天津市滨海新区2024-2025学年高二上学期期末考试物理试题（解析版）

这是一份天津市滨海新区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，实验题，综合题等内容，欢迎下载使用。
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷两部分，满分100分，考试时间60分钟。
答卷前考生务必将自己的学校、姓名、准考证号填写在答题纸上。答卷时，考生务必将答案写在答题纸上，答在试卷上的无效。
祝各位考生考试顺利！
第Ⅰ卷 选择题
一、单项选择题（本题共8小题，每题4分，共32分）
1. 英国物理学家法拉第提出了“电场”和“磁场”的概念，并引入电场线和磁感线来描述电场和磁场，为经典电磁学理论的建立奠定了基础。下列相关说法正确的是（ ）
A. 电荷和电荷之间的作用力是通过磁场发生的
B. 通电导体和通电导体之间作用力是通过电场发生的
C. 电场线不能相交、磁感线可以相交
D. 电场线疏密表示电场强度的大小，磁感线的疏密表示磁感应强度的大小
【答案】D
【解析】A．电荷和电荷之间的作用力是通过电场发生的，故A错误；
B．通电导体和通电导体之间的作用力是通过通电导体在周围产生的磁场发生的，故B错误；
C．电场线和磁场线的切线方向分别表示电场方向和磁场方向，故电场线和磁场线都不能相交，故C错误；
D．电场线的疏密表示电场强度的大小，磁感线的疏密表示磁感应强度的大小，故D正确。
故选D。
2. 关于生活中遇到的各种波。下列说法正确的是（ ）
A. 电磁波只能在真空中传播
B. 电磁波可以传递信息，但不能传递能量
C. 手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
D. 遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同
【答案】C
【解析】A．电磁波在真空中以光速传播，在其他介质中传播速度小于光速，故A错误；
B．电磁波可以传递信息，也可以传递能量，故B错误；
C．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波，故C正确；
D．根据电磁波谱可知红外线波长大于医院“CT”中的X射线波长，故D错误。
故选C。
3. 两个完全相同的金属球A和B，其中A球带电荷量为+4Q、B球带电荷量为−2Q（均可视为点电荷）。两者相距为r，此时两球间的库仑力大小为F。现将金属球A和B接触后又放回原处。则两球之间的库仑力大小变为（ ）
A. FB. C. D.
【答案】B
【解析】开始时，根据库仑定律有
将金属球A和B接触后又放回原处，A、B两球的电荷量均变为
两球之间的库仑力大小变为
故选B。
4. 如图所示。在“研究影响平行板电容器电容的因素”实验中，极板所带电荷量保持不变。设两极板正对面积为S，极板间的距离为d。静电计指针偏角为θ，下列说法正确的是（ ）
A. 保持d不变，减小S，则θ变小
B. 保持d不变，减小S，则θ不变
C. 保持S不变，增大d，则θ变小
D. 保持S、d不变，极板间放入塑料板，则θ变小
【答案】D
【解析】AB．根据电容的决定式
保持d不变，减小S，电容减小，再根据
因电量Q的不变，知U增大，所以θ变大，故AB错误；
C．根据电容的决定式
保持S不变，增大d，电容C减小，再根据
知U增大，所以θ变大，故C错误。
D．根据电容的决定式
保持S、d不变，极板间放入塑料板，电容C增大，再根据
知U减小，所以θ减小，故D正确。
故选D。
5. 利用图示电路可以检测司机是否酒驾。图中为定值电阻，R是一个“酒精传感器”，它的电阻值会随着其周围酒精气体浓度的增大而增大。若检测时司机喝了酒（ ）
A. 电路的总电阻减小，电压表的示数增大
B. 电压表和电流表示数的比值不变
C. 电路的总电阻增大，电流表的示数不变
D. 电路消耗的总功率变大
【答案】B
【解析】AC．由于检测时司机喝了酒，酒精气体浓度的增大，R接入电阻增大，电路总电阻增大，干路电流减小，定值电阻承担电压减小，即电压表的示数减小，电流表的示数也减小，故AC错误；
B．根据欧姆定律有
则有
即电压表和电流表示数的比值不变，故B正确；
D．电路消耗的总功率
结合上述可知，干路电流减小，则电路消耗的总功率变小，故D错误。
故选B。
6. 我们通常用电压表来查找电路故障。在如图所示的电路中，当合上开关S后，两个均标有“2.5V 1W”字样的灯泡均不发光，用电压表测得Uac=6V，Ubd=6V。如果各段导线及接线处均无问题，且只有一处故障。这说明（ ）
A. 开关S接触不良B. 灯泡L1灯丝断了
C. 灯泡L2灯丝断了D. 滑动变阻器R的电阻丝断了
【答案】C
【解析】A．若开关S接触不良，则有
故A错误；
B．若灯泡L1灯丝断了，则有
，
故B错误；
C．若灯泡L2灯丝断了，则有
故C正确；
D．若滑动变阻器R的电阻丝断了，则有
，
故D错误。
故选C。
7. 如图所示，一个标有“2.5V，1W”字样的的小灯泡与一个电动机串联在一起连接在电源电动势为E=9V的电源上，电源内阻不计。闭合开关后小灯泡和电动机都能正常工作。已知电动机的线圈电阻为r=1Ω，则电动机输出的机械功率为（ ）
A. 2.44WB. 2.6WC. 36WD. 42.25W
【答案】A
【解析】闭合开关后小灯泡正常工作，流经电路的电流为
则电动机输出的机械功率为
8. 锂离子电池被广泛地用于智能手机、智能机器人、电动自行车、电动汽车等领域，锂离子电池主要依靠锂离子（Li+）在电池内部正极和负极之间移动来工作。某款手机充电锂离子电池的标识如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 该电池放电时，电池内部锂离子从正极运动到负极
B. 该锂离子电池把化学能转化为电能的本领比电动势为1.5V的干电池弱
C. 该锂离子电池充满电后可储存约2.88×104J的电能
D. 若该锂离子电池的待机电流为40mA，则其最长待机时间约为4天
【答案】C
【解析】A．锂离子电池放电时，在电池外部电流由正极流向负极，在电池内部，电流由负极流向正极，锂离子带正电，在电池内部锂离子从负极运动到正极，故A错误；
B．电动势表示电池把其他能转化为电能本领大小的物理量，电动势越大，该项本领越大，所以4V锂离子电池把化学能转化为电能的本领比电动势为1.5V的干电池强，故B错误；
C．该锂离子电池充满电后可贮存的电能为
故C正确；
D．若该锂离子电池的待机电流为40mA，则其最长待机时间为
故D错误。
故选C。
二、多项选择题（本题共4小题。每题4分，共16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4分，选对但不全的得2分，有错选或不答的得0分）
9. 下列如图所示的情况中，能产生感应电流的是（ ）
A. 图甲中，条形磁铁插入有开口的圆环
B. 图乙中，开关闭合后，向右滑动变阻器滑片
C. 图丙中，线圈在匀强磁场中保持线圈平面始终与磁感线垂直左右运动时
D. 图丁中，与导线在同一平面内的线圈向右平移
【答案】BD
【解析】产生感应电流的条件：闭合回路、磁通量发生变化。
A．图甲中，条形磁铁插入有开口的圆环，没有构成闭合回路，故A错误；
B．图乙中，开关闭合后，向右滑动变阻器滑片，A线圈所在的回路中电阻减小，电流增大，A线圈周围磁场增大，B线圈内磁通量增大，有感应电流，故B正确；
C．图丙中，线圈在匀强磁场中保持线圈平面始终与磁感线垂直左右运动时，磁通量不变，故C错误；
D．图丁中，与导线在同一平面内的线圈向右平移，磁通量减小，有感应电流，故D正确。
故选BD。
10. 某次闪电前云地之间的电势差约为，云地间距离约为1km，一次短时闪电过程中云地间转移的电荷量约为6C，闪电持续时间约为。假定闪电前云地间的电场是均匀的。根据以上数据，下列判断正确的是（ ）
A. 闪电电流的平均值约为
B. 闪电电流的平均值约为
C. 闪电前云地间的电场强度约为
D. 闪电前云地间的电场强度约为
【答案】AC
【解析】AB．闪电电流的平均值
故A正确，B错误；
CD．电场强度大小
故C正确，D错误。
11. 某带电粒子仅在电场力作用下由A点运动到B点。如图所示，实线为电场线，虚线为粒子运动轨迹，由此可以判定（ ）
A. 电场中A点的电势高于B点的电势
B. 粒子在A点的加速度大于它在B点的加速度
C. 粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能
D. 粒子在A点的动能小于它在B点的动能
【答案】AC
【解析】ACD．粒子所受电场力与电场线相切又指向运动轨迹的凹侧，故电场力F如图所示。
可知粒子带负电。F与速度v的夹角大于90°，故粒子从A到B过程电场力做负功，动能减小、电势能增大。由
可知，从A到B负电荷的电势能增大，故对应的电势降低，即电场中A点的电势高于B点的电势。AC正确，D错误；
B．A点电场线较疏，场强较小，由牛顿第二定律
粒子在A点的加速度小于它在B点的加速度，B错误。
12. 如图所示，水平面上相距为d的A、B两点固定有异种电荷，电荷量均为Q，其中A处电荷带正电、B处电荷带负电，在A、B两点连线的竖直中垂线上固定一根内壁粗糙的绝缘细管，细管的上、下两端管口关于AB对称。现使一质量为m，电荷量为q的带正电小圆柱体（圆柱体直径略小于细管的内径）从上端管口由静止开始下落，结果小圆柱体到达两电荷的连线中点О时的加速度为零，且此时小圆柱体的速度大小为v。已知重力加速度大小为g，静电力常量为k，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 在管内下滑过程中，电场力对小圆柱体先做正功，后做负功
B. О点电场强度大小为
C. 小圆柱体和管壁间的动摩擦因数为
D. 小圆柱体到达下端管口时的速度大小为
【答案】BD
【解析】A．在管内下滑过程中，小圆柱体所受电场力方向始终与细管垂直，电场力对小圆柱体不做功，故A错误；
B．单个电荷在O点产生的电场，其电场强度大小为
根据矢量的合成法则可得：O点的电场强度大小为
故B正确；
C．圆柱体到达两电荷的连线中点O时的加速度为零，则小圆柱体到达O点时竖直方向所受合力为零，有
由小圆柱体水平方向受力平衡可知，此时管壁对小圆柱体的弹力大小为
解得小圆柱体和管壁间的动摩擦因数
故C错误；
D．设小圆柱体从上端管口运动到O点的过程中克服摩擦力所做的功为W，由动能定理得
因小圆柱体下落过程中电场强度大小关于O点对称，则小圆柱体所受摩擦力大小关于O点对称，所以摩擦力做功大小关于O点对称，设小圆柱体到达下端管口时的速度大小为，由动能定理得
解得
故D正确。
第Ⅱ卷非选择题（共52分）
三、实验题（本题共2小题。共16分）
13. 某学习小组为测定某种液体的电阻率，选取了一根管壁很薄的直玻璃管，在玻璃管里面灌满了该液体，两端用铜塞塞住管口，形成一段封闭的液体柱。
（1）用20分度的游标卡尺测量其长度，如图甲所示（主尺与游标刻度线对齐见虚线框），由图可知其长度L=_____mm；用螺旋测微器测量其外径，如图乙所示，由图可知其外径D=_____mm。
（2）用多用电表粗略测量液体柱的电阻。将选择开关旋转到电阻挡的位置，将红、黑表笔短接，旋动_____（填丙图中的“S”、“K”或“T”）进行欧姆调零，然后用多用电表测量其阻值，读出其电阻约为150Ω。
（3）为了更精确地测量其电阻，小组决定再使用伏安法测量电阻。实验所用器材如下：
直流电源（E=3V，内阻很小）
电流表A（0~20mA，内阻约为30Ω）
电压表V（0~3V，内阻约为10kΩ）
滑动变阻器R1（0~15Ω，最大电流2.0A）
请根据上面给出的器材，连接下面的实物电路，要求在电表示数变化较大范围内测量多组数值，以尽可能的减小测量误差。（Rx代表液体柱的电阻）
【答案】（1）50.15 4.700 （2）T （3）见解析
【解析】（1）[1]20分度游标卡尺的精确值为，由图甲可知长度为
[2]螺旋测微器的精确值为，由图甲可知外径为
（2）将选择开关旋转到电阻挡的位置，将红、黑表笔短接，旋动T进行欧姆调零，然后用多用电表测量其阻值，读出其电阻约为150Ω。
（3）由于其电阻约为150Ω，而滑动变阻器R1电阻调节范围为0~15Ω，且要求在电表示数变化较大范围内测量多组数值，所以滑动变阻器应采用分压接法；根据
可知电流表应采用外接法，故完整的实物连线如图所示
14. 测定电源的电动势和内阻的实验电路图如图甲所示，图乙是根据实验数据画出的U − I图像。
（1）实验器材如下：
A．干电池1个
B．滑动变阻器（0 ~ 10 Ω，最大电流2 A）
C．电压表（0 ~ 3 V，内阻约为5 kΩ）
D．电压表（0 ~ 15 V，内阻约为15 kΩ）
E．电流表（0 ~ 0.6 A，内阻为2.0 Ω）
F．电流表（0 ~ 3 A，内阻为1.0 Ω）
其中电压表应选_____，电流表应选_____。（填字母代号）
（2）由图乙可知这个干电池的电动势E = _____V，内阻r = _____Ω。
【答案】（1）C E （2）1.45 0.5
【解析】（1）[1][2]由于一节干电池电动势约为1.5 V，为提高实验的精确程度，电压表应选用量程0 ~ 3 V，即选C，根据
电流表量程0 ~ 0.6 A，即选E。
（2）[1][2]根据闭合电路的欧姆定律得
所以U − I图像的纵截距表示电动势，则
图像斜率的绝对值表示电源的内阻，则
四、综合题（本题共3小题，共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
15. 如图所示，长为L的轻质绝缘细线一端悬于О点，另一端系一质量为m、电荷量为+q的小球（可视为质点）。在空间施加沿水平方向的匀强电场，小球静止在A点，此时细线与竖直方向夹角为α = 37°。已知sin37° = 0.6，cs37° = 0.8，电场的范围足够大，重力加速度为g。
（1）求匀强电场的电场强度E的大小；
（2）求O、A两点间的电势差U的大小。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）根据平衡条件
解得
（2）匀强电场中，根据电场强度与电势差的关系有
解得
16. 某电路如图所示，电容器并联在电阻R2两端，上下极板AB平行放置，其内部可视为匀强电场。已知电源的电动势E=7.5V。内阻r=0.5Ω，电阻R1=3Ω，R2=6Ω，当闭合电键待电路稳定后，试求：
（1）通过电源的电流I的大小；
（2）A、B板间电压U的大小；
（3）某时刻在A板附近由静止释放一个比荷=0.03N/C的正离子，不计离子重力，求它到达B板时的速度的大小。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）外电路并联电阻为
由闭合电路欧姆定律可得
解得
（2）A、B板间电压U等于电路的路端电压
解得
（3）离子在板间做匀加速直线运动，由动能定理可得
解得
17. 如图所示，BCD是光滑绝缘的半圆形轨道，位于竖直平面内，直径BD竖直，轨道半径为R，下端与水平光滑绝缘轨道在B点平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中。现有一质量为m、带正电的小球（可视为质点）由水平轨道上的A点静止释放，已知AB之间的距离s=8R，滑块受到的静电力大小为0.5mg，重力加速度为g。
（1）求小球到达B点时的速度大小；
（2）小球到达D点时轨道对小球的弹力大小：
（3）小球从D点飞出轨道后，落在水平地面上的Р点（未画出），求PB之间的距离。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）小球从A到B做匀加速直线运动，由动能定理可得
解得
（2）小球从A到D的过程中，由动能定理可得
小球在D点，由牛顿第二定律可得
联立解得
（3）小球从D点飞出轨道后做匀变速曲线运动，竖直方向有
水平方向有
设PB之间的距离为x，则有
联立解得