遼寧省大連二十四中等五校協作體2024-2025學年高二（上）期末物理

試卷

一、單選題：本大題共7小題，共28分。

1.在阻值R=10。的定值電阻兩端接一交流電壓，電壓表達式為U（t）=10s譏（0.5兀t+g”,則該電阻在電

壓的一個周期內產生的電熱為（）

A.20/B.20AA2/C.10回D.407

2.如圖，空間中存在平行于紙面向右的勻強磁場，磁感應強度大小為B,一

根在b點被折成直角的金屬棒abc平行于紙面放置，ab=be=L,ab邊垂直

于磁場方向。現該金屬棒以速度"垂直于紙面向里運動。則ac兩點間的電勢

差｛/"為（）

A.BLvB.STZBLVC.-BLvD.-72BLv

3.如圖所示，一個鋁環套在鐵芯上，下方線圈接通電源后，內部裝置可以在鐵芯處產生豎直向上的磁場男,

在鋁環處產生沿徑向向外的磁場斗,兩個磁場大小可以通過裝置獨立調節。

現在想讓鋁環跳起來，可以采取下列哪種方法（）

A.保持比不變，增大必

B.保持不變，增大By

C.保持與不變，減小當

D.保持必不變，減小By

4.邊長為L的正方形線單匝金屬框，右邊剛好位于勻強磁場左邊界，磁場區域

寬度為23磁感應強度大小為Bo,金屬框在外力作用下從圖示位置開始向右勻

速穿過磁場區域，當金屬框剛好全部進入磁場區域時，磁感應強度開始隨時間

均勻增加，使整個過程金屬框中的電流不變，則當金屬框右邊剛好到達磁場的

右邊界時，勻強磁場的磁感應強度大小為（）

A.4B0B.3BoC.2BOD.y/~2B0

5.在如圖所示電路中，三個燈泡完全相同，電感的直流電阻和燈泡電阻相等。

閉合開關S,電路穩定后，將開關S斷開，下列對于S斷開后各元件說法中正確

的是（）

A.燈泡&突然熄滅

B.燈泡&先閃亮一下再逐漸熄滅

C.燈泡&逐漸熄滅

D.燈泡&逐漸熄滅

6.如圖所示，水平虛線MN上方有垂直紙面向外的勻強磁場，下方有垂直于紙面向

里的勻強磁場，磁感應強度大小相等，直線PQ為磁場左側邊界，右側及上下范圍足

夠大。一帶正電粒子從P點進入磁場，速度大小為方向垂直于PQ,第一次到達MN

.......................-N

時速度方向與MN垂直。若要求該粒子仍從P點垂直于MN出發但不從左側邊界離開

磁場，不計粒子重力。則粒子速度的最小值為（）

A.(4-2<3)vB.C.|vD.(2I"

7.空間中存在方向互相垂直的勻強電場和勻強磁場，一個不計重力的帶電粒子以某一初速度在該空間中做

勻速直線運動。某時刻，粒子運動至P點處，此時撤掉空間中的電場，經過一段時間后，粒子的速度第一次

與P點相反，此時恢復原來的電場，又經過相同的時間后，粒子到達Q點處。則線段PQ與粒子的初速度方向

夾角的正切值為（）

A.2〃B.lC.272

二、多選題：本大題共3小題，共18分。

8.下列科技成果應用了電磁感應原理的是（）

A.發電站通過變壓器實現變壓和電能的輸送

B.回旋加速器使帶電粒子做回旋運動而加速

C.真空冶煉爐外的線圈通入高頻交變電流，使爐內的金屬熔化

D.無線電臺利用LC電路形成振蕩電流，從而發射電磁波

9.一臺發電機最大輸出功率為4000/dV,電壓為4000V,經變壓器71升壓后向遠方輸電。輸電線路總電阻R=

1k。.到目的地經變壓器0降壓，負載為多個正常發光的燈泡（220人60勿）。若在輸電線路上消耗的功率為

發電機輸出功率的10%,變壓器和72的耗損可忽略，發電機處于滿負荷工作狀態，則（）

A.J；原、副線圈電流分別為4和204

B.R原、副線圈電壓分別為1.8x1。5了和220U

CT1和&的變壓比分別為1：50和40：1

D.有6xIO”盞燈泡（220V、60W）正常發光

10.如圖，兩平行光滑金屬長導軌固定在水平面上，間距為心導軌間有垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感

應強度大小為B。相同材質的金屬棒a、b相隔一段距離垂直于導軌平行放置，質量分別為m、2m,長度均

為3a棒的電阻為R,導軌電阻可忽略。最初a棒可自由滑動，6棒被固定在導軌上。現給a棒一個水平向右

的初速度%=%,a棒向右減速滑動。當a棒速度減為0時，解除6棒的固定并同時給b棒一個向右的初速度%,

又經足夠長時間后，a、6間距離不變且與最初相等，“且上述過程中a、6沒有相碰。下列說法正確的是（）

XXXXXXXXX

XXXXXXX

XXXXXX

XXXXXXXXX

3

Av

A.b="v0

B.整個過程中6棒中產生的電熱為叁=等

C.整個過程中b棒中產生的電熱為叁=噂

D.整個過程中通過b棒橫截面的電荷量為0

三、實瞼題：本大題共2小題，共15分。

11.某同學在物理實驗室找到一個熱敏電阻（圖中符號TC）,想研究其電阻隨溫度變化的關系。按照如圖連接

了實驗器材，圖中島為定值電阻，電壓表視為理想電壓表。

（1）為了使熱敏電阻兩端的電壓可從零開始調節，請在圖中添加導線改進該實驗。

（2）正確添加導線后，閉合開關，將滑動變阻器R的滑片調至適當位置，讀出并記錄兩電壓表明、V2的示數（A,

U2,則熱敏電阻的阻值可以表示為R%=（用力、七、&表示）。

（3）該同學查閱相關資料，發現熱敏電阻分為正溫度系數電阻（阻值隨溫度升高而增大）和負溫度系數電阻（阻

值隨溫度升高而減小）兩種，同時了解溫度一定時流過熱敏電阻的電流大小也會影響電阻值。為了判斷該熱

敏電阻的種類，用控溫箱升高熱敏電阻的溫度后，該同學應采取的實驗步驟及判斷方法是o

12.某同學學習多用電表的原理和使用方法后，設計了一個有兩個擋位（x10,xlO。）的歐姆表，原理電路如

圖：

使用的器材有：

直流電源（電動勢E=1.5V,內阻可忽略）；

電阻箱R（量程。?9999.90）；

電流表2（量程0?5mA,內阻&=100。）；

滑動變阻器（最大阻值2000）；

紅黑表筆各一個，導線若干。

回答下列問題：

（1）按照多用電表的使用原則，表筆a應為（填“紅”或“黑”）表筆。

（2）使用歐姆表的x1擋測量電阻時，若發現電流表指針偏轉幅度（填“偏大”或“偏小”），則應換成

x10檔。

（3）若滑動變阻器的滑片移動至M,N兩點處時剛好對應歐姆表的兩個擋位，則M處應為。（填“xl”，

或“X10”）擋。

（4）該同學想把該歐姆表的X10擋內阻設計為150。，且電流表滿偏時對應的歐姆表刻度為0。則他應首先調

節電阻箱的阻值為。，然后將紅黑表筆短接，調節滑動變阻器的滑片，使,此時變阻器滑片左

側的電阻值為0。

E

MN,個

四、計算題：本大題共3小題，共39分。

13.如圖所示，理想變壓器的原線圈左端接一有效值為U=12U的正弦式交

流電源，定值電阻&=4。，副線圈接有阻值為%=2。的定值電阻和一個

滑動變阻器R（最大阻值10。），現電路正常工作，兩塊理想交流電流表4的

示數為人=0.54,出的示數為，2=2.04求：

段

(1)變壓器原副線圈的匝數比k;

(2)調節滑動變阻器，求副線圈負載的總電功率最大時滑動變阻器的阻值R7n(結果保留至小數點后兩位)。

14.一種電磁分析儀的原理簡化圖如圖1所示，在擋板MN左側的區域內存在垂直于紙平面向里、磁感應強度

大小為B的勻強磁場，在擋板MN上有兩條寬度分別為2d和d的縫，兩縫近端的距離為2d。較窄的縫正對著

一個板間距為d且足夠長的速度選擇器，C板電勢高于。板電勢，板間電壓恒定，但可調節。板間還有垂直

紙面、磁感應強度大小也為B的勻強磁場(圖中未畫出)。在速度選擇器右側的直角三角形區域OPQ范圍內有

垂直紙面向里的勻強磁場。PQ邊與C板共線，OP=d,乙POQ=60°,過。點平行于PQ放置有一足夠長粒子

接收屏，圖2是其局部放大圖。大量質量為小，帶電量絕對值為q的粒子(不計重力和相互間的作用)以不同的

速度在紙平面內從寬度為2d的縫垂直于邊界進入磁場，部分粒子能從較窄的縫射出且水平穿過速度選擇器。

求：

(1)粒子的電性及速度選擇器中磁場的方向；

(2)調節CD板間電壓U,使P。邊任一點都有粒子到達，且速度盡量大。求U；

(3)接(2),到達P處的粒子經右側磁場偏轉后擊中粒子接收屏上的S點(圖中未畫出)，線段OS的長度恰好為

粒子在右側磁場中運動的軌道半徑。求右側磁場中的磁感應強度之O

圖1也

15.如圖所示，水平地面上豎直放置一個邊長為2L=0.2zn,質量m=0.8kg,總電阻為R=1x的正

方形單匝導體框MNPQ,豎直面內存在兩個矩形勻強磁場區域abed和efgh,寬度均為3L且足夠高，磁感應

強度大小均為B=0.1T,方向均垂直紙面向里，cd水平且在地面以下，gh水平且與地面相距36c與e/i的水

平距離為2心導體框的MQ邊剛好和ad重合。對導體框施加一個水平向右的拉力，使導體框由靜止開始做加

速度大小為a=0.6m/s2的勻加速運動，直至導體框恰好離開磁場區域abed,之后令其做勻速直線運動。已

知重力加速度為g=10m/s2,導體框平面始終與磁場垂直，導體框與地面的動摩擦因數為〃=0.1,73?1.7,

求：

(1)導體框的NP邊剛離開be邊時，拉力的大小&；

(2)導體框從開始運動到恰好離開磁場區域abed的過程中，拉力沖量/尸的大小;

(3)導體框從開始運動至NP邊到達/g邊的過程中與地面摩擦產生的熱量Q。

3L

XXXX

XXXX

a3Lb

2LXXXX

XXXX

XXXX

XXXX

XXXX

XXxiNx

XXXX

XXXX

hg

XXXpX

答案和解析

1.A

【解析】由電壓的表達式U(t)=10s》(0.5忒+*”，可知周期為：T=o$霽納=4s；

電壓的有效值為：〃有=空，由焦耳定律Q=/2RT,歐姆定律：/=*,可知電阻在一個周期內產生的熱

量為20/,故A正確，BCD錯誤。

故選：4。

2.C

【解析】當金屬棒以速度"垂直于紙面向里運動，處邊切割磁感線，6c邊不切割磁感線。有效長度為3ac兩

點間的電勢差即為ab邊切割產生的感應電動勢，為：E=-Bh,根據右手定則C點電勢更高。故錯誤，

C正確。

故選：Co

3.D

【解析】在鋁環處產生沿徑向向外的磁場斗,想讓鋁環跳起來，則鋁環受到的安培力的方向向上，根據安

培定則可知，鋁環內產生的感應電流的方向沿順時針方向。根據安培定則，鋁環內產生的磁場的方向向上，

根據楞次定律可知鐵芯處產生的向上的磁場必定減弱，故ABC錯誤，D正確。

故選：Do

4.C

【解析】設勻速運動的速度大小為"，整個過程金屬框中的電流不變，感應電動勢不變，則有：B0Lv^

2

其中：40=(S-B0)L,4t=(

聯立解得：B=2B0,故C正確、A3。錯誤。

故選：Co

5.C

【解析】三個燈泡完全相同，線圈直流電阻和燈泡電阻相等，可知閉合s穩定后，流過燈泡4的電流比燈泡

必流過的電流大。某時刻將開關s斷開，燈泡力3立即熄滅，而線圈的自感電動勢阻礙電流減小，線圈相當于

電源，與燈泡&、燈泡&重新形成回路，使得燈泡4、燈泡4都慢慢熄滅，但都不會閃亮，故A3。錯誤,

C正確。

故選：Co

6.A

2

【解析】設MP=d,第一次粒子運動半徑為R,粒子第一次到達MN時速度方向與MN垂直可知quB=爪二，

R

7M17

其中R=d,解得B=而,若要求該粒子仍從P點垂直于PQ出發但不從左側邊界離開磁場，因為第一次速度

較大，所以半徑較大，第一次到達MN時速度方向與MN垂直，第二次不從左側邊界離開磁場，速度較小，

半徑較小，則粒子運動軌跡如圖

設第二次粒子運動半徑為r,由幾何關系可知8=30°

2

由rcos30°+r=d可得r=2（2-宿）d,qvminB=6誓可

得速度的最小值為"min=（4-2，^）",故A正確，BCD錯誤。

故選：4。

7.D

【解析】粒子受到電場力與洛倫茲力做勻速直線運動，電場力與洛倫茲力平衡，則速度方向與電場力方向

垂直，令速度方向水平向右，某時刻，粒子運動至P點處，此時撤掉空間中的電場，粒子的速度第一次與P點

相反，此時粒子做勻速圓周運動軌跡恰好為半個圓周

對粒子，洛倫茲力提供向心力有：qvB=7=軀

1VV

變形整理解得：r=寫，7=筆

qBqB

粒子在磁場中運動的時間為：t=5

此時恢復原來的電場，粒子速度與初速度相反，此時洛倫茲力方向與電場力方向相同，將該速度9分解為向

右的"和向左的2〃，則向右的分速度"對應的洛倫茲力與電場力平衡，該分運動為向右的勻速直線運動，向

左的分速度2"對應勻速圓周運動

同理有：qx2vxB=四父運動周期：7=孚

1r2v

解得：丁，=華，7，=粵=T

qBqB

由此可知，又經過相同的時間后，上述過程，粒子向右分運動的位移：%!=VXJ

粒子另一個分運動做勻速圓周運動，其恰好經歷半個圓周，令線段PQ與粒子的初速度方向夾角為仇則有:

代入數據解得：tern。=馬故。正確，A8C錯誤。

71

故選：Do

8.ACD

【解析】4發電站通過變壓器實現變壓和電能的輸送，變壓器中原副線圈通過電磁感應原理傳遞電能，故A

正確；

3.回旋加速器使帶電粒子在。型盒狹縫中的電場中被加速，在磁場中做勻速圓周運動，故B錯誤；

C.真空冶煉爐能在真空環境下，利用電磁感應原理，使爐內的金屬產生渦流，根據電流的熱效應，使金屬

大量發熱而熔化，從而煉化金屬，故C正確；

D無線電臺利用LC電路形成振蕩電流過程中，根據電磁感應原理，通過變化的電場產生變化的磁場，變化

的磁場產生變化的電場，從而產生電磁波發射出去，故。正確。

故選：ACD.

9.ABD

【解析】由。=〃可得，

升壓變壓器輸入電流/】=(=4喘。A=IX10371

U4UUU

由P損=產/?得,

40X0l

升壓變壓器的輸出電流/2=件=^°ixi$,yl=2%

故A正確。

由?=盥得,

12九1

20_1

3

九2一一1X10-50

根嘴嗡得，

升壓變壓器的輸出電壓4=血U1=50x40007=2x1057

nl

4

輸電線上的電壓損失U損=I2R=20X1000V=2X10V

55

降壓變壓器的輸入電壓/U2-I2R=2x10-20x1000V=1.8x10V③

用戶得到的電壓即為降壓變壓器的輸出電壓〃=2201Z(4)

由③④可知2正確。

降壓變壓器的匝數比9=空=啜貯=鬻②由①②知C錯誤

幾4。4ZZUi1

用戶得到的功率P3=P2-10%P2=0,9x4000W=3600KW

3

可供燈泡正常發光的盞數九=獸=3叱1。=6X1。4故。正確。

P燈60

故選：ABD.

10.ACD

【解析】材料相同的a和b質量分別為m、2m,長度均為3a棒的電阻為R,根據機=pSL可知，b的橫截面

積為a的2倍，根據電阻定律可知，b的電阻為0.5R。

A、b棒被固定在導軌上，對a分析，取向右為正方向，根據動量定理可得：-即也匕=0-爪為

b棒一個向右的初速度％后，設二者達到的共同速度為u,取向右為正方向，對a根據動量定理可得：BI2Lt2=

mv—0

最后a、b間距離不變且與最初相等，則有：q=Irtr=I2t2

聯立解得：v=v0

取向右為正方向，對方根據動量定理可得：-即2股2=-2m%

解得：vb=|v0,故A正確；

BC、第一個過程中b棒產生的電熱為：Qi=X為詔=/詔

第二個過程中棒產生的電熱為：Q?=2mvl2

b八U.b吃rt+n。x(1ZxZx3mv)

解得:<?2=7mV0

整個過程中6棒中產生的電熱為：QD=QI+Q2,解得：Qb=^，故B錯誤、C正確；

D、最后a、b間距離不變且與最初相等，磁通量變化為零，根據電荷量的計算公式可得：q=7t=￡t=

l.bn

名=0,故。正確。

故選：ACD.

11.嚶調節滑動變阻器阻值，使電壓表七的示數不變，如果電壓表明的示數變大，則熱敏電阻是正溫度系

u2

數電阻；如果電壓表匕的示數變小，則熱敏電阻為負溫度系數電阻。

【解析】(1)使熱敏電阻兩端的電壓可從零開始調節，滑動變阻器應采用分壓接法，實物電路圖如圖所示

D_比一％_U^o

(2)熱敏電阻阻值RTC=7=n=虧。

而

(3)調節滑動變阻器阻值，使電壓表丹的示數不變，如果電壓表匕的示數變大，則熱敏電阻是正溫度系數電

阻；如果電壓表明的示數變小，則熱敏電阻為負溫度系數電阻。

故答案為：(1)實物電路圖如上圖所示；(2)罟；(3)調節滑動變阻器阻值，使電壓表嶺的示數不變，如果

電壓表匕的示數變大，則熱敏電阻是正溫度系數電阻；如果電壓表明的示數變小，則熱敏電阻為負溫度系數

電阻。

12.黑偏小x1075電流表滿偏50

【解析】(1)按照多用電表的使用原則，黑表筆接內部電源的高電勢端，故表筆a應為黑表筆。

(2)使用歐姆表的x1擋測量電阻時，若發現電流表指針偏轉幅度偏小，說明待測電阻較大，則應換成x10檔。

(3)若滑動變阻器的滑片移動至M,N兩點處時剛好對應歐姆表的兩個擋位，根據電流表的改裝原理可知，M

處對應的量程較小；

則M處應為x10擋。

(4)該同學想把該歐姆表的x10擋內阻設計為1500,且電流表滿偏時對應的歐姆表刻度為0,此時電路中的

電流為

E1.5

I=Rf=150A=10mA

設變阻器滑片左側的電阻值為％,根據電表改裝原理可知上祟=萼

H滑"1b

解得%=50。

并聯總電阻為=皿產

電阻箱的阻值為7?2=口內_口并

解得&=750

故答案為：（1）黑；（2）偏小；（3）X10；（4）75,電流表滿偏，50

13.【解析】（1）由題意可知，原線圈兩端電壓為：U]=U—IR,

副線圈兩端電壓為：U2=12%，

解得：U1=107,U2=4V,

則變壓器原副線圈的匝數比為：々=2=噂=1

U24VZ

（2）副線圈負載的總電功率與原線圈的功率相等，則有：P=Ui4'=（U-//Ro）"'=-4"2+12”,

由數學知識可知，當人=羔力=1.54時，副線圈負載的總電功率最大，

此時流過副線圈的電流為：I2'=kl^,

解得：12'=3.754,

副線圈兩端的電壓為：久斗=上管，

解得：U2'=2.47,

根據閉合電路的歐姆定律可得：&'=等+3，

K1Km

解得：R7n=卻=0.940；

答：（1）變壓器原副線圈的匝數比k為|；

（2）調節滑動變阻器，副線圈負載的總電功率最大時滑動變阻器的阻值7?加為。.940。

14.【解析】（1）粒子要從2d縫進入磁場，根據左手定則，可知粒子帶負電，速度選擇器中，C板電勢高于。板

電勢，而部分粒子可水平穿過速度選擇器，根據受力平衡可知磁場方向垂直紙面向里；

（2）從窄縫最上方射出的粒子，半徑在1.5d?2.5d之間，從窄縫最下方射出的粒子，半徑在d?2d之間，所

以要使PO邊任意一點都有粒子到達且速度盡量大，到達粒子的半徑應為2d,粒子的洛倫茲力提供向心力

DV2

qvB=m—

12a

電場力與洛倫茲力平衡

臚=quB

解得

_2qB2d2

U――

m

(3)情況1：離子的軌跡如圖1所示:

設粒子在J中的半徑為廠，由幾何關系得:

d=r+rcot60°

2

Dv

qvBx=m—

所以

Bx=^^B

情況2：粒子軌跡圖如圖2所示：

O'

由幾何關系得，△OO'b與AaSb全等

Z-abS=60°

Z.OO'b=30°

一i

T=d+Obcot30°=Ob(l+.-)

'sm6r0o/

解得

r=---3-d--

3-/3

所以解得

B—