精品解析：福建省福州第三中学2024-2025学年高二上学期半期考试物理试题+答案

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考试时间75分钟 总分100分
一、单项选择题：（本大题共4小题，每小题4分，共16分，每小题的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的。）
1. 如图所示为电流天平，可用来测定磁感应强度。天平的右臂上挂有一匝数为的矩形线圈，线圈下端悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，当线圈中通有顺时针方向的电流时，发现天平的左端低右端高，下列调整方案有可能使天平水平平衡的是（ ）
A. 仅减小电流大小B. 仅改变电流方向
C. 仅将磁场反向D. 仅增加线圈的匝数
2. 下列说法正确是（ ）
A. 如图甲所示，ABC构成等边三角形，若两通电导线A、B在C处产生磁场磁感应强度大小均为B0，则C处磁场的合磁感应强度大小是
B. 图乙中地磁场的垂直于地面磁感应强度分量在南半球竖直向下，北半球竖直向上
C. 图丙中通过两金属圆环的磁通量
D. 图丁中与通电导线（无限长）在同一平面内的金属线框沿平行直导线方向运动，线框中会产生感应电流
3. 用比值法定义物理量是物理学中一种常用的方法，下面四个物理公式不属于比值定义法的是（ ）
A. 电场中某点的电势B. 磁感应强度
C. 电阻D. 电场强度
4. 如图，正点电荷放在O点，图中画出它产生的电场的六条对称分布的电场线。以水平电场线上的O′点为圆心画一个虚线圆，与电场线分别相交于a、b、c、d、e，下列说法正确的是（ ）
A. a点电势高于e点电势
B. b、e两点的电场强度相同
C. c、b两点间电势差小于d、b两点间电势差
D. 负检验电荷在d点的电势能少于在e点的电势能
二、双项选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有两项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
5. 如图所示，E为内阻不可忽略的电源，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，V与A分别为电压表与电流表，M、N是平行板电容器的两极板，一带电小球由绝缘丝线悬挂在电容器两板间，现闭合开关S，悬线稳定时偏离竖直方向θ角，下列判断正确的是（ ）
A. 若将P向左滑，V与A表的读数均减小
B. 若将P向左滑，电容器两极板上带电荷量增加
C. 若将P向左滑，θ将增大
D. 若断开S，将N板向M板靠近，角度θ将变大
6. 如图所示，空间中的A点固定一个带负电、电荷量为的点电荷，B点固定一个带正电、电荷量为的点电荷，P点为AB上方的一点，且。罗同学和邓同学一起讨论P点的电场方向，下列说法正确的是（ ）
A. P点的电场可能沿着图中的方向
B. P点的电场可能沿着图中的方向
C. 如果P点的电场方向与AB平行，且，则
D. 如果P点的电场方向与AB平行，且，则
7. 如图甲所示，在绝缘光滑的水平面建立轴，在轴两处分别固定两点电荷，两处的坐标分别为连线之间的电势与坐标之间的关系图像如图乙所示，图中点为图线的最高点。下列说法正确的是（ ）
A. 处为负电荷，处为正电荷
B. 两处均为负电荷
C. 两处点电荷的电荷量之比为
D. 两处点电荷的电荷量之比为
8. 如图是苹果自动分拣装置示意图，该装置能够按一定质量标准自动分拣大苹果和小苹果。该装置的托盘秤压在一个以O1为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在电阻R1上，R1的阻值随压力的变化而变化。小苹果通过托盘秤时，R2两端的电压较小，分拣开关在弹簧向上弹力作用下处于水平状态，小苹果进入上面通道；当大苹果通过托盘秤时，R2两端能够获得较大电压，电磁铁吸动分拣开关的衔铁，打开下面通道，让大苹果进入下面通道。设定进入下面通道的大苹果最小质量m0为该装置的分拣标准，下列说法正确的是（ ）
A. 压力越小，R1越小
B. 调节R2的大小可以改变筛选苹果的标准
C. 若电源内阻变小，会提高分拣标准m0
D. 若电源电动势变大，会降低分拣标准m0
三、填空题（本大题共3小题，每空1分，共10分）
9. 图甲中游标卡尺的读数为______mm，图乙中螺旋测微器的读数为______mm。
10. 电容器是一种重要的电学元件，在电工、电子技术中应用广泛，使用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程。电路中的电流传感器可以捕捉瞬时的电流变化，它与计算机相连，可显示电流随时间的变化。图甲直流电源电动势、内阻不计，充电前电容器带电量为零。先使S与“1”端相连，电源向电容器充电。充电结束后，使S与“2”端相连，直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的I-t曲线如图乙所示。
（1）放电时，通过的电流方向________（选填“向左”或“向右”）；
（2）乙图中阴影部分的面积________（选填“＞”、“＜”或“＝”）；
（3）已知，则该电容器的电容值约为________法拉（计算结果保留两位有效数字）；
（4）由甲、乙两图可判断阻值________（选填“＞”或“＜”）。
11. 某实验小组采用如图甲所示电路测量一水果电池的电动势和内阻（电动势约为，内阻约为），实验室提供的器材有：电流表（内阻可忽略）、变阻箱、开关、导线若干。
（1）实验小组通过测量数据且绘制了图像如图乙所示，图线的斜率为，纵截距为，则水果电池的电动势________，内阻________。
（2）若考虑电流表内阻的影响，小组同学分析数据后可得电动势的测量值与真实值相比________，内阻的测量值与真实值相比________。（均填“无误差”“偏大”或“偏小”）
四、实验题（本大题共2小题，12题7分，13题5分，共12分）
12. 学生实验小组要测量量程为3V的电压表V的内阻。可选用的器材有：多用电表，电源E（电动势5V），电压表V1（量程5V，内阻约3kΩ），定值电阻（阻值为800Ω），滑动变阻器（最大阻值50Ω），滑动变阻器（最大阻值5kΩ），开关S，导线若干。
完成下列填空：
（1）利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应_____（把下列实验步骤前的字母按正确操作顺序排列）；
A．将红、黑表笔短接
B．调节欧姆调零旋钮，使指针指向零欧姆
C．将多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”位置
再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的_____填“正极、负极”或“负极、正极”）相连，欧姆表的指针位置如图（a）中虚线Ⅰ所示。为了减少测量误差，应将选择开关旋转到欧姆挡_____（填“×1”“×100”或“×1K”）位置，重新调节后，测量得到指针位置如图（a）中实线Ⅱ所示，则组测得到的该电压表内阻为_____kΩ（结果保留1位小数）；
（2）为了提高测量精度，他们设计了如图（b）所示的电路，其中滑动变阻器应选_____（填“”或“”），闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于_____（填“a”或“b”）端；（3）闭合开关S，滑动变阻器滑片滑到某一位置时，电压表，待测电压表的示数分别为、，则待测电压表内阻_____（用和表示）；
13. 某实验小组探究不同电压下红光和蓝光发光元件的电阻变化规律，并设计一款彩光电路。所用器材有：红光和蓝光发光元件各一个、电流表（量程30mA）、电压表（量程3V）、滑动变阻器（最大阻值20Ω，额定电流1A）、5号电池（电动势1.5V）两节、开关、导线若干。
（1）图（a）为发光元件的电阻测量电路图，按图接好电路；
（2）滑动变阻器滑片先置于________（填“a”或“b”）端，再接通开关S，多次改变滑动变阻器滑片的位置，记录对应的电流表示数I和电压表示数U；
（3）某次电流表示数为10.0mA时，电压表示数如图（b）所示，示数为________V，此时发光元件电阻为________Ω（结果保留3位有效数字）；
（4）测得红光和蓝光发光元件的伏安特性曲线如图（c）中的Ⅰ和Ⅱ所示。从曲线可知，电流在1.0~18.0mA范围内，两个发光元件的电阻随电压变化的关系均是：________________；
（5）根据所测伏安特性曲线，实验小组设计一款电路，可使红光和蓝光发光元件同时在10.0mA的电流下工作。在图（d）中补充两条导线完成电路设计。_____
五、计算题（本大题共3小题，14题10分，15题12分，16题16分，共38分）
14. 如图所示，PQ和MN为水平平行放置的金属导轨，相距L=1m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m=0.2kg，棒的中点用细绳经轻质滑轮与物体相连，物体的质量M=0.3kg，棒与导轨的动摩擦因数为μ=0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，滑轮摩擦不计，匀强磁场的磁感应强度B=2T，方向竖直向下，取g=10m/s2，试求：
（1）为了使物体保持静止状态，导体棒中通入a→b电流，求电流的最小值；
（2）为了使物体以加速度a=3m/s2加速上升，应在棒中通入多大的电流？
（3）当物体以加速度a=3m/s2加速上升时，突然撤去磁场，此瞬间导体棒ab的加速度多大？
15. 如图甲所示，P处有一粒子源，可以持续均匀地“飘”出（初速度为零）氢离子，经M、N间的加速电场加速后，粒子可以进入辐向电场（电场强度方向指向O），沿着半径为R的圆弧运动。从辐向电场射出后，粒子沿平行金属板A、B间的中心线II’ 射入匀强电场，最后都打在足够长的收集板上。 已知UMN=U，氢离子电荷为e，质量为m， AB间的电场随时间变化如图乙所示（AB为正方向，周期为T）， AB板的长度，以下答案用U、R、e 、m、T、 E0表示，不考虑粒子间的相互作用。求：
（1）氢离子从N板射出时的速度大小v；
（2）半径为R的圆弧处的电场强度大小E；
（3）收集板上收集到粒子的位置会发光，求发光长度x。
16. 如图所示，光滑水平面AB和竖直面内的光滑圆弧导轨在B点平滑连接，导轨半径为R。质量为m的带正电小球将轻质弹簧压缩至A点后由静止释放，释放前弹簧的弹性势能为，脱离弹簧后经过B点，之后沿轨道BO运动恰好到达O点。以O为坐标原点建立直角坐标系xOy，在区域有方向与x轴夹角为θ=45°的匀强电场，小球在运动过程中电荷量保持不变，重力加速度为g。求：
（1）求匀强电场场强E；
（2）小球到达B点刚进入圆弧轨道时对B点的压力；
（3）若将匀强电场的场强大小调整为，方向水平向右，其他条件不变，求在小球离开弹簧后，运动过程中的最小速度及再次经过x轴的位置坐标。