【物理】黑龙江省龙东十校联盟2024-2025学年高二下学期期中考试试题（解析版）

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一、单项选择题：本题7题，每小题4分，共28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. 关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A. 电磁波能传输电视信号
B. 电磁波由恒定的电场和磁场组成
C. 真空中红外线的传播速度比紫外线的大
D. 可见光不属于电磁波
【答案】A
【解析】A．电磁波能传输电视信号，选项A正确；
B．电磁波由周期性变化的电场和磁场组成，选项B错误；
C．真空中红外线的传播速度与紫外线相等，选项C错误；
D．可见光也属于电磁波，选项D错误。
故选A。
2. 如图为振荡电路某时刻的状态图，不计电磁辐射，下列说法正确的是（ ）
A. 电容器正在充电
B. 振荡电流正在变大
C. 线圈自感电动势正在变小
D. 电场能正在向磁场能转化
【答案】A
【解析】AD．由题图可知，此时电流由上极板流向下极板，且下极板带正电，则下极板的正电荷增加，此时电容器正在充电，则电容器中的电场能正在增大，磁场能正在向电场能转化，故A正确，D错误；
BC．由于线圈L中的磁场能正在减小，则振荡电流正在变小，但电流变化率正在变大，所以线圈自感电动势正在变大，故BC错误。
故选A。
3. 甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于r轴上，甲、乙两分子间作用力与分子间距离关系图像如图所示。现把乙分子从r3处由静止释放，则（ ）
A. 乙分子从r3到r1先减速后加速
B. 乙分子从r3到r2过程中，两分子间的作用力表现为引力，从r2到r1过程中两分子间的作用力表现为斥力
C. 乙分子从r3到r1过程中，分子间的作用力先增大后减小
D. 乙分子从r3到距离甲最近的位置过程中，两分子间的作用力先减小后增大
【答案】C
【解析】ABC．根据图像可知，从r3到r1分子间作用力表现为引力，且分子间作用力先增大后减小，故乙分子做加速运动，故AB错误，C正确；
D．根据图像可知，乙分子从r3到距离甲最近的位置过程中，两分子间的作用力先增大后减小再增大，故D错误。
故选C。
4. 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。
5. 将一根绝缘硬质细导线顺次绕成如图所示的线圈，其中大圆面积为，小圆面积均为，垂直线圈平面方向有一随时间t变化的磁场，磁感应强度大小，和均为常量，则线圈中总的感应电动势大小为（ ）

A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】由法拉第电磁感应定律可得大圆线圈产生的感应电动势
每个小圆线圈产生的感应电动势
由线圈绕线方式和楞次定律可得大、小圆线圈产生的感应电动势方向相同，故线圈中总的感应电动势大小为
故D正确，ABC错误。
故选D。
6. 如图，用4根相同的绝缘轻质细绳把两个质量和长度都相同的通电导线a、b水平悬挂起来。电流方向如图所示，大小满足。现在导线所处的空间内，加入范围足够大的竖直向上的匀强磁场，最终达到静止状态。下列从左往右看的侧视图中，正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】设竖直向上的匀强磁场的磁感应强度为B，两导线的质量均为m、长度均为L，导线b的电流为I，则导线a的电流为3I。对导线a分析，根据左手定则，可知其所受安培力的方向为水平向右，大小为
对导线b分析，根据左手定则，可知其所受安培力的方向为水平向左，大小为
将导线a与导线b看成一个整体，因
故整体所受的安培力方向为水平向右，大小为
对整体受力分析图如图所示
可知上边两根绝缘轻质细绳向右倾斜，设两绳拉力的合力大小为T，其与竖直方向的夹角为，根据几何关系可得
对导线b受力分析，如图所示
可知下边两根绝缘轻质细绳向左倾斜，设两绳拉力的合力大小为，其与竖直方向的夹角为，根据几何关系可得
由上分析，可得
即
故两导线最终达到静止状态如图B所示。
7. 空间中存在方向互相垂直的匀强电场和匀强磁场，一个不计重力的带电粒子以某一初速度在该空间中做匀速直线运动。某时刻，粒子运动至P点处，此时撤掉空间中的电场，经过一段时间后，粒子的速度第一次与P点相反，此时恢复原来的电场，又经过相同的时间后，粒子到达Q点处。则线段PQ与粒子的初速度方向夹角的正切值为（ ）
A. B. 1C. D.
【答案】D
【解析】粒子受到电场力与洛伦兹力做匀速直线运动，电场力与洛伦兹力平衡，则速度方向与电场力方向垂直，令速度方向水平向右，某时刻，粒子运动至P点处，此时撤掉空间中的电场，粒子的速度第一次与P点相反，此时粒子做匀速圆周运动轨迹恰好为半个圆周，则有
，
解得
，
粒子运动时间
此时恢复原来的电场，粒子速度与初速度相反，此时，洛伦兹力方向与电场力方向相同，将该速度v分解为向右的v和向左的2v，则向右的分速度v对应的洛伦兹力与电场力平衡，该分运动为向右的匀速直线运动，向左的分速度2v对应匀速圆周运动，则有
，
解得
，
可知，又经过相同的时间后，上述过程，粒子向右的分运动的分位移为
粒子另一个分运动做匀速圆周运动，其恰好经历半个圆周， 令线段PQ与粒子的初速度方向夹角为，则有
解得
故选D。
二、多项选择题：本题共3题，每小题 6分，共 18分。在每小题给出的四个选项中，有多项是符合题目要求的。全部选对得 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分。
8. 下列说法正确的是（ ）
A. 气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大
B. 物体的温度为时，物体分子的平均动能为零
C. 分子势能一定随分子间距离的增大而增大
D. 从宏观角度看，气体压强的大小跟气体的温度和体积有关
【答案】AD
【解析】A．温度是分子无规则热运动平均动能的标志，故气体温度升高，分子平均动能增大。故A正确；
B．物体的温度为时，热力学温度为，故分子的平均动能不为零。故B错误；
C．分子力做的功等于分子势能的减小量，分子间距增加，分子力可能做正功，也可能做负功，故分子势能不一定随分子间距离的增大而增大。故C错误；
D．从宏观的角度看，温度越高，分子的平均速率越大，分子的平均动能越大；体积越小，单位时间内的气体分子数越多，分子对器壁的碰撞越频繁，气体对器壁的压强就越大，否则压强就越小。故D正确。
故选AD。
9. 如图所示，在水平边界OP上方有磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外匀强磁场，OP距离为2m，PQ是一足够长的挡板，OP延长线与PQ的夹角为θ，粒子打在挡板上均被吸收。在O、P之间有大量质量、电荷量和速度都相同的粒子，速度方向均垂直于边界OP，且在纸面内。其中从OP中点射入的粒子恰能垂直打在挡板上（不计粒子重力及其相互作用）。则下列说法正确的是（ ）
A. 当时，PQ上被粒子打中区域的长度为
B. 当时，PQ上被粒子打中区域的长度为2m
C. 当时，PQ上被粒子打中区域的长度为
D. 当时，PQ上被粒子打中区域的长度为1m
【答案】AC
【解析】AB．由于粒子从中点射入恰能垂直打到挡板上，即粒子运动半径，当时，粒子打中挡板的长度
故A正确，B错误；
CD．当时，粒子打中挡板的长度
故C正确，D错误。
10. 一水平足够长的平行轨道如图所示，以为界左边磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外，右边磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里。导体棒甲、乙的质量均为m，电阻相同，开始时均处于静止状态。现给甲一水平向右的初速度，若轨道光滑且电阻不计，甲、乙始终在各自磁场中运动，下列说法中正确的是（ ）
A. 乙将向右运动
B. 甲、乙运动过程中动量不守恒
C. 稳定后，甲速度为
D. 当乙的速度为，乙棒产生的焦耳热为
【答案】BC
【解析】A．甲运动后根据右手定则可知，通过乙的电流为向上，根据左手定则可知乙受到安培力向左，所以乙将向左运动，故A错误；
B．甲、乙运动过程中受到的安培力大小不等，方向相同，所以甲、乙组成的系统在运动过程中合力不为零，动量不守恒，故B正确；
C．从开始运动到稳定过程中
对甲根据动量定理
对乙根据动量定理
稳定后，有回路中没有电流
甲、乙产生的电动势抵消
得
故C正确；
D．根据动量定理
得
由能量守恒
乙棒产生的焦耳热
D错误。
故选BC。
三．非选择题：本题共 5 小题，共 54 分。
11. 在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：
①用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定
②往边长约为40cm浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上
③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小
④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积
⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上
完成下列填空：
（1）上述步骤中，正确的顺序是④②___________（请将剩余步骤按序填入）
（2）油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸1mL，用注射器测得1mL上述溶液有400滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油酸膜的近似轮廓1图所示，图中正方形小方格的边长为1cm，则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是___________mL，油酸膜的面积是___________。根据上述数据，估测出油酸分子的直径是___________m（此结果保留两位有效数字）
（3）某学生在“用油膜法估测分子大小”的实验中，计算结果明显偏小，可能是由于___________。
A. 油酸未完全散开
B. 计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格
C. 计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格
【答案】（1）①⑤③ （2） 58##59##60 （3）B
【解析】（1）“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：准备油酸酒精溶液④→准备带水的浅盘和痱子粉②→形成油膜①→描绘油膜轮廓⑤→计算分子直径③
故正确的顺序为：④②①⑤③。
（2）[1]1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积
[2]面积超过小方格面积一半的小方格的个数为59个，故油膜的面积
[3]油酸分子直径
（3）A.油酸未完全散开，则S测量值偏小，则直径测量值偏大，故A错误；
B．计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格，则S测量值偏大，则直径测量值偏小，故B正确；
C．计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格，则S测量值偏小，则直径测量值偏大，故C错误。
故选B。
12. 为探究影响感应电流方向的因素，同学们做了如下的实验。

（1）所用电流计指针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从“+”接线柱流入电流计时，指针向右偏转；
（2）如图甲，将条形磁铁S极向下插入螺线管时，发现电流计的指针向右偏转。螺线管的绕线方向如图乙所示，则螺线管中感应电流产生的磁场方向__________（填“向下”或“向上”）；
（3）关于该实验，下列说法正确的是__________。（填正确答案标号）
A．将磁铁插入的速度越大，电流计指针偏转幅度越大
B．将磁铁插入的速度越大，电流计指针偏转幅度越小
C．将磁铁的N极向下，并将其抽出，电流计指针向左偏转
D．将磁铁的N极向下，并将其插入，电流计指针向右偏转
（4）本实验也可以用发光二极管代替电流计进行实验，如图丙所示，将条形磁铁N极向下插入螺线管，可观察到发光二极管__________（填“”或“”）短暂发光。由此可分析得出：当穿过螺线管的磁通量增加时，感应电流产生的磁场与条形磁铁的磁场方向__________（填“相同”或“相反”）。
【答案】（2）向下 （3）A （4） 相反
【解析】（2）[1]将条形磁铁S极向下插入螺线管时，发现电流计的指针向右偏转。说明感应电流方向为从B经螺线管到A，由安培定则可知，螺线管中感应电流产生的磁场方向向下。
（3）[2]AB．将磁铁插入的速度越大，可知穿过螺线管的磁通量变化率越大，产生的感应电动势越大，则感应电流越大，电流计指针偏转幅度越大，A正确，B错误；
C．将磁铁的N极向下，并将其抽出，则穿过螺线管的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流由电流计的正极流入，指针向右偏转，C错误；
D．将磁铁的N极向下，并将其插入，则穿过螺线管的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流由电流计的负极流入，电流计指针向左偏转，D错误。
故选A。
（4）[3]将条形磁铁N极向下插入螺线管，则穿过螺线管的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流从A经螺线管到B，可观察到发光二极管短暂发光。
[4]由此可分析得出：当穿过螺线管的磁通量增加时，感应电流产生的磁场与条形磁铁的磁场方向相反。
13. 如图所示，交流发电机的矩形金属线圈处于磁感应强度B=0.05T的匀强磁场中，其边长ab=cd=50cm，bc=ad=20cm，匝数n=100（图中只画出1匝），线圈的总电阻r=10Ω，线圈可绕垂直于磁场且过bc和ad中点的转轴OO'以角速度ω=200rad/s匀速转动。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值R=90Ω的定值电阻连接。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。
（1）求线圈中感应电动势的最大值Em；
（2）从线圈平面与磁场方向平行位置开始计时，写出线圈中感应电流i随时间t变 化的关系式；
（3）求线圈转动过程中，电阻R上的发热功率P。
【答案】（1）100V （2）A （3）45W
【解析】（1）线圈产生感应电动势最大值
解得 Em=100V
（2）根据闭合电路欧姆定律可知，线圈中感应电流的最大值
从线圈平面与磁场方向平行位置开始计时，线圈中感应电流瞬时值
解得A
（3）通过电阻R的电流的有效值
电阻R上产生的发热功率
14. 利用电磁场实现离子偏转是科学仪器中广泛应用的技术。如图所示，在xOy坐标系的y轴左侧存在沿y轴负方向的匀强电场，y轴右侧存在垂直于xOy平面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场。现有一质量为m，电荷量为q的带正电粒子，从P点（-6L，4L）以大小为3v0的初速度沿x轴正方向发射，恰好经过坐标原点O进入右侧磁场，再经过M点（未画出）返回y轴左侧。不计带电粒子的重力，已知，。求：
（1）匀强电场的电场强度E的大小；
（2）粒子从P点运动到M点的时间。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）粒子在PO间做类平抛运动，平行于x轴方向有
解得
平行于y轴方向有
根据牛顿第二定律有
解得
（2）设粒子经过O点时与x轴正方向间的夹角为θ，则沿y轴方向的分速度
又
解得
粒子在磁场中运动的速度
如图所示，得
粒子在y轴右侧做圆周运动的时间
由洛伦兹力提供向心力有
代入可得，
从P点运动到M点的总时间
15. 如图甲所示，在倾角θ = 30°的斜面上固定两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ，导轨间距为L = 0.2 m，空间分布着磁感应强度大小为B = 2 T，方向垂直导轨平面向上的匀强磁场。将两根始终与导轨垂直且接触良好的金属棒a、b放置在导轨上。已知两棒的长度均为L，电阻均为R = 0.2 Ω，质量均为m = 0.2 kg，不考虑其他电阻，不计绳与滑轮间摩擦，重力加速度大小为g = 10 m/s2。
（1）若给金属棒b一个沿导轨向上的初速度v0，同时静止释放金属棒a，发现释放瞬间金属棒a恰好无运动趋势，求v0大小。
（2）将金属棒a锁定，将b用轻绳通过定滑轮和物块c连接，如图乙，同时由静止释放金属棒b和物块c，c质量为m = 0.2 kg，求金属棒b的最大速度。
（3）在第（2）问的基础上，金属棒b速度达到最大时剪断细线，同时解除a的锁定，经t = 0.32 s后金属棒b到达最高点，此时金属棒a下滑了xa = 0.1 m，求：金属棒b沿导轨向上滑动的最大距离xb及剪断细线到金属棒b上升到最高点时间内回路产生的热量Q。
【答案】（1）2.5 m/s （2）2.5 m/s；沿导轨向上 （3）0.35 m；0.326 J
【解析】（1）金属棒a恰好无运动趋势，处于平衡状态，有
金属棒b切割磁感线，有
联立解得
（2）设物块c和金属棒b运动的加速度大小为a，速度大小为v，对物块c受力分析得
对金属棒b受力分析得
当加速度大小为0时，金属棒b速度达到最大值，即
解得
方向沿导轨向上。
（3）对金属棒b由动量定理得
其中
根据法拉第电磁感应定律可得
联立解得
对金属棒a由动量定理得
联立解得
由能量守恒得
解得