2024-2025学年河南省许昌市高二上学期1月期末物理试卷（解析版）

这是一份2024-2025学年河南省许昌市高二上学期1月期末物理试卷（解析版），共16页。试卷主要包含了选择题的作答，非选择题的作答，0W， 如图所示的电路，E为电源，11A等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡的指定位置。
2.选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4.保持卡面清洁，不要折叠、不要弄破、弄皱、不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
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，把所选答案涂在答题卡上。
1. 电磁波谱是指电磁波的频率和波长范围，包括了从无线电波到伽马射线的整个频谱范围。电磁波谱在现代科学技术中起着极其重要的作用，广泛应用于通信、医疗、能源、环境监测等各个领域。根据电磁波谱，下列选项中电磁波的波长顺序由短到长排列的是（ ）
A. X射线、紫外线、可见光、红外线
B. X射线、紫外线、红外线、可见光
C. 紫外线、红外线、可见光、X射线
D. 可见光、红外线、X射线、紫外线
【答案】A
【解析】电磁波的波长顺序由短到长排列的是：X射线、紫外线、可见光、红外线。
2. 如图A、B为两等量异种电荷，A带正电、B带负电，在A、B连线上有a、b、c三点，其中b为连线的中点，且ab=bc，则以下说法正确的是（ ）
A. a点电场强度大于c点的电场强度
B. a点与c点的电势相等
C. a、b间电势差与b、c间电势差相等
D. 点电荷q沿A、B连线的中垂线移动，电场力对q先做正功后做负功
【答案】C
【解析】A．A、B为两等量异种电荷，根据对称性可知，a点与c点的电场强度大小相等，方向相同，故A错误；
B．由于沿电场方向电势降低，所以a点电势高于c点电势，故B错误；
C．电场线从A到B，且电场大小关于中垂线对称分布，因此a、b间电势差与b、c间电势差相等，故C正确；
D．等量异种点电荷中垂线是等势面，沿中垂线移动电荷，电场力不做功，故D错误。
故选C。
3. 如图所示的U-I图像中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图像可知（ ）
A. 电源的输出电压为2V
B. 电源内部消耗的热功率为4.5W
C. 电源的输出功率为9.0W
D. 电源的效率为60%
【答案】B
【解析】A．由图可知交点为电阻R接在这个电源上工作电压值，电流值，所以电源的输出电压为1.5V，故A错误；
B．根据闭合电路欧姆定律可得
结合图Ⅰ可知，电源的电动势为3.0V，内阻为
电源内部消耗的热功率为
故B正确；
C．电源的输出功率为
故C错误；
D．电源的效率为
故D错误。
故选B。
4. 如图所示，水平地面上放一条形磁铁，磁铁N极上方用弹簧吊着一水平导体棒与磁铁垂直，导体棒中通入垂直纸面向里的电流，且磁铁始终保持静止。则下列说法正确的是（ ）
A. 与导体棒未通电之前相比，弹簧的弹力变小
B. 与导体棒未通电之前相比，地面受到磁铁的压力变小
C. 与导体棒未通电之前相比，弹簧的弹力仍然沿竖直方向
D. 导体棒通电后，条形磁铁受到桌面的摩擦力的方向水平向左
【答案】B
【解析】AC．对通电导线受力分析，受重力、弹力和安培力，导线所在位置的磁场方向斜向右上方，由左手定则可知，安培力方向斜向右下，可知弹簧被拉伸增大，则弹力变大，弹簧的弹力不再是沿竖直方向，故AC错误；
BD．导线受到的安培力方向斜向右下，由牛顿第三定律可得，条形磁铁受到左上方的作用力，所以条形磁铁对桌面压力减小，条形磁铁有向左的运动趋势，条形磁铁受桌面对它向右的摩擦力，故B正确，D错误。
故选B
5. 一个阻值的电阻中通有如图所示的交变电流（三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的倍），其中，，则在0~60s内，电阻R产生的焦耳热为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】根据有效值概念可知60s内电阻R产生的焦耳热为
6. 如图所示的电路，E为电源（内阻不计），D为小灯泡，L为自感系数很大但是阻值较小（小于灯泡电阻）的线圈。先闭合开关K，稳定一段时间后，再断开开关K。则下列说法正确的是（ ）

A. 闭合开关K，灯D立即变亮，稳定后一直保持亮度不变
B. 闭合开关K，灯D立即变亮，然后渐渐变暗，直至不亮
C. 断开开关K，灯D立即熄灭
D. 断开开关K，灯D要闪亮一下再逐渐变暗，最后熄灭
【答案】D
【解析】AB．闭合开关K，灯D立即变亮，L中产生自感电动势阻碍电流增加，则L开始时相当断路，随着通过L电流的逐渐增加，则灯D逐渐变暗，即稳定后灯D亮度减弱，最终通过L的电流大于通过灯D的电流，选项AB错误；CD．断开开关K，原来通过灯D的电流立即消失，但是由于线圈L中产生自感电动势阻碍电流较小，则线圈L相当电源，在灯D和线圈L中重新形成回路，因稳定时通过L的电流大于通过灯D的电流，则灯D要闪亮一下再逐渐变暗，最后熄灭，选项C错误，D正确。
故选D。
7. 如图所示，磁流体发电机的长方体发电导管的前后两个面是由绝缘材料制成的，上下两个面是电阻可忽略的导电电极，两极间距为d，极板的长、宽分别为a、b，两个电极与可变电阻R相连。在垂直于前后面的方向上有一匀强磁场，磁感应强度大小为B。发电导管内有电阻率为的高温电离气体——等离子体，等离子体以速度v向右流动，并通过专用通道导出。不计等离子体流动时的阻力，调节可变电阻的阻值，下列说法正确的是（ ）
A. 磁流体发电机的电动势为
B. 可变电阻R中的电流方向是从Q到P
C. 若可变电阻的阻值为，则流过R的电流为
D. 若可变电阻的阻值为，则R上消耗的电功率为。
【答案】D
【解析】A．达到稳定状态时满足
可得磁流体发电机电动势为
选项A错误；
B．由左手定则可知，正离子受向上的洛伦兹力偏向上极板，可知上极板电势高，可变电阻R中的电流方向是从P到Q，选项B错误；
CD．若可变电阻的阻值为
内阻
则流过R的电流为
R上消耗的电功率为
选项C错误，D正确。
故选D。
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，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分，把所选答案涂在答题卡上。
8. 如图所示，电压表、电流表均为理想电表，R是光敏电阻，光照增强时电阻变大，理想变压器原、副线圈的匝数之比。原线圈接入有效值为的正弦式交流电时，下列说法正确的是（ ）
A. 若照射R的光照增强，则电流表示数将变大
B. 当电阻时，电流表的示数为
C. 把电流表换成二极管时，电压表V的示数为
D. 若照射R的光照减弱，副线圈两端电压与电流之比减小
【答案】CD
【解析】A．若照射R的光照增强则电阻变大，次级电压一定，则次级电流减小，初级电流也减小，则电流表示数将变小，选项A错误；
B．当电阻时，次级电压
由功率关系
可得I2=0.11A
即电流表的示数为，选项B错误；
C．把电流表换成二极管时，次级电压有效值为
解得
即电压表V的示数为，选项C正确；
D．若照射R的光照减弱则电阻减小，因
可知副线圈两端电压与电流之比减小，选项D正确。
故选CD。
9. 如图所示，有一表面带有四分之一圆弧轨道的物块B，静止在水平地面上（不固定），轨道底端与水平地面相切，其半径；一可视为质点的物块A以水平向左的速度冲上物块B的轨道，经一段时间运动到最高点，随后再返回水平地面。已知A、B 质量分别为，，不计一切摩擦，重力加速度的大小g取。则下列说法正确的是（ ）
A. 整个过程中，A、B组成的系统动量和机械能都守恒
B. 整个过程中，物块B获得的最大速度为
C. 物块A返回水平面的速度大小为，且方向向左
D. 物块A可以冲出物块B的四分之一轨道继续做斜上抛运动
【答案】BD
【解析】A．A在B圆弧轨道上滑动过程，由于A在竖直方向有加速度，所以A、B组成的系统在竖直方向的合外力不为0，A、B组成的系统在竖直方向不满足动量守恒，故A错误；
BC．整个过程中，当A从B的底端滑离时，B的速度最大，A、B组成的系统满足水平方向动量守恒，则有
根据系统机械能守恒可得
联立解得，
可知物块B获得的最大速度为，物块A返回水平面的速度大小为，且方向向右，故B正确，C错误；
D．设物块A可以冲出物块B的四分之一轨道，物块A到达B四分之一轨道最高点时，两者具有相同水平速度，则物块A做斜抛运动过程，A、B具有相同的水平速度，当A到达最高点时，根据系统水平方向动量守恒可得
根据系统机械能守恒可得
联立解得
假设成立，故D正确。
故选BD。
10. 如图所示，光滑平行导轨和固定在同一水平面上，两导轨间距为L，N、Q两端接有阻值为R的定值电阻，两导轨间有一边长为的正方形区域，该区域内有方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一粗细均匀、质量为m的金属杆与导轨接触良好并静止于处，金属杆接在两导轨间的电阻也为R。现用一垂直于杆且作用于杆中点的恒力F沿水平向右方向拉杆，使之由静止开始运动，若杆被拉出磁场前已做匀速运动，不计导轨的电阻，忽略空气阻力。则下列说法正确的是（ ）
A. 金属杆做匀速运动时的速率为
B. 金属杆出磁场前的瞬间，金属杆上两点间的电压为
C. 金属杆穿过整个磁场过程中金属杆上产生的电热为
D. 金属杆穿过整个磁场过程中通过定值电阻R的电荷量为
【答案】AD
【解析】A．金属杆做匀速运动时满足，解得杆的速率为，选项A正确；
B．金属杆出磁场前的瞬间，金属杆上两点间的电压为，选项B错误；
C．金属杆穿过整个磁场过程中金属杆上产生的电热为，选项C错误；
D．金属杆穿过整个磁场过程中通过定值电阻R的电荷量为，选项D正确。
故选AD。
三、实验探究题：本大题有2小题，11题每空1分，12题每空2分，共16分。
11. 某物理兴趣小组测量一段某材料制成的电阻丝的电阻率。
（1）先用螺旋测微器测量电阻丝的直径d，示数如图甲所示，其直径=___________mm；再用刻度尺测出电阻丝的长度为L；
（2）用多用电表粗测电阻丝的阻值，当用“×10”挡时发现指针偏转角度过小，应该换用___________（选填“×1”或“×100”）挡，进行一系列正确操作后，指针静止时位置如图乙所示，=___________Ω
（3）为了准确测量电阻丝的电阻，某同学设计了如图丙所示的电路：
①闭合，当接a时，电压表示数为，电流表示数为，当接b时，电压表示数为，电流表示数为，则待测电阻的阻值为=___________（用题中的物理量符号表示），测量值___________（大于、等于、小于）真实值；
②根据电阻定律计算出该电阻丝的电阻率___________（用、d、L表示）。
【答案】（1） （2）×100 （3） 等于
【解析】（1）由图甲可知
（2）[1][2] 用多用电表粗测电阻丝的阻值，当用“×10”挡时发现指针偏转角度过小，说明待测电阻阻值较大，应换用“×100”挡，由图乙读数结合所选倍率可知
（3）[1]待测电阻的阻值为
[2]本实验的测量无系统误差，所以测量值等于真实值。
[3]根据电阻定律有
其中
联立求得
12. 如图甲，用“碰撞”实验验证动量守恒定律，用天平测得A、B球的质量分别为和，O点是轨道末端在白纸上的投影点，M、P、N为三个落点的平均位置．测出M、P、N与O的距离分别为s1、s2、s3，如图乙所示。
（1）关于实验器材，下列说法正确的是（ ）
A. A、B球的半径可以不同
B. 斜槽末端必须水平，斜槽必须光滑
C. 重锤的作用是标定斜槽末端在白纸上的投影点
（2）关于实验操作，下列说法正确的是（ ）
A. 实验时白纸和复写纸可以随时调整位置
B. A球每次必须从同一位置由静止释放
C. 实验前应该测出斜槽末端距地面的高度
（3）在实验误差允许范围内，若满足关系式________，则可以认为两球碰撞前后在水平方向上动量守恒；（用题中测量量表示）
（4）若实验中测得s1=15.50cm、s2=25.50cm、s3=40.00cm，假设碰撞过程中动量守恒，则m1与m2之比为_______；
（5）若该碰撞是弹性碰撞，则小球落点距离应满足的定量关系为________用（s1、s2、s3表示）。
【答案】（1）C （2）B （3） （4）4 （5）
【解析】（1）[1]A．为满足对心碰撞，则A、B球的半径必须相同，故A错误；
B．为保证小球做平抛运动，斜槽末端必须水平，斜槽无需光滑，故B错误；
C．重锤的作用是标定斜槽末端在白纸上的投影点，故C正确；
故选C。
（2）[2]A．实验时白纸和复写纸不能随时调整位置，故A错误；
B．为保证A球每次碰撞前的速度相等，A球每次必须从同一位置由静止释放，故B正确；
C．根据实验原理可知，斜槽末端距地面的高度相同，则运动时间相同，可用水平位移代替水平初速度，无需测量地面的高度，故C错误；
故选B。
（3）[3]根据动量守恒定律有
结合平抛运动规律
，
可知有
（4）[4]将s1=15.50cm、s2=25.50cm、s3=40.00cm代入
解得
（5）[5]若这个碰撞是弹性碰撞，由能量守恒可得
解得
四、计算题：本题共3小题，共38分。
13. 直流电动机在生产生活中有广泛的应用。如图所示是电动机提升重物的示意图，已知电源电动势，内阻，电动机内部线圈的电阻。闭合开关S，发现电动机被卡死，此时电压表的示数为，立即关闭电源，清除故障后重新闭合开关，电动机正常工作时，电压表的示数为。求：
（1）电阻R的阻值；
（2）电动机正常工作时的输出功率。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）电动机被卡住时，相当于纯电阻，电源内电压
解得
（2）电动机正常工作时，电源内电压
电路电流
电动机正常工作时的输入功率
电动机正常工作时热功率
电动机正常工作时的输出功率
14. 电磁感应在生活中有很多应用，某兴趣小组设计了一套电气制动装置，其简化模型可借助于图甲来理解。图甲中固定的水平平行光滑金属导轨处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，外接电阻阻值为R，金属棒电阻为r，质量为m，轨道宽度为d，金属棒的初速度大小为，其他部分电阻不计，平行导轨足够长。求：
（1）电磁制动过程中金属棒的最大加速度；
（2）电磁制动过程中金属棒运动的最大距离；
（3）某同学设想在电磁制动过程中，仅将图甲中的外接电阻换成初始不带电的电容器，其电容大小为C，其他条件不变，如图乙所示，求金属棒 最终的速度大小。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）最开始时加速度最大；根据，，
解得
（2）采用微元法，取极小一段时间；根据动量定理
由（1）知
所以
对上式进行1到n项求和可得
解得
（3）采用微元法，取极小一段时间，整个过程中电流为变化的
再根据，
代入求和
解得
15. 利用电场和磁场实现粒子偏转是科学仪器中广泛应用的技术。在图示的xOy平面（纸面）内，的区域Ⅰ内存在垂直纸面向外的匀强磁场，x轴上方的区域Ⅱ内存在沿y轴负方向的匀强电场。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子（不计重力），从原点O处以大小为的速度垂直磁场射入第二象限，方向与x轴负方向夹角，一段时间后垂直虚线边界进入电场。已知，，区域Ⅱ中电场的场强。求：
（1）区域Ⅰ内磁场的磁感应强度大小B；
（2）粒子从原点O出发到离开电场的总时间t；
（3）粒子离开电场时的速度大小v。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）粒子在洛伦兹力作用下做圆周运动，在磁场中做圆周运动的半径设为，由几何关系可得
解得
结合牛顿第二定律可得
联立上式解得
（2）粒子运动圆轨迹所对的圆心角为，在磁场中运动时间设为，则
其中
解得
粒子在电场中做类平拋运动，设该粒子的加速度大小为，在电场中运动时间为，沿y轴负方向运动的距离为，则有
解得
故竖直方向的位移
由于
粒子从电场边界离开，则总时间
（3）由动能定理得
解得