【物理】山东省枣庄市2024-2025学年高二下学期4月期中联测试题（解析版）

这是一份【物理】山东省枣庄市2024-2025学年高二下学期4月期中联测试题（解析版），共12页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
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. 关于电场和磁场，下列说法正确的是（ ）
A. 电场线与磁感线均不相交，都是闭合的曲线
B. 电场和磁场虽然看不见摸不着，但它们均是客观存在的特殊物质
C. 将一带电离子分别静置在电场和磁场中，电场、磁场一定对其有力的作用
D. 将一电流元放入磁场中，电流元受安培力的方向为该点磁感应强度的方向
【答案】B
【解析】A．电场线不是闭合曲线，而磁感线是闭合曲线，故A错误；
B．电场和磁场都是客观存在的物质，故B正确；
C．电场对放入其中的电荷有力的作用，但是磁场只会对运动的电荷有力的作用，且电荷的速度与磁场不平行，故C错误；
D．将一电流元放入磁场中，电流元受安培力的方向与该点磁感应强度的方向垂直，故D错误；
故选B。
2. 2024年10月30日，神舟十九号乘组航天员蔡旭哲、宋令东、王浩哲在中国空间站进行了第五次“太空会师”。航天员“太空会师”的画面通过电磁波传输到地面接收站，下列关于电磁波的说法正确的是（ ）
A. 电磁波是由周期性变化的电场和磁场相互激发形成的
B. 麦克斯韦从理论上预言了电磁波，并用实验证实了电磁波的存在
C. 空间站附近有稀薄的空气，信号才可以传回地面，所以电磁波的传播需要介质
D. 太空中航天员讲话时画面与声音同步，说明电磁波与声波具有相同的传播速度
【答案】A
【解析】A．电磁波的产生机理就是周期性变化的电场和磁场相互激发，在空间传播，故A正确；
B．麦克斯韦从理论上预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故B错误；
C．电磁波可以在真空中传播，不需要介质，空间站信号传回地面是因为电磁波能在真空中传播，故C错误；
D．电磁波在真空中传播速度是光速（约），声波传播需要介质，在空气中速度约，二者传播速度不同，画面与声音同步是因为信号处理等技术，并非传播速度相同，故D错误。
故选A。
3. 如图所示，关于图中所示的元件正常工作时，下列说法正确的是（ ）
A. 在甲图中，若载流子带负电，稳定时左侧面P板电势高
B. 在乙图中，仅增加磁场B的大小，可以增大粒子的最大动能
C. 在丙图中，该装置只能选择一定速度的带电粒子，无法判断带电粒子的电性和种类
D. 在丁图中，突然加大螺线管N的电流，铜环M有缩小趋势，螺线管N有伸长趋势
【答案】C
【解析】A．载流子带负电，载流子定向移动方向与电流方向相反，根据左手定则可知，洛伦兹力方向向左，载流子向左偏转，可知，稳定时左侧面P板电势低，故A错误；
B．粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有
粒子的最大动能
解得
若回旋加速器能够正常工作，交流电的周期必须与粒子在磁场中圆周运动的周期相等，即有
可知，若增加磁场B的大小，粒子在磁场中圆周运动的周期减小，此时需要同时改变交流电的周期至与磁场中圆周运动的周期相等，粒子的最大初动能才增大。可知，若仅增加磁场B的大小，粒子不能够达到同步加速，粒子的最大动能不一定增大，故B错误；
C．粒子在速度选择器中沿直线做匀速直线运动，则有
解得
可知，粒子的电性、种类无关，即该装置只能选择一定速度的带电粒子，无法判断带电粒子的电性和种类，故C正确；
D．根据安培定则可知，通电螺线管N内部磁场与外部磁场方向相反，穿过铜环M磁通量由内部磁场决定，突然加大螺线管N的电流，穿过铜环M的磁通量增大，根据楞次定律可知，铜环M有扩张的趋势，将螺线管每匝线圈等效为一枚小磁针，根据安培定则可知，相邻小磁针异种磁极相对，线圈之间相互吸引，则螺线管N有收缩趋势，故D错误。
故选C。
4. 无人值守的停车场要自动记录车辆在停车位上留滞时间信息，可以在车位地面下方圆圈内设置一个如图甲所示的振荡电路来实现。当汽车进入车位过程中，相当于在线圈中插入铁芯，使其自感系数变大，引起振荡电路中的电流频率发生变化，计时器根据振荡电流的变化开始计时；当汽车移出时，其自感系数又发生相应变化，引起振荡电路中的电流频率再次发生变化，计时器根据振荡电流的变化计时结束。若某次振荡电路中的电流随时间变化如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A. 图像乙中，时刻，线圈的磁场能为零
B. 图像乙中过程，电容器带电量逐渐增大
C. 由图像乙中的图线，可判断汽车正驶出智能停车位
D. 图像甲中的振荡电路状态可能处在图像乙中的过程
【答案】D
【解析】A．时刻电流最大，此时电容器中电荷量为零，电场能最小，磁场能最大，故A错误；
B．过程，电流逐渐增大，电场能逐渐转化为磁场能，电容器处于放电过程，电容器带电量逐渐减小，故B错误；
C．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，则汽车正驶入智能停车位，故C错误；
D．在甲图中，电流方向为图示方向，且电容器正在充电。在过程中，电流逐渐减小，电容器正在充电，电流方向与甲图中电流方向一致，所以甲图中LC振荡电路状态可能处在过程，故D正确。
故选D。
5. 如图所示，一同学在实验室中测得某周期性交流电的电流与时间关系的图像，发现图线为正弦曲线的一部分。则该交流电的有效值为（ ）
A. AB. C. D.
【答案】B
【解析】根据有效值的定义得，解得该交流电的有效值为，B正确。
故选B。
6. 甲和乙两个带电粒子从圆形匀强磁场的边界P点，以相同的速度v0沿半径的方向射入如图所示的磁场后，又分别从磁场边界的M、N点射出。已知M、O、N三点在一条一直线上，且。下列说法中正确的是（ ）
A. 甲粒子带正电、乙粒子带负电
B. 甲和乙两粒子运动的半径大小之比为
C. 甲和乙两粒子的比荷之比为1:3
D. 甲和乙两粒子在磁场中运动的时间之比为2:3
【答案】D
【解析】A．根据左手定则，甲粒子带负电、乙粒子带正电，A错误；
B．甲和乙两粒子运动的半径大小分别为
解得 ，B错误；
C．根据牛顿第二定律得
解得
甲和乙两粒子的比荷之比为3:1，C错误；
D．甲和乙两粒子在磁场中运动的时间分别为
解得 ，D正确。
7. 在弹簧测力计下面悬挂一边长为的粗细均匀同种材料的正六边形金属框abcdef，将正六边形金属框顶点f、a分别接入恒定电流的正负极，虚线下面是垂直金属框向里的匀强磁场的边界（初始时，金属框af边恰好在磁场中）。在如图所示的位置平衡时，弹簧测力计的读数为；若将线圈竖直向上提，让正六边形金属框顶点、恰好到达磁场边界处，其他条件不变，再次平衡时，弹簧测力计的读数为，则（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】根据左手定则可知安培力方向向下，设总电流为I，则初始时整个线圈的等效长度为a，则
线框向上提起后线圈在磁场中的等效长度为2a，电流为，则此时
可知
故选D。
8. 理想变压器降压给用户供电的示意图如图所示。接入电压恒定U，L是阻值为的指示灯，额定电压为，为定值电阻，为滑动变阻器。当滑动变阻器的滑片在某一位置时，指示灯恰好正常工作。已知电压表是理想电表，变压器原、副线圈匝数比为，不计线框的电阻。下列说法正确的是（ ）
A. 滑动变阻器接入电路中的阻值为
B. 定值电阻消耗的电功率为
C. 滑动变阻器的滑片向上滑动的过程中，指示灯变亮
D. 滑动变阻器的滑片向上滑动的过程中，电压表示数变小
【答案】A
【解析】A．设滑动变阻器接入电路中的阻值为，则
解得，A正确；
B．流过指示灯的电流为
根据理想变压器原副线圈上电流之比等于匝数反比，即
定值电阻消耗的电功率为
解得，B错误；
CD．滑动变阻器的滑片向上滑动的过程中，电阻变大，则流过指示灯上的电流减小，指示灯变暗，原线圈两端电压增加，电压表示数变大，CD错误。
故选A。
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. 如图所示，实线1为氧气分子在T1温度下的分子速率分布规律图像，实线2为氧气分子在T2温度下的分子速率分布规律图像。下列说法正确的是（ ）
A. 由图像可以知道温度T1小于温度T2
B. 在T1、T2两个温度下，某一速率区间的分子数占比可能相同
C. 将T1、T2温度下的氧气混合后，对应的分子速率分布规律曲线下方的面积为曲线1和曲线2下方的面积之和
D. 将T1、T2温度下相同质量的氧气混合后，对应的分子速率分布规律曲线可能是图中的虚线
【答案】AB
【解析】A．温度升高，大速率分子所占总分子数的百分比增大，小速率分子所占总分子数的百分比减小，根据图示可知，温度T1小于温度T2，故A正确；
B．图示两图像有交点，表明在T1、T2两个温度下，某一速率区间的分子数占比可能相同，故B正确；
C．利用微元法，可知，图像与横轴所围结合图形面积表示百分比，即对应的分子速率分布规律曲线下方的面积等于1，可知，将T1、T2温度下的氧气混合后，对应的分子速率分布规律曲线下方的面积与曲线1和曲线2下方的面积均等于1，故C错误；
D．结合上述可知，温度T1小于温度T2，将T1、T2温度下相同质量的氧气混合后，达到热平衡后，气体的温度大于T1，小于T2，则将T1、T2温度下相同质量的氧气混合后，对应的分子速率分布规律曲线介入实线1、2之间，不可能是图中虚线位置，故D错误。
故选AB。
10. 如图所示，空间有一竖直放置的螺线管与条形磁体，当条形磁体向螺线管靠近的过程中。已知当感应电流方向从经电流表流向时，电流表的指针向右偏。下列说法正确的是（ ）
A. 若条形磁体加速靠近，电流表指针右偏
B. 若条形磁体加速靠近，电流表指针左偏
C. 若条形磁体减速靠近，电流表指针右偏
D. 若条形磁体减速靠近，电流表指针左偏
【答案】AC
【解析】AB．若条形磁体加速靠近，穿过螺线管向下的磁场增大（磁通量增大），根据楞次定律可知，螺线管中的电流方向a到b，电流表指针右偏，故A正确，B错误；
CD．若条形磁体减速靠近，穿过螺线管向下的磁场增大（磁通量增大），根据楞次定律可知，螺线管中的电流方向a到b，电流表指针右偏，故C正确，D错误。
11. 图甲所示为小型发电机，以角速度ω匀速转动手柄，两磁极之间的线圈随着转动。图乙所示为该发电机对外电路供电的原理图，其正方形线圈的边长为a，匝数为N，线圈总电阻为r，定值电阻为R；两个磁极间的磁场看作匀强磁场，磁感应强度大小为B。若从如图乙所示位置开始计时，下列说法正确的是（ ）
A. 线圈每转动一周，通过电阻R的电流方向就改变一次
B. 从图示位置开始计时，电阻R两端电压瞬时值表达式为
C. 当线圈由图示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为
D. 当线圈由图示位置转过90°的过程中，电阻R上所产生的热量为
【答案】CD
【解析】A．线圈每转动一周，线圈两次通过中性面，通过电阻R的电流方向就改变两次，A错误；
B．电动势最大值
电流最大值
电阻R两端电压最大值
从图示位置开始计时，电阻R两端电压瞬时值表达式为
，B错误；
C．当线圈由图示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为
， ， ，
解得，C正确；
D．当线圈由图示位置转过90°的过程中，电阻R上所产生的热量为
，
解得，D正确。
12. 如图甲所示，、、、为两匀强磁场的四个边界，它们互相平行且相邻两个边界的距离均为，磁场方向均垂直竖直平面向里，磁感应强度大小均为。一矩形单匝金属线框，短边宽度，长边长度，质量为，电阻为。金属线框竖直放置，线框下面的短边与重合，从静止释放并开始计时，金属线框下落过程始终保持线框平面竖直且短边与磁场边界平行，金属线框的速度大小与时间的关系如图乙所示。已知的时间间隔为，取重力加速度，下列说法中正确的是（ ）
A. 在时间内，通过线框的电荷量为
B. 线框匀速运动的速度大小为
C. 线框匀速运动的时间为
D. 时间内，线框产生的热量为
【答案】BCD
【解析】A．在时间内，通过线框的电荷量为，解得q=0.16C，A错误；
B．线框匀速运动时，线框处于平衡态，即，，解得v=5m/s，B正确；
C．线框匀速运动的位移为d，所以线框匀速运动的时间为，C正确；
D．由动能定理得，解得时间内，线框产生的热量为，D正确。
故选BCD。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 如图甲所示，某实验兴趣小组利用电磁继电器和热敏电阻设计一个“过热自动报警电路”。电磁继电器供电电源，内阻忽略不计，电磁继电器电阻忽略不计，保护电阻。当继电器线圈中的电流大于等于时，电磁继电器的衔铁被吸合，警铃响。该实验小组将热敏电阻安装在需要探测温度的地方，环境温度正常时，电磁继电器触头与上面触点接触，下面触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，电磁继电器的触点与下面触点接触，上面触点分离，警铃响。图像乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图像。
（1）由图乙可知，当环境温度升高时，电磁继电器的磁性将_____（选填“增强”、“减弱”或“不变”）；
（2）当环境温度大于等于____℃时，警铃报警；
（3）要想提高警铃报警的温度，需更换_____（选填“更大”或“更小”）的保护电阻的阻值。
【答案】（1）增强 （2）40 （3）更大
【解析】（1）由图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将减小，则流过继电器的电流增大，继电器的磁性增强。
（2）当继电器线圈中的电流大于等于时，电磁继电器的衔铁被吸合，警铃响，则有
代入题中数据，解得
结合图乙可知此时温度为。
（3）要提高警铃报警的温度，即温度更高时（热敏电阻阻值更小 ），控制电路中电流仍要达到 50mA使衔铁吸合。根据闭合电路欧姆定律可知，需更换更大的保护电阻的阻值。
14. 物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图所示：
（1）下列说法正确的是_____；
A. 可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响
B. 测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量
C. 变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
D. 可拆变压器的活动铁芯拆下后，原线圈输入电压不变副线圈的电压为0
（2）某次实验操作，副线圈所接多用电表的读数如下图所示，其对应的选择开关是交流电压档，则此时电表读数为_____。
（3）另一次实验过程中，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，记录如上表。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：_____。
（4）实验小组观察实验室中一降压变压器的两个线圈的导线，发现导线粗细不同。结合本次实验结论，应将较细的线圈作为_____线圈。（填“原”或“副”）
【答案】（1）AB （2）4.8 （3） （4）原
【解析】（1）A．探究电压与匝数关系，控制原线圈电压、匝数不变，改变副线圈匝数，研究其对副线圈电压影响，是控制变量法，故A正确；
B．测量电压先用最大量程试测，防止电压过大损坏电表，确定后选合适挡位，故B正确；
C．变压器是靠电磁感应（互感）传递电能，不是铁芯导电，故C错误；
D．活动铁芯拆下，漏磁多，但原线圈有交流电压，副线圈会因电磁感应产生电压（虽比有铁芯时小），不为 0，故D错误。
故选AB。
（2）交流电压档，可知最小分度值为0.2V，故读数保留到十分位，即读数为4.8V。
（3）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。
（4）理想变压器的输入功率等于输出功率，因为是降压变压器，所以副线圈的电压小于原线圈的电压，而功率又相等，所以副线圈的电流大于原线圈的电流，为了减少功率损失，根据电阻定律可知副线圈应用较粗的铜导线绕制，故应将较细的线圈作为原线圈。
15. 钻石是自然界中最坚硬的物质，钻石是由可看作球形的碳原子以网状结构紧密地堆在一起，密度是；钻石的质量用克拉来计量，1克拉。已知碳元素的相对分子质量为12，阿伏加德罗常数。已知：，。（结果均保留三位有效数字）求：
（1）图片中的钻石有2.5克拉，该钻石含有的碳原子个数；
（2）碳原子的直径。
【答案】（1）个 （2）m
【解析】（1）2.5克拉钻石的物质的量
碳原子的个数
解得个
（2）设钻石的摩尔体积为，则
碳原子的体积
又
联立方程解得：
16. 如图所示为某一小型水电站发电供电流程的简化图。已知发电机的输出功率为200kW，发电机的输出电压为400V。通过高压输电线路向25km外的居民区供电，已知单条输电线上每1km的电阻2Ω。到达居民区前再经过降压变压器后为居民区供电。已知居民区生活用电电压为220V，为控制输电线上损失的功率不高于10kW。若居民区消耗的功率为190 kW时，求：
（1）输电线路中的电流为多少？
（2）降压变压器的输入电压是多少？
（3）升压变压器的匝数比是多少？
【答案】（1）10A （2）1.9×103V （3）
【解析】（1）设输电线路的电流为I2,输电线总电阻
输电线损失功率
解得
（2）设升压变压器的输出电压为U2，输出功率为P2，则
又因为，
降压变压器的输入电压
联立方程解得
（3）升压变压器的原、副线圈的匝数比
解得
17. 如图所示，在平面直角坐标系的第一象限内，半径为的半圆形匀强磁场区域与轴相切于原点、与边长为的正方形区域左边界相切于点，正方形区域的上、下边界各各有一个极板，其中下边界在轴上，区域内部有沿轴正方向的匀强电场。有一离子发射源可以从点向第一象限内各个方向均匀的发射出相同的正离子，速率均为，质量均为、电荷量均为。其中沿轴正方向进入圆磁场的离子，从圆边界的点射出。不计离子受到的重力及离子间的相互作用。
（1）求匀强磁场的磁感应强度大小；
（2）若与轴正方向夹角为进入磁场的该正离子，从圆磁场边界点（图中未画出）射出后进入右侧匀强电场，恰好能从匀强电场上极板的边界射出，求电场强度的大小；
（3）若在（2）的电场强度的基础上再在正方形区域内加上一个垂直纸面向外的匀强磁场，从点出射的该正离子恰好不能碰到正方形的下边缘，求：正离子从点进入复合场后，经过时的正离子的位置坐标。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）由题意可知，离子在磁场中运动的轨迹半径，则由
解得
（2）由于从点射入圆磁场的离子从点射出磁场时，速度方向平行于轴的正方向，点到轴的距离为
故离子在匀强电场中，水平方向有
竖直方向有
因为
联立方程解得
（3）从点以水平射入复合场的粒子，实际运动可以看作由水平向右的匀速直线运动与平面内的匀速圆周运动的合运动。设匀速直线运动的速度为，则匀速圆周运动的速度为
则有，
由题意可知
做匀速圆周运动的周期
离子在复合场中运动的时间
所以在时间内，离子水平方向的位移
竖直方向位移大小为
经过时正离子的位置横坐标为
纵坐标为
即正离子从点进入复合场后，经过时的正离子的位置坐标。
18. 有一光滑“”形平行轨道固定在水平地面上。斜轨道部分的倾角，轨道底端两轨道之间固定的定值电阻和的电容。斜轨道与足够长的水平轨道平滑连接，连接点为C、D，轨道间距均为。斜轨道区域有垂直轨道平面向下的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度，水平轨道区域有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小。开始时，质量的金属棒ab垂直轨道锁定在斜轨道上，距离斜轨道上端CD的距离；用一根轻绳跨过架在CD绝缘杆上的光滑绝缘小轮（不影响金属棒的运动）将金属棒和质量的重物相连，细线与轨道平面平行。已知，，重力加速度，除定值电阻外不计其他电阻，不计一切摩擦。
（1）若闭合开关S1，断开开关S2后，解除对金属棒的锁定，将金属棒自由释放。1.6s时，金属棒速度为2m/s，求：
（I）在1.6s时间内重物M的位移；
（II）在1.6s时间内电阻R上产生的热量Q。
（2）若闭合开关S2，断开开关S1后，解除对金属棒的锁定，将金属棒自由释放。当金属棒从斜轨道刚好运动到水平轨道时剪断轻绳（金属棒进入水平轨道过程中无能量损失）求：
（I）金属棒从斜轨道运动刚好运动到水平轨道时的速度；
（II）金属棒从剪断细绳到在水平轨道上速度稳定的过程中，通过金属棒的电荷量。
【答案】（1）（I）；（II） （2）（I）；（II）
【解析】（1）（I）1.6s内，对M由动量定理得
对金属棒
又因为，
联立方程解得
（II）设1.6s内，电阻R产生的热量为Q，由能量守恒定律得
解得
（2）（I）金属棒在斜面运动的过程中，由牛顿第二定律
对M：
对金属棒：

联立方程解得：
金属棒沿斜面上滑过程：
解得：
（II）剪断细绳前瞬间，电容器两端电压
剪断细绳后瞬间，金属棒两端的电压
因为，故电容器放电，金属棒加速，设金属棒稳定时的速度为v3
对金属棒：，
电容器：
联立方程解得：匝
100
100
200
200
匝
200
400
400
800
2.10
1.95
5.22
2.35
4.28
8.00
10.60
9.64