2024~2025学年山西省阳泉市高二上学期期末考试物理试卷（解析版）

这是一份2024~2025学年山西省阳泉市高二上学期期末考试物理试卷（解析版），共17页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
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，只有一个选项是符合题目要求的。
1. 一个光滑平行金属导轨固定在水平桌面上，导轨间距为d，两导轨间通有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B，导轨左端连接着一个定值电阻，现有四根导体棒放在导轨上均以速度做匀速直线运动，则下列四根导体棒产生的感应电动势不等于的是（ ）

A. AB. BC. CD. D
【答案】C
【解析】根据可知， ABD切割磁感线的有效长度，产生的感应电动势均为，而C满足磁场、速度和导体棒相互垂直，此时导体棒的有效长度为
其中为导体棒与导轨间的夹角，产生的电动势为
2. 某同学将辉光球启动后再将日光灯靠近辉光球，发现日光灯发光。通过查阅资料发现，启动辉光球时，内部的线圈可以产生不均匀变化的电场，产生的电场会使日光灯发光（如图所示），以下操作一定不会使日光灯发光的是（ ）
A. 用金属网罩将日光灯罩起来再靠近辉光球
B. 用手触碰辉光球后再将日光灯靠近辉光球
C. 将辉光球用金属网罩罩起来再靠近日光灯
D. 人触摸辉光球再使日光灯贴在人的手臂上
【答案】A
【解析】A．由于辉光球内部的线圈产生不均匀变化的电场，用金属网罩将日光灯罩起来，根据静电屏蔽的知识可知，日光灯被屏蔽，故不能发光，符合题意，A正确；
BD．用手触碰辉光球不会对此现象产生影响，日光灯依然发光，不符题意，BD错误；
C．若用金属网罩罩住辉光球，此时金属网罩外部仍然有不均匀变化的电场，当日光灯靠近时仍然可以使日光灯发光，不符题意，C错误。
3. 电吉他的原理用到了电磁感应现象，拾音器的简化结构如图甲所示，当用手拨动被磁化的金属弦时，线圈中产生感应电流，电流经过音箱发出声音。若某次拨动琴弦时，在一段时间内，线圈中的磁通量与时间的变化如图乙所示，线圈中产生的感应电动势E与时间t的变化关系可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】根据图甲可知线圈中磁场始终向上，由图乙可知磁通量先变大后变小再变大，根据法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势为
磁通量随时间变化的斜率一开始最大，先变为零再变为反向最大，然后反向变为零再正向逐渐变大，可知ABD错误，C正确。
故选C。
4. 某供电站向附近工地的工人宿舍供电，输电导线距离较大，等效电阻为r，如图所示。若该供电站输出电压恒定，每间宿舍的用电器相同，不考虑用电器的电阻变化及宿舍间的导线电阻，当工人宿舍越来越多的开始用电时（ ）
A. 通过导线的电流一定越小
B. 每个宿舍的两端电压一定越大
C. 工地宿舍消耗的总功率一定越大
D. 供电站的输出效率一定越小
【答案】D
【解析】AB．当开始用电工人宿舍越多时，宿舍电路的总电阻越小，则宿舍电路的分压越小，由于总电压不变，导线的分压变大，导线电流变大，故AB错误；
C．当宿舍总电阻和导线电阻相等时，工地消耗的功率最大，由于不清楚宿舍总电阻与导线电阻的大小关系，故工地宿舍消耗的总功率不一定越大，故C错误；
D．供电站的输出效率为
当开始用电的宿舍越多时，电阻R越小，输出效率越低，故D正确。
故选D。
5. 某街道电线杆上有两根相互平行且平行于水平地面的长直导线甲、乙，分别固定在同一个支架上，固定点为A、B，两根导线间的距离为d。在A、B连线的延长线上有一点C，C点距离甲导线为2d，距离乙导线为d；在A、B两点连线的中垂线上有一点D，D点与两根导线的距离均为d（ABD平面与导线垂直），如图所示。已知长直导线周围某点磁感应强度的大小为（k为已知常数，I为导线中的电流，r为该点与导线间的最短距离），假设某时刻两根导线中的电流I大小相等、方向相反，则（ ）
A. AB连线上的各点的磁感应强度均为零
B. 两根导线的作用力有相互吸引的趋势
C. C点的磁感应强度大小为
D. D点的磁感应强度大小为
【答案】D
【解析】A．由图可知，根据矢量的合成方法可知，两导线之间的位置磁感应强度不为零，故A错误；
B．甲导线在右侧产生的磁场垂直纸面向外，根据左手定则可知，乙导线所受的安培力向右，两根导线有排斥的趋势，故B错误；
C．C点处的磁感应强度为，故C错误；
D．导线侧视图如图所示，由此可知D点的磁场等于
故D正确。
6. 某小组将螺线管通有电流I，若将一个单匝线圈a套在螺线管上且圆心通过螺线管的轴线（线圈a的直径略大于螺线管的直径），将另一个单匝线圈b放在螺线管的上方，且与a线圈在同一竖直平面上，如图所示。当电流增大时，下列有关b线圈的电流方向（由左向右观察）。a线圈的收缩或扩张趋势判断正确的是（ ）
A. 顺时针；扩张B. 顺时针；收缩
C. 逆时针；收缩D. 逆时针；扩张
【答案】A
【解析】由图可知，螺线管中电流产生的磁场左端是S极，右端是N极，b线圈中的磁通量是向左增强，根据楞次定律可知，由左向右观察，b线圈中产生顺时针的电流；由于a线圈中的净剩向右的磁通量增大，则线圈有扩张的趋势使磁通量减小。
7. 下图是电子光学中静电透镜的原理，O为球形界面的圆心，界面外部的电势均为，内部的电势均为，，法线是过球心的直线，一束靠近界面的平行电子束射向界面，电子的速度为，与法线的夹角为，经过界面后电子束发生偏折（过圆心的电子束不发生偏折），电子的速度变为，与法线的夹角为。已知电子的电荷量大小为e，不计相对论效应和电子间的相互作用，则（ ）
A.
B.
C. 电子束经过界面后会聚到O点
D. 电子经过界面后动能改变量为
【答案】D
【解析】AD．经过界面后电场力做正功为
电子的动能增加量为
又
故
故A错误，D正确；
C．球形界面的外部电势低于界面的内部电势，在界面处的电场方向为沿着半径向外，电子经过界面受到的电场力指向圆心，由于电子具有垂直电场力方向速度，电子不会会聚到O点，故C错误；
B．电子沿着电场力方向速度变化，垂直电场力方向速度不变，则
即
故B错误。
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，有选错的得0分。
8. 霍尔元件的应用非常广泛，磁传感器中常用到霍尔元件。如图所示有一个霍尔元件（载流子为电子），现通有水平向右的恒定电流I，并放在垂直纸面向外的匀强磁场B中（电流与磁场垂直），在上下两水平面A和接电压表（图中未画出），并将该电压表改装成测量磁感应强度的仪表。下列说法正确的是（ ）
A. A表面接电压表的正接线柱B. 表面接电压表的正接线柱
C. 改装的磁感应强度表刻度均匀D. 改装的磁感应强度表刻度不均匀
【答案】AC
【解析】AB．根据左手定则，由于霍尔元件的载流子是电子，电子在磁场的作用下偏向极板，极板的电势比A极板电势高，则A极板接电源的正极，故A正确，B错误；
CD．根据电流的微观表达式有
其中，n为单位体积内电子个数，S为通过电流的横截面积，e为电子的带电荷量，v为电子定向移动速率，由于在霍尔元件中最终形成稳定的电场，其电势差为
其中d为霍尔元件的厚度，即上下极板间的距离，两式联立解得
由式子可知，电势差与磁感应强度成正比，可知，将电压表改装为磁感应强度表，刻度均匀，故C正确，D错误。
9. 地球表面存在着不均匀磁场（磁场方向平行于地面），已知地球表面的磁感应强度为B，从地面起每升高l磁感应强度均匀减小。科学家设想用地磁场对飞行器的速度进行干扰，若在飞行器下方固定一个边长同为l的正方形单匝线框（线框面积不变），如图所示。已知线框的电阻阻值为R，当飞行器竖直降落至地面时速度为v（线框上下两边始终处于水平），则此时（ ）
A. 线框受到的安培力向下
B. 线框中的电流为逆时针
C. 线框中的电流为
D. 线框受到的安培力为
【答案】BC
【解析】AB．由于地磁场分布不均匀，导线框上、下两边运动方向相同，下面导线所在位置的磁场更强，线框中的电流方向由下面导线决定，根据右手定则判断电流为逆时针方向，再根据左手定则判断，上、下两根导线的安培力方向相反，根据可知，两根导线的电流相同，下面导线所处的位置磁场更强，左右两根导线所受的安培力等大反向而平衡，线框整体所受安培力向上，A错误，B正确；
CD．设地面处的磁感应强度为B，下面导线产生的电动势更大，则线框中的电动势为
此时电路中电流为
安培力为
C正确，D错误。
10. 如图所示，竖直面内有一个内部光滑的绝缘半圆轨道，轨道的直径AB竖直，圆心为O，空间内存在一个水平向右的匀强电场（图中未画出）。现有一个质量为m，电荷量为的带电小球静止在轨道内部C点，CO的连线与竖直方向成角，P点与O点等高。下列说法正确的是（ ）

A. 电场强度为
B. 若将电场逆时针缓慢旋转90°的过程中，为使小球仍然静止在C点，电场强度的大小缓慢变化，则最小值为
C. 若电场强度大小不变，将方向顺时针缓慢旋转，小球在缓慢运动过程中，则轨道对小球的支持力最大值为2mg
D. 若电场强度大小不变，将方向逆时针缓慢旋转，小球在缓慢运动过程中，则小球与圆心连线和竖直方向的夹角的正弦值最大为
【答案】ABD
【解析】A．由于小球在重力、电场力和支持力的作用下静止于C点，对小球进行受力分析，如图所示

根据几何关系可得电场力为
电场强度为
故A正确；
B．若将电场逆时针缓慢旋转，小球若能静止在C点，根据三角形法则，画出小球受力变化情况，如图所示

由图中可以看出，电场力先变小后变大，当电场力与支持力垂直时电场力最小，即
解得
故B正确；
C．若仅将电场顺时针旋转，根据三角形法则，电场力大小不变，以为圆心，以电场力的大小为半径作圆，如图所示

由图可知将电场方向顺时针缓慢旋转，小球所受到的支持力逐渐增大，当电场方向竖直向下时支持力最大，为
由于电场方向竖直向下时的支持力大于电场方向顺时针缓慢旋转时的支持力，故小球在缓慢运动过程中，轨道对小球的支持力最大值小于2mg，故C错误；
D．若仅将电场力逆时针旋转的过程中，根据三角形法则可知，电场力的变化如图所示，当电场力与支持力垂直时，与竖直方向的夹角最大，如图所示

根据图中可得与竖直方向夹角正弦值为
故D正确。
故选ABD。
三、实验题：本题共2小题，12题第二空1分，其余每空2分，共15分。
11. 物理小组为了验证“楞次定律”实验，利用图甲中的器材进行了如下操作：将电源、开关、滑动变阻器和线圈A组成电路，闭合开关，将线圈A插入线圈B，观察并记录电流方向和线圈A的磁场方向。

根据图乙判断在实验中线圈A的下端是______极，A线圈插入B线圈后闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转一下（电流由左向右进入电流计，指针向左偏转，反之右偏），将滑动变阻器滑片向右滑动到某位置时，电流计指针将向______偏一下。若俯视线圈B，绕向为沿______（选填“顺时针”或“逆时针”）由上端绕至下端。
【答案】N 左 逆时针
【解析】[1][2]根据右手螺旋定则可知，A线圈的下端是N极，由于闭合开关时，磁场增强，电流计指针向右偏转一下，向右移动滑动变阻器时，电路中的电流减小，磁场减弱，电流计指针会向左偏一下。
[3]根据“电流由左进入电流计，指针向左偏，反之右偏”的原则，A线圈的磁场是向下的减弱，B线圈中产生的感应磁场方向向下，以阻碍A中磁通量的减弱，俯视线圈由上端绕至下端为逆时针绕向。
12. 某兴趣小组利用伏安法测量定值电阻的阻值，采用了以下器材：
①电压表V（量程为0~3V，内阻约3kΩ）；
②电流表A（量程为0~0.6A，内阻约为0.1Ω）；
③电源E（电动势3V，内阻不计）
④滑动变阻器R（10Ω 2A）：
⑤开关、导线若干；
⑥多用电表；
⑦待测电阻。
（1）小组同学先利用多用电表对待测电阻进行粗测，按操作顺序逐一写出步骤的序号：______。根据图甲的数据可知，该电阻约为______Ω。
A．测量待测电阻的阻值
B．将选择开关旋转到“×1”位置
C．将两支表笔直接接触，调节“欧姆调零旋钮”，使指针指向欧姆零点
（2）关闭多用电表后用伏安法对待测电阻的阻值进行精确测量，实验电路图如图乙所示，为了减小系统误差和偶然误差（测量多组数据），请将图乙的电路用笔画线代替导线连接完整______。正确连线后该小组同学根据测量数据绘制出的图像如图丙所示，根据图像可知该定值电阻的阻值为______Ω（结果保留两位有效数字）。
（3）该小组同学找来了两个电源A、B（电动势分别为和内阻分别为和），现将待测电阻分别接入上述电源中（如图丁所示），发现两次电阻消耗的功率相等，若，则______（选填“>”“