2024-2025学年辽宁省丹东市高二（上）期末物理试卷（含解析）

这是一份2024-2025学年辽宁省丹东市高二（上）期末物理试卷（含解析），共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.以下表达式中是电流的定义式的是( )
A. I=ER+rB. I=URC. I=qtD. I=neSv
2.有些船和码头常悬挂一些老旧轮胎，主要的用途是减轻船舶靠岸时码头与船体的撞击。以下情境中蕴含的物理原理与之不同的是( )
A. 跳高时运动员过杆后需落在软垫上B. 走路被石头绊倒时，身体向前倾
C. 易碎物品运输时要用柔软材料包装D. 砸钉子要用铁锤，镶瓷砖要用橡皮锤
3.某手机的说明书标明该手机电池容量为6000mA⋅h，待机时间为25天；若此手机连续播放视频只能工作20h。则通过计算可知该手机( )
A. 待机电流为250mAB. 待机电流为240mA
C. 播放视频的电流是待机电流的30倍D. 播放视频的电流是待机电流的1.5倍
4.两足够长直导线均折成直角，按图示方式放置在同一平面内，EO与O′Q在一条直线上，PO′与OF在一条直线上，两导线相互绝缘，电流方向如图所示，其中EOF导线中通有大小为I的恒定电流，PO′Q导线中通有大小为2I的恒定电流。已知当一根长直通电导线中的电流大小为I时，能在距离导线d处产生磁感应强度大小为B的磁场，则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为( )
A. B、BB. B、4BC. 2B、2BD. 0、4B
5.在倾角为α的光滑固定斜面上，垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒，导体棒中通有大小为I、方向垂直于纸面向里的恒定电流，欲使导体棒静止在斜面上，可以施加方向垂直于导体棒的匀强磁场(重力加速度为g)。下列关于磁感应强度大小和方向的描述正确的是( )
A. 若磁感应强度大小为mgsinαIL，则方向一定垂直于斜面向上
B. 若磁感应强度大小为mgtanαIL，则方向一定为竖直向上
C. 若磁感应强度大小为mgIL，则方向一定为水平向左
D. 磁感应强度大小不可能大于mgIL
6.长为L的水平板AB处在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的无限大匀强磁场中，D、C是水平板AB的三等分点，P点位于C点正上方L2处。一个质量为m、电荷量为e的电子从P点以水平向右的速度v0射出，若电子能打在水平板上，速度v0应满足( )
A. v0≤eBL4mB. eBL4m≤v0≤eBL2m
C. eBL4m≤v0≤25eBL36mD. v0≥eBL2m
二、多选题：本大题共4小题，共22分。
7.如图所示，间距为L的水平边界MN、PQ之间存在垂直纸面向外的匀强磁场，一正方形线框位于磁场区域上方某一高度，线框的边长为L、ab边的电阻是dc边电阻的2倍，ad边、bc边的电阻不计。若线框由静止释放，t=0时刻dc边进入磁场，一段时间后ab边进入磁场并匀速穿过磁场，整个线框通过磁场区域的过程中，ab边与dc边保持水平，则a、b两点之间的电势差Uab随时间t的变化图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
8.在竖直向上的匀强磁场中，有一闭合矩形金属框abcd固定于绝缘轻质细杆下端，细杆上端悬挂在O点，并可绕O点摆动，细杆和金属框始终在同一平面内且垂直于纸面(ad边在外，bc边在里)。金属框从右侧某一位置静止释放，在摆动到左侧最高点的过程中，下列说法正确的是( )
A. 线框中的感应电流方向始终为沿adcba方向
B. 线框中的感应电流方向始终为沿abcda方向
C. 线框始终有扩张的趋势
D. 线框始终受到安培力的阻碍作用
9.如图甲所示，虚线右侧有一个面积为S的n匝(图中只画了2匝)圆形线圈放在垂直纸面向里的磁场中，线圈的电阻为R，虚线左侧将线圈外接一个阻值也为R的电阻和一个理想电压表，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，磁场的变化不影响虚线左侧的电路。下列说法正确的是( )
A. 0～t1时间内电压表的示数为n(B1−B0)St1
B. t1～t2时间内通过R的电流为nB1S2(t2−t1)R
C. 0～t1和t1～t2时间内，流过线圈的电流之比为(B1−B0)(t2−t1)B1t1
D. 0～t1和t1～t2时间内，外接电阻R消耗的功率之比为(B1−B0)2t22B12t12
10.如图所示，在垂直纸面向里磁感应强度为B的匀强磁场中，固定一粗糙绝缘足够长的倾斜直杆。直杆上端套着一个带正电的圆环，圆环直径略大于杆的直径，现给圆环一个沿杆向下的初速度v0，且运动过程中圆环的电荷量保持不变，则下列说法中正确的是( )
A. 圆环可能做加速度减小的加速运动，最后匀速
B. 圆环可能做加速度减小的减速运动，最后匀速
C. 圆环可能做加速度增大的减速运动，最后静止
D. 圆环可能做加速度增大的加速运动，最后匀速
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.某同学想要测量两节干电池的电动势和内阻，可选用的实验器材如下：
A.待测干电池
B.电流表A(量程0～0.6A)
C.电压表V(量程0～3V)
D.滑动变阻器R1(0～10Ω)
E.滑动变阻器R2(0～500Ω)
F.开关、导线若干
(1)选择合适的器材：滑动变阻器应选______(填写所选器材前的符号)；
(2)该同学采用如图甲所示的实验电路进行测量；
(3)现将测得的实验数据(电压表的示数用U表示，电流表的示数用I表示)描绘在如图乙所示的坐标纸上，并画出了U−I图像，根据图像可知电源的电动势E=2.98V，则电源内阻r=______Ω(结果保留2位小数)；
(4)若不考虑偶然误差，实验测得的电动势______(选填“大于”或“小于”或“等于”)其真实值。
12.某实验小组同学利用以下器材设计改装制作欧姆表，改装电路如图所示，通过调节开关S所接位置，可使欧姆表具有×10和×100两种倍率。
A.电池(电动势E)
B.电流表G(满偏电流Ig=3mA，内阻Rg=120Ω)
C.滑动变阻器R1
D.定值电阻Ra
E.定值电阻Rb
F.开关一个，红、黑表笔各一支，导线若干
(1)用该欧姆表测电压表内阻时，电压表的正接线柱应接欧姆表______表笔(选填“红”或“黑”)；
(2)当开关S掷向______(选填a或b)，欧姆表的倍率是×100倍率，现将两表笔短接，调节滑动变阻器R1，使电流表G满偏，此时通过滑动变阻器的电流为6mA，则定值电阻Ra=______Ω；
(3)在此倍率下，再测量电压表内阻，电流表G指针向右偏转了整个表盘满刻度的13，此时电压表示数为4V，通过计算可知，该电池电动势E=______V。
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.如图所示，在光滑水平面上静止一块质量为m的长木板A，质量为2m大小可忽略的小木块B，以v0的初速度从左端冲上长木板B，A与B之间的动摩擦因数为μ，A和B最终一起向右运动，求：
(1)长木板A与小木块B共速时的速度大小；
(2)长木板A的长度至少应为多少。
14.如图所示，在第一象限0～x0范围内有E=3×105V/m、方向竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场B，电场与磁场分布在与x轴负方向夹37°角的虚线两侧。荷质比qm=1×105C/kg的正电荷由静止经加速电场加速后从y轴上y0=103m处，以v0=3×105m/s平行于x轴射入电场，经电场偏转后粒子垂直于电场与磁场分界线进入磁场，再经磁场偏转后(不返回电场区域)，恰好垂直磁场右边界打出，粒子重力不计，求：
(1)加速电场的电压U的大小；
(2)坐标x0的数值；
(3)磁感应强度B的大小。
15.如图所示，电源电动势E=3V，内阻r=0.3Ω、电源右侧有电容为2F的电容器，平行倾斜光滑金属导轨可通过单刀双掷开关分别与电源和电容器相连，倾斜导轨与水平金属导轨间通过一小段光滑绝缘圆弧平滑连接。已知倾斜导轨倾角θ=37°，倾斜导轨和水平导轨DFEG间距均为L=0.5m，水平导轨HKJM间距均为2L，倾斜导轨ADCE区域内存在垂直导轨平面的匀强磁场B1，水平导轨区域内存在方向竖直向上的匀强磁场B2，磁场边界与导轨重合，在水平导轨HKJM上静止放置一“工”字型联动双杆，由两根长度为2L的平行金属杆cd和ef，用质量可忽略的刚性绝缘棒连接构成，每根杆的质量和电阻分别为m2=2kg，R2=0.4Ω(双杆切割产生的感应电动势与单杆切割产生的感应电动势相同)现将开关接1，将一电阻R1=0.2Ω、质量m1=1kg的金属杆ab垂直倾斜导轨放在磁场边界AC下方，距水平面h=0.6m处，金属杆ab处于静止状态。然后将开关接2，金属杆ab由静止开始下滑，当滑到底端DE时速度为v，此后进入光滑水平导轨，已知金属杆始终与导轨接触良好，导轨电阻不计，DFEG、HKJM轨道足够长，重力加速度g=10m/s2，求：
(1)磁场强度B1的大小和方向；
(2)导体棒运动到斜面底端DE时的速度v的大小；
(3)ab杆运动到水平轨道后，联动双杆中cd杆上产生的焦耳热。
答案解析
1.【答案】C
【解析】解：A、I=ER+r是闭合电路欧姆定律公式，故A错误；
B、I=UR是欧姆定律的表达式，反映了导体中的电流与导体两端电压、导体电阻的关系，属于电流的计算式，不是定义式，故B错误；
C、电流的定义式为I=qt，其中q是通过导体横截面的电荷量，t是通电时间，该式是比值法定义，故C正确；
D、I=neSv是电流的微观决定式，其中n是导体单位体积内的自由电荷数，e是单个自由电荷的电荷量，S是导体横截面积，v是自由电荷的定向移动速率。该式揭示了电流大小的微观决定因素，不是定义式，故D错误。
故选：C。
根据各个物理量的公式来确定其定义式和决定式。
本题考查电流的定义式与决定式的区分，核心是明确比值法定义的特点：定义式仅反映物理量的测量方式，与定义式中的物理量无决定关系；决定式则反映物理量的大小由哪些因素决定。
2.【答案】B
【解析】解：船舶靠岸时初末速度是一定的，初末动量一定，所以其动量变化量是一定的，根据动量定理可知，船舶所受的冲量是一定的，轮胎弹性大，能延长碰撞时间，可减小船舶与河岸的碰撞力。
A、跳高运动员落在软垫上，软垫的形变延长了运动员与软垫的作用时间，依据动量定理FΔt=Δp可知，当动量变化Δp一定时，增大Δt可减小力F，起到缓冲作用，与题干的缓冲原理相同，故A不符合题意；
B、走路被石头绊倒时身体向前倾，是因为脚的运动状态突然改变，而上身由于惯性保持原来的运动状态继续向前运动。该现象的原理是惯性，与题干的缓冲原理不同，故B符合题意；
C、易碎物品用柔软材料包装，柔软材料在碰撞时会发生形变，延长作用时间，减小冲击力，防止物品破碎，与题干原理相同，故C不符合题意；
D、镶瓷砖用橡皮锤，橡皮锤质地柔软，敲击时形变明显，延长了与瓷砖的作用时间，减小冲击力，避免瓷砖被敲碎；而砸钉子用铁锤是为了缩短作用时间增大冲击力。其中橡皮锤的使用原理与题干相同，故D不符合题意。
故选：B。
依据动量定理FΔt=Δp可知，当动量变化Δp一定时，增大Δt可减小力F，起到缓冲作用进行判断；
根据惯性分析作答。
本题主要考查了惯性以及动量定理在实际问题中的应用，会根据题意进行准确分析解答。
3.【答案】C
【解析】解：AB.待机电流为I=qt=600025×24mA=10mA，故AB错误；
CD.播放视频的电流I′=qt′=600020mA=300mA，则I′I=30010=30，故C正确，D错误。
故选：C。
根据电流强度的定义式列式进行分析解答。
考查电流强度的计算，理解电流强度的定义，属于基础题。
4.【答案】D
【解析】解：根据安培定则与磁场叠加原理分析。设无限长直导线通有电流I时，在距离d处产生的磁感应强度为B0(题中记为B)。
N点位于第一象限。水平导线(PO′和OF)：PO′段电流2I向左，OF段电流I向左。根据安培定则，水平导线在N点产生的磁场方向垂直纸面向外(⊙)。由于PO′段(2I)更靠近N点且投影重合，OF段(I)较远，合磁感应强度记为Bx。竖直导线(EO和O′Q)：EO段电流I向上，O′Q段电流2I向上。根据安培定则，竖直导线在N点产生的磁场方向垂直纸面向里(⊗)。由于O′Q段(2I)更靠近N点且投影重合，EO段(I)较远。由对称性可知，Bx=By，但方向相反，故N点合磁感应强度为0。
M点位于第二象限。水平导线电流向左，M点在其上方，磁场方向垂直纸面向外(⊙)；竖直导线电流向上，M点在其左侧，磁场方向亦垂直纸面向外(⊙)。两者方向相同，叠加后磁感应强度不为零。
M点磁场不为零，N点磁场为零，故ABC错误，D正确。
故选：D。
题目中涉及两段直角导线在空间产生的磁场叠加问题。关键在于利用安培定则判断各段导线在M、N两点产生的磁场方向，并考虑距离因素对磁场大小的影响。对于N点，水平与竖直导线产生的磁场方向相反且大小相等，故合磁场为零；M点由于两段导线产生的磁场方向相同，需计算叠加后的总磁场强度。通过分析可知N点磁场抵消而M点磁场叠加。
本题综合考查安培定则和磁场叠加原理的应用，属于电磁学中的典型问题。题目通过折线形导线巧妙设置了空间磁场分布的情境，需要学生具备较强的空间想象能力和矢量合成思维。计算量适中，但难点在于准确判断各段导线在M、N两点产生的磁场方向和大小关系。题目特别考察了学生对对称性的分析能力，尤其是N点磁场的抵消过程体现了物理问题的内在对称美。解题关键在于正确运用右手定则判断磁场方向，并理解距离对磁场大小的影响。这种设计既检验了基础知识的掌握程度，又能区分学生的空间思维水平，是一道中等偏上难度的好题。
5.【答案】A
【解析】解：导体棒可能受到重力、支持力和安培力三个力，作出力的矢量三角形，如图所示：
A、当FA与支持力垂直时，FA取最小值(图中2位置)，根据平衡条件可得：Fmin=mgsinα，解得：B=mgsinαIL；由左手定则判定B必须垂直斜面向上，故A正确；
B、若B竖直向上，由左手定则得FA水平向右(图中1位置)，平衡时FA=mgtanα，解得：B=mgtanαIL。但此时FA=mgtanα>mgsinα，以重力矢量末端为圆心、mgtanα为半径作圆，该圆与FN作用线有两个交点，说明存在两个不同的FA方向(即两个B方向)可使导体棒平衡，故B错误；
C、当B=mgIL时，FA=mg。由于mg>mgsinα，满足条件的安培力方向有两个：竖直向上(对应B水平向左，FN=0)或斜向左上方(对应FN≠0)，故B方向不一定水平向左，故C错误；
D、FA只需满足FA≥mgsinα的矢量闭合条件，无上限约束，故D错误。
故选：A。
题目要求导体棒在斜面上静止，需分析安培力与重力、支持力的平衡关系。导体棒受重力竖直向下，支持力垂直斜面向上，安培力方向由磁场方向决定。当安培力与支持力垂直时，其大小最小且方向唯一，对应磁感应强度方向必须垂直斜面向上。若安培力方向不唯一，则可能存在多个磁场方向满足平衡条件。磁感应强度的大小需根据安培力与重力的分量关系确定，但不存在上限约束。
本题综合考查通电导体在匀强磁场中的受力平衡问题，涉及安培力方向的判定与矢量合成运算。题目通过斜面模型将力学平衡与电磁学知识有机结合，要求学生熟练掌握左手定则的应用，并能灵活运用矢量三角形法则分析三力平衡问题。计算量适中但思维深度较高，尤其需要学生准确理解安培力方向与磁场方向的非唯一对应关系，以及最小安培力的临界条件。选项B和C的设置着重考查学生对多解性的理解，而选项D则检验学生对安培力取值范围的动态分析能力。整体上，本题能有效训练学生的空间想象能力和逻辑推理能力，是一道中等偏上的电磁学综合题。
6.【答案】C
【解析】解：电子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力ev0B=mv02r，解得：r=mv0eB。根据左手定则及电子带负电，洛伦兹力初始方向竖直向下，电子向下偏转。
由F=−e(v×B)，当电子具有向下的分速度vy时，洛伦兹力产生向左的分量Fx=evyB(其中vymgcsθ时，FN=qv0B−mgcsθ。若mgsinθ>f，圆环加速运动，速度v增大导致FL、FN、f增大，加速度a=mgsinθ−fm减小，最终匀速运动，故A正确；
B、若mgsinθ