2024-2025学年河南省洛阳市高二上学期1月期末考试物理试卷（解析版）

这是一份2024-2025学年河南省洛阳市高二上学期1月期末考试物理试卷（解析版），共19页。
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考号填写在答题卡上。
2.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
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. 下列说法正确的是（ ）
A. 在真空中，信号比信号传输速度快
B. 在振荡电路中，电容器极板上的电荷量最大时电路中的电流最小
C. 为有效地发射电磁波，可降低回路的振荡频率
D. 根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围也一定产生变化的电场
【答案】B
【解析】A．在真空中电磁波的速度是一样的，信号和信号传输速度一样快，故A错误；
B．在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量最大时，电场能最大，磁场能最小，电路中的电流最小，故B正确；
C．为有效地发射电磁波，可用开放电路从而升高振荡频率，故C错误；
D．根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，故D错误。
故选B。
2. 滑板运动深受青少年喜爱。现有一个质量为40kg的小孩站在一辆质量为30kg的滑板车上（小孩与滑板车均可视为质点），在光滑的水平路面上以4m/s的速度匀速前进。突然小孩以相对于地面2m/s的水平速度向后跳离滑板车（跳离过程时间极短，可忽略不计，且小孩跳离后滑板车速度方向不变），并安全落地。设小孩跳离瞬间，滑板车速度大小变为原来的倍，则为（ ）
A. 2B. 3C. 4D. 5
【答案】B
【解析】对小孩与滑板车构成的系统，根据动量守恒定律有
由于小孩以相对于地面2m/s的水平速度向后跳离滑板车，则有
解得
则有
故选B。
3. 如图所示，在水平放置闭合线圈附近，一条形磁铁竖直向下加速运动，在位置B时极附近的磁感线正好与线圈平面平行，、B之间和B、C之间的距离相等，且都比较小。下列说法正确的是（ ）
A. 磁铁在位置时线框感应电流的方向为逆时针（俯视）
B. 磁铁在位置C时线框感应电流的方向为逆时针（俯视）
C. 磁铁在位置B时线框穿过线圈的磁通量变化率为零
D. 磁铁在位置C时线框的感应电流比在位置时的大
【答案】D
【解析】A．磁铁在位置A时，通过线框的磁感线斜向左下，且磁铁向下运动线圈内磁通量减少，根据楞次定律，感应电流方向为顺时针，故A错误；
B．磁铁在位置C时，通过线框的磁感线斜向左上，且磁铁向下运动线圈内磁通量增大，根据楞次定律，感应电流方向为顺时针，故B错误；
C．磁铁在位置B时，线框内磁通量为零，但磁通量变化率不为零，故C错误；
D．因为磁铁竖直向下加速运动，磁铁在位置C时相对于A位置速度更快，则线框内磁通量变化率更大，所以感应电流更大，故D正确。
4. 如图所示，某小组利用电流传感器（接入电脑，图中未画出）记录灯泡A和自感元件L构成的并联电路在断电瞬间各支路电流随时间的变化情况，表示小灯泡中的电流，表示自感元件中的电流（已知开关S闭合时），则下列图像中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】当电键断开后，电感与灯泡形成回路，电感阻碍自身电流变化，线圈产生的感应电流仍沿着原来方向，大小从开始不断减小，灯泡的电流反向，大小与线圈电流相同，故C正确，ABD错误。
故选C．
5. 图1与图2所示为两个交流电的电压随时间的变化关系图像，已知图1前后半个周期都是正弦曲线的周期图像，则图1与图2交流电电压的有效值之比为（ ）
A. B.
C. D. 3
【答案】A
【解析】令图1中交流电压的有效值为，则有
解得
令图2中交流电压的有效值为，则有
解得
则有
故选A。
6. 如图所示，理想变压器的原、副线圈所串联的电阻甲、乙的阻值均为，电源为正弦交流电，已知甲的功率是乙的9倍，原线圈两端的电压（有效值）为，下列说法正确的是（ ）
A. 原、副线圈的匝数之比为
B. 电源的输出电压为
C. 通过乙的电流为
D. 电源的输出功率为
【答案】D
【解析】A．由于电阻甲、乙的阻值相等，甲的功率是乙的功率9倍，根据功率的公式
则通过甲的电流是通过乙的电流的3倍，则通过原、副线圈的电流之比为
又因为
故原副线圈的匝数之比为
A错误；
BC．根据
原线圈两端的电压为U，则副线圈两端的电压为3U，由欧姆定律可知通过电阻乙的电流为
通过电阻甲的电流为
所以电源的输出电压为
BC错误；
D．甲的功率为
乙的功率为
根据能量守恒定律可知电源输出功率为
D正确。
故选D。
7. 如图所示，abcd是一个边长为L的均匀正方形导线框，其电阻为R。线框以恒定速度v沿x轴运动，并穿过图中所示的匀强磁场区域，磁感应强度为B，规定顺时针电流方向为正，安培力沿x轴正方向为正，线框在图示位置开始计时，则关于线框中电流I、线框所受安培力F、ad两端的电势差、bc两端的电势差与线框移动距离x的关系图像正确的是（ ）
A. B.
C D.
【答案】C
【解析】当线框移动距离时，线框内的磁通量不变，则线框中感应电流为零，线框所受安培力为零，ad两端的电势差、bc两端的电势差均为零。
当线框移动距离时，感应电动势为
根据楞次定律，感应电流为逆时针方向，大小为
根据左手定则，线框所受安培力方向向左，线框所受安培力
ad两端的电势差为
bc两端的电势差为
当线框移动距离时，线框内的磁通量不变，则线框中感应电流为零，线框所受安培力为零，ad两端的电势差、bc两端的电势差均为
当线框移动距离时，感应电动势为
根据楞次定律，感应电流为顺时针方向，大小为
根据左手定则，线框所受安培力方向向左，线框所受安培力
ad两端的电势差为
bc两端的电势差为
当线框移动距离时，线框内的磁通量不变，则线框中感应电流为零，线框所受安培力为零，ad两端的电势差、bc两端的电势差均为零。
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，有两个或两个以上选项符合题目要求。全都选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
8. 高频焊接原理示意图如图所示，线圈通以高频交流电，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝熔化焊接，下列情况中能使焊接处消耗的电功率增大的是（ ）
A. 其他条件不变，增大交变电流的电压
B. 其他条件不变，增大交变电流的频率
C. 感应电流相同的条件下，增大焊接处的接触电阻
D. 感应电流相同的条件下，减小焊接处的接触电阻
【答案】ABC
【解析】A．增大交变电流的电压，其他条件不变，则线圈中交变电流增大，磁通量变化率增大，因此产生的感应电动势增大，感应电流也增大，那么焊接处消耗的电功率增大，故A正确；
B．高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场，在焊接的金属工件中产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律分析可知，电流变化的频率越高，磁通量变化频率越高，产生的感应电动势越大，感应电流越大，焊缝处消耗的电功率越大，故B正确；
CD．感应电流相同条件下，增大焊接缝的接触电阻，由可知焊缝处消耗的电功率增大，故C正确，D错误。
故选ABC。
9. 如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图（图中变压器均可视为理想变压器，图中电表均为理想交流电表）。设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用R0表示，变阻器R相当于用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R变小。则在用电高峰时，下列说法正确的是（ ）
A. 输电导线的损耗功率变大
B. 发电厂输出功率变大
C. 电压表V1、V2的示数之比变大
D. 因发电厂输出电压一定，所以用户端电压不发生变化
【答案】AB
【解析】C．发电厂输出的电压一定，则升压变压器原线圈输入电压U1保持不变，根据电压比等于匝数比可得电压表V1、V2的示数之比为
可知电压表V1、V2的示数之比不变，且升压变压器副线圈输出电压U2保持不变，故C错误；
AD．根据
，，，
可得
在用电高峰时，变阻器R阻值变小，则I2增大；根据
，
可知输电导线的损耗功率变大，输电导线的两端电压变大，则降压变压器原线圈输入电压U3减小，降压变压器副线圈输出电压U4减小，即用户端电压减小，故A正确，D错误；
B．根据
由于I2增大，所以发电厂输出功率变大，故B正确。
故选AB。
10. 如图1所示，固定在水平面上的平行光滑导轨左端接有阻值的电阻，整个导轨处在方向竖直向上、磁感应强度大小的匀强磁场中。一质量为、电阻的导体棒ab沿导轨向右运动，在外力F作用下，其速度v随时间t的变化关系如图2所示。已知导体棒ab的长度，导轨电阻不计，整个运动过程中导体棒始终与导轨垂直且接触良好。则在的时间内（ ）

A. 导体棒ab两端电压的峰值为
B. 外力F做的功为
C. 通过电阻R的电荷量为
D. 外力F的冲量大小为
【答案】BC
【解析】A．导体棒产生的感应电动势的峰值为
感应电流的峰值
导体棒ab两端电压的峰值为
选项A错误；
B．产生的电能即克服安培力做功为
根据动能定理
解得
选项B正确；
C．该导体棒产生的感应电动势与线圈在磁场中转动产生的感应电动势相似，则由线圈转过90°时通过导体横截面的电量
其中
则通过电阻R的电荷量为
选项C正确；
D．在的时间内对导体棒根据动量定理
其中
解得外力F冲量大小为
选项D错误。
三、实验题（本题共2小题，共15分。）
11. 某实验小组根据热敏电阻的阻值随温度变化的规律，探测温度控制室内的温度。选用的器材有：
热敏电阻；电流表（内阻为，满偏电流为）；电阻箱（阻值；电源（电动势恒定，内阻不计）；单刀双掷开关；导线若干。
请完成下列步骤：
（1）该小组设计了如图1所示的电路图。根据图1，在答题卡上完成图2中的实物图连线_________。
（2）先将开关断开，将电阻箱的阻值调到最大。开关接1，调节电阻箱，当电阻箱读数为时，电流表示数为。再将改接2，电流表示数为，断开。得到此时热敏电阻的阻值为___________。
（3）该热敏电阻阻值随温度变化的曲线如图3所示，结合图2中的结果得到温度控制室内此时的温度约为___________。（结果取整数）
【答案】（1） （2）150##150.0 （3）##27
【解析】（1）根据电路图，将实物图连接起来，连接情况如下
（2）根据欧姆定律可得，当S接1时
当S接2时
联立解得
（3）由图3可知，此时对应得温度为。
12. 某同学设计了如图装置来验证碰撞前后动量是否守恒。在离地面高度为的光滑水平桌面上，放置两个小球和、其中与轻弹簧紧挨着但不拴接，弹簧左侧固定，自由长度时离桌面右边缘足够远，起初弹簧被压缩一定长度并锁定。放置于桌面边缘，球心在地面上的投影点为点。实验时，先将球移开，弹簧解除锁定，沿桌面运动后水平飞出。再将放置于桌面边缘，弹簧重新锁定。解除锁定，球与球发生碰撞后，均向前水平飞出。实验中，小球落点记为A、，重复实验10次。
（1）若球质量为，半径为球质量为，半径为，b球与球发生碰撞后，均向前水平飞出，该实验需满足___________。
A. B.
C. D.
（2）为了验证碰撞前后动量是否守恒，本实验中必须测量物理量有___________。（填选项前的字母）
A. 小球的质量和小球的质量
B. 小球飞出的水平距离
C. 桌面离地面的高度
D. 小球飞行的时间
（3）关于本实验的实验操作，下列说法中错误的是___________。（填选项前的字母）
A. 重复操作时，弹簧每次被锁定的长度应相同
B. 重复操作时发现小球的落点并不完全重合，说明实验操作中一定出现了错误
C. 用半径尽量小的圆把10个落点圈起来，这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置
D. 仅调节桌面的高度，桌面越高，线段的长度越长
（4）在实验误差允许的范围内，当所测物理量满足表达式___________，即说明碰撞前后动量守恒。（用题中已测量的物理量表示）
【答案】（1）A （2）AB （3）B （4）
【解析】（1）为保证两球碰后均向前水平飞出，则必须满足
为保证两球发生对心正碰，则必须满足
故选A。
（2）小球沿桌面飞出后做平抛运动，水平方向有
解得
由于各小球沿桌面飞出后竖直方向下落的高度相等，所以在空中运动的时间t相等，本实验需要验证的表达式为
即
解得
因此，本实验中必须测量的物理量有小球a的质量和小球b的质量，小球飞出的水平距离。
故选AB。
（3）A.为保证小球b每次与小球a碰撞前的速度相等，所以重复操作时，弹簧每次被锁定的长度应相同，故A正确，不符合题意；
B．因实验存在误差，所以重复操作时小球的落点并不完全重合，这是正常现象，并不说明实验操作中一定出现了错误，故B错误，符合题意；
C．用半径尽量小的圆把10个落点圈起来，这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置，故C正确，不符合题意；
D．由于小球b在未与小球a碰撞的情况下沿桌面水平飞出时的速度相同，桌面越高，小球b在空中运动时间越长，线段OB的长度就越长，故D正确，不符合题意。
故选B。
（4）由（2）的推导可得，本实验最终需要验证的表达式为
四、解答题（本题共3小题，共39分。解答要有必要的文字说明和方程式，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题目，答案中必须明确写出数值和单位。）
13. 质量的子弹，以的速度水平射入质量、静止在光滑水平桌面上的木块，子弹穿过木块后的速度为。求：
（1）子弹射出木块后，木块获得的速度大小；
（2）若子弹与木块的作用时间为，则子弹对木块的平均作用力多大。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）设子弹质量为 ，初速度为 ，子弹穿过木块后的速度为 ，木块质量为 ，子弹射出木块后，木块获得的速度为 ，根据动量守恒可得
解得
（2）设子弹对木块的平均作用力为 ，根据动量定理可得
解得
14. 如图所示为一交流发电机和外接负载的示意图，线圈的面积是，线圈的一半面积在磁场内，共有100匝，线圈电阻为，外接电阻，匀强磁场的磁感应强度为，当线圈以的转速匀速旋转时，若从线圈处于中性面开始计时，求：
（1）线圈中感应电动势的瞬时表达式；
（2）线圈每转过一周，外力所做的功；
（3）线圈转过的过程中流过电阻的电量。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）根据题意可得
线圈的一半面积在磁场内，故有效面积为，则正弦交流电瞬时值表达式
联立解得
（2）根据正弦交流电最大值表达式
电动势有效值
由闭合电路欧姆定律可得
线圈每转过一周，外力所做的功等于整个回路产生的焦耳热
则有
代入数据解得
（3）线圈转过的过程中
线圈转过角度为
根据电流表达式
可得
由闭合电路欧姆定律可得
联立电磁感应定律
解得
15. 如图1所示，两根间距为、电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角，导轨底端接入一阻值为的定值电阻，所在区域内存在磁感应强度为的匀强磁场，磁场方向垂直于导轨平面向上，在导轨上垂直于导轨放置一质量为、电阻为的金属杆，开始时使金属杆保持静止，某时刻开始给金属杆一个沿斜面向上的恒力，金属杆由静止开始运动，图2为运动过程的图像，重力加速度。则在金属杆向上运动的过程中，求：
（1）匀强磁场的磁感应强度；
（2）前内金属杆通过的位移；
（3）前 内电阻 产生热量。
【答案】（1）1T （2）4.2m （3）6.2J
【解析】（1）当 时，速度为 ，此时
感应电动势为
感应电流
安培力

根据受力平衡可得
联立解得
（2）前 内，根据动量定理有
设前 内金属杆通过的位移为
联立解得
（3）内金属杆通过的位移为
前 内对棒由动能定理
电路中产生的总热量

电阻产生的热量为
联立解得