辽宁省协作体2024-2025学年高二上学期期末考试物理试卷（解析版）

这是一份辽宁省协作体2024-2025学年高二上学期期末考试物理试卷（解析版），共15页。
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8∼10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 内通过导线某横截面的电荷量为，则导线中的电流为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】根据电流强度的定义，导线中的电流为
故选B。
2. 关于电场力做功的特点，下列说法正确的是（ ）
A. 在电场中移动电荷，路径不同，电场力做的功一定不同
B. 电场力做的功只与电荷在电场中的始、末位置有关
C. 电场力对电荷做正功，电荷的电势能增加
D. 电荷在电场中的位置发生了变化，电场力对电荷一定做了功
【答案】B
【解析】AB．电场力做功与路径无关，只与电荷在电场中的始，未位置有关，故在电场中移动电荷，路径不同，电场力做的功可能相同，故A错误，B正确；
C．电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小，故C错误；
D．电荷在电场中的位置发生了变化，电场力对电荷不一定做功，比如在等势面上移动电荷，电场力就不做功，故D错误。
3. 电源的电动势、内阻，外接灯泡的电阻，则灯泡两端的电压为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】根据闭合电路的欧姆定律
解得电流为
灯泡两端的电压为
故选C。
4. 如图所示，直角三角形中，，，三角形所在平面内有一匀强电场，，，，一电子从点移动到点，则下列说法正确是（ ）
A. 电子在点的电势能大于在点的电势能
B. 该电场的电场强度大小为、方向由A点指向边中点
C. 该电场的电场强度大小为、方向由A点指向点
D. 该电场的电场强度大小为、方向沿的角平分线
【答案】D
【解析】A．根据可知电子在电势越大的位置，电势能越小，因为
则
故A错误；
BCD．由题可知，在匀强电场中，AB中点D的电势为
连接CD为一条等势线，根据电场强度与该处等势线垂直的特点可知，作CD的垂线FC即为场强的方向，如图所示。
由几何关系可知，电场线的方向与AC的夹角为30°，即沿的角平分线，AC沿着场强的方向距离为
根据场强的计算公式可得
故BC错误，D正确。
故选D。
5. 某城市打算将主干道上的部分高压钠灯换成LED灯，已知高压钠灯的功率为，LED灯的功率为，若更换2000盏，则一年可节约的电能约为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】假设路灯一天点亮12h，则2000盏高压钠灯一年消耗的电能为
2000盏LED灯一年消耗电能为
则一年可节约的电能为
结合题干可知，一年可节约的电能约为。
故选D。
6. 如图所示的电路中，电源的电动势为、内阻为，为电容器，和为定值电阻，为光敏电阻（阻值随光照强度的增大而减小），A为理想电流表，G为灵敏电流计，当开关S闭合且电路稳定后，在电容器两板间放一点电荷，该电荷恰好处于静止状态，在逐渐增大对的光照强度的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 电源的输出功率变大
B. 电荷仍保持静止
C. 电荷的电势能将减小
D. G电流计中有从至的电流
【答案】A
【解析】A．电源外电路电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，电源外电路电阻越接近电源内阻，电源的输出功率越大，逐渐增大对的光照强度，阻值减小，电路总电阻减小，由于，电路总电阻一直大于电源内阻，则电源的输出功率一直增大，故A正确；
D．减小，总电流增大，内阻、定值电阻两端的电压增大，电源电动势不变，可知两端的电压减小，则电容器两端电压减小，电容器放电，G中有从至的电流，故D错误；
BC．根据可知，电容器中电场强度减小，电荷受到的电场力小于重力，电荷向下运动，电场力做负功，电荷的电势能将增大，故BC错误。
7. 某智能手机中有多种传感器，其中包括磁传感器，安装合适的软件后，利用手机中的磁传感器可以测量磁感应强度。地磁场的磁感线分布如图甲所示。小明为了测量当地的地磁场，在手机上建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为平面，如图乙所示。某次测量时，手机水平放置，轴正方向竖直向上，测出以下数据、、。根据测量结果可以推断（ ）
A. 测量地点位于南半球
B. 轴正方向指向西方
C 轴正方向指向北方
D. 当地地磁场的磁感应强度大小约为
【答案】C
【解析】A．地球磁南极大致指向地理北极附近，磁北极大致指向地理南极附近，由表中z轴数据可看出z轴的磁场竖直向下，则测量地点应位于北半球，故A错误；
BC．由选项A可知测量地在北半球，而北半球地磁场指向北方斜向下，由于可知，y轴正向指向北方，x轴正向指向东方，故B错误，C正确；
D．磁感应强度为矢量，由题目数据可得此处的磁感应强度大致为
故D错误。
故选C。
8. 物理学是一门以实验为基础的学科，物理从生活中来又到生活中去。对于下列教材中所列的实验和生活用品，说法正确的是（ ）
A. 图甲中，两根通电方向相反的长直导线相互排斥，是通过磁场实现的
B. 图乙中，若在的两端接上稳恒直流电源，稳定后接在端的电流计示数始终为0
C. 图丙中，生活中常用微波炉来加热食物，微波在空气中不能传播
D. 奥斯特利用图丁中的实验装置发现了电流的磁效应
【答案】ABD
【解析】A．甲图中，两根通电长直导线会产生磁场，根据左手定则可知，左侧直导线所受安培力向左，右侧直导线所受安培力向右，因此两导线相互排斥，相互排斥的作用是通过磁场实现的，故A正确；
B．乙图中，若在ab的两端接上恒定电源，稳定后穿过线圈电流恒定，故穿过线圈的磁场恒定，磁通量不再变化，cd线圈中无感应电流产生，所以接在cd端的电流计示数始终为0，故B正确；
C．微波是一种电磁波，在真空和空气中都能传播，故C错误；
D．奥斯特利用丁图实验装置发现了电流的磁效应，故D正确。
9. 如图所示，、A为某电场中一条平直电场线上的两个点，将负点电荷从点由静止释放，负点电荷仅在电场力作用下运动到A点，其电势能随位移变化的图像如图所示。在该负点电荷从点到A点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 电场力对负点电荷先做负功后做正功
B. 从点到A点，负点电荷先加速后减速
C. 从点到A点，负点电荷的加速度先减小后增大
D. 点的电势比A点的电势低
【答案】CD
【解析】AB．由题图可知负点电荷从O到A的过程中，电势能一直减小，电场力一直做正功，负点电荷动能一直增大，速度一直增大，则从点到A点，负点电荷一直加速，故AB错误；
C．图像的切线斜率大小反映电场力的大小，即电场强度的大小，则从O到A，电场强度先减小后增大，根据牛顿第二定律
可知，从点到A点，负点电荷的加速度先减小后增大，故C正确；
D． 负点电荷从O到A的过程中，电势能一直减小，根据由
可知从O到A电势升高，则O点电势比A点电势低，故D正确。
10. 风能是可再生的清洁能源，储量大、分布广，在一定的技术条件下，风能可作为一种重要的能源得到开发利用。如图所示，这是风力发电机的简化模型，风带动叶片转动，使叶片的转速为，升速齿轮箱的转速比为，高速转轴使匝数为的发电机线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交流电通过理想变压器后向用户端的盏灯泡供电，其中灯泡为指示灯，灯泡与用户端的灯泡相同，额定电压均为，所有灯泡正常发光，已知匀强磁场的磁感应强度大小为，线圈的电阻不计。下列说法正确的是（ ）

A. 变压器原、副线圈的匝数比为
B. 用户端的交变电流的频率为
C. 发电机线圈的面积
D. 若增加用户端的灯泡数量，且叶片的转速不变，则灯泡变亮（设灯泡不会被烧坏），其余灯泡的亮度变暗
【答案】BD
【解析】A．根据理想变压器原副线圈功率相同
因所有灯泡相同且正常发光，所以
根据理想变压器的原副线圈电压与匝数关系
故A错误；
B．低速转轴转速为n，由升速齿轮箱可知发电机线圈转速为kn，所以用户端的交变电流的频率为，故B正确；
C. 根据条件可知
所以发电线圈的电动势有效值为
则发电线圈的电动势最大值为
且
求得发电机线圈的面积为
故C错误；
D. 理想变压器输入功率与输出功率相等，所以
则
整理得到
若增多用户端的灯泡数量，且叶片的转速不变，所以电动势E不变，R2变小，RL不变，原副线圈电压比值不变，所以u2变小，u1变小，uL变大则灯泡L变亮（设灯泡不会被烧坏），其余灯泡的亮度变暗，故D正确。
故选BD。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某兴趣小组测金属丝的电阻率。
（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧如图所示的部件________（填“A”“B”或“C”），从图中的示数可读出金属丝的直径为________。
（2）假设该金属丝的电阻为，长度为，横截面积为，则电阻率________。
【答案】（1）B 0.410 （2）
【解析】（1）[1][2]为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧B，使读数固定不变，根据螺旋测微器的读数规则可知，金属丝的直径为
（2）根据电阻定律可知，该金属电阻率为
12. “祖冲之”研究小组在做关于变压器的实验。
（1）可拆变压器的铁芯是由相互绝缘的薄硅钢片叠压而成的。如图甲所示，原线圈接交流电源，副线圈接入小灯泡。第一次，缓缓移动铁芯横条使铁芯完全闭合；第二次，另取一块与变压器铁芯横条尺寸相同的普通铁块替换铁芯横条，重复上述实验。两次均观察到小灯泡由暗变亮。下列说法正确的是________。
A. 第二次实验中小灯泡更亮些
B. 用普通铁块和用铁芯横条相比，铁芯横条更容易发热
C. 无论用普通铁块还是用铁芯横条，流经小灯泡的电流均为交变电流
（2）如图乙所示的电路中，电压为的交流电源通过阻值为的定值电阻与一理想变压器的原线圈连接，一可变电阻与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为、。若保持不变，将可变电阻的阻值减小，则流经原线圈的电流________（填“增大”“减小”或“不变”）；当可变电阻的阻值为________（用、和表示）时，可变电阻的功率最大。
【答案】（1）C （2）增大
【解析】（1）A．第二次，另取一块与变压器铁芯横条尺寸相同的普通铁块替换铁芯横条后，普通铁块产生涡流增大了，变压器能量损失增大，灯泡变暗，故A错误；
B．用普通铁块和用铁芯横条相比，普通铁块产生涡流增大，更容易发热，故B错误；
C．根据变压器的工作原理可知，无论用普通铁块还是用铁芯横条，流经小灯泡的电流均为交变电流，故C正确。
（2）[1]把作为电源内阻，将原线圈匝数部分等效为电阻，设原、副线圈电流分别为，则根据能量守恒
因为
联立解得
根据闭合电路欧姆定律得
可知电阻的阻值减小时，原线圈的电流增大；
[2]要让可变电阻的功率最大，则功率最大，此时电源内阻等于外阻，即
代入方程
解得
13. 如图所示，电动汽车充电站变压器的输入电压为，输出电压为，同时给8个充电桩供电，每个充电桩的输入电流为，求：
（1）变压器原、副线圈的匝数比；
（2）变压器原线圈的输入功率。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）由变压器原副线圈两端电压与线圈匝数的关系
可得
（2）变压器原线圈的输入功率等于副线圈输出功率
解得
14. 如图所示，光滑的平行金属导轨固定在绝缘水平面内，间距。匀强磁场区域宽度，磁感应强度大小。金属棒的质量、接入电路的阻值，它以的初速度从左端开始沿导轨滑动，穿过磁场区域后，与另一根质量、阻值的静置在导轨上的金属棒发生碰撞，碰后粘在一起。两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，导轨的电阻不计。
（1）金属棒刚进入磁场时，求金属棒两端的电压；
（2）金属棒与碰撞后，金属棒、的速度多大？
【答案】（1） （2）均为
【解析】（1）金属棒刚进入磁场时的电动势
回路中的电流
此时金属棒两端的电压
联立解得
（2）金属棒第一次穿过磁场区域的过程中，对金属棒根据动量定理可得
又有
联立解得
两金属棒碰撞过程，根据动量守恒定律可得
解得碰撞后金属棒、的速度均为
15. 直角三角形如图所示，，，的长度，三角形外存在方向垂直纸面向里、磁感应强度大小的匀强磁场（未画出），一比荷的负离子从点以速度（未知）运动，恰经过点且以垂直边的方向射入三角形内部，然后从边的点（未画出）射入磁场中，从边上的点（未画出）再次进入三角形，求：
（1）速度大小及方向；
（2）离子由点到点的时间；
（3）点与点的距离。
【答案】（1），方向与成角指向左上方 （2） （3）
【解析】（1）根据题意作出离子的运动轨迹
依题意可得的长度
离子在磁场中做匀速圆周运动的半径
根据洛伦兹力提供向心力
又
解得
方向与成角指向左上方。
（2）的长度
离子由点到点有
离子由点到点有
离子由点到点的时间
解得
（3）
的长度
则
离子由点左边处垂直向上运动，圆心在点右边处，设
由余弦定理得
解得