湖南省湖南三新协作体G10H11联盟大联考2024-2025学年高二下学期4月期中 物理试题（含解析）

2024-2025学年湖南省益阳市高二（下）期中联考物理试卷
一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1.神舟十九号载人飞船在太空中与地面指挥中心保持密切联系，其信息交直依赖于电磁波通信。关于电磁波下列说法正确的是
A. 电磁波可以传递信息，而声波不能传递信息
B. 电磁波在真空中的传播速度等于光速c
C. 麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波
D. 变化的电场产生磁场，稳定的磁场产生电场
2.在某创意电子制作课上，学生小旭搭建了如下图所示的电路.在电路中三个灯泡完全相同.电感的直流电阻和灯泡电阻相等，闭合开关 S，电路稳定后，将开关 S断开， S断开后关于三个灯泡的说法中上确的是( )
A. 灯泡逐渐熄灭 B. 灯泡立即熄灭
C. 灯池先闪亮一下，再逐渐熄灭 D. 灯泡逐渐熄灭
3.云冰山的风力发电站配备了一批风力发电机组。图甲展示的是云冰山西峰岭上的发电风车，图乙为风车的简化发电模型，风车的扇叶带动内部铜质线圈绕垂直于磁场的水平转轴顺时针匀速转动从而产生交流电，图丙呈现的是风车转速为时，线圈输出电流i随时间t变化的关系，基于以上信息，下列说法正确的是
A. 当线圈转到图乙所示位置时产生的感应电流方向为
B. 当线圈转到竖直位置时磁通量的变化率最大
C. 当线圈转到图乙所示位置时电流表的示数为
D. 若风车转速变为，则线圈输出电流的有效值为
4.小泽同学制作了一种可“称量”电流大小的实验装置，如图甲所示，有一绝缘木板置于水平电子测力计上，木板上固定一关于直线 ab对称的100匝心形导线圈如图乙所示，线圈与木板的总质量导线圈与直线ab交于M、N两点，两点间的距离。直线ab左、右两侧分别加上水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小均为、方向相反且与ab垂直。导线圈中通入顺时针方向的电流I时，测力计示数恰好为零。重力加速度 g大小取，则此时通入的电流大小为
A. 10 A B. 5 A C. 2 A D.
5.在实验室里，有一水平方向的匀屈磁场，其上下边界分别是 MN、PQ，磁场宽度为L。如图甲所示，一个边长为 a的正方形导线框，从磁场上方某处下落，运动过程中上下两边始终与磁场边界平行。线框进入磁场过程中AD边电压随时间t变化的图像如图乙所示，则线框从磁场中穿出过程中AD边电压随时间t变化的图像可能是
A. B.
C. D.
6.如图所示为长沙市望城区铜官镇的火力发电站向长沙城区远距离输电的示意图，图中变压器均为理想变压器。已知升压变压器原、副线圈匝数比为，发电站提供的是电压有效值为250V的正弦交流电，远距离输电线的总电阻为。降压变压器原、副线圈匝数比为，其中为一定值电阻，为由半导体材料制成的热敏电阻，当温度升高时其阻值变小，升压变压器的输入功率为3300kW。以下说法中正确的是
A. 升压变压器原、副线圈两端交流电频率之比为
B. 远距离输电线路损耗功率为9kW
C. 当所在处温度升高时，电压表的示数变小
D. 当所在处温度升高时，输中线路损耗功率变小
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.在微观物质出界的深邃领域中，分子动理论宛如一座法伟的科学大厦，以其精妙绝伦的架构阐释着物质微观结构与热现象的内在本质。下面是与分子动理论内容有关的四幅图，其中描述正确的是( )
A. 温度越高，分子的热运动越剧烈
B. 微粒的运动就是物质分子的无规则热运动，即布朗运动
C. 当两个相邻的分子间距离为时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等
D. 实验中要尽可能保证每颗玻璃球与电子秤碰撞时的速率相等
8.在哈尔滨冰雪大世界，有一座精美的冰雕城堡，城堡中有一块边长为2 m的立方体冰块，冰块内上下底面中心连线为，在立方体底面内处安装了一盏很小的灯，灯向各个方向均到发光，已知冰块的折射率为，光照到立方体冰块表面上，若发生全发射，冰块表面上有些位置会没有光射出，不考虑二次反射，则
A. 冰块的ABCD面上任何位置都能有光从表面射出
B. 冰块的ABCD面上有些位置没有光射出
C. 冰块的ABEF面上任何位置都能有光从表面射出
D. 冰块的ABEF面上有些位置没有光射出
9.我国在科研领域不断突破，自主研发的先进质谱仪和回旋加速器在诸多关键领域发挥重要作用，已知某科研团队利用自主研发的小型质谱仪对一种新型超导材料的杂质粒子进行分析，随后将筛选出的电荷量为 q，质量为 m的粒子导入自主研发的紧凑型回旋加速器进行进一步加速研究。两种仪器的原理图如图所示，其中回旋加速器D形金属盒半径为R，两金属盒接在电压为U、周期为T的交流电源上，则下列说法中正确的是( )
A. 图甲中，粒子的比荷越大，偏转半径越大
B. 图甲中，若两种同位素的原子核，在磁场中运动轨迹的直径之比是，则质量之比为
C. 图乙中，粒子在D形盒中运动时，洛伦兹力对粒子不做功，其冲量为零
D. 图乙中，粒子所能获得的最大动能为
10.科研人员在实验室内搭建了电磁实验装置，其简化结构图|如图所示，质量分别为和的金属棒1、2，垂直放在是够长的水平光滑导轨和上，不计导轨电阻，导轨左右两部分间距分别为1m和2m，并且处于磁感应强度大小均为的磁场中，左侧磁场方向竖直向下，右侧磁场方向竖直向上。两金属棒接入电路的电阻，开始时金属棒2在位置，金属棒1在NQ位置，绕过足够远的光滑定滑轮的绝缘细线连接金属棒2和质量为的物块3，最初物块3距地面的高度。物块3由静止开始下落，落地后不反弹，物块3落地时金属棒1、2 速率之比，物块3从开始运动到落地的过程中通过金属棒1的电荷量为。金属棒1、2运动过程中和导轨接触良好，，下列说法证确的是
A. 物块3从开始运动到落地的过程中，通过金属棒2的电荷量为
B. 物块3落地时，金属棒2的速度大小为
C. 物块3下落过程中，金属棒1棒上产生的焦耳热为16J
D. 金属棒2匀速运动的速度为
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.学校科技节有个自制物理测量仪器的活动，小凯同学计划制作一个能测当地重力加速度的简易装置，他在实验室找到了一段粗细均匀且不可伸长的细线，又在校园的湖边捡了一块外形不规则的小石块当作摆球，准备通过如图甲所示的单摆实验来测定重力加速度。他设计的实验步骤如下：
①将小石块用细线系好，结点为 N，细线的上端固定于 O点;
②用刻度尺测量ON间细线的长度
③将石块拉开一个大约的角度，然后由静止释放;
④当小石块第1次摆至最低点时开始用秒表计时，记录其完成50次周期性运动的总时间t，并计算出周期
⑤改变ON间细线的长度，重复上述操作多次实验，并记录每次对应的 l和t的数值;
⑥根据公式，分别计算出每组l和T对应的重力加速度g，然后取平均值作为重力加速度的测量结果。
根据记求的时间t，小凯计算出周期 ;
小凯用ON的长l作为摆长，测得的重力加速度g的测量值 选填“大于”“小于”或“等于”真实值。
小琦认为小凯处理数据的方法不对，于是利用小凯测出的多组摆长l和周期T的值，作出图线如图乙所示，并计算出图线的斜率，由斜率求出重力加速度 取，计算结果保留2位小数。
12.2025年，新能源汽车行业蓬勃发展，对电池材料的性能要求愈发严苛。某新能源电池研发实验室中有一批新型的圆柱状电极材料，实验室的工作人员需要对其各项性能指标进行测量，其中一项比较重要的使是其导电性能。实验人员取出其中圆柱状的材料如图甲，电阻约为，为了测量其电阻率，还提供以下实验器材：
A.10分度的游标卡尺
B.螺旋测微器
C.电流表量程50mA，内阻为
D.电流表量程100mA，内阻约为
E.电流表量程1A，内阻r的为
F.滑动变阻器额定电流
G.直流电源，内阻不计
H.开关一只、导线若干
用螺旋测微器测得该样品的直径D，用游标卡尺测得该样品的长度 L，其中 L的示数如图乙所示，则 mm。
为了尽可能精确地测量样品电阻，设计了如图丙所示电路原理图，图中甲电流表应选 ;乙电流表应选 均选填“”“”或“”
请补全电路图，注意：滑动变阻器的滑片移至最右端时，两表示数为零 。
闭合开关，测量出甲电流表读数为、乙电流表的读数为，由此可得电阻率 用题中已知物理最及所测物理量的字母表示。
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.如图甲所示，两根光滑的平行金属导轨相距，导轨电阻不计，导轨平面与水平面的夹角，导轨的下端PQ间接有定值电阻R，相距的MN和PQ间存在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场。磁感应强度B随时间t的变化情况如图乙所示。将导体棒ab垂直放在导轨上某处，时导体棒由静止释放，时导体棒恰好运动到MN处，并开始在磁场中匀速下滑。已知导体棒的质量，g取，，。求：
时回路中的感应电动势;
时回路中的感应电动势;
回路中的总电阻。
14.在某科研机构的实验室中，研究人员正在进行一项关于碰撞力学的实验。他们用一根不可伸长的、长度为L的轻绳将小球A悬挂于点，用不可伸长的、长度为未知的轻绳将小球C悬于点，静止时小球C刚好与粗糙水平面接触，但与水平面之间无相互作用力。现将悬挂小球A的轻绳拉至水平并刚好伸直，将小球A由静止释放，当小球A运动至最低点时，与静止在动摩擦因数为的粗糙水平面上的物块B发生弹性正碰，碰撞后物块B向右运动并与相距L处的小球C发生弹性碰撞，已知小球A、B的质量均为2m，物块C的质量为m，A、B、C均可视为质点，重力加速度大小为g，不计空气阻力，求：
与B碰撞前瞬间，小球A的速度大小；
与C碰撞前瞬间，小球B的速度大小；
与C碰撞后，要使C能在竖直平面内做完整的圆周运动则需要满足什么条件？
15.在我国新一代量子通信科研实验基地，科研人员通过设置特殊的探测板，根据不同位置射出的离子到达探测板的清况，用来捕提离子携带的量子信息，其简化结构如图所示。在第二象限中存在一沿 y轴正方向、电场强度的匀强电场。在第一、四象限存在垂直xOy平面向里、磁感应强度的匀强磁场。有一块长度为d的探测板CD，仅可在第二象限范围内移动，且始终接地。在第二象限的抛物线上有一簇粒子源，沿x轴正方向发射大量负离子，离子的质量为 m、电荷量为，速度大小均为。稳定工作后，若探测板CD在某处平行于y轴固定，则从O点出射的离子恰能击中探测板的C点，从 A点、出射的离子恰能击中探测板的D点。不计离子的重力及相互作用，不考虑离子间的碰撞。
求探测板上C点的纵坐标
求探测板的横坐标
求离子第二次经过y轴时的纵坐标y与其出发点的横坐标x的关系。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】A.电磁波和声波都可以传递信息，故A错误；
B.电磁波的速度等于光速，故B正确;
C.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验描捉到了电磁波，故C错误；
D.变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场；稳定的电场周围不能产生磁场，稳定的磁场周围也不能产生电场，故D错误。
故选B。
2.【答案】A
【解析】三个灯泡完全相同，线圈直流电阻和灯泡电阻相等，可知闭合 S稳定后，流过灯泡的电流比灯泡流过的电流大。某时刻将开关S断开，灯泡立即熄灭，而线圈的自感电动势阻碍电流减小，线圈相当于电源，与灯泡、灯泡重新形成回路，使得灯泡、灯泡都慢慢熄灭，但都不会闪亮。故选 A。
3.【答案】D
【解析】A.根据右手定则可知，线圈转到图乙所示位置时产生的感应电流方向为，A错误；
B.线圈转到竖直位置时磁通量最大，磁通量的变化率为0，B错误;
C.当线圈转到图乙所示位置时，电动势最大，电流最大，但电流表测量的是电流的有效值，C错误;
D.由丙图可知，线圈感应电流的瞬时表达式为，故当风车转速变为时，线圈输出最大电流为，线圈输出电流的有效值为，D正确。
故选D。
4.【答案】B
【解析】由题意可知MN左右部分心形导线圈的有效长度均为l，左右部分线圈受到的安培力均向上且大小相等，
由于水平电子测力计所受木板压力恰好为零，
对木板、线圈整体，由平衡条件有，
代入题中数据，解得电流大小为，故选 B。
5.【答案】D
【解析】由题意可知，线框进入磁场过程中BC边切割磁感线，由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势为，，
AD边电压不随时间t变化，说明线框匀速进入磁场，由于，当完全进入磁场后，因磁通量不变，则没有感应电流，线框只受到重力，使得线框速度增加，当出磁场时，速度大于进入磁场的速度，由法拉第电磁感应定律可知，出磁场的感应电动势大于进磁场的感应电动势，导致出磁场时的安培力大于重力，导致线框做减速运动，
根据牛顿第二定律：，则线框做加速度在减小的减速运动，且出磁场过程为AD边切割磁感线
，，，则线框从磁场中穿出过程中AD边电压随时间t变化的图像只可能是D。
故选D。
6.【答案】C
【解析】A. 变压器不改变交流电的频率，故升压变压器原、副线圈两端交流电频率之比为，A错误;
B.由及，
解得，
远距离输电线路损耗功率为，B错误;
等效电路如图：，
则有，
负载端的等效电阻为，
令，则，
当所在处温度升高时，阻值减小，减小，输电线上的电流变大，输电线路损耗功率变大，D错误由可知，增大，增大，增大，由可知，减小，故减小，由可知，电压表读数U小，C正确，故选C。
7.【答案】AC
【解析】A.温度越高，速率大的分子比例越多，分子的热运动越剧烈，故A正确;
B.微粒的运动是固体小颗粒的无规则运动，即布朗运动，故B错误;
C.当两个相邻的分子间距离为时，分子间作用力为0，它们间相互作用的引力和斥力大小相等方向相反，故C正确;
D.模拟气体压强实验中，气体分子速率不一定相等，因此实验中每颗玻璃球与电子秤碰撞时的速率不一定相等，故 D错误。故选AC。
8.【答案】AD
【解析】根据全反射临界角公式有，
如图所示：，
在直角三角形中，由几何关系有，
，
则有，，所以由灯直接发出的光照到冰块上表面时全部能从上表面射出，而光照到冰块四个侧面时都只能从侧面某些部分射出;故选AD。
9.【答案】BD
【解析】A.甲图中，所有粒子通过电场加速后可得，
加速后的粒子在磁场中做匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力可得，
联立可得，可知粒子的比荷越大，偏转半径越小，故A错误;
B.设两种同位素的原子核分别为A、B，则有，
已知，则有，
两边平方可得，即两种同位素的质量之比为，B正确;
C.粒子在D形盒中运动时，洛伦兹力与速度方向垂直，则洛伦兹力对粒子不做功，根据可知其冲量不为零，选项C错误;
D.根据
且可得，
质子所能获得的最大动能为，选项D正商。
10.【答案】BC
【解析】A.金属棒1与2串联，相同时间通过的电量相等，故从物块3开始运动到落地过程中通过金属棒2的电荷量为，A错误;
B.对金属棒1，由动量定理有，
又，
解得，
根据物块3落地时1、2速率之比，
则，B正确;
C.根据焦耳定律，两金属棒的电阻，
则，
根据能量守恒定律有，
得，C正确;
D.物块3落地后，1棒向左做加速运动，2 棒向右做减速运动，两棒最终匀速运动时电路中电流为零，即两棒切割磁感线产生的感应电动势大小相等，则，
得，
对两棒分别应用动量定理，对1有，
对2有，
解得，，D错误。
故选BC。
11.【答案】
小于

【解析】根据题意得周期。
由单摆的周期公式，
解得
用ON的长l作为摆长，摆长偏短，则测得的重力加速度偏小。
设石块重心到N点的距离为R，则实际摆长为
可得，
解得，由图像的斜率解得。
12.【答案】


【解析】根据游标卡尺的读数规则有。
通过电阻的最大电流大约，1 A电流表量程偏大，另外两个电流表中，电流表的满偏电流大于电流表的满偏电流，又电流表内阻为定值，根据欧姆定律与串并联知识，应将电流表与待测材料并联后再与电流表串联，又因滑动变阻器阻值太小应用分压式接法，实验器材中没有电压表，可以用已知内阻的电流表与待测电阻并联测电压，即电流表甲选择乙电流表若选择则量程过大，则应选即可。
根据题中要求滑动变阻器的滑片移至最右端时，两表示数为零。则电路图如图所示;
由电阻定律：，
由欧姆定律可知待测电阻阻值：，
联立解得电阻率：。
13.【答案】内，磁场均匀变化，由法拉第电磁感应定律有
由图像得
其中
代入数据，解得
根据牛顿第二定律，内导体棒的加速度为
则导体棒进入磁场时的速度大小为
1s后导体棒切割磁感线产生的电动势为
导体棒做匀速直线运动，根据平衡条件：
解得
则电路中的总电阻为。

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】对小球A根据机械能守恒，
解得
与B碰撞过程动量守恒和能量守恒，设碰撞后一瞬间，A、B的速度大小分别为、，
根据动量守恒有，
根据能量守恒有，
解得，
B向右做匀减速直线运动，运动至C处，
得
设B与C碰撞后， B的速度大小为， C的速度大小为，根据动量守恒：，
根据能量守恒：，
解得，
设小球C在竖直面内做完整的圆周运动在最高点需要的最小速度为，，
根据机械能守恒有，
解得，
故需要满足的条件为。

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】点出射的离子直接进入第四象限做匀速圆周运动有：，
解得，
恰能击中探测板的C点，得到 C点纵坐标为，
即
若A点发射的离子粒子要进入磁场区域，则有，
，
解得，
说明该离子从原点进入磁场，设进入磁场时离子速度为 v，且与水平方向夹角为，在磁场中有，
，
，
解得，
之后离子从F点射出，由电场中的类平抛运动可知，，
如图所示：
由，
解得，
则探测板的横坐标为
在抛物线上任取一点，则，
若该处发射的离子进入第一象限，有，
，
解得，
可见，
故所有离子均从O点进入第四象限。此时粒子速度为且与水平方向夹角为，在磁场中有，
，
第二次过y轴时，坐标为，
解得，
所以任意离子第二次穿越y轴时的纵坐标为，与其出发点的横坐标x无关。

【解析】详细解答和解析过程见【答案】