安徽省合肥市第一中学2024-2025学年高二下学期期中考试物理试卷

第 1 页 共 6 页 合肥一中 2023级高二第二学期期中物理测试试题 时长：75分钟 满分：100分 一、单项选择题(本大题共 8小题，每小题 4分，共 32分。在每小题给出的四个 选项中，只有一项符合题目要求) 1.质量为 m的带电微粒 a仅在洛伦兹力作用下做半径为 r的匀速圆周运动。现在 a经过的轨 迹上放置不带电的微粒 b，则 a与 b发生完全非弹性碰撞融为一个整体。不计重力和电荷量 的损失，则该整体在磁场中做圆周运动的半径将( ) A.不变 B.变小 C.变大 D.条件不足，无法判断 2.某理想变压器的原线圈接在 220 V的正弦交流电源上，副线圈输出电压为 22 000 V，输出 电流为 300 mA。该变压器( ) A.输入电流为 30 A B.原、副线圈的匝数之比为 10∶1 C.输入电流的最大值为 15A D.原、副线圈交流电的频率之比为 1∶10 3.食盐是我们生活中不可缺少的调味品，通过研究，我们知道了食盐的微观结构如图所示。 则下列说法正确的是( ) A.食盐所有的物理性质都具有各向异性 B.食盐晶体是正六面体形 C.食盐颗粒受潮粘连成食盐块时，形状不规则，是非晶体 D.食盐在熔化时，要吸收热量，温度保持不变，所以内能也不变 4.固定的长直导线附近有一个矩形线框，它们处于同一光滑水平面上，俯视图如图所示。导 线中通有向右的电流，下列说法正确的是( ) A.电流在线框所在位置处产生的磁场方向垂直于纸面向外 B.若线框以一定的初速度远离长直导线，其受到的安培力将保持不变 C.若线框平行长直导线向右运动，线框中将产生逆时针方向的电流 D.若导线中电流突然减弱，线框将靠近长直导线 5．如图所示的等腰直角三角形 abc，顶点 a，b、c分别水平固定长度均为 L、电流均为I0 的直导线，b、c两导线中电流方向均垂直纸面向里，a导线中电流方向垂直纸面向外，已知 通电直导线在其周围空间产生的磁感应强度大小为 B = kI r ，I为直导线中的电流，r为某点到 直导线的距离。已知导线 b在 a点产生的磁感应强度大小为B0，则下列说法正确的是（ ） 第 2 页 共 6 页 A．导线 a、b连线中点处的磁感应强度大小为 2B0 B．导线 b、c连线中点处的磁感应强度大小为 0 C．导线 a所受的安培力大小为 2B0I0L，方向水平向右 D．导线 c所受的安培力大小为 2 2 B0I0L，方向水平向右 6．如图所示，两根相距为 d的平行金属导轨与水平方向的夹角为θ，两导 轨右下端与滑动变阻器、电源、开关连接成闭合回路，在两导轨间轻放一根质量为 m、长为 d的导体棒MN，导轨间存在着垂直于导轨平面向下的匀强磁场，闭合开关 S，调节滑动变 阻器，当通过导体棒的电流方向相同，大小为 I和 3I时，导体棒MN均恰好静止。已知重 力加速度为 g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则（ ） A．a端为电源的负极 B．当通过导体棒的电流为 3I时，摩擦力沿斜面向上 C．匀强磁场的磁感应强度 B = mgsinθ 2Id D．导体棒与导轨间的动摩擦因数μ = 3 2 tanθ 7．某图书馆的书籍防盗系统利用 LC振荡电路原理，在出口处的地毯下埋有线圈 L与电容 器 C构成的振荡电路，如图甲所示。当未消磁的书籍标签（内含金属材料）靠近时，线圈 的自感系数增大，导致振荡频率变化，从而触发警报。若该振荡电路中电容器上极板的电荷 量 q随时间 t变化的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ） A．t1时刻，电容器 C的电场能为零 B．t2时刻，线圈 L的自感电动势最大 C．t2 ∼ t3时间内，线圈 L中电流逐渐减小 D．0 ∼ t3时间内，未消磁的书籍标签正在远离线圈 L 8．如图甲所示，单匝矩形线框在匀强磁场 B中，绕与磁场 B垂直的轴 OO'匀速转动。已知 线框电阻为 R，转动周期为 T，穿过线框的磁通量Φ与时间 t的关系如图乙所示。则下列说 法不正确的是（ ） A．T 2 时刻，线框平面与中性面垂直 B．感应电流的有效值为 2πΦm RT C．T 4 到 3 4 T过程中，线框中平均感应电动势为2Φm T 第 3 页 共 6 页 D．线框转动一周，线框中产生的热量为2π 2Φm2 RT 二、多项选择题(本题共 2小题，每小题 5分，共 10分。在每小题给出的四个选 项中，有多项符合题目要求。全部选对的得 5 分，选对但不全的得 3分，有选 错的得 0分) 9．如图所示，abcd为边长为 L的正方形，在四分之一圆 abd区域内有垂直于纸面向外的匀 强磁场，磁感应强度大小为 B。一个质量为 m、电荷量为 q的带正电粒子从 b点沿 ba方向 以初速度大小 v（未知）射入磁场，粒子仅能从正方形 cd边（含 c、d两点）射出正方形区 域，该粒子在磁场中运动时间为 t，不计粒子的重力，则（ ） A．πm 2qB ≤ t ≤ 3πm 4qB B． 2−1 qBL m ≤ v ≤ qBL m C．3πm 8qB ≤ t ≤ πm 2qB D．qBL m ≤ v ≤ 2+1 qBL m 10.在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为 B，方向相反的水平匀强磁场，如图 所示。PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大。一个边长为 a、质量为 m、电阻为 R的金 属正方形线框，以速度 v垂直磁场方向从如图实线位置开始向右运动，当线框运动到分别有 一半面积在两个磁场中时，线框的速度为 v 2 ，则下列说法正确的是( ) A.此时线框的加速度大小为 B2a2v 2mR B.此时线框中的电功率为B 2a2v2 R C.此过程中回路产生的电能为 2mv2 D.此过程中线框受到的磁场力方向向左 三、实验题(本题共 2小题，共 17分。11题 9分，12题 8分) 11．某同学应用如图甲所示的装置做“探究气体等温变化的规律”的实验. （1）设计了如下的实验步骤，其中有错误的步骤是____（填步骤前的数字序号）. ①利用注射器选取一段空气柱为研究对象，保持气体的质量和温度不变. ②把柱塞快速地向下压或向上拉，读取空气柱的长度 L （可得到空气柱体积 V ） 与压强 P的几组数据. ③作出 1P V  图像. ④改变空气柱或环境温度，重复实验. （2）若图像中的各点位于过原点的同一条直线上，说明一定质量的某种气体， 在温度不变的情况下，压强与体积成______（选填“正比”或“反比”）. （3）图乙是该同学在不同环境温度下，对同一段空气柱实验，得出的两条等温 第 4 页 共 6 页 线 a和 b ，对应的温度分别为 Ta、 Tb ，则 Ta_____ Tb （选填“＞”“=”或“＜”） 12.某学习小组在练习使用多用电表的同时，对多用电表进行了探究。请回答下列问题： (1)如图 1所示为污水监测仪的核心部分，上下两块矩形金属极板平行正对置于排液口，排 液口厚度 d用 20分度的游标卡尺测得如图 2所示，d= ______ mm，有一匀强磁场垂直于侧 面向里，污水中含有大量的负离子，污水的流向如图 1所示时，在导体的上、下表面间可用 多用电表直流电压档测得其电压，测量时，多用电表的红表笔接 ______ 表面（填“上”或 “下”）。 (2)某同学设计出如图 3所示电路用来测量电阻，已知电流计 G的内阻为 80Ω。该同学进行 了如下操作步骤： 第一步：A、B两表笔断开时，闭合开关 S，调节 滑动变阻器 R使电流计满偏； 第二步：保持滑动变阻器滑片的位置不动，将 A、 B两表笔间接入电阻箱，改变电阻箱阻值，记下电 阻箱示数 xR 和对应的电流计示数 I； 第三步：将记录的各组 xR 、I的数据进行整理，画出了如图 4所示的 1 1 xI R  图像。 则电源的电动势为 ______ V，在第一步中回路的总电阻为 ______ Ω。 第 5 页 共 6 页 四、计算题(本题共 3小题，共 41分。13题 12分，14题 14分，15题 15分。） 13．在驻波声场作用下，水中小气泡周围液体的压强会发生周期性变化，使小气泡周期性膨 胀和收缩，气泡内气体可视为质量不变的理想气体，其膨胀和收缩过程可简化为如下图所示 的 p—V图像，气泡内气体先从压强为 P0、体积为 V0、热力学温度为 T0的状态 A等温膨胀 到体积为 6V0、压强为 pB的状态 B，然后从状态 B绝热收缩到体积为 V0、压强为 2p0、热 力学温度为 TC的状态 C，B到 C过程中外界对气体做功为W，已知 p0、V0、T0和W。求： (1)A、B状态的压强之比： (2)B、C状态的热力学温度之比； (3)A到 C过程，则此过程中气泡内气体的内能变化了多少。 14.如图所示，第一象限内存在水平向右的匀强电场，电场强度大小为 2 0mvE qL  ，第二象限内 存在垂直纸面向外的匀强磁场，第三象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场及竖直向上的匀强 电场，电场强度大小为 2E。现有一质量为 m、电荷量为 ( 0)q q  的带负电粒子从 x轴上 的 A点以初速度 0v 垂直于 x轴射入电场，经 y轴上的 P点（图中未画出）进入第二象限。 已知第二、三象限内磁场的磁感应强度的大小均为 0mvB qL  ，A点坐标为 , 0 2 L      ，不计粒子 重力。求： （1）P点的坐标； （2）粒子第一次进入第三象限的横坐标； （3）粒子第一次在第三象限运动过程中与 x轴的最远距离。 第 6 页 共 6 页 15.如图所示，固定在水平面上的光滑金属导轨���和�1�1�在�点用绝缘材料连接（连接点 大小不计），通过单刀双掷开关�与智能电源、定值电阻形成电路。导轨��与�1�1平行，间 距为 1m；△ ���1为等腰三角形，顶角∠���1 = 74∘。虚线��′、��′间距为 0.5m且均与导 轨��垂直，虚线与导轨围成的矩形和△���1内有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小均 为 1T。甲、乙为导体棒，甲静止在虚线��′处，乙静止在虚线��′右侧附近，虚线��′到单刀 双掷开关、虚线��′到��1的距离均足够长，且虚线��′到��1的导轨表面覆盖了光滑绝缘涂 层。已知甲的质量为 1kg，乙的质量为甲的�倍，甲棒接入电路的阻值和定值电阻的阻值均 为 2Ω，其余电阻不计。初始时开关�接 1，智能电源使甲中的电流始终为 1A；当甲滑过��′ 时立即将开关改接 2并保持不变，甲乙发生弹性碰撞后，甲可以向左滑过��′（此时乙还未 到达��1）。甲、乙都始终与导轨接触良好且平行于虚线��′。（sin37∘ = 0.6，cos37∘ = 0.8） (1)求甲导体棒滑离 bbˊ前瞬间智能电源输出电压大小; (2)求满足题意的 k的大小范围; (3)求 k为多大时乙恰好向右能滑到 O点。 一 合肥一中 2023 级高二第二学期期中物理测试参考答案 、单项选择题(本大题共 8 小题，每小题 4分，共 32 分。在每小题给出的四个选项中，只 有一项符合题目要求) 1.A 解析:由洛伦兹力提供向心力，有 qv0B＝mv0 2 r ，可得 r＝mv0 qB ，又 p＝mv0， 得 r＝ p qB ，碰撞过程中动量守恒，p不变，电荷量不变，则半径不变，故 A正确。 2.A 解析:原、副线圈的匝数之比为n1 n2 ＝ U1 U2 ＝ 220 22 000 ＝ 1 100 ，故 B错误；根据n1 n2 ＝ I2 I1 可得输入电流为 I1＝n2n1 I2＝100×300×10－3A＝30 A，故 A正确；输入电流的最 大值为 Im＝ 2I1＝30 2 A，故 C错误；变压器不会改变交流电的频率，故原、副 线圈交流电的频率之比为 1∶1，故 D错误。 3.B 解析:食盐晶体是正六面体形，选项 B正确；食盐具有各向异性，但并非 所有的物理性质都具有各向异性，选项 A错误；食盐颗粒受潮粘连成食盐块时， 形状不规则，但仍是晶体，选项 C 错误；食盐在熔化时，要吸收热量，温度保 持不变，所以内能增加，选项 D错误。 4.D 解析:根据安培定则可知，电流在线框处产生的磁场方向垂直于纸面向 里，故 A 项错误；当导线中电流突然减弱，线框中的磁通量减弱，为了阻碍磁 通量的减弱，此时线框中产生顺时针方向的电流，根据左手定则可以判断出线框 左右两边所受安培力方向相反，其距离直导线的距离相同，所以安培力大小相等， 即左右两边的安培力互相抵消。线框上边所受安培力向上，下边所受安培力向下， 但上边因为离直导线更近，即磁感应强度更大，其安培力更大，所以线框受到的 安培力的合力向上，即线框将靠近直导线，故 D 项正确；若线框平行长直导线 向右运动，其穿过线框的磁通量没有发生变化，所以线框中没有感应电流，故 C 项错误；电流在线框处产生的磁场方向垂直于纸面向里，当线框以一定的初速度 远离长直导线，线框中的磁通量减弱，为了阻碍磁通量的减弱，此时线圈中产生 瞬时针方向的电流，随着线框远离直导线，线框所处位置的磁感应强度减弱，所 以其所受的安培力减小，故 B项错误。 5.D 解析 A．已知导线 b在 a点产生的磁感应强度大小为B0，则导线 a、b在 ab连线中点产生的磁感应强度大小为 4B0，与导线 c在 ab连线中点产生的磁感 应强度进行矢量合成，可知导线 a、b连线中点处的磁感应强度大于 2B0，故 A 错误；B．导线 b、c在 b、c连线中点处的磁感应强度大小为 0，则 b、c连线中 点处的磁感应强度大小为导线 a在该点产生的磁感应强度，大小为B0，故 B错 误；C．导线 b、c在 a点处的磁感应强度大小为 B = 2B0，方向向上根据安培 力计算公式可知，导线 a所受的安培力大小为 F = 2B0I0L根据左手定则可知安 培力向左，故 C错误；D．由题可知导线 b在 c点处的磁感应强度大小为Bcb = B0 2 c点的磁感应强度如图由叠加原理可知 c点的磁感应强度大 小为Bc = 2B0 2 则导线所受的安培力大小为 F = 2 2 B0I0L 由左手定则可知安培力的方向水平向右，故 D正确； 6.C 解析 A．根据题意可知，导体棒受到沿导轨向上的安 培力，根据左手定则可知，导体棒中的电流方向由M指向 N，则 a端为电源的 正极，故 A错误； B．当通过导体棒的电流为 3I时，安培力较大，则摩擦力沿斜面向下，故 B错 误；C．根据平衡条件可得 BId + f = mgsinθ，3BId = f + mgsinθ联立解得 B = mgsinθ 2Id 故 C正确；D．由于 f = μFN = μmgcosθ联立可得μ = tanθ 2 故 D错误。故选 C。 7.C 解析 A．t1时刻，电容器 C上极板带电量最大，可知电场能最大，选项 A 错误；B．t2时刻，电容器放电完毕，此时线圈 L的电流最大，电流变化率最小， 则自感电动势最小，选项 B错误；C．t2 ∼ t3时间内，电容器带电量增大，则线 圈 L中电流逐渐减小，选项 C正确；D. 由图可知 0 ∼ t3时间内，振动电路的振 动周期逐渐变大，根据 T = 2π LC可知线圈自感系数 L变大，可知未消磁的书 籍标签正在靠近线圈 L，选项 D错误。故选 C。 8.C 解析 A．由图可知在T 2 时刻，回路的磁通量为零，所以线圈平面与中性面垂 直，故 A正确，不符合题意；B．线圈转动的角速度大小为ω = 2π T 感应电动势的 最大值为Em = BSω = Φmω 则感应电流的最大值为Im = Em R 感应电流的有效 值为 I = Im 2 整理可得 I = 2πΦm RT 故 B正确，不符合题意；C．T 4 到 3 4 T过程中，磁 通量变化量的绝对值为ΔΦ = 2Φm 所以这段时间内感应电动势的平均值为E = ΔΦ Δt = 2ΦmT 2 = 4Φm T 故 C错误，符合题意；D．线框转动一周产生的热量为 Q = I2RT解得 Q = 2π 2Φm2 RT 故 D正确，不符合题意。故选 C。 二、多项选择题(本题共 2 小题，每小题 5 分，共 10 分。在每小题给出的四个选项中，有多 项符合题目要求。全部选对的得 5分，选对但不全的得 3分，有选错的得 0分) 9．AB 【详解】粒子在磁场中圆周运动周期 T = 2πr v 根据洛伦兹力提供 向心力 qvB = mv 2 r 得 T = 2πm qB 如果粒子从 c点射出，画出粒子 在磁场中运动的轨迹示意图可知粒子圆周运动的圆心角为θc = 3 4 π，所用时间为tc = θc 2π T = 3 4π 2π × 2πm qB = 3πm 4qB 如果粒子从 d点射出， 画出粒子在磁场中运动的轨迹示意图，可知粒子圆周运动的圆心角为 π 2 ，所用时 间为td = θd 2π T = π 2 2π × 2πm qB = πm 2qB 所以粒子运动时间 t，有πm 2qB ≤ t ≤ 3πm 4qB 如果粒子 从 c点射出，画出粒子在磁场中运动的轨迹示意图，根据几何关系，射出磁场时 的速度反向延长线通过 a点，磁场的边长为 L，设粒子的轨道半径为 r，由几何 关系得 L + r = 2L 由洛伦兹力提供向心力得 qvB = m v 2 r 联立解得 v = 2−1 qBL m 如果粒子从 d点射出，画出粒子在磁场中运动的轨迹示意图，根据几何 关系 r = L由洛伦兹力提供向心力得qvB = m v 2 r 联立解得v = qBL m 粒子仅能从正 方形 cd边（含 c、d两点）射出正方形区域，所以 2−1 qBL m ≤ v ≤ qBL m 故选 AB。 10．BD 【详解】由于此时金属正方形线框左右两边框都能切割磁感线产生感应电动势， 根据右手定则可知左右两边框感应电动势串联，因此回路中产生的感应电动势为 E＝2Bav 2 ＝Bav，此时线框中的电功率为 P＝E 2 R ＝ B2a2v2 R ，故 B正确；线框中的感 应电流为 I＝E R ＝ Bav R ，左右两边所受安培力大小为 F＝BIa＝B 2a2v R ，根据左手定 则可知左右两边所受安培力方向相同，因此加速度大小为 a＝2F m ＝ 2B2a2v mR ，根据 能量守恒定律，可得此过程回路中产生的电能为 E＝1 2 mv2－1 2 m(v 2 )2＝3 8 mv2，故 C 错误；金属正方形线框右边框未经过 PQ时，线框内磁通量未变化，此时线框内 无感应电流，因此没有受到磁场力，当金属正方形线框右边框经过 PQ后，根据 楞次定律，线框内产生顺时针方向的感应电流，根据左手定则可知，左右两边框 受到的安培力方向均为向左，因此此过程中线框受到的磁场力方向一直向左，故 D正确。 三、实验题(本题共 2 小题，共 17 分。11 题 9 分，12 题 8 分) 11.答案：（1）② （2）反比 （3）＞ 12.答案：(1) 61.50 下 (2) 3 180 【解析】（1）根据左手定则可知，负离子所受洛伦兹力方向向上，可知金属下极 板电势高于上极板，导体的上、下表面间用多用电表直流电压档测其电压时，根 据“红进黑出”，可知多用电表的红表笔接金属下表面。 （2）[1][2] A、B两表笔断开时，闭合开关 S，调节滑动变阻器 R使电流计满偏， 根据闭合电路欧姆定律有 g g EI r r R    保持滑动变阻器滑片的位置不动，将 A、B 两表笔间接入电阻箱，改变电阻箱阻值，记下电阻箱示数 xR 和对应的电流计示数 I，根据闭合电路欧姆定律有 g g g x x x x E r R r R r R I R r R       将上述函数变形有  g g1 1 x r r R r R r I E E R       结合图 4有r+rg+R E = 60，(r+R)rg E = 220−60 0.06 其中rg = 80Ω得 E = 3V，r+R+rg=180Ω 四．计算题(本题共 3 小题，共 41 分。13 题 12 分，14 题 14 分，15 题 15 分。） 13【答案】(1)pA: pB = 6: 1 (2)TB: TC = 1: 2 (3) U W （1）由题可知，根据玻意耳定律可得 A A B Bp V p V 解得pA: pB = 6: 1 （4分） （2）根据理想气体状态方程可知 C CB B B C p Vp V T T  解得TB: TC = 1: 2 （4分） （3）BC过程，根据热力学第一定律可知 U W Q   其中 0Q  ，故气体内能增加  U W AB过程等温变化，所以气体内能不变；综合可得，AC过程内能增加W。 （4分） 14【答案】(1)(0, L) (2)-(1+√2)L (3)(2+√2)L 【解析】(1）粒子在第一象限做类平抛运动，根据类平抛的规律和牛顿第二定律 得：y=vot, L/2=at2/2 qE=ma，解得 P点的纵坐标 y=L 所以 P点的坐标（0,L) （4分） P点竖直方向的速度 vy=at，解得 vy=vo 所以 P点的速度大小 v=√2vo，方向与 y轴正方向的夹角 为θ=45°粒子在第二象限做圆周运动，洛伦兹力提供向心 力，即 qBv=mv2/r1解得轨道半径 r1=√2L，轨迹如图 根据几何关系可知：粒子垂直 x轴进入第三象限所以横坐标 x=-(r1+r1cos45°)=-(1+√2)L （5分） (3）粒子在第三象限做曲线运动，当竖直速度为 0时，离 x轴最远 x方向根据动 量定理：qBvyt= mvx, vyt=ym 其中 vx和 ym为轨迹最低点时 x方向的速度和 y方 向运动的最远距离,根据动能定理得： 2E qym=mvx2/2-mv2/2 解得：ym=(2+√2)L. (或用配速法求解，均给分） （5分） 15【答案】 (1)U=3V (2) 9 7 k  (3) 1 8 k  【解析】:(1) 由题知棒甲做匀加速直线运动 BILa m  =1m/s2 由运动公式 21 2 x at 解得:t=1s 则棒甲在滑离 bbˊ前瞬间速度为 v。=at=1m/s 根据闭合电路欧姆定律得 U-BLV=IR 所以 U=3V （5分） (2) 由(1)可知棒甲在碰前的速度为 v。=at=1m/s 以向右为正，两棒发生弹性碰撞，有 mv。=mv1+kmv2， 2 2 2 0 1 2 1 1 1 2 2 2 mv mv kmv  解得: 1 2 1 2/ , / 1 1 kv m s v m s k k      为使棒甲碰后向左滑动，显然应有 v1<0 ，即 k>1 碰后甲向左穿过磁场，假定其可以滑过虚线 a，令其滑到虚线 a时的速度大小为 v1ˊ 由动量定理有   2 2 2 2 1 1 B L v B L dt m v v R R      总 总 ， 甲向左滑过磁场的过程中，甲作电源与定值电阻串联，易知总电阻 R 总=2R。=4Ω 解得: 1 1 1 1 8 kv k     为满足题意应有 v'1>0，解得 9 7 k  综上，应有 9 7 k  （5分） (3)乙在右侧磁场中运动时，甲已经离开左侧磁场，故此时乙作电源，甲与定值电阻并 联，有 0 1= =1 2 R R 总 对乙应用动量定理，在极短时间内，有 2 2 x xB L v t km v R    总 ，令△x=vx·△t，可利用微 元法思想作如下推导: 则对全过程有   2 2 2 2 2 2=x B L x B BV V km v v R R R       四棱锥 总 总 总 其中 v2ˊ是乙到达 O点时的速度 2 2 3 1 1 1 22= 3 3 9tan 2 L V L h L m     四棱锥 解得:  2 2 2 / 1 9 v m s k k     乙恰好能滑到 0点，显然应有 v2ˊ=0，解得 1 8 k  （5分）