精品解析：浙江杭州浙江大学附属中学2024-2025学年高二下学期期中物理试卷

2024~2025学年浙江杭州西湖区浙江大学附属中学高二下学期期中物理试卷 1. 电池容量常以“mA·h”和“W·h”为单位，“mA·h”和“W·h”分别指的是（　　） A. 电量与功率 B. 电流与功率 C. 电量与电能 D. 电流与电能 【答案】C 【解析】 【详解】根据可知，mA·h是电量的单位；根据可知，W·h是电能的单位。 故选C。 2. 2025年2月7日，第九届亚洲冬季运动会在黑龙江哈尔滨举行。若不计空气阻力，关于下列亚冬会比赛项目，说法正确的是（　　） A. 甲图中，判断两个冰壶能否碰撞时可以将冰壶看做质点 B. 乙图中，短道速滑运动员转弯时受力平衡 C. 丙图中，在高山滑雪比赛时，运动员的路程等于位移大小 D. 丁图中，当表演空中技巧时，运动员处于失重状态 【答案】D 【解析】 【详解】A．当物体的大小、形状对所研究的问题没有影响或者影响很小时，可将物体看成质点，所以判断两个冰壶能否碰撞时不可以将冰壶看做质点，故A错误； B．短道速滑运动员转弯时需要向心力，受力不平衡，故B错误； C．在高山滑雪比赛时，运动员做曲线运动，其路程大于位移大小，故C错误； D．当表演空中技巧时，受竖直向下的重力，运动员处于失重状态，故D正确。 故选D。 3. 2024年8月4日在巴黎奥运会体操男子吊环决赛中，中国选手刘洋和邹敬园包揽冠亚军。如图甲所示是刘洋在比赛中的“十字支撑”动作。要完成该动作，运动员先双手向下撑住吊环，此时两根等长的吊绳沿竖直方向，然后双臂缓慢张开身体下移，如图乙所示。若吊环的两根绳的拉力大小均为，它们的合力大小为F，则在运动员双臂张开两手距离增大的过程中（　　） A. 增大，F不变 B. 不变，F增大 C. 减小，F不变 D. 增大，F增大 【答案】A 【解析】 【详解】对运动员受力分析，受到两根绳的拉力和重力，两根绳拉力的合力F与重力等大反向，所以 设两根绳的夹角为，则 在运动员双臂张开两手间距增大的过程中，增大，减小，而不变，所以增大。 故选A。 4. 雷雨天带电的乌云飘过一栋建筑物上空时，在避雷针周围形成电场，a、b、c、d为等差等势面，一个电子在电场中的运动轨迹如图中实线所示，A、B是轨迹上的两点，不计电子的重力。下列说法正确的是（　　） A. 云层带正电 B. A点的电场强度大小比B点的大 C. 电子在A点电势能比在B点电势能大 D. 电子在A点速度比在B点速度小 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据电子所受电场力的方向斜向左上，根据电场线的方向可知，A点电势比B点电势高，由此可知云层带负电，A项错误； B．根据等差等势面的疏密可知，A点场强比B点场强大，B项正确； C．根据结合A选项可知电子在A点电势能比在B点电势能小，C项错误； D．若电子从A运动到B，电场力方向与运动方向的夹角为钝角，则电场力做负功，电子在A点速度比在B点速度大，D项错误。 故选B。 5. 智能手机安装程序“phyphox”的APP软件就能测量加速度。打开APP，点击“开始”，在移动手机的过程中（如图所示，y轴为竖直方向，x、z为水平面内相互垂直的两个方向），可以在手机屏幕上看到三个方向加速度图像的曲线出现波动，从而得到三个方向的加速度值。现在某同学利用手机做自由落体运动，测当地的重力加速度，测得实验数据发现只有y轴方向曲线变化明显，则下列说法正确的是（　　） A. 由图可以估算，物体落地时的速度大小约为0.2m/s B. 由图可以估算，物体落地时的位移大小约为0.4m C. 由图可知物体开始下落时加速度迅速增大，这可能是由于手机受到的空气阻力导致的 D. 由图可知当地的重力加速度值可以取虚线框中倾斜直线段加速度的最大值 【答案】B 【解析】 【详解】AB．由图可知，物体在空中运动的时间约为 加速度大小约为 所以，物体落地时的速度大小约为 落地时的位移大小约为 故A错误，B正确； C．物体开始下落时加速度迅速增大，是由于手机受到的重力导致的，故C错误； D．虚线框中加速度的数值逐渐减小，这是由于物体速度越大受到的空气阻力越大造成的，所以，空气阻力不能忽略，当地的重力加速度值比虚线框中倾斜直线段加速度的最大值大，故D错误。 故选B。 6. 中国预计将在2028年实现载人登月计划，把月球作为登上更遥远行星的一个落脚点。如图所示是“嫦娥一号”被月球引力捕获后成为绕月卫星的示意图。关于“嫦娥一号”下列说法正确的是（　　） A. 在地球上发射时的速度必须大于11.2km/s B. 在轨道Ⅱ上Q点的速度大于轨道Ⅲ上Q点的速度 C. 在不同的绕月轨道上，相同时间内嫦娥一号与月心连线扫过的面积相同 D. 绕月轨道Ⅱ变轨到Ⅰ上需在Q点减速 【答案】D 【解析】 【详解】A．11.2km/s 是第二宇宙速度，是卫星挣脱地球引力束缚的最小发射速度。“嫦娥一号” 是绕月卫星，没有脱离地球引力束缚，其在地球上发射时的速度应大于第一宇宙速度 7.9km/s 且小于 11.2km/s ，故A错误； B．从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅲ，需要在Q点加速做离心运动，所以在轨道Ⅲ上Q点的速度大于轨道Ⅱ上Q点的速度，故B错误； C．开普勒第二定律（面积定律）是针对同一轨道而言的，不同的绕月轨道不满足相同时间内与月心连线扫过的面积相同这一规律 ，故C错误； D．绕月轨道Ⅱ变轨到Ⅰ，从高轨道变到低轨道，做近心运动，需在Q点减速，故D正确。 故选D。 7. 以下四幅图片：图甲中闭合线圈平面垂直于磁场，线圈在磁场中旋转；图乙中是真空冶炼炉；图丙中是在匀强磁场内运动的闭合线框；图丁是研究自感现象的实验电路图。下列说法正确的是（　　） A. 图甲中，线圈在磁场中旋转会产生感应电流 B. 图乙中，真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置 C. 图丙中，闭合线框中感应电流的方向为a→c→b D. 图丁中，电路开关断开瞬间，灯泡A会立即熄灭 【答案】B 【解析】 【详解】A．图甲中线圈旋转时，通过线圈横截面的磁通量是不变的，所以不产生感应电流，故A错误； B．交流电源会产生交变电场与磁场，在冶炼炉中的金属会因此产生涡流并发热，来帮助熔化金属，故B正确； C．图丙中线圈转动时，通过线圈横截面的磁通量一直是0，不产生感应电流，故C错误； D．图丁中，电路开关断开瞬间，电感L中的电流逐渐减小，在电感与灯泡间形成新的回路，灯泡会逐渐熄灭，故D错误。 故选B。 8. 安全气囊是汽车重要的被动安全装备，能够在车辆发生碰撞时迅速充气弹出，为车内乘客提供保护。在某次试验中，可视为质点的头锤从距气囊上表面高H=1.8m处由静止自由落下，以头锤到气囊上表面为计时起点，气囊对其的作用力F随时间t变化的图像如图乙所示，已知头锤质量M=3.0kg，重力加速度g取10m/s²，下列说法正确的是（　　） A. 头锤落到气囊上表面时的速度大小为4m/s B. 碰撞过程中F的冲量大小为6N·s C. 碰撞结束后头锤上升最大高度为0.8m D. 碰撞过程中系统损失的机械能为20J 【答案】C 【解析】 【详解】A．设头锤落到气囊上表面时的速度大小为v0，由自由落体运动公式得 解得 故A错误； B．F-t图像与坐标轴围成的面积表示冲量，由图像可知碰撞过程中F的冲量大小为 故B错误； C．以竖直向上为正方向，头锤与气囊作用过程，由动量定理得 设上升的最大高度为h，由动能定理得 解得 故C正确； D．碰撞过程中系统损失的机械能为 故D错误。 故选C。 9. 某国产品牌电动汽车配备基于电容器的制动能量回收系统，它有效增加电动汽车的续航里程。其工作原理为踩下驱动踏板时电池给电动机供电，松开驱动踏板或踩下刹车踏板时发电机工作回收能量。为进一步研究，某兴趣小组设计如图甲的模型。导线框abcd所在处剖面图如图乙所示，在磁极与圆柱形铁芯之间形成辐射状的磁场，导线框的ab、dc边经过处的磁感应强度大小均相同，导线框可在两金属半圆A、D内侧自由转动，且接触良好，当导线框在如图所示位置时（　　）。 A. 松开驱动踏板或踩下刹车踏板，应该是接通开关1 B. 踩下驱动踏板，导线框将会顺时针转动 C. 松开驱动踏板，电容器上板带负电 D. 松开驱动踏板，半圆环A、D两端输出的是交流电 【答案】C 【解析】 【详解】A．由于工作原理为踩下驱动踏板时电池给电动机供电，线圈在安培力作用下开始转动，此时应该接通开关1，松开驱动踏板或踩下刹车踏板时发电机工作回收能量，线圈转动切割磁感线，产生感应电动势，线圈开始对电容器充电，此时应该接通开关2，故A错误； B．结合上述，踩下驱动踏板时接通开关1，导线框中有沿的电流，根据左手定则可知，磁场对dc边的安培力方向向右，磁场对ab边的安培力方向向左，导线框将会逆时针转动，故B错误； C．松开驱动踏板时接通开关2，导线框逆时针转动，根据右手定则可知，导线框切割磁感线产生的感应电流方向沿，导线框为一个等效电源，a端为等效电源的负极，可知，电容器上板带负电，故C正确； D．松开驱动踏板时接通开关2，导线框逆时针转动，根据右手定则可知，导线框中的感应电流总是从金属半圆A端进入导线框后再从金属半圆D端流出，可知，半圆环A、D两端输出的是直流电，故D错误。 故选C。 10. 如图甲所示，一束单色光a沿半径方向射入半圆形玻璃砖，光线a与直径的夹角为，反射光线b的强度随夹角的变化关系如图乙所示。图丙是与图甲用同种材料制作的截面是等腰直角三角形的三棱镜，为嵌在三棱镜内部紧贴的上述单色可见光的线状光源，与三棱镜的面垂直，D位于线段的中点，图丁为其面的正视图。若只考虑由直接射向侧面的光线。以下结论正确的是（　　） A. 该单色光的在玻璃砖中的全反射临界角为 B. 该单色光的在该玻璃砖中的播速度为 C. 光从面出射的区域占该侧面总面积的 D. 若发出的单色光频率变小，面有光出射的区域面积将减小 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据反射光线b的强度随夹角的变化关系图知，时发生全反射，所以全反射临界角为此时的入射角 故A错误； B．由全反射临界角与折射率的关系 知，该单色光的折射率 根据 解得 故B错误； C．根据A项分析知，临界角为，即光线在面上入射角为范围内面有光出射 设，则由几何知识可知， 则光从面出射的区域占该侧面总面积的比例为，故C正确； D．由于频率越小，折射率越小，当光源发出光的频率变小时，折射率也会变小，导致临界角增大，出射光线区域的面积将增大，故D错误。 故选C。 11. 如图1所示，三束由氢原子发出的可见光分别由真空玻璃管的窗口射向阴极。调节滑动变阻器，记录电流表与电压表示数，和对应的曲线交点为，两者关系如图2所示。下列说法正确的是（　　） A. 三束光分别射入同一单缝衍射装置时，的中央亮纹比窄 B. 光照射阴极产生的光电子的最小德布罗意波长小于光照射阴极产生的光电子的最小德布罗意波长 C. 若三束可见光为氢原子从相应高能级向第一激发态跃迁时产生，则三束光中对应的能级最低 D. 对应于图2中的点，、光照射阴极时，单位时间到达阳极的光电子数目相等 【答案】AD 【解析】 【详解】A．根据 由图可知Q光的遏止电压大于R光，可知Q光的频率大于R光的频率，所以Q光的波长小于R光的波长，则分别射入同一单缝衍射装置时，R光的衍射现象比Q光更明显，则Q光的中央亮纹比R光窄，故A正确； B．同理可知P、Q产生的光电子在处Q的最大初动能比P大，根据 可知最小德布罗意波长，P大于Q，故B错误； C．因Q对应的能量最大，则氢原子向第一激发态跃迁发光时，根据，可知三束光中Q对应的能级最高，故C错误； D．对应于图2中的点，P和Q的光电流相等，可知P和Q单位时间到达阳极的光电子数目相等，故D正确。 故选AD。 12. 2024年8月10日，中国队在巴黎奥运会上夺得艺术体操集体全能冠军，实现历史性突破。如图（a）所示，一运动员手持细棒沿竖直方向上下抖动彩绳的一端，绳上的“波浪”向前传播，这样的“波浪”可近似为简谐横波，图（b）为该横波在时的波形图，图（c）为图（b）中质点P的振动图像，则（　　） A. 5s内质点P运动的路程为4m B. 时，质点P的速度大小为1.0m/s C. 时，处的质点向下振动 D. 若提高抖动频率，该波在绳中的传播速度将增大 【答案】AC 【解析】 【详解】C．由图（c）可知，P点在0.5s时将向上运动，根据“同侧法”可以得到该波沿x轴正方向传播，再根据“同侧法”可以判断出处的质点在0.5s时即将向下振动，时，即再经过，可知处的质点正从波峰位置向下振动，故C正确； A．由图（c）可知周期为，故5s内质点P运动路程为20倍的振幅（），路程为4m，故A正确； B．由图（b）可知质点P在0.75s时，即再经过，可知其位于波峰位置，速度为0，故B错误； D．简谐波在绳中的传播速度只取决于介质，与振动频率无关，故D错误。 故选AC。 13. 如图甲是法拉第发明的铜盘发电机，也是人类历史上第一台发电机。利用这个发电机给平行金属板电容器供电，如图乙。已知铜盘的半径为L，加在盘下侧的匀强磁场磁感应强度为B1，盘匀速转动的角速度为ω，每块平行板长度为d，板间距离也为d，板间加垂直纸面向内、磁感应强度为B2的匀强磁场，重力加速度为g。下列选项正确的是（　　） A. 若铜盘按照图示方向转动，那么平行板电容器C板电势高 B. 铜盘产生的感应电动势为E感 C. 若一电子（不计重力）从电容器两板中间水平向右射入，恰能匀速直线运动从右侧水平射出，则电子射入时速度为 D. 若有一带电量为-q的小球从电容器两板中间水平向右射入，在复合场中做匀速圆周运动，则小球的质量为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．根据右手定则，若铜盘按照图示方向转动，则圆心处电势高于边缘处电势，那么平行板电容器C板电势高，故A正确； B．依题意，铜盘做的是转动切割，所以铜盘产生的感应电动势为 E感 故B错误； C．若一电子（不计重力）从电容器两板中间水平向右射入，恰能匀速直线运动从右侧水平射出，对电子受力分析，可得 又 联立，解得 故C错误； D．依题意，对小球受力分析，有 解得 故D正确。 故选AD。 14. 下列是《普通高中物理课程标准》中的三个必做实验，请回答下列问题。 （1）图（a）是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置图。在平衡摩擦力之后，需挑选质量合适的钩码，使钩码的质量m__________（选填“远小于”或“远大于”）小车的质量M；图（b）是某次实验得到纸带的一部分，已知打点计时器的打点周期为T，每5个点取一个计数点，测得相邻计数点之间的距离分别为x1、x2、x3、x4，则小车加速度大小a=__________（用题中已知字母表示，下同）。    （2）小彭同学用游标卡尺测量一小球的直径，如图（c），读数前应通过部件__________（选填“A”或“B”）锁定游标尺，该小球的直径__________mm。 （3）如图（d）所示为两小球在斜槽末端碰撞验证动量守恒定律的实验。O是斜槽末端在纸面上的投影点，最终确定P点为A球单独落下的落点，M点和N点为两球相碰后的落点，测得OM=x1，OP=x2，ON=x3，A、B两小球质量为mA、mB，在误差范围内，若关系式__________成立，即可验证碰撞过程动量守恒。 【答案】（1） ①. 远小于 ②. （2） ①. A ②. 16.3 （3） 【解析】 【小问1详解】 [1]对钩码和小车，分别根据牛顿第二定律有， 联立可得 由此可知，只有当m远小于M时，才可认为钩码所受的重力等于小车所受的合外力； [2]已知打点计时器的打点周期为T，每5个点取一个计数点，则相邻计数点间的时间间隔为 根据逐差法可得加速度大小为 【小问2详解】 [1]为防止读数时游标卡尺发生运动，读数前应锁定图（c）中的部件A； [2]游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和，所以小球的直径为 【小问3详解】 小球离开轨道后做平抛运动，小球抛出点的高度相同，它们在空中运动时间相等，如果碰撞过程动量守恒，则 两边同时乘以t，得 即 所以要验证的表达式为 15. 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。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”）。 （2）关于该实验，下列说法正确的是（　　） 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 （3）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，将条形磁铁极向下插入螺线管，可观察到发光二极管__________（填“D1”或“D2”）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】（1）向下 （2）A （3） ①. D1 ②. 相反 【解析】 【小问1详解】 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，由右手螺旋定则可知，螺线管中感应电流产生的磁场方向向下。 【小问2详解】 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，故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，故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，故D错误。 故选A。 【小问3详解】 [1]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，感应电流从上端经螺线管到下端，可观察到发光二极管D1短暂发光； [2]由此可知，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。 16. 某同学根据所学知识制作了一台简易电子秤，原理图如图甲所示，图中电压表可视为理想电压表（量程为3V），滑动变阻器的最大阻值为R = 12Ω，该同学用刻度尺测得滑动变阻器有电阻丝缠绕的ab部分的长度为L = 20cm（电阻丝缠绕均匀）。 （1）该同学先利用如图乙所示电路测定电子秤里两节纽扣电池（如图丙所示）的电动势和内阻，根据多次测量得到的数据作出的U′—I图像如图丁所示，可知这两节纽扣电池串联后的电动势为E = ______V，内阻为r = ______Ω； （2）该同学想得到电压表的示数U与被测物体质量m之间的关系，设计了如下实验： ①调节图甲中滑动变阻器的滑片P的位置，使电压表的示数恰好为零； ②在托盘里缓慢加入细砂，直到滑动变阻器的滑片P恰好滑到b端，然后调节电阻箱R0，直到电压表达到满偏，实验过程中弹簧一直处于弹性限度内，则此时电阻箱的读数为R0= ______Ω； ③已知所用的弹簧的劲度系数为k = 2.0 × 102N/m，重力加速度g = 10m/s2，则该电子秤所能称量的最大质量为m = ______kg（结果保留两位有效数字）； （3）实验过程所称量物体的质量和电压表的示数U的关系为______（填“线性”或“非线性”）。 【答案】 ①. 4.0 ②. 0.5 ③. 3.5 ④. 4.0 ⑤. 线性 【解析】 【详解】（1）[1][2]对图乙所示电路，根据闭合电路欧姆定律可得 E = U′ + Ir 即 U′ = E - Ir U′—I图像与纵轴交点的纵坐标等于两节纽扣电池串联后的电动势，图线斜率的绝对值等于电池的内阻，由题图丁可知电动势为 E = 4.0V 内阻为 （2）[3]电压表达到满偏时滑动变阻器接入电路的阻值为R = 12Ω，根据欧姆定律可得 解得 R0 = 3.5Ω [4]滑动变阻器的滑片P滑到b端，弹簧的形变量增加了20cm，由平衡条件有 kΔx = mg 则该电子秤所能称量的最大质量为 m = 4.0kg （3）[5]所称量物体的质量 电压表的示数为 联立可得 可知所称量物体的质量m和电压表的示数U的关系为线性关系。 17. 如图所示为一超重报警装置，其主体是水平地面上的竖直薄壁密闭容器且导热性能良好。容器高、横截面积，底部是深的预警区域，内有一厚度和质量均不计的活塞。活塞通过轻杆连接轻质平台，当活塞进入预警区域时，系统会发出超重预警。平台上未放重物时，内部封闭气柱长度；平台上轻放质量为M的重物时，活塞最终恰好稳定在预警区域上边界。已知环境温度，大气压强，不计摩擦阻力，求： （1）重物的质量M； （2）放上M至活塞最终稳定的过程中，密闭气体与外界交换的热量Q； （3）若环境温度变为且外界大气压强不变，为保证放上M后活塞最终仍稳定在预警区域上边界，应充装与封闭气体同温同压的气体多少体积？ 【答案】（1）；（2）气体对外界放出的热量为；（3） 【解析】 【详解】（1）最终稳定时，封闭气体温度不变，则 可得 又因为 代入相关已知数据求得 （2）设外界大气压力和重物对封闭气体做功为，则 代入数据求得 在（1）问的情况下，封闭气体内能不变（），根据热力学第一定律可得，气体对外界放出的热量为 （3）外界大气压强不变，所以环境温度变化时，满足 即 解得 所以应充装同温同压的气体体积为 18. 某物理兴趣小组受游乐园的“极速穿梭”过山车轨道启发，设计了一款游戏闯关装置。如图所示，在竖直截面内，质量为m=0.1kg的小球a悬挂于O点，并向左拉开一定的高度h由静止下摆，悬点O正下方A点静置另一质量也为m的物块b，细绳始终张紧，小球摆到最低点与b发生弹性正碰，水平直轨道AG上有一半径为R=0.1m的光滑圆轨道BCD与其相切连接。圆轨道左侧是细管道，在底部B、D轨道错开，其右侧有长L=1.5m的水平传送带与直轨道无缝连接。两个相同的四分之一圆管道拼接成管道GH，圆管道半径为r=0.1m，其与直轨道HI相切于H点，直轨道HI右侧为弹性挡板，物块与其碰撞后能原速率反弹，游戏规定物块b能停在轨道HI上（不会再次通过管道回到FG上）为闯关成功。已知水平轨道FG=2DE=4AB=0.4m，HI长度为0.3m，物块与水平直轨道间的动摩擦因数均为µ1=0.25，与传送带间的动摩擦因数为µ2=0.5，其余轨道均光滑。（物块可视为质点，所有轨道平滑连接，不计空气阻力，g=10m/s2） （1）若h=0.2m，求a、b碰后瞬间物块b的速度v0的大小； （2）若物块b恰能通过圆轨道最高点C，求小球a释放的高度h1； （3）若传送带以恒定速度v1=3m/s顺时针转动，在（）条件下求物块b通过传送带的时间和系统摩擦产生的热量； （4）若小球a由高度h2=0.3m处静止释放，且传送带以恒定线速度顺时针转动，要使游戏闯关成功，求传送带的速度v应满足的条件。 【答案】（1）2m/s （2）0.275m （3），0.05J （4） 【解析】 【小问1详解】 对小球a，根据机械能守恒定律可得 小球a与物块b碰撞过程满足， 联立解得， 【小问2详解】 若物块b恰能通过圆轨道最高点C，则 对物块b，有 小球a与物块b碰撞过程满足， 对小球a，有 联立可得 【小问3详解】 物块从A运动到E，根据动能定理有 解得 由于 说明物块先做匀加速直线运动，后做匀速直线运动，所以 系统摩擦产生的热量为 【小问4详解】 对小球a，有 小球a与物块b碰撞过程满足， 对物块b，有 联立解得 若滑块在HI上与弹性挡板碰撞后，恰好停在H点，则从F到停下由动能定理得 解得 若滑块恰好停在I点，则从F到停下由动能定理得 解得 则传送带的速度需满足的条件 19. 如图甲所示，“日”字形单匝线框平放在粗糙的水平桌面上，线框可以看作两个正方形，正方形的每条边长为L=0.3m，线框总质量m=0.2kg，其中Rab=Rcd=Ref=R=0.1Ω，其余边不计电阻，线框与桌面间动摩擦因数µ=0.5。线框左边用水平细绳通过光滑的轻质定滑轮悬挂一质量也为m的物块，右边有一垂直ab边的水平力F作用在ab边上。以ab边的初位置为原点建立水平向右的x轴如图，在0≤x≤0.3m桌面条形区间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T。力F拉动线框通过磁场区域，可以认为ab边刚出磁场时，cd边恰进磁场，整个过程物块都没有碰到定滑轮，线框没有离开桌面，细绳不可伸长，重力加速度g=10m/s2。 （1）若以F=5N拉动线框，求线框由静止启动瞬间的细绳拉力大小； （2）若线框以v=2m/s的速度匀速通过磁场区域，求ab边在磁场中运动时ab两点间电压Uab； （3）若线框从静止出发做匀加速直线运动，通过磁场区域过程中拉力F与时间t的图像如图乙所示，图中数据可用，求这一过程中拉力F与时间t的关系式； （4）若线框从静止出发，通过磁场区域过程中速度v与位移x的关系图像如图丙所示，图中数据可用，求ab边穿过磁场过程中ab产生的焦耳热。 【答案】（1）3N （2）0.1V （3） （4）0.06J 【解析】 【小问1详解】 若以F=5N拉动线框，根据牛顿第二定律可得， 联立解得 【小问2详解】 若线框以v=2m/s的速度匀速通过磁场区域，则 ab两点间电压为 根据闭合电路欧姆定律可得 联立解得 【小问3详解】 线框通过磁场，任何一条边切割磁感线产生的电动势都为 切割的那一条边相当于电源，另两条边并联，总电流为 在磁场中运动的那条边受到的安培力为 任意时刻，根据牛顿第二定律有， 联立可得 线框从静止出发做匀加速直线运动，则有 由图可知 联立可得， 【小问4详解】 若线框从静止出发，ab边穿过磁场时受到的安培力为 由图可知 所以 根据功能关系可得 所以 20. 中国科学院自主研制的“人造小太阳”是一个核聚变反应堆，是磁约束核聚变实验装置，该装置需要对较高速度的粒子束的各种带电离子分离出来。假设“偏转系统”的原理如图所示，从线状阴极K上连续发射出速度为零的电子被阳极A与K间的电压U0加速后，沿直线穿过A板上的线孔飞入区域Ⅰ，继续沿直线经过区域Ⅰ、Ⅱ后能打在x轴上，区域Ⅰ上下两极板间的距离2d，长方体的宽度与电子流的宽度相同均为l，长度为2l，长方体内的匀强电场方向沿y轴负向，大小为E，匀强磁场方向沿x轴正向，大小为B1，紧挨着长方体右侧有足够大的匀强磁场区域Ⅱ，方向沿z轴正向，大小为B2，距极板右侧竖直放置一块足够大的荧光屏，电子打在荧光屏上会使荧光屏发出亮光，不计电子间的相互作用及极板的边缘效应，不考虑相对论效应，重力忽略不计。求： （1）能沿直线穿过区域Ⅰ打到荧光屏x轴上电子速度； （2）电子的比荷； （3）若撤去Ⅰ区域内的磁场，并将Ⅱ区域的磁场方向改为沿x轴负向，大小不变，求（1）中原来沿OO′运动的电子射到y轴的位置； （4）若撤去Ⅰ区域内的磁场，电子恰能从Ⅰ区域的下极板边缘飞出，光屏沿z轴方向移动，求出现在荧光屏上的亮点的集合所围成的面积。 【答案】（1） （2） （3） （4） 【解析】 小问1详解】 电子在区域Ⅰ中做匀速直线运动，则 所以 【小问2详解】 电子在A、K间做匀加速直线运动，则 所以 【小问3详解】 若撤去Ⅰ区域内的磁场，并将Ⅱ区域的磁场方向改为沿x轴负向，大小不变，电子在Ⅰ区域内做类平抛运动，则，， 所以 设电子射入区域Ⅱ中的速度大小为v1，v1与y轴正方向的夹角为θ，电子做匀速圆周运动，则， 在区域Ⅱ中的偏转距离为 解得 所以 【小问4详解】 若撤去Ⅰ区域内的磁场，电子恰能从Ⅰ区域的下极板边缘飞出，则 电子进入区域Ⅱ中有 出现在荧光屏上的亮点的集合所围成的面积为 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024~2025学年浙江杭州西湖区浙江大学附属中学高二下学期期中物理试卷 1. 电池容量常以“mA·h”和“W·h”为单位，“mA·h”和“W·h”分别指的是（　　） A. 电量与功率 B. 电流与功率 C. 电量与电能 D. 电流与电能 2. 2025年2月7日，第九届亚洲冬季运动会在黑龙江哈尔滨举行。若不计空气阻力，关于下列亚冬会比赛项目，说法正确的是（　　） A. 甲图中，判断两个冰壶能否碰撞时可以将冰壶看做质点 B. 乙图中，短道速滑运动员转弯时受力平衡 C. 丙图中，在高山滑雪比赛时，运动员的路程等于位移大小 D. 丁图中，当表演空中技巧时，运动员处于失重状态 3. 2024年8月4日在巴黎奥运会体操男子吊环决赛中，中国选手刘洋和邹敬园包揽冠亚军。如图甲所示是刘洋在比赛中的“十字支撑”动作。要完成该动作，运动员先双手向下撑住吊环，此时两根等长的吊绳沿竖直方向，然后双臂缓慢张开身体下移，如图乙所示。若吊环的两根绳的拉力大小均为，它们的合力大小为F，则在运动员双臂张开两手距离增大的过程中（　　） A. 增大，F不变 B. 不变，F增大 C. 减小，F不变 D. 增大，F增大 4. 雷雨天带电的乌云飘过一栋建筑物上空时，在避雷针周围形成电场，a、b、c、d为等差等势面，一个电子在电场中的运动轨迹如图中实线所示，A、B是轨迹上的两点，不计电子的重力。下列说法正确的是（　　） A. 云层带正电 B. A点的电场强度大小比B点的大 C. 电子在A点电势能比在B点电势能大 D. 电子在A点速度比在B点速度小 5. 智能手机安装程序“phyphox”的APP软件就能测量加速度。打开APP，点击“开始”，在移动手机的过程中（如图所示，y轴为竖直方向，x、z为水平面内相互垂直的两个方向），可以在手机屏幕上看到三个方向加速度图像的曲线出现波动，从而得到三个方向的加速度值。现在某同学利用手机做自由落体运动，测当地的重力加速度，测得实验数据发现只有y轴方向曲线变化明显，则下列说法正确的是（　　） A. 由图可以估算，物体落地时的速度大小约为0.2m/s B. 由图可以估算，物体落地时的位移大小约为0.4m C. 由图可知物体开始下落时加速度迅速增大，这可能是由于手机受到的空气阻力导致的 D. 由图可知当地的重力加速度值可以取虚线框中倾斜直线段加速度的最大值 6. 中国预计将在2028年实现载人登月计划，把月球作为登上更遥远行星的一个落脚点。如图所示是“嫦娥一号”被月球引力捕获后成为绕月卫星的示意图。关于“嫦娥一号”下列说法正确的是（　　） A. 在地球上发射时的速度必须大于11.2km/s B. 在轨道Ⅱ上Q点的速度大于轨道Ⅲ上Q点的速度 C. 在不同的绕月轨道上，相同时间内嫦娥一号与月心连线扫过的面积相同 D. 绕月轨道Ⅱ变轨到Ⅰ上需在Q点减速 7. 以下四幅图片：图甲中闭合线圈平面垂直于磁场，线圈在磁场中旋转；图乙中是真空冶炼炉；图丙中是在匀强磁场内运动的闭合线框；图丁是研究自感现象的实验电路图。下列说法正确的是（　　） A. 图甲中，线圈在磁场中旋转会产生感应电流 B. 图乙中，真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置 C. 图丙中，闭合线框中感应电流的方向为a→c→b D. 图丁中，电路开关断开瞬间，灯泡A会立即熄灭 8. 安全气囊是汽车重要的被动安全装备，能够在车辆发生碰撞时迅速充气弹出，为车内乘客提供保护。在某次试验中，可视为质点的头锤从距气囊上表面高H=1.8m处由静止自由落下，以头锤到气囊上表面为计时起点，气囊对其的作用力F随时间t变化的图像如图乙所示，已知头锤质量M=3.0kg，重力加速度g取10m/s²，下列说法正确的是（　　） A. 头锤落到气囊上表面时的速度大小为4m/s B. 碰撞过程中F的冲量大小为6N·s C. 碰撞结束后头锤上升的最大高度为0.8m D. 碰撞过程中系统损失的机械能为20J 9. 某国产品牌电动汽车配备基于电容器的制动能量回收系统，它有效增加电动汽车的续航里程。其工作原理为踩下驱动踏板时电池给电动机供电，松开驱动踏板或踩下刹车踏板时发电机工作回收能量。为进一步研究，某兴趣小组设计如图甲的模型。导线框abcd所在处剖面图如图乙所示，在磁极与圆柱形铁芯之间形成辐射状的磁场，导线框的ab、dc边经过处的磁感应强度大小均相同，导线框可在两金属半圆A、D内侧自由转动，且接触良好，当导线框在如图所示位置时（　　）。 A. 松开驱动踏板或踩下刹车踏板，应该是接通开关1 B. 踩下驱动踏板，导线框将会顺时针转动 C. 松开驱动踏板，电容器上板带负电 D. 松开驱动踏板，半圆环A、D两端输出的是交流电 10. 如图甲所示，一束单色光a沿半径方向射入半圆形玻璃砖，光线a与直径的夹角为，反射光线b的强度随夹角的变化关系如图乙所示。图丙是与图甲用同种材料制作的截面是等腰直角三角形的三棱镜，为嵌在三棱镜内部紧贴的上述单色可见光的线状光源，与三棱镜的面垂直，D位于线段的中点，图丁为其面的正视图。若只考虑由直接射向侧面的光线。以下结论正确的是（　　） A. 该单色光的在玻璃砖中的全反射临界角为 B. 该单色光的在该玻璃砖中的播速度为 C. 光从面出射的区域占该侧面总面积的 D. 若发出的单色光频率变小，面有光出射的区域面积将减小 11. 如图1所示，三束由氢原子发出可见光分别由真空玻璃管的窗口射向阴极。调节滑动变阻器，记录电流表与电压表示数，和对应的曲线交点为，两者关系如图2所示。下列说法正确的是（　　） A. 三束光分别射入同一单缝衍射装置时，的中央亮纹比窄 B. 光照射阴极产生的光电子的最小德布罗意波长小于光照射阴极产生的光电子的最小德布罗意波长 C. 若三束可见光为氢原子从相应高能级向第一激发态跃迁时产生，则三束光中对应的能级最低 D. 对应于图2中的点，、光照射阴极时，单位时间到达阳极的光电子数目相等 12. 2024年8月10日，中国队在巴黎奥运会上夺得艺术体操集体全能冠军，实现历史性突破。如图（a）所示，一运动员手持细棒沿竖直方向上下抖动彩绳的一端，绳上的“波浪”向前传播，这样的“波浪”可近似为简谐横波，图（b）为该横波在时的波形图，图（c）为图（b）中质点P的振动图像，则（　　） A. 5s内质点P运动的路程为4m B. 时，质点P的速度大小为1.0m/s C. 时，处的质点向下振动 D. 若提高抖动频率，该波在绳中的传播速度将增大 13. 如图甲是法拉第发明的铜盘发电机，也是人类历史上第一台发电机。利用这个发电机给平行金属板电容器供电，如图乙。已知铜盘的半径为L，加在盘下侧的匀强磁场磁感应强度为B1，盘匀速转动的角速度为ω，每块平行板长度为d，板间距离也为d，板间加垂直纸面向内、磁感应强度为B2的匀强磁场，重力加速度为g。下列选项正确的是（　　） A. 若铜盘按照图示方向转动，那么平行板电容器C板电势高 B. 铜盘产生的感应电动势为E感 C. 若一电子（不计重力）从电容器两板中间水平向右射入，恰能匀速直线运动从右侧水平射出，则电子射入时速度为 D. 若有一带电量为-q的小球从电容器两板中间水平向右射入，在复合场中做匀速圆周运动，则小球的质量为 14. 下列是《普通高中物理课程标准》中的三个必做实验，请回答下列问题。 （1）图（a）是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置图。在平衡摩擦力之后，需挑选质量合适的钩码，使钩码的质量m__________（选填“远小于”或“远大于”）小车的质量M；图（b）是某次实验得到纸带的一部分，已知打点计时器的打点周期为T，每5个点取一个计数点，测得相邻计数点之间的距离分别为x1、x2、x3、x4，则小车加速度大小a=__________（用题中已知字母表示，下同）。    （2）小彭同学用游标卡尺测量一小球的直径，如图（c），读数前应通过部件__________（选填“A”或“B”）锁定游标尺，该小球的直径__________mm。 （3）如图（d）所示为两小球在斜槽末端碰撞验证动量守恒定律的实验。O是斜槽末端在纸面上的投影点，最终确定P点为A球单独落下的落点，M点和N点为两球相碰后的落点，测得OM=x1，OP=x2，ON=x3，A、B两小球质量为mA、mB，在误差范围内，若关系式__________成立，即可验证碰撞过程动量守恒。 15. 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。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”）。 （2）关于该实验，下列说法正确是（　　） 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 （3）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，将条形磁铁极向下插入螺线管，可观察到发光二极管__________（填“D1”或“D2”）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”）。 16. 某同学根据所学知识制作了一台简易电子秤，原理图如图甲所示，图中电压表可视为理想电压表（量程为3V），滑动变阻器的最大阻值为R = 12Ω，该同学用刻度尺测得滑动变阻器有电阻丝缠绕的ab部分的长度为L = 20cm（电阻丝缠绕均匀）。 （1）该同学先利用如图乙所示电路测定电子秤里两节纽扣电池（如图丙所示）的电动势和内阻，根据多次测量得到的数据作出的U′—I图像如图丁所示，可知这两节纽扣电池串联后的电动势为E = ______V，内阻为r = ______Ω； （2）该同学想得到电压表的示数U与被测物体质量m之间的关系，设计了如下实验： ①调节图甲中滑动变阻器的滑片P的位置，使电压表的示数恰好为零； ②在托盘里缓慢加入细砂，直到滑动变阻器滑片P恰好滑到b端，然后调节电阻箱R0，直到电压表达到满偏，实验过程中弹簧一直处于弹性限度内，则此时电阻箱的读数为R0= ______Ω； ③已知所用的弹簧的劲度系数为k = 2.0 × 102N/m，重力加速度g = 10m/s2，则该电子秤所能称量的最大质量为m = ______kg（结果保留两位有效数字）； （3）实验过程所称量物体的质量和电压表的示数U的关系为______（填“线性”或“非线性”）。 17. 如图所示为一超重报警装置，其主体是水平地面上的竖直薄壁密闭容器且导热性能良好。容器高、横截面积，底部是深的预警区域，内有一厚度和质量均不计的活塞。活塞通过轻杆连接轻质平台，当活塞进入预警区域时，系统会发出超重预警。平台上未放重物时，内部封闭气柱长度；平台上轻放质量为M的重物时，活塞最终恰好稳定在预警区域上边界。已知环境温度，大气压强，不计摩擦阻力，求： （1）重物的质量M； （2）放上M至活塞最终稳定的过程中，密闭气体与外界交换的热量Q； （3）若环境温度变为且外界大气压强不变，为保证放上M后活塞最终仍稳定在预警区域上边界，应充装与封闭气体同温同压的气体多少体积？ 18. 某物理兴趣小组受游乐园的“极速穿梭”过山车轨道启发，设计了一款游戏闯关装置。如图所示，在竖直截面内，质量为m=0.1kg的小球a悬挂于O点，并向左拉开一定的高度h由静止下摆，悬点O正下方A点静置另一质量也为m的物块b，细绳始终张紧，小球摆到最低点与b发生弹性正碰，水平直轨道AG上有一半径为R=0.1m的光滑圆轨道BCD与其相切连接。圆轨道左侧是细管道，在底部B、D轨道错开，其右侧有长L=1.5m的水平传送带与直轨道无缝连接。两个相同的四分之一圆管道拼接成管道GH，圆管道半径为r=0.1m，其与直轨道HI相切于H点，直轨道HI右侧为弹性挡板，物块与其碰撞后能原速率反弹，游戏规定物块b能停在轨道HI上（不会再次通过管道回到FG上）为闯关成功。已知水平轨道FG=2DE=4AB=0.4m，HI长度为0.3m，物块与水平直轨道间的动摩擦因数均为µ1=0.25，与传送带间的动摩擦因数为µ2=0.5，其余轨道均光滑。（物块可视为质点，所有轨道平滑连接，不计空气阻力，g=10m/s2） （1）若h=0.2m，求a、b碰后瞬间物块b速度v0的大小； （2）若物块b恰能通过圆轨道最高点C，求小球a释放的高度h1； （3）若传送带以恒定速度v1=3m/s顺时针转动，在（）条件下求物块b通过传送带的时间和系统摩擦产生的热量； （4）若小球a由高度h2=0.3m处静止释放，且传送带以恒定线速度顺时针转动，要使游戏闯关成功，求传送带速度v应满足的条件。 19. 如图甲所示，“日”字形单匝线框平放在粗糙的水平桌面上，线框可以看作两个正方形，正方形的每条边长为L=0.3m，线框总质量m=0.2kg，其中Rab=Rcd=Ref=R=0.1Ω，其余边不计电阻，线框与桌面间动摩擦因数µ=0.5。线框左边用水平细绳通过光滑的轻质定滑轮悬挂一质量也为m的物块，右边有一垂直ab边的水平力F作用在ab边上。以ab边的初位置为原点建立水平向右的x轴如图，在0≤x≤0.3m桌面条形区间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T。力F拉动线框通过磁场区域，可以认为ab边刚出磁场时，cd边恰进磁场，整个过程物块都没有碰到定滑轮，线框没有离开桌面，细绳不可伸长，重力加速度g=10m/s2。 （1）若以F=5N拉动线框，求线框由静止启动瞬间的细绳拉力大小； （2）若线框以v=2m/s的速度匀速通过磁场区域，求ab边在磁场中运动时ab两点间电压Uab； （3）若线框从静止出发做匀加速直线运动，通过磁场区域过程中拉力F与时间t的图像如图乙所示，图中数据可用，求这一过程中拉力F与时间t的关系式； （4）若线框从静止出发，通过磁场区域过程中速度v与位移x的关系图像如图丙所示，图中数据可用，求ab边穿过磁场过程中ab产生的焦耳热。 20. 中国科学院自主研制的“人造小太阳”是一个核聚变反应堆，是磁约束核聚变实验装置，该装置需要对较高速度的粒子束的各种带电离子分离出来。假设“偏转系统”的原理如图所示，从线状阴极K上连续发射出速度为零的电子被阳极A与K间的电压U0加速后，沿直线穿过A板上的线孔飞入区域Ⅰ，继续沿直线经过区域Ⅰ、Ⅱ后能打在x轴上，区域Ⅰ上下两极板间的距离2d，长方体的宽度与电子流的宽度相同均为l，长度为2l，长方体内的匀强电场方向沿y轴负向，大小为E，匀强磁场方向沿x轴正向，大小为B1，紧挨着长方体右侧有足够大的匀强磁场区域Ⅱ，方向沿z轴正向，大小为B2，距极板右侧竖直放置一块足够大的荧光屏，电子打在荧光屏上会使荧光屏发出亮光，不计电子间的相互作用及极板的边缘效应，不考虑相对论效应，重力忽略不计。求： （1）能沿直线穿过区域Ⅰ打到荧光屏x轴上的电子速度； （2）电子的比荷； （3）若撤去Ⅰ区域内的磁场，并将Ⅱ区域的磁场方向改为沿x轴负向，大小不变，求（1）中原来沿OO′运动的电子射到y轴的位置； （4）若撤去Ⅰ区域内的磁场，电子恰能从Ⅰ区域的下极板边缘飞出，光屏沿z轴方向移动，求出现在荧光屏上的亮点的集合所围成的面积。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$