湖南省长沙一中2024-2025学年高二（下）期中物理试卷（含解析）

湖南省长沙一中2024-2025学年高二（下）期中物理试卷
一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1.下列关于物理学史的说法中，正确的是( )
A. 奥斯特提出了法拉第电磁感应定律 B. 法拉第得出了感应电流方向的规律
C. 麦克斯韦预言了电磁波的存在 D. 赫兹发现了电流磁效应
2.“判天地之美，析万物之理”，领略建立物理规律的思想方法往往比掌握知识本身更加重要。如图四幅课本插图中包含的物理思想方法相同的是( )
A. 甲和乙 B. 乙和丁 C. 乙和丙 D. 甲和丁
3.如图所示，蹄形磁铁水平放置极在上，质量为的导体棒用两根轻质细导线悬挂，通入恒定电流，稳定时奖细导线与竖直方向的夹角为。两磁极间的磁场可看成匀强磁场，导体棒始终在两磁极之间，重力加速度为，则( )
A. 导体棒中的电流方向为
B. 单根导线上的拉力大小为
C. 若电流大小加倍，再次稳定后角也加倍
D. 若导体棒处磁场方向在竖直面内逆时针缓慢转过角，导线上拉力变小
4.如图甲所示，足够长的木板静置于水平地面上，木板左端放置一可看成质点的物块。时对物块施加一水平向右的恒定拉力，在的作用下物块和木板发生相对滑动，时撤去，整个过程物块运动的图像如图乙所示。已知木板的质量，物块与木板间、木板与地面间均有摩擦，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度。下列说法正确的是( )
A. 物块的质量为 B. 物块与木板间的动摩擦因数
C. 木板与地面间的动摩擦因数 D. 拉力
5.已知地球质量为，月球质量为，地月距离为。以地心作为坐标原点，沿地月连线建立轴，在轴上有一个探测器。由于地球和月球对探测器的引力做功与路径无关，探测器具有与其位置相关的引力势能。仅考虑地球和月球对探测器的作用，可得探测器引力势能随位置变化关系如图所示。在处引力势能最大，已知，下列选项正确的是( )
A. 探测器受到的作用力随位置坐标的增大，先逐渐增大后逐渐减小
B. 探测器受到的作用力随位置坐标的增大，一直减小
C. 地球与月球的质量之比
D. 地球与月球的质量之比
6.如图所示，匀强磁场的方向垂直纸面向里，一带电微粒从磁场边界点垂直于磁场方向射入，沿曲线打到屏上的点。若该微粒经过点时，与一个静止的不带电微粒碰撞并结合为一个新微粒，最终打到屏上。微粒所受重力均可忽略，下列说法正确的是( )
A. 微粒带负电
B. 碰撞后，新微粒运动轨迹不变
C. 碰撞后，新微粒运动周期不变
D. 碰撞后，新微粒在磁场中受洛伦兹力变大
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为：，电压表和电流表均为理想电表，原线圈接如图乙所示的正弦交流电，图中的为热敏电阻温度升高时其电阻减小，为定值电阻下列说法正确的是( )
A. 电压表的示数为
B. 原线圈两端电压的瞬时值表达式为
C. 处温度升高时，电流表的示数变小，电压表的示数变大
D. 变压器原线圈的输入功率和副线圈的输出功率之比为：
8.如图所示为质谱仪原理示意图，带电粒子从小孔“飘入”加速电场初速度忽略不计，经加速后以速度从小孔进入速度选择器并恰好沿直线通过，粒子从小孔进入磁分析器后做匀速圆周运动打在照相底片上。已知速度选择器中匀强电场的电场强度为，磁分析器中匀强磁场的磁感应强度为方向未知，在底片上留下的痕迹点到狭缝的距离为，忽略带电粒子的重力及相互间作用力。下列说法正确的是( )
A. 速度选择器中磁场方向垂直纸面向里 B. 速度选择器中匀强磁场的磁感应强度为
C. 带电粒子的比荷 D. 加速电场的极板间电势差
9.关于分子动理论，下列说法正确的是( )
A. 图甲中，两条曲线如果完整，下方的面积不相等
B. 图甲中，从状态变化到状态不是所有分子的运动速率都会变大
C. 由图乙可知，分子间距离增大时，分子间作用力可能先减小后增大再减小
D. 由图乙可知，分子间距离大于时，增大分子间距离，分子间作用力先做负功再做正功
10.如图所示，正方形单匝铝质线圈和分别在外力作用下以相同速度向右匀速进入同一匀强磁场中。已知两线圈导线的横截面积相同，所用材料也相同，两线圈的边长之比为：，则( )
A. 两线圈的右边刚进入磁场时，产生的感应电流之比为：
B. 两线圈的右边刚进入磁场时，所加的外力大小之比为：
C. 两线圈在进入磁场的整个过程中，通过导体横截面的电荷量之比为：
D. 两线圈在进入磁场的整个过程中，产生的焦耳热之比为：
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.用如图甲所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验。
本实验要求轨道末端切线水平，入射小球和被碰小球半径相同，在同一组实验中，入射小球______选填“必须”或“不必须”从同一位置由静止释放。
未放被碰小球，多次从同一位置由静止释放入射小球，小球在纸上留下很多个痕迹，如图乙所示，为了确定平均落点，最合理的是______选填正确选项。
A.圆圆心
B.圆圆心
C.圆圆心
入射小球、被碰小球两球的质量分别为、，小球落地点的位置距点的距离如图丙所示。利用图丙实验中测得的数据计算碰撞前的总动量与碰撞后的总动量的比值为______结果保留两位有效数字。
12.某兴趣小组测量金属丝的电阻率。可供选择的实验器材有：
阻值约的金属丝
螺旋测微器
毫米刻度尺
电池组电动势，内阻约为
电流表量程为，内阻约为
电流表量程为，内阻约为
电压表量程为，内阻约为
滑动变阻器最大阻值，额定电流
开关
导线若干
用螺旋测微器测量金属丝的直径，某次测量结果如图甲所示，其。读数为______。
该兴趣小组用伏安法测量该金属丝的电阻值。为使电表调节范围尽量大，并使测量结果尽量准确，电流表应选______填“”或“”。图乙已完成部分实物连线，完成剩余连线还需要连接______和______用接线柱处相应的字母表示。闭合开关，测出多组电压和电流的数据。根据数据作出图像如图丙所示，图线的斜率为，测得该金属丝的长度为，该合金丝的电阻率______用、、表示。
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.香槟是一种含有气泡的特殊葡萄酒，常用于节日庆典或宴请中。香槟由于其特殊的发酵工艺，对其日常存放有一定的要求。如图所示是一瓶总量为的香槟酒，因未饮用完仍有剩余，用瓶塞将其密封保存于恒温柜中。经过一段时间，香槟中的气泡缓慢溢出，香槟酒的总量减少，释放出的气体总量相当于一个大气压条件下的。已知大气压强为，若瓶塞内外压强差超过时，瓶塞会被冲开。求：
香槟释放气体后，酒瓶内部气体压强的大小；
有人将此瓶香槟酒从恒温柜中拿出，不小心放在了正在炒菜的灶台旁边。此处的温度超过了，请判断瓶塞是否有被冲开的风险。
14.如图所示，在的区域内有沿轴正方向的匀强电场，在的区域内有垂直坐标平面向里的匀强磁场．一电子质量为、电量为从轴上点以沿轴正方向的初速度开始运动．当电子第一次穿越轴时，恰好到达点；当电子第二次穿越轴时，恰好到达坐标原点；当电子第三次穿越轴时，恰好到达点．、两点均未在图中标出．已知、点到坐标原点的距离分别为、不计电子的重力．求：
电场强度的大小；
磁感应强度的大小；
电子从运动到经历的时间．
15.如图所示，两根一样的“”形金属导轨平行放置，其间距，导轨竖直部分粗糙，水平部分光滑且足够长。整个装置处于方向竖直向上、大小的匀强磁场中。有两根导体棒和，它们的质量都为，阻值都为，棒与竖直导轨间的动摩擦因数。棒在竖直导轨平面左侧并垂直导轨固定，棒垂直导轨放置在水平导轨上。现用一大小的水平恒力由静止开始向右拉动棒，同时释放棒。末，棒速度恰好为。棒始终与竖直导轨接触良好，其余电阻不计，求：
当棒的速度为时，棒两端电压和流过棒的电流的大小；
末棒的速度；
在内，两根棒上产生的总焦耳热。
答案和解析
1.【答案】
【解析】纽曼和韦伯定量得出了法拉第电磁感应定律，法拉第首先发现了电磁感应现象，故A错误；
B.楞次得出了感应电流方向的规律，故B错误；
C.麦克斯韦预言了电磁波的存在，故C正确；
D.奥斯特发现了电流的磁效应，故D错误；
故选：。
2.【答案】
【解析】甲图中和丁图中包含的物理思想方法均是微元法；乙图中包含的物理思想方法是放大法；丙图中包含的物理思想方法是等效替代法，四幅课本插图中包含的物理思想方法相同的是甲图和丁图，故D正确，ABC错误。
故选：。
3.【答案】
【解析】根据左手定则，由于导体棒所受安培力水平向右，则导体棒中的电流方向为，故A错误；
B.由力的平衡可得，每根细导线上的拉力大小，故B错误；
C.导体棒所受安培力大小，若导体棒中的电流大小加倍，则平衡时的值加倍，故C错误；
D.作出导体棒的受力分析图，如图所示，其所受重力大小、方向均不变，安培力的大小不变，磁场方向沿逆时针方向转动，根据余弦定理可得，细导线上的拉力变小，故D正确。
故选：。
4.【答案】
【解析】、设物块与木板间的动摩擦因数为，在撤去拉力后，物块在内木板上做匀减速运动，由图乙的斜率可得加速度大小为，对物块根据牛顿第二定律有，解得，故B错误；
C、由图乙可知，在时，物块和木板的速度相等，以后木板和物块一起匀减速运动，设物块的质量为，木板与地面间的动摩擦因数为，由图乙可得二者共同的加速度为，对木板和物块整体，根据牛顿第二定律有，解得，故C错误；
、在拉力作用在物块上时，物块的加速度大小为，对物块有，对物块有，在撤去拉力时木板的速度大小为，撤去拉力后，经时间物块和木板速度相等，即，把代入联立解得，，故A正确，D错误。
故选：。
5.【答案】
【解析】设月球的质量为，地球质量为，探测器的质量为，引力的合力做功与引力势能的关系
可知图线的斜率绝对值为
由引力势能随位置变化关系图可知，图像切线斜率绝对值先减小后增大，则地球和月球对探测器作用力随探测器位置的增大，先逐渐减小后逐渐增大，故AB错误；
在处图线的切线斜率为，则探测器在该处受地球和月球的引力的合力为零，根据万有引力定律可得
解得地球与月球的质量之比
故C正确，D错误。
故选：。
6.【答案】
【解析】、微粒进入磁场时受到的洛伦兹力向左，根据左手定则可知，微粒带正电，故A错误；
B、带电微粒和不带电微粒碰撞，遵守动量守恒定律，故碰撞后总动量不变，总电荷量也保持不变，由得：
、都不变，可知碰撞后，新微粒的轨迹半径不变，则新微粒运动轨迹不变，故B正确；
C、根据周期公式，新微粒质量增大，不变，故新微粒运动的周期增大，故C错误；
D、由知，碰撞后质量增大，速度减小，根据洛伦兹力公式知，新微粒在磁场中受洛伦兹力变小，故D错误。
故选：。
7.【答案】
【解析】、由图知最大电压，有效值为，电压与匝数成正比，所以副线圈两端电压有效值即电压表的示数为，A正确；
B、原线圈接的图乙所示的正弦交流电，由图知最大电压，周期，故角速度是，故B正确。
C、温度升高时，阻值减小，电流表的示数变大，电流表的示数变大，但不会影响输入和输出电压值，C错误；
D、理想变压器的输入、输出功率之比应为：，故D错误
故选：。
8.【答案】
【解析】在速度选择器中，洛伦兹力与电场力平衡，若粒子带正电，则受到向左的电场力，洛伦兹力向右，根据左手定则可知，速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里，若粒子带负电，则受到向右的电场力，洛伦兹力向右，根据左手定则可知速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里，故A正确；
B.粒子在速度选择器中洛伦兹力与电场力平衡，则有
解得
故B错误；
C.粒子在磁分析器中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则有
由题可知
解得
故C正确；
D.电场力做功导致速度变大，在加速电场中，根据动能定理可得：
结合
解得
故D正确。
故选：。
9.【答案】
【解析】由分子速率分布特点可知，两条曲线如果完整，两条曲线下的面积相等均为，故A错误；
B.由图知状态中速率大的分子占据的比例较大，说明对应的平均速率较大，平均动能会变大，但不是所有分子速率都变大，故B正确；
C.分子间距离增大时，当时，分子之间的距离增大时，分子力减小，当时，分子之间的距离增大时，分子力先增大后减小，故C正确；
D.分子间距离大于时，分子力表现为引力，增大分子间距离，分子间作用力总是做负功，故D错误．
故选：。
10.【答案】
【解析】由电阻定律可知：，由题意可知，两线圈的材料、横截面积相同，两线圈周长之比为：，则电阻之比：：：；
A、线框切割磁感线产生的感应电动势：，感应电流：，由于两线圈边长之比为：，：：，两线圈的右边刚进入磁场时，产生的感应电流之比为：，故A错误；
B、两线圈的右边刚进入磁场时线圈受到的安培力：，由于两线圈产生的电流之比为：，两线框边长为：，则两线圈受到的安培力之比为：，线圈做匀速直线运动，由平衡条件可知，外力与安培相等，由此可知，所加外力大小之比为：，故B正确；
C、线圈在进入磁场的整个过程中，通过导体横截面的电荷量：，两线圈边长之比为：，电阻之比为：，则两线圈在进入磁场的整个过程中，通过导体横截面的电荷量之比为：，故C正确；
D、线圈进入磁场过程中产生的焦耳热：，两线圈中感应电流之比为：，电阻之比为：，运动时间之比为：，则两线圈在进入磁场的整个过程中，产生的焦耳热之比为：，故D正确；
故选：。
11.【答案】必须； ；
【解析】同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放，以保证到达底端做平抛运动时的初速度相同。
多次实验过程中，小球多次落点在纸上形成一簇分布，需要选取能尽量“囊括”所有落点并且半径尽可能小的圆的圆心来确定小球的平均落点，可知图中标号的圆心最合理，故AB错误，C正确。
故选：。
碰前小球 的水平速度为
碰后小球 、 的水平速度分别为，
则碰前总动量
碰后总动量
将数据代入，计算得
故答案为：必须；；
12.【答案】； ；；；
【解析】螺旋测微器的精确度为，读数为
电源电动势为，电流约为
使测量结果尽量准确，电流表应选A，待测电阻较小，电流表采用外接的方式，为使电表调节范围尽量大，滑动变阻器采用分压式接法，还需要连接和；
根据欧姆定律可知
根据电阻定律可知
解得
故答案为：；；；；
13.【解析】初始瓶内气体体积为，压强为。香槟释放气体后气体体积为，设其压强为。
根据玻意耳定律可得：
解得：
在恒温柜中气体温度为：；设当在灶台旁边时气体的温度达到时瓶内的气体压强为。
根据查理定律得：
解得：
瓶塞内外压强差为：
可知瓶塞是否有被冲开的风险的。
答：香槟释放气体后，酒瓶内部气体压强的大小为；
瓶塞有被冲开的风险。
14. 【解析】电子的运动轨迹如图所示
电子在电场中做类平抛运动，设电子从到的时间为，
则


解得
设电子进入磁场时速度为，与轴的夹角为，则，得
解得
电子进入磁场后做匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心力，得
由图可知
解得
由抛物线的对称关系，电子在电场中运动的时间为
电子在磁场中运动的时间
电子从运动到的时间
答：电场强度的大小为．
磁感应强度的大小为；
15【解析】当棒的速度为时，产生的感应电动势为
棒两端电压为
流过棒的电流大小为
对棒在过程中运用动量定理
解得
对棒在过程中运用动量定理
联合解得
棒在过程中受到安培力的冲量
解得
对棒在过程中运用动能定理
由于安培力对棒不做功，故可得
答：当棒的速度为时，棒两端电压为，流过棒的电流的大小为；
末棒的速度为；
在内，两根棒上产生的总焦耳热为。
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