广东省深圳市福田区红岭中学高二上学期期末物理试卷-A4

这是一份广东省深圳市福田区红岭中学高二上学期期末物理试卷-A4，共13页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
1．高大的建筑物上安装避雷针，阴雨天气时可避免雷击，从而达到保护建筑物的目的。如图所示，虚线是某次避雷针即将放电时，带负电的云层和避雷针之间三条等差等势线的分布示意图：实线是空气中某个带电粒子由M点到N点的运动轨迹，不计该带电粒子的重力，则（ ）
A．避雷针尖端带负电
B．带电粒子带正电
C．带电粒子越靠近避雷针尖端，其加速度越小
D．带电粒子在M点的电势能大于在N点的电势能
2．某同学利用电容式传感器设计了一款汽车油量监测系统，如图所示，极板M、N组成的电容器视为平行板电容器，M固定，N通过一绝缘轻杆与漂浮在油面上的浮子Q相连，浮子Q上下移动带动N上下移动，可通过测量电容器极板之间电压来监测油量的多少。当汽车油量减少时，极板M、N的距离增大，若极板上电荷量保持不变，则该电容器（ ）
A．电容减小B．极板间电压变小
C．极板间电压不变D．极板间电场强度变大
3．在北半球，当我们抬头观看教室内的电扇时，发现电扇正在逆时针转动。金属材质的电扇示意图如图所示，由于地磁场的存在，下列关于A、O两点的电势及电势差的说法正确的是（ ）
A．A点电势比O点电势高
B．A点电势比O点电势低
C．A点电势等于O点电势
D．扇叶长度越短，转速越快，两点间的电势差数值越大
4．用电阻R=4Ω的均匀电阻丝制成一个圆环，并把它接到如图所示的电路中，图中导线的P端能沿圆环移动，并保持良好接触。已知R0=3Ω，电源内阻忽略不计。则P从圆环的最高点移动至最低点的过程中圆环的电功率（ ）
A．一直增大B．一直减小
C．先增大后减小D．先减小后增大
5．如图，水平面MN下方存在垂直纸面向里的匀强磁场，纸面为竖直平面。不可形变的导体棒ab和两根可形变的导体棒组成三角形回路框，其中ab处于水平位置框从MN上方由静止释放，框面始终在纸面内框落入磁场且ab未到达MN的过程中，沿磁场方向观察，框的大致形状及回路中的电流方向为（ ）
A．B． C． D．
6．自行车速度计可以利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率。如图甲所示，一块磁铁安装在前轮上，轮子每转一圈，磁铁就靠近传感器一次，传感器就会输出一个脉冲电压。如图乙所示，电源输出电压为，当磁场靠近霍尔元件时，在导体前后表面间出现电势差（前表面的电势低于后表面的电势）。下列说法中错误的是（ ）

A．图乙中霍尔元件的载流子带负电
B．若电流I变大，则霍尔电势差变大
C．自行车的车速越大，则霍尔电势差越大
D．若传感器的电源输出电压变大，则霍尔电势差变大
7．图（a）是目前世界上在建规模最大、技术难度最高的水电工程——白鹤滩水电站，是我国实施“西电东送”的大国重器，其发电量位居全世界第二，仅次于三峡水电站。白鹤滩水电站远距离输电电路示意图如图（b）所示，如果升压变压器与降压变压器均为理想变压器，发电机输出电压恒定，R表示输电线电阻，则当用户功率增大时（ ）

A．示数增大，示数减小B．、示数都减小
C．输电线上的功率损失减小D．、示数的乘积大于、示数的乘积
二、多选题
8．如图甲所示，垂直纸面的匀强磁场内有一边长为L、电阻为R的正方形导体框abcd，已知磁场的磁感应强度B随时间变化的图象如图乙所示，t=0时刻磁场方向垂直于纸面向里，则得出下列说法正确的是（ ）
A．在0~2t0时间内，线圈磁通量的变化量为
B．在0~2t0时间内，线圈中的感应电流方向始终为adcba
C．在0~t0时间内和t0~2t0时间内ab边受到的安培力方向相同
D．在0~2t0时间内，通过线圈导线横截面的电荷量为
9．如图所示，有一圆形匀强磁场区域，方向垂直纸面向外，b、c为直径上的两个点，a、b弧为圆周的三分之一．甲、乙两粒子电荷量分别为+q、-q，以相同的速度先后从a点沿半径方向进入磁场，甲粒子从c点离开磁场，乙粒子从b点离开磁场，则甲、乙两粒子中
A．甲粒子的质量大
B．乙粒子的动能大
C．甲粒子在磁场中的运动轨道半径大
D．乙粒子通过磁场的时间长
10．丰城中学小明同学组装了一台斯特林发电机，如图甲所示，其工作原理图可以简化为图乙。已知矩形导线框的匝数为N，面积为S，处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，矩形导线框以角速度绕垂直磁场方向的轴匀速转动，线框与理想变压器原线圈相连。理想变压器原、副线圈的匝数比为，图示时刻线框平面与磁感线垂直并以此时刻为计时起点，为定值电阻，R为滑动变阻器，交流电压表V1、V2均视为理想电表，不计线框的电阻。下列说法正确的是（ ）
A．线框从图示位置开始转过180°的过程中，产生的平均电动势为
B．滑动变阻器的滑片向c端滑动的过程中，的发热功率增大
C．滑动变阻器的滑片向d端滑动的过程中，电压表V2的示数始终为
D．线框从图示位置开始转过90°时，电压表V1的示数为
三、实验题
11．某同学测量一段粗细均匀电阻丝的电阻率，实验操作如下：
（1）用螺旋测微器测量该电阻丝的直径，如图甲所示的示数为 mm。
（2）用多用电表“×1 "倍率的欧姆挡测量该电阻丝的阻值，如图乙所示的示数为 Ω。
（3）用电流表（内阻约为5Ω）、电压表（内阻约为3kΩ）测量该电阻丝的阻值Rx，为了减小实验误差，并要求在实验中获得较大的电压调节范围，下列电路中符合要求的是 。
A． B． C． D．
（4）用第（3）问中C选项的方法接入不同长度的电阻丝l，测得相应的阻值R，并作出了R-l图象，如图丙所示中符合实验结果的图线是 （选填“a”“b”或“ c ”），该电阻丝电阻率的测量值 （选填“大于” “小于”或“等于”）真实值。
12．日常生活中经常用到干电池，为了测量一节干电池的电动势和内阻，某同学按图（a）所示的电路进行实验操作，并利用实验测得的数据在坐标纸上绘制出如图（b）所示的图像。除电池、开关、导线外，可供使用的器材有：
A．电压表（量程）；
B．电流表（量程）；
C．电流表（量程）；
D．定值电阻（阻值）；
E．滑动变阻器（最大阻值，允许通过最大电流为）；
F．滑动变阻器（最大阻值，允许通过最大电流为）。

(1)请在虚线框内画出与图（a）对应的电路图 。
(2)为方便实验调节且能较准确地测量，电流表应当选择 ，滑动变阻器应选用 。（选填器材前的字母序号）
(3)该实验电路接入定值电阻的作用有_____。（多选）
A．使电流表的示数变化更明显 B．使电压表的示数变化更明显C．使测量结果更精确
(4)该电池的电动势 ，内阻 。（结果均保留2位小数）
四、解答题
13．如图所示，电阻不计的平行金属导轨倾角为，间距为L，处在竖直向下的匀强磁场中，导轨中接入电动势为E、内电阻为r的直流电源，外电路中除电阻R外其余电阻不计。质量为m、长度L电阻不计的导体棒静止在轨道上，与轨道垂直。
(1)若导轨光滑，求磁感应强度为B
(2)若导轨与导体棒摩擦因数为（，最大静摩擦力等于滑动摩擦力），求磁感应强度B的取值范围
14．如图甲所示，在光滑绝缘水平桌面上平放一闭合正方形导线框，其阻值，边长，边界平行的有界磁场的宽度为L，磁感应强度大小、方向竖直向下。线框以大小为的初速度水平向右沿与磁场边界垂直的方向运动，当边与磁场左边界间的距离为L时线框受到一水平向右的恒定拉力F作用，边运动到磁场左边界时立即撤去力F，线框加速度随位移的变化关系如图乙所示。求：
(1)线框进入磁场的过程通过线框某一横截面的电荷量；
(2)时线框的速度大小；
(3)力F的大小。
15．如图所示，在空间坐标系 Oxyz中，在的空间存在沿 z轴负方向的匀强电场，而在 的空间则存在沿y轴正方向的匀强磁场。某时刻由 点，一比荷为 带正电的粒子以速度 沿y轴正方向射入电场后恰由坐标原点O射入磁场，粒子重力不计。求：

(1)匀强电场的电场强度E的大小；
(2)为了使粒子能够返回匀强电场，则匀强磁场的磁感应强度大小B的取值范围；
(3)若，则粒子第100次穿越xOy平面时的位置坐标是多少。
广东省深圳市福田区红岭中学2024-2025学年高二上期末物理试卷 参考答案
1．D【详解】A．云层带负电，则避雷针尖端带正电，故A错误；
BD．根据运动轨迹可知，带电粒子所受电场力指向避雷针尖端，则带电粒子带负电；由M点到N点过程，电场力对粒子做正功，电势能减少，则带电粒子在M点的电势能大于在N点的电势能，故B错误，D正确；
C．带电粒子越靠近避雷针尖端，等差等势线越密集，电场强度越大，带电粒子所受电场力越大，加速度越大，故C错误。故选D。
2．A【详解】A．极板、间的距离增大时，由知电容减小，故A正确；
BC．由于极板所带的电荷量不变，由知极板间的电压增大，故BC错误；
D．联立，，知电场强度场强不随距离变化，故D错误。故选A。
3．A【详解】ABC．因北半球地磁场方向斜向下（磁场竖直分量竖直向下），电风扇逆时针方向转动，切割磁感线产生感应电动势，根据右手定则知，A点相当于电源的正极，O点相当于电源的负极，所以A点的电势高于O点的电势，故选项A正确，BC错误；
D．转动切割的电动势E=Bl2ω，则知扇叶长度越短，转速越快，感应电动势不一定越大，电势差就不一定越大，故选项D错误。故选A。
4．C【详解】圆环上下并联后的电阻为
可得当P端处于中点时，即时，并联电阻最大，为
圆环的电功率为
根据数学知识可知，当与越接近时，圆环的电功率越大；由于
可知P从圆环的最高点移动至最低点的过程中圆环的电功率先增大后减小。故选C。
5．C【详解】由楞次定律“增反减同”可知回路框中感应电流方向为逆时针，根据左手定则可知左侧导体棒所受安培力斜向右上方，右侧导体棒所受安培力斜向左上方。故选C。
6．C【详解】A．由题意可知，前表面的电势低于后表面的电势，结合左手定则可知，霍尔元件的电流I是由负电荷定向运动形成的，A正确，不符合题意；
BC．根据解得由电流的微观定义式n是单位体积内的电子数，e是单个导电粒子所带的电量，S是导体的横截面积，v是导电粒子运动的速度，整理得联立解得
可知霍尔电压与车速大小无关，若电流I变大，则霍尔电势差变大，B正确，不符合题意；C错误，符合题意；
D．由公式可知若传感器的电源输出电压变大，那么电流I变大，则霍尔电势差将变大，D正确，不符合题意；故选C。
7．D【详解】A．当用户功率增大时，降压变压器的输出功率增大，输出电流增大，示数增大，根据理想变压器原副线圈电流与线圈匝数的关系可知，降压变压器中的输入电流增大，示数增大，故A错误；
B．升压变压器线圈匝数以及升压变压器输入电压不变，则升压变压器输出电压不变，则的示数不变，降压变压器中的输入电流增大，电线电阻消耗的电压增大，则降压变压器输入电压减小，根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系可知，降压变压器输出电压减小，故示数减小，故B错误；
C．输电线上的电流增大，输电线上的功率损失增大，故C错误；
D．根据降压变压器原副线圈电流与线圈匝数的关系可知
设降压变压器的输入电压为，有
根据降压变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系可知故
故D正确。故选D。
8．BD【详解】A．在0~2t0时间内，线圈磁通量的变化量为选项A错误；
B．在0～t0时间内磁通量向里面减小，因此感应电流方向为adcba，在t0~2t0时间内磁通量向外增加，线圈中的感应电流方向为adcba，选项B正确；
C．根据左手定则可知，在0~t0时间内ab边受到的安培力方向向左，在t0~2t0时间内ab边受到的安培力方向向右，在0~t0时间内和t0~2t0时间内ab边受到的安培力方向相反，选项C错误；
D．在0～2t0时间内，根据法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势为
根据闭合电路欧姆定律，产生的感应电流为
通过线圈导线横截面的电荷量选项D正确。故选BD。
9．BD【详解】A.根据可知，半径大的质量大，所以甲粒子的质量小，故A错误；
B. 根据动能公式可知，乙粒子半径大，质量大，乙粒子的动能大，故B正确；
C. 设磁场圆的半径为R，粒子的运动轨迹如图所示，由于ab弧为圆周的三分之一，故图中角度α=60°，θ=30°
根据几何知识，甲粒子的轨道半径：乙粒子的轨道半径：
所以r1＜r2；甲粒子在磁场中的运动轨道半径小，故C错误．
D. 甲粒子的运动时间为
同理得：乙粒子的运动时间为
所以乙粒子通过磁场的时间长，故D确；
10．AD【详解】A．线框从题中图示位置开始转过180°的过程中，磁通量的变化量
而产生的平均电动势，解得故A正确；
CD．矩形线框在转动过程中产生的感应电动势的最大值
则原线圈的电压即电压表V1的示数
再根据原、副线圈电压比与匝数比的关系有可得
则副线圈的电压即电压表V2的示数不变，故C错误，D正确；
B．根据以上分析知，原线圈的电压没有发生改变，则副线圈的电压也不会改变，在滑动变阻器的滑片向c端滑动的过程中，接入电路中的电阻增大，副线圈回路的电流减小，的发热功率减小，故B错误。故选AD。
11． 2.819〜2.821 7 D a 等于
【详解】（1）[1]螺旋测微器的转动刻度50格共0.5mm长，精确度为0.01mm，格数要估读到0.1格，则电阻丝的直径为：（2.819~2.821）；
（2）[2]欧姆表读电阻，由表盘上的数字乘以倍率得到阻值，可得：（或7）
（3）[3]实验中获得较大的电压调节范围，则需要滑动变阻器选择分压式接法；
而待测电阻满足：
即待测电阻为小电阻，用电流表的外接法减小系统误差；综上选择D电路实验；
（4）[4]根据电阻定律，
可知图像应该是过原点的倾斜直线，但（3）问中的C项电路采用的是电流表的内接法，因电流表分分压导致电阻的测量值偏大，有：
故测量图线不过原点，而有纵截距；故选a图线；
[5]由图像求电阻率是利用斜率求得，a图线和准确图线的斜率相同，故电阻率的测量值等于真实值。
12．(1)(2) B E (3)BC (4) 1.49 0.32
【详解】（1）根据实物图画出电路图如下
（2）[1][2]为了方便实验调节且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用阻值较小的，即选择。电流表选B电流的读数会更准确。
（3）ABC．由于电源内阻较小，调节滑动变阻器，电压表示数变化不明显，接入定值电阻，可以使电压表的示数变化更明显，使测量结果更精确，选BC。
（4）[1][2]由实验原理有则图像的斜率绝对值表示
可得解得
纵截距表示电动势，可得。
13．(1)(2)
【详解】（1）对导体棒受力分析，正交分解如图所示
受力平衡得导体棒所受安培力为
有闭合回路欧姆定律可得导体棒中的电流为
联立解得磁感应强度大小为
（2）当摩擦力等于最大静摩擦力，方向沿导轨向上时，安培力最小，所以磁感应强度最小，根据受力平衡有沿导轨方向
垂直导轨方向
此时导体棒所受的安培力大小为
联立解得磁感应强度的最小值为
当摩擦力等于最大静摩擦力，方向沿导轨向下时，安培力最大，所以磁感应强度最大，根据受力平衡有
沿导轨方向
垂直导轨方向
此时导体棒所受的安培力大小为
联立解得磁感应强度的最大值为
综上所述，磁感应强度的取值范围为
14．(1)0.4C (2)0.4m/s (3)0.04N
【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律有根据欧姆定律可得
又因为联立解得
（2）图像中图线与轴围成的面积可表示为，0.4∼1.2m位移内，结合图乙可得
解得
（3）线框刚进入磁场时产生的感应电动势
根据闭合电路欧姆定律有
由牛顿第二定律可得
由图乙可知，线框刚进入磁场时的加速度大小解得
0∼0.4m位移内，根据牛顿第二定律有
0∼0.4m位移内，线框做匀加速直线运动，则有联立解得
15．(1) (2) (3)（，，0）
【详解】（1）粒子由点至点，做“类平抛运动”，故有；
联立解得，粒子加速度为
又因为
所以，匀强电场的电场强度大小为
（2）粒子由点进入磁场时，粒子随即沿轴方向做匀速直线运动，同时在垂直轴的平面内做匀速圆周运动，粒子由点进入磁场时，沿轴负方向的速度为
粒子做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，故有
即得
粒子欲返回电场，应有
故匀强磁场磁感应强度的最小值为
所以粒子欲使粒子能返回电场，则磁感应强度的取值范围为。
（3）粒子由O点进入磁场后，在磁场中运动的时间为
粒子沿轴方向的位移为
而沿轴方向的位移则为
所以，粒子第2次穿越平面时的坐标为
粒子再次返回匀强电场时，在平面内做“类斜抛运动”。在匀强电场中运动的时间为
此间，沿轴方向的位移为
所以粒子第3次穿越平面时的坐标为
依次类推，可知当粒子第100次穿越平面时的坐标为
即粒子第100次穿越平面时的坐标为