【物理】湖北省武汉市常青联合体2024-2025学年高二上学期1月期末考试试卷（解析版）

这是一份【物理】湖北省武汉市常青联合体2024-2025学年高二上学期1月期末考试试卷（解析版），共21页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
第I卷（选择题）
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求，第8-10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 金属在温度特别低时电阻可以降到0
B. 电流既有大小，又有方向，是矢量
C. 使用多用电表欧姆挡测电阻时，指针摆动角度越大，测量越精确
D. 电流做的功越多，电功率越大
【答案】A
【解析】A．金属在温度特别低时电阻可以降到0，成为超导现象，故A正确；
B．根据矢量的含义可知，矢量既有大小，又有方向，运算时遵守平行四边形定则；虽然电流有大小，又有方向，但其运算时不遵循平行四边形定则，因此电流不是矢量，故B错误；
C．根据欧姆表测电阻的原理可知，使用多用电表欧姆挡测电阻时，指针在表盘中央位置附近，测量越精确，故C错误；
D．电功率是表示电流做功的快慢的物理量，等于电流所做的功与所用时间的比值，电流做的功越多，电功率不一定越大，故D错误。
故选A。
2. 如图所示，有一段长为1m，电阻为的金属丝，两端连接成一闭合圆环，在圆环上取M、N两点与外电路相连，已知M、N间的短圆弧长20cm，沿AM流入圆环的电流强度为0.5A，则（ ）
A. M、N间的短圆弧金属丝的电阻值为
B. 闭合圆环在M、N间的电阻值为
C. 闭合圆环在M、N间的电阻值为
D. 通过M、N间的短圆弧金属丝的电流强度为0.1A
【答案】B
【解析】ABC．根据电阻定律，导体的电阻与长度成正比，故短弧的电阻为
长弧电阻为
闭合圆环在M、N间的电阻值为短弧和长弧并联的电阻，即
故AC错误，B正确；
D．通过M、N间的短圆弧金属丝的电流强度与通过M、N间的长圆弧金属丝的电流强度之比等于其电阻的反比，即
总电流为0.5A，故通过M、N间的短圆弧金属丝的电流强度为
故D错误。
故选B
3. 扫地机器人是智能家用电器的一种，它利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫，如图所示为某款扫地机器人，已知其电池是容量为3000mA·h的锂电池，额定工作电压为15V，额定功率为30W，则下列说法正确的是（ ）
A. 题中“mA·h”是能量的单位
B. 扫地机器人正常工作时的电流是2A
C. 扫地机器人充满电后可以工作的时间约为2h
D. 扫地机器人储存的电能大约是2000J
【答案】B
【解析】A．题中“mA·h”是电荷量单位，故A错误；
B．扫地机器人正常工作时的电流
I＝＝2A
故B正确；
C．扫地机器人充满电后可以工作的时间
t＝＝＝1.5A
故C错误；
D．扫地机器人额定功率30W，根据
E＝W＝Pt＝30×5400J＝162000J
故D项错误。
故选B。
4. 如图所示，一正五边形金属线框，边长为L，线框平面处在磁感应强度为B、垂直于纸面向外的匀强磁场中。线框粗细均匀，每边电阻均为R，将a、b两点接在电压为U的恒压电源上，则五边形金属线框受到的安培力大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】ab边的电流
所受的安培力

bcdea边的电流
所受的安培力
五边形金属线框受到的安培力大小为
故选C。
5. 某同学用多用电表测量下图中各元件的物理量，若调零和挡位选择正确，闭合开关后，下列操作正确的是（ ）
A. 测量通过灯泡的电流时，将红、黑表笔分别接在图中c、d两点
B. 测量电阻两端的电压时，将红、黑表笔分别接在图中c、b两点
C. 测量电阻的阻值时，断开开关S后，将红、黑表笔分别接在图中b、c两点
D. 测量结束后将选择开关旋到OFF档或者直流电压最大档
【答案】C
【解析】A．测量通过灯泡的电流时，多用电表应串联接入电路，故A错误；
B．电流应从红表笔流入，则测量电阻两端的电压时，将红、黑表笔分别接在图中b、c两点，故B错误；
C．测量电阻的阻值时，应先将S断开，再将红、黑表笔分别接在图中b、c两点，故C正确；
D．欧姆表使用完后，应该把挡位旋到OFF档，或者交流电压最大挡位，故D错误。
6. 如图所示，竖直平面内一半径为R的圆形区域内存在磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向里。一束质量为m、电荷量为的带电粒子沿平行于直径MN的方向以不同速率从P点进入匀强磁场，入射点P到直径MN的距离，不计粒子重力。下列说法正确的是（ ）
A. 若粒子射出磁场时的速度方向恰好与其入射方向相反，则其入射速度为
B. 若粒子恰好能从N点射出，则粒子在磁场中运动的时间为
C. 若粒子恰好能从K点（）射出，则其在磁场中运动半径大小为
D. 若粒子射出磁场时的速度方向恰好与其入射方向垂直，则其入射速度为
【答案】B
【解析】A．若粒子射出磁场时的速度方向恰好与其入射方向相反，粒子的轨迹如图所示
由几何关系得
由洛伦兹力提供向心力，则有
可得其入射速度为
故A错误；
B．若粒子恰好能从N点射出，粒子的轨迹如图所示
由几何关系得
，
即
解得
可知，则粒子在磁场中运动的时间为
故B正确；
C．若粒子恰好能从K点射出，其运动轨迹如图所示
可知POKO'是菱形，则粒子在磁场中运动的半径，故C错误；
D．若粒子射出磁场时的速度方向恰好与其入射方向垂直，其运动轨迹如图所示
根据几何关系可知
因为等腰三角形，则有
由于为等腰直角三角形，可知
由洛伦兹力提供向心力，可得
解得
故D错误。
故选B。
7. 如图所示，一根足够长的光滑绝缘杆，与水平面的夹角为，固定在竖直平面内，磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里的匀强磁场充满杆所在的空间，杆与磁场方向垂直。质量为的带电小环沿杆下滑到图中的处时，对杆有垂直杆向下的压力作用，压力大小为。已知小环的电荷量为，重力加速度大小为，，下列说法正确的是（ ）
A. 小环带正电
B. 小环滑到处时的速度大小
C. 当小环的速度大小为时，小环对杆没有压力
D. 当小环与杆之间没有正压力时，小环到的距离
【答案】D
【解析】A．根据题意，假如没有磁场，由平衡条件及牛顿第三定律可知，小环对杆的压力大小为
然而此时小环对杆的压力大小为0.4mg，说明小环受到垂直杆向上的洛伦兹力作用，根据左手定则可知，小环带负电，故A错误；
B．设小环滑到P处时的速度大小为vP，在P处，小环的受力如图所示
根据平衡条件得
由牛顿第三定律得，杆对小环的支持力大小0.4mg，联立解得
故B错误；
CD．在小环由P处下滑到处的过程中，对杆没有压力，此时小环的速度大小为v'，则在P'处，小环的受力如图所示
由平衡条件得
变形解得
在小环由P处滑到P'处的过程中，由动能定理得
代入解得
故C错误，D正确；
故选D。
8. 下列关于课堂演示实验描述正确的是（ ）
A. 甲图库仑用扭秤实验得出库仑定律，需要提前测量A、C两个小球的电荷量
B. 乙图在匀强磁场中探究影响通电导线受力的因素实验，分别接通“2、3”和“1、4”，可以改变导线通电部分的长度，从而改变导线偏转的角度
C. 丙图洛伦兹力演示仪中增大励磁线圈的电流大小，将会观察到玻璃泡中运动径迹半径变大
D. 丁图用阴极射线管探究电子束在磁场中的偏转实验中，阴极射线管左侧为阴极
【答案】BD
【解析】A．库仑用扭秤实验采用控制变量法探究电荷间的作用力与电荷量的大小、两点电荷间的距离的关系，根据两个完全相同的金属球接触后所带的电荷量相等，改变小球的电荷量，无需测量电荷量的大小，A错误；
B．乙图在匀强磁场中探究影响通电导线受力的因素实验，分别接通“2、3”和“1、4”，可以改变导线通电部分的长度，从而改变导线偏转的角度，B正确；
C．洛伦兹力演示仪中增大励磁线圈的电流大小，磁感应强度B增大，根据牛顿第二定律
解得
故当增大励磁线圈的电流时，玻璃泡中运动径迹半径变小，C错误；
D．由于电子束在磁场中向下偏转，根据左手定则可知阴极射线管左侧为阴极，D正确。
故选BD。
9. 硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示，图线A是该电池在某光照强度下路端电压和电流变化的关系图像，图线是某电阻的图像。在该光照强度下将它们组成闭合回路时，下列说法正确的是（ ）
A. 的阻值随电压升高而增大，此时的阻值为
B. 电源的效率为33.3%
C. 若将灯泡换成定值电阻，电源的输出功率增大
D. 若再串联一定值电阻，电源的输出功率可能不变
【答案】BD
【解析】A．根据电阻R的图像可知，过坐标原点的割线的斜率表示电阻逐渐增大，即R的阻值随电压升高而增大，两图像的交点对应的阻值为
故A错误；
BD．根据闭合电路欧姆定律有
根据图像斜率与截距可知，
光敏电阻和电源构成回路对应交点处的电压和电流，有，
则电源的效率为
故B正确；
C．电源的输出功率与外电阻的变化关系图像为
若将灯泡换成0.3Ω定值电阻，外电路的电阻变小，均小于电源内阻，可知输出功率变小，故C错误；
D． 当外电路电阻与电源内阻相等时，电源的输出功率最大，所以串联一个定值电阻后，若外电阻增加，由图可知电源的输出功率可能不变，故D正确。
故选BD。
10. 如图所示，电源电动势E、内阻r恒定，定值电阻R1的阻值等于。闭合开关S，平行板电容器两板间有一带电液滴刚好处于静止状态。滑动变阻器滑片刚开始位于中点位置，将滑动变阻器滑片向上滑动，理想电压表V1、V2、V3的示数变化量的绝对值分别为、、，理想电流表A示数变化量的绝对值为，下列说法正确的是（ ）
A. 电容器的电荷量减少
B. 增大
C.
D. 带电液滴将向上运动
【答案】CD
【解析】AD．将滑动变阻器滑片向上滑动，滑动变阻器接入电路的阻值增加，电路总电阻变大，由闭合电路欧姆定律
可知电路电流减小，根据
可知电容器极板间电压增大，根据
可知电容器的电荷量Q增加，由
可知极板间匀强电场的电场强度E增大，则带电液滴将向上运动，A错误，D正确；
BC．理想电压表V1测量定值电阻R1两端电压，根据欧姆定律可得
理想电压表V2测量电源的路端电压，根据闭合电路欧姆定律可得
理想电压表V3测量滑动变阻器两端的电压，根据闭合电路欧姆定律可得
则有
可知、、均不变，由于定值电阻R1的阻值等于
则有
B错误，C正确。
故选CD。
第II卷（非选择题）
二、非选择题：本题共5小题，共60分。
11. 某高科技公司积极整合科技资源，加快形成新质生产力，开发了一种在低压真空环境中的化学气相沉积技术（LPCVD）。LPCVD技术能够利用气态化学反应在绝缘体表面形成一层均匀且薄薄的固态导电薄膜，能广泛的应用在半导体制造、异形物体表面耐磨涂层镀膜、超精密光学元件抗反射膜等。在某长方形绝缘基底上镀上一层薄薄的导电膜，科研小组采用如下的方式测量其薄膜厚度（涂层的截面如图1，待测材料形状如图2）：
（1）用游标卡尺测量了该镀膜导电材料的截面，则______mm，______mm。
（2）查阅该材料的技术资料得知，样品的电阻大约为，该研究小组利用现有如下器材可用于精确测量涂层阻值：
①电源（电动势为、内阻约为）
②学生电压表（量程、内阻约为）
③电流表头（量程、内阻）
④滑动变阻器（阻值范围），滑动变阻器（阻值范围），定值电阻
，定值电阻
⑤导线若干，开关一只
I.为了将电流表头改装为满偏电流为100mA的电流表A，需要______（“串联”或“并联”） ______（“”或者“”）的定值电阻。
II.设该段样品的长度为，金属薄膜的电阻率为，样品横截面为长方形，边长为、，金属膜的电阻为，则横截面上薄膜横截面积_____（用、、、、表示）。
【答案】（1）3.30 9.40 （2）并联 R3
【解析】（1）[1][2]根据游标卡尺的读数规律可知，该读数为，
（2）[1][2]为了将电流表头改装为满偏电流为的电流表A，根据并联分流原理可知，需要并联一个定值电阻，根据欧姆定律可知
解得
故并联的定值电阻选择；
[3]根据电阻定律有
解得横截面上薄膜横截面积
12. 两个物理小组要测量一节新干电池的电动势和内阻（内阻较小），实验室有如下器材：
①电流表（量程，内阻约）
②电压表（量程，内阻约）
③电压表（量程，内阻约）
④变阻箱
⑤滑动变阻器（最大阻值）
⑥定值电阻（阻值）
⑦开关，导线若干。
某小组利用合适的电压表（示数为）、变阻箱（示数为）和定值电阻测量该电源电动势和内阻，设计的电路图如图所示。

为求出电源的电动势和内阻，该小组同学利用多次实验数据应该作出_____图像（选填“”“”或“”），根据图像计算出图像的斜率为0.75，纵轴截距为0.68（单位均为国际单位制单位），由此可得该电源的电动势E为_____V，内阻为_____（结果保留2位小数）。
【答案】 1.47 0.10
【解析】[1]由于电源内阻较小，直接测量不易测出，需要将定值电阻串联在电路中测量，为了减小测量误差，测量电路常选用外接法，故实验的设计电路应选择如图的电路。电源电动势为1.5V，故电压表选量程为3V的电压表，即②号电压表。
该小组利用电压表和变阻箱设计了如题图的电路，根据电压表和变阻箱的示数得
化简得
由此可知需要作出图像；
[2][3]图像的斜率为
截距为
解得电源电动势，
13. 如图所示，内壁光滑、内径很小的圆弧管固定在竖直平面内，圆弧的半径r＝0.2m，质量为0.05kg、带电荷量、略小于圆弧管截面的带电小球，从与O点等高的A点沿圆弧管内由静止运动到最低点B，然后从B点进入板间距d＝0.06m的平行板电容器后，刚好能在水平方向上做匀速直线运动，此时电路中的电动机刚好能正常工作。已知电源的电动势为12V，内阻为1Ω，定值电阻R的阻值为5Ω，电动机的内阻为0.5Ω，取重力加速度大小，求：
（1）小球到达B点时的速度大小；
（2）电容器两端的电压U；
（3）电动机的机械功率。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）由机械能守恒定律得
解得
（2）根据平衡可知
解得
（3）由欧姆定律
电动机两端的电压
电动机的机械功率
14. 某同学在学习了磁场对通电导线的作用力后产生想法，设计了一个简易的“电磁秤”。如图所示，两平行金属导轨CD、EF间距L=0.1m，与水平面夹角为37°，两导轨与电动势E0=9V内阻不计的电源、电流表（量程0~3A）、开关S、滑动变阻器R（阻值范围为0~100Ω）相连。质量M=0.14kg、电阻R0=2Ω的金属棒MN垂直于导轨放置，空间施加竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B=5T，垂直接在金属棒中点的轻绳与导轨平面平行，跨过定滑轮后另一端接有秤盘。在秤盘中放入待测物体，闭合开关S，调节滑动变阻器，当金属棒平衡时，通过读取电流表的读数就可以知道待测物体的质量。已知秤盘中不放物体且金属棒静止时电流表读数I0=0.1A．其余电阻、摩擦以及轻绳质量均不计，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8。
（1）求秤盘的质量m0；
（2）求此“电磁秤”能称量最大质量及此时滑动电阻器接入电路的阻值；
（3）为了便于得出秤盘上物体质量m的大小，请写出m与I的表达式。
【答案】（1） （2）0.116kg （3）（0. 1 A