湖北省武汉高中联合体‌2024-2025学年高二下学期4月期中考试试卷 物理（含解析）

这是一份湖北省武汉高中联合体‌2024-2025学年高二下学期4月期中考试试卷 物理（含解析），共17页。试卷主要包含了答题前，请将自己的姓名，选择题的作答，非选择题作答，考试结束后，请将答题卡上交，如图所示，两方向相反等内容，欢迎下载使用。
本试卷共6页，全卷满分100分，考试用时75分钟。
★祝考试顺利★
注意事项：
1、答题前，请将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的制定位置。
2、选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3、非选择题作答：用黑色签字笔直接答在答题卡对应的答题区域内，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4、考试结束后，请将答题卡上交。
一、单项选择题：（本题共10小题，每小题4分，共40分,。在小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合要求，每小题全部选对得4分，选对但不全的得2分，有错选或者不选的得0分）
1、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。不考虑电磁感应现象，由题中的信息可知( )

甲 乙
A.线圈转动过程中受到的安培力逐渐变大
B.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
C.线圈(指针)偏角θ与通过线圈的电流I成正比
D.电流表的灵敏度定义为eq \f(Δθ,ΔI)，更换k值更大的螺旋弹簧，可以增大电流表的灵敏度
2、正电子是电子的反粒子，与电子质量相同、带等量正电荷。在云室中有垂直于纸面的匀强磁场，从P点发出两个电子和一个正电子，三个粒子运动轨迹如图中1、2、3所示。下列说法正确的是( )
A.磁场方向垂直于纸面向里
B.轨迹1对应的粒子运动速度越来越大
C.轨迹2对应的粒子初速度比轨迹3的大
D.轨迹3对应的粒子是正电子
3、如图所示，面积是S的矩形导线框abcd处于磁感应强度为B的有界匀强磁场中，其中O1O2是线框abcd的对称轴且正好与磁场边界重合。现使线框以O1O2为轴，从图示位置开始匀速转动，下列说法正确的是( )
A.转动过程中没有感应电流生成
B.线框转过30°角时，穿过线框的磁通量为eq \f(\r(3),4)BS
C.线框转过30°角时，穿过线框的磁通量为eq \f(\r(3),2)BS
D.线框转过180°角的过程中，穿过线框的磁通量的变化量为0
4、如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值。在t＝0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开S，下列表示灯泡D的电流i随时间变化的图像中，正确的是( )
5、某品牌电热毯的简易电路如图甲所示，电热丝的电阻为R＝484 Ω，现将其接在u＝220eq \r( ,2)sin 100πt(V)的正弦式交流电源上，电热毯被加热到一定温度后，温控装置P使输入电压变为图乙所示的波形，从而进入保温状态，若电热丝的电阻保持不变，则保温状态下，理想交流电压表V的读数和电热毯消耗的电功率最接近下列哪一组数据( )
甲 乙
A.220 V、100 WB.110 V、25 W
C.156 V、50 WD.311 V、200 W
6、如图甲所示为一自耦变压器，变压器的原线圈AB端输入电压如图乙所示，副线圈电路中定值电阻R0＝11 Ω，电容器C的击穿电压为22 V，移动滑片P使电容器刚好不会被击穿，所有电表均为理想电表，下列说法正确的是( )

甲 乙
A.电压表的示数为220 V
B.原、副线圈的匝数比为10∶1
C.电流表的示数等于通过电阻R0的电流
D.原线圈AB端输入电压的变化规律为u＝311sin πt(V)
7、某同学自己绕制天线线圈，制作一个最简单的收音机，用来收听中波的无线电广播。他发现有一个频率最高的中波电台收不到，但可以接收其他中波电台。为了收到这个电台，他应该( )
A.增加线圈匝数 B.减小线圈匝数
C.换用其他材料的线圈 D.换一个信号更好的位置
8、(多选)如图所示，两方向相反、磁感应强度大小均为B的匀强磁场被边长为L的等边三角形ABC边界分开，三角形内磁场方向垂直纸面向里，三角形顶点A处有一质子源，能沿∠BAC的角平分线发射速度不同的质子(质子重力不计)，所有质子均能通过C点，质子比荷eq \f(q,m)＝eq \f(1,k)，则质子的速度可能为( )
A.eq \f(BL,k) B.eq \f(BL,2k) C.eq \f(2BL,3k) D.eq \f(BL,8k)
9、(多选)摩托车和汽车上装有的磁性转速表的结构原理图如图所示，转轴Ⅰ随待测物沿图示方向旋转，永磁体同步旋转。铝盘、游丝和指针固定在转轴Ⅱ上，铝盘靠近永磁体，当待测物以一定的转速旋转时，指针所指的刻度盘刻度即对应被测物的转速。下列说法正确的是( )
A.铝盘接通电源后，通有电流的铝盘才会在磁场作用下带动指针转动
B.永磁体转动时，铝盘中产生感应电流，感应电流使铝盘受磁场力作用而转动
C.刻度盘上的零刻度线应标在刻度盘的中央
D.若去掉游丝和指针，使转轴Ⅱ可以无阻碍地自由转动，铝盘就能同永磁体完全同步转动
10、(多选)下列关于内能的说法正确的是( )
A.系统的内能是由系统的状态决定的
B.不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能
C.1 g 100 ℃水的内能小于1 g 100 ℃水蒸气的内能
D.内能少的物体也可能自发地将一部分内能转移给内能多的物体
二、非选择题：（本大题共5小题，共60分）
11、(12分)
小明设计了一种“自动限重器”，如图甲所示。该装置由控制电路和工作电路组成，其主要元件有电磁继电器、货物装载机(实质是电动机)、压敏电阻R1和滑动变阻器R2等。压敏电阻R1的阻值随压力F变化的关系如图乙所示。当货架承受的压力达到限定值，电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品。已知控制电路的电源电压U＝6 V，电磁继电器线圈的阻值忽略不计。请你解答下列问题：

甲 乙
(1)由图乙的图像可知，随着压力F的增大，压敏电阻R1的阻值将___________。
(2)用笔画线代替导线将图甲的电路连接完整。
(3)随着控制电路电流的增大，电磁铁的磁性将_________，当电磁继电器线圈中的电流大小为30 mA时，衔铁被吸下。若货架能承受的最大压力为800 N，则所选滑动变阻器R2的最大阻值至少为_________Ω。
12、(12分)
如图甲所示，虚线MN左、右两侧的空间均存在与纸面垂直的匀强磁场，右侧匀强磁场的方向垂直纸面向外，磁感应强度大小恒为B0；左侧匀强磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，规定垂直纸面向外为磁场的正方向。一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S0，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上。求：

甲 乙
(1)t＝eq \f(t0,2)时，圆环受到的安培力；
(2)在0～eq \f(3,2)t0内，通过圆环的电荷量。
13、(12分)
如图所示，宽为L＝0.5 m的光滑导轨与水平面成θ＝37°，质量为m＝0.1 kg、长也为L＝0.5 m的金属杆ab水平放置在导轨上，电源电动势E＝3 V，内阻r＝0.5 Ω，金属杆电阻为R1＝1 Ω，导轨电阻不计，金属杆与导轨垂直且接触良好。空间存在着竖直向上的匀强磁场(图中未画出)，当电阻箱的电阻调为R2＝0.9 Ω时，金属杆恰好能静止。取重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，求：
(1)磁感应强度B的大小；
(2)保持其他条件不变，当电阻箱的电阻调为R2′＝0.5 Ω时，闭合开关S，同时由静止释放金属杆，求此时金属杆的加速度。
14、(12分)
如图，区域Ⅰ内有与水平方向成45°角的匀强电场E1，区域宽度为d1，区域Ⅱ内有正交的有界匀强磁场B和匀强电场E2，区域宽度为d2，磁场方向垂直纸面向里，电场方向竖直向下。一质量为m、电荷量大小为q的微粒在区域Ⅰ左边界的P点，由静止释放后水平向右做直线运动，进入区域Ⅱ后做匀速圆周运动，从区域Ⅱ右边界上的Q点穿出，其速度方向改变了30°，重力加速度为g，求：
(1)区域Ⅰ和区域Ⅱ内匀强电场的电场强度E1、E2的大小；
(2)区域Ⅱ内匀强磁场的磁感应强度B的大小；
(3)微粒从P运动到Q的时间。
15、(12分)
如图所示，一端封闭粗细均匀的U形导热玻璃管竖直放置，封闭端空气柱的长度L＝50 cm，管两侧水银面的高度差为h＝19 cm，大气压强恒为76 cmHg。
(1)若初始环境温度为27 ℃，给封闭气体缓慢加热，当管两侧水银面齐平时，求封闭气体的温度；
(2)若保持环境温度27 ℃不变，缓慢向开口端注入水银，当管两侧水银面平齐时，求注入水银柱的长度x。
高二物理试题答案
一、单项选择题：
1、解析：C 磁场是均匀地辐射分布，线圈转动过程中各个位置的磁感应强度大小不变，故受到的安培力大小不变，故A错误；若线圈中通以题图乙所示的电流时，根据左手定则，左侧安培力向上，右侧安培力向下，线圈将沿顺时针方向转动，故B错误；根据题意线圈停止转动时满足NBIS＝kθ，解得θ＝eq \f(NBS,k)I，可知线圈(指针)偏角θ与通过线圈的电流I成正比，故C正确；电流表的灵敏度定义为eq \f(Δθ,ΔI)，根据题意NBIS＝kθ，解得eq \f(Δθ,ΔI)＝eq \f(NBS,k)，可知更换k值更大的螺旋弹簧，电流表的灵敏度减小了，故D错误。故选C。
2、解析：A 三个粒子从P点射入磁场，轨迹偏转方向相同的带同种电荷，所以轨迹2对应的粒子是正电子，1、3为电子，故D错误；由左手定则可判断，磁场方向垂直纸面向里，故A正确；对于轨迹1的粒子运动半径越来越小，由r＝eq \f(mv,qB)知，运动速度越来越小，B错误；对于轨迹2和轨迹3两种粒子，由于初始半径r2＜r3，由r＝eq \f(mv,qB)知v2＜v3，故C错误。
3、解析：B 转动过程中，穿过导线框中磁通量变化，则有感应电流，故A错误；线框转过30°角时，穿过线框的磁通量为Φ＝BS＝B×eq \f(S,2)×cs30°＝eq \f(\r(3),4)BS，故B正确，C错误；线框转过180°角过程中，穿过线框的磁通量变化量为ΔΦ＝Φ′－Φ＝－eq \f(1,2)BS－eq \f(1,2)BS＝－BS，故D错误。故选B。
4、解析：D 开关闭合时，线圈由于自感对电流的阻碍作用，可看作电阻，线圈电阻逐渐减小，并联电路电阻逐渐减小，电压UAB逐渐减小，故i逐渐减小；开关闭合后再断开时，线圈的感应电流与原电流方向相同，形成回路，灯泡的电流与原电流方向相反，并逐渐减小到0，又由于电阻R的阻值大于灯泡D的阻值，当开关闭合时，线圈所在支路的电流小于流过灯泡D的电流，故当开关断开瞬间，线圈产生的感应电流也小于原来流过灯泡D的电流。故选D。
5、解析：C 根据题图，由有效值的定义可得eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(Um,\r(2))))\s\up12(2),R)×eq \f(T,2)＋0＝eq \f(U2,R)×T，解得U＝eq \f(Um,2)＝110eq \r(2) V≈156 V，电热毯在保温状态下消耗的电功率为P＝eq \f(U2,R)＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(110\r(2)))\s\up12(2),484) W＝50 W，C正确。
6、解析：A 由题图乙知输入电压的有效值即电压表的示数，为220 V，A正确；电容器的耐压值为交流电压的最大值，则有效值为eq \f(22,\r(2)) V＝11eq \r(2) V，所以原、副线圈的匝数比为10eq \r(2)∶1，B错误；电容器通交变电流，所以电流表的示数大于通过电阻R0的电流，C错误；由题图乙知交变电流的周期为0.02 s，所以角速度为100π rad/s，原线圈AB端输入电压的变化规律为u＝311sin 100πt(V)，D错误。
7、解析：B 收不到高频率的电台信号，因此需要增加调谐电路的固有频率，根据f＝eq \f(1,2π\r(LC))可知，减小线圈匝数，会导致自感系数减小，从而导致固有频率增加，即应该减小线圈的匝数。故选B。
8、解析：ABD 质子带正电，且经过C点，其可能的轨迹如图所示。
所有圆弧所对圆心角均为60°，所以质子运行半径为r＝eq \f(L,n)(n＝1，2，3，…)，质子在磁场中做圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力可得qvB＝meq \f(v2,r)，解得v＝eq \f(qBr,m)＝eq \f(BL,kn)(n＝1，2，3，…)，故A、B、D正确，C错误。
9、解析：BC 当永磁体随转轴转动时，产生转动的磁场，铝盘中会产生感应电流，这时永磁体会对铝盘有力的作用，从而产生一个转动的力矩，由于游丝的反力矩，会使指针稳定指在某一刻度上，故A错误，B正确；刻度盘上的零刻度线应标在刻度盘的中央，故C正确；若去掉游丝和指针，使转轴Ⅱ可以无阻碍地自由转动，永磁体固定在转轴Ⅰ上，铝盘固定在转轴Ⅱ上，由楞次定律知，铝盘不能同永磁体完全同步转动，其转速低于永磁体的转速，故D错误。故选BC。
10、解析：ACD 内能是指物体内部的所有分子所具有的分子动能和分子势能的总和，系统的内能是由系统的状态决定的，A正确；温度相同，则分子的平均动能相同，但是质量相同的氢气和氧气的分子数不相同，因此内能不相同，B错误；相同温度下的水变成水蒸气需要吸收热量，因此1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃的水蒸气的内能，C正确；内能与温度、体积和物质的量等因素都有关系，内能少的物体的温度可能高于内能多的物体，则可能向其传递热量，D正确。
二、非选择题：（本大题共5小题，共60分）
11、(12分)
解析：(1)由图乙中的图像可知，压敏电阻R1的阻值随压力的增大而减小。
(2)将货物装载机和上触点串联组成工作电路，将R1、滑动变阻器R2、电磁铁串联接入控制电路；补充电路如图所示。
(3)随着控制电路电流的增大，电磁铁的磁性将增强。R1与R2串联I1＝I2＝Imax＝30 mA＝0.03 A，由图乙可知F＝800 N时，R1＝80 Ω，由I＝eq \f(U,R)得U1＝I1R1＝0.03 A×80 Ω＝2.4 V，U2＝U－U1＝6 V－2.4 V＝3.6 V，R2＝eq \f(U2,I2)＝eq \f(3.6 V,0.03 A)＝120 Ω，即滑动变阻器R2的最大阻值至少为120 Ω。
答案：(1)减小 (2)见解析图 (3)增强 120
12、(12分)
解析：(1)根据法拉第电磁感应定律，圆环中产生的感应电动势E＝eq \f(ΔB,Δt)S
其中S＝eq \f(πr2,2)
由图乙可知eq \f(ΔB,Δt)＝eq \f(B0,t0)
根据欧姆定律有I＝eq \f(E,R)
根据电阻定律有R＝ρeq \f(2πr,S0)
t＝eq \f(1,2)t0时，圆环受到的安培力
F＝B0I·(2r)＋eq \f(B0,2)I·(2r)
联立解得F＝eq \f(3B02r2S0,4ρt0)
安培力方向垂直于MN向左。
(2)通过圆环的电荷量q＝·Δt
根据欧姆定律和法拉第电磁感应定律有
＝，＝eq \f(ΔΦ,Δt)
在0～eq \f(3,2)t0内，圆环磁通量的变化量为
ΔΦ＝B0·eq \f(1,2)πr2＋eq \f(B0,2)·eq \f(1,2)πr2
联立解得q＝eq \f(3B0rS0,8ρ)。
答案：(1)eq \f(3B02r2S0,4ρt0) 方向垂直于MN向左 (2)eq \f(3B0rS0,8ρ)
13、(12分)
解析：(1)由安培力公式和平衡条件可得
mgsin θ＝BILcs θ
由闭合电路欧姆定律得I＝eq \f(E,R1＋R2＋r)
解得B＝1.2 T。
(2)由牛顿第二定律和闭合电路欧姆定律有
BI′Lcs θ－mgsin θ＝ma
I′＝eq \f(E,R1＋R2′＋r)
解得a＝1.2 m/s2
方向沿斜面向上。
答案：(1)1.2 T (2)1.2 m/s2，方向沿斜面向上
14、(12分)
解析：(1)微粒在区域Ⅰ内水平向右做直线运动，则在竖直方向上有qE1sin 45°＝mg
解得E1＝eq \f(\r(2)mg,q)
微粒在区域Ⅱ内做匀速圆周运动，则重力和静电力平衡，有
mg＝qE2
解得E2＝eq \f(mg,q)。
(2)粒子进入磁场区域时满足
qE1d1cs 45°＝eq \f(1,2)mv2，qvB＝meq \f(v2,R)
根据几何关系，分析可知R＝eq \f(d2,sin 30°)＝2d2
整理得B＝eq \f(m\r(2gd1),2qd2)。
(3)微粒从P到Q的时间包括在区域Ⅰ内的运动时间t1和在区域Ⅱ内的运动时间t2
并满足eq \f(1,2)a1t12＝d1，mgtan 45°＝ma1
整理得t1＝ eq \r(\f(2d1,g))，t2＝eq \f(30°,360°)·eq \f(2πR,v)＝eq \f(1,12)·eq \f(2π·2d2,\r(2gd1))
解得t＝t1＋t2＝ eq \r(\f(2d1,g))＋eq \f(πd2,\r(18gd1))＝eq \f(6d1＋πd2,6gd1)eq \r(2gd1)。
答案：(1)eq \f(\r(2)mg,q) eq \f(mg,q) (2)eq \f(m\r(2gd1),2qd2) (3)eq \f(6d1＋πd2,6gd1)eq \r(2gd1)
15、(12分)
解析：(1)封闭气体初状态压强
p1＝p0－ph＝(76－19) cmHg＝57 cmHg
设玻璃管的横截面积为S，体积
V1＝LS＝50S
温度T1＝(273＋27)K＝300 K
封闭气体末状态压强p2＝p0＝76 cmHg
体积V2＝(L＋eq \f(h,2))S＝(50＋eq \f(19,2))S＝59.5S
对封闭气体，由理想气体状态方程得
eq \f(p1V1,T1)＝eq \f(p2V2,T2)
代入数据解得T2＝476 K
即温度为203 ℃。
(2)设注入水银后空气柱的长度为H，对气体，由玻意耳定律得p1V1＝p2HS
代入数据解得H＝37.5 cm
注入水银柱的长度
x＝2(L－H)＋h＝2×(50－37.5) cm＋19 cm＝44 cm。
答案：(1)203 ℃ (2)44 cm