河北省邢台市第一中学2024-2025学年高二上学期1月期末考试物理试题

这是一份河北省邢台市第一中学2024-2025学年高二上学期1月期末考试物理试题，共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
1．关于下列磁场和电磁感应的认识，说法正确的是（ ）
A．法拉第发现了电磁感应现象，得出了感应电动势计算公式
B．穿过线圈的磁通量变化越快，则磁通量的变化率越大
C．电荷在磁场中运动时一定受洛伦兹力
D．根据公式可知，通电导线受磁场力为零的地方磁感应强度一定为零
2．两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向如图所示。左线圈连着平行导轨M和N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab，金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场中，下列说法中正确的是（ ）
A．当金属棒向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点
B．当金属棒向右匀速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点
C．当金属棒向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点
D．当金属棒向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点
3．一矩形线圈的匝数为50，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示。下列结论正确的是（ ）
A．在t=0.1s和t=0.3s时，电动势最大
B．在t=0.2s和t=0.4s时，电动势方向发生改变
C．电动势的最大值是50V
D．在t=0.4s时，磁通量的变化率最大，为3.14Wb/s
4．当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，附近的另一个线圈中会产生感应电流。实际上，这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流，看起来就像水中的旋涡， 所以把它叫做涡电流。下列关于涡流的应用说法正确的是（ ）
A．图1中炉外有线圈，线圈中通以恒定的电流，利用涡流产生的热量使金属熔化
B．图2中为了减少涡流，利用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯
C．图3中金属探测器产生恒定的磁场，当探测器遇到金属时与金属产生吸引力，使仪器报警
D．图4中两个磁性很强的小圆柱形永磁体同时从铝管上端管口落入，无论铝管有无裂缝， 它们同时从铝管下端管口落出
5．如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒，其接入电路中的有效阻值为2R，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴上，随轴以角速度ω匀速转动，在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g，不计其他电阻和摩擦，下列说法正确的是（ ）

A．电阻消耗的电功率为
B．棒产生的电动势为
C．微粒的电荷量与质量之比为
D．电容器所带的电荷量为
6．如图所示是演示自感现象的电路图，L为电感线圈，是三个完全相同的灯泡。实验时，闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终的亮度比的亮度更亮。下列说法正确的是（ ）
A．闭合瞬间，灯逐渐变亮
B．若断开时，灯逐渐熄灭
C．若断开时，灯闪亮后再逐渐熄灭
D．滑动变阻器接入电路的电阻值与的电阻值相同
7．一个边长为2L的正方形ABCD区域内，有垂直纸面的匀强磁场，其中ABC范围内的磁场垂直纸面向内，ACD范围内的磁场垂直纸面向外，磁感应强度大小均为B，如图所示。其左侧有一个用金属丝制成的边长为L的正方形线框abcd，线框以水平速度v匀速通过整个匀强磁场区域，设电流逆时针方向为正。在线框通过磁场的过程中，线框中感应电流i随时间t变化规律正确的是（ ）
A．B．
C．D．
二、多选题（本大题共3小题）
8．如图所示，空间中存在着正交的匀强磁场和匀强电场，已知电场强度大小为，方向竖直向下，磁感应强度大小为，方向垂直纸面。一个电子由点以一定初速度水平向右飞入其中，运动轨迹如图所示，其中、和分别为轨迹在一个周期内的最高点和最低点，不计电子的重力。下列说法正确的是（ ）
A．磁感应强度方向垂直纸面向外
B．由点至点的运动过程中，电子的速度增大
C．电子的初速度小于
D．无论怎样调整电子的初速度大小与方向都不可以使其做匀加速直线运动
9．如图（a）所示，在竖直平面内有宽度为L的匀强磁场I、II、III、IV，各磁场边界平行且在水平面内，四个区域内匀强磁场磁感应强度的大小均为B，磁场I、III的磁感应强度的方向垂直于纸面向外，磁场II、IV的磁感应强度的方向垂直于纸面向里，磁场I、II之间的距离为L，磁场II、III、IV依次相邻。一质量为m、边长为L的正方形单匝闭合导线框从磁场I上方某一位置静止释放，从导线框下边到达磁场I上边界开始计时，当导线框下边到达磁场IV的下边界时停止计时，此过程中导线框内电流大小随时间的变化规律如图（b）所示，图中开始阶段和最后阶段的电流图线平行于时间轴。在运动过程中导线框始终在竖直平面内且上下两边与各磁场边界始终平行，不计空气阻力，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（ ）

A．图（b）中导线框中的电流之比
B．导线框的电阻R为
C．从导线框上边到达磁场II上边界至导线框下边到达磁场IV下边界运动的总时间为
D．从导线框下边到达磁场II上边界至导线框下边到达磁场IV下边界过程中导线框中产生的热量为
10．手机无线充电技术给用户带来了全新的充电体验，其基本原理是电磁感应现象：给送电线圈中通以变化的电流，就会在邻近的受电线圈中产生感应电流。某次充电过程可简化为如图甲所示的模型，一个阻值为R、匝数为n的圆形金属受电线圈与阻值也为R的电阻连接成闭合回路，线圈的半径为。在受电线圈中半径为的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示（规定图甲中B的方向为正方向）。图线与横、纵轴的交点分别为和，导线的电阻不计。在时间内，下列说法正确的是（ ）
A．中电流的方向为
B．ab两点之间的电压为
C．线圈中感应电流的大小为
D．通过电阻的电荷量
三、实验题（本大题共2小题）
11．某同学测量某金属丝的电阻率，实验过程如下：
（1）装置安装和电路连接：
如图甲所示。金属丝的一端固定，另一端作为活动端来改变金属丝接入电路的长度，两端分别用带有金属夹A、B的导线接入如图乙所示的电路中。
（2）金属丝电阻率的测量：
①用刻度尺测量并记录A、B间的距离，即为导线的长度。用螺旋测微器测量此时金属丝的直径，示数如图丙所示，其直径为 mm。
②将滑动变阻器R的滑片滑到最右端。断开开关，闭合开关，调节R，使电压表和电流表的指针偏转到合适位置。记录两表的示数和。
③闭合，电压表的示数变小。记录两表的示数和，则此时金属丝的电阻为 （用、、、表示）。
④根据电阻定律求得金属丝的电阻率。
⑤断开，增大导线的长度，重复上述步骤，计算出电阻率的平均值。
（3）电压表内阻对该实验的测量结果，下列说法正确的是( )
A．金属丝电阻测量值一定偏大
B．金属丝电阻测量值一定偏小
C．电压表内阻对金属丝电阻的测量值无影响
12．一研究性学习小组设计了如图甲所示的电路测电源的电动势E、内阻r及待测电阻。实验器材有：
①待测电源（E，r）
②待测电阻
③电压表（量程，内阻很大）
④电阻箱R（）
⑤定值电阻
⑥单刀单掷开关，单刀双掷开关，导线若干。
实验步骤如下：
(1)将乙图中电路实物图连接完整 。
(2)先测的阻值，将该同学的操作补充完整：
①闭合开关，将切换到1，调节R至适当阻值时读出其示数和对应的电压表示数；
②保持R示数不变， ，读出电压表示数；
③待测电阻 。（用所测量的物理量符号表示）
(3)该小组同学已经测得，继续测电源电动势E和内阻r。具体操作如下：
①闭合开关，将切换到2，多次调节R，读出多组电阻箱示数R及对应电压表读数U；
②由测得的数据绘出了图线如图丙所示；
③由图丙求得电源电动势 ，内阻 。（结果均保留两位小数）
四、解答题（本大题共3小题）
13．如图，光滑平行金属导轨间距为L，与水平面间的夹角为θ，两导轨上端用阻值为R的电阻相连，装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上。质量为m的金属杆ab以沿导轨平面向上的初速度v0从导轨底端开始运动，经历时间t滑至最高点，然后又返回到出发位置。在运动过程中，ab与导轨垂直且接触良好，不计ab和导轨的电阻及空气阻力，当地重力加速度为g，题目中给定的物理量均为已知量，试求：
（1）金属杆ab刚开始运动时的加速度a的大小；
（2）金属杆ab能上升的最大高度h。
14．如图所示的平面直角坐标系，在第I象限内有平行于y轴的匀强电场，方向沿y轴正方向；在第IV象限的圆形区域内有磁感应强度为B匀强磁场，方向垂直于平面向里，圆心在N点正下方某处。一质量为m、电荷量为-q的粒子，从y轴上的M点，以大小为的初速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从x轴上的N点进入第IV象限，经过磁场有最大的偏转角后，从y轴上的P点（图中未画出）进入第Ⅲ象限，已知，，粒子做圆周运动的半径大于圆形磁场的半径，不计粒子所受的重力。求：
（1）粒子到达N点时速度的大小和方向；
（2）粒子从M点到P点的时间。

15．如图所示，同一平面内两组宽度分别为、的足够长光滑导体轨道倾斜固定，倾角为。金属杆a、b水平放置并与轨道垂直且接触良好，其中金属杆b通过平行于导轨的轻绳系在固定的拉力传感器上。定值电阻R=2Ω，其余部分电阻不计。整个装置处于磁感应强度大小为B=1T、方向垂直轨道平面向上的匀强磁场中。现将金属杆a由静止释放，沿轨道下滑一段距离后开始做匀速直线运动，该过程中定值电阻R上产生的焦耳热为Q=13.6J。已知金属杆a、b的质量分别为和，重力加速为。求：
（1）当金属杆a的速度为时（未达到匀速状态），拉力传感器的示数；
（2）金属杆a从释放到恰好达到匀速直线运动的过程所用时间t；
（3）剪断轻绳，同时由静止释放两金属杆，求最终两杆的速度大小。
参考答案
1．B
【解析】A．法拉第发现了电磁感应现象，感应电动势计算公式
是纽曼和韦伯总结出来，只是为了纪念法拉第对电磁感应现象的发现，把它叫做法拉第电磁感应定律，故A错误；
B．穿过线圈的磁通量变化越快，则磁通量的变化率越大，选项B正确；
C．当电荷的运动方向与磁场方向平行时，电荷在磁场中不受洛伦兹力，选项C错误；
D．通电导线受磁场力为零可能是电流方向与磁场方向平行，而该地方的磁感应强度不一定为零，选项D错误。
故选B。
2．D
【解析】AB．当金属棒向右匀速运动时，根据右手定则可知ab棒中感应电流方向从，ab相当于电源，则b点电势高于a点，线圈中产生的感应电流是恒定的，原线圈中的磁场是恒定的，穿过副线圈的磁通量不变，没有感应电动势产生，cd中没有电流流过，故c点与d点电势相等，故AB错误；
CD．当金属棒向右加速运动时，根据右手定则可知ab棒中感应电流方向从，ab相当于电源，则b点电势高于a点，线圈中产生的感应电流逐渐增大，根据安培定则可知原线圈中的向下磁场逐渐增大，副线圈中有向上的磁场逐渐增大，根据楞次定律可知副线圈中感应电流从d通过电阻到c，d点电势高于c点，故C错误，D正确。
故选D。
3．D
【解析】A．在t=0.1s和t=0.3s时磁通量最大，感应电动势为零，故A错误；
B．在t=0.2s和t=0.4s时，磁通量为零，感应电动势、感应电流最大，电动势方向不发生改变，故B错误；
C．电动势的最大值为
故C错误；
D．在t=0.4s时，磁通量为零，磁通量的变化率最大，即
故D正确。
故选D。
4．B
【解析】A．图1中炉外有线圈，线圈中通以交变电流，利用涡流产生的热量使金属熔化，故A错误；
B．图2中为了减少涡流，利用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯，故B正确；
C．图3中金属探测器遇见金属时，金属会感应出涡流，涡流的磁场反过来影响探测器线圈中的电流，使仪器报警，故C错误；
D．图4中两个磁性很强的小圆柱形永磁体同时从铝管上端管口落入，有裂缝铝管只能在铝管的侧壁产生感应电流，对磁体阻碍作用不明显，而无裂缝的铝管不仅侧壁会产生感应电流，同时铝管可看成一系列的圆环叠加，水平圆环也产生感应电流对磁体有阻碍作用，则有裂缝铝管中的磁体先从下端管口落出，故D错误。
故选B。
5．C
【解析】AB．棒产生的电动势为
电路中的电流
电阻消耗的电功率为
故AB错误；
C．电容器两端电压
则由平衡可得
联立可得
故C正确；
D．电容器所带的电荷量为
故D错误。
故选C。
6．C
【解析】A．闭合瞬间，灯在干路上，干路立刻有电流通过，故立即变亮，故A错误；
B．若断开时，干路电流瞬间为零，故灯立即熄灭，故B错误；
C．稳定时的亮度比的亮度更亮，通过的电流比的电流大，断开S瞬间，电感线圈L、灯、灯和R构成回路，电流从同一值开始缓慢减小至为零，故灯闪亮后再逐渐熄灭，故C正确；
D．稳定时的亮度比的亮度更亮，通过的电流比的电流大，滑动变阻器接入电路的电阻值比的电阻值大，故D错误。
故选C。
7．A
【解析】线框开始进入磁场运动L的过程中，只有边bc切割，感应电流不变，根据右手定则产生的逆时针方向电流，即为正方向；前进L后，边bc的开始出垂直纸面向里的磁场，进入垂直纸面向外的磁场，边ad开始进入磁场，回路中的感应电动势为边bc在垂直纸面向外的磁场中产生的电动势的2倍，随着线框的运动回路中电动势逐渐增大，电流逐渐增大，方向为负方向；当再前进L时，边bc完全出磁场，ad边开始出垂直纸面向里的磁场，进入垂直纸面向外的磁场，有效切割长度逐渐减小，根据楞次定律可得产生的顺时针方向电流，即为负方向；当再前进时，有效切割长度为零，过后有效切割长度逐渐增大，根据楞次定律可得产生的逆时针方向电流，即为正方向，故A正确，B、C、D错误；
故选A。
8．BD
【解析】A．电子由O点以一定初速度水平向右飞入正交的匀强磁场和匀强电场中，电子先向下偏转，电子所受的电场力向上，则电子所受的洛伦兹力向下，根据左手定则，则磁感应强度方向垂直纸面向里，故A错误；
B．电子由点至点的运动过程中，电场力做正功，洛伦兹力不做功，电子的速度增大，故B正确；
C．电子在O点处向下偏转，则此时合力方向向下，即洛伦兹力大于电场力，则有
可得
故C错误；
D．调整电子的初速度大小与方向，当电子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，电子做匀速直线运动；当初速度方向与磁场平行，电子做类平抛运动；但电子不可能做匀加速直线运动，因为随着电子速度的增加，洛伦兹力发生变化，电子所受合力方向发生变化，不可能与速度方向在同一直线上，故D正确。
故选BD。
9．BD
【解析】A．由图像可知，线圈的下边进入磁场I到线圈的下边进入磁场II的下边界一直做匀速运动，则
线圈的下边进入磁场IV的上边界到线圈的下边进入磁场IV的下边界也做匀速运动，则
则
故A错误；
B．线圈的下边进入磁场I到线圈的下边进入磁场II的下边界一直做匀速运动，运动速度为
解得
故B正确；
C．从导线框上边到达磁场II上边界至导线框下边到达磁场IV上边界过程中，根据动量定理
其中
解得
从导线框上边到达磁场II上边界至导线框下边到达磁场IV下边界运动的总时间大于，故C错误；
D．从导线框下边到达磁场II上边界至导线框下边到达磁场IV下边界过程中导线框中由能量关系
解得产生的热量为
故D正确。
故选BD。
10．ABD
【解析】A．受电线圈内的磁场强度在变小，磁通量变小，根据楞次定律结合安培定则可判断出线圈中产生顺时针方向的感应电流，即中电流的方向为，故A正确；
BC．由题图乙可知
且
则由法拉第电磁感应定律有
联立可得线圈中的感应电动势为
由闭合电路欧姆定律有，线圈中感应电流的大小为
则ab两点之间的电压为
故B正确，C错误；
D．通过电阻的电荷量
故D正确。
故选ABD。
11． 1.700/1.699/1.701 C
【解析】（2）[1]金属丝的直径为
[2]设定值电阻阻值为，则定值电阻与电压表内阻的并联电阻为
断开开关，闭合开关，根据欧姆定律有
闭合，根据电流关系可得
此时金属丝的电阻为
（3）[3]由（2）可知，实验处理数据时考虑了电压表的内阻，电压表内阻对金属丝电阻的测量值无影响。
故选C。
12．(1)
(2) 将切换到2
(3) 2.94 1.00
【解析】（1）根据电路图，实物连线如图所示
（2）[1]保持示数不变，将切换到2，读出电压表示数；
[2]将切换到1时，有
将切换到2时，有
联立可得待测电阻为
（3）[1][2]闭合开关，将切换到2，根据闭合电路欧姆定律可得
整理可得的直线方程为
根据图像可得
，
解得
，
13．（1）；（2）
【解析】（1）初始时刻，根据
E=BLv0
F安=BIL
金属杆受到的安培力方向沿导轨向下；根据牛顿第二定律得
mgsinθ+F安=ma
解得
（2）金属杆从底端到最高点的过程由动量定理
其中
解得
14．（1），方向与x轴正方向夹角为角；（2）
【解析】（1）粒子在电场中做类平抛运动，水平方向
竖直方向
联立可得
设粒子从N点离开电场时与x轴正方向夹角为角，则有
可得
粒子到达N点时速度的大小
（2）由（1）可知粒子在电场中运动时间
粒子在磁场中做圆周运动，有
得粒子在磁场中做圆周运动的半径
粒子的周期
根据几何关系，粒子在磁场中的运动轨迹相应的弦为磁场圆的直径时，在磁场中有最大的偏转角，粒子在磁场中的运动时间最长，如图

则粒子在磁场中运动时间
由几何知识可知，粒子射出磁场到达y轴上的P点时与y轴负半轴夹角为30°，此段时间粒子做匀速直线运动，水平方向有
解得
粒子从M点到P点的时间
15．（1）0.5N；（2）8s；（3）
【解析】（1）当金属杆a的速度为时，产生的感应电动势
回路的电流
对金属棒b分析可知
解得拉力传感器的示数
（2）金属杆a恰好达到匀速直线运动时满足
解得
该过程由能量关系
可得
由动量定理
其中
解得
（3）两棒一起下滑时，因电流方向相同，则受安培力方向均沿导轨向上，且b受安培力等于a的2倍，则由
因b的质量等于a的2倍，可知两棒加速度相等，最终一起达到最大速度，则对a棒
解得
同理对b棒
解得
即最终两棒的速度均为。