变压器（如图所示）进行探究。 （1）以下给出的器材中，本实验还需要用到的是______；（填字母代号） A．干电池 B．学生电源 C．直流电压表 D．万用表 （2）本实验中需要运用的科学方法是______。（填字母代号） A．控制变量法 B．等效替代法 C．科学推理法 （3）已知该变压器两组线圈的匝数分别为、，有关测量数据见下表，根据测量数据可判断连接电源的线圈是______（填“na”或“nb”）。 实验次数 1 2 3 4 12. （1）测量单摆的振动周期，测量时间应从摆球经过________（选填“平衡位置”或“最高点”）时开始计时；某次测定了50次全振动的时间如图中停表所示，那么停表读数是________s；该单摆的周期是T=________s（结果保留三位有效数字）。 （2）测量出多组周期T、摆长L数值后，画出T2­L图象如图所示，此图线斜率的物理意义是（ ） A．gB．C．D． （3）在描点时若误将摆线长当作摆长，那么画出的直线将不通过原点，则由图线斜率得到的重力加速度将会（ ） A．偏大　　B．偏小　　C．不变　　D．都有可能 （4）该小组的另一同学没有使用游标卡尺也测出了重力加速度，他采用的方法是：先测出一摆线较长的单摆的振动周期T1，然后把摆线缩短适当的长度ΔL，再测出其振动周期T2，则可用该同学测出的物理量来表达重力加速度为g=________。 五、解答题（本题共3小题，共34分。） 13. 在芯片领域，人们通过离子注入的方式优化半导体。其原理简化如图所示，Ⅰ 区域为速度选择器，存在着互相垂直的匀强电场和匀强磁场，电场强度大小为E0，磁感应强度大小为B0；Ⅱ 区域为磁感应强度大小B可调的匀强磁场，其边界ABCD是边长为L的正方形。一长度为 的半导体材料放在BC边上，下端与C点重合，上端为F点。一束离子流从狭缝S1射入速度选择器，沿着直线通过速度选择器并从AB的中点S2垂直射入 Ⅱ 区域的磁场。已知每个离子的电量均为 q（q>0），质量均为m，不考虑离子重力以及离子间的相互作用。 （1）求离子从S1射入的速度大小v； （2）若离子打在F点，求Ⅱ区域的磁感应强度大小B1。 14. 如图所示为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器，发电站发电机的输出功率为100kW、电压为200V。通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为，在用户端用降压变压器把电压降为220V。已知在输电线上损失的功率为输出功率的5%。求： （1）输电线上的电流； （2）升压和降压变压器的原、副线圈匝数比。 15. 如图所示，MN、PQ两条固定的光滑平行金属轨道与水平面成θ角，轨道间距为L。P、M间接有阻值为R的电阻。质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上，其有效阻值为r。空间存在磁感应强度为B的匀强磁场。磁场方向垂直于轨道平面向上。现由静止释放ab，若轨道足够长且电阻不计，重力加速度为g。求： （1）通过导体棒ab的电流方向； （2）金属杆ab运动的最大速度； （3）金属杆ab运动的加速度为时，金属杆ab消耗的电热功率P。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $