北京市通州区2024-2025学年高二上学期1月期末 物理试题（含解析）

这是一份北京市通州区2024-2025学年高二上学期1月期末 物理试题（含解析），共20页。试卷主要包含了单项选择题，填空题等内容，欢迎下载使用。
本试卷共8页，共100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，请将答题卡交回。
第一部分 选择题（共42分）
一、单项选择题（本题共14小题。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是最符合题意的。每题3分，共42分）
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 磁感应强度描述空间某点磁场的强弱和方向
B. 磁通量是矢量，方向与磁感应强度的方向有关
C. 磁感应强度的单位是特斯拉，1T=1N·A/m
D. 磁通量描述穿过单位面积磁感线条数的多少
【答案】A
【解析】
【详解】A．磁感应强度是描述空间某点磁场的强弱和方向的物理量，其是矢量，故A正确；
B．磁通量是标量，有正负，其正负与磁感应强度的方向有关，故B错误；
C．根据
可知，磁感应强度的单位是特斯拉，且有
1T=1N / A·m
故C错误；
D．磁感应强度描述穿过单位面积磁感线条数的多少，而磁通量描述穿过闭合平面内的磁感线条数的多少，故D错误。
故选A。
2. 下图所示带电粒子刚进入磁场时所受到的洛伦兹力的方向正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据左手定则可知，粒子所受洛伦兹力方向向上，故A错误；
B．根据左手定则可知，粒子所受洛伦兹力方向向下，故B正确；
C．粒子速度方向与磁场方向平行，粒子不受洛伦兹力，故C错误；
D．粒子速度方向与磁场方向平行，粒子不受洛伦兹力，故D错误。
故选B。
3. 下列情境中导体内电流方向如图所示，则描述正确的是（ ）
A. ①中给悬挂在蹄形磁体两极间的直导线通电，直导线向磁体外运动
B. ②中两条通电直导线相互吸引
C. ③中导线环中通过电流时俯视观察到小磁针从图示位置顺时针转动
D. ④中可自由转动的小磁针在通电直导线附近静止
【答案】C
【解析】
【详解】A．图中，电流向外，磁场方向向上，根据左手定则可知，安培力方向向左，即直导线向磁体内运动，故A错误；
B．电流方向向上，根据安培定则可知，其在位置的磁场方向垂直于纸面向外，根据左手定则可知，电流所受安培力方向向左，可知，两条通电直导线相互排斥，故B错误；
C．根据安培定则可知，环形电流在环内部磁场方向垂直于纸面向外，则小磁针N即所受磁场力方向向外，即俯视观察到小磁针从图示位置顺时针转动，故C正确；
D．根据安培定则，图中通电直导线的磁场是一系列以导线为中心的同心圆，从上往下俯视时，方向沿逆时针，图中小磁针N极指向与磁场方向相反，可知，小磁针在图中附近不能够静止，小磁针将旋转至N极指向与磁场方向相同，故D错误。
故选C。
4. 用如图所示的实验装置探究影响感应电流方向的因素。把条形磁体的N极或S插入，拔出螺线管，观察实验现象。下列说法正确的是（ ）

A. 实验过中需要记录电流表读数
B. 线圈中感应电流的方向与条形磁体的插入端是N极还是S极无关
C. 图甲和图乙表明当磁体插入线圈的过程中仅从磁体磁场的方向即可判断线圈中感应电流的方向
D. 图甲和图丁表明仅从磁体运动方向即可判断线圈中感应电流的方向
【答案】C
【解析】
【详解】A．实验过中需要记录电流表指针偏转的方向，不需要记录电流表的读数，故A错误；
B．根据图甲与图乙可知，线圈中感应电流的方向与条形磁体的插入端是N极还是S极有关，故B错误；
C．磁体插入线圈的过程中，穿过线圈的磁通量增大，若知道穿过线圈的磁场方向，根据楞次定律就能够确定感应电流的方向，即图甲和图乙表明当磁体插入线圈的过程中仅从磁体磁场的方向即可判断线圈中感应电流的方向，故C正确；
D．图甲和图丁中磁体运动方向相反，但是电流计指针偏转方向相同，则图甲和图丁表明仅从磁体运动方向即不能够判断线圈中感应电流的方向，故D错误。
故选C。
5. 宇宙中到处存在的中性氢可以产生波长为21cm的谱线，这一谱线书写了宇宙的故事。我国于2016年在贵州落成启用的世界最大的500m口径球面射电望远镜（简称FAST）其中一个重要的任务就是在茫茫宇宙中探索中性氢的踪迹。下列数据与中性氢谐线的频率最接近的是（ ）
A. 106HzB. 107HzC. 108HzD. 109Hz
【答案】D
【解析】
【详解】ABCD．中性氢可以产生波长为21cm谱线，根据真空中传播的电磁波,则
代入数据解得
ABC错误，D正确
故选D。
6. 如图所示，电源内阻为r，R0为定值电阻，R1为滑动变阻器，R0>r。闭合电路使灯泡L发光后，若将滑动片向右滑动，下列说法正确的是（ ）
A. 灯泡L变亮，R0两端电压变大
B. 灯泡L变暗，路端电压变大
C. 电源的输出功率变大
D. 电源的输出功率先变大后变小
【答案】C
【解析】
【详解】A．滑动片向右滑动，滑动变阻器接入电阻减小，外电路总电阻减小，干路电流增大，电源内阻与定值电阻承担的电压均增大，则灯泡两端电压减小，灯泡变暗，故A错误；
B．结合上述可知，灯泡变暗，干路电流增大，根据闭合电路欧姆定律可知，路端电压减小，故B错误；
CD．电源的输出功率
由于
R0>r
则有
结合数学对勾函数规律，当滑动片向右滑动，滑动变阻器接入电阻减小，外电路总电阻减小，则电源的输出功率变大，故C正确，D错误。
故选C。
7. 如图所示，水平桌面上放置一闭合铝环，铝环正上方有一条形磁体由静止开始下落。下列说法正确的是（ ）
A. 磁体做匀加速直线运动
B. 感应电流在铝环轴线上产生的磁场方向向下
C. 线圈对桌面的压力增大
D. 下落过程中条形磁体机械能增加
【答案】C
【解析】
【详解】A．磁体下落，穿过铝环的磁场方向向下，穿过环的磁通量增大，根据楞次定律可知，环中产生的感应电流的方向从上往下看为逆时针方向，由于磁通量增大，环中感应电流激发的磁场对磁体的磁场力阻碍磁体的相对运动，即磁体受到向上的磁场力，磁体做变加速直线运动，故A错误；
B．结合上述，感应电流的方向从上往下看为逆时针方向，根据安培定则可知，感应电流在铝环轴线上产生的磁场方向向上，故B错误；
C．由于穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律，感应电流的效果阻碍磁通量的增大，则环在磁体磁场对其感应电流的安培力作用下有向下运动的趋势，即线圈对桌面的压力增大，故C正确；
D．结合上述可知，磁体受到向上的磁场力，该力对磁体做负功，则下落过程中条形磁体机械能减小，故D错误。
故选C
8. 如图所示，A和B是两个相同的小灯泡，L是自感系数很大，电阻几乎为0的线圈。忽略电源内阻，下列说法正确的是（ ）
A. 闭合开关S，灯泡A先变亮再逐渐变暗
B. 闭合开关S，灯泡B先变亮再逐渐熄灭
C. 断开开关S，灯泡A逐渐熄灭
D. 断开开关S，灯泡B逐渐变暗直至熄灭
【答案】D
【解析】
【详解】AB．闭合开关S，由于线圈的自感，线圈中的电流由0逐渐增大至稳定值，稳定时，由于其电阻可以忽略，则稳定时，线圈相当于一根导线，则灯泡A、B同时变亮，随后A的亮度逐渐变大，B逐渐变暗最终熄灭，故AB错误；
CD．断开开关S，线圈与灯泡B构成新的回路，由于线圈的自感，线圈中的电流在新回路中由原来的稳定值逐渐减为0，即A立即熄灭，B变亮后逐渐变暗直至熄灭，故C错误，D正确。
故选D。
9. 用电流表和电压表测量电阻的电路如图所示，其中Rx为待测电阻，阻值约为5Ω。电表内阻影响不可忽略，下列说法中正确的是（ ）
A. 电流表示数小于通过Rx的电流
B. 电压表的示数大于Rx两端的电压
C. 更换成内阻更小的电流表，Rx的测量值将更接近其真实值
D. 更换成内阻更大的电压表，Rx的测量值将更接近其真实值
【答案】D
【解析】
【详解】A．由于电压表的分流影响，导致电流表的示数大于通过Rx的电流，故A错误；
B．电压表与待测电阻并联，可知，电压表的示数等于Rx两端的电压，故B错误；
C．测量电路采用电流表外接法，测量误差在于电压表的分流影响，与电流表无关，故C错误；
D．图中测量误差在于电压表的分流影响，为了减小误差，可以更换成内阻更大的电压表，减小电压表分流，使得Rx的测量值将更接近其真实值，故D正确。
故选D。
10. 如图所示为某电场等势面的分布情况。一个电子只在静电力作用下由A点运动到B点，下列说法正确的是（ ）
A. A点的电场强度方向沿该点等势面的切线方向
B. 电子在A点的加速度比B点大
C. 静电力对电子做功10eV
D. 电子在A点的动能比B点小
【答案】B
【解析】
【详解】A．A点的电场强度方向垂直于该点等势面的切线方向，故A错误；
B．根据相邻等差等势面的疏密程度可知，A点的场强大于B点的场强，则电子在A点受到的电场力大于在B点受到的电场力，电子在A点的加速度比B点大，故B正确；
CD．电子只在静电力作用下由A点运动到B点，电场力做功为
由于电场力做负功，电子的动能减小，则电子在A点的动能比B点大，故CD错误。
故选B。
11. 如图所示，电流表A的量程为0.6A，内阻r=5Ω。电阻R1=5Ω，R2=20Ω。用该电流表改装成电压表和量程更大的电流表，将接线柱a、b接入电路，下列说法正确的是（ ）
A. 若开关S闭合，可测量的最大电流为3A
B. 若开关S断开，可测量的最大电压为12V
C. 若开关S闭合且增大R1阻值，可测量的最大电流将增大
D. 若开关S断开且增大R2阻值，可测量的最大电流不变
【答案】D
【解析】
【详解】A．若开关S闭合，可测量的最大电流
故A错误；
B．若开关S断开，可测量的最大电压
故B错误；
C．若开关S闭合且增大R1阻值，结合上述可知，可测量的最大电流将减小，故C错误；
D．若开关S断开且增大R2阻值，由于电流表串联在电路中，则可测量的最大电流不变，仍然为0.6A，故D正确。
故选D。
12. a、b两个闭合线圈用同样的导线制成且匝数相同，半径之比为2:1。所在区域内有匀强磁场，磁感应强度随时间均匀增大，如图所示。不考虑两线圈间的相互影响，下刻说法正确的是（ ）
A. 线圈a、b中感应电流沿顺时针方向
B. 线圈a、b的感应电动势之比为2:1
C. 线圈a、b的感应电流之比为4:1
D. 线圈a、b的热功率之比为8:1
【答案】D
【解析】
【详解】A．磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知，线圈a、b中感应电流均沿逆时针方向，故A错误；
B．根据法律的电磁感应定律有
，
解得
故B错误；
C．根据欧姆定律有
，
根据电阻的决定式有
，
解得
故C错误；
D．线圈a、b的热功率
，
解得
故D正确。
故选D。
13. 一带正电的粒子在电场中由静止释放，仅在静电力作用下沿直线由A点运动到B点，如图甲所示。这个过程中粒子的电势能Ep与位移x的关系如图乙所示。用表示A、B间各点的电势，a表示粒子的加速度大小，v表示粒子的速度大小，Ek表示粒子的动能。下列图像中合理的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】A．由于
可知，图像斜率的绝对值表示电场力大小，根据图乙可知，沿直线由A点运动到B点，电场力逐渐减小，则加速度逐渐减小，故A错误；
B．由于
可知，带正电的粒子的电势能与电势成正比，即图像与图像相同，故B错误；
C．结合上述，图像斜率的绝对值表示电场力大小，根据图乙可知，沿直线由A点运动到B点，电场力逐渐减小，则加速度逐渐减小，则在相邻相等位移之内的速度变化量的减小，可知，图像不是一条直线，而是一条曲线，且图像斜率逐渐减小，故C错误；
D．根据动能定理有
根据功能关系有
解得
可知，粒子的动能与粒子的电势能成线性关系，则图像的斜率与图像的斜率绝对值相等，图像的斜率为负值，图像的斜率为正值，结合上述可知，图像的斜率逐渐减小，故D正确。
故选D。
14. 空间中存在磁感应强度为B的匀强磁场（未画出），两相同极板A与B竖直放置在磁场中，极板间的电压为U，间距为d，其中极板A带正电。一带电微粒由A板附近的M点沿直线运动到B板附近的N点，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 微粒带负电
B. 磁场方向垂直于纸面向里
C. 微粒运动的速度大小
D. 同时减小微粒的速度大小和极板间的距离，其他条件不变，微粒仍有可能在A、B板间沿直线运动
【答案】B
【解析】
【详解】AB．极板A带正电，电场方向水平向右，粒子受到重力、电场力与洛伦兹力作用做直线运动，则粒子一定做匀速直线运动，合力为0，若粒子带负电，粒子所受重力方向竖直向下，电场力方向一定水平向左，根据左手定则可知，当磁场垂直于纸面向里时，洛伦兹力方向垂直于MN斜向右下方，此时，合力一定不为0，当磁场垂直于纸面向外时，洛伦兹力方向垂直于MN斜向左上方，此时，合力也一定不为0，可知，粒子一定带正电，重力方向竖直向下，电场力方向水平向右，根据左手定则可知，当磁场垂直于纸面向里时，洛伦兹力方向垂直于MN斜向左上方，此时，合力可能为0，当磁场垂直于纸面向外时，洛伦兹力方向垂直于MN斜向右上方，此时，合力一定不为0，结合上述，粒子带正电，磁场垂直于纸面向里，故A错误，B正确；
C．令粒子质量为m，结合上述，根据平衡条件有
解得
故C错误；
D．结合上述可知，重力、电场力与洛伦兹力的合力为0，重力为一个恒力，根据平衡条件可知，三个力能够构成一个直角三角形，其中重力对应的直角边一定，若同时减小微粒的速度大小和极板间的距离，即减小洛伦兹力，增大电场力，由于电场力方向不变，则这三个力不可能再构成一个闭合的直角三角形，即合力不可能为0，微粒不可能在A、B板间沿直线运动，故D错误。
故选B。
第二部分 非选择题（共58分）
二、填空题（本题共⒉道题，共18分）
15. 某学生小组把直流电源、电阻箱、电容器、电流传感器﹑数字电压表以及单刀双掷开关组装成图所示实验电路来观察电容器的充、放电现象。
（1）关于电容器的充放电，下列说法中正确的是_________。
A. 电容器充电过程中，外电路有恒定电流
B. 电容器放电过程中，其两端电压保持不变
C. 电容器充电过程中，电源提供的电能全部转化为内能
D. 电容器放电过程中，电容器中储存的能量逐渐减小
（2）电容器充电完成后，把开关S接2，电容器对电阻R放电，则通过R的电流方向由_________指向_________（选填“a”或“b”）。
（3）将开关S接1，电流传感器输出的图像如图所示。现将R换成阻值更大的电阻，重新给电容器充电，则图像与t轴围成的面积将_________（选填“减小”“不变”或“增大”）；充电时间t将_______（选填“变短”“不变”或“变长”）。
【答案】（1）D （2） ①. a ②. b
（3） ①. 不变 ②. 变长
【解析】
【小问1详解】
AC．电容器充电过程中，电容器极板所带电量逐渐增多，充电电流逐渐减小，电源提供的电能一部分转化为内能，一部分储存于电容器中，故AC错误；
BD．电容器放电过程中，电容器极板所带电量逐渐减少，电容器极板间电压逐渐减小，电容器储存的电能逐渐减小，故B错误，D正确。
故选D。
【小问2详解】
电容器上极板与电源正极相连，所以电源上极板带正电，当放电时，上极板的正电荷经过电阻R和下极板中的负电荷中和，所以经过电阻R的电流方向从a到b。
【小问3详解】
图像与坐标轴围成的面积表示电荷量，将R换成阻值更大的电阻，重新给电容器充电，由于电容器的电容不变，电容器两极板间的电压不变，仍为电源的电动势，根据
可知电容器电荷量不变，即图像与坐标轴围成的面积保持不变；因为电阻变大，所以充电电流变小，根据
分析上式可知，充电时间t将变长。
16. 某学生小组设计实验测量1节干电池的电动势和内阻。用到的实验仪器有电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线等。
（1）为了更准确地测出干电池的电动势和内阻，实验电路应该选择图中的______（选填“甲”或“乙”）。
（2）开始实验之前，滑动变阻器的滑片应置于______端（选填“左”或“右”）。
（3）该学生小组按（1）中所选电路多次测量并记录对应的电流表示数Ⅰ和电压表示数U，下图中实线所示为利用这些数据画出的图线，虚线表示路端电压与通过电源的电流之间的关系图像，下图中关系正确的是______。
A. B.
C. D.
（4）该学生小组尝试只用电流表和电阻箱测量水果电池电动势和内阻，设计如图所示电路。调节电阻箱的阻值，记录多组电流Ⅰ和电阻R读数，以为纵坐标，R为横坐标画出的图像加图所示，则由源电动热E=______V，内阻r=______kΩ。（结果均保留2位有效数字）
【答案】（1）甲 （2）左 （3）D
（4） ①. 6.7 ②. 1.3
【解析】
【小问1详解】
电压表内阻较大，干电池内阻较小，电压表分流影响较小，可知，实验中电路应该选择图中的甲。
【小问2详解】
滑动变阻器采用限流式，为了确保安全，闭合开关之前，应将滑动变阻器接入电阻调至最大值，即开始实验之前，滑动变阻器的滑片应置于左端。
【小问3详解】
将甲中电压表与电源整体等效为一个新电源，测量的应该是等效电源的电动势与内阻，即
，
图像斜率的绝对值表示内阻，可知，实线的斜率的绝对值小于虚线斜率的绝对值，即虚线比实线陡峭一些，由于电压表分流值为
当路端电压为0，即电路发生短路时，电压表分流值为0，此时的测量值与真实值相等，即实线与虚线在横轴上交于一点，结合上述，第四个图像满足要求。
故选D。
【小问4详解】
[1][2]根据闭合电路欧姆定律有
变形得
结合图像有
，
解得
，
三、计算及论述题（本题共4小题。第17题8分。第18题10分。第19题10分、第20题12分，共40分）解题要求；写出必要的文字说明、方程式和结果。有数字计算的题，结果必须明确写出数值和单位。
17. 在匀强磁场中，一根长l=0.5m通电导线中的电流为Ⅰ=10A，这条导线与磁场方向垂直时，受的磁场力为。
（1）求磁感应强度B的大小；
（2）把导线中的电流增大到，求此时磁场力的大小。
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问1详解】
根据安培力公式

可得
【小问2详解】
根据安培力公式

代入数据得
18. 某一具有速度选择器的质谱仪的部分结构如图所示，速度选择器A的磁感应强度大小为B1，方向垂直于纸面向里。两板间电压为U，距离为d。带正电的粒子以某一速度恰好能通过速度选择器，之后进入偏转分离器B。偏转分离器磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B2。粒子质量为m、电荷量为e，不计粒子重力。
（1）分析说明速度选择器中电场的方向；
（2）求粒子进入速度选择器时的速度大小v；
（3）求粒子在偏转分离器中运动的时间t。
【答案】（1）电场方向垂直于速度选择器极板向左
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
带正电的粒子在A中做匀速直线运动，洛伦兹力与电场力平衡，根据左手定则可知，洛伦兹力方向向右，则电场力方向向左，粒子带正电，则电场方向垂直于速度选择器极板向左。
【小问2详解】
结合上述，根据平衡条件有
解得
【小问3详解】
粒子在B中做匀速圆周运动，轨迹为半个圆，由洛伦兹力提供向心力，则有
，
粒子在偏转分离器中运动的时间
结合上述解得
19. 如图所示，质量为m、电荷量为q的正粒子从加速电场MN左侧极板静止释放，加速后沿中线进入偏转电场PQ，恰从极板Q边缘射出。已知极板PQ间电压为U，距离为d，板长为l。加速电场和偏转电场均可看作匀强电场，不计带电粒子的重力。求：
（1）粒子进入偏转电场时的速度大小v；
（2）加速电场MN两极板间的电压U0；
（3）粒子从进入偏转电场到射出极板Q的边缘过程中电势能的变化量。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
粒子在偏转电场中做类平抛运动，则有
，
解得
【小问2详解】
在加速电场中，根据动能定理有
解得
【小问3详解】
根据功能关系有
在粒子从进入偏转电场到射出极板Q的边缘过程中，电场力做功为
解得
20. 法拉第电磁感应定律告诉我们，磁通量的变化会使闭合回路中产生感应电动势。磁通量的变化可以通过改变磁感应强度以及闭合回路在磁场中的投影面积来实现。
（1）用某种金属材料制成一个半径为r的圆环，圆环电阻为R。竖直向下的磁场穿过水平放置的圆环。已知磁场的磁感应强度B随时间变化如图乙所示。求：
a.圆环产生的感应电动势E；
b.时间内圆环上产生的热量Q。
（2）如图丙所示为发电机的简化图。磁感应强度为B的匀强磁场竖直向下，两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L，电阻不计。电阻率为且粗细均匀的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好，导体棒中单位体积内的自由电子数为n。用字母表示导体棒向右做匀速运动的速度大小（平行于轨道MN），用字母v表示自由电子沿导体棒长度方向定向移动的平均速率，已知电子电荷量为e，计算得出的比值。
【答案】（1）a.；b.
（2）
【解析】
【小问1详解】
a.由法拉第电磁感应定律
由乙图可知
线圈面积为
联立可得
b.由闭合回路欧姆定律

由焦耳定律
联立上式可得
【小问2详解】
设金属导体棒的横截面积为，由电流微观表达式
导体棒平动切割磁感线的感应电动势
由闭合回路欧姆定律

由电阻定律

联立上式可得