【物理】广东省江门市2024-2025学年高二上学期1月期末考试试题（学生版+解析版）

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本试卷共6页，17小题，满分为100分，考试时间75分钟。
注意事项：
1.答题前，考生务必把自己的姓名、考生号等填写在答题卡相应的位置上。
2.做选择题时，必须用2B铅笔把答题卷上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。
3.非选择题必须使用黑色字迹钢笔或签字笔，将答案写在答题卡规定的位置上。
4.所有题目必须在答题卡上指定位置作答，不按以上要求作答的答案无效。
5.考生必须保持答题卡的整洁。考试结束后，将答题卡交回。
一、单项选择题：本大题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得3分，选错或不选的得0分。
1. 电场和磁场的性质既有相似性，又各有其特殊性，下列关于电场线和磁感线的描述，正确的是（ ）
A. 法拉第首先提出了场的观点，并用电场线和磁感线形象描述电场和磁场
B. 电场线和磁感线都是客观存在的
C. 电场线总是起始于正电荷，终止于负电荷
D. 磁感线总是起始于北极，终止于南极
【答案】A
【解析】A．法拉第首先提出了场的观点，并用电场线和磁感线形象描述电场和磁场，故A正确；
B．电场线和磁感线都是为了研究场的性质方便直观而假想的线，不是客观存在的线，故B错误；
C．电场线是起始于正电荷或无限远处，终止于无限远处或负电荷，故C错误；
D．磁感线是闭合的曲线，没有起点和终点，故D错误。
故选A。
2. 下面是某同学对电场和磁场中的一些概念及公式的理解，其中正确的是（ ）
A. ，适用任何电场，电场强度E与电场力F成正比，与电荷量q成反比
B. ，适用任何电场，电场强度E与电场力F的方向相同
C. ，适用任何磁场，但电流元一定要垂直磁场方向放置
D. ，电势升高，电荷q的电势能也变大
【答案】C
【解析】A．是比值定义，适用于任何电场，但电场强度取决于电场本身，与有无试探电荷无关，所以不能理解为电场中某点电场强度E与电场力F成正比，与电荷量q成反比，故A错误；
B．是比值定义，适用于任何电场，若试探电荷带正电，则电场强度E与电场力F的方向相同；若试探电荷带负电，则电场强度E与电场力F的方向相反，故B错误；
C．是磁感应强度的定义式，适用于任何磁场，但电流元一定要垂直磁场方向放置，故C正确；
D．根据可知，电势升高，正电荷的电势能变大，负电荷的电势能变小，故D错误。
故选C。
3. 电动机是电动汽车的核心部件之一，图中与磁现象有关的四个实验，与电动机的原理最为相似的是（ ）
A 甲B. 乙C. 丙D. 丁
【答案】B
【解析】A．甲图是磁体周围磁感线的描述实验装置，故A错误；
B．乙图是演示磁场对电流作用的实验装置，有电源，是电动机的原理图，故B正确；
C．丙图是奥斯特实验，即说明通电导线周围存在着磁场，故C错误；
D．丁图中是发电机原理，故D错误。
故选B。
4. 一个平行板电容器，电容是，所带电荷量为，两极板间的距离为，则电容器两极板间的电场强度为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】根据题意有
可得电容器两极板间的电场强度为
故选A。
5. 如图是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图。当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁体，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到充气的目的。当电流从电磁铁的接线柱A流入时，发现吸引小磁体向下运动，下列说法正确的是（ ）
A. 电磁铁上端为N极
B. 小磁体下端为N极
C. 铁芯应选用不易磁化和退磁的硬磁性材料
D. 电磁铁应通入恒定电流才能实现连续充气
【答案】B
【解析】A．当电流从电磁铁的接线柱A流入时，根据右手螺旋定则可知电磁铁的上端为S极，下端为N极，故A错误；
B．在A选项的基础上，小磁体向下运动，根据磁体同极相斥，异极相吸的特性可知，小磁体的下端为N极，故B正确；
C．根据电磁铁的工作要求，当没有电流时，要让铁芯失去磁性，当通电时，要有磁性，因此铁芯应选易磁化和退磁的软磁性材料，故C错误；
D．当A、B间通以恒定电流时，电磁铁磁场始终保持一个方向，小磁体只能被吸附或被排斥，如果接入的是交流电，电磁铁的磁场方向在不断变化，从而使小磁体不断地与电磁铁之间有吸引和排斥的作用，使得弹性金属片上下振动，故电磁铁应通入交流电，故D错误。
故选B。
6. 电子显微镜是利用电场控制电子运动的，其电场的部分简化图如图所示，电场线关于对称，A、B、C、P是电场线上四点，A、B连线与垂直，A、P连线与平行。电子在P点由静止释放，电子仅在电场力作用下沿电场线向右运动，则下列判断正确的是（ ）
A. 图中的直线电场线方向向右
B. A点的电场强度与B点的电场强度相同
C. 电子在P点电势能比C点电势能大
D. 电子的加速度先减小后增大
【答案】C
【解析】A．根据题意负电荷受到的电场力向右，因此电场方向向左，故A错误；
B．根据对称性可知A点场强与B点场强大小相等，方向不同，故B错误；
C．沿着电场线方向电势降低，即P点电势比C点电势低，电子带负电，在P点电势能比C点电势能大，故C正确；
D．点电荷在电场力作用下一直向右做加速运动，从图中可以看出电场线先密后疏，加速度先增大后减小，故D错误。
故选C。
7. 如图，水平光滑桌面（纸面）上长直导线M固定放置，通有向上的电流，桌面上圆形的金属线框a放在导线M的左侧。当导线M中的电流都由2I减小到I时，下列说法正确的是（ ）
A. 线框a存在顺时针方向的感应电流B. 线框a存在扩展的趋势
C. 线框a对桌面压力变小D. 线框a向左运动
【答案】B
【解析】A．根据安培右手定则可知导线在金属线框处产生的磁场垂直纸面向外，因为电流逐渐减小，导线产生的磁场逐渐减小，根据楞次定律可知线框a存在逆时针方向的感应电流，故A错误；
B．因为磁感应强度减小，穿过线框a的磁通量减小，根据楞次定律可知线框a存在扩展的趋势，故B正确；
C．因为线框a受到的安培力是水平的，所以线框a对桌面压力不变，故C错误；
D．因为磁感应强度减小，穿过线框a的磁通量减小，根据楞次定律可知线框a向右运动，故D错误。
故选B。
8. 如图所示，在x≤0的区域内存在匀强磁场，磁场的方向垂直于纸面向里. 矩形线框abcd从t=0时刻起由静止开始沿x轴正方向做匀加速运动，则线框中的感应电流I（取逆时针方向的电流为正）随时间t的变化图线是
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】
【分析】由题可知，线框向右匀加速，速度均匀增加，感应电动势
均匀增大，感应电流均匀增大，abcd中的磁通量减小，根据“增反减同”可以判断出感应电流方向为顺时针，即负方向电流均匀增加，故D正确，ABC错误。
故选D。
二、多项选择题：本大题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对给4分，选项正确但选不全的得2分，有选错或不答的得0分。
9. 半径为r的两个金属球，其球心相距3r，下列关于两球间的静电力F说法正确的是（ ）
A. 两球带等量同种电荷Q，
B. 两球带等量同种电荷Q，
C. 两球带等量异种电荷Q，
D. 两球带等量异种电荷Q，
【答案】BD
【解析】AB．带同种电荷的两金属球，由于同种电荷相互排斥，所带电量集中在两球的外侧，电荷与电荷的等效距离大于，由库仑定律可知，实际库仑力一定小于距离是时计算出的库仑力
故A错误，B正确；
CD．带异种电荷的两金属球，由于异种电荷相互吸引，所带电量集中在两球的内侧，电荷与电荷的等效距离小于，由库仑定律可知，实际库仑力一定大于距离是时计算出的库仑力
故C错误，D正确。
故选BD。
10. 如图所示的电路中，A、B是两个相同的灯泡，L是自感线圈，其电阻与灯泡电阻相等，开关S先闭合然后再断开，则下列说法正确的是（ ）
A. S闭合后，B立即亮而A慢慢亮B. S闭合后，A立即亮而B慢慢亮
C. S断开后，B先变亮然后逐渐变暗D. S断开后，A、B逐渐变暗
【答案】AD
【解析】AB．S闭合后，B立即亮，由于灯泡A与自感线圈串联，线圈会阻碍电流的增大，所以A慢慢变亮，A正确，B错误；
CD．S断开后，由于线圈的作用阻碍电流的减小，所以A慢慢变暗，因为线圈电阻与灯泡电阻相等，在开关闭合时通过灯泡B的电流大于通过灯泡A的电流，所以当开关断开后线圈与A、B构成闭合回路，流经电路的电流从A灯泡的初始电流开始减小，此时B不会先变亮，而是逐渐变暗，故C错误，D正确。
故选AD。
11. 如图，电场方向未知的匀强电场中有一立方体。已知A、B、F三点的电势分别为、5V，15V，下列说法正确的是（ ）
A.
B.
C. 电场强度的方向从F指向A
D. 负电荷从A点移动到B点电势能增加
【答案】AB
【解析】A．匀强电场中，沿相同方向上相等距离的两点电势差相等，则
故A正确；
B．设AF的中点为O，根据匀强电场电势差与电场强度的关系可知
代入数据解得
则BOE连线为等势线，所以
故B正确；
C．根据电场线与等势线的关系可知，电场线只需要与BE垂直即可，即如图所示
不一定从F指向A，故C错误；
D．根据可知，负电荷在点的电势能为正，在点的电势能为负，即负电荷从A点移动到B点电势能减小，故D错误。
故选AB。
12. 如图所示，电荷量相等的两种离子氖20和氖22从容器A下方的狭缝飘入（初速度为零）电场区，经电场加速后通过狭缝、垂直于磁场边界射入匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，离子经磁场偏转后发生分离，最终到达照相底片D上，不计离子重力，下列说法正确的是（ ）
A. 电场力对每个氖20和氖22做的功相等
B. 氖22进入磁场时的速度较小
C. 氖22在磁场中运动的半径较小
D. 氖20在磁场中运动的时间较大
【答案】ABD
【解析】A．根据电场力做功公式
氖20和氖22的电荷量相同，加速电场电压相同，可知电场力对两离子做的功相等，故A正确；
B．在加速电场中，根据动能定理
解得
由于氖22的质量较大，所以氖22的速度较小，故B正确；
C．在加速电场中，根据动能定理有
在磁场中，根据洛伦兹力提供向心力
联立可得
又因为、和相同，氖22的质量较大，所以氖22的半径也较大，故C错误；
D．离子在匀强磁场中的运动轨迹为一半圆，离子在磁场中运动的时间为
又因为、相同，氖22的质量较大，所以氖22的运动时间也较大，故D正确。
故选ABD。
三、非选择题：本题共5小题，共60分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位。
13. 某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率。部分实验操作如下：
（1）螺旋测微器如图1所示。在测量电阻丝直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动_____（选填“A”“B”或“C”），直到听见“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏。
（2）选择电阻丝的_____（选填“同一”或“不同”）位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径。某次测量结果如图2所示，电阻丝的直径为_____。
（3）采用图3所示的电路图来测量金属丝的电阻。则的测量值比真实值_____（选填“偏大”“偏小”或“不变”）
（4）实物图如图4所示，闭合开关前检查电路时，发现有一根导线接错，该导线为_____（选填“a”“b”或“c”），若闭合开关，该错误连接会带来的问题是_____。
【答案】（1）C （2）不同 1.600##1.601##1.602##1.599 （3）偏小 （4）b 待测电阻被短路，电表无示数，无法测量
【解析】（1）螺旋测微器在测量电阻丝的直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动微调旋钮，直到听到“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏。
（2）[1]为了减小实验误差，应选择电阻丝的不同位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径。
[2]根据图中所示，螺旋测微器读数为
（3）采用图3所示的电路图来测量金属丝的电阻，电压表测量的是电阻两端电压，电流表测量的是通过电阻和电压表的电流之和，电流测量结果偏大，导致电阻测量结果偏小。
（4）[1][2]闭合开关前检查电路时，发现有一根导线接错，该导线为b，该导线应接在滑动变阻器左下端；若闭合开关，该错误连接会带来的问题是待测电阻被短路，电表无示数，无法测量。
14. 某同学准备测某型号电池的电动势和内阻。已知电池电动势约为12V，内阻约3Ω，电压表（量程为3V，内阻2kΩ），电流表（量程为3A，内阻为3Ω）。
（1）该同学用电阻箱将电压表改装为量程为15V的电压表。实验中电阻箱可供选择的有：A．电阻箱（阻值范围0～9999Ω），B．电阻箱（阻值范围0～999Ω），电阻箱应选_____（填元件前的序号），并在图甲的虚线方框内完成电阻箱与电压表的连接_____。
（2）然后再用伏安法测电池的电动势和内阻，实验电路如图甲所示，以下是实验操作过程：
①把电阻箱阻值调到适当值，按电路图甲连接实物；
②先把滑动变阻器滑片移到_____端（选填“a”或“b”），再闭合开关S，调节滑片P的位置，记录电压表的示数U和电流表的示数I；
③改变滑片P的位置，得到多组U和I的值。
作出图线如图乙所示，可知电池的电动势为_____V，内阻为_____Ω。（结果均保留1位小数）
【答案】（1）A （2）b 12.0 2.6
【解析】（1）[1]改装为量程为15V的电压表，则电阻箱电阻要达到
故
即可得电阻箱的电阻为
故选A。
[2]连接的电路图如图
（2）[1]实验开始前应使滑动变阻器的接入电阻最大，故打至b端；
[2][3] 电压表量程扩大5倍，则有
即
由图像可知
则有
又
得
则
15. 如图所示，物块A置于倾角为30°的粗糙斜面上。现有一根质量为m，长度为L的导体棒C垂直纸面放置，通过细线跨过光滑定滑轮与A相连，A到滑轮的细线与斜面平行，C到滑轮的细线竖直，C与斜面无接触，在斜面右侧存在竖直向上的匀强磁场。开始时，C中未通电，A、C保持静止，且A刚好与斜面没有摩擦。然后向导体棒C通入方向向里、大小为的电流，C静止时细线与水平面成30°角，此过程中C始终保持水平，A始终保持静止。已知重力加速度为g，求：
（1）A的质量；
（2）通电后C再次静止时，求物块A受到的摩擦力和磁感应强度B的大小。
【答案】（1） （2），
【解析】（1）电流为零时，设绳子上的拉力，对导体棒C受力分析得
对物块A受力分析如图所示
可得
解得
（2）设绳与水平面成角时，绳子上的拉力，物块A受到的摩擦力为，物块A和导体棒C受力分析如图所示
对导体棒C受力分析可知，
对物块A受力分析可知
解得，
16. 如图所示，一匝数为100匝的正方形导线框放在绝缘的水平桌面上，通过一绝缘轻杆固定在墙壁上，导线框的总电阻为1Ω，边长为20cm。金属框中线左侧有垂直线框平面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为0.2T。某时刻开始（）磁感应强度以0.2T/s的变化率均匀增加，求：
（1）导线框中感应电流的大小和方向；
（2）a、d两点的电压和导线框的电功率；
（3）9s末导线框的安培力多大。
【答案】（1）0.4A，顺时针 （2）0.1V，0.16W （3）16N
【解析】（1）由题可知磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向是顺时针方向；根据法拉第电磁感应定律有
其中
解得，感应电动势的大小为
导线框中的电流大小为
（2）a、d两点的电压为
导线框的电功率为
（3）由题可知9s末磁场大小为
此时的安培力大小为
17. 海水被污染之后需要借助特殊船只进行清理，一种污水处理船的简单模型如图所示。矩形通道区域内有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度，该区域的长度，宽度，海水表层油污中的某种目标离子通过磁场左边界前会形成一颗颗带电的小油珠，每颗小油珠的比荷为，小油珠可认为仅在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动进入面的污水收集箱中。船以速度向左匀速行进，海水在进入船体之前可看成静止状态，则相当于带电小油珠相对船以向右匀速运动，带电小油珠在边均匀分布，已知，求：
（1）此种离子所构成的小油珠所带电荷的电性；
（2）当船速达到，小油珠做匀速圆周运动的半径和回收率η为多少；
（3）要使小油珠的回收率η达到100%，船只航行的速度应满足什么条件？
【答案】（1）负电 （2）， （3）
【解析】（1）小油珠可认为仅在洛伦兹力作用下进入CD面的污水收集箱中，由左手定则可判断小油珠带负电。
（2）由圆周运动知识有
得小油珠的轨迹半径为
恰运动到D点的小油珠的轨迹圆圆心到板的距离为x，则有
解得
小油珠能被收集箱收集的区域宽度
回收率
（3）磁场区域内，有
得
可见速度越大，半径越大，若小油珠的回收率恰好达到，速度最快的船只使小油珠恰好从A点运动到D点，由几何关系得
解得小油珠做圆周运动的轨迹半径为
解得船只航行的最大速度为
速度最慢的船只，使小油珠恰好从A点运动到C点，由几何关系得
解得船只航行的最小速度为
船只航行的速度应满足