上海市杨浦区复旦大学附中2025-2026学年高二（上）期末物理试卷

这是一份上海市杨浦区复旦大学附中2025-2026学年高二（上）期末物理试卷，共13页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.下列物理量，属于矢量的是( )
A. 电势B. 磁感应强度C. 磁通量D. 电流强度
2.电磁波为信息的传播插上了翅膀，广播、电视、移动通信等通信方式，使古代人“顺风耳、千里眼”的梦想变成了现实。下列关于电磁波的说法正确的是( )
A. 电磁波的传播离不开介质
B. 电磁波的频率越高，波长越短
C. 只要空间内存在一个变化的磁场就一定能形成电磁波
D. 物理学家麦克斯韦预言了电磁波的存在并通过实验捕捉到了电磁波
3.在物理兴趣活动时，老师组织10位健康的同学进行了“千人震”实验，两节干电池，带铁芯的多匝线圈(电阻很小)，开关，同学按如图所示连接，同学们彼此之间手拉手。先闭合开关，带电路稳定后再断开开关，以下说法正确的是( )
A. 闭合开关瞬间，同学们感觉到有电流流过身体
B. 断开开关瞬间，同学们感觉到有电流流过身体
C. 断开开关瞬间，流过同学们的电流突然减小
D. 断开开关瞬间，流过同学们的电流方向为A到B
4.如图所示，图甲、图乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，下列说法正确的是( )
A. 图甲电压的有效值为311V
B. 图甲电压的瞬时值表达式为u=220sin(100πt)(V)
C. 图乙是直流电
D. 图乙电压的有效值小于220V
5.如图甲所示为LC振荡电路，图乙为该电路中振荡电流i随时间t的变化图像，规定图甲中电流i方向为正方向，关于该振荡过程，下列说法正确的是( )
A. 状态a到状态b过程中，电容器的电量在减小
B. 状态b到状态c过程中，自感线圈L的自感电动势在变大
C. 状态d点时刻，电容器C的上极板带负电，下极板带正电
D. 若仅增大电容器C的电容值，该LC振荡电路的周期会减小
6.电子计步器的工作核心部件为震动传感器，一般按照传感器的类型可分为2D计步器与3D计步器，其中一款2D计步器的原理图可以简化如图，平行板电容器的一个极板M固定在设备上，另一个极板N与两个固定在设备上的轻弹簧连接，极板N与弹簧间绝缘，振动系统完成一次周期性振动，电流传感器显示电流周期变化一次，才能实现计步一步。极板M电势始终为零，关于该计步器，下列说法正确的是( )
A. 极板N靠近极板M的运动过程中，电流传感器中电流方向B→C
B. 极板N远离极板M运动的过程中，平行板电容器在充电
C. MN极板间距离最小时，固定在电容器中A点带负电的点电荷具有的电势能最大
D. MN极板间距离最大时，固定在电容器中A点带负电的点电荷受到的电场力最大
二、多选题：本大题共6小题，共24分。
7.图甲为无线磁力搅拌杯，其工作原理如图乙所示，杯体底部安装通电线圈，相关电路控制线圈电流从而产生一个逆时针旋转的磁场(俯视图)，杯内中心放置一搅拌金属粒，在旋转磁场作用下金属粒也产生旋转，从而达到搅拌杯内溶液的效果。通电搅拌时，以下说法正确的是( )
A. 金属粒中会产生感应电流
B. 金属粒内不会产生焦耳热
C. 金属粒旋转方向与磁场旋转方向相同
D. 加大磁场旋转速度，则金属粒旋转速度也加大
8.如图甲所示，金属导线制成的光滑半圆弧导轨固定在竖直平面内，匀强磁场方向垂直纸面向里，金属棒M放置在圆弧导轨上，由静止开始向下运动；如图乙所示，金属导线制成的光滑折线型导轨分别水平和竖直固定放置，匀强磁场方向垂直纸面向外，金属棒N先竖直放置，受到轻微的扰动，下端由静止开始向左运动，直至完全落在水平导轨上。运动过程中两个金属棒始终不脱离轨道，下列说法正确的是( )
A. 金属棒M在运动过程中，感应电流方向先沿逆时针再沿顺时针
B. 金属棒N在运动过程中，感应电流方向先沿顺时针再沿逆时针
C. 金属棒M停止运动的时候，呈水平状态
D. 金属棒N在运动过程中，所受的安培力方向一直与金属棒N垂直
9.为了打击酒驾醉驾行为，保障交通安全，交警常用酒精浓度检测仪对驾驶员进行酒精测试。图1是某型号酒精测试仪，其工作原理如图2所示，R为气敏电阻，其阻值随酒精气体浓度的增大而减小。电源的电动势为E、内阻为r，电路中的电表均为理想电表，R0为定值电阻且R0=r。酒驾驾驶员对着测试仪吹气过程中，下列说法正确的是( )
A. 饮酒量越多，电源的输出功率越大
B. 饮酒量越多，气敏电阻R消耗的功率越大
C. 电压表和电流表的示数都变小
D. 电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比不变
10.霍尔元件是把磁学量转换为电学量的电学元件。如图所示，某霍尔元件的宽度为h，厚度为d，磁感应强度为B的磁场垂直于该元件的工作面向下，元件内通入图示方向的电流I，稳定后C、D两侧面间的电势差为U，设元件中能够自由移动的电荷带正电，电荷量为q，且元件单位体积内自由电荷的个数为n，则下列说法正确的是( )
A. C侧面的电势低于D侧面的电势
B. 自由电荷受到的电场力为F=qUh
C. C、D两侧面电势差与磁感应强度的关系为U=BInqd
D. 元件中自由电荷由正电荷变为负电荷，C、D两侧的电势高低不会发生变化
11.磁电式电流表的构造如图甲所示，在蹄形磁铁的两极间有一个可以绕轴转动的线圈，转轴上装有螺旋弹簧和指针。蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示。当电流通过线圈时，线圈在安培力的作用下转动，螺旋弹簧被扭动，线圈停止转动时满足NBIS=kθ，式中N为线圈的匝数，S为线圈的面积，I为通过线圈的电流，B为磁感应强度，θ为线圈(指针)偏角，k是与螺旋弹簧有关的常量，由题中的信息可知( )
A. 该电流表的刻度是均匀的
B. 测稳恒直流电时，线圈转动过程中受到的安培力的大小变大
C. 若线圈中通以如图乙所示的电流时，线圈将沿逆时针方向转动
D. 更换k值更大的螺旋弹簧，会降低电流表的灵敏度(灵敏度即ΔθΔt)
12.如图甲所示，一圆形线圈面积S=πR02=100cm2，匝数N=100，电阻不计，处于匀强磁场中，磁感应强度B随时间t正弦变化的图像如图乙所示(取垂直纸面向里为正方向)。导线框右边与理想变压器的原线圈连接，已知变压器的原、副线圈的匝数比为1：10，与副线圈连接的电阻R1=R2=200Ω，D为理想二极管，下列说法正确的是( )
A. t=0.01s时，圆形线圈中有逆时针方向的电流
B. t=0.005s时，原线圈两端的电势差为0
C. 0～0.005s内，流过R1的电荷量为0.01C
D. 1s内原线圈输入的能量为150π2J
三、填空题：本大题共4小题，共16分。
13.如图所示，桌面上放一只10匝线圈，线圈中心上方有一竖立的条形磁体。当磁体竖直向下运动时，线圈的面积有 (填“收缩”或“扩张”)的趋势，在上述过程中，穿过线圈的磁通量变化0.1Wb，经历的时间为0.5s，则线圈中的平均感应电动势为 V。
14.如图为某发电厂的输电原理图，升压变压器原、副线圈匝数比为n1：n2=3：100，降压变压器原、副线圈匝数比为n3：n4=100：1。将发电机发出的正弦交流电接在n1的两端，经变压后输送给附近的用户。输电线的总电阻为R0=1000Ω，其消耗的功率为1000W。若用户端获得的电压为220V，则输电线电流有效值为 A，发电机输出电压的最大值为 V。(本题第2空保留3位有效数字)
15.如图所示，圆心为O的圆形金属导轨内存在方向垂直纸面向里、磁感应强度大小B=1T的匀强磁场。金属杆OP长度L=1m与导轨半径相等，单位长度电阻r0=4Ω/m，OP绕O点以角速度ω=20rad/s逆时针匀速转动并与导轨保持良好接触。O、M两点用导线相连，阻值R=12Ω的电阻和电容C=1.2×10-10F的电容器并联在电路中，圆形导轨与导线电阻均不计，电压表V、电流表A均是理想电表。电流表的读数为 A，电容器的电荷量为 C。
16.太阳磁暴产生的高能质子流可能撞击处在高轨道的卫星，导致一些卫星器件失效。该场景简化模型如图所示：在赤道平面内有质子流平行射向地球，假设在赤道上空的地磁场为环形区域匀强磁场，磁感应强度为B，方向与赤道平面垂直。已知地球半径为R，同步静止卫星轨道半径R1=7R，有效磁场半径R2=14R，质子电荷量为q，质量为m，不考虑质子间的相互作用及地球公转。则：
(1)在图中，进入地磁场的质子将向______偏转。(选填“左”、“右”、“垂直纸面向里”或者“垂直纸面向外”)
(2)质子的速度至少为______才可能撞击同步静止轨道上的卫星。
四、实验题：本大题共1小题，共6分。
17.某实验小组设计了一个“温度升高自动报警电路”，如图(a)所示，将热敏电阻RT放置于需要探测温度的地方，热敏电阻与报警器串联接入回路，当温度升高时，感温元件热敏电阻的阻值减小，回路中电流随之增大，当增大到一定值时，报警器便开始工作。这就实现了将温度这个热学量转化为电学量，从而控制报警器报警的目的。实验装置有输出电压为6V的直流电源、电流超过2.6mA时报警的报警器、最大阻值为1750Ω的滑动变阻器、单刀双掷开关、最大阻值9999Ω的电阻箱、热敏电阻的电阻温度特性如图(b)所示。完成该实验的如下操作和分析。
(1)开始时滑动变阻器的触头应置于阻值______(选填“最大”或“最小”)处；
(2)若预设的报警温度为40℃则该温度下热敏电阻的阻值约为______Ω(结果保留2位有效数字)；
(3)调节电阻箱的阻值为该阻值，打开电源开关，再将单刀双掷开关置于电阻箱端，缓慢改变滑动变阻器阻值，直到报警器恰好响起。将单刀双掷开关置于热敏电阻端，这样就实现了温度升高至预设温度时自动报警的目的；若某同学不小心将滑动变阻器阻值增大，则报警温度将______(选填“升高”、“降低”或“不变”)。
五、计算题：本大题共2小题，共36分。
18.发电机
发电机是指将其他形式的能转换为电能的装置。我国科研人员通过自主创新与工程实践，在发电机领域实现了从跟跑、并跑到部分领跑的跨越。
(1)(多选)“南鲲”号是我国自主研发的首台兆瓦级漂浮式波浪能发电装置，被称为“海上超级充电宝”，其原理如图1所示，海浪冲击浪板带动线框以恒定角速度连续转动，从而将海浪的动能和势能转化成电能储存起来。若某时刻线框正好转到图中所示位置，下列说法正确的是______。
A.该时刻线框中的电流最大
B.该时刻通过线框磁通量的变化率为零
C.从图中所示位置再转过90°的过程中，电流方向发生改变
D.从图中所示位置再转过180°的过程中，磁通量的变化量不为零
(2)风力发电是清洁电力供应的重要方式。风力发电机叶片转动时可形成与风向垂直的圆面，并将经过此圆面的40%的空气动能转化为电能。已知风速为v时，发电机的发电功率为P，则风速为2v时，发电机的发电功率为______。
A.2P B.4P C.8P D.16P
(3)磁流体发电机是一种利用导电流体在磁场中运动产生电能的发电机，如图2为其示意图。平行金属板M、N间距为d，板间有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。将一束等离子体(含有大量正、负离子)垂直于磁场方向以相同的速度v喷入磁场，M、N两板间便产生电动势。(不计离子的重力及离子间的相互作用)
①图中的M板是发电机的______。
A.正极 B.负极 C.无法确定 D.正负极交替变化
②稳定时发电机的电动势为______。
19.电磁弹射和电磁阻拦
2025年9月22日，中国海军宣布，歼-15T、歼-35和空警-600三型舰载机，已于此前成功完成在福建舰上的首次弹射起飞和着舰训练。这是我国首次在弹射型航母上，实现多型号先进舰载机的电磁弹射和阻拦着舰。
(1)某同学设计了一个如图2所示的电磁弹射的模型。图中，电源电动势为E=6V，内阻为r=0.5Ω，MN与PQ为水平放置的足够长的金属导轨，间距为L=0.5m。战斗机简化为导体棒ab，垂直放置在金属导轨上，与阻值为1Ω的定值电阻R并联在电源两端。整个导轨平面处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B=1T。闭合开关S，导体棒ab在安培力的作用下向右加速运动，达到电磁弹射的效果。若运动过程中，导体棒ab始终与导轨垂直，导体棒接入电路部分的阻值为Rab=1Ω，不计其他电阻。
①开关S闭合瞬间，流过导体棒的电流I1= ______A；
②若导体棒ab运动过程中受到的阻力Ff恒定，当导体棒运动稳定时，流过电源的电流为5A，求：
Ⅰ.导体棒ab运动过程中受到的阻力Ff；
Ⅱ.导体棒运动的最大速度vm；
Ⅲ.运动过程中，导体棒ab可等效为一直流“电动机”，求稳定时“电动机”的效率η。
(2)如图3所示是新一代航母阻拦系统采用电磁阻拦技术的原理图。图中飞机着舰通过阻拦索钩住金属棒ab关闭动力系统后，与金属棒ab以共同初速度v0在磁场中运动，导轨间宽度为d，飞机质量为M，金属棒质量为m，MP、CD间电阻和金属棒ab接入电阻均为R，不计其它电阻。飞机阻拦索由绝缘材料做成且不计质量。在整个阻拦过程中飞机和金属棒组成的整体除安培力以外受到其它的阻力大小恒为f。轨道间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度为B。
①金属棒在磁场中速度为v0时，求ab棒所受安培力大小；
②若金属棒的速度减为零时滑过的距离为x，求整个阻拦过程中流过MP的电荷量q；
③若金属棒的速度减为零时滑过的距离为x，求整个阻拦过程中金属棒滑行的时间t。
答案
1.B
2.B
3.B
4.D
5.C
6.C
7.ACD
8.BD
9.AD
10.BC
11.AD
12.BCD
13.收缩 2
14.1 976
9×10-10
16.右； 7qBR2m
17.最大 1.1×103 升高
18.解：(1)AB.该时刻线框平面与磁感线垂直，此时磁通量最大，但磁通量变化率为零，感应电动势最小，线框中的电流最小，故A错误，B正确；
C.从图中所示位置再转过90°的过程中，磁通量一直减小，则电流方向不改变，故C错误；
D.从图中所示位置再转过180°的过程中，磁通量的变化量ΔΦ=2BS，不为零，故D正确。
故选：BD。
(2)发电功率P来源于单位时间内通过叶片圆面的空气动能，其中40%转化为电能。Δt时间内通过圆面的空气质量流量Δm=ρSvΔt
发电功率P=40%12Δmv2Δt=0.2ρSv3，当风速从v增至2v时，发电功率变为8倍，即8P，故ABD错误。
故选：C。
(3)①等离子体中正离子在洛伦兹力的作用下向上偏转，使得M板带正电；等离子体中负离子在洛伦兹力的作用下向下偏转，使得N板带负电，M板电势高于N板电势，故M板是发电机的正极，故A正确，BCD错误。
故选：A。
②当离子在两极板间所受的电场力等于洛伦兹力的时候，发电机稳定，有qE=qvB
代入数据得E=vB，发电机的电动势U=Ed=vdB
故答案为：(1)BD；(2)C；(3)①A，②vdB。
19.解：(1)①由闭合电路欧姆定律R总=r+R2
代入数据得R总=1Ω，I总=ER总
代入数据得l总=6A电路的连接特点可得流过导体棒的电流I1=12I总
代入数据得l1=3A
②Ⅰ.由闭合电路欧姆定律U=E-Ir
代入数据得U=3.5V，根据欧姆定律IR=UR
代入数据得lR=3.5A
则lab=l-lR
代入数据得lab=1.5A，根据平衡关系可得Ff=BlabL
代入数据得Ff=0.75N
Ⅱ.由UIab=Iab2R+FfVm
代入数据得vm=4m/s
Ⅲ.“发动机”效率η=FfvmUI
代入数据得η=57.1%
(2)①金属棒在磁场中速度为v0时，感应电动势E0=Bdv0
感应电流I0=E0R+R2，ab棒所受安培力大小F0=BI0d
代入数据得F0=2B2d2v03R
②金属棒的速度减为零过程，感应电动势的平均值E-=ΔΦΔt=BxdΔt
感应电流的平均值I-=E-R+R2
根据电流定义式有I-=q总Δt
整个阻拦过程中流过MP的电荷量q=q总2
代入数据得q=Bxd3R
③金属棒的速度减为零过程，对金属棒与飞机整体进行分析，根据动量定理有-ft-BI-dt=0-(m+M)v0，I-t=q总
结合上述代入数据得t=(M+m)v0f-2B2d2x3fR
故答案为：(1)①3，②Ⅰ.导体棒ab运动过程中受到的阻力是0.75N，方向和运动方向相反；
Ⅱ.导体棒运动的最大速度是4m/s；
Ⅲ.运动过程中，导体棒ab可等效为一直流“电动机”，稳定时“电动机”的效率η是57.1%；
(2)①金属棒在磁场中速度为v0时，ab棒所受安培力大小是2B2d2v03R；
②若金属棒的速度减为零时滑过的距离为x，整个阻拦过程中流过MP的电荷量q是Bxd3R；
③若金属棒的速度减为零时滑过的距离为x，整个阻拦过程中金属棒滑行的时间t是(M+m)v0f-2B2d2x3fR。