【物理】山东省名校考试联盟2024-2025学年高二下学期期中检测试题（B）（解析版）

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1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。
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收回。
4.本试卷考试时间为90分钟，满分为100分。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. “千人震”实验是用一节电动势为1.5V的新干电池、一个日光灯镇流器自感线圈、开关和几根导线连成如图所示的电路。做实验的同学手拉手连成一排，首、尾两位同学分别握住导线的A、B端，在开关闭合或断开时就会使连成一排的同学都有触电感觉。下列说法正确的是（ ）
A. 人有触电感觉是在开关闭合的瞬间
B. 开关闭合后再断开，前后流过人体的电流方向相反
C. 线圈产生的自感电动势不高于1.5V
D. 该实验主要展示了互感现象
【答案】B
【解析】AC．开关闭合的瞬间，通过镇流器的电流增大，镇流器产生的感应电动势不大于1.5V，流过人体的电流非常微弱，人体根本察觉不到，没有触电感觉；当开关断开的瞬间，镇流器的电流突然减小，镇流器产生的感应电动势远远大于1.5V，流过人体的瞬时电流非常大，人体有非常明显的触电感觉，但是，电流通过人体的时间非常短暂，对人体不会造成伤害，AC错误；
B．开关闭合时由干电池对人体供电，流过人体的电流方向是A→人体→B；开关断开的瞬间，镇流器的电流减小，磁通量减小，镇流器产生感应电动势，镇流器相当于电源，由镇流器对人体供电。根据楞次定律，镇流器的B端是正极，A端负极，流过人体的电流方向是B→人体→A，B正确；
D．该实验表明，当A线圈的电流发生变化时，A线圈本身也能产生感应电流，是自感现象，不是互感现象。互感现象是A线圈电流发生变化时，在B线圈中产生感应电流。D错误。
故选B。
2. 针对下列四幅图中的现象，下列说法正确的是（ ）
A. 甲图，在竖直的空心铝管中，磁块由静止开始做自由落体运动
B. 乙图，电子感应加速器中，磁场作用力是电子加速的动力
C. 丙图，麦克斯韦利用该装置验证了电磁波的存在
D. 丁图，闭合和断开开关瞬间，电流表指针偏转方向相反
【答案】D
【解析】A．甲图，在竖直的空心铝管中，磁块由静止开始下落的运动不是自由落体运动，因为磁块在下落过程中，铝管中产生感应电流，产生安培力障碍磁块的下落，A错误；
B．乙图，电子感应加速器中，磁场作用力不是电子加速的动力，变化的磁场产生电场，电场力是电子加速的动力，B错误；
C．丙图，赫兹利用该装置验证了电磁波的存在，C错误；
D．丁图，闭合开关瞬间，与电流表相连的线圈磁通量增大。断开开关的瞬间，与电流表相连的线圈磁通量减小，根据楞次定律，与电流表相连的线圈产生的感应电流方向相反，电流表指针偏转方向相反，D正确。
故选D。
3. 如图为振荡电路某时刻的状态图，其中电容器的电容大小为，电感线圈的自感系数为，此时电容器的上极板带正电。不考虑电磁辐射，下列说法正确的是（ ）
A. 线圈中的磁场向上且正在增强
B. 电容器中的电场强度向下且正在减弱
C. 若在线圈中插入铁芯，则发射电磁波的频率变小
D. 电场能与磁场能转换的周期
【答案】C
【解析】AB．此时电容器的上极板带正电，结合题图电流方向可知，此时电容器正在充电，电容器电场能正在增大，线圈磁场能正在减小；则电容器中的电场强度向下且正在增强，根据右手螺旋定则可知，线圈中的磁场向上且正在减小，故AB错误；
C．根据
若在线圈中插入铁芯，线圈自感系数增大，则发射电磁波频率变小，故C正确；
D．由于电场能与磁场能没有方向，所以电场能与磁场能转换的周期为
故D错误
4. 如图所示，两端点为，长为的直导线折成边长相等、夹角为的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小未知。当在导线中通以电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为，则下列说法正确的是（ ）
A.
B.
C.
D. 方向垂直于虚连线指向导线中点
【答案】A
【解析】ABC．根据几何关系可知V形通电导线的等效长度为L，则通电导线受到的安培力大小
解得，故A正确，BC错误；
D．根据左手定则，可知方向垂直于虚连线背离导线中点，故D错误。
故选A。
5. 如图所示，为边长为的正方形，在四分之一圆区域内有垂直正方形平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，一带电粒子以速度从点沿方向射入磁场，结果粒子恰好能通过点，不计粒子的重力，设粒子的比荷（电荷量与质量比）为，在磁场中做圆周运动的时间为，则下列正确的是（ ）
A. 粒子可能带负电B.
C. D.
【答案】C
【解析】ABC．粒子沿半径方向射入磁场，则出射速度的反向延长线一定过磁场圆的圆心，由于粒子能经过d点，因此粒子出磁场时一定沿bd方向，轨迹如图所示，
根据左手定则可知粒子带正电，设粒子做圆周运动的半径为r，由几何关系可知
粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力可得
联立解得
故AB错误；C错误；
D．在磁场中做圆周运动的时间为
联立，解得
故D错误。
故选C。
6. 将一根绝缘均匀硬质导线制成一圆形线圈（如图甲），将该线圈垂直放入足够大的磁场中（图中未标出），磁场的磁感应强度随时间均匀增加。现将该线圈拧成两个半径之比为2：1的相连圆形线圈（如图乙），再将此线圈垂直放入相同的磁场中，则甲、乙两次线圈中产生的感应电动势之比为（ ）
A. 9:5B. 9:4C. 3:2D. 3:1
【答案】A
【解析】根据法拉第电磁感应定律，
解得
故选A。
7. 如图所示，在的区域中存在垂直于平面的匀强磁场，磁感应强度大小相等，边界与轴正方向的夹角为左侧磁场向里，OM右侧磁场向外。正方形导线框以恒定的速度沿轴正方向运动并穿过磁场区域，运动过程中边始终平行于轴。规定导线框中逆时针方向为电流的正方向。从刚进入磁场开始计时，下列能正确反映导线框中感应电流随时间变化图像的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】设导线框的速度大小是，边长为，总电阻为，磁感应强度大小为边刚进磁场时产生感应电流
由右手定则可判断感应电流的方向为逆时针；在时间内，如图1所示，边被边界分为和两部分，其中
两部分产生的感应电动势方向相反，则
当时，导线框全部进入磁场，如图2所示，导线框被边界分为两部分，两部分都切割磁感线，且有效长度均为，则
两部分产生的感应电动势大小相等，方向均沿顺时针，则电流
故选D。
8. 某种电磁流量计的外形如图甲所示，工作原理如图乙所示，直径为d的圆柱形管道的上、下方装有励磁线圈，励磁线圈通过恒定电流I时，管内会产生竖直向下的匀强磁场，磁感应强度与所加的励磁电流成正比，比例系数为k；当含有大量正、负离子的液体沿管道按图示箭头方向，以恒定速度v通过流量计时，在水平直径两端的a、b电极之间就会产生恒定的电势差U，可以通过连接在a、b两端的电压表读出，经过转换即可得到穿过管道的液体的流量Q（单位时间内流过管道横截面的液体体积）。下列说法正确的是（ ）
A. a点电势高于b点电势
B. 流量Q与励磁电流I成正比
C. 流量
D. 流量Q与电压表示数U的比值为
【答案】D
【解析】A．根据左手定则可知，正电荷受到的洛伦兹力指向b，b点电势高，A错误；
C．流量为，C错误；
BD．磁感应强度为
根据平衡条件得

解得
流量Q与励磁电流I成反比，B错误；D正确。
故选D。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 如图甲为卫星反作用轮，是卫星调整飞行姿态、动力补偿的主流方式。图乙为一种常见的结构图，环形磁极固定在卫星上，磁极间填充液态金属镓（阴影灰色部分）。通过给金属镓通入垂直于纸面的电流，来调整卫星飞行姿态。下列说法正确的是（ ）
A. 当两层液态镓顺时针旋转时，卫星也将顺时针旋转
B. 当外层液态镓通入垂直纸面向里的电流时，外层液态镓将逆时针旋转
C. 为获得最大反作用力，通入内外层液态镓的电流方向相反
D. 为获得最大反作用力，通入内外层液态镓的电流方向相同
【答案】BC
【解析】A．根据动量守恒定律，当两层液态镓顺时针旋转时，环形磁极逆时针方向旋转，由于环形磁极固定在卫星上，卫星将逆时针旋转，A错误；
B. 当外层液态镓通入垂直纸面向里的电流时，根据左手定则，外层液态镓所受安培力沿逆时针方向，外层液态镓将逆时针旋转，B正确；
CD． 因为两层液态镓所在处的磁场方向相反，通入相反方向的电流时所受安培力方向相同，两层液态镓转动方向相同，所以为获得最大反作用力，通入内外层液态镓的电流方向相反，C正确，D错误。
故选BC。
10. 截至2024年底，国家电网已累计建成38项特高压工程，2025年计划重点推进新项目建设，强化“西电东送”和“北电南供”能力。输电线路示意图如图所示，风力发电机输出的正弦式交变电压为，输出功率为，用户端的电压为，两变压器均为理想变压器，升压变压器原、副线圈的匝数比，降压变压器原、副线圈的匝数比。下列说法正确的是（ ）
A.
B. 用户端的功率
C. 输电线中的电流为
D. 输电线上损失的电压为
【答案】BC
【解析】A．根据题意有，
由于
联立可得
故A错误；
B．根据题意有，
则
又，
可得
所以
即
故B正确；
C．由，
联立可得输电线中电流为
故C正确；
D．输电线上损失的电压为
又，
联立可得
故D错误。
11. 如图甲所示，已知车轮边缘上一质点P的轨迹可看成质点P相对圆心O做速率为v的匀速圆周运动，同时圆心O向右相对地面以速率v做匀速运动形成的，该轨迹称为圆滚线。如图乙所示，空间存在竖直向下的大小为E的匀强电场和水平方向（垂直纸面向里）大小为B的匀强磁场，已知一质量为m、电荷量大小为q的粒子在电场力和洛伦兹力共同作用下，从静止开始自a点沿曲线abc运动（该曲线属于圆滚线），到达c点时速度为零，b为运动的最低点。不计粒子重力，则（ ）
A. b点速率为
B. a点运动到b点的时间为
C. a、b两点间距离与电场强度E无关
D. a、c两点间距离随着电场强度E的增大而增大
【答案】ABD
【解析】A．粒子在a点时，速度为0，将粒子速度分解为水平向右v与水平向左的v，粒子的运动可以看作是水平向右的匀速直线运动和逆时针方向的匀速圆周运动的合运动，这两个运动的速率都是v。洛伦兹力与电场力平衡，则有

b点速率为
解得，A正确；
B． 从a点运动到b点的时间为
又因为
解得，B正确；
D． a、c两点间距离为
解得
a、c两点间距离随着电场强度E增大而增大，D正确；
C． a、b两点间距离为
又因为
解得
a、b两点间距离x与电场强度E有关，C错误。
故选ABD。
12. 某自行车的车灯发电机如图甲所示，其结构如图乙，绕有300匝线圈的“口”形铁芯开口处装有磁铁，线圈两端、作为发电机输出端与标有“12V，6W”的灯泡相连。车轮转动时带动摩擦小轮转动，摩擦小轮又通过传动轴带动磁铁一起转动，从而使铁芯中磁通量发生变化。当自行车以某一速度匀速行驶时，磁通量随时间变化的图像如图丙所示，其中为摩擦小轮转动的角速度，此状态下小灯泡恰好正常发光。假设灯泡阻值不变，线圈的总电阻为，摩擦小轮与轮胎间不打滑，发电机输出电压可视为正弦交流电压。下列正确的是（ ）
A. 小灯泡正常发光时，
B. 磁铁从处于图乙位置到转过时，点电势高于点电势
C. 磁铁处于图乙位置时，小灯泡两端的电压为
D. 若自行车的速度减半，则小灯泡的功率为
【答案】AD
【解析】A．令感应电动势的最大值为
则根据法拉第电磁感应定律得
感应电动势的有效值
小灯泡恰好正常发光，则有
对小灯泡有
联立并代入数据解得，故A正确；
B．磁铁从处于图乙位置到转过时，穿过线圈的磁通量向下减小，根据楞次定律可知，线圈作为电源产生感应电动势，感应电流方向从负极流向正极，点电势低于点电势，故B错误；
C．磁铁处于图乙位置时，穿过线圈的磁通量达到最大值，根据图丙可知，此时磁通量的变化率为0，即磁铁处于图乙位置时，小灯泡两端的电压为0，故C错误；
D．若自行车的速度减半，结合上述分析可知，摩擦小轮转动的角速度减半，感应电动势的最大值减半，感应电动势的有效值减半
根据闭合电路欧姆定律可知，感应电流的有效值减半
则根据小灯泡正常发光可知，小灯泡的功率减为先前的
即，故D正确；
故选AD。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 在研究半导体薄膜压力传感器特性的实验中，某实验小组以传感器所受的压力为横轴、传感器电阻为纵轴建立直角坐标系，用实验数据在坐标系中描点，再用光滑曲线连接起来，得到如下图像。分析图像得出：
（1）随着压力的增大，传感器的电阻___________（选填“不断减小”、“不断增大”或“基本不变”）；
（2）压力为时曲线的斜率约为，压力为时曲线的斜率已减小到_________，斜率越大，灵敏度就越高。（结果保留一位有效数字）
（3）要使传感器比较灵敏，就应使之工作在灵敏度较大的区间，但又不能太过于灵敏。本实验中，压力小于的区间内传感器的灵敏度较大，___________左右区间灵敏度比较合适。
【答案】（1）不断减小 （2）2 （3）1
【解析】（1）从图中可以看出，随着压力的增大，传感器的电阻不断减小。
（2）由图可知，压力为5N时，图线的斜率为
（3）由图可知，压力越大，斜率越小，灵敏度就越低。1N左右区间灵敏度比较合适。
14. 在“探究变压器线圈两端的电压与匝数之间的关系”实验中，利用如图甲可拆式变压器进行研究，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100”的匝数。
（1）为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是___________。
A. 控制变量法B. 等效替代法
C. 微小放大法D. 理想实验法
（2）观察变压器的铁芯和两个线圈的导线，发现___________。
A. 铁芯是整块硅钢
B. 铁芯是绝缘的硅钢片叠成
C. 导线细的线圈匝数多
D. 导线粗的线圈匝数多
（3）甲同学将变压器按照要求组装好后，原线圈接“0”、“4”接线柱，副线圈接“0”、“14”接线柱。在确认电路连接无误的情况下，接在原线圈两端的交流电压表读数值为4.4V时，接在副线圈两端的交流电压表的实际读数最有可能是___________。
A. 1.2VB. 4.4VC. 14VD. 16V
（4）乙同学将原线圈接在交流电源上，将副线圈接在电压传感器（可视为理想电压表）上，观察到副线圈电压U2随时间t变化的图像如图乙所示，在t1~t2时间内该同学先断开开关，其后仅进行的一项操作可能是___________。
A. 增大交流电源的频率
B. 减少了副线圈的匝数
C. 增加了原线圈的匝数
D. 摆正并拧紧了松动的铁芯
【答案】（1）A （2）BC （3）C （4）D
【解析】（1）保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是控制变量法。
（2）AB．铁芯是绝缘的硅钢片叠成，A错误，B正确；
C．根据，电流和匝数成反比，匝数越多，电流越小，导线越细，所以导线细的线圈匝数多，C正确，D错误。
故选BC。
（3）根据得，
解得，考虑到实际变压器有漏磁和线圈生热，电压表最有可能接近的示数是14V。
（4）A. 若增大交流电源的频率，则副线圈输出的交流电压频率也增大，周期减小。根据图像可知，两段图像的周期相同，电压的周期没有发生变化，A错误；
B. 若减少副线圈的匝数，根据，则副线圈输出的交流电压减小，峰值也减小，然而，图像的峰值增大，B错误；
C. 若增加了原线圈的匝数，根据，副线圈输出电压减小，峰值减小，根据图像可知，图像的峰值增大，C错误；
D. 若摆正并拧紧了松动的铁芯，减少漏磁，副线圈输出电压增大，峰值增大，根据图像可知，图像电压的峰值增大，与图像相符合，D正确。
15. 某质谱仪原理如图所示，A为粒子加速器；B为速度选择器，磁场与电场正交，两板间的电压为，板间距离为；C为偏转分离器。现有一比荷（电荷量与质量比）为的带正电粒子，初速度为0，经A加速后，该粒子进入B恰好以速率做匀速运动，粒子从点进入C后做匀速圆周运动，打在底片上的点，测得的距离为。不计粒子重力，求：
（1）速度选择器两板间磁场的磁感应强度大小；
（2）偏转分离器内磁场的磁感应强度大小。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）设粒子的电荷量为，质量为，则
粒子在B中做匀速运动，受力平衡有
又
解得
（2）粒子在C中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力有
又
解得
16. 如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO'匀速转动，已知匀强磁场的磁感应强度大小为B，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，线圈的转速为n（单位r/s），线圈与二极管、阻值为R的定值电阻及理想交流电流表相连。已知二极管的正向电阻为零，反向电阻无穷大。求：
（1）线圈由图示位置转过90°过程中，通过R的电荷量q；
（2）交流电流表的示数I。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）线圈由图示位置转过90°过程中，
又
由闭合电路的欧姆定律得
根据电流的定义式
解得
（2）线圈转动一周，感应电动势的峰值
又
感应电流的峰值
由于交流电流表测量的是有效值，设示数为I，则
解得
17. 如图所示，在坐标系的轴上方，有一圆心位于原点，半径为的半圆形区域I，在半圆形区域之外的第一、二象限和第四象限内充满垂直纸面向外，磁感应强度大小为的匀强磁场。在点（-5R，0）处有一粒子源，能以不同速率沿与轴正方向成的方向发射质量为、电荷量为粒子。在轴上放置一挡板，挡板在点（0，0）处挖有小孔。已知，挡板厚度不计，碰撞挡板的粒子不予考虑，不计粒子重力及粒子间相互作用力。
（1）为使粒子能经过圆弧进入半圆区域I，求粒子速率大小的取值范围；
（2）调节粒子速率的大小，使粒子能够穿过原点处的小孔，求粒子从A点运动到点的时间。
（3）为了使第（2）问中提到的从点射出的粒子进入第四象限后做匀速直线运动，需要在第四象限加入匀强电场，求的大小和方向。
【答案】（1）； （2）； （3）方向与轴正方向成斜向右上
【解析】（1）粒子刚好过点时，轨道半径最小，圆心是连线的中垂线与过点垂线的交点
此时轨道半径为
又由
得
解得
粒子在磁场中运动的轨迹与半圆区域内切时，轨道半径最大，设轨迹圆心为，在中，由余弦定理得
解得
联立
解得
综上
（2）若要使粒子能够通过点处的小孔，粒子应沿半径射入半圆区域，设运动半径为，半圆的切线（轨迹圆半径）与轴夹角为
轴方向上
轴方向上
解得
粒子在磁场中运动了个周期
在半圆区域中，做匀速直线运动的时间
又由
解得
综上，粒子从小孔点运动到从点的时间为
（3）粒子进入第四象限后受力平衡
代入
解得
粒子进入半圆形区域时速度方向与轴正方向成
利用左手定则可以判断粒子受到的洛伦兹力与轴正方向成
所以粒子所受电场力应与轴正方向成斜向右上。
18. 如图所示，一辆质量为的列车，底部装有线圈，可视为粗细均匀的线框。线圈匝数为，电阻为。列车正以速度运动，某时刻启动电磁制动系统并关闭发动机。电磁制动系统可视为交替出现的大小相等、方向相反的匀强磁场区域，磁感应强度大小均为，其中编号为奇数区域的磁场方向垂直于纸面向外，编号为偶数区域的磁场方向垂直于纸面向里（磁场均未画出）。列车在轨道上运动过程中受到的阻力恒为，磁场区域的宽度均为，所有磁场的长度和边的长度相等，均为。开始时线框的边与第一个磁场区域的左边界重合。
（1）求边刚进入第一个磁场区域瞬间，列车加速度的大小；
（2）若整个线框通过第一个磁场区域用时，求末列车速度的大小；
（3）若列车整个制动过程的制动时间为，求整个制动过程中线框产生的焦耳热（结果保留两位有效数字）。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）边刚进入第一个磁场瞬间，产生的感应电动势为
感应电流为
根据牛顿第二定律有
解得列车的加速度为
（2）边进入第一个磁场过程中，感应电动势的平均值
感应电流的平均值
根据动量定理有
则累积0.1s过程有
其中，解得
（3）边刚进第二个磁场至停止的过程中，感应电动势的平均值
感应电流的平均值
根据动量定理有
累积50s可得
解得
整个制动过程中，由能量守恒定律得，解得