河北省张家口市2024-2025学年高二上学期期末考试物理试题（解析版）

这是一份河北省张家口市2024-2025学年高二上学期期末考试物理试题（解析版），共16页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 下列说法中正确的是（ ）
A. 紫外验钞机利用了紫外线的荧光效应
B. 阳光可以晒黑皮肤，主要是阳光中红外线的作用
C. 常用的电视机遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
D. 在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场
【答案】AC
【解析】A．紫外验钞机利用了紫外线的荧光效应，故A正确；
B．阳光可以晒黑皮肤，主要是阳光中紫外线的作用，故B错误；
C．常用的电视机遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机，故C正确；
D．均匀变化的电场会产生恒定的磁场，均匀变化的磁场会产生恒定的电场，故D错误。
故选AC。
2. 下列四幅图所涉及的物理现象或原理，表述错误的是（ ）
A. 甲图中，该同学头发蓬松散开的原因是同种电荷的排斥作用
B. 乙图中，变压器铁芯由彼此绝缘的薄硅钢片叠压而成，可以增大涡流
C. 丙图中，燃气灶中电子点火器前端制成尖锐的形状，应用了尖端放电的原理
D. 丁图中，手持式金属探测器利用了涡流探测
【答案】B
【解析】A．根据同种电荷相互排斥，可知甲图中，该同学头发蓬松散开的原因是同种电荷的排斥作用，故A正确，不符合题意；
B．乙图中，变压器的铁芯由彼此绝缘的薄硅钢片叠压而成，可以防止涡流效应，故B错误，符合题意；
C．丙图中，燃气灶中电子点火器前端制成尖锐的形状，该装置应用了尖端放电的原理，故C正确，不符合题意；
D．丁图中，手持式金属探测器利用了涡流磁效应进行探测，故D正确，不符合题意。
故选B。
3. 电子显微镜通过“静电透镜”实现对电子会聚或发散使微小物体成像。一种电子显微镜的电场分布如图所示（截取其中一部分），虚线为电场线，电子枪发射的电子仅在电场力作用下的运动轨迹如图中实线所示，电子依次经过a、b、c三点，则下列说法正确的是（ ）
A. 电场强度的方向大致指向上侧
B. 电子在a点的加速度的大小大于在b点的加速度的大小
C. 电子在a点的动能大于在b点的动能
D. 电子在a点的电势能大于在b点的电势能
【答案】D
【解析】A．电子仅受电场力作用，则电场力为电子的合力，根据曲线运动的合外力指向轨迹的凹侧，电子受到的电场力方向大致指向上侧，负电荷所受电场力方向与电场强度方向相反，故电场线的方向大致指向下侧，故A错误；
B．电场线越密，电场强度越大，故电子在a点受到的电场力小于在b点受到的电场力，电子在a点的加速度大小小于在b点的加速度大小，故B错误；
CD．曲线运动轨迹的切线方向为瞬时速度方向，电子依次经过a、b、c三点，电场力方向与速度方向的夹角小于90°，电场力做正功，电子的动能增大，电势能减小；故电子在a点的动能小于在b点的动能，电子在a点的电势能大于在b点的电势能，故C错误，D正确。
故选D。
4. 如图所示，用两只完全相同的毫安表分别改装成一只电流表和一只电压表，将它们串联起来接入电路中，下列分析正确的是（ ）
A. 电流表的指针偏转角较大
B. 电压表的指针偏转角较大
C. 两只电表的指针偏转角相同
D. 电流表两端的电压大于电压表两端的电压
【答案】B
【解析】ABC．电流表改装成电压表是串联较大的分压电阻；电流表改装成大量程电流表是并联较小的分流电阻；两表串联后，通过电流表的总电流与电压表的电流相等，由于电流表改装成大量程电流表是并联较小的分流电阻，所以大部分电流通过了分流电阻，通过表头的电流很小，则电流表指针的偏转角小于电压表指针的偏转角，即电压表的指针偏转较大，故B正确，AC错误；D．通过电流表的总电流与电压表的电流相等，由于电流表改装成大量程电流表是并联较小的分流电阻，而电流表改装成大量程电压表是串联较大的分压电阻，可知电压表的总电阻大于电流表的总电阻，故电流表两端的电压小于电压表两端的电压，故D错误。
5. 如图所示，一手持迷你小风扇内安装有小直流电动机，其线圈电阻为，额定电压为U，额定电流为I。将它与电动势为E、内阻为r的直流电源连接，电动机恰好正常工作，则（ ）
A. 电源的输出功率为
B. 电源的输出功率为
C. 电动机线圈电阻的发热功率为
D. 电动机输出的机械功率为
【答案】D
【解析】ABC．因为直流电动机为非纯电阻元件，可知电动机内阻上消耗的电功率小于电动机的额定功率，有
即
则电源输出功率为
电动机线圈电阻的发热功率为
故ABC错误；
D．电动机输出的机械功率为
故D正确。
6. 成人体液主要成分是水和电解质，因此容易导电，而体内脂肪则不容易导电，我们可以用某型号脂肪测量仪（如图甲所示）来测量脂肪率，脂肪测量仪根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例，模拟电路如图乙所示：测量时，闭合开关S，测试者两手分别握住两手柄M、N，则（ ）
A. 人体内水和脂肪导电性不同，两者中脂肪电阻率更小一些
B. 体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电压表示数较小
C. 体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电源效率较小
D. 刚沐浴后，人体水分增多，脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会偏小
【答案】D
【解析】A．人体内水和脂肪导电性不同，体内脂肪不容易导电，故两者中脂肪电阻率更大一些，故A错误；
B．体型相近的两人相比，脂肪含量高者人体电阻较大，则电路总电阻较大，根据闭合电路欧姆定律可知，电路电流较小，路端电压较大，由于通过定值电阻的电流较小，定值电阻两端电压较小，所以电压表示数较大，故B错误；
C．电源的效率为
体型相近的两人相比，脂肪含量高者人体电阻较大，则外电阻较大，脂肪含量高者对应的电源效率较大，故C错误；
D．刚沐浴后，人体水分增多，电阻减小，电压表数值减小，即脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会偏小，故D正确。
故选D。
7. 如图所示，理想变压器接有三个完全相同的灯泡，其中一个与该变压器的原线圈串联后接交流电源，另外两个并联后接在副线圈两端。已知三个灯泡均正常发光，则交流电源的电压与灯泡的额定电压之比为（ ）
A. 1∶1B. 2∶1C. 3∶1D. 4∶1
【答案】C
【解析】设灯泡正常发光的电压为UL，电流为IL，原线圈输入电压为U1，根据理想变压器原副线圈功率相等，可得
可得
则交流电源的电压为
交流电源的电压与灯泡的额定电压之比为
故选C。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是正确的。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。
8. 如图所示，是一等边三角形，在顶点A、B均放置电荷量为Q的负点电荷，此时顶点C处电场强度的大小为E；若将A点处的负点电荷取走，并放置一个电荷量为Q的正点电荷，则C点处的场强（ ）
A. 大小为B. 大小为
C. 方向与AB平行向左D. 方向与AB平行向右
【答案】BD
【解析】设等边三角形的边长为，在顶点A、B均放置电荷量为Q的负点电荷，此时顶点C处电场强度的大小为E；根据场强叠加原则有
若将A点处的负点电荷取走，并放置一个电荷量为Q的正点电荷，根据场强叠加原则可知，C点处的场强大小为
联立解得
方向与AB平行向右。
故选BD。
9. 如图所示，在平面直角坐标系xOy的第四象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，一质量m = 5.0 × 10−8 kg、电荷量q = 1.0 × 10−6 C的带正电的粒子以16 m/s的速度从P点沿图示方向进入磁场，速度方向与y轴负方向的夹角为37°，已知OP = 0.4 m，不计带电粒子的重力，sin37° = 0.6，若粒子不能进入x轴上方，则磁感应强度大小B可能的取值为（ ）
A. 2 TB. 3 T
C. 4 TD. 5 T
【答案】CD
【解析】带电粒子恰好不能进入x轴上方时粒子的运动轨迹如图所示
根据几何关系可得
由洛伦兹力提供向心力可得
联立解得
若粒子不能进入x轴上方，则磁感应强度大小需要满足
故选CD。
10. 将一根带绝缘皮的细导线绕成如图所示的线圈，再将线圈和小灯泡构成闭合回路，线圈内部存在一方向垂直纸面向里的匀强磁场，已知小灯泡的电阻为R，细导线的电阻为r，矩形的面积为，小圆的面积为，磁感应强度大小随时间变化的规律为，和均为大于零的常量，下列说法正确的是（ ）
A. 通过小灯泡的电流由a流向b
B. 通过小灯泡的电流由b流向a
C. 小灯泡两端的电压为
D. 小灯泡两端的电压为
【答案】AC
【解析】AB．由磁感应强度的变化规律可知
磁感应强度向里增大，由楞次定律可知，感应磁场方向向外，由右手螺旋定则可知，感应电流方向为逆时针方向，即通过小灯泡的电流由a流向b，故A正确，B错误；
CD．矩形线圈产生的感应电动势为
小圆线圈产生的感应电动势为
由楞次定律可知，两线圈的感应电动势方向相同，所以整个回路的总电动势为
由闭合回路欧姆定律
小灯泡两端的电压为
故C正确，D错误.
故选AC。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要答题步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
11. 某实验小组测量一捆长度为L的铜芯线的电阻率，实验如下：
（1）如图甲所示，用螺旋测微器测得铜芯线的直径__________mm.
（2）如图乙所示，取整捆铜芯线、两节干电池和相关器材，连接电路，闭合开关前滑动变阻器的滑片应位于__________（选填“最左端”或“最右端”）。
（3）正确连接好电路后闭合开关，调节滑动变阻器滑片，测得电流表示数为I，此时电压表示数U如图丙所示，则__________V，计算铜芯线电阻率的表达式为__________（用题中所给已知量和测量量的字母表示）。
（4）实验小组查阅教材得知在时铜的电阻率小于由（3）中表达式计算出的测量值，你认为造成这种偏差的可能原因是__________（选填选项前的字母）。
A. 电流表测得的电流大于通过铜芯线的电流
B. 用螺旋测微器测得铜芯的直径偏小
C. 实验时铜芯线的温度高于
【答案】（1）1.400 （2）最左端 （3）2.20 （4）C
【解析】（1）用螺旋测微器测得铜芯直径为
（2）为了使电压表示数能从零开始连续调节，则滑动变阻器采用分压式接法，所以闭合开关前滑动变阻器的滑片应位于最左端。
（3）[1]电压表应选用量程为3V，根据仪表读数规则可读出此时电压表示数为2.20V。[2]由欧姆定律得
由电阻定律
其中
联立可得铜芯线的电阻率的表达式为
（4）A．电流的测量值偏大会导致电阻的测量值偏小，从而使电阻率的测量值偏小，A错误；
B．铜芯直径测量值偏小会导致铜芯线的横截面积测量值偏小，从而使电阻率的测量值偏小，B错误；
C．若实验时铜芯线的温度偏高，将导致铜芯线的电阻率偏大，C正确。
故选C。
12. 某研究性学习小组欲测量一个直流电源的电动势和内阻。
（1）该小组成员先直接用多用电表粗测该电源的电动势，选用直流电压挡，读数如图甲所示，则该电源电动势约为__________V；测量时多用电表的红表笔应该与电源的__________（选填“正”或“负”）极相连。
（2）接着小组成员按图乙所示原理图测量电源的电动势E和内阻r，其中为起保护作用的定值电阻，电压表内阻较大，电阻丝ac单位长度的电阻且标有长度刻度。
（3）闭合开关S，记录ab的长度L和电压表的示数U，滑动b点改变ab的长度L，测得6组L和U的值，写出U与L、E、r、、的关系式：__________。
（4）根据实验数据描点连线，作出图像如图所示，则可求出电源电动势__________V，内阻__________。（计算结果均保留到小数点后两位）
【答案】（1）1.45 正 （3） （4）1.49 0.58
【解析】（1）[1]多用电表选用直流电压2.5V挡，由图甲可知则该电源电动势约为1.45V；
[2]电流应该从红表笔流入多用电表，从黑表笔流出多用电表。则测量时多用电表的红表笔应该与电源的正极相连。
（3）[3]根据闭合电路欧姆定律得
整理得
（4）[4][5]根据作出图像可得
，
联立解得，
13. 如图所示，平行板电容器的电容为C，所带电荷量为Q，极板长为L，极板间距离为d，极板与水平面成角。现有一质量为m的带电液滴从A点由静止释放，沿两极板的中心线运动到B点，A，B两点都恰在电容器的边缘处，忽略边缘效应，重力加速度为g，求：
（1）液滴的电荷量及电性；
（2）液滴到达B点时的速度大小。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）带电液滴沿直线运动，重力和电场力的合力方向必沿AB直线，可知电场力必定垂直于极板向上， 则有
qE=mgcsα
又
联立解得，液滴的电荷量为
（2）在此过程中，电场力不做功， 根据动能定理得
解得液滴到达B点时的速度大小为
14. 如图所示，用粗细均匀的同种导线制成的单匝正方形导线框abcd，边长，质量，总电阻，从距离宽度的匀强磁场区域上边缘高处自由下落。当导线框ab边刚进入匀强磁场区域时，导线框开始做匀速运动。重力加速度g取，求：
（1）磁感应强度B的大小；
（2）导线框在穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热Q；
（3）导线框进入磁场的过程中通过其横截面的电荷量q。
【答案】（1）1T （2）0.02J （3）0.05C
【解析】（1）由题意得，线框进入磁场时受力平衡，故有
安培力为
感应电动势为
由闭合电路欧姆定律得
当线框下边ab刚进入匀强磁场区域时，由动能定理得
解得
（2）导线框从ab边进入磁场到cd边离开磁场的整个过程中保持匀速运动，因此从初始静止状态到cd边离开磁场整个过程使用动能定理有
从初始静止状态到ab边进入磁场整个过程使用动能定理有
克服安培力做功等于线框中产生的焦耳热
解得
（3）导线框进入磁场的过程中通过其横截面的电荷量
15. 如图所示，空间中分布着方向平行于纸面且水平向右的匀强电场，其宽度为L，在紧靠电场右侧的半径为r的圆形区域内分布着垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，圆形磁场区域与匀强电场的右边界相切于M点。质量为m、电荷量为q的带正电粒子从A点由静止释放后在M点离开电场，并沿半径方向射入磁场区域，然后从N点射出，O点为磁场区域的圆心，，不计粒子所受的重力。求：
（1）匀强电场的场强E的大小；
（2）粒子在匀强磁场中运动的时间t；
（3）若粒子在离开磁场前的某时刻，磁感应强度方向不变，大小突然变为，此后粒子恰好被束缚在该磁场中，则的最小值为多少？
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）带正电的粒子在磁场中，运动轨迹如图
由几何关系可知，粒子在磁场中做匀速圆周运动轨迹的半径为
由牛顿第二定律可知
解得
在电场中，由动能定理得
解得匀强电场的场强E的大小
（2）粒子在匀强磁场中运动的周期
由于∠MON=120°，由几何关系解得
粒子在匀强磁场中运动时间
（3）当粒子运动到轨迹与连线交点处，磁感应强度方向不变，改变磁场大小时，此后粒子恰好被束缚在该磁场中，粒子的轨道半径最大，磁感应强度最小粒子运动轨迹如图所示
由几何知识可知
由牛顿第二定律得
解得