吉林省八校联考2024-2025学年高二上学期1月期末试题物理试卷（解析版）

这是一份吉林省八校联考2024-2025学年高二上学期1月期末试题物理试卷（解析版），共15页。
1.本试卷满分100分，考试时间75分钟。
2.答卷前考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
3.答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡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。答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
一、选择题（本题共10小题，共46分，第1至7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8至10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分）
1. 关于电场、磁场的理解，下列说法正确的是（ ）
A. 电场、磁场都看不见、摸不到，所以都不是真实存在的物质
B. 电场线是真实存在的，用以形象表示电场的强弱和方向
C. 小磁针静止时N极所指的方向规定为该点磁场的方向
D. 磁感线和静电场的电场线都是不闭合的
【答案】C
【解析】A．电场、磁场都看不见、摸不到，但是真实存在的物质，故A错误；
B．电场线不是真实存在的，是为了更形象地描述电场的强弱及方向而人为假想的，故B错误；
C．小磁针静止时N极所指的方向规定为该点磁场的方向，故C正确；
D．电场线是不闭合曲线，有起点和终点，而磁感线是一条闭合曲线，故D错误。
故选C。
2. 下列公式属于应用比值定义物理量的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】A．该式为匀强电场中电场强度与电势差的关系式，不是电场强度的定义式，故A错误；
B．该式为电容器电容的决定式，不是定义式，故B错误；
C．该式为欧姆定律，不是电流的定义式，故C错误；
D．该式为磁感应强度的定义式，采用比值定义法，故D正确。
故选D。
3. 如图所示，匀强磁场垂直于圆形线圈指向纸里，a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点，现用外力作用在上述四点，将线圈拉成正方形．设线圈导线不可伸长，且线圈仍处于原先所在的平面内，则在线圈发生形变的过程中( )

A. 线圈中将产生adcb方向的感应电流
B. 线圈中产生感应电流的方向先是abcd，后是adcb
C. 线圈中将产生abcd方向的感应电流
D. 线圈中无感应电流产生
【答案】C
【解析】当由圆形变成正方形时磁通量变小，根据楞次定律知在线圈中将产生abcda方向的感应电流．故选C．
4. 如图所示是一种变压器的铭牌，根据上面标示的信息，以下判断正确的是（ ）
A. 这是一个升压变压器
B. 原线圈的匝数比副线圈的匝数多
C. 当原线圈输入交流电压220V时，副线圈输出直流电压12V
D. 当原线圈输入交流电压220V、副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流小
【答案】B
【解析】AC．根据铭牌可知，输入电压为时，输出电压
这是一个降压变压器。原线圈输入交流电，副线圈只能输出交流电，不会是直流电，故AC错误；
B．根据变压比公式
则
故B正确；
D．根据知电流与匝数成反比，故副线圈中电流比原线圈中电流大，故D错误。
故选B。
5. 如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ．如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是
A. 棒中的电流变大，θ角变大
B. 两悬线等长变短，θ角变小
C. 金属棒质量变大，θ角变大
D. 磁感应强度变大，θ角变小
【答案】A
【解析】导体棒受力如图所示，
导体棒平衡，可得：
；
A．棒中电流I变大，θ角变大，故A正确；
B．两悬线等长变短，θ角不变，故B错误；
C．金属棒质量变大，θ角变小，故C错误；
D．磁感应强度变大，θ角变大，故D错误．
故选A．
6. 如图甲所示是来测量脂肪积累程度的仪器，其原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例（体液中含有钠离子、钾离子等，而脂肪不容易导电），模拟电路如图乙所示。测量时，闭合开关，测试者分握两手柄，体型相近的两人相比，脂肪含量低者（ ）
A. 消耗的功率小
B. 电源的效率大
C. 电压表示数与电流表示数的比值小
D. 电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值大
【答案】C
【解析】A．脂肪不容易导电，脂肪含量低者，人体电阻R越小，电流越大，R1消耗的功率越大，A错误；
B．根据
脂肪不容易导电，脂肪含量低者，人体电阻R越小，外电阻越小，电源效率越小，B错误；
C．根据
电压表示数与电流表示数的比值等于人体电阻R，脂肪不容易导电，脂肪含量低者，人体电阻R越小，越小，C正确；
D．电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值为
脂肪不容易导电，脂肪含量低者，人体电阻R越小，不变，D错误。
故选C。
7. 关于多用电表的使用，下列说法正确的是（ ）
A. 甲图是用多用电表直流电压挡测量小灯泡两端的电压，表笔接法正确
B. 乙图是用多用电表直流电流挡测量电路中的电流，黑表笔电势低于红表笔
C. 丙图中用的是多用电表电阻挡测量二极管的电阻，黑表笔电势低于红表笔
D. 丙图、丁图中用的是多用电表电阻挡测量同一个二极管的电阻，丁图中测量值较大
【答案】BD
【解析】A．甲图是用多用电表直流电压挡测量小灯泡两端的电压，表笔的红黑表笔接错，电流应从红表笔流进，黑表笔流出，故A错误；
B．乙图是用多用电表直流电流挡测量电路中的电流，电流从红表笔流入，从黑表笔流出，黑表笔电势低于红表笔，故B正确；
CD．欧姆表内置电源正极与黑表笔相连，负极与红表笔相连，由图丙所示电路图可知，黑表笔接二极管正极，红表笔接二极管负极，多用电表测二极管正向电阻，由图丁所示电路图可知，黑表笔接二极管负极，红表笔接二极管正极，多用电表测二极管反向电阻，测量值较大，故C错误，D正确。
故选BD。
8. 伴随着中国电力发展步伐不断加快，全国已经形成了多个跨省的大型区域电网，实现1000kV以上的特高压远距离输电，大量利用风力、太阳能、地热能、海洋能等发电厂并入电网，成为传统发电的有益补充。电网可以调剂不同地区电力供需的平衡，减小了断电的风险，使电力的供应更加安全、可靠，下列说法正确的是（ ）
A. 高压输电的目的是提高输电效率
B. 变压器工作时可以改变交变电流的频率
C. 远距离输电线路上的电感、电容对输电没有影响
D. 并入电网的交流电必须与电网中交流电的相位相同
【答案】AD
【解析】A．在输电功率一定的条件下，适当提高输电电压可以减小输电电流，减少输电线上产生的焦耳热，从而提高输电效率，故A正确。
B．变压器工作不能改变交变电流的频率，故B错误。
C．当输电电压过高或输电频率过高时，远距离输电线路上的电感、电容对输电的损耗可能大于电阻引起的损耗，故C错误。
D．若并入电网的交流电与电网中交流电的相位不同，轻则会使输电效率降低，严重时会损坏输电设备，故D正确。
故选AD。
9. 如图所示为圆柱形区域的横截面，在该区域加沿圆柱轴线方向的匀强磁场。带电粒子（不计重力）第一次以速度沿截面直径入射，粒子飞出磁场区域时，速度方向偏转角；该带电粒子第二次以速度从同一点沿同一方向入射，粒子飞出磁场区域时，速度方向偏转角，则带电粒子第一次和第二次在磁场中运动的（ ）
A. 半径之比为B. 速度之比为
C. 时间之比为D. 时间之比为
【答案】AC
【解析】A．设磁场半径为，当第一次以速度沿截面直径入射时，根据几何知识可得
即
当第二次以速度沿截面直径入射时，根据几何知识可得
所以
故A正确
B．两次情况下都是同一个带电粒子在相等的磁感应强度下运动的，所以根据公式
可得
故B错误；
CD．因为周期
与速度无关，所以运动时间比为
故C正确，D错误。
故选AC。
10. 如图，虚线a、b、c是某静电场中在同一竖直面内的等势线，一根粗细均匀的光滑绝缘细杆竖直固定在等势线所在的竖直面内，一个质量为m、带正电小球套在杆上（可以自由滑动）。现让小球在A点由静止释放，从A到B加速运动的过程中，机械能不断增加，则下列判断正确的是（ ）

A. 等势线a的电势比等势线b的电势高
B. 小球在B点的电势能小于在C点的电势能
C. 小球机械能变化量的绝对值从A到B大于从A到C
D. 若小球沿杆运动能至D点，在D点的速度可能为零
【答案】ABC
【解析】A．带正电小球从A到B加速运动的过程中，机械能不断增加，则电势能不断减小，由于小球带正电，所以电势降低，即等势线a的电势比等势线b的电势高，故A正确；
B．由于B点电势低于C点电势，则小球在B点的电势能小于在C点的电势能，故B正确；
C．小球机械能变化量的绝对值等于电势能变化量的绝对值，由于小球在B点的电势能小于在C点的电势能，所以小球机械能变化量的绝对值从A到B大于从A到C，故C正确；
D．若A、D两点等电势，若小球沿杆运动至D点，电场力做功为0，但重力做正功，根据动能定理可知，小球的动能变化量不为零，则小球在D点的速度不为零，故D错误。
故选ABC。
二、实验题（共14分）
11. 在“观察电容器的充、放电现象”实验中，所用器材如下：电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、电流表、秒表、单刀双掷开关以及导线若干。

（1）某同学设计的实验电路如图（a）所示。先将电阻箱的阻值调为，将单刀双掷开关S与“1”端相接，记录电流随时间的变化。电容器充电完成后，开关S再与“2”端相接，相接后小灯泡亮度变化情况可能是______。（填正确答案标号）
A.迅速变亮，然后亮度趋于稳定
B.亮度逐渐增大，然后趋于稳定
C.迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭
（2）将电阻箱的阻值调为（），再次将开关S与“1”端相接，再次记录电流随时间的变化情况。两次得到的电流I随时间t变化如图（b）中曲线所示，其中实线是电阻箱阻值为______（填“”或“”）时的结果，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的______（填“电压”或“电荷量”）。
【答案】（1）C （2） 电荷量
【解析】（1）[1]电容器充电完成后，开关S再与“2”端相接，电容器将放电，随电量减小，电容器两端电压减小，电流减小，最终放电完成，电流为0，可知相接后小灯泡亮度变化情况可能是迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭。
故选C。
（2）[2]电源电动势一定，将电阻箱的阻值调为
由于
可知，充电初始状态的电流变小，即充电过程中，在0时刻，回路中的电流变小，可知实线是电阻箱阻值为时的结果；
[3]根据电流的定义式有
解得
可知，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的电荷量。
12. 某实验小组测量电源电动势和内阻时，使用的器材有：电动势约为3V、内阻约为几欧姆的锂锰纽扣电池，量程为500mA、内阻约为1Ω的电流表，量程为3V、内阻约为3kΩ的电压表，最大阻值为40Ω的滑动变阻器R，阻值为0.5Ω的定值电阻，开关S，导线若干。
（1）为了更准确地测出电源电动势和内阻，实验电路应该选择图a中的_____（选填“甲”或“乙”）。
（2）以电压表的读数为纵坐标，以电流表的读数为横坐标，依据测量得到的多组数据，画出 图线，如下图丙所示，则可得出电池的电动势______V，内阻______ （结果均保留三位有效数字）
（3）该电池内阻的测量值_____真实值。（均选填“大于”“小于”或“等于”）
【答案】（1）乙 （2）1.48##1.47##1.49 1.32##1.31##1.33 （3）小于
【解析】（1）[1] 由题中数据可知，电池的内阻与电流表内阻大小相当，远小于电压表内阻，若实验电路采用图a中的甲，电流表的分压会使得路端电压测量值误差很大，若实验电路采用图a中的乙，对于通过电池的电流的测量值，由于电压表分流引起的误差很小，所以为减小测量误差，相对电源来说，应采用电流表外接法，即图a中的乙。
（2）[2]图像的纵截距等于电源的电动势，由图读出电源的电动势为
[3]图像的斜率的绝对值表示内阻与定值电阻之和，所以
（3）[4]该实验相对于电源来说，电流表采用外接法，因电压表分流会引起电流测量的误差，干路电流真实值
则电流测量值小于真实值，且电流测量值与真实值的差别随U的减小均匀减小，当、外电路短路时，电流测量值等于真实值，即两图像在横轴交于同一点，如图所示，由于电源的图像的纵截距表示电池电动势，斜率的绝对值表示电源内阻，由图可知，实验得出的该电池电动势测量值小于真实值，内阻的测量值小于真实值。
三、计算题（本题共3小题，共40分，13题10分，14题12分，15题18分）
13. 风能是21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源，风力发电是利用风能的主要方式。某种风力发电机的原理如图所示，发电机的线圈固定，磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动，已知磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小为0.2T，线圈的匝数为100、面积为0.5m2，若磁体转动的角速度为90rad/s。求：

（1）从图示位置开始计时，线圈中感应电动势的表达式；
（2）风力发电机产生电动势的有效值。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）电动势的最大值为
线圈从中性面开始转动，电动势按正弦规律变化，可得
（2）电动势有效值
解得
14. 如图所示，整个区域内有竖直向下的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度大小B=0.5T，两根间距为L=0.5m、半径为R=2m的光滑四分之一竖直圆弧金属导轨等高平行放置，顶端连接阻值为r=0.4Ω的电阻。长为L、阻值为r1=0.1Ω的金属棒在力F（除重力、安培力以外的力）作用下从导轨顶端ab处以恒定速率v=4m/s下滑，整个过程中金属棒与导轨接触良好，且始终与导轨垂直。求：
（1）金属棒运动到cd处时，金属棒两端的电压U；
（2）金属棒从导轨ab处运动至圆弧的中间位置的过程中，通过电阻r的电荷量q。
【答案】（1）0.8V （2）
【解析】（1）根据法拉第电磁感应定律有
根据
代入数据得
，
（2）根据
联立可得
又
联立可得
15. 如图所示，半径为R=0.2m的四分之一圆弧部分有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B=2T，圆弧与水平面相切，水平面CD区域分布有匀强电场电场强度E=2N/C， CD长度L=1.5m， 水平面 DF部分足够长，DF上有n个位于同一直线上、处于静止状态的相同小球，小球质量m0 = 0.2kg， 一带正电物体质量m=0.1kg，带电量q=0.2C从轨道最高点由静止开始下滑。物体与小球、小球与小球之间发生的都是弹性正碰， 整个轨道光滑绝缘，物体与小球碰撞过程中不发生电荷转移。重力加速度。求：
（1）物体滑到C点时对轨道的压力FN；
（2）物体第一次与小球碰撞后，物体在CD区域向左滑行的最大距离；
（3）n个小球最终获得的总动能。
【答案】（1），方向竖直向下；（2）；（3）
【解析】（1）物体从A下滑到C点
解得
根据向心力公式有
解得
由牛顿第三定律知
方向竖直向下。
（2）物体在电场中加速，由C运动到D点，设它在D点的速度为，根据动能定理有
解得
物体与第一个小球发生弹性正碰，动量和动能守恒，则有
解得
即
物体碰后返回电场做匀减速至速度减零时，向左达到最远距离，根据动能定理
解得
（3）第1个小球碰后以的速度与第2个小球发生弹性正碰，根据动量守恒和动能守恒，碰后它们进行速度交换，故碰后第n-1个小球将速度交换给第n个小球后静止，由于，物体向左速度减为零后，在电场力作用下由静止将向又加速，根据运动对称性，达到D点的速度大小仍为
由于
所以物体追上第1个小球前，第1个小球已处于静止，由（2）问同理可知，物体与第1个小球第2次碰后，它们的速度分别为
因
可得
同理，物体返回仍以与静止的第1个小球发生第3次弹性正碰后，它们的速度分别为
依此类推，物体返回仍以与静止的第1个小球发生第次弹性正碰后，它们的速度分别为
由于始终有v0n