河北省保定市部分高中2024-2025学年高二下学期开学物理试卷（解析版）

这是一份河北省保定市部分高中2024-2025学年高二下学期开学物理试卷（解析版），共16页。试卷主要包含了本试卷主要考试内容， 如图甲所示，匝的线圈，2V，192J等内容，欢迎下载使用。
本试卷满分100分，考试用时75分钟。
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上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。
4.本试卷主要考试内容：人教版必修第三册，选择性必修第二册。
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. 雷达测速仪使用的雷达波是一种机械波
B. 常用的手持式无接触测温枪工作时用的是红外线
C. 声呐设备是潜艇的“眼睛和耳朵”，它发出的声呐波属于电磁波
D. 杀菌用的紫外线是可见光的一种，它属于电磁波
【答案】B
【解析】A．雷达测速仪使用的雷达波是一种电磁波，故A错误；
B．红外线最显著的特征是热效应，所以常用的手持式无接触测温枪工作时用的是红外线，故B正确；
C．声呐设备是潜艇的“眼睛和耳朵”，它发出的声呐波属于机械波，故C错误；
D．杀菌用的紫外线是不可见光的一种，它属于电磁波，故D错误。
故选B。
2. 电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力。感应线是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，压力越大电压越大。压电薄膜与电容器C、电阻R组成图甲所示的回路。红灯亮时，如果汽车的前、后轮先后经过感应线，则回路中产生两个脉冲电流（如图乙所示），即汽车闯红灯，电子眼立刻拍照。红灯亮时，下列说法正确的是（ ）
A. 车轮停在感应线上后，电阻R上一直有电流
B. 前轮经过感应线的过程中，电容器充电
C. 车轮经过感应线的过程中，电阻R上的电流一直增大
D. 汽车前轮刚越过感应线，又倒回到线内，一定会被电子眼拍照
【答案】D
【解析】A．汽车停在感应线上后，汽车对压电薄膜的压力不变，电压恒定，电路中没有电流，故A错误；
B．前轮经过感应线的过程中，对压电薄膜的压力先变大后变小，则电压先变大后变小，电容器先充电后放电，故B错误；
C．车轮经过感应线的过程中，如图乙所示，电阻R上的电流先变大后变小，再反向变大最后变小，故C错误；
D．汽车前轮刚越过感应线，又倒回线内，有两个脉冲电流，会被电子眼拍照，故D正确。
3. 如图所示，将一个铜质圆环，以初速度从位置Ⅱ竖直向上抛出，到位置Ⅰ时速度为0，圆环上升时其轴线与磁铁的悬线重合，且圆环所在平面始终水平。位置Ⅰ与位置Ⅱ的高度差为h，重力加速度大小为g，不计空气阻力，则圆环运动的时间（ ）
A. 等于B. 大于
C. 小于D. 等于
【答案】C
【解析】若环做竖直上抛运动，根据逆向思维，由运动学公式
可得运动时间
圆环从开始上升到达磁铁中间时，磁通量一直增大；而当从中间向上运动时，磁通量减小时；则由楞次定律可知，当圆环靠近条形磁铁时，感应电流阻碍其靠近，是排斥力，阻碍环的上升；当圆环穿过磁铁远离磁铁时，感应电流阻碍其远离，是吸引力，故先相互排斥，后相互吸引，阻碍环的上升；由于环始终受到阻力，相当于向下的加速度变大，加速度大于，根据可知时间变小，即小于。
故选C。
4. 如图所示，空间区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小，为磁场的右边界。磁场内一匝数的正方形闭合金属导线框平行于纸面放置，线框的边长，其右边与磁场边界重合。时刻线框从图示位置开始逆时针（俯视）绕以角速度匀速转动，此过程中感应电动势E随时间t变化的图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】线圈产生的电动势最大值为
线圈转动的周期为
在0~内，即0~时间内，线圈产生的电动势为
在内，即时间内，线圈处于磁场外部，产生的电动势一直为0，在即时间内，线圈产生的电动势为
故选D。
5. 研究磁铁对通电导线作用力的装置如图所示。当轻质细导线中通入电流I时，细导线下端的金属棒受到水平方向的磁场力，平衡时细导线偏离竖直方向的角度为。已知金属棒的质量为m，两细导线间的距离为L，磁铁上端为N极，把磁极之间的磁场看作匀强磁场，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A. 金属棒中通入电流的方向是由A向B
B. 金属棒受到的磁场力大小为
C. 接通电源瞬间金属棒的加速度大小为
D. 金属棒所在位置的磁场的磁感应强度大小为
【答案】D
【解析】A．根据左手定则可知，金属棒中通入电流的方向是由B向A，故A错误；
B．对金属棒受力分析，如图所示
根据力的平衡条件，可得磁场力大小为
故B错误；
C．由牛顿第二定律，可得
则接通电源瞬间金属棒的加速度大小为
故C错误；
D．根据
联立，解得
故D正确。
故选D。
6. 如图甲所示，粗糙绝缘水平面上方足够大空间内存在磁感应强度大小、方向垂直纸面向里的匀强磁场，带电物块A静置于水平面上，其所带电荷量。时，水平力F作用在物块A上，物块A由静止开始运动，其对水平面的压力随时间t变化的图像如图乙所示，取重力加速度大小，则下列说法正确的是（ ）
A. 物块A的质量为2kgB. 物块A带负电
C. 水平力F保持不变D. 物块A的加速度越来越大
【答案】A
【解析】A．初始时刻压力为20N，根据
解得
故A正确；
B．物块向左运动，压力增大，说明洛伦兹力向下，根据左手定则可知物块带正电，故B错误；
CD．图中压力随时间均匀变化，根据牛顿第三定律可知，物块A对水平面的压力大小为
可知加速度恒定；
水平方向有
解得
水平力F增大，故CD错误；
故选A。
7. 中国原子能科学研究院研制了50MeV质子回旋加速器，可以为空间辐射环境效应测试与分析提供重要的测试条件。如图甲所示为某回旋加速器的结构示意图，仪器由两个半径为R的半圆形中空铜盒、构成，两盒间留有一狭缝，宽度远小于铜盒半径。匀强磁场垂直穿过盒面，两盒的狭缝处施加如图乙所示的交变电压（仅频率可调）。已知粒子进入仪器时的初速度可近似认为是零，不考虑加速过程中粒子的相对论效应，忽略粒子在电场中加速的时间。使用该仪器加速质子（）时，交变电压的频率为f1，质子获得的最大动能为；使用该仪器加速α粒子（）时，交变电压的频率为f2，α粒子获得的最大动能为。下列判断正确的是（ ）
A. ，B. ，
C. ，D. ，
【答案】C
【解析】依题意，交变电场的周期与带电粒子运动的周期相等，可得
根据
联立，可得
可知交变电压的频率为
可得
即
当粒子在磁场中运动的轨迹半径为D形盒的半径R时，其动能最大，有
又
联立，解得
可得
即
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，有多项符合题目要求。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. 如图甲所示，匝的线圈（图中只画了2匝），线圈的面积，电阻，其两端与一个的电阻相连，线圈内有垂直纸面向里的磁场，以垂直纸面向里为磁场的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示，在0~0.10s时间内，下列说法正确的是（ ）
A. 流经电阻R的电流方向由a到b
B. 电阻R两端的电压大小为19.2V
C. 电阻R产生的焦耳热为0.192J
D. 通过电阻R的电荷量为0.04C
【答案】BD
【解析】A．根据楞次定律“增反减同”可知线圈中电流为顺时针，则流经电阻R的电流方向由b到a，故A错误；
B．根据法拉第电磁感应定律可得线圈产生的感应电动势V
则电阻R两端的电压大小为V
故B正确；
C．0.10s时间内电阻R产生的焦耳热为J
故C错误；
D．0.10s时间内通过电阻R的电荷量为C
故D正确。
9. 如图所示，、为两个相同的灯泡，线圈L的直流电阻可忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A. 闭合开关S瞬间，和都立刻变亮
B. 闭合开关S稳定后，只有亮
C. 断开开关S的瞬间，a点的电势比b点的电势低
D. 断开开关S，亮起后熄灭，立即熄灭
【答案】ACD
【解析】A．闭合开关S的瞬间，线圈自感阻碍流过线圈的电流增大，和都立刻变亮，故A正确；
B．闭合开关S稳定后，线圈L的直流电阻可忽略不计，被短路，只有亮，故B错误；
CD．断开开关S的瞬间，立即熄灭，线圈与L1构成回路，亮起后熄灭，因线圈产生与原电流方向相同的电动势，所以a点的电势比b点的电势低，故CD正确。
故选ACD。
10. 一小型水力发电站要将电能输送到附近的用户，输电线路如图甲所示，输送的总功率为，发电站的输出电压随时间变化的图像如图乙所示，为减少输电功率损失，先用一理想升压变压器将电压升高再输出，已知升压变压器原、副线圈的匝数比，输电线的总电阻。下列说法正确的是（ ）
A. 用户获得的交流电的频率为50Hz
B. 升压变压器副线圈两端的电压为350V
C. 通过输电线R的电流
D. 由于输电线有电阻，输电过程中损失的功率为2000W
【答案】AD
【解析】A．交流电的周期为，则交流电的频率为50Hz，在输电的过程中，频率不变，故A正确；
B．升压变压器的输入电压为
则输出电压为
故B正确；
C．输电线上的电流
故C错误；
D．输电线上损失的功率为
故D正确。
故选AD。
三、非选择题：共54分。
11. 某物理兴趣小组制作了一个简易电子体温计，其结构图如图甲所示。
（1）兴趣小组测出某种热敏电阻的图像如图乙所示，那么他们选用的应该是电路图__________（填“丙”或“丁”），由图乙可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而__________（填“增大”或“减小”）。
（2）小明为了准确测量某一温度下热敏电阻的阻值，设计电路如图戊所示。实验绘制出了如图己所示的图像，图线为一条直线，斜率为k，纵截距为b。为电阻箱阻值的示数，I为A的示数，为G的示数，则__________。
【答案】（1）丁 减小 （2）
【解析】（1）[1]描绘热敏电阻的伏安特性曲线，电压从0开始调节，故选择的是分压电路丁；
[2]图像上各点与坐标原点连线的斜率表示该状态的电阻的倒数，由图1可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
（2）根据电流关系
整理可得
可知图像的斜率
解得
12. 在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，请回答下列问题：
（1）为弄清灵敏电流表的指针摆动方向与电流方向的关系，某同学想用多用电表的某一挡位来进行探究，他应选用多用电表的__________（填“欧姆”“直流电流”“直流电压”“交流电流”或“交流电压”）挡，对灵敏电流表进行测试。该同学先将多用电表的红表笔接灵敏电流表的正接线柱，再将黑表笔__________（填“短暂”或“持续”）接灵敏电流表的负接线柱，此时发现灵敏电流表的指针向右摆动。
（2）实验中，该同学将磁铁向下从线圈上方插入线圈时，发现电流表的指针向右偏转如图甲所示，说明磁铁的下端为__________（填“S”或“N”）极。
（3）另一位同学利用图乙所示的实验器材来研究电磁感应现象及判定感应电流方向。闭合开关后将插入，发现指针向右偏转。下列说法正确的是（ ）
A. 断开开关，指针向左偏转
B. 拔出线圈，指针向右偏转
C 拔出软铁棒，指针向左偏转
D. 使滑动变阻器的滑片P右移，指针向右偏转
【答案】（1）欧姆 短暂 （2）N （3）AC
【解析】（1）[1]要使灵敏电流表指针摆动，一定有电流通过，想用多用电表的某一挡位来进行探究，只有“欧姆”档挡有电源，因此他应选用多用电表的“欧姆”挡。
[2]该同学先将多用电表的红表笔接灵敏电流表的正接线柱，由于灵敏电流计的量程很小，欧姆挡电表内部的电源电压相对较高，流过灵敏电流计的电流将较大，为保护灵敏电流计，将黑表笔“短暂”接灵敏电流表的负接线柱。
（2）[1]实验中，该同学将磁铁向下从线圈上方插入线圈时，发现电流表的指针向右偏转如图甲所示，可知感应电流是从电流表的负接线柱流入，可知线圈中感应电流产生的磁场方向向上，由楞次定律可知，磁铁的下端为N极。
（3）A．闭合开关后将插入，穿过线圈的磁通量增大，发现指针向右偏转，闭合开关，断开开关，穿过线圈的磁通量减弱，由楞次定律可知，指针向左偏转，故A正确；
B．拔出线圈，可知穿过的磁场减弱，由楞次定律可知，指针向左偏转，B错误；
C．稳定后拔出软铁棒，可知穿过的磁场减弱，由楞次定律可知，在中产生与开关闭合时相反方向的感应电流，指针向左偏转，故C正确；
D．使滑动变阻器的滑片P右移，可知变阻器接入电路的电阻值增大，则通过的电流减小，产生的磁场减弱，由楞次定律可知，由楞次定律可知，指针向左偏转，故D错误。
故选AC。
13. 电荷量为的点电荷固定在绝缘光滑水平桌面上，质量为的点电荷以速度绕着点电荷在水平桌面上做半径为的匀速圆周运动，已知静电力常量为，求：
（1）点电荷受到的库仑力大小；
（2）点电荷所带的电荷量。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）点电荷做匀速圆周运动，a对b的库仑力充当向心力，则有
（2）由库仑力公式得
解得
14. 如图所示，形金属框的宽度，固定在绝缘水平面上，其左端接一电动势、内阻的电源，金属框上放有质量的金属杆，金属杆接入电路的有效电阻。金属框所在区域加一磁感应强度大小的匀强磁场，磁场方向与水平面成角斜向上，金属杆处于静止状态，其余电阻不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小。求：
（1）金属杆受到的安培力；
（2）金属杆与金属框间的动摩擦因数的最小值。
【答案】（1），方向垂直磁场斜向上 （2）
【解析】（1）根据闭合电路的欧姆定律可得
故金属杆所受安培力大小
方向垂直磁场斜向上。
（2）对金属杆进行受力分析，如图所示，根据平衡条件
在水平方向上有
在竖直方向上有
解得
由于金属杆与金属框之间没有相对滑动，因此
解得
动摩擦因数的最小值为0.5。
15. 如图所示，三个矩形区域、、中，分别存在有界的匀强电场或磁场，为水平中轴线，区域I、III中有大小相等、方向相反的匀强电场，电场强度大小未知，区域II中存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为。在区域的中线上，将质量为、电荷量为的带正电粒子从距离边界线为的点由静止释放，粒子恰好能够进入区域III运动。已知区域II的水平宽度为，区域I、III的水平宽度足够大，不考虑电场、磁场的边界效应，不计粒子所受的重力。
（1）求匀强电场电场强度大小的值；
（2）若释放点到边界的距离为，求粒子前两次经过边界的时间间隔；
（3）若释放点到边界的距离为，且粒子恰能经过边界线端点点，求区域I的竖直高度。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）根据牛顿第二定律可得
设粒子在磁场中做圆周运动的速度大小为，根据运动学公式可得
粒子在磁场中运动时，根据洛伦兹力提供向心力可得
粒子恰好能够进入区域III时，在磁场中做圆周运动的半径
联立解得
（2）当点到边界的距离为时，由（1）可知，粒子在磁场中做圆周运动的半径
粒子在区域II、III中的运动轨迹如图所示
由几何关系知，粒子在磁场中做圆周运动的圆心角
粒子做圆周运动的速度
粒子在区域II中运动第一段圆弧所用的时间
粒子在区域III中运动的时间
则粒子前两次经过边界的时间间隔
（3）粒子前两次经过边界时在磁场中的偏移
粒子前两次经过边界时在电场中的偏移
区域I的竖直高度，其中
解得，其中。