河南省南阳市2024-2025学年高二上学期1月期末考试物理试卷 含解析

这是一份河南省南阳市2024-2025学年高二上学期1月期末考试物理试卷 含解析，共15页。试卷主要包含了保持卡面清洁，不折叠，不破损等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.选择题答案使用2B铅笔填涂，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号；非选择题答案使用0.5毫米的黑色中性（签字）笔或碳素笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号在各题的答题区域（黑色线框）内作答，超出答题区域书写的答案无效。
4.保持卡面清洁，不折叠，不破损。
5.本试卷分试题卷和答题卷两部分，满分100分，考试时间75分钟。
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. 铁环上绕有对称的绝缘通电导线，电流方向如图所示，则（ ）
A. 铁环中心O点的磁感应强度为0B. 铁环中心O点的磁感应强度方向向右
C. 铁环正上方的A点磁感应强度方向向下D. 铁环正下方的B点磁感应强度方向向上
【答案】D
【解析】
【详解】将通电导线视为两部分，即看做两个左右对称放置的通电螺线管。由安培定则分别得到左右两边螺线管的磁场上端均为N极，下端为S极，根据通电螺线管周围空间磁感线的分布特点，可知O处磁感应强度方向向下，铁环中心O点的磁感应强度不为0；铁环正上方的A点磁感应强度方向向上，铁环正下方的B点磁感应强度方向也向上。
故选D。
2. 1932年，美国物理学家安德森在宇宙线实验中发现了正电子（正电子与电子质量相同，但是带等量的正电荷）。他利用放在强磁场中的云室来记录宇宙线粒子，并在云室中加入一块厚的铅板，借以减慢粒子的速度。当宇宙线粒子通过云室内的强磁场时，拍下粒子径迹的照片，如图所示。这个粒子的径迹与电子的径迹十分相似，只是偏转方向相反。由此，安德森发现了正电子，并由于这一发现，获得了1936年的诺贝尔物理学奖。由于所加铅板降低了粒子的运动速度，粒子在磁场中偏转的轨道半径就会变小，所以根据铅板上下粒子径迹的偏转情况，可以判定（ ）

A. 图中的粒子是由上向下运动的
B. 图中磁场方向应垂直于纸面向内
C. 图中上半部分的磁感强度大于下半部分的磁感应强度
D. 图中上半部分的磁感强度小于下半部分的磁感应强度
【答案】B
【解析】
【详解】A．粒子在磁场中运动洛伦兹力提供向心力
可得半径为
粒子穿过铅板后速度减小，粒子在磁场中运动半径减小，由图可知正电子从下向上穿过铅板。A错误；
B．由左手定则可知磁场的方向垂直纸面向里。B正确；
CD．图中上半部分的磁感强度等于下半部分的磁感应强度，CD错误。
故选B。
3. 操作1：取一只微安表，用手晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况。操作2：用导线把微安表的两个接线柱连在一起，再次晃动表壳，观察表针相对表盘的摆动情况（ ）
A. 操作1中表针的晃动比操作2中更剧烈
B. 操作2中表针的晃动比操作1中更剧烈
C. 操作1、操作2中表针的晃动剧烈程度相同
D. 运输微安表时不能把正、负接线柱连一起
【答案】A
【解析】
【详解】ABC．操作1中晃动电表，由于形不成闭合回路，所以表内只有感应电动势，没有电流，导体不受安培力的作用，表针的晃动幅度较大；操作2中微安表内会形成闭合回路，晃动电表，既有感应电动势产生，也有感应电流产生，导体受到安培阻力的作用，表针晃动幅度会变小，所以操作1中表针的晃动比操作2中更剧烈，故A正确，BC错误；
D．运输微安表时能把正、负接线柱连在一起，使得电表指针晃动时，产生感应电流，导体受到安培阻力作用，减小电表指针摆动角度，保护电表指针，故D错误。
故选A。
4. 在如图所示的电路中，两个灯泡和的规格相同，与线圈L串联后接到电源上，与可调电阻R串联后接到电源上。先闭合开关S，调节电阻R，使两个灯泡的亮度相同，再调节可调电阻，使它们都正常发光，然后断开开关S（ ）
A. 在断开开关S时，灯泡闪亮一下后逐渐熄灭
B. 在断开开关S时，灯泡闪亮一下后逐渐熄灭
C. 在断开开关S时，灯泡、均闪亮一下后逐渐熄灭
D. 在断开开关S时，灯泡、均不闪亮，直接逐渐熄灭
【答案】D
【解析】
【详解】一段时间电路稳定后，断开开关S，和与L、R构成回路，L相当于电源，因原来两个灯泡的亮度相同，则两支路电流相等，所以不会出现、闪亮一下再熄灭的现象，、都会逐渐变暗，且同时熄灭。
故选D。
5. 如图所示，是一个竖直的矩形导线框，全部处于磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，边水平，线框绕某一竖直固定轴以角速度匀速转动（按俯视的顺时针方向）。在边与磁场方向的夹角到达30°的时刻（图示位置），导线框中产生的瞬时电动势（ ）
A. 大小为B. 大小为C. 大小为D. 方向沿
【答案】B
【解析】
【详解】MN边与磁场方向成30°时，感应电动势为
由右手定则可知电流方向为KLMNK。
故选B。
6. 如图所示，在与纸面平行的匀强电场中有A、B、C三个点，是边长为的等边三角形的三个顶点，其电势分别为中、和。则匀强电场的电场强度大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】如图
D点的电势为
AC连线中点的电势与B的电势相同，根据等边三角形的特点可知，过B的等势面与AC垂直，所以电场方向由A到C，则有
故选A。
7. 如下图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻，当用电器变化时，相当于R的值变化（滑动片向下或向上移动）。如果变压器上的能量损失可以忽略，当用户的用电器增加时，下列说法正确的是（ ）
A. 电流表读数不变B. 电压表的读数变大
C. 电压表的读数变小D. 电流表的读数变小
【答案】C
【解析】
【详解】B．因输入电压不变，故电压表的读数不变，故B错误；
ACD．因输入电压不变，变压器匝数比不变，故电压表的读数也不变，当用户的用电器增加时，相当于减小，分得的电压也变小，即电压表的读数变小，又由于减小，则副线圈回路的电阻变小，故电流表的读数变大，电流表的读数也变大，故AD错误，C正确。
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，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
8. 在一次科学晚会上，一位老师表演了一个“魔术”：如图，一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐（金属）片，把它们分别跟静电起电机的两极相连。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看见整个透明塑料瓶里烟雾缭绕。摇动起电机，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕。若锯条接电源负极，金属片接正极，下列说法正确的是（ ）
A. 起电机摇动时，塑料瓶内锯条附近电场强度最大
B. 起电机摇动时，烟尘带负电
C. 消失的烟尘最终运动到了锯条上
D. 消失的烟尘是从瓶口和瓶底跑掉的
【答案】AB
【解析】
【详解】A．由尖端附近的电场线比较密集可知，在锯条附近的电场强度最大，故A正确；
BCD．负离子在电场力作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使它带负电，因此带负电烟尘，在电场力作用下，向金属片运动，最终被吸附到金属片上，故B正确，CD错误。
故选AB。
9. 如图所示，真空中有两个点电荷，为、为，分别固定在x轴的坐标为0和的位置上。下到说法正确的是（ ）
A. x轴上的位置的电场强度为0
B. x轴上的位置的电场强度为0
C. x轴上和的位置的电场强度的方向是沿x轴的正方向的
D. 取无穷远处电势为0，x轴上的位置电势均为负
【答案】BC
【解析】
【详解】A．两点电荷在 x轴上的位置产生的场强均沿x轴正向，可知该点的电场强度不可能为0，选项A错误；
B．x轴上的位置的电场强度为
选项B正确；
C．x轴上区域两电荷在各点叠加后的场强沿x轴正向，的位置的电场强度的方向是沿x轴的负方向，在的位置的电场强度的方向是沿x轴的正方向的，选项C正确；
D．取无穷远处电势为0，因，可知x轴上x=3cm处的电势为正，可知的位置电势不是均为负，选项D错误。
故选BC。
10. 有一块小量程电流表，满偏电流为，内阻为。现要将它改装成0～、0～的两量程电流表，某同学除了参考电路图甲外，还设计了如图乙所示电路（ ）
A. 甲电路可以防止换挡时电流全部流经表头，更加安全
B. 乙电路可以防止换挡时电流全部流经表头，更加安全
C. 若采用图甲的电路，则
D. 若采用图甲的电路，则
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．由图示电路图可知，图乙在更换量程时两个分流电阻都没有并联在表头两端，容易烧坏表头，图乙所示电路不合理，图甲所示电路合理，故A正确，B错误；
CD．对甲电路，量程为10mA时
量程为1mA时
解得，
故C错误，D正确；
故选AD。
三、实验题（本题共2小题，共14分。请按题目要求作答）
11. 某同学为了探究电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系，设计了如图所示的实验电路。实验操作如下：
A.随后再断开开关，闭合，电压表示数再次减少一半。
B.把开关接1，用几节干电池串联后给A充电，可以看到A充电后两极板具有一定的电压。
C.断开开关，闭合开关，让B的两极板完全放电。
D.把开关接2，使另一个相同的但不带电的电容器B跟A并联，可以看到电压表示数变为原来的一半。
该同学的操作顺序应为______。为了得到更多组实验数据，可以重复______。
【答案】 ① BDCA ②. CA
【解析】
【详解】[1]根据实验操作及原理可知，同学的操作顺序应为BDCA；
[2] 为了得到更多组实验数据，应重复CA。
12. 随着居民生活水平的提高，纯净水已经进入千家万户。某市对市场上出售的纯净水质量进行了抽测，结果发现有不少样品的电导率（电导率是电阻率的倒数，是检验纯净水是否合格的一项重要指标）不合格。
（1）你认为不合格的纯净水的电导率是偏大还是偏小？
（2）为了方便测量纯净水样品的电阻，将采集的水样装入绝缘性能良好的塑料圆柱形容器内，容器两端用金属圆片电极密封，如图甲所示。请用笔画线表示导线，连接测量纯净水样品电阻的电路。
（3）用游标卡尺测量塑料圆柱形内径d，示数如图乙所示，则______。
（4）如果测得塑料圆柱形容器内径为d，长度为l，某次测量电压表示数为U，电流表示数为I，请写出电导率的表达式______。
【答案】（1）偏大 （2）
（3）
（4）
【解析】
小问1详解】
不合格的纯净水中含有较多的离子，导电能力好，电阻率偏小，电导率偏大。
【小问2详解】
容器内水的电阻比滑动变阻器的电阻大得多，为了使电表指针有较大的偏转，滑动变阻器采用分压接法；容器内水的电阻远大于电流表的内阻，所以采用内接法，如图
【小问3详解】
游标卡尺精确度为0.1mm，读数为13mm+mm=13.7mm
【小问4详解】
根据欧姆定律
根据电阻定律有
则电导率为
四、计算题（本题共3小题，共40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位）
13. 某一具有速度选择器的质谱仪原理如图所示，A为粒子加速器，加速电压为；B为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为，两板间距离为d；C为偏转分离器，磁感应强度为。今有一质量为、电荷量为的正粒子（不计重力），经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动。求：
（1）粒子的速度为多少？
（2）速度选择器两板间电压为多少？
（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为多大？
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）粒子在A加速器中做加速直线运动，由动能定理得
解得粒子的速度为
（2）粒子在B速度选择器中做匀速直线运动，由受力平衡条件得
解得速度选择器两板间电压为
（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力
可得匀速圆周运动的半径为
14. 图中的是一个粗细均匀边长为l的正方形导线框，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。如果以x轴的正方向作为安培力的正方向，线框在图示位置的时刻开始计时。

（1）请通过计算在坐标纸上作出线框所受的安培力随时间变化的图像，标明图线关键位置的坐标值；
（2）线框穿过磁场的过程中产生的热；
（3）线框进入磁场的过程中流过导线任意横截面的电量（绝对值）和a、b两点间的电压。
【答案】（1） （2）
（3）；
【解析】
【小问1详解】
①线框进入磁场前
解得
由于没有进入磁场，所以安培力是0。
②进入磁场过程（～）
根据法拉第电磁感应定律有
根据欧姆定律有
根据安培力公式有
解得
方向沿x轴负向。
③进入磁场后，离开磁场前～，线框中没有感应电流，。
④离开磁场时（～），与进入磁场过程一样，，方向沿x轴负向。
则有线框所受的安培力随时间变化的图像如图所示。
【小问2详解】
线框穿过磁场进产生的热，根据功能关系有
解得
【小问3详解】
线框进入磁场的过程
其中
解得
根据右手定则可知a点电势较高，根据欧姆定律有
解得
15. 有一种电子仪器叫作示波器，可以用来观察电信号随时间变化的情况。示波器的核心部件是示波管，图甲是它的原理图。它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。电子枪的作用是产生高速飞行的一束电子。如果在偏转电极之间和偏转电极之间都没有加电压，电子束从电子枪射出后沿直线运动，打在荧光屏中心，在那里产生一个亮斑。如果示波管的偏转电极上加的是如图丙所示的待测的信号电压，偏转电极接入仪器自身产生的如图丁所示的锯齿形扫描电压，电子质量为m，带电量为，初速度为0，加速电压为，之间的距离为，左右方向长度为，之间的距离为，左右方向的长度为，右侧到荧光屏的距离为。电子在示波管中的运动时间远小于T，不计偏转电极与之间的水平距离，求

（1）0～T内任意时刻t荧光屏上的亮斑的x坐标；
（2）0～T内任意时刻t荧光屏上的亮斑的y坐标；
（3）由于T比视觉暂留时间（约为）小得多，所以观察者在荧光屏上看到的是稳定的亮线，请在坐标纸上画出x、y坐标轴，先求出x、y坐标的最大值，再画出亮线的图像。

【答案】（1）
（2）
（3）见解析
【解析】
【小问1详解】
设电子在加速电场中被加速后的速度为，则有
故偏转电极之间的电压为
电子在偏转电极之间运动加速度
运动时间
故，
故（或）
解得
【小问2详解】
偏转电极之间电压
电子在偏转电极之间运动加速度
运动时间
故，
故（或）
解得
【小问3详解】
由可知，0～T内当时x坐标达到最大值
由可知，0～T内当时y坐标达到最大值
故图像为