河南省部分学校2024-2025学年高二下学期开年摸底大联考物理试卷（解析版）

这是一份河南省部分学校2024-2025学年高二下学期开年摸底大联考物理试卷（解析版），共19页。试卷主要包含了5VB等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号，回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
考试时间为75分钟，满分100分
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 图甲：当线圈绕平行于磁场方向的轴OO'转动时，会产生感应电流
B. 图乙：当导线中通有从左向右的电流时，导线下方的小磁针的N极向里偏转
C. 图丙：恒定的电场和恒定的磁场互相激发交替产生，就形成电磁波
D. 图丁：紫外线的波长比可见光的波长长，医学中常用于杀菌消毒
【答案】B
【解析】A．甲图中，线圈绕平行于磁场方向的轴OO'转动时，磁通量一直为0，不会产生感应电流，故A错误；
B．乙图中，当导线中通有从左向右的电流时，根据安培定则可知，导线下方的磁场垂直纸面向里，则小磁针的N极向里偏转，故B正确；
C．丙图中，周期性变化的电场和周期性变化的磁场互相激发交替产生，就形成电磁波，故C错误；
D．在真空中，紫外线的波长比可见光的波长短，医学中常用于杀菌消毒，故D错误。
2. 如图甲所示为磁电式电流表的结构图，图乙为内部结构示意图，在极靴和铁质圆柱间存在磁场，电流通过电表接线柱流入线圈，在安培力作用下发生偏转，与螺旋弹簧的反向作用平衡后，指针指示电流大小。下列说法正确的是（ ）
A. 为了使电流表表盘的刻度均匀，极靴与圆柱间的磁场为匀强磁场
B. 为了节约成本，可以将铝框骨架换成轻质的塑料框
C. 线圈中的电流方向发生改变时，指针偏转方向不变
D. 运输过程中把电表正负接线柱用导线相连可减小表针摆动幅度
【答案】D
【解析】A．极靴与圆柱间的磁场是均匀地辐向分布，并不是匀强磁场，这样可以保证线圈转动过程中各个位置的磁感应强度的大小不变，从而使电流表表盘刻度均匀，故A错误；
B．用金属铝做线圈框架，主要原因有：铝不导磁，用铝做框架可以减小对磁场的影响，使仪表的准确性更高；铝材料较轻，电阻率较小，能更好地利用电磁阻尼现象，使指针迅速停下来，所以不能用塑料框，故B错误；
C．线圈中通过的是直流电流，由左手定则可知，当线圈中的电流方向发生改变时，线圈受到的安培力方向改变，可知指针偏转方向改变，故C错误；
D．运输过程中把电表正负接线柱用导线相连，使线圈构成闭合回路，指针摆动时产生感应电流，磁场对感应电流产生安培力作用，这样可减小表针摆动幅度，故D正确。
故选D。
3. 如图（a），面积为的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面向里，且磁感应强度随时间变化的图像如图（b），定值电阻，线圈总电阻为，其余电阻忽略不计。a、b之间的电势差为（ ）
A. －0.5VB. 0.5VC. －1.5VD. 1.5V
【答案】C
【解析】由图（b）知
由法拉第电磁感应定律
代入数据得
E=2V
回路中线圈为电源，R为外电阻，有b、a之间的电势差
则
故选C。
4. 如图，A、B、C三个点位于以O为圆心的圆上，直径与弦间的夹角为。A、B两点分别放有电荷量大小为的点电荷时，C点的电场强度方向恰好沿圆的切线方向，则等于（ ）

A. B. C. D. 2
【答案】B
【解析】根据题意可知两电荷为异种电荷，假设为正电荷，为负电荷，两电荷在C点的场强如下图，设圆的半径为r，根据几何知识可得
，
同时有
，
联立解得
故选B。

5. 如图所示，在匀强电场中，边长为1cm的等边三角形ABC所在的平面与电场方向平行，将电荷量为的点电荷从电场中的A点移到B点，静电力做了的功，再从B点移到C点，静电力做了的功。若规定A点的电势为0，则（ ）
A. B点电势为4V
B. C点电势－2V
C. 电场强度方向与AB边垂直
D. 电场强度大小为4V/m
【答案】B
【解析】AB．A、B两点间的电势差
B、C两点间的电势差
因为，且
解得
故A错误，B正确；
C．由于匀强电场中沿电场线方向电势均匀变化，所以A、B连线中点D的电势为－2V，连接D点与C点即为等势线，电场线与等势线垂直且指向电势低的等势线，因此过B点的电场线方向如图所示
电场强度方向与AB边平行，故C错误；
D．电场强度大小为
故D错误。
故选B。
6. 如图所示，一块长为a、宽为b、高为c的长方体半导体器件，其内载流子数密度为n，沿方向通有恒定电流I。在空间中施加一个磁感应强度为B、方向沿-x方向的匀强磁场，半导体上、下表面之间产生稳定的电势差U，下列说法正确的是（ ）
A. 若载流子为负电荷，则上表面电势高于下表面电势
B. 仅增大电流I，电势差U可以保持不变
C. 半导体内载流子所受洛伦兹力的大小为
D. 半导体内载流子定向移动的速率为
【答案】C
【解析】A．沿方向通有恒定电流，若载流子为负电荷，则电荷移动方向沿-y方向，磁感应强度方向沿-x方向，根据左手定则可知，负电荷向上偏转，故上表面电势低于下表面电势，故A错误；
B．半导体上、下表面之间产生稳定的电势差时，电场力与洛伦兹力平衡，则有
根据电流的微观意义可知
联立可得
则仅增大电流I，电势差U增大，故B错误；
C．半导体内载流子所受洛伦兹力大小
故C正确；
D．根据
半导体内载流子定向移动的速率
故D错误。
故选C。
7. 图中的上方空间有垂直线框平面的匀强磁场，直角扇形导线框垂直于线框平面的轴 以角速度 匀速转动，扇形导线框半径为，电阻为，线框从图示所示位置开始转动一周的过程中，线框内感应电流的有效值是（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】直角扇形在进入磁场和穿出磁场时产生的感应电动势为
线框转动周期为，而线框转动一周只有的时间内有感应电流，此时感应电流的大小为
由有效值的定义可知
所以感应电流的有效值为
故选B。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 如图为输电线为用户输电的情景，电路中升压变压器和降压变压器都认为是理想变压器，中间输电电路电阻为R，下列说法正确的有（ ）
A. 输出电压与输入电压相等
B. 输出功率大于输入功率
C. 若用户接入的用电器增多，则R功率降低
D. 若用户接入的用电器增多，则输出电压降低
【答案】BD
【解析】A．输出电压等于输入电压与电阻R上损失的电压之和，A错误；
B．输出功率等于输入功率与电阻R上损失的功率之和，所以输出功率大于输入功率，B正确；
CD．若用户接入的用电器增多，则用户端的等效电阻减小，用户端电流增大，根据降压变压器电流与匝数成反比，可知，通过电阻R的电流增大，根据
可知，R功率增大，C错误；
输入电压不变，所以输出电压不变，根据
可知，R上损失的电压增大，输入电压减小，根据降压变压器电压与匝数成正比，可得，输出电压降低，D正确。
故选BD。
9. 如图所示为无人机高度预警系统电路图，电路中的和，其中一个是定值电阻，另一个是气压传感器（可等效为可变电阻），飞行高度越低，对气压传感器的压力越大，气压传感器的阻值越小，当a、b两端的电压大于时，控制开关自动开启高位预警；当a、b两端的电压小于（、为定值）时，控制开关自动开启低位预警。下列说法正确的是（ ）
A.
B.
C. 为定值电阻
D. 定值电阻的阻值越大，开启高位预警时的位置越低
【答案】BC
【解析】ABC．控制开关接在两端，设电源的内阻为r，则根据闭合电路的欧姆定律有
当飞行高度过低时，气压增大，气压传感器阻值减小，回路中总电阻减小，则电流增大，定值电阻两端的电压增大，气压传感器两端的电压减小，而根据题意，两端的电压要减小到一个定值，控制开关才会自动开启低位预警，则只有为气压传感器，为定值电阻才能满足控制要求；同理，当飞行高度过高时，气压减小，气压传感器阻值增大，总电流减小，从而使两端的电压增大，增大到某一数值，控制开关自动开启高位预警，因此有
故A错误，BC正确；
D．根据闭合电路的欧姆定律有
要使a、b两端电压大于时，控制开关自动开启高位预警，当增大时，也需要增大，而气压传感器在越高的位置处阻值越大，因此可知，开启高位预警时的位置越高，故D错误。
故选BC。
10. 如图为回旋加速器的原理图。和是两个半径为R的中空半圆金属盒，分别和一高频交流电源两极相连。两盒处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒面，在位于盒圆心附近的A处有一个粒子源，产生质量为m、电荷量为＋q（q＞0）的带电粒子，已知带电粒子束从回旋加速器输出时形成的等效电流为I，不计粒子的初速度、重力和粒子通过两盒间的缝隙的时间，加速过程中不考虑相对论效应，下列说法中正确的是（ ）
A. 交变电压的频率为
B. 增大加速电压可以增大粒子获得的最大动能
C. 回旋加速器输出的带电粒子的平均功率为
D. 若保持其他条件不变，换成电荷量为2q的粒子，粒子也可以在该加速器中加速
【答案】AC
【解析】A．交变电压的周期等于粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期，则交变电压的频率
故A正确；
B．当粒子在磁场中运动的轨道半径等于D形盒半径时，粒子的动能最大，则有
可得粒子最大速度
粒子最大动能
可知粒子获得的最大动能与加速电压无关，故B错误；
C．已知带电粒子束从回旋加速器输出时形成的等效电流为I，则有
回旋加速器输出的带电粒子的平均功率
联立可得
故C正确；
D．根据带电粒子在磁场中的频率
保持交变电压的频率和磁场磁感应强度大小B不变，该加速器不能加速比荷不同的粒子，故D错误。
故选AC。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某同学在测定一合金的电阻率实验时，选取一段粗细均匀的圆柱体合金，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，螺旋测微器的示数如图甲所示。
（1）由甲图读得圆柱体的直径为d=____________mm；
（2）用多用电表电阻挡“×10”挡粗测圆柱体的阻值R，发现指针偏角较大，为了更准确的测出圆柱体的阻值，下列操作正确的是 ；
A. 将选择开关旋转到电阻挡“×1”的位置，两表笔短接调零，再次测量
B. 将选择开关旋转到电阻挡“×100”的位置，两表笔短接调零，再次测量
C. 将两表笔短接调零，再将选择开关旋转到电阻挡“×1”的位置，再次测量
D. 将两表笔短接调零，再将选择开关旋转到电阻挡“×100”的位置，再次测量
（3）为更加精确测量圆柱体的阻值Rx，设计了如图乙所示的电路进行实验，实验器材分别为电源E、电流表A1、（内阻为r1）、电流表A2（内阻为r2）、定值电阻R0、滑动变阻器R、开关S和导线若干。用I1、I2分别表示电流表A1、A2的示数，则Rx=_________（用字符I1、I2、R0和r2表示）；
（4）实验中若接入电路的合金长度为l，则该合金的电阻率ρ=__________（用字符Rx、l和d表示）。
【答案】（1）1.825 （2）A （3） （4）
【解析】（1）由图示螺旋测微器可知，其精度是0.01mm，读数为
1.5mm+32.5×0.01mm=1.825mm
（2）用多用电表电阻挡“×10”挡粗测圆柱体的阻值R，发现指针偏角较大，说明被测电阻阻值较小，为了更准确的测出圆柱体的阻值，应换用小倍率挡位，所以将选择开关旋转到电阻挡“×1”的位置，两表笔短接调零，再次测量。
故选A。
（3）待测电阻两端电压
通过待测电阻的电流
根据欧姆定律，待测电阻
（4）由
解得该合金的电阻率
12. 某学习小组的同学们想利用电压表和电阻箱测量一电池组的电动势和内阻，他们找到的实验器材如下：
A．待测电池组；
B．电压表（量程，内阻约）；
C．电阻箱R（阻值范围）；
D．开关、导线若干。
实验步骤如下：
①将电池组与其余实验器材按图甲所示电路连接；
②调节电阻箱阻值，闭合开关，待示数稳定后，记录电阻箱的阻值R和电压表的数值U后立即断开开关；
③改变电阻箱阻值，重复实验，计算出相应的和，绘制出关系图线如图中的直线所示。请回答下列问题：
（1）根据闭合电路欧姆定律，可以得到与的关系表达式为__________（用E、r和R表示）；
（2）根据实验数据绘制的图线由图像得出电池组的电动势__________V、内电阻__________。（结果保留两位有效数字）
（3）本实验系统误差产生的原因是__________（选填“电压表分压”“电压表分流”或“电阻箱分压”），内阻r测量值比真实值__________（选填“偏大”“偏小”或“相等”）。
【答案】（1） （2）2.9 0.70 （3）电压表分流 偏小
【解析】（1）在闭合电路中，由闭合电路欧姆定律有
得
（2）[1][2]结合图像有
得
（3）[1][2]根据闭合电路欧姆定律有
函数中的电流为干路电流，本实验误差原因是电压表分流；将电压表与电源等效为一个新电源，流过电阻电流等于新电源的干路电流，所测电阻为电源内阻与电压表并联的等效电阻，可知电阻测量值偏小。
13. 如图所示，某小型交流发电机内的矩形金属线圈ABCD的面积，匝数n＝100，线圈的总电阻r＝10Ω，线圈所处磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为B＝0.1T。线圈通过滑环和电刷与阻值R＝90Ω的定值电阻连接。现使线圈绕轴OO'匀速转动，角速度ω＝300rad/s。
（1）从中性面开始计时，写出线圈中电流瞬时值的表达式；
（2）求线圈从中性面位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量。
【答案】（1） （2）0.01C
【解析】（1）感应电动势最大值
解得
从中性面开始计时，线圈中电流瞬时值的表达式为
其中
解得
则线圈中电流瞬时值的表达式
（2）线圈从中性面位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量
又，
则
解得
14. 如图所示，宽度为L的U型导体框，水平放置在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，左端连接一阻值为R的电阻。一质量为m、电阻为r的导体棒置于导体框上。不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦，导体棒与导体框始终接触良好。在水平向右的拉力作用下，导体棒以速度匀速向右运动。
（1）求通过导体棒的电流大小I；
（2）求拉力做功的功率P；
（3）某时刻撤去拉力，经过一段时间导体棒停在导体框上，求在此过程中电阻R上产生的热量Q。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）导体棒以速度匀速向右运动时产生的感应电动势大小为
根据闭合电路欧姆定律可知通过导体棒的电流大小为
（2）根据能量守恒定律可知拉力做功的功率等于回路的消耗的电功率，即

（3）从撤去拉力到导体棒ab最终停止的过程，回路产生的总热量为

由于通过导体棒ab和电阻R的电流时刻相等，根据焦耳定律可推知在此过程中电阻R上产生的热量为
15. 制造芯片时，要用电磁场精准控制粒子的轨迹，其部分电磁场简化如图所示，在三维坐标系Oxyz中，平面xOy位于纸面，z轴垂直纸面向外（图中未画出），在平面xOy第一象限内有沿y轴负方向的匀强电场，一质量为m、电荷量为q（q＞0）的粒子从y轴上P点（0，h，0）以初速度垂直于y轴射入电场，再经x轴上的Q点沿与x轴正方向成45°角进入第四象限，在第四象限内有沿z轴正方向的匀强磁场，磁感应强度大小为；第三象限内有沿z轴负方向的匀强磁场，磁感应强度大小为。粒子重力不计，求：
（1）匀强电场电场强度大小；
（2）粒子第二次经过y轴负半轴时的位置坐标：
（3）粒子从进入磁场到第四次经过y轴所用的时间。
【答案】（1） （2）（0，－3h，0） （3）
【解析】（1）带电粒子在第一象限中做类平抛运动，则有，，
联立解得
（2）粒子进入第四象限做匀速圆周运动，有
且
解得
粒子进入第三象限做匀速圆周运动，有
解得
粒子的运动轨迹如图所示
则有
解得y＝－3h，即位置坐标为（0，－3h，0）
（3）粒子在第四象限做匀速圆周运动的周期
粒子在第三象限做匀速圆周运动周期
故粒子从进入磁场到第四次经过y轴所用时间
解得