河南省南阳市六校2024-2025学年高二上学期期末物理试卷（解析版）

这是一份河南省南阳市六校2024-2025学年高二上学期期末物理试卷（解析版），共16页。
1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．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。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 频率在0.1THz~10THz的电磁波被称为太赫兹波，THz是频率单位，。太赫兹波可广泛应用于雷达、遥感、国土安全与反恐、高保密的数据通讯与传输、大气与环境监测、实时生物信息提取以及医学诊断等领域。已知光在真空中的传播速度为，则太赫兹波在真空中的波长范围是（ ）
A. 0.1m~10mB.
C. D.
【答案】D
【解析】真空中的波速，波长、波速v、频率f之间的关系为
在真空中
频率范围，解得真空中的波长范围。
故选D。
2. 电感线圈L和电容器C构成LC振荡电路，时刻，电容器正在放电，电感线圈中的磁场与电容器电场如图所示。从时刻开始计时，电路中的电流i随时间t的变化图像可能正确的是（ ）

A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】从图中看，时刻电路中的电容器正在放电，所以此时电流既不是0，也不是最大值，而是要等到电容器放电完毕电流才达到最大值。
故选B。
3. 如图所示，三角形abc为等边三角形，顶点a、b分别放置两条通电长直导线，长直导线与纸面垂直，导线a的电流方向向外、导线b的电流方向向里时，c点的磁感应强度沿着bc向右。保持b中电流不变，当导线a中的电流为时，c点的磁感应强度沿着ac斜向下，则导线a的电流分别为和时，其在c点产生的磁感应强度大小之比为（ ）
A. B. C. D. 4
【答案】D
【解析】根据安培定则，作出b中电流在c点产生的磁场，电流和在c点产生的磁场和，如图所示
根据题意，c点的磁感应强度沿着bc向右时，因为三角形abc是正三角形，则有
解得
c点的磁感应强度沿着ac斜向下时，则有
所以，则
故选D。
4. 如图所示，两个导体线圈A、B放置在水平桌面上，线圈B固定不动，线圈A中存在顺时针方向的恒定电流，当线圈A沿着桌面向着B线圈运动过程中（接触前），下面说法正确的是（ ）
A. 线圈B中不会产生感应电流
B. 线圈B中产生逆时针方向的感应电流
C. 线圈B中产生顺时针方向的感应电流
D. 线圈B中感应电流先顺时针后逆时针
【答案】C
【解析】A靠近B的过程中穿过B的磁通量增加，由安培定则判断线圈A产生的磁感线从里向外穿过线圈B，根据楞次定律B中感应电流的磁场方向为从外向里，再由安培定则判断B中感应电流的方向为顺时针方向。
故选C
5. 如图所示，带绝缘柄两极板组成孤立的带电平行板电容器，极板正对面积为S。在图示位置静止不动时，两极板之间的场强为E，两板之间介质的介电常数为，静电力常量为。某时刻人手开始缓慢向左移动，逐渐拉开两极板之间的距离，当人手向左移动较小的距离时（ ）
A. 电容器的电容不变B. 电容器的电容变大
C. 电场强度E变小D. 电场强度E不变
【答案】D
【解析】AB．设两极板之间的距离为d，根据电容器的电容可知，当某时刻人手开始缓慢向左移动，逐渐拉开两极板之间的距离，d 增大时，电容器的电容减小，AB错误；
CD．根据，，结合电容器的电容
联立解得
可见当d增大时，E不变，C错误，D正确。
故选D。
6. 如图所示，坐标系中第Ⅰ象限内存在与纸面垂直的匀强磁场，a点和b点的坐标分别为和，过x轴上点的虚线与x轴垂直。两个完全相同的带电粒子甲和乙分别从a点和b点以相同的速度沿x轴正方向射入磁场，甲到达点时速度方向刚好与虚线相切，不计粒子重力，则乙到达虚线上的位置坐标是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】甲到达点时速度方向刚好与虚线相切，表明粒子在磁场中轨迹圆的半径，由于a、b相距，则粒子乙的圆心c与O点相距，如图所示
粒子乙的轨迹与x轴的交点d与O点的距离，
根据几何关系，乙到达虚线上的位置e与的距离
所以e点坐标
故选D。
7. 如图所示，第Ⅲ、Ⅳ象限存在磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁感应强度方向与xOy平面垂直，一个电阻为R、半径为l的圆弧形闭合线圈围绕圆心O以角速度顺时针匀速转动，从线圈OA边进入磁场开始计时，线圈转动n圈的过程中，线圈中产生的焦耳热为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】导线框切割磁感线的等效长度始终等于圆弧半径，因此在产生感应电动势时其瞬时感应电动势大小始终为
转动1圈有感应电流的时间为
产生的焦耳热
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求。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. 如图所示，两个相同带正电小球A、B连线中点为O，过O的垂直平分线上有一带负电的小球C，三个小球带电量绝对值相等，三个小球之间的距离均相等，是AO的中点，是BO的中点。三个带电小球都可视为点电荷，则下列说法正确的是（ ）
A. 场强相同
B. 电势相等
C. 负的试探电荷在O点电势能比它在处电势能大
D. 负的试探电荷在O点电势能比它在处电势能小
【答案】BC
【解析】A．两正电荷在点的合场强向右，在点的合场强向左，负电荷在和点的场强分别沿右上方和左上方，由矢量合成可知，和的场强大小相等、方向不同，故A错误；
B．由等量同种电荷的电场分布规律，可知两正电荷的电场在和两点的电势相同，负电荷C在、两点的电势也相同，电势是标量，故、两点的电势相同，故B正确；
CD．两正电荷在点的电势比在O点的高（因两正电荷在AO间的合场强向右），负电荷C产生的电场中，离负电荷越近电势越低，故负电荷C在点的电势也比在O点的要高，可知点电势比O点高，而负电荷在电势越高处电势能越小，故C正确，D错误。
故选BC。
9. 如图所示为远距离输电示意图，升压变压器和降压变压器都可以看成理想变压器，电压表和电流表都可以看成理想电表，输电线电阻R和用户电阻都是定值电阻，升压变压器原线圈与交流发电机相连。改变发电机的转速后，发现电流表的读数变成了原来的2倍，则下列说法正确的是（ ）
A. 电流表的读数等于原来的4倍
B. 电压表的读数等于原来的2倍
C. 发电机的转动角速度等于原来的2倍
D. 由于输电线功率损失，得到的功率小于原来的4倍
【答案】BC
【解析】AB．理想变压器的原副线圈匝数比不变，根据理想变压器原副线圈电流比与匝数比的关系可知的读数变成了原来的2倍，则读数为原来的2倍，降压变压器副线圈电压为原来的2倍，降压变压器原线圈电压变为原来的2倍，电阻R上的电压也为原来的2倍，电压表的读数
所以U为原来的2倍，故A错误，B正确；
C．发电机电压有效值
可知电压表的读数U加倍表明变成原来的两倍，故C正确；
D．电阻得到功率等于原来的4倍，故D错误。
故选BC。
10. 如图所示，足够长的两平行光滑金属轨道与水平方向的夹角为，质量为m的金属杆垂直轨道放置，距离金属杆为a以下区域有磁感应强度大小均为B、宽度均为b的多个矩形匀强磁场区域，磁场方向分别垂直于斜面向下或向上，相邻磁场间距也为b，轨道下端接有电阻为R，两轨道间距为。当金属杆由静止释放后，发现金属杆每次进入磁场时的速度都相同。金属杆接入电路的电阻为2R，与轨道始终接触良好，其余电阻不计，，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 金属杆每次刚进入磁场时加速度方向一定沿斜面向下
B. 金属杆穿出磁场前一定做匀速直线运动
C. 金属杆从最后一个磁场穿出时的速度大小为
D. 金属杆从释放到穿出第n个磁场时金属杆产生的热量为
【答案】CD
【解析】AB．金属杆在无场区做匀加速运动，而金属杆进入磁场的速度相等，所以金属杆每次刚进入磁场时一定先做减速运动，加速度方向沿斜面向上，进入磁场后可能一直做减速运动，也可能先减速后匀速，故AB错误；
C．由题意金属杆从最后一个磁场穿出时的速度与从第一个磁场穿出时速度相同，金属杆进第二个磁场时速度与进第一个磁场时速度相同，有
所以有
联立得
故C正确；
D．金属杆从刚进入磁场1到刚进入磁场2的过程，由能量守恒定律得
金属杆通过各磁场时产生的热量均相同，所以总热量为
所以金属杆产生的热量为
故D正确；
故选 CD。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 如图1所示是一种利用放电法测量电容器的电容C的实验电路。主要实验步骤如下：
①按照电路图连接电路，在断开的情况下闭合给电容器充电，等电压表指针稳定后记下电压表的读数；
②断开，闭合，让电容器通过滑动变阻器R放电，放电过程中，每隔1s记录下电流表的读数I；
③利用实验数据，作出图像如图2所示。
（1）调节滑动变阻器R的值可以改变电容器的放电时间，实验过程中若发现电容器放电时间较短，需要增加放电时间，应该把滑动变阻器R的触头______移动（填“向上”或“向下”）。
（2）图像与坐标轴围成的面积表示______，根据图像，电容器储存的电荷量______C（结果保留2位有效数字）。
（3）待测电容器电容______F（结果保留2位有效数字）。
【答案】（1）向上 （2）电容器储存的电量 （3）
【解析】（1）滑动变阻器阻值越大，电路中电流越小，根据可知放电时间越长，应把滑动变阻器R的触头向上移动。
（2）[1]根据可知图像与坐标轴围成的面积表示电容器储存的电量；
[2]题中图像面积有17个格子，每个格子面积为
电容器存储电量
（3）电容器电容
12. 某同学利用如图1所示电路来测量电源的电动势和内阻，实验室提供的实验器材有：
待测电源（电动势E约3V，内阻r约05Ω）；
电阻箱R（最大阻值为999.9Ω）；
定值电阻；
定值电阻；
电流表A（量程0.2A，内阻）；
开关、导线若干。
（1）实验过程中，当电流表读数为I时，通过的实际电流为_________（用I、、表示）。
（2）改变电阻箱阻值R，电流表读数I相应发生变化，多次调节电阻箱旋钮，记录下多组R、I数据，然后用图像法处理实验得到的这些数据，以为纵轴，R为横轴，作出图线如图2所示。根据图线求得电源电动势______V，内阻______Ω（结果均保留2位有效数字）。
【答案】（1） （2）3.0 0.67
【解析】（1）电流表和电阻并联，电阻上的电流，总电流
（2）[1][2]根据闭合电路欧姆定律，可得
化简后
代入数据可得
斜率
纵轴截距
根据图线可知斜率
截距
电动势
内阻
13. 如图所示，水平面内相距1m光滑的平行金属导轨接有0.8Ω的电阻R，磁感应强度大小为0.5T的匀强磁场与导轨平面垂直。一质量0.2kg、有效电阻0.2Ω的金属棒与导轨垂直放置。某时刻给金属棒施加一个水平向右的外力F，让金属棒由静止开始以的加速度做匀加速运动，当通过电路某截面的电荷量为1C时撤去外力F，导轨电阻不计，求：
（1）金属棒加速运动的距离；
（2）撤去外力后，金属棒减速运动过程中电路产生的总焦耳热。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）设金属棒匀加速运动的距离为x，匀加速运动的时间为，回路的磁通量的变化量为，回路中的平均感应电动势为，由法拉第电磁感应定律得
其中
设回路中的平均电流为，由闭合电路欧姆定律得
则通过电阻R的电荷量为
代入数据得
（2）设撤去外力时金属棒的速度为v，对于金属棒的匀加速运动过程，由运动学公式得
撤去外力后由能量守恒得
代入数据得
14. 如图所示，倾角的固定绝缘斜面长度为，处于范围足够大的匀强电场中，电场强度的方向与斜面平行，把一个质量、带电量的小物体由斜面底端静止释放，经过小物体运动到斜面顶端，然后冲出斜面。已知小物体与斜面之间的动摩擦因数为，重力加速度g取，空气阻力忽略不计，求：
（1）匀强电场的电场强度E的大小；
（2）小物体冲出斜面后竖直方向运动1.25m时，小物体水平方向运动的距离。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）根据运动学公式
解得
设小物块所受电场力为F，根据牛顿第二定律
解得
电场强度
联立解得
（2）小物块离开斜面后，只受电场力和重力作用，竖直方向有
水平方向有
解得，
竖直分速度
竖直向上运动1.25m的时间
水平方向的分速度
小物体冲出斜面经过1s水平方向前进的距离
15. 如图所示，y轴右侧有一半径为的圆形匀强磁场区域，磁场圆与y轴相切于原点O，磁场方向垂直于xOy平面向里，y轴左侧有沿y轴正方向的匀强电场。P是x轴上一点，P与原点O的距离为L，一质量为m、电荷量大小为q的带负电粒子从P点以初速度射出，速度方向与x轴正方向夹角，粒子经过y轴时速度方向与y轴垂直，从磁场离开时速度方向与x轴垂直，不计粒子重力。求：
（1）粒子经过y轴的位置与原点O的距离；
（2）电场强度和磁感应强度分别为多大；
（3）粒子从出发到离开磁场的总时间。
【答案】（1） （2）， （3）
【解析】（1）粒子在电场中的运动为类平抛运动的逆运动，水平方向
竖直方向
解得
（2）粒子在电场中的加速度大小
竖直分位移
解得电场强度
粒子进入磁场后做匀速圆周运动，以沿轴负方向的速度射出磁场，运动轨迹如图所示
由几何知识可知与竖直方向的夹角为，则
刚好为圆形边界的直径，则粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径
粒子在磁场中做圆周运动，由牛顿第二定律有
粒子的速度
解得
（3）粒子在电场中的运动时间
粒子离开电场后进入磁场前做匀速直线运动，位移
粒子做直线运动的时间
粒子在磁场中做圆周运动的时间
粒子从M点出发到穿出磁场所用的总时间