第=page88頁，共=sectionpages1111頁上海市二中2024-2025學(xué)年高二（下）期末物理試卷考試時(shí)間：60分鐘，滿分：100分1.電磁波是個(gè)大家族，不同的電磁波產(chǎn)生的機(jī)理和產(chǎn)生方式不同。

(1)無線電通信中使用的無線電波，是振蕩電路中自由電子的周期性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。

①(多選)收音機(jī)正常工作時(shí)接收到的是______，其揚(yáng)聲器發(fā)出的是______。

A.電磁波

B.機(jī)械波

C.橫波

D.縱波

②某年聽力考試通過收音機(jī)進(jìn)行，通知量示“收聽頻率為FM(調(diào)頻)89.9MHz，AM(中波)792kHz”，以下示意圖中，可能是接收到的89.9MHz信號(hào)的是______。

③某收音機(jī)的接收電路原理簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)如圖所示。已知圖示情況下電感L隨線圈匝數(shù)增加而增大，若需要將收音機(jī)頻率從FM89.9MHz調(diào)到AM792kHz，可以將開關(guān)S撥到______(選填“a”或“b”)；若需要將收音機(jī)頻率從780千赫調(diào)整到792千赫，可以旋轉(zhuǎn)旋鈕，使電容器極板正對(duì)面積______(選填“增加”或“減小”)。

(2)光也是一種電磁波。

①下列現(xiàn)象中，能表明光具存橫波性質(zhì)的是______。

A.干涉

B.衍射

C.偏振

D.光在真空中傳播

②光刻機(jī)利用光源發(fā)出的紫外線，將精細(xì)圖投影在硅片上，再經(jīng)技術(shù)處理制成芯片，如圖所示，為提高光刻機(jī)投影精細(xì)圖的能力，可以在光刻膠和投影物鏡之間填充液體，提高分辨率。若浸沒液體的折射率為1.65，空氣的折射率近似為1，紫外線在空氣中的傳播速度接近為c，當(dāng)不加液體時(shí)光刻膠的曝光波長(zhǎng)為193nm，則加上液體后，紫外線進(jìn)入液體后頻率______(選填“增大”“減小”或“不變”)，波速變?yōu)開_____c，更______(選填“容易”或“不易”)發(fā)生明顯衍射。

2.電容器和電感線圈均是重要的電學(xué)元件，電容器由兩個(gè)彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體構(gòu)成，電感線圈一般由帶鐵芯的線圈構(gòu)成，兩者在電路中所起的作用各不相同。

(1)一個(gè)平行板電容器的電容為0.05μF，兩極板間電勢(shì)差為3V，電容器所帶電荷量Q=______C；保持電容帶電量不變，增大兩極板間距，則兩極板間電勢(shì)差U______3V(選填“>”、“<”或“=”)。

(2)某組同學(xué)在研究自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，其中定值電阻阻值為R，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)電阻為r，開關(guān)S處于斷開狀態(tài)，先把S撥到1，一段時(shí)間后再撥到2。

①(多選)實(shí)驗(yàn)軟件記錄上述過程中的圖像應(yīng)為______。

②如圖所示，在開關(guān)S剛撥到1后的t1時(shí)刻，U-t圖線的斜率大小為k1、I-t圖線的斜率大小為k2，則k1k2應(yīng)等于______。

A.r

B.R

C.R+r

D.R-r

(3)在圖甲用示電路中，先把開關(guān)置于1，電容器充電完畢后將開關(guān)置于2，電流傳感器記錄的電流變化如圖乙所示。

①(多選)當(dāng)電流達(dá)到正向做大時(shí)______(即圖中b點(diǎn))

A.L中的磁場(chǎng)最弱

B.L中的磁場(chǎng)最強(qiáng)

C.C中的電場(chǎng)強(qiáng)度為零

D.電場(chǎng)能部分轉(zhuǎn)化成磁場(chǎng)能

②若某段過程中，回路的磁場(chǎng)能正在減小，而上極板始終帶正電，則對(duì)應(yīng)圖像中的______。

A.ab段B.bc段C.cd段D.de3.事物往往具有兩面性，人們利用電流的熱效應(yīng)獲得內(nèi)能，但在某些用電器中，電熱卻是一鐘不需要的能量損耗。

(1)將一線圈內(nèi)阻約為10Ω的小風(fēng)扇與直流電源相連，改變電源電壓的同時(shí)測(cè)量并記錄風(fēng)扇兩端的電壓U與流過風(fēng)扇的電流I，所得數(shù)據(jù)記錄如下：工作狀態(tài)①②U/V0.30.9I/A0.030.04Ⅰ.根據(jù)第①數(shù)據(jù)，可判斷小風(fēng)扇的狀態(tài)為______(選填“不運(yùn)轉(zhuǎn)”或“正常運(yùn)轉(zhuǎn)”)。

Ⅱ.(論證)對(duì)上述Ⅰ中選擇做出解釋。

Ⅲ.根據(jù)第②組數(shù)據(jù)，可判斷經(jīng)過20s，小風(fēng)扇獲得的機(jī)械能為______J。

(2)如圖甲為某小組同學(xué)模擬風(fēng)力發(fā)電搭建的電路圖，將扇葉固定在矩形線圈abcd上，線圈處于垂直電機(jī)軸線OO'方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在p、q間接入定值電阻R，使扇葉在外力作用下勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，電阻R上即可獲得持續(xù)電熱，已知abcd的匝數(shù)為100匝、面積S=20cm2、總阻值r=30Ω，磁感應(yīng)測(cè)度B=0.5T，R=50Ω。

①(作圖)將電壓傳感器并聯(lián)在R兩端，當(dāng)扇葉轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/秒時(shí)，傳感器示數(shù)U隨時(shí)間t變化如圖乙所示，請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫出扇葉轉(zhuǎn)速為25轉(zhuǎn)/秒時(shí)的U-t圖像。

②(計(jì)算)當(dāng)扇葉轉(zhuǎn)速恒定為50轉(zhuǎn)/秒，求：

a.流過電阻R的電流的最大值Imax；

b.電阻R兩端電壓U隨時(shí)間t變化的方程；

c.電阻R在1s時(shí)間內(nèi)的平均發(fā)熱功率P4.洛倫茲力直接作用于微觀載流子，借助洛倫茲力可控制微觀粒子的運(yùn)動(dòng)、研究微觀粒子的性質(zhì)。

(1)水平放置的洛倫茲力演示儀結(jié)構(gòu)如圖所示，勵(lì)磁線圈產(chǎn)生垂直紙面方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與通過勵(lì)磁線圈的電流成正比，比例系數(shù)為k。電子槍產(chǎn)生的電子束垂直磁場(chǎng)方向水平射出，速度大小可通過加速電壓來調(diào)節(jié)，出射后的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖，已知電子質(zhì)量為m，電量為-e，電子被電子槍加速前的初速度與粒子間相互作用均忽略不計(jì)。

①比例系數(shù)k的單位可用國際單位制中的基本單位表示為______。

②前后勵(lì)磁線圈中的電流方向應(yīng)為______。

③密封玻璃泡中充有極稀薄惰性氣體，氣體分子間作用力的主要表現(xiàn)是______(選填“引力”、“斥力”或“幾乎為零”)；隨著溫度升高，氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率將______(選填“增大”，“減小”或“不變”)。

④(計(jì)算)求電子槍加速電壓為U且通過勵(lì)磁線圈的電流為I時(shí)，電子運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑r。

(2)如圖，大量初速不同的同種帶電粒子經(jīng)加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入速度選擇器，其間有相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，恰能沿直線通過的粒子才能從板S上的狹縫P進(jìn)入下方垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最終打在板上的A點(diǎn)?？諝庾枇?、粒子所受的重力均忽略不計(jì)。

①速度選擇器中磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的方向?yàn)開_____。

A.垂直于紙面向外

B.垂直于紙面向內(nèi)

C.平行于紙面向左

D.平行于紙面向右

②若下方磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2、粒子在P點(diǎn)的速度為v，對(duì)于電荷量為q，質(zhì)量為m的粒子。粒子從P運(yùn)動(dòng)到A的過程中洛倫茲力對(duì)粒子所做的功為______，沖量大小為______。

③略微增大加速電壓，仍有粒子通過P打在板上，則AP間距d將______(選填“變大”、“變小”或“不變”)。5.(1)如圖實(shí)線為某區(qū)域內(nèi)的電場(chǎng)線分布，虛線為一負(fù)離子僅在靜電力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡。軌跡上M、N兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)大小分別為EM、EN和φM、φN，則______。

A.EM>EN，φM>φN

B.EM>EN，φM<φN

C.EM<EN，φM>φN

D.EM<EN，φM<φN

(2)如圖所示，O點(diǎn)固定有帶正電的點(diǎn)電荷，其電量為Q，一帶電顆粒從O點(diǎn)正上方的A點(diǎn)由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)正上方處的B點(diǎn)時(shí)速度恰為零，A、B離O點(diǎn)距離分別為hA、hB，靜電力常量為k，不計(jì)空氣阻力。

①可判斷顆粒帶______電；

②B點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度大小為______，方向______；

③萬有引力和庫侖力具有類似的性質(zhì)：都是保守力，力做功都與路徑無關(guān)，兩個(gè)物體因相互作用力均具有勢(shì)能，類比于以無窮遠(yuǎn)處為零勢(shì)能位置時(shí)的引力勢(shì)能表達(dá)式Ep=-Gm地mr。

a.A答案和解析1.【答案】①AC，BD；②D；③b，減小；

①C；②不變，0.61，不易

【解析】(1)①收音機(jī)正常工作時(shí)接收到的是電磁波，電磁波是橫波，故選AC；其揚(yáng)聲器把電磁波轉(zhuǎn)化為聲波，聲波是機(jī)械波，聲波是縱波，故選BD。

②因?yàn)椤笆章狀l率為FM(調(diào)頻)89.9MHz，AM(中波)792kHz”，是調(diào)頻信號(hào)，只有D是調(diào)頻信號(hào)，故D正確，ABC錯(cuò)誤。

故選：D。

③若需要將收音機(jī)頻率從FM89.9MHz調(diào)到AM792kHz，頻率增大，根據(jù)LC振蕩頻率公式f=12πLC可知，需要減小自感系數(shù)L，所以可以將開關(guān)S撥到b。若需要將收音機(jī)頻率從780千赫調(diào)整到792千赫，則需要減小電容器的電容，根據(jù)C=?rS4πkd可知可以旋轉(zhuǎn)旋鈕，使電容器極板正對(duì)面積減小。

(2)①偏振現(xiàn)象是橫波特有的現(xiàn)象，所以偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波，故C正確，ABD錯(cuò)誤。

故選：C。

②光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，光的頻率不變，根據(jù)v=cn可知，進(jìn)入液體后波速變?yōu)関≈0.61c，根據(jù)v=λf可知，紫外線的波長(zhǎng)變短，根據(jù)發(fā)生明顯衍射的條件可知，更不易發(fā)射明顯衍射。

故答案為：(1)①AC，BD；②D；③b，減?。?2)①C；②不變，0.61，不易。

2.【答案】1.5×10-7；【解析】(1)根據(jù)電容的定義式可得：Q=CU=0.05×10-6×3C=1.5×10-7C

根據(jù)電容的決定式：C=εrS4πkd，可知增大兩極板間距d，電容變小。

兩極板間電勢(shì)差：U=QC，則兩極板間電勢(shì)差增大，即U>3V。

(2)①開關(guān)S撥到1，電感線圈L產(chǎn)生通電自感現(xiàn)象，其阻礙電流增大，回路中的電流慢慢增大，自感電動(dòng)勢(shì)逐漸減小，此過程電感線圈L相當(dāng)于阻值逐漸變小的電阻，穩(wěn)定后電流最大且保持不變，電感線圈兩端電壓最小，若不計(jì)電感線圈的直流電阻，穩(wěn)定時(shí)電感線圈兩端電壓為零；一段時(shí)間后再撥到2，電感線圈L產(chǎn)生斷電自感現(xiàn)象，其阻礙電流減小，回路中的電流慢慢減小，自感電動(dòng)勢(shì)逐漸減小，此過程電感線圈L相當(dāng)于電動(dòng)勢(shì)逐漸減小的電源，自感現(xiàn)象消失后回路的電流和電感線圈兩端電壓均為零。故BC正確，AD錯(cuò)誤。

故選：BC。

②在開關(guān)S撥到1后，根據(jù)閉合電路歐姆定律得：U=E-I(R+r)

由此式可得：ΔUΔI=R+r

在t1時(shí)刻，U-t圖線的斜率大小為k1，則有：ΔUΔt=k1

在t1時(shí)刻，I-t圖線的斜率大小為k2，則有：ΔIΔt=k2

聯(lián)立可得：k1k2=R+r，故C正確，ABD錯(cuò)誤。

故選：C。

(3)①LC振蕩電路中電流增大的過程是電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化的過程，是電容器放電的過程，當(dāng)電流達(dá)到正向做大時(shí)(即圖中的b點(diǎn))電容放電結(jié)束，此時(shí)磁場(chǎng)能最大，電場(chǎng)能為零，故此時(shí)L中的磁場(chǎng)最強(qiáng)，C中的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，電場(chǎng)能全部轉(zhuǎn)化成磁場(chǎng)能，故BC正確，AD錯(cuò)誤。

3.【答案】Ⅰ不運(yùn)轉(zhuǎn)；Ⅱ見解析；Ⅲ0.40；

①見解析；②a.流過電阻R的電流的最大值Imax為π8A；b.電阻R兩端電壓U隨時(shí)間t變化的方程為e=25π4sin100πt(V)；c.電阻R在【解析】(1)Ⅰ、根據(jù)第①數(shù)據(jù)，可判斷小風(fēng)扇的狀態(tài)為不運(yùn)轉(zhuǎn)。

Ⅱ、小風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，有機(jī)械能輸出，消耗的電能大于產(chǎn)生的熱能，電功率大于熱功率，即UI>I2r，即I>Ur，當(dāng)不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，沒有機(jī)械能輸出，消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即電功率等于熱功率，即I=Ur，第①數(shù)據(jù)中電流等于電壓和線圈電阻的比值，所以小風(fēng)扇不運(yùn)轉(zhuǎn)。

Ⅲ、根據(jù)第②數(shù)據(jù)，經(jīng)過20s，小風(fēng)扇獲得的機(jī)械能為W機(jī)=U2I2t-I2rt=0.9×0.04×20J-0.042×10×20J=0.40J

(2)①扇葉轉(zhuǎn)速為25轉(zhuǎn)/秒時(shí)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為原來的一半，且周期為原來的12，則對(duì)應(yīng)的電阻兩端的電壓為原來的12，對(duì)應(yīng)的圖線如下圖虛線所示

②線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小為ω=2π?50rad/s=100πrad/s，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em=NBSω=100×0.5×20×10-4×100πV=10πV

a.流過電阻R的電流的最大值Imax=EmR+r=10π50+30A=π8A

b.電阻R兩端電壓U隨時(shí)間t變化的方程為U=ImaxRsinωt=π8×50sin100πt(V)=25π4sin100πt(V)4.【答案】①kgI2s2；②順時(shí)針；③幾乎為零，增大；④2meUBe；

①A【解析】(1)①根據(jù)題意有B=kI，則k=BI=FILI=FI2L，進(jìn)行量綱計(jì)算可得k的單位為kgI2s2

②根據(jù)左手定則分析勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶铮鶕?jù)右手螺旋定則可知?jiǎng)?lì)磁線圈中的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向。

③玻璃泡中充有極稀薄惰性氣體，氣體分子間距離較大，所以氣體分子間作用力的主要表現(xiàn)是幾乎為零。溫度越高分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，所以隨著溫度升高，氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率將增大。

④設(shè)電子經(jīng)加速后的速度大小為v0，根據(jù)動(dòng)能定理有eU=12mv02，設(shè)電子的軌跡半徑為r，根據(jù)洛倫茲力提供向心力有ev0B=mv2r，解得r=2meUBe

(2)①根據(jù)左手定則知粒子帶正電荷，則粒子在速度選擇器中受到的電場(chǎng)力方向水平向右，根據(jù)平衡條件可知粒子受到的洛倫茲力方向水平向左，根據(jù)左手定則可知磁場(chǎng)的方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲?，故A正確，BCD錯(cuò)誤。

故選：A。

②由圖可知，粒子經(jīng)過半圓周運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)，粒子的速度方向正好改變了180°，規(guī)定粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向?yàn)檎较?，因?yàn)榱Ｗ邮苈鍌惼澚Φ姆较蚴冀K與粒子的速度方向垂直，所以洛倫茲力不做功，根據(jù)動(dòng)量定理可得在此過程中洛倫茲力對(duì)粒子的沖量大小為I=m(-v)-mv=-2mv，負(fù)號(hào)說明沖量的方向與初速度方向相反。

③略微增大加速電壓，根據(jù)動(dòng)能定理可知粒子進(jìn)入磁場(chǎng)中的速度v增大，根據(jù)qvB=mv2r可得AP間距d=2mvqB將