精品解析：黑龙江省哈尔滨市德强高级中学2024-2025学年高二上学期期中考试物理试题

德强高中2024－2025学年度上学期期中考试 高二学年 物理试题Ⅰ卷 答题时间：75分钟 满分：100分 一、单选题（每题4分，共28分） 1. 法国物理学家安培发现了关于电流周围产生的磁场方向问题的安培定律，根据安培定律，下列各图中，已标出电流I和磁感应强度B的方向，其中正确的是（　　） A. B. C. D. 2. 如图所示，n匝线圈半径为R，以O为圆心、r为半径的圆形区域内有垂直线 线圈圈平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B。穿过线圈的磁通量为（　　） A. B. C. D. 3. 如图所示，金属圆环放在绝缘水平面上，通有沿逆时针（俯视看）方向的恒定电流I1，带有绝缘外皮的长直导线放在圆环上，圆环的圆心在直导线上，直导线中通有向右的恒定电流I2，圆环圆心的正上方的P点的磁感应强度大小为B，此时直导线电流在P点处产生磁场的磁感应强度大小为；若将直导线中的电流减为零，则P点的磁感应强度大小为（　　） A. B. C. D. 4. 如图所示， 两根绝缘细线吊着一根铜棒， 空间中存在垂直于纸面的匀强磁场， 铜棒中通有向右的电流时两线上的拉力大小均为。 若将铜棒中的电流大小变为原来的 3 倍，两线上的拉力大小均变为 ，则（　　） A. 磁感应强度的大小为 ，方向垂直于纸面向里 B. 磁感应强度的大小为 ，方向垂直于纸面向里 C. 磁感应强度的大小为 ，方向垂直于纸面向外 D. 磁感应强度的大小为 ，方向垂直于纸面向外 5. 如图所示，电源电动势E=6V，内阻r=1Ω，R0=3Ω，R1=7.5Ω，R2=3Ω，R3=2Ω，电容器的电容C=2μF。开始时开关S处于闭合状态，则下列说法正确的是（　　） A. 开关S闭合时，电容器上极板带正电 B. 开关S闭合时，电容器两极板间电势差是3V C. 将开关S断开，稳定后电容器极板所带的电荷量是3.6×10－6C D. 将开关S断开至电路稳定的过程中通过R0的电荷量是9.6×10－6C 6. 如图所示，光滑绝缘水平桌面上有一均质正方形金属线框abcd，线框以速度v进入一个有明显边界的匀强磁场（磁场的宽度大于线框的边长），当线圈全部进入磁场区域时，速度减小到 。下列说法中正确的是 （　　） A. 线框进入磁场时与离开磁场时均做匀减速直线运动 B. 线框能全部穿出磁场 C. 线框进入磁场时与离开磁场时产生的热量之比为8∶1 D. 线框进入磁场时与离开磁场时通过线框某截面的电荷量之比为1∶2 7. 科学家可以利用磁场对带电粒子的运动进行有效控制。如图所示，圆心为O、半径为r的圆形区域外存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外，磁感应强度大小为B。P是圆外一点，。一质量为m，电荷量为的粒子从P点在纸面内沿着与PO成角的方向射出，不计粒子重力。若要求粒子不能进入圆形区域，则粒子运动速度可以为（　　） A. B. C. D. 二、多选题（每题6分，错选不得分，漏选得3分，共18分） 8. 下列回路中不能产生感应电流的是（　　） A. 图甲中条形磁铁向右匀速移动 B. 图乙中水平面上两根金属棒处于竖直向上的匀强磁场中分别向两侧匀速移动 C. 图丙中水平圆形线圈的正上方通入增大的电流 D. 图丁中矩形线圈水平向右运动 9. 如图所示，长直导线与心形金属线框放在光滑绝缘的水平面上，且长直导线与心形线框的对称轴MN垂直。当长直导线中通以图示方向的电流I，且电流增大时，下列关于心形线框的说法正确的是（ ） A. 线框有面积缩小的趋势 B. 线框中产生顺时针方向的感应电流 C. 线框在水平面内沿逆时针方向旋转 D. 线框沿垂直于直导线方向向右平动 10. 如图所示，足够长的光滑金属导轨abc和de置于同一水平面内，ab与de平行并相距为L，bc是以O为圆心的半径为r的圆弧导轨。圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，a、d间接有一个电容为C的电容器，金属杆OP的O端与e点用导线相接，P端与圆弧bc接触良好。初始时，可滑动的金属杆MN静止在平行导轨上，金属杆MN质量为m，金属杆MN和OP电阻均为R，其余部分电阻不计。若杆OP绕O点在匀强磁场区内以角速度从b到c匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，下列说法正确的是（　　） A. 杆OP产生的感应电动势恒为 B. 电容器所带电荷量恒为 C. 杆MN中的电流逐渐减小 D. 杆MN向左做匀加速直线运动，加速度大小为 三、实验题（每空2分，共16分） 11. 某物理兴趣小组要精密测量一金属丝的电阻率。 （1）用螺旋测微器测其直径，如图a所示，为____________，用游标卡尺测其长度，如图b所示，为____________。 （2）若通过多次测量得到的电阻的伏安特性曲线（纵坐标横坐标）为过原点的直线，其直线的斜率为k，由d表示电阻丝的直径，表示电阻丝的长度，其电阻率的表达式为____________。 12. 某实验小组测某电池的电动势和内阻，实验器材如下： A．待测电池（电动势约为2.0V，内阻约为0.5Ω）； B．电压表V（量程为0~3V，内阻约为3kΩ）； C．电流表A（量程为0~0.6A，内阻约为0.2Ω）； D．滑动变阻器（量程合适） E．开关、导线若干 （1）某次实验电压表指针如图乙所示，则该电压读数为_________V； （2）为减小电表内阻引起的误差，在电表量程不变的情况下，可以采取的措施是_________； A. 换用内阻更大的电流表 B. 换用内阻更小的电压表 C. 换用内阻更大的电压表 （3）该实验测得电池的内阻_________真实值（填“大于”、“等于”或“小于”）； （4）测得电池的电动势，内阻。将两节与所测电池完全相同的电池串联组成电池组，与的定值电阻及两个相同的灯泡构成如图丙所示的电路，灯泡的伏安特性曲线如图丁所示，则两个灯泡的实际功率之和为_________W（结果保留两位小数）；此时电池组的输出功率与总功率的百分比_________%（结果保留三位有效数字）。 四、解答题（13题10分，14题12分，15题16分） 13. 如下图甲所示，一个10匝的线圈的电阻，线圈置于与线圈平面垂直并向外的匀强磁场中，线圈所围成面积，另有一个阻值为的电阻两端分别与线圈两端a、b相连。磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，不考虑圆形线圈缺口对感应电动势的影响，求： （1）在0~4s时间内，线圈中的电动势大小 （2）在0~4s时间内，通过电阻R的电荷量。 14. 如图，在坐标系内，第一象限有垂直纸面向外的匀强磁场，第二象限有沿x轴负方向的匀强电场，电场强度大小为E。一质量为m、电荷量为q的带电粒子从x轴上的点以速度v沿与x轴正方向成60°角的方向射入磁场，恰好垂直于y轴射出磁场进入电场，不计粒子重力，求： （1）磁感应强度B的大小； （2）粒子从P点射入到第二次到达y轴的时间t。 15. 如图甲所示，两条光滑的金属导轨平行放置在水平面内，其间距为L，处于竖直向上的磁场中，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。a、b两根导体棒长度均为L，质量均为m，电阻均为R，垂直导轨放置，两棒之间的距离为d。水平细线M的一端固定于墙面，另一端与a棒连接，M能承受的最大拉力为F。细线N的水平部分左端与b棒连接，右端跨过光滑的定滑轮竖直连接质量为2m的重物c。内使c始终保持静止，时刻释放c，当c下落高度h时M恰好断开，经过一段时间后，回路中电流达到稳定。导轨电阻不计，运动过程中两棒始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度为g。求： （1）时刻通过a棒的电流大小； （2）M断开时，b棒的速度大小； （3）从释放c到M断开，经历的时间； （4）回路中稳定电流的大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 德强高中2024－2025学年度上学期期中考试 高二学年 物理试题Ⅰ卷 答题时间：75分钟 满分：100分 一、单选题（每题4分，共28分） 1. 法国物理学家安培发现了关于电流周围产生的磁场方向问题的安培定律，根据安培定律，下列各图中，已标出电流I和磁感应强度B的方向，其中正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据安培定则，磁感应强度B的方向应为逆时针方向，故A错误； B．根据安培定则可知导线右边磁场垂直纸面向里，导线左边磁场垂直纸面向外，故B错误； C．根据安培定则，可知两根通电导线之间的磁感应强度B的方向如图所示，故C正确； D．根据安培定则，可知通电螺线管内部磁感应强度B的方向与图中所示方向相反，故D错误； 故选C。 2. 如图所示，n匝线圈半径为R，以O为圆心、r为半径的圆形区域内有垂直线 线圈圈平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B。穿过线圈的磁通量为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】穿过线圈的磁通量与匝数无关，则穿过线圈的磁通量为 故选B。 3. 如图所示，金属圆环放在绝缘水平面上，通有沿逆时针（俯视看）方向的恒定电流I1，带有绝缘外皮的长直导线放在圆环上，圆环的圆心在直导线上，直导线中通有向右的恒定电流I2，圆环圆心的正上方的P点的磁感应强度大小为B，此时直导线电流在P点处产生磁场的磁感应强度大小为；若将直导线中的电流减为零，则P点的磁感应强度大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】设圆环中电流在P点产生的磁场磁感应强度大小为B1，直导线中电流为I2时在P点产生的磁场磁感应强度大小为B2，根据安培定则可知，两个磁场的磁感应强度垂直，根据题意有 解得 故ABC错误，D正确。 故选D。 4. 如图所示， 两根绝缘细线吊着一根铜棒， 空间中存在垂直于纸面的匀强磁场， 铜棒中通有向右的电流时两线上的拉力大小均为。 若将铜棒中的电流大小变为原来的 3 倍，两线上的拉力大小均变为 ，则（　　） A. 磁感应强度的大小为 ，方向垂直于纸面向里 B. 磁感应强度的大小为 ，方向垂直于纸面向里 C. 磁感应强度的大小为 ，方向垂直于纸面向外 D. 磁感应强度的大小为 ，方向垂直于纸面向外 【答案】C 【解析】 【详解】铜棒中的电流大小变为原来的3倍，安培力变为原来的3倍，两线上的拉力大小均变为，则安培力方向竖直向下。通有向右的电流时，由平衡条件可得 ① 通有向右的电流时，由平衡条件可得 ② 由①②得 由左手定则，电流方向向右，安培力竖直向下，则磁场方向垂直于纸面向外。 故选C。 5. 如图所示，电源电动势E=6V，内阻r=1Ω，R0=3Ω，R1=7.5Ω，R2=3Ω，R3=2Ω，电容器的电容C=2μF。开始时开关S处于闭合状态，则下列说法正确的是（　　） A. 开关S闭合时，电容器上极板带正电 B. 开关S闭合时，电容器两极板间电势差是3V C. 将开关S断开，稳定后电容器极板所带的电荷量是3.6×10－6C D. 将开关S断开至电路稳定的过程中通过R0的电荷量是9.6×10－6C 【答案】D 【解析】 【详解】 AB．开关S闭合时的等效电路图如图甲所示，电容器C两端电压等于两端电压，已知总电阻 由闭合电路欧姆定律可知干路电流 路端电压 则 此时电容器所带电荷量 且上极板带负电，下极板带正电，故AB错误。 CD．开关S断开时的等效电路图如图乙所示电容器C两端电压等于两端电压，此时 电容器所带电荷量 且上极板带正电，下极板带负电，故通过的电荷量 故C错误，D正确。 故选D。 6. 如图所示，光滑绝缘水平桌面上有一均质正方形金属线框abcd，线框以速度v进入一个有明显边界的匀强磁场（磁场的宽度大于线框的边长），当线圈全部进入磁场区域时，速度减小到 。下列说法中正确的是 （　　） A. 线框进入磁场时与离开磁场时均做匀减速直线运动 B. 线框能全部穿出磁场 C. 线框进入磁场时与离开磁场时产生的热量之比为8∶1 D. 线框进入磁场时与离开磁场时通过线框某截面的电荷量之比为1∶2 【答案】C 【解析】 【详解】A．线框进入磁场时与离开磁场时受安培力大小为 F=BIL=BL==ma 随着速度减小，安培力逐渐减小，加速度减小，所以线框进入磁场时与离开磁场时做变减速直线运动，故A错误； BD．假设线圈能全部穿出磁场，线圈刚全部进入磁场时速度为，刚离开磁场时速度为v'，线圈进入磁场的过程，取向右为正方向，由动量定理得 -BI1L·t1=m-mv 通过线圈的电荷量 q1=I1t1= 线圈离开磁场的过程，取向右为正方向，由动量定理得 -BI2L·t2=mv'-m 通过线圈的电荷量 q2=I2t2= 联立解得 v'=- 所以线圈不能全部穿出磁场，则v'=0，代入上式可知 故BD错误； C．线圈进入磁场的过程，根据能量守恒定律有 Q1=mv2-m 线圈离开磁场的过程，根据能量守恒定律有 Q2=m 解得 故C正确。 故选C。 7. 科学家可以利用磁场对带电粒子的运动进行有效控制。如图所示，圆心为O、半径为r的圆形区域外存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外，磁感应强度大小为B。P是圆外一点，。一质量为m，电荷量为的粒子从P点在纸面内沿着与PO成角的方向射出，不计粒子重力。若要求粒子不能进入圆形区域，则粒子运动速度可以为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】若速度较小，粒子的轨迹圆如图所示，由几何关系可知，在中 由 得 若速度较大，粒子的轨迹圆如图所示，根据几何关系可知在中 由 得 由洛伦兹力提供向心力可知， 得， 综上若要求粒子不能进入圆形区域，则粒子运动速度应满足的条件为或 故选D。 二、多选题（每题6分，错选不得分，漏选得3分，共18分） 8. 下列回路中不能产生感应电流的是（　　） A. 图甲中条形磁铁向右匀速移动 B. 图乙中水平面上两根金属棒处于竖直向上的匀强磁场中分别向两侧匀速移动 C. 图丙中水平圆形线圈的正上方通入增大的电流 D. 图丁中矩形线圈水平向右运动 【答案】CD 【解析】 【详解】A．图甲中条形磁铁向右匀速移动，闭合线圈内磁通量发生变化，可以产生感应电流，故A不符合题意； B．图乙中两根导体棒以一定的速度向相反方向运动，穿过闭合回路的磁通量增大，可以产生感应电流，故B不符合题意； C．根据通电直导线周围磁场的分布规律以及对称性可知环形导线框中的磁通量始终为零，不能产生感应电流，故C符合题意； D．乙图中导体框以一定的速度水平向右运动，导体框中的磁通量不变，不能产生感应电流，故D符合题意。 故选CD。 9. 如图所示，长直导线与心形金属线框放在光滑绝缘的水平面上，且长直导线与心形线框的对称轴MN垂直。当长直导线中通以图示方向的电流I，且电流增大时，下列关于心形线框的说法正确的是（ ） A. 线框有面积缩小的趋势 B. 线框中产生顺时针方向的感应电流 C. 线框在水平面内沿逆时针方向旋转 D. 线框沿垂直于直导线方向向右平动 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．直导线中的电流增大，导线框中向里的磁通量增大，由楞次定律知，线框有面积缩小的趋势，线框中产生逆时针方向的感应电流。故A正确；B错误； CD．由对称性知，线框对称轴MN上、下两部分受到平行于直导线方向上安培力的合力为零，导线框受到安培力沿对称轴向右，线框沿垂直于直导线方向向右平动。故C错误；D正确。 故选AD。 10. 如图所示，足够长的光滑金属导轨abc和de置于同一水平面内，ab与de平行并相距为L，bc是以O为圆心的半径为r的圆弧导轨。圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，a、d间接有一个电容为C的电容器，金属杆OP的O端与e点用导线相接，P端与圆弧bc接触良好。初始时，可滑动的金属杆MN静止在平行导轨上，金属杆MN质量为m，金属杆MN和OP电阻均为R，其余部分电阻不计。若杆OP绕O点在匀强磁场区内以角速度从b到c匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，下列说法正确的是（　　） A. 杆OP产生的感应电动势恒为 B. 电容器所带电荷量恒为 C. 杆MN中的电流逐渐减小 D. 杆MN向左做匀加速直线运动，加速度大小为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．杆OP绕O点匀速转动切割磁感线时产生的感应电动势恒为 故A正确； BC．由右手定则知杆OP中的电流方向为由O到P，则杆MN中电流方向为由M到N，由左手定则知杆MN受到向左的安培力，杆MN向左做加速运动，也产生感应电动势，与杆OP产生的感应电动势方向相反，则有 随着杆MN的速度增加，回路中的总电动势逐渐减小，回路中的电流减小，根据 可知P、O间电势差增大，则电容器两极板间的电压增大，电容器所带电荷量增大。故B错误；C正确； D．回路中电流逐渐减小，杆MN受到的安培力逐渐减小，则杆MN向左做加速度逐渐减小的加速直线运动。故D错误。 故选AC。 三、实验题（每空2分，共16分） 11. 某物理兴趣小组要精密测量一金属丝的电阻率。 （1）用螺旋测微器测其直径，如图a所示，为____________，用游标卡尺测其长度，如图b所示，为____________。 （2）若通过多次测量得到的电阻的伏安特性曲线（纵坐标横坐标）为过原点的直线，其直线的斜率为k，由d表示电阻丝的直径，表示电阻丝的长度，其电阻率的表达式为____________。 【答案】（1） ①. 1.840 ②. 4.240 （2） 【解析】 【小问1详解】 [1]螺旋测微器的固定刻度读数为1.5mm，可动刻度的最小分度为0.01mm，需要估读到下一位，读数为 34.0×0.01mm=0.340mm 故金属丝的直径为 1.5mm+0.340mm=1.840mm [2]游标卡尺主尺的读数为42mm，游标尺的最小分度为0.05mm，读数为 8×0.05mm=0.40mm 金属丝的长度为 42mm+0.40mm=42.40mm=4.240cm 【小问2详解】 由，可知电阻的伏安特性曲线的斜率 由电阻定律可知 解得电阻率的表达式为 12. 某实验小组测某电池的电动势和内阻，实验器材如下： A．待测电池（电动势约为2.0V，内阻约为0.5Ω）； B．电压表V（量程为0~3V，内阻约为3kΩ）； C．电流表A（量程为0~0.6A，内阻约为0.2Ω）； D．滑动变阻器（量程合适） E．开关、导线若干 （1）某次实验电压表指针如图乙所示，则该电压读数为_________V； （2）为减小电表内阻引起的误差，在电表量程不变的情况下，可以采取的措施是_________； A. 换用内阻更大的电流表 B. 换用内阻更小的电压表 C. 换用内阻更大的电压表 （3）该实验测得电池的内阻_________真实值（填“大于”、“等于”或“小于”）； （4）测得电池的电动势，内阻。将两节与所测电池完全相同的电池串联组成电池组，与的定值电阻及两个相同的灯泡构成如图丙所示的电路，灯泡的伏安特性曲线如图丁所示，则两个灯泡的实际功率之和为_________W（结果保留两位小数）；此时电池组的输出功率与总功率的百分比_________%（结果保留三位有效数字）。 【答案】（1）1.80 （2）C （3）小于 （4） ①. 1.50 ②. 87.5 【解析】 【小问1详解】 该电压表最小刻度为0.1V，则读数为1.80V； 【小问2详解】 该电路主要引起误差的是电压表的分流作用，则选择内阻更大的电压表可减小实验的误差。故选C。 【小问3详解】 该电路内阻的测量值为，可知测量值小于真实值。 【小问4详解】 [1][2]由电路可知 即 即U=2-I 将此关系画在灯泡的U-I图像上，如图 两图像的交点坐标I=0.5A，U=1.5V；则两个灯泡的实际功率之和为 电池组的输出功率与总功率的百分比 四、解答题（13题10分，14题12分，15题16分） 13. 如下图甲所示，一个10匝的线圈的电阻，线圈置于与线圈平面垂直并向外的匀强磁场中，线圈所围成面积，另有一个阻值为的电阻两端分别与线圈两端a、b相连。磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，不考虑圆形线圈缺口对感应电动势的影响，求： （1）在0~4s时间内，线圈中的电动势大小 （2）在0~4s时间内，通过电阻R的电荷量。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 由法拉第电磁感应定律可得，在0~4s时间内，线圈中的电动势大小为 【小问2详解】 回路电流为 则在0~4s时间内，通过电阻R的电荷量为 14. 如图，在坐标系内，第一象限有垂直纸面向外的匀强磁场，第二象限有沿x轴负方向的匀强电场，电场强度大小为E。一质量为m、电荷量为q的带电粒子从x轴上的点以速度v沿与x轴正方向成60°角的方向射入磁场，恰好垂直于y轴射出磁场进入电场，不计粒子重力，求： （1）磁感应强度B的大小； （2）粒子从P点射入到第二次到达y轴的时间t。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 粒子在磁场中的运动情况如图所示 由几何关系得 解得 根据洛伦兹力提供向心力有 解得 【小问2详解】 粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期 粒子在磁场中运动的时间 粒子从y轴进入电场至速度为0的过程中，可得, 解得 粒子从P点射入到第二次到达y轴的时间 15. 如图甲所示，两条光滑的金属导轨平行放置在水平面内，其间距为L，处于竖直向上的磁场中，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。a、b两根导体棒长度均为L，质量均为m，电阻均为R，垂直导轨放置，两棒之间的距离为d。水平细线M的一端固定于墙面，另一端与a棒连接，M能承受的最大拉力为F。细线N的水平部分左端与b棒连接，右端跨过光滑的定滑轮竖直连接质量为2m的重物c。内使c始终保持静止，时刻释放c，当c下落高度h时M恰好断开，经过一段时间后，回路中电流达到稳定。导轨电阻不计，运动过程中两棒始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度为g。求： （1）时刻通过a棒的电流大小； （2）M断开时，b棒的速度大小； （3）从释放c到M断开，经历的时间； （4）回路中稳定电流的大小。 【答案】（1） （2） （3） （4） 【解析】 【小问1详解】 时刻感应电动势为 通过a棒的电流大小 【小问2详解】 M断开时，则F=F安 其中， 解得 【小问3详解】 从释放c到M断开，对b由动量定理 对c由动量定理 其中 联立解得 【小问4详解】 回路稳定时，电流恒定不变，两棒受安培力不变，则两棒的加速度相等，则对a棒 对bc棒的系统 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $