【物理】湖南省沅澧共同体2024-2025学年高二上学期期中考试试卷（解析版）

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一、选择题：本题共6小题，每小题4分共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 物理学的发展，依赖于实验和理论的双重驱动，两者相辅相成，缺一不可。下列关于科学家的成就说法正确的是（ ）
A. 麦克斯韦提出了电磁场理论，并预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证明了麦克斯韦的预言
B. 通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场相似，爱因斯坦受此启发，提出了分子电流假说
C. 法拉第发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互联系的序幕
D. 特斯拉制作出第一台回旋加速器，用来加速带电粒子
【答案】A
【解析】A．麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波，赫兹通过实验证实电磁波存在，故A正确。
B．分子电流假说由安培提出，而非爱因斯坦。爱因斯坦主要贡献在相对论和量子理论，故B错误。
C．电流的磁效应由奥斯特发现，法拉第的贡献是电磁感应，故C错误。
D．第一台回旋加速器由劳伦斯发明，特斯拉未参与此发明，故D错误。
故选A。
2. 如图所示，弹簧振子的平衡位置为O点，在BC两点之间做简谐运动，BC相距20cm，小球经过B点时开始计时，经过0.5s首次到达C点。下列说法正确的是（ ）
A. 小球振动的周期为2.0s
B. 小球的位移−时间关系为
C. 小球由C点到O点加速度不断减小
D. 5s末小球位移为−0.1m
【答案】C
【解析】A．由题意，小球从B点开始计时，首次到达C点，0.5s为半个周期，可知小球振动的周期为1s，故A错误；
B．由题意，可知小球做简谐运动的振幅A=0.1m，
小球经过B点时开始计时，则小球位移−时间关系为，故B错误；
C．根据简谐运动特点，可知小球由C点到O点运动，加速度一直减小，故C正确；
D．小球经过B点时开始计时，且5s=5T，可知5s末小球位于B位置，所以位移为0.1m，故D错误。
故选C。
3. 假设将一个单摆带入月球地面上做受迫振动，其共振曲线（振幅A与驱动力频率f的关系）如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A. 此单摆的摆长约为8cm
B. 此单摆的固有周期约为0.5s
C. 若增大摆长，则单摆的固有频率增大
D. 若增大摆长，则共振曲线的峰将向左移动
【答案】D
【解析】AB．由题图可知，此单摆的固有频率为0.50Hz，则固有周期为
由单摆周期公式可得
其中
解得
故AB错误；
CD．由单摆周期公式可知摆长增加，则单摆周期增加，固有频率减小，共振曲线的峰值将向左移动，故C错误；D正确。
故选D。
4. 一手摇交流发电机线圈在匀强磁场中匀速转动，内阻不计。转轴位于线圈平面内，并与磁场方向垂直。产生的电动势随时间变化的规律如图所示，则（ ）
A. 该交变电流频率是0.5Hz
B. 计时起点，线圈恰好与中性面重合
C. t=0.1s时，穿过线圈平面的磁通量为零
D. 该交变电动势瞬时值表达式是
【答案】D
【解析】A．该交变电流的周期为
频率为
故A错误；
B．计时起点，感应电动势最大，磁通量变化率最大，磁通量为零，线圈恰好与中性面垂直，故B错误；
C．t=0.1s时，感应电动势为零，磁通量变化率为零，穿过线圈平面的磁通量最大，故C错误；
D．该交变电动势的峰值
又
且计时起点感应电动势为，所以该交变电动势瞬时值表达式是
故D正确。
5. 如图甲、乙所示，将完全相同的弹簧振子分别放在水平和倾斜的木板上，两图中小球位于A点时，弹簧均处于原长状态，图甲中小球从某位置由静止释放，小球经过B点时的速度为零，图乙中小球从A点由静止释放，点为平衡位置，小球经过点时的速度为零，且，不考虑一切摩擦，则下列说法正确的是（ ）
A. 两图中，均由弹簧弹力提供小球振动的回复力
B. 图甲中，小球从A点向B点的运动过程中，小球的加速度先减小后增大
C. 两图中，小球振动时的机械能均守恒
D. 图甲中小球的最大动能大于图乙中小球的最大动能
【答案】D
【解析】A．图甲中，由弹簧弹力提供小球振动的回复力，图乙中，由弹簧弹力与重力的分力的合力提供小球振动的回复力，故A错误；
B．在图甲中，A点是平衡位置，从A点到B点的运动过程中，回复力一直增大，加速度一直增大，故B错误；
C．图甲和图乙中，振子做简谐振动，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，故C错误；
D．由弹簧振子的分析可知，图甲的振幅是图乙的振幅的两倍，回复力的比例常数一样，振幅越大，弹簧振子的能量越高，小球的最大动能越大，故D正确。
故选D。
6. 如图所示的电路中，变压器为理想变压器，电流表和电压表为理想交流电表，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，在a、b端输入电压恒定的正弦交流电，调节滑片P1、P2，则下列判断正确的是（ ）
A. 仅将P1向下移一些，电流表的示数变大
B. 仅将P1向下移一些，变压器的输入功率变小
C. 仅将P2向下移一些，电压表的示数不变
D. 仅将P2向下移一些，R0消耗的功率变小
【答案】B
【解析】AB．仅将P1向下移一些，原线圈匝数增加，根据变压比可知，副线圈输出电压变小，副线圈消耗功率变小，原线圈输入功率变小，输入电流变小，选项A错误，B正确；
CD．仅将P2向下移一些，副线圈电路中的电阻变小，电流变大，R0两端的电压变大，电压表的示数变小，R0消耗的功率变大，选项CD错误。
故选B。
二、选择题：本题共5小题，每小题5分共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项是符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7. 如图所示，在磁感应强度B随时间t变化的以下四种磁场中，哪些是能产生电磁波的（ ）
A. B.
C. D.
【答案】BD
【解析】A．根据麦克斯韦的电磁场理论，恒定磁场周围不会产生电磁波，故A错误；
BD．根据麦克斯韦的电磁场理论，周期性变化的磁场周围产生周期性变化的电场，周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场，能产生电磁波，故BD正确；
C．根据麦克斯韦的电磁场理论，均匀变化的磁场产生恒定的电场，不会产生电磁波，故C错误。
故选BD。
8. 如图所示，甲是回旋加速器的原理图，乙是速度选择器的原理图，丙是磁流体发电机的原理图，丁是研究自感现象的电路图，下列说法正确的是（ ）

A. 甲图可通过增加回旋加速器半径来增大粒子的最大动能
B. 乙图粒子沿直线通过速度选择器的条件是，且可以判断出带电粒子的电性
C. 丙图可判断出磁流体发电机B极板电势高，A极板电势低
D. 丁图中，开关S断开瞬间，灯泡一定会突然闪亮一下
【答案】AC
【解析】A．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得
解得
粒子的最大动能为
则可通过增加回旋加速器的半径来增大粒子的最大动能，故A正确；
B．粒子沿直线通过速度选择器时，洛伦兹力与电场力平衡，即
解得
如果改变电性，则洛伦兹力和电场力都改变了方向，却仍然是平衡状态，故无法判断粒子电性，故B错误；
C．根据左手定则可知等离子体中正电荷向板偏转，负电荷向板偏转，所以极板电势高，极板电势低，故C正确；
D．开关断开的瞬间，由于线圈对电流有阻碍作用，通过线圈的电流会通过灯泡，所以灯泡不会立即熄灭。若断开开关前，通过电感的电流大于灯泡的电流，断开开关后，灯泡会闪亮一下，然后逐渐熄灭；若断开开关前，通过电感的电流小于或等于灯泡的电流，断开开关后，灯泡不会闪亮一下，故D错误。
故选AC。
9. 如图所示，表示两列频率相同、振幅均为A的横波相遇时某一时刻的情况，实线表示波峰，虚线表示波谷。以下说法正确的是（ ）
A. 该时刻后，N处质点一直处于静止状态
B. 该时刻后，M处质点由M向P移动
C. 该时刻后内，M处质点的位移由2A减小为0
D. 该时刻M处振动加强，质点速度最大
【答案】AC
【解析】A．由题图可知，N处质点是波峰与波谷叠加，所以该点是振动减弱点，且两列横波的振幅相等，则该时刻后，N处质点一直处于静止状态，故A正确；
B．M处质点只在其平衡位置上下振动，并不会随波的传播方向迁移，故B错误；
C．由题图可知，此时M处质点是波峰与波峰叠加，所以该点是振动加强点，其振幅为2A，则该时刻后，M处质点位于平衡位置，M处质点的位移由2A减小为0，故C正确；
D．该时刻M处质点是波峰与波峰叠加，是振动加强点，但该时刻M处质点处于波峰位置，质点速度最小，故D错误。
故选AC。
10. 下面两图分别是一列机械波在传播方向上相距6m的两个质点P、Q的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A. 该波的周期是4sB. 2s时Q质点向下振动
C. 该波的波长可能为4mD. 该波的波速可能是1m/s
【答案】ACD
【解析】A．由乙图可知，该波的周期为T=4s，故A正确；
B．由乙图可知，2s时Q质点向上振动，故B错误；
C．由图可知，P、Q两质点的振动步调相反，则有
解得
当n=1时，λ=4m，故C正确；
D．根据波速、波长、频率的关系
当n=1时，v=1m/s，故D正确。
三、非选择题：本题共5小题，共56分。第13~15题需要写出必要的文字说明和过程。
11. 小明同学进行“用单摆测定重力加速度”实验。
（1）该同学组装了如下几种实验装置，你认为最合理的装置是_____。
A. B.
C. D.
（2）为了完成本实验，需要用刻度尺测量摆线的长度，并用游标卡尺测量球的直径，如图所示，摆球的直径________cm；摆球在竖直平面内稳定摆动后，用秒表记录单摆经历次全振动所用的时间。
（3）此单摆的周期________；重力加速度大小________（用、和表示）。
【答案】（1）B （2）1.990 （3）2.0
【解析】（1）为了减小误差，摆球应选取质量大、体积小即密度大的铁球，还需要保证摆动过程中摆线的长度不变，应用铁夹夹住细绳。
（2）摆球的直径
（3）[1]此单摆的周期
[2]根据单摆周期公式
可得重力加速度大小
12. 某同学利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性，制作了一个简易的汽车低油位报警装置。
（1）该同学首先利用多用电表欧姆“×100”挡粗测该热敏电阻在常温下的阻值，示数如图甲所示，则此时热敏电阻的阻值为RT=_________Ω。
（2）该同学为了进一步探究该热敏电阻阻值随温度变化的关系，设计了如图乙所示的实验电路，定值电阻R0=2.0kΩ，则在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于最_________（选填“左”或“右”）端；在某次测量中，若毫安表A1的示数为2.25mA，A2的示数为1.50mA，两电表可视为理想电表，则热敏电阻的阻值为_________kΩ。
（3）该同学利用此热敏电阻设计的汽车低油位报警装置如图丁所示，其中电源电动势E=6.0V，定值电阻R=1.8kΩ，长为=50cm的热敏电阻下端紧靠在油箱底部，不计报警器和电源的内阻。已知流过报警器的电流I≥2.4mA时报警器开始报警，若测得报警器报警时油液内热敏电阻的温度为30°，油液外热敏电阻的温度为70°，由此可知油液的警戒液面到油箱底部的距离约为___________cm。
【答案】（1） （2）左 ##3 （3）10
【解析】（1）[1] 由多用电表欧姆表的读数规则可知，此时热敏电阻的阻值为
（2）[2] [3] 滑动变阻器采用分压接法，为保护电路安全，在开关闭合前应将滑动变阻器的滑片P置于最左端，由于和并联，故有
代入数据解得
（3）[4] 设警戒液面到油箱底部的距离为x，温度为30℃时热敏电阻的阻值为，则在油液内的热敏电阻的阻值为
同理，可得油液外的热敏电阻的阻值为
其中，由闭合电路欧姆定律有
将E＝6V、I＝2.4mA、R＝1.8kΩ代入可得
x＝10cm
13. 如图，位于原点的质点从时刻开始振动，产生的简谐横波沿着轴正方向传播，时刻传至点，若，求：
（1）这列波的波速和波源的起振方向；
（2）这列波的周期。
【答案】（1），起振方向沿轴正向 （2）
【解析】（1）时刻传至点，则这列波的波速为
根据波源平移法可知，此时点沿轴正向振动，则波源的起振方向为沿轴正向。
（2）由图像可知
又
联立解得周期为
14. 如图所示，有三个小球A、B、C静止在光滑水平面上，B、C之间用轻弹簧连接，三个小球处于同一直线上。使A以速度向右运动，与B发生正碰后反弹，反弹的速度大小为。已知A、B碰撞时间极短，小球A、B、C的质量分别为m、2m、3m，弹簧始终在弹性限度内。求：
（1）A、B碰撞后瞬间，B的速度大小；
（2）弹簧压缩量最大时，弹簧的弹性势能。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）A、B碰撞过程中动量守恒，规定水平向右为正方向，则
解得
（2）当B、C共速时，弹簧的压缩量最大，由动量守恒定律得
由能量守恒定律得
解得
15. 如图所示，两平行光滑金属导轨间距为下端连接阻值为的定值电阻，两导轨形成的斜面倾角，两导轨之间有一长度为2l的匀强磁场区域，磁感应强度的大小随时间t变化的规律为（k为大于0的常数），方向垂直于斜面向上，图中两条虚线为磁场的边界。现将质量、电阻、长度为l的金属棒由静止放置在导轨上，金属棒初位置与磁场边界的距离为。在时刻释放金属棒，它沿导轨匀加速下滑，当金属棒进入磁场的瞬间，磁场开始保持不变，金属棒恰好能匀速下滑，已知重力加速度g取，。求：
（1）金属棒刚进入磁场时的速度；
（2）k的数值；
（3）金属棒下滑过程中定值电阻R产生的焦耳热。
【答案】（1） （2）4 （3）3.5J
【解析】（1）导体棒由静止开始下滑，根据牛顿第二定律有
设刚进入磁场时速度大小为v，根据速度位移公式有
解得
（2）刚进入磁场时，设电动势大小为E，根据法拉第电磁感应定律有
根据闭合电路欧姆定律有
导体棒受力平衡
金属棒从释放到进入磁场的时间
由
解得
（3）根据法拉第电磁感应定律，金属棒进入磁场前的感应电动势
感应电流
进入磁场后感应电流大小
导体棒进入磁场前，定值电阻中产生的热量
解得
导体棒进入磁场后，定值电阻中产生的热量
其中
解得
所以金属棒下滑过程中定值电阻R产生的焦耳热