河北省衡水中学2024-2025学年高二上学期期末物理试题

这是一份河北省衡水中学2024-2025学年高二上学期期末物理试题，共12页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
1．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换成电信号的过程。下列属于这类传感器的是（ ）
A．红外报警装置B．走廊照明灯的声控开关
C．电子体重计的压力传感器D．自动恒温冰箱
2．如图所示，为竖直方向的弹簧振子，振子以O为平衡位置在BC间做简谐运动，则振子在运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．从C→O→B振子完成一次全振动B．振子在O点时弹簧的弹性势能等于零
C．振子的回复力由重力和弹力的合力提供D．从O→C弹簧振子的能量增加
3．飞机失事后，为了分析事故的原因，必须寻找黑匣子，而黑匣子在30天内能以一定的频率自动发出信号，人们就可利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号来确定黑匣子的位置。如图甲是黑匣子中电磁波发射电路中的LC 电磁振荡电路，图乙为电容器的电荷量q随时间t变化的图像，t=0时刻电容器的M板带正电。下列关于 LC 电磁振荡电路的说法中正确的是（ ）
A．若减小电容器的电容，则发射的电磁波波长变长
B．0~t₁时间内，线圈中的磁场方向向下
C．时间内，线圈的磁场能不断减小
D．时间内，电容器N板带正电，电容器正在充电
4．中国科学家想设计一个关于“绳系卫星”的实验，如图所示。从空间站上释放一个小卫星，小卫星与空间站之间用导电缆绳相连，“绳系卫星”位于空间站的正下方，若某时刻与空间站一起正好在赤道上空自西向东绕地球运行，下列说法正确的是（ ）
A．赤道上空地磁场方向为由北指向南
B．赤道上空地磁场方向为由东指向西
C．由于切割地磁感线，此时卫星的电势比空间站电势低
D．由于切割地磁感线，此时卫星与空间站之间有持续电流
5．竖直平行导轨MN上端接有电阻R，金属杆ab质量为m，跨在平行导轨间的长度为L，垂直导轨平面的水平匀强磁场方向向里，不计ab杆及导轨电阻，不计摩擦，且ab与导轨接触良好，如图所示。若ab杆在竖直方向上的外力F作用下匀速上升h，则下列说法错误的是（ ）
A．金属杆ab克服安培力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热
B．金属杆ab克服安培力所做的功与克服重力做功之和等于金属杆机械能的增加量
C．拉力F与重力做功的代数和等于金属杆克服安培力做的功
D．拉力F与安培力的合力所做的功等于mgh
6．随着科技的发展，各式各样的用电器层出不穷，对用电的需求也越来越多，解决充电难题已经刻不容缓，为了人们出行轻便，无线充电发展迅速。如图所示实线部分是某无线充电接收端电流经电路初步处理后的图象，其中曲线为正弦函数图像的一部分，则这种交流电的有效值为（ ）
A．B．C．D．
7．如图所示，原、副线圈总匝数为4:3的理想变压器，滑动触头初始位置在副线圈距上端三分之一处，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻的阻值为R，滑动变阻器的最大阻值为，滑片初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U，理想电流表A的示数为I。下列说法正确的是（ ）
A．保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，I减小，U增加
B．保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，消耗的功率增大
C．保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，消耗的功率增大
D．保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，I变小，U变小
二、多选题
8．如图所示，有一台交流发电机E，通过理想升压变压器和理想降压变压器向远处用户供电，输电线的总电阻为R。的输入电压和输入功率分别为和，它的输出电压和输出功率分别为和；的输入电压和输入功率分别为和，它的输出电压和输出功率分别为和。设的输入电压一定，当用户消耗的电功率变大时，有（ ）
A．减小，变大B．不变，变小
C．变小，变小D．变大，变大
9．如图所示，在平面直角坐标系的第一、二象限内，存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。大量质量为m、电荷量大小为q的相同粒子从y轴上的点，以相同的速率在纸面内沿不同方向先后射入磁场。当沿x轴正方向射入时，粒子恰好垂直x轴离开磁场，不计粒子的重力和粒子间的相互作用力，则（ ）
A．粒子可能带负电B．粒子入射速率为
C．粒子在磁场运动的最短时间为D．粒子离开磁场的位置到O点的最大距离为
10．如图，倾角为30的足够长光滑斜面上，水平界线PQ以下存在垂直斜面向下的磁场，PQ位置x=0，磁感应强度B随沿斜面向下位移x（以m为单位）的分布规律为B=8-2x（T）。一边长为L=2m（小于PQ长度），质量为M=4kg，电阻R=4Ω的金属框abcd从PQ上方某位置静止释放，进入磁场的过程中由于受到平行斜面方向的力F作用，金属框保持恒定电流I=2A，且金属框在运动过程中ab边始终与PQ平行，g=10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A．力F沿斜面向上
B．金属框进入磁场的过程中产生的电热为48J
C．金属框进入磁场的过程中力F做功9.5J
D．若金属框刚完全进入磁场后立即撤去力F，金属框将开始做匀加速直线运动
三、实验题
11．图甲为教学用的可拆变压器，A、B线圈均由材料和直径相同的导线绕制而成。

（1）某同学用多用电表欧姆挡分别测量A、B线圈的电阻值，发现A线圈电阻约为B线圈电阻的2倍，则可推断 线圈的匝数多（选填“A”或“B”）；
（2）为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，在图乙中该同学把线圈A与学生电源连接，另一个线圈B与小灯泡连接。其中线圈A应连到学生电源的 （选填“直流”或“交流”）输出端上；
（3）将与灯泡相连的线圈B拆掉部分匝数，其余装置不变，继续实验，则灯泡亮度 （选填“变亮”或“变暗”）；
（4）某次实验时，变压器原、副线圈的匝数分别为220匝和110匝，学生电源输出端电压的有效值为6V，则小灯泡两端电压的有效值可能是 。
A．12V B．6V C．3.6V D．2.8V
12．学生实验小组要测量量程为3V电压表的内阻RV（约为）可选用的器材有：
多用电表：
电源E（电动势约5V）；
电压表V1（量程5V，内阻约）；
定值电阻R0（阻值为）；
滑动变阻器R1（最大阻值）；
滑动变阻器R2（最大阻值）；
开关S，导线若干
完成下列填空：
(1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻，先将红、黑表笔短接调零后，选用图中 （填“A”或“B”）方式连接进行测量；
(2)该多用电表刻度盘上读出电阻刻度中间值为15，欧姆挡的选择开关拨至倍率 （填“×10”、“×100”或“×1k”）挡，多用电表和电压表的指针分别如图甲、乙所示，多用电表的读数为 ，电压表的读数为 V。计算出多用电表中电池的电动势为 V（保留3位有效数字）
(3)为了提高测量精度，他们设计了如图丙所示的电路，其中滑动变阻器应选 （填“R1”或“R2”）；
(4)闭合开关S，滑动变阻器滑片滑到某一位置时，电压表V1和待测电压表的示数分别为U1、U，则待测电压表内阻 （用U1、U和R0表示）。
四、解答题
13．如图所示，正方形线圈绕对称轴在匀强磁场中匀速转动，转速为，已知，匝数，磁感应强度，图示位置线圈平面与磁感线平行。闭合回路中线圈的电阻，外电阻。求：
（1）从图示位置开始计时，写出感应电流的瞬时表达式和交流电压表的示数；
（2）从图示位置转过过程中外力对发电机所做的功；
（3）从图示位置转过过程中的通过线圈截面的电荷量。
14．如图直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限内存在场强为E，沿x轴负方向的匀强电场，第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限内存在垂直坐标平面向里的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q（q>0）的带电粒子，从P（l，l）处由静止开始运动，第1次通过x轴时沿y轴负方向。不计粒子重力。求：
（1）匀强磁场的磁感应强度大小；
（2）粒子第3次经过y轴时的纵坐标；
（3）通过计算说明粒子离开P点后能否再次经过P点。
15．如图所示，整个空间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度。相距的足够长光滑平行导轨固定在水平地面上，质量均为的导体棒a、b垂直导轨放置并与导轨接触良好，两导体棒接入电路的电阻均为。导体棒a固定，导体棒b静止。其他电阻不计，现对导体棒b施加一恒力F，不计空气阻力，导体棒b的最大速度大小为，则：
（1）求恒力F的大小；
（2）若从施加F到导体棒b速度最大时，导体棒b向右移动的距离为48m，求该过程经历的时间（结果保留两位小数）；
（3）若在导体棒b速度最大时，撤掉F，同时解除导体棒a的固定，当a、b棒稳定时再在a的左侧释放一个与a、b相同的导体棒c，求从撤掉F到导体棒a、b、c稳定时，导体棒b上产生的焦耳热。
河北省衡水中学2024-2025学年高二上学期期末物理试题参考答案
1．A【详解】用遥控器调换电视机的频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程。
A．红外报警装置利用的是光学传感器；故A符合题意；
B．走廊照明灯的声控开关，实际是将声波转化成电信号的过程，故B不符合题意；
C．电子体重计的压力传感装置，是将压力转化成电信号的过程，故C不符合题意；
D．自动恒温冰箱的温控器，是将温度转化成电信号的过程，故D不符合题意。故选A。
2．C【详解】A．从C→O→B，再从B→O→C，振子完成一次全振动，故A错误；
B．振子在O点受到的弹簧的弹力等于振子重力，弹簧有形变，弹性势能不为0，故B错误；
C．振子的回复力由重力和弹力的合力提供，故C正确；
D．振子的动能、重力势能和弹簧的弹性势能的总和保持不变，故D错误。故选C。
3．D【详解】A．根据
可知若减小电容器的电容，则发射的电磁波频率变大，根据可知波长变短，故A错误；
B．0~t₁时间内，电容器的电荷量减少，电容器放电，电流由M极板流向N极板，根据右手定则可知线圈中的磁场方向向上，故B错误；
C．图像的切线的斜率大小表示电流，时间内，由图像可知电流逐渐增大，线圈的磁场能不断增大，故C错误；
D．时间内，线圈产生的感应电流对电容器反向充电，所以电容器N板带正电，电容器正在充电，故D正确。故选D。
4．C【详解】AB．赤道上空地磁场方向为由南指向北，AB错误；
CD．由于自西向东切割地磁感线，根据右手定则，此时卫星的电势比空间站电势低，没有闭合回路，没有持续电流，C正确，D错误。故选C。
5．B【详解】A．根据功能关系可知，金属杆ab克服安培力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热，故A正确，不符合题意；
B．金属杆机械能的增加量等于除重力外的其他力所做的功，即金属杆机械能的增加量等于外力F与克服安培力做功之差，即故B错误，符合题意；
CD．ab杆在竖直方向外力F作用下匀速上升h，由动能定理可得
故金属杆克服安培力做的功
拉力F与安培力的合力所做的功为故CD正确，不符合题意；故选B。
6．A【详解】根据交流电有效值的定义可得
解得这种交流电的有效值为故选A。
7．C【详解】A．将变压器与定值电阻看为一个整体，则等效电阻为
若保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，则等效电阻变大，原线圈中通过的电流减小，即电流表A的示数I减小，滑动变阻器两端电压减小，即电压表V的示数U减小，故A错误；
B．结合上述可知，等效电阻
由于滑动触头初始位置在副线圈距上端三分之一处，即原副线圈初始匝数比为
则等效电阻的初始值为，当向下缓慢滑动的过程中，等效电阻逐渐增大，由于理想变压器不消耗功率，则等效电阻的功率等于消耗的功率，令输入端电压的有效值为，则有
作出其图像，如图所示
可知，消耗的功率先增大后减小，故B错误；
C．保持位置不变，则上述等效电阻不变，向左缓慢滑动的过程中，接入电阻减小，原线圈通过的电流增大，根据电流匝数关系可知，通过负线圈的电流增大，则消耗的功率增大，故C正确；
D．结合上述可知，保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，I变大，上述等效电阻不变，则原线圈两端电压增大，则U变小，故D错误。故选C。
8．BD【详解】AB．用户消耗的电功率变大，由于是理想变压器，则P3也会变大；由于T1的输入电压U1一定时，U2也不变，则P2必须变大，线路上的电流变大，导致电阻R消耗的功率也变大，电阻两端电压也变大，所以U3变小，U4变小，故A错误，B正确；
CD．由于两变压器均是理想的，所以输入功率与输出功率相等，用户消耗的电功率变大，由于是理想变压器，则P3也会变大；由于T1的输入电压U1一定时，U2也不变，则P2必须变大，故C错误，D正确。故选BD。
9．BC【详解】A．根据题意，当粒子的速度沿x轴正方向射入时，粒子运动的轨迹如图甲所示，由此可知，粒子带正电，故A错误；
B．根据洛伦兹力提供向心力，则，解得故B正确；
C．当粒子在磁场中运动时间最短时，粒子运动轨迹如图乙所示，根据几何关系可得
粒子运动的时间为故C正确；
D．当粒子离开磁场的位置与P点连线是轨迹圆的直径时，位置最远，如图丙所示，由图丙可知
，
解得故D错误。
故选BC。
10．BC【详解】A．金属框进入磁场的过程中由于电流恒为
则安培力
金属框的重力沿斜面向下的分力为
当进入磁场的长度时，安培力大于金属框重力沿斜面向下的分力，拉力方向沿斜面向下；当时，安培力小于金属框重力沿斜面向下的分力，拉力方向沿斜面向上，故A错误；
B．金属框进入磁场的过程中，所受到的安培力为
该图像所围成的面积即为安培力所做的功，有
根据能量守恒，金属框完全进入磁场，所以金属框进入磁场的过程中产生的电热为故B正确；
C．金属框完全进入磁场时的速度为，有
解得
金属框进入磁场的过程中，根据功能关系可得
解得平行斜面方向的力F做功故C正确；
D．若金属框刚完全进入磁场后立即撤去力F，如果金属框将开始做匀加速直线运动，则电流强度发生变化、安培力发生变化、加速度发生变化，故不可能出现匀加速运动的情况，故D错误。故选BC。
11． A 交流 变暗 D
【详解】（1）[1]根据电阻定律可知相同材质相同截面积条件下导线越长电阻越大，故A线圈的匝数多；
（2）[2]变压器只能改变交流电压，线圈A应连到学生电源的交流输出端上；
（3）[3]线圈B拆掉部分匝数，则减小，因此变压器副线圈电压减小，灯泡的功率为
可知灯泡功率降低，亮度变暗；
（4）[4]理想变压器可得
实验过程中由于存在漏磁、铁芯发热、导线发热等情况，副线圈的实际电压应小于理想变压器副线圈电压的理论值，应小于3V，可能为2.8V。故选D。
12．(1)A(2) 1600 1.40 2.71(3)R1(4)
【详解】（1）多用电表使用时电流“红进黑出”的规则可知：测量电阻时电源在多用电表表内，故将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的“负极、正极相连”。故选A。
（2）[1]RV约为，则欧姆挡的选择开关拨至倍率；
[2] 测得到的该电压表内阻为
[3] 测量量程为3V电压表，则电压表的读数为1.40V；
[4]多用电表电池的电动势为
（3）图丙所示的电路，滑动变阻器采用的是分压式连接，为了方便调节，应选最大阻值较小的滑动变阻器即；
（4）通过待测电压表的电流大小与定值电阻电流相同为
根据欧姆定律得待测电压表的阻值为
13．（1）i=25cs（100t）A； ；（2） ；（3）0.25C
【详解】（1）角速度为
产生的感应电动势最大值为
根据闭合电路欧姆定律得电流的最大值为
感应电流的瞬时表达式为i=Imcsωt
所以电流的瞬时表达式为i=25cs（100t）A
电压表的示数为
（2）外力对发电机所做的功，等于电路中产生的焦耳热，从图示位置转过过程中用时
外力对发电机所做的功
（3）通过线框截面电量为
14．（1）；（2）；（3）以后粒子的轨迹逐渐向上不会再次经过P点，证明见解析。
【详解】（1）设粒子经第Ⅰ象限的电场加速后，到达y轴时的速度为，根据动能定理①
由左手定则可以判断，粒子向－y方向偏转，如图所示：
由几何关系知，粒子在磁场中运动的半径为②
由牛顿第二定律得： ③由①②③得：④
（2）粒子第2次经过x轴时，速度沿+y方向，位置坐标为⑤
粒子在电场中做类平抛运动，经历的时间，第3次经过y轴时，轨迹如图
⑥
⑦
⑧
由①⑤⑥⑦⑧得
（3）粒子第2 次离开电场时，根据动能定理有：解得，θ=45°
粒子第2次进入磁场时做圆周运动的半径R2，根据半径公式可得：
第三次进入电场是从坐标原点O处沿与x轴正向45°角斜向上方向。由类平抛对称性可知，粒子运动的横坐标为l时，纵坐标的值为2l，可知本次不会经过P点。
粒子将从y=4l处第3次离开电场， 第3次通过磁场后从y=2l处与+x方向成45°角斜向上第4次过电场，不会经过P点。 以后粒子的轨迹逐渐向上不会再次经过P点。
15．（1）；（2）3.87s；（3）9J
【详解】（1）导体棒b速度最大时，处于平衡状态，设b的最大速度为，则有
联立解得
（2）从施加F到导体棒b速度最大时，对导体棒b由动量定理有
又解得
（3）从撤掉F到a、b棒稳定，系统满足动量守恒
解得
则此过程回路生热
导体棒b产生的焦耳热解得
再释放一个导体棒，则系统依然满足动量守恒解得
则此过程回路生热
导体棒b产生的焦耳热解得
从撤掉F到a、b、c稳定，导体棒b上产生的总焦耳热为