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2024-2025学年高二下学期期中考试
物理试卷
一、选择题（1-7每题4分，8-10为多选题，每题6分，半对3分，共46分）
1．下列图像所表示的电流中不属于交变电流的是（ ）
A． B． C． D．
2．关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是（　　）
A．紫外线和X射线都常用于医学上透视人体
B．无线电波的波长比可见光长
C．电磁波谱中频率最小的为γ射线
D．红外线可以使荧光物质发光
3．某同学设想的减小电梯坠落时造成伤害的一种应急安全装置如图所示，在电梯轿厢底部安装永久强磁铁，磁铁N极朝上，电梯井道内壁上铺设若干金属线圈，线圈在电梯轿厢坠落时能自动闭合，从而减小对厢内人员的伤害。当电梯轿厢坠落到图示位置时，下列说法正确的是（　　）
A．从上往下看，金属线圈A中的感应电流沿顺时针方向
B．从上往下看，金属线圈B中的感应电流沿逆时针方向
C．电梯轿厢在金属线圈AB的阻碍作用下，速度越来越小最终可以使轿厢停在图示位置
D．金属线圈B有收缩的趋势，A有扩张的趋势
4．图甲是交流发电机的示意图，两磁极之间的磁场可视为匀强磁场，金属线圈ABCD绕转轴匀速转动，A为电流传感器（与计算机相连），为定值电阻，线圈电阻为，其余电阻不计。图乙为计算机上显示的电流数据随时间变化的图像。下列说法中正确的是（　　）
A．金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势为0，对应图乙中或时刻
B．金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势最大，对应图乙中或时刻
C．、时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最小，磁通量的变化率最大
D．、时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最小，磁通量的变化率最大
5．如图所示为某振荡电路，电流流向A极板且逐渐减小的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．线圈的自感电动势增大 B．电场能正转化为磁场能
C．A极板带负电 D．减小自感系数，电磁振荡的频率不变
6．在图乙的电路中，通入如图甲所示的交变电流，此交变电流的每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。电阻R的阻值为，电表均为理想电表，下列判断正确的是（ ）
A．电流表的示数为
B．该交变电流的电压有效值为
C．电阻R一个周期内产生的热量为
D．电压表的示数为
7．某国产品牌电动汽车配备基于电容器的制动能量回收系统，它有效增加电动汽车的续航里程。其工作原理为踩下驱动踏板时电池给电动机供电，松开驱动踏板或踩下刹车踏板时发电机工作回收能量。为进一步研究，某兴趣小组设计如图甲的模型。导线框abcd所在处剖面图如图乙所示，在磁极与圆柱形铁芯之间形成辐射状的磁场，导线框的ab、dc边经过处的磁感应强度大小均相同，导线框可在两金属半圆A、D内侧自由转动，且接触良好，当导线框在如图所示位置时（　　）。
A．松开驱动踏板或踩下刹车踏板，应该是接通开关1
B．踩下驱动踏板，导线框将会顺时针转动
C．松开驱动踏板，电容器上板带负电
D．松开驱动踏板，半圆环A、D两端输出的是交流电
8．第四代移动通信技术（4G）采用1 880 MHz~2 635 MHz频段的无线电波；现在我国正在全面推行第五代移动通信技术（5G），采用3 300 MHz~5 000 MHz频段的无线电波。未来5G网络的传输速率是4G网络的50~100倍。下列说法正确的是（　　）
A．5G信号和4G信号都是电磁波
B．在真空中5G信号比4G信号传播速度大
C．在真空中5G信号比4G信号的波长小
D．5G信号和4G信号在空间产生的磁场的磁感应强度随时间是均匀变化的
9．互感器又称仪用变压器，是电流互感器和电压互感器的统称，常用于测量或保护系统。如图所示，、是监测交流高压输电参数的互感器，a、b是交流电压表或交流电流表，若高压输电线间电压为，的原、副线圈匝数比为，交流电压表的示数为，交流电流表的示数为，则下列说法正确的是（　　）
A．a是交流电压表，b是交流电流表
B．的原、副线圈匝数比为
C．高压线路输送的电流为
D．高压线路输送的电功率为
10．如图所示，某理想变压器接在电压有效值恒为360V的正弦交流电源两端，原、副线圈的匝数之比n1:n2=3:1，定值电阻R0=90Ω，R1=20Ω，滑动变阻器最大阻值R=40Ω，电流表为理想电表。初始时滑动变阻器的滑片P位于滑动变阻器的中点，将滑片P向上缓慢滑至a点的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．P在中点时通过R0的电流为2A B．交流电源的输出功率最小为720W
C．定值电阻R0消耗的电功率逐渐增大 D．副线圈负载消耗的电功率逐渐减小
二、实验题（每空2分，共计16分）
11．（6分）某同学欲探究“影响感应电流方向的因素”，试验器材如图所示，已知当电流从灵敏电流计G左端流入时，指针向左偏转。现将灵敏电流计G、螺线管、开关、导线按如图所示的方式连接后闭合开关，请回答下列问题：
(1)以下两种操作，能使电流计指针发生偏转，即有感应电流产生的是_______。
A．将条形磁铁静置于螺线管中
B．将条形磁铁插入螺线管的过程中
(2)若将磁铁N极朝下从上往下竖直插入螺线管时，灵敏电流计G的指针将偏转 （选填“向左”、“向右”或“不”）；若条形磁铁极朝下从螺线管中竖直向上抽出时，螺线管接线柱的电势关系为 （选填“>”、“<”或“=”）。
12．（10分）晓宇学完变压器的工作原理后，利用如图甲所示的可拆卸变压器探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系。请回答下列问题：
(1)变压器的工作原理是（ ）
A．电流的磁效应 B．通电导线间的相互作用 C．电磁感应现象
(2)探究时，变压器原线圈的接线柱应接在学生电源的 （填“交流”或“直流”）接线柱上。
(3)晓宇同学组装好变压器，原线圈接“0”、“16”，副线圈接“0”、“4”，将交流电压表的旋钮置于交流档10V处，并将交流电压表接在原线圈两端，示数如图丙所示，则副线圈输出电压的理论值为 （从下方选项中选择）；而考虑到实际，副线圈输出电压的实际值可能为 （从下方选项中选择）。
A．0V B．1.8V C．1.5V D．28.8V
(4)由以上分析可知，该变压器为降压变压器，如果该变压器可视为理想变压器，则变压器的原线圈应用 （“较粗”或“较细”）导线。
三、解答题（共38分）
13．（10分）所示，线圈的面积是，共有100匝；线圈电阻为，外接电阻，匀强磁场的磁感应强度为，当线圈以的转速匀速旋转时，若从线圈处于中性面开始计时，求：
(1)线圈转过时电动势的瞬时值多大；
(2)线圈每转过一周，外力所做的功；
(3)线圈转过的过程中流过电阻的电量。
14．（12分）某个小水电站发电机的输出功率为100kW，发电机的输出电压为250V。通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V，要求在输电线上损失的功率控制在5kW（即用户得到的功率为95kW）求：
(1)输电线上通过的电流；
(2)升压变压器输出的电压；
(3)升压、降压变压器原、副线圈的匝数比。
15．（16分）如图所示，足够长的两平行光滑金属导轨固定在水平面上，导轨间距为L=1m，导轨水平部分的矩形区域abcd有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B=0.5T，导轨的左侧和一光滑四分之一金属圆弧轨道平滑连接，圆弧轨道半径R=4m，此部分有沿半径方向的磁场，图中未画出。导轨水平部分的右侧和光滑倾斜导轨（足够长）平滑连接，倾斜部分的倾角为30°。质量为m1=1kg的金属棒P从四分之一圆弧的最高点由静止释放，经过AA′滑上水平轨道，在AA′对轨道的压力大小为26N；P穿过磁场abcd区域后，与另一根质量为m2=2kg的静止在导轨上的金属棒Q发生弹性碰撞，碰后Q沿斜面上升的高度h=0.8m，两金属棒的阻值均为r=0.2Ω，重力加速度g=10m/s2，感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计，两根金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好。求：
(1)金属棒P从静止释放运动到AA′时克服安培力做的功；
(2)求矩形磁场沿导轨方向的长度；
(3)若Q从右侧倾斜导轨滑下时，P已从磁场中滑出，求从P运动到水平导轨AA′开始到P、Q第二次碰撞时，Q棒上产生的焦耳热。
试卷第1页，共3页
2024-2025学年高二下学期期中考试
物理答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D B D C A B C AC BD AD
11．(1)B (2) 向右 >
12．(1)C (2)交流 (3) B C （4）较细
13．(1) (2)25J (3)
14．(1)25A (2) (3)，
15．(1)8J (2)3.2m (3)11.5J
1．D
【详解】判断电流是交流还是直流，就看其方向是否随时间周期性变化。选项A、B、C中电流的方向均发生周期性变化，故它们属于交变电流；选项D中，尽管电流大小随时间变化，但因其方向不变，所以是直流。
故选D。
2．B
【详解】A．紫外线用来杀菌消毒，医学上用来透视人体的是X射线，故A错误；
B．红外线常用来加热，红外线不能够使荧光物质发光，故B错误；
C．电磁波谱中频率最大的为γ射线，故C错误；
D．根据电磁波谱的分布规律可知，无线电波的波长比可见光长，故D正确。
故选D。
3．D
【详解】AB．当电梯坠落至题图位置时，闭合线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向从上往下看是逆时针方向，B中向上的磁场增强，感应电流的方向从上往下看是顺时针方向，故AB错误；
C．电梯轿厢在金属线圈AB的阻碍作用下速度逐渐减小，加速度也在减小，等到加速度减为零开始匀速下降，不能阻止磁铁的运动，故轿厢最终不能停在图示位置，故C错误；
D．闭合线圈A中向上的磁场减弱，B中向上的磁场增强，根据楞次定律可知，线圈B有收缩的趋势，A有扩张的趋势，故D正确。
故选D。
4．C
【详解】AB．图甲所示位置线圈平面与磁场垂直，即为中性面，此时的感应电动势为0，回路中的感应电流为0，对应图乙中或时刻，故AB错误；
C．结合上述，、时刻线圈处于中性面，穿过线圈的磁通量的绝对值最大，由于此时的感应电动势为0，则此时的磁通量的变化率最小，故C错误；
D．根据图乙可知，、时刻的感应电流最大，即此时的感应电动势最大，则此时线圈平面与中性面垂直，即线圈平面平行于磁场方向，穿过线圈的磁通量的绝对值最小，由于此时感应电动势最大，则此时磁通量的变化率最大，故D正确。
故选D。
5．A
【详解】ABC．由题可知电流正在减小，表明电容器正在充电，所以A板带正电，磁场能在减小，电场能正在增大，磁场能正转化为电场能，且电流变化变快，线圈中感应电动势正在增大，故AB错误，C正确；
D．电磁振荡的频率
可知减小自感系数，电磁振荡的频率变大，故D错误。
故选C。
6．B
【详解】AD．设此交变电流的电压有效值为，根据有效值定义可得
解得
则该交变电流的电压有效值为6V，电压表的示数为6V，故A正确，D错误；
B．由闭合电路欧姆定律可得电流表的示数为
故B错误：
C．由焦耳定律得电阻R一个周期内产生的热量为
故C错误。
故选A。
7．C
【详解】A．由于工作原理为踩下驱动踏板时电池给电动机供电，线圈在安培力作用下开始转动，此时应该接通开关1，松开驱动踏板或踩下刹车踏板时发电机工作回收能量，线圈转动切割磁感线，产生感应电动势，线圈开始对电容器充电，此时应该接通开关2，故A错误；
B．结合上述，踩下驱动踏板时接通开关1，导线框中有沿的电流，根据左手定则可知，磁场对dc边的安培力方向向右，磁场对ab边的安培力方向向左，导线框将会逆时针转动，故B错误；
C．松开驱动踏板时接通开关2，导线框逆时针转动，根据右手定则可知，导线框切割磁感线产生的感应电流方向沿，导线框为一个等效电源，a端为等效电源的负极，可知，电容器上板带负电，故C正确；
D．松开驱动踏板时接通开关2，导线框逆时针转动，根据右手定则可知，导线框中的感应电流总是从金属半圆A端进入导线框后再从金属半圆D端流出，可知，半圆环A、D两端输出的是直流电，故D错误。
故选C。
8．AC
【详解】A．5G和4G信号都是电磁波，A正确；
B．任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故5G信号和4G信号在真空中的传播速度相同，B错误；
C．根据题意，在真空中5G信号比4G信号的频率大，结合c=λf可知，5G信号比4G信号的波长小，C正确；
D．根据麦克斯韦电磁场理论可知，均匀变化的电（磁）场只能产生恒定不变的磁（电）场，不能形成电磁波，故5G信号和4G信号在空间产生的磁场的磁感应强度不是随时间均匀变化的，D错误。
故选AC。
9．BD
【详解】A．图中的原线圈并联在高压输电线上，的原线圈串联在高压输电线上，可知，为电流互感器，为电压互感器，即a是交流电流表，b是交流电压表，故A错误；
B．为电压互感器，根据电压与匝数的关系有
故B正确；
C．为电流互感器，根据电流与匝数的关系有
解得
故C错误；
D．结合上述，高压线路输送的电功率为
故D正确。
故选BD。
10．AD
【详解】A．利用等效电阻法，电路图如图所示
R2为变压器副线圈负载等效电阻，则
当P在中点时，有
，
则通过R0的电流为
故A正确；
BC．当P向a端滑动时，负载总电阻增大，电流减小，电源功率减小，R0消耗的功率减小，P滑至a端时，电源的输出功率最小，此时
，
所以
电源的输出功率最小值为
故BC错误；
D．将R0看成等效电源内阻，可知，当
时，R2消耗的功率最大，滑片P向上滑动时，R2的功率逐渐减小，故D正确。
故选AD。
11．(1)B
(2) 向右 >
【详解】（1）A．螺线管不动，磁铁静止放在螺线管中，螺线管中磁通量没有发生变化，不会产生感应电流，电流计指针不会发生偏转，故A错误；
B．螺线管不动，磁铁插入或拔出螺线管，螺线管中磁通量发生变化，会产生感应电流，电流计指针会发生偏转，故B正确。
故选B。
（2）[1]将磁铁N极朝下从上往下竖直插入螺线管时，螺线管中的磁场向下，磁通量增加，据楞次定律可知，灵敏电流计G的指针将向右偏转；
[2]条形磁铁极朝下从螺线管中竖直向上抽出时，螺线管中磁场向上，磁通量减小，据楞次定律可知，产生的感应电流为俯视逆时针方向，a点等效为电源正极，a点电势高于b点电势。
12．(1)C
(2)交流
(3) B C
(4)较细
【详解】（1）变压器的工作原理是电磁感应现象。
故选C。
（2）本实验需要用到的是交流电源，可用学生电源交流输出挡，所以应接在学生电源的交流接线柱上。
（3）[1]将交流电压表的旋钮置于交流档10V处，由图可知电压表的读数为7.2V，又由题意可知，原副线圈的匝数比为
由变压器的工作原理
可得副线圈输出电压的理论值为
故选B。
[2]变压器在正常工作时应有能量损失，则有
解得副线圈输出电压的实际值为
故选C。
（4）理想变压器的输入功率等于输出功率，因为是降压变压器，所以副线圈的电压小于原线圈的电压，而功率又相等，所以副线圈的电流大于原线圈的电流，为了减少功率损失，根据电阻定律可知副线圈应用较粗的铜导线绕制，故应将较细的线圈作为原线圈。
13．(1)
(2)25J
(3)
【详解】（1）根据题意可得
从线圈处于中性面开始计时，线圈中感应电动势的瞬时表达式为
线圈转过时，电动势的瞬时值为
（2）由闭合电路欧姆定律可得
其中
联立解得
线圈每转过一周，外力所做的功等于整个回路产生的焦耳热，则有
代入数据解得
（3）线圈转过的过程中，线圈转过角度为
流过电阻R的电量为
解得
14．(1)25A
(2)
(3)，
【详解】（1）输电线上损失功率
解得
（2）升压变压器的输出功率
解得
（3）升压变压器
又
解得
降压变压器
解得
15．(1)8J
(2)3.2m
(3)11.5J
【详解】（1）金属棒P运动到AA′时
解得
由开始释放到AA′，对P，由动能定理得
联立解得
（2）对Q棒，由CC′运动到斜面的最高点时，由动能定理得
解得
设P碰撞前、后的速度分别为v1、v2，根据动量守恒定律有
根据能量守恒定律有
解得，
对于P第一次通过磁场，取向右为正方向，根据动量定理有
又
解得
（3）设P第二次离开磁场时的速度为v3，取向左为正方向，根据动量定理有
解得
Q第一次进入磁场时的速度为
方向向左，设Q出磁场时的速度为v5，取向左为正方向，根据动量定理有
联立解得
方向向左；
Q通过磁场后与静止的P第二次碰撞，从P运动到AA′开始后的全过程由能量守恒定律得
联立解得
则Q棒上产生的焦耳热
答案第1页，共2页

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