【物理】山东省菏泽市2024-2025学年高二下学期4月期中联考试题（解析版）

这是一份【物理】山东省菏泽市2024-2025学年高二下学期4月期中联考试题（解析版），共12页。试卷主要包含了本试卷分选择题和非选择题两部分等内容，欢迎下载使用。
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间90分钟。
2.答题前，考生务必将姓名、班级等个人信息填写在答题卡指定位置。
3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答。超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24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. 在2025年央视春晚的舞台上，一群身着红色大花袄的机器人伴随着欢快的音乐，灵活地转动手绢、变换队形，与真人演员共同演绎了一场别开生面的舞蹈节目。为实现精细操作，确保机器人抓取力度适中，其手部配备的传感器元件可能为（ ）
A. 电阻应变片B. 光敏电阻C. 霍尔元件D. 热敏电阻
【答案】A
【解析】电阻应变片是一种将机械应变转换为电阻变化的敏感元件，它能够检测出物体表面的形变，是实现精细操作所需的常用传感器。在机器人手部，电阻应变片能够感知手部姿态和抓取力度，确保操作精确。而光敏电阻、霍尔元件和热敏电阻不适用于检测机械应变或抓取力度。
故选A。
2. 如图所示，a环为均匀带负电的绝缘圆环，b、c环为相同金属圆环，a、b、c三环共面放置且a、b两环同心。现将a环绕圆心顺时针加速转动，忽略b、c两环的影响，则下列说法正确的是（ ）
A. b环产生逆时针方向的感应电流，面积有减小的趋势
B. b环产生顺时针方向的感应电流，面积有扩大的趋势
C. c环产生顺时针方向的感应电流，面积有减小的趋势
D. c环产生逆时针方向的感应电流，面积有扩大的趋势
【答案】B
【解析】AB．当带负电绝缘圆环a顺时针加速旋转时，相当于逆时针方向电流，并且在增大，根据右手定则，其内（金属圆环a内）有垂直纸面向外的磁场，其外（金属圆环b处）有垂直纸面向里的磁场，并且磁场的磁感应强度在增大，金属圆环b包围的面积内的磁场的总磁感应强度是垂直纸面向外（因为向外的比向里的磁通量多，向外的是全部，向里的是部分）而且增大，根据楞次定律，b中产生的感应电流的磁场垂直纸面向里，所以b中产生顺时针方向的感应电流，根据左手定则，磁场对电流的作用力向外，所以具有扩张趋势，故A错误，B正确；
CD．c环所在位置磁通量向里增加，根据楞次定律可知，c环中感应电流逆时针方向；根据“增缩减扩”可知面积有减小的趋势，选项CD错误。
故选B。
3. 如图所示电路中，L是自感系数很大、电阻可忽略的线圈，P、Q是两个相同的小灯泡，是内阻不计的电源。下列判断正确的是（ ）
A. 闭合开关，灯泡P先变亮后变暗
B. 闭合开关，灯泡Q先变亮后变暗
C. 断开开关前后，通过灯泡P的电流方向相反
D. 断开开关前后，通过灯泡Q的电流方向相反
【答案】C
【解析】AB．闭合开关，灯泡P马上亮，由于电源内阻不计，所以灯泡P两端电压不变，灯泡P亮度不变；由于线圈L产生自感电动势阻碍电流的增大，所以灯泡Q逐渐亮起来，故AB错误；
CD．断开开关，由于线圈L产生自感电动势阻碍电流的减小，且与P、Q构成回路，所以断开开关前后，通过灯泡P的电流方向相反，通过灯泡Q的电流方向相同，故C正确，D错误。
故选C。
4. 如图所示，在的等腰三角形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，腰长为。将相同的带正电粒子从A点沿角平分线以大小不同的速度射入磁场，粒子的比荷为，粒子重力不计，下列说法正确的是（ ）
A. 粒子可以从点射出
B. 从边射出粒子的最大速度为
C. 粒子从边射出的长度为
D. 从边射出粒子在磁场中的运动时间均为
【答案】C
【解析】AB．如图所示
由图可知粒子不可以从点射出；从边射出粒子，当轨迹刚好于相切时，轨道半径最大，粒子速度最大，根据几何关系可得
由洛伦兹力提供向心力得
联立解得
故AB错误；
C．根据几何关系可知，粒子从边射出的长度为
故C正确；
D．由图可知，从边射出粒子轨迹对应的圆心角均为，粒子在磁场中的运动时间均为
故D错误。
故选C。
5. 如图所示，电荷量相同的两种粒子，从容器A下方的小孔飘入电势差为的加速电场，其初速度可视为0。粒子经、沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场中，最后打到照相底片D上。从粒子打在底片上的位置测出粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为，不计粒子重力及相互间作用，则（ ）
A. 粒子的质量之比为
B. 粒子的质量之比为
C. 粒子在磁场中的速度之比为
D. 粒子在磁场中的速度之比为
【答案】B
【解析】粒子飘入电势差为U的加速电场，由动能定理
粒子进入磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有
联立解得，
两种粒子电荷量相同，做圆周运动的半径之比为，可得粒子的质量之比为，粒子在磁场中的速度之比为。
故选B。
6. 如图所示，粗细均匀、质量为的金属圆环用竖直绝缘轻质细杆悬挂于天花板上。圆环处在匀强磁场中，磁场方向垂直于圆环环面向外。、连线为水平直径，、两点连线水平，为圆心，。将软导线接到、两点给圆环通入从到的电流时，细杆恰好对圆环的作用力为0。现将软导线接到、两点给圆环通入从到的电流，软导线中的电流大小保持不变，重力加速度大小为，细杆对圆环的作用力为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】设金属圆环的总电阻为，当将软导线接到、两点给圆环通入从到的电流时，因为，所以电路相当于两个阻值分别为和的两个电阻并联。设从D流入的电流为I，则两条支路的电流分别为和。C、D两点间的有效长度为弦长，设圆的半径为，因为，故由几何关系可知
根据安培力公式和左手定则可得圆环受到的安培力大小为
方向竖直向上。又因为细杆此时恰好对圆环的作用力为0，说明圆环仅受安培力和重力的作用处于平衡状态，故
同理可知将软导线接到、两点给圆环通入从到的电流，且软导线中的电流大小保持不变时，两条支路的电流都为，有效长度都为，故圆环受到的安培力为
方向竖直向下，所以细杆此时对圆环的作用力为
故D正确，ABC错误。
故选D。
7. 如图甲所示，在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一正方形导体框。规定导体框中电流由流向为正，边受安培力向右为正，磁场向上为正。当磁感应强度随时间按乙图变化时，关于边中的电流及所受安培力的图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】AB．根据法拉第电磁感应定律可得
由图乙可知内感应电动势大小方向均保持不变，电流不变，结合楞次定律可知，内感应电流为逆时针方向，所以电流为负值；内感应电动势大小方向均保持不变，电流不变，结合楞次定律可知，内感应电流为顺时针方向，所以电流为正值，故AB错误；
CD．边所受安培力大小为
由于内通过边电流方向由，磁场方向竖直向上，根据左手定则可知安培力方向向右，为正方向；同理可知内安培力方向向左，为负方向；内安培力方向向右，为正方向；内安培力方向向左，为负方向；故C错误，D正确。
故选D。
8. 如图所示，水平地面上竖直固定着粗糙绝缘杆，将质量为、电荷量为带正电小环套在杆上。小环的直径略大于杆的直径，与绝缘杆的动摩擦因数为。在空间中加一水平向左、磁感应强度大小为的匀强磁场。从地面给小环一个竖直向上初速度，上升的最大高度为，然后下落返回地面。已知重力加速度大小为，小环在整个运动过程中最大加速度为，则（ ）
A. 小环的初速度大小为
B. 小环上升过程中平均速度为
C. 小环上升时间为
D. 上升过程与下落过程产生的摩擦热相等
【答案】C
【解析】A．上升过程中，根据左手定则可知，圆环受到安培力垂直纸面向外，圆环向上减速过程中，所受安培力减小，所受摩擦力减小，刚释放时加速度最大，根据牛顿第二定律
其中
联立可得小环的初速度大小
故A错误；
BC．上升过程中，根据动量定理
又
联立解得
上升过程中的平均速度
故C正确，B错误；
D．由于摩擦力阻力的作用上升过程中的平均速度大于下降过程中的平均速度，则上升过程的安培力大于下降过程的安培力，可得上升过程的摩擦力大于下降过程的摩擦力，根据
可知上升过程产生的摩擦热大于下降过程产生的摩擦力，故D错误。
故选C。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16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4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 某智能停车场道闸系统利用了LC振荡电路原理。如图甲所示，地感线圈L与电容器C构成振荡电路，当车辆靠近或远离线圈时，相当于给线圈插入或拔出铁芯，进而控制闸杆机的自动起落。若振荡电路中电流i随时间t变化的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A. t1时刻，电容器C两极板间的电压为0
B. t2时刻，线圈L的自感电动势为0
C. t1~t2时间内，电容器极板上的电量逐渐减小
D. 由图乙可判断汽车正驶向闸门
【答案】AD
【解析】A．t1时刻，由图乙可知，电流最大，则线圈中的磁场能最大，电容器中的电场能为0，电容器所带电荷量为0，电容器C两极板间的电压为0，故A正确；
B．t2时刻，由图乙可知，此时电流变化率最大，则线圈L的自感电动势最大，故B错误；
C．t1~t2时间内，由图乙可知，电流逐渐减小，线圈中的磁场能逐渐减小，电容器中的电场能逐渐增大，所以电容器极板上的电量逐渐增大，故C错误；
D．由图乙可知，震荡电路的周期变大，根据可知，线圈自感系数变大，则汽车正驶向闸门，故D正确。
故选AD。
10. 如图甲所示，匝数匝、电阻的矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直于磁场方向的轴匀速转动。线圈的两端与的电阻连接，电压表为理想电表。从时刻开始计时，穿过线圈的磁通量随时间按如图乙所示的规律变化，下列说法正确的是（ ）
A. 内电流方向变化的次数为50次
B. 两端的电压随时间变化的规律是
C. 在时，电压表示数为0
D. 从到，通过的电荷量为
【答案】BD
【解析】A．由图可知周期为，一个周期内电流方向改变2次，则内电流方向变化的次数为100次，故A错误；
B．由图乙可知时刻，磁通量变化率最大，则电动势最大，为
可知两端的电压最大值为
所以两端的电压随时间变化的规律是，故B正确；
C．电压表示数为电压有效值，所以在时，电压表示数不为0，故C错误；
D．从到，通过电荷量为，故D正确。
故选BD。
11. 如图所示，理想变压器原线圈串联灯泡后接入电压有效值恒定的交变电源，副线圈接灯泡和滑动变阻器，电压表和电流表均为理想电表。若滑片从上端向下端滑动过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，则（ ）
A. 灯泡逐渐变亮B. 灯泡逐渐变暗
C. 电压表示数变小D. 电流表示数变小
【答案】AC
【解析】设变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，两个灯泡的电阻分别为R1、R2，则有
，
副线圈电路等效电阻为
滑片从上端向下端滑动过程中，R减小则R副减小，根据
则I1增大，I2增大，电流表的示数增大，故灯泡L1、L2都逐渐变亮，根据
U1减小U2减小，电压表的示数减小，故AC正确，BD错误。
12. 如图所示，间距为的两根光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，虚线将导轨分为Ⅰ、Ⅱ两个区域。区域Ⅰ有垂直于平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为，区域Ⅱ有垂直于平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为。质量为，电阻为的金属棒a静止在区域Ⅰ的导轨上，质量为，电阻为的金属棒b静止在区域Ⅱ的导轨上，不计导轨电阻。给金属棒a一个向左的初速度，两金属棒运动过程中始终与导轨垂直并接触良好，且导轨足够长，则下列判断正确的是（ ）
A. 运动过程中金属棒b的最大加速度为
B. 当金属棒a的速度减为时，金属棒b两端的电压为
C. 运动过程中通过金属棒a的电荷量大小为
D. 运动过程中金属棒a中产生的焦耳热为
【答案】ACD
【解析】A．根据右手定则可知，金属棒a切割磁感线在回路中产生的电流方向为顺时针，根据左手定则可知，金属棒a受到向右的安培力向左做减速运动，金属棒b受到向右的安培力向右做加速运动，则金属棒b切割磁感线产生的电动势方向与金属棒a切割磁感线产生的电动势方向相反，所以初始时刻，回路的电动势最大，电流最大，金属棒b受到的安培力最大，加速度最大，则有，，，
联立解得金属棒b的最大加速度为
故A正确；
B．根据，
可知金属棒b受到的安培力总是a的两倍，则金属棒b受到的安培力冲量总是a的两倍，根据动量定理可知，金属棒b的动量变化量是a的两倍；当金属棒a的速度减为时，有
解得此时金属棒b的速度大小为
此时回路总电动势为
回路电流为
将金属棒a看成一电源，则金属棒b两端的电压为金属棒a的路端电压，则有
故B错误；
CD．当金属棒a与金属棒b电动势大小相等时，回路总电动势为0，电流为0，两棒均做匀速直线运动，则有
又有
联立解得，
以金属棒a为对象，根据动量定理可得
解得运动过程中通过金属棒a的电荷量大小为
根据能量守恒可得
解得整个过程回路产生的焦耳热为
则运动过程中金属棒a中产生的焦耳热为
故CD正确。
故选ACD。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 某同学利用如图甲所示的装置探究影响感应电流方向的因素。
（1）要想使图甲中的电流计指针发生偏转，即有感应电流产生，以下四种操作，其中可行的是（ ）
A. 螺线管不动，磁铁静止放在螺线管中
B. 螺线管不动，磁铁插入螺线管
C. 螺线管不动，磁铁拔出螺线管
D. 磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动
（2）为了弄清灵敏电流计指针摆动方向与电流方向的关系，该同学设计如图乙所示的实验装置。实验时，图中的多用表应选用______（选填“欧姆”“直流电流”“直流电压”“交流电流”或“交流电压”）挡。
（3）若图乙中实验测得电流从正接线柱流入电流计时，指针向右转动。如图丙所示，将磁铁某极向下从线圈上方插入线圈时，发现电流计的指针向右偏转，磁铁下端的极性为______（选填“S极”或“N极”）。
【答案】（1）BC （2）欧姆 （3）S极
【解析】（1）A．螺线管不动，磁铁静止放在螺线管中，穿过螺线管的磁通量保持不变，不会产生感应电流，故A错误；B．螺线管不动，磁铁插入螺线管，穿过螺线管的磁通量发生变化，会产生感应电流，故B正确；C．螺线管不动，磁铁拔出螺线管，穿过螺线管的磁通量发生变化，会产生感应电流，故C正确；D．磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动，穿过螺线管的磁通量保持不变，不会产生感应电流，故D错误。
（2）为了弄清灵敏电流计指针摆动方向与电流方向的关系，该同学设计如图乙所示的实验装置。多用电表作为欧姆表使用时，内部有电源，所以实验时，图中的多用表应选用欧姆挡。
（3）若图乙中实验测得电流从正接线柱流入电流计时，指针向右转动。如图丙所示，将磁铁某极向下从线圈上方插入线圈时，发现电流计的指针向右偏转，可知此时感应电流从正接线柱流入电流计，根据螺旋定则可知螺线管中感应电流产生的磁场方向向下，由于磁铁向下从线圈上方插入线圈，穿过线圈的磁通量增加，可知磁铁在螺旋管中的磁场方向向上，则磁铁下端的极性为S极。
14. 为了探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，一物理小组采用了如图所示的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“”匝。
（1）对于实验过程，下列说法正确的有______；
A. 为了人身安全，只能使用低压交流电源，所用电压不要超过36V
B. 测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
C. 使用多用电表测电压时，先用最大量程试测，再选用适当的挡位进行测量
D. 因为实验所用电压较低，通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路
（2）实验过程中，变压器的原、副线圈选择不同的匝数，利用多用电表测量相应电压，记录如下
①该变压器是______（“升压”或“降压”）变压器；
②根据表格中的数据，在实验误差允许的范围内，可得出原副线圈两端电压与匝数的关系：电压与匝数成______（“正比”或“反比”）；
③如图丙所示，为了减小实验误差，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。硅钢片应平行于______。
A.平面abcdB.平面aehdC.平面abghD.平面dcfe
【答案】（1）C （2）升压 正比 A
【解析】（1）A．为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不要超过12V，故A错误；
B．测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”，故B错误；
C．使用多用电表测电压时，为了保证电表安全，先用最大量程试测，再选用适当的挡位进行测量，故C正确；
D．实验通电时，不可用手接触裸露的导线、接线柱等，故D错误。
故选C。
（2）①[1]由表格数据可知总是比略小，由于存在漏磁等原因使得副线圈测得的电压比理论值小，所以为副线圈电压，为原线圈电压，则该变压器是升压变压器；
②[2]根据表格中的数据，在实验误差允许的范围内，可得出原副线圈两端电压与匝数的关系：电压与匝数成正比；
③[3]根据变压器正视图
硅钢片的作用是形成闭合磁路，所以为了减小涡流产生的热量，硅钢片应平行于平面abcd。
15. 如图所示，质量为m、长为L的直导线用两等长绝缘细线悬挂于等高的O、O'两点，并处于竖直向上的匀强磁场中。导线中通以由a到b方向的电流I，直导线稳定时，悬线与竖直方向的夹角。重力加速度大小为g，求：
（1）磁感应强度的大小B；
（2）若保持磁感应强度的大小不变而改变其方向，导线平稳时悬线与竖直方向夹角的最大正切值。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）根据平衡条件得

解得
（2）当安培力与细线垂直时，细线与竖直方向夹角α最大，正切值最大。根据平衡条件得
解得
16. 如图所示为某小区的备用发电机提供照明用电的输电过程。已知发电机的输出功率为，输出电压为，输电线的总电阻，小区共有300户人家，每户人家平均有6盏“，”的灯，全部电灯正常发光。变压器可视为理想变压器，求：
（1）输电线上的输送电流；
（2）升压变压器的匝数比和降压变压器的匝数比。
【答案】（1） （2），
【解析】（1）负载端的功率为
输电线上损失的功率
根据
可得
（2）根据
可得
升压变压器的匝数比
可得
则
降压变压器的匝数比
17. 现代航母使用电磁阻拦系统来帮助舰载机在短距离内安全着舰。某科技小组设计了一种如图甲所示的电磁阻拦系统，两根平行轨道间距，轨道左端点、用导线连接，垂直导轨放置一电阻的金属棒ab，金属棒上拴接绝缘阻拦索，整个装置处于磁感应强度的竖直向下的匀强磁场中。当舰载机着舰时关闭动力系统，利用尾钩钩住阻拦索，与金属棒以共同速度进入磁场，运动一段距离后一起停下。舰载机与金属棒总质量，阻拦索质量不计，其它电阻和一切摩擦不计，忽略导线电流产生的磁场影响，求：
（1）金属棒刚进入磁场时受到的安培力大小；
（2）舰载机完全停止时在阻拦区域滑行的距离；
（3）为提高能量利用效率，同时降低系统的热负荷，该小组将间的导线替换为如图乙所示的能量回收装置，该装置能自动调节其输出电压，确保金属棒中有从b到a的恒定电流，当舰载机速度减为零时该装置回收的能量。
【答案】（1） （2）100m （3）
【解析】（1）金属棒刚进入磁场时产生的感应电动势
感应电流
受到的安培力大小
（2）根据动量定理
其中
解得x=100m
（3）根据动量定理
可得t=6s
则回收的能量
18. 如图所示，在三维坐标系Oxyz中，区域有沿z轴正方向的匀强电场，区域存在沿y轴负方向的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从坐标为的A点以初速度v沿y轴正方向射出，经电场偏转后从O点进入磁场。已知磁感应强度大小为，不计粒子的重力。求：
（1）匀强电场的电场强度大小E；
（2）粒子射出磁场时的位置坐标；
（3）若在区域加上一沿y轴正向的匀强电场，要使粒子能从（2）问同一位置出磁场，则粒子出磁场时的速度大小。
【答案】（1） （2）( , ,0) （3）
【解析】（1）带电粒子在匀强电场中做类平抛运动
，
根据牛顿第二定律得
解得
（2）根据动能定理得
解得
沿着z轴方向的速度为
粒子在磁场中沿着y轴方向做匀速直线运动，在xOz平面内做匀速圆周运动。
粒子做匀速圆周运动的周期
沿着y轴方向运动的时间
根据牛顿第二定律得
解得
与x轴的交点坐标
粒子射出磁场时的位置坐标( ， ，0)
（3）若在区域加上一沿y轴正向的匀强电场，要使粒子能从（2）问同一位置出磁场。
粒子沿着y轴方向做匀加速运动的时间为
根据位移公式得
解得
根据动能定理得
解得
／匝
200
600
800
1200
1200
/匝
100
400
400
300
400
8.64
5.72
7.92
9.50
10.00
4.50
4.00
4.10
2.45
3.45
2
1.5
2
4
3
1.92
1.43
1.93
3.88
2.90