精品解析：湖南长沙麓山外国语实验中学2025-2026学年高二下学期7月期末物理试题

绝密★启用前 2026年上学期高二期末考试 物理 注意事项: 1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在试卷上无效。 3.考试结束后，本试卷和答题卡一并交回。 一、单选题：本大题共6小题，共24分。 1. 两小朋友分别画了一条小鱼，妹妹画的小鱼如图甲所示，哥哥画的小鱼如图乙所示，都画出了小鱼在水中吐泡泡的神韵。若气泡内气体可视为理想气体，忽略温度变化，从物理视角分析，则（ ） A. 图甲中画的气泡合理，图乙中画的气泡不合理 B. 小鱼吐的气泡上升时，泡内气体从外界吸热 C. 小鱼吐的气泡上升时，泡内气体压强增大 D. 小鱼吐的气泡上升时，液体对气泡做正功 2. 生活中很多饮料都装在玻璃瓶中。现用透明的玻璃瓶盛装西瓜汁和橙汁，对于这两瓶饮料，下列说法正确的是（　　） A. 西瓜汁反射的红色光比橙汁反射的橙色光在真空中的波长更长 B. 西瓜汁反射的红色光比橙汁反射的橙色光在玻璃中的光速更慢 C. 透过两种果汁瓶的光相遇可以发生干涉现象 D. 用完全相同的玻璃瓶装满饮料，装西瓜汁的玻璃瓶壁看起来跟装橙汁的一样厚 3. 如图甲所示是一款光电烟雾探测器的原理图。当有烟雾进入时，来自光源的光被烟雾散射后进入光电管，光射到光电管中的钠表面时会产生光电流。如果产生的光电流大于，便会触发报警系统。金属钠的遏止电压随入射光频率的变化规律如图乙所示，取元电荷，普朗克常量，真空中光速，则（ ） A. 触发报警系统时钠表面每秒释放出的光电子数最少是个 B. 图乙中图像斜率的物理意义为普朗克常量 C. 要使该探测器正常工作，光源发出的光波波长不能小于 D. 通过调节光源发光强度的办法来调整光电烟雾探测器的灵敏度是不可行的 4. 如图所示为苹果自动分拣装置的示意图。该装置把大小不同的苹果，按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。该装置的托盘秤压在压力传感器R1上。R1所受压力越大阻值越小，当R2两端电压超过某一值时，使控制电路接通，电磁铁吸动分拣开关的衔铁。该控制电路中包含保持电路，能够确保苹果在分拣板上运动时电磁铁始终保持吸动状态。下列说法正确的是（　　） A. 为了选出质量更大的苹果可以增加缠绕电磁铁线圈的匝数 B. 为了选出质量更大的苹果可以将电源A的输出电压减小 C. 为了选出质量更大的苹果可以增大R2的阻值 D. 质量大的苹果将进入上通道 5. 将一小球竖直向上抛出，其动能随时间的变化如图。已知小球受到的空气阻力与速率成正比。已知小球的质量为m，最终小球的动能为，重力加速度为g，若不考虑小球会落地，则小球在整个运动过程中（　　） A. 加速度先减小后增大 B. 合力的冲量大小为 C. 最大的加速度为 D. 从最高点下降至原位置所用时间小于 6. 如图所示，水平面内和是两条平行放置的足够长的固定粗糙金属直导轨，和是两根用细线连接的金属杆，其质量分别为和，两杆与导轨间的动摩擦因数相同。开始时恒定水平外力作用在杆上，使两杆以大小为的速度水平向右匀速运动。整个装置处在磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直，导轨电阻可忽略。在时刻将细线烧断，保持外力不变，金属杆和导轨始终接触良好，已知在时刻后杆速度大小为并保持不变，且在时间内两杆速度方向始终向右，下列说法正确的是（ ） A. 细线烧断后，流经的电流方向为由到 B. 稳定后的速度大小为 C. 时间内和的位移大小之比大于 D. 整个过程中系统动能变化量的大小等于整个系统产生的焦耳热 二、多选题：本大题共4小题，共20分。 7. 一定质量的理想气体从状态a开始经ab、bc、ca三个过程回到原状态，已知ab垂直于T轴，bc延长线过O点，下列说法正确的是（ ） A. bc过程外界对气体做功 B. ca过程气体压强不变 C. ab过程气体放出热量 D. ca过程气体内能减小 8. 如图所示的是半球形透明介质主视图，球心为，半径为，为圆面上的一点，距球心的距离为。一束截面积为的红色光束垂直射向圆面并恰好覆盖球形上表面，实验发现从点入射的光在透明介质的球面上恰好发生全反射。已知光在真空中传播的速度为，球冠的面积公式（为球冠的高），不考虑光在球形上表面的反射，下列选项正确的是（　　） A. 该介质折射率为 B. 透明介质球面被照亮的面积为 C. 距离球心处入射的光在介质中传播的时间为 D. 若将红光换成紫光，透明介质球面被照亮的面积增大 9. 如图所示，两平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，间距为，电阻不计。左端接有输出电流大小恒为 的恒流源，电流方向如图。导轨间分布着两个紧邻的正方形磁场区域、宽度均为，左侧磁场方向竖直向下，右侧磁场方向竖直向上，以导轨上两磁场交界处的 点为坐标原点，沿导轨方向建立 坐标轴，两磁场的磁感强度大小 仅随坐标 变化，且满足式中为已知常量。时，一根质量为，导轨间电阻为的导体棒以初速度从处向右运动；时，导体棒第一次到达处，且速度为0，运动过程中导体棒始终与导轨接触良好且垂直，不计空气阻力，忽略磁场的边界效应及电流对磁场的影响，下列说法正确的是（ ） A. 导体棒做简谐运动 B. 初速度 C. 若初速度变为，则导体棒的速度第一次变为0所需时间为 D. 若初速度变为，则导体棒将以两磁场交界线为中心做往复运动 10. 2025年5月1日，全球首个实现“聚变能发电演示”的紧凑型全超导托卡马克核聚变实验装置（BEST）在我国正式启动总装。如图是托卡马克环形容器中磁场截面的简化示意图，两个同心圆围成的环形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，内圆半径为。在内圆上A点有a、b、c三个粒子均在纸面内运动，并都恰好到达磁场外边界后返回。已知a、b、c带正电且比荷均为，a粒子的速度大小为，方向沿同心圆的径向；b和c粒子速度方向相反且与a粒子的速度方向垂直。不考虑带电粒子所受的重力和相互作用。下列说法正确的是（ ） A. 外圆半径等于 B. a粒子返回A点所用的最短时间为 C. b、c粒子返回A点所用的最短时间之比为 D. c粒子的速度大小为 三、实验题：本大题共2小题，共14分。 11. 某同学受太空中测量质量方法的启示，设计了如图甲的实验装置，利用动力学方法测量砂桶中砂的质量。 主要实验步骤如下： （1）平衡好摩擦力后，在砂桶中加入质量为的砂； （2）接通传感器电源，释放小车，利用传感器测出对应的位移与时间（）图像： （3）在砂桶和砂质量不变的情况下，改变小车的质量，测量出不同的加速度。 ①图乙是当小车质量为时，运动过程中传感器记录下的图像，由图可知，小车的加速度________。 ②图丙为加速度a的倒数和小车质量M的（）图像，利用题中信息求出砂的质量______（已知砂桶的质量，重力加速度）。 12. 某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力的装置，其电路如图（a）所示，为电阻箱，为半导体薄膜压力传感器，间连接电压传感器（内阻无穷大）． （1）先用欧姆表“”挡粗测的阻值，示数如图（b）所示，对应的读数是____; （2）适当调节，使电压传感器示数为0，此时，的阻值为_____（用表示）； （3）依次将的标准砝码加载到压力传感器上（压力传感器上所受压力大小等于砝码重力大小），读出电压传感器示数，所测数据如下表所示： 次数 1 2 3 4 5 6 砝码质量 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 电压 0 57 115 168 220 280 根据表中数据在图（c）上描点，绘制关系图线_____； （4）完成前面三步的实验工作后，该测量微小压力的装置即可投入使用．在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力，电压传感器示数为，则大小是_____（重力加速度取，保留2位有效数字）； （5）若在步骤（4）中换用非理想毫伏表测量间电压，在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力，此时非理想毫伏表读数为，则_____（填“>”“=”或“<”）． 四、计算题：本大题共3小题，共42分。 13. 某同学用光滑活塞将一定质量的空气（视为理想气体）封闭在汽缸内，并对缸内气体加热，气体从状态A变化到状态B过程中的p-V图像如图所示，已知气体在状态A时的热力学温度TA=280 K，该过程中气体吸收的热量Q=120 J，求： （1）气体在状态B时的热力学温度TB； （2）该过程中气体内能的增量ΔU。 14. 在2023年杭州亚运会女子铅球决赛中，我国运动员巩立姣以19.58m的成绩成功卫冕。运动员为了寻求最佳效果，训练时会尝试用不同质量的铅球分别以不同夹角抛球的感觉。如图，在某次训练中运动员将质量m＝6kg的铅球斜向上抛出，铅球离开手的瞬间速度大小v0＝10m/s，方向与水平方向夹角θ＝37°，铅球离开手时离水平地面的高度h＝2.25m。取重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，不计空气阻力。求： （1）铅球离开手瞬间的水平分速度大小v0x和竖直分速度大小v0y。 （2）铅球上升到最高点的时间t和离地面的最大高度H。 （3）运动员抛出的铅球飞出的水平距离。 15. 如图甲所示，光滑且足够长的平行金属导轨、固定在同一水平面上，两导轨间距，导轨的电阻不计，其间连接有固定电阻，导轨上停放一质量为，电阻的金属杆、整个装置处于磁感应强度为的匀强磁场中，磁场的方向竖直向下.现用一外力沿水平方向拉金属杆，使之由静止开始运动，电压传感器可将两端的电压即时采集并输入电脑，获得电压随时间的变化关系如图乙所示. （1）试证明金属杆做匀加速直线运动，并计算加速度的大小； （2）求第末外力的瞬时功率； （3）如果水平外力从静止开始拉动杆所做的功为，求回路中定值电阻上产生的焦耳热是多少？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 绝密★启用前 2026年上学期高二期末考试 物理 注意事项: 1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在试卷上无效。 3.考试结束后，本试卷和答题卡一并交回。 一、单选题：本大题共6小题，共24分。 1. 两小朋友分别画了一条小鱼，妹妹画的小鱼如图甲所示，哥哥画的小鱼如图乙所示，都画出了小鱼在水中吐泡泡的神韵。若气泡内气体可视为理想气体，忽略温度变化，从物理视角分析，则（ ） A. 图甲中画的气泡合理，图乙中画的气泡不合理 B. 小鱼吐的气泡上升时，泡内气体从外界吸热 C. 小鱼吐的气泡上升时，泡内气体压强增大 D. 小鱼吐的气泡上升时，液体对气泡做正功 【答案】B 【解析】 【详解】AC．根据液体压强公式（为大气压强，ρ为液体密度，h为深度） 气泡在上升过程中深度h减小，气泡内压强p减小。由玻意耳定律 可知压强减小则体积增大，所以气泡应该越往上越大，图乙合理，图甲不合理，故AC错误； BD．气泡上升过程中，体积增大，气体对外界做功（即液体对气泡做负功），即 。因为忽略温度变化，内能不变（） ，根据热力学第一定律 可得，这表明泡内气体从外界吸热，故B正确，D错误。 故选B。 2. 生活中很多饮料都装在玻璃瓶中。现用透明的玻璃瓶盛装西瓜汁和橙汁，对于这两瓶饮料，下列说法正确的是（　　） A. 西瓜汁反射的红色光比橙汁反射的橙色光在真空中的波长更长 B. 西瓜汁反射的红色光比橙汁反射的橙色光在玻璃中的光速更慢 C. 透过两种果汁瓶的光相遇可以发生干涉现象 D. 用完全相同的玻璃瓶装满饮料，装西瓜汁的玻璃瓶壁看起来跟装橙汁的一样厚 【答案】A 【解析】 【详解】A．因红光的频率小于橙光的频率，根据可知，西瓜汁反射的红色光比橙汁反射的橙色光在真空中的波长更长，故A正确； B．根据可知，因红光的折射率小于橙光，则西瓜汁反射的红色光比橙汁反射的橙色光在玻璃中的速度更快，故B错误； C．因不是相干光源，透过两种果汁瓶的光相遇不可能发生干涉现象，故C错误； D．红光的折射率更小，射到玻璃瓶壁上时的“视深”更大，看起来比装橙汁的更厚一些，故D错误。 故选A。 3. 如图甲所示是一款光电烟雾探测器的原理图。当有烟雾进入时，来自光源的光被烟雾散射后进入光电管，光射到光电管中的钠表面时会产生光电流。如果产生的光电流大于，便会触发报警系统。金属钠的遏止电压随入射光频率的变化规律如图乙所示，取元电荷，普朗克常量，真空中光速，则（ ） A. 触发报警系统时钠表面每秒释放出的光电子数最少是个 B. 图乙中图像斜率的物理意义为普朗克常量 C. 要使该探测器正常工作，光源发出的光波波长不能小于 D. 通过调节光源发光强度的办法来调整光电烟雾探测器的灵敏度是不可行的 【答案】A 【解析】 【详解】A．报警系统触发时光电流的临界值为，设每秒从钠表面逸出的光电子数为，则光电流满足 解得 代入数据解得 因此触发报警系统时，钠表面每秒释放出的光电子数至少约为个，故A正确； B．根据爱因斯坦光电效应方程有 整理可得 因此图像斜率的物理意义为，不是普朗克常量，故B错误； C．由图乙可知，当时，图像的纵截距为，根据纵截距关系有 解得 钠的极限频率满足 光源能够使钠发生光电效应的条件为，即波长满足，其中 代入数据解得 因此光源发出的光波长不能大于，故C错误； D．在入射光频率高于极限频率时，光电流随入射光强度增大而增大，因此调节光源发光强度可以改变相同烟雾浓度下产生的光电流，从而调节探测器触发报警所需的烟雾浓度，即可以调节探测器的灵敏度，故D错误。 故选A。 4. 如图所示为苹果自动分拣装置的示意图。该装置把大小不同的苹果，按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。该装置的托盘秤压在压力传感器R1上。R1所受压力越大阻值越小，当R2两端电压超过某一值时，使控制电路接通，电磁铁吸动分拣开关的衔铁。该控制电路中包含保持电路，能够确保苹果在分拣板上运动时电磁铁始终保持吸动状态。下列说法正确的是（　　） A. 为了选出质量更大的苹果可以增加缠绕电磁铁线圈的匝数 B. 为了选出质量更大的苹果可以将电源A的输出电压减小 C. 为了选出质量更大的苹果可以增大R2的阻值 D. 质量大的苹果将进入上通道 【答案】B 【解析】 【详解】D．大苹果通过托盘秤时，两端的电压达到放大电路的激励电压，使放大电路中的电磁铁吸动分拣开关的衔铁，大苹果进入下面的通道，故D错误； A．为了选出质量更大的苹果，就要保持电磁铁的磁性不变，而因压力越大，电阻R1越小，此时回路中的电流就越大，而要保持电磁铁的磁性不变，只需要减小缠绕电磁铁线圈的匝数，故A错误； B．为了选出质量更大的苹果，就要使得R2两端电压保持不变，因R1减小，而其他条件不变的情况下，只能减小和传感器R1相连接电路中电源A的输出电源，故B正确； C．为了选出质量更大的苹果，就要使得R2两端电压保持不变，因压力越大，电阻R1越小，此时回路中的电流就越大，R2的电压就会变得更大，则要想保持R2的电压和原来一致，则只适当减小R2的阻值，故C错误。 故选B。 5. 将一小球竖直向上抛出，其动能随时间的变化如图。已知小球受到的空气阻力与速率成正比。已知小球的质量为m，最终小球的动能为，重力加速度为g，若不考虑小球会落地，则小球在整个运动过程中（　　） A. 加速度先减小后增大 B. 合力的冲量大小为 C. 最大的加速度为 D. 从最高点下降至原位置所用时间小于 【答案】C 【解析】 【详解】A．小球受到的空气阻力与速率成正比，即，上升过程，由牛顿第二定律有 小球做加速度逐渐减小的减速直线运动，到最高点速度减为零，加速度减小为ｇ； 小球下降的过程，有 小球做加速度逐渐减小的加速直线运动，当加速度减为零后，小球向下做匀速直线运动，故全程加速度一直减小，故Ａ错误； B．设小球的初速度为，满足 而小球的末速度为，有 取向下为正，根据动量定律有 故B错误； C．小球刚抛出时阻力最大，其加速度最大，有 当小球向下匀速时，有 联立解得 故C正确； D．小球上升和下降回到出发点的过程，由逆向思维有 因，则有 即从最高点下降至原位置所用时间大于，故D错误。 故选C。 6. 如图所示，水平面内和是两条平行放置的足够长的固定粗糙金属直导轨，和是两根用细线连接的金属杆，其质量分别为和，两杆与导轨间的动摩擦因数相同。开始时恒定水平外力作用在杆上，使两杆以大小为的速度水平向右匀速运动。整个装置处在磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直，导轨电阻可忽略。在时刻将细线烧断，保持外力不变，金属杆和导轨始终接触良好，已知在时刻后杆速度大小为并保持不变，且在时间内两杆速度方向始终向右，下列说法正确的是（ ） A. 细线烧断后，流经的电流方向为由到 B. 稳定后的速度大小为 C. 时间内和的位移大小之比大于 D. 整个过程中系统动能变化量的大小等于整个系统产生的焦耳热 【答案】C 【解析】 【详解】A．细线烧断前两杆速度相同，回路面积不变，回路中无感应电流。细线烧断后，由于外力仍作用于杆MN，杆MN加速，杆M'N'在摩擦力作用下减速，因此有。设导轨间距为，回路总电阻为，感应电流大小为 两杆间的距离增大，垂直纸面向里的磁通量增大，根据楞次定律，感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外，回路中的电流方向为逆时针，因此杆MN中的电流方向由到，故A错误； B．细线烧断前两杆以匀速运动，回路中无电流，外力与两杆受到的滑动摩擦力平衡，根据平衡条件有 细线烧断后，在时间内两杆均向右运动，系统所受水平外力的合力为 因此两杆组成的系统动量守恒，根据动量守恒定律有 解得 代入、、、，解得，故B错误； C．杆MN受到的安培力方向向左，安培力大小为 随着两杆速度差增大，安培力逐渐增大，根据牛顿第二定律有 因此杆MN的加速度逐渐减小，其图像为斜率逐渐减小的曲线，曲线位于连接初、末状态的直线上方，故杆MN的平均速度满足 由系统动量守恒可知任意时刻均有，因此平均速度满足 解得 两杆位移之比为，故C正确； D．系统初、末状态的动能变化量为 代入数据解得 两杆速度稳定后仍有，回路中稳定电流为 此后系统动能保持不变，但回路仍以功率不断产生焦耳热，因此系统动能变化量的大小不等于整个过程中产生的焦耳热，故D错误。 故选C。 二、多选题：本大题共4小题，共20分。 7. 一定质量的理想气体从状态a开始经ab、bc、ca三个过程回到原状态，已知ab垂直于T轴，bc延长线过O点，下列说法正确的是（ ） A. bc过程外界对气体做功 B. ca过程气体压强不变 C. ab过程气体放出热量 D. ca过程气体内能减小 【答案】AC 【解析】 【详解】A．由理想气体状态方程 化简可得 由图像可知，图像的斜率越大，压强越小，故 pa < pb = pc bc过程为等压变化，体积减小，外界对气体做功，故A正确； B．由理想气体状态方程 化简可得 由图像可知，图像的斜率越大，压强越小，故 ca过程气体压强减小，故B错误； C．ab过程为等温变化，内能不变，故 根据玻意耳定律可知，体积减小，压强增大，外界对气体做功，故 根据热力学第一定律 解得 Ab过程气体放出热量，故C正确； D．ca过程，温度升高，内能增大，故D错误。 故选C。 8. 如图所示的是半球形透明介质主视图，球心为，半径为，为圆面上的一点，距球心的距离为。一束截面积为的红色光束垂直射向圆面并恰好覆盖球形上表面，实验发现从点入射的光在透明介质的球面上恰好发生全反射。已知光在真空中传播的速度为，球冠的面积公式（为球冠的高），不考虑光在球形上表面的反射，下列选项正确的是（　　） A. 该介质折射率为 B. 透明介质球面被照亮的面积为 C. 距离球心处入射的光在介质中传播的时间为 D. 若将红光换成紫光，透明介质球面被照亮的面积增大 【答案】AC 【解析】 【详解】A．根据几何关系可得从点入射的光在透明介质的球面上的光的入射角满足 根据发生全反射的条件 联立可得该介质折射率为 故A正确； B．如图所示 根据几何关系可得 则球冠高为 透明介质球面被照亮的面积为 故B错误； C．根据几何关系可得距离球心处入射的光在球面的入射角满足 会发生全反射，光路图如图所示 可知在A点会发生全反射，同理可得出在B、C两点也会发生全反射， 在介质中传播的距离 光在介质中传播的速度 距离球心处入射的光在介质中传播的时间为 故C正确； D．若将红光换成紫光，紫光的折射率更大，根据可知临界角越小，则恰好发生全反射的光线向着圆心移动，则透明介质球面被照亮的面积减小，故D错误。 故选AC。 9. 如图所示，两平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，间距为，电阻不计。左端接有输出电流大小恒为 的恒流源，电流方向如图。导轨间分布着两个紧邻的正方形磁场区域、宽度均为，左侧磁场方向竖直向下，右侧磁场方向竖直向上，以导轨上两磁场交界处的 点为坐标原点，沿导轨方向建立 坐标轴，两磁场的磁感强度大小 仅随坐标 变化，且满足式中为已知常量。时，一根质量为，导轨间电阻为的导体棒以初速度从处向右运动；时，导体棒第一次到达处，且速度为0，运动过程中导体棒始终与导轨接触良好且垂直，不计空气阻力，忽略磁场的边界效应及电流对磁场的影响，下列说法正确的是（ ） A. 导体棒做简谐运动 B. 初速度 C. 若初速度变为，则导体棒的速度第一次变为0所需时间为 D. 若初速度变为，则导体棒将以两磁场交界线为中心做往复运动 【答案】AB 【解析】 【详解】A．作出 图像如图所示 根据题意知，在区域，导体棒所受安培力大小 根据左手定则可知安培力方向始终指向 处，令 ，故导体棒所受外力满足 同理，导体棒在 区域也满足 则导体棒在区域做简谐运动，故A正确； B．导体棒 到过程，根据动能定理 其中 联立可得，故B正确； C．对于简谐运动，从平衡位置运动到最大位移处所用时间为 根据简谐运动圆频率 结合上述分析可得 与速度无关，初速度变为后，根据动能定理可知导体棒向右运动的最大距离小于，导体棒仍做简谐运动，根据上述分析可知速度变为对导体棒的速度第一次变为0所需的时间没有影响，仍为，故C错误； D．若初速度变为，由动能定理 可得导体棒运动到处速度为 根据对称性知导体棒从处运动到处克服安培力做功为 即导体棒运动到处速度不为零，导体棒将继续向右运动离开磁场，故导体棒不会以两磁场交界线为中心做往复运动，故D错误。 故选AB。 10. 2025年5月1日，全球首个实现“聚变能发电演示”的紧凑型全超导托卡马克核聚变实验装置（BEST）在我国正式启动总装。如图是托卡马克环形容器中磁场截面的简化示意图，两个同心圆围成的环形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，内圆半径为。在内圆上A点有a、b、c三个粒子均在纸面内运动，并都恰好到达磁场外边界后返回。已知a、b、c带正电且比荷均为，a粒子的速度大小为，方向沿同心圆的径向；b和c粒子速度方向相反且与a粒子的速度方向垂直。不考虑带电粒子所受的重力和相互作用。下列说法正确的是（ ） A. 外圆半径等于 B. a粒子返回A点所用的最短时间为 C. b、c粒子返回A点所用的最短时间之比为 D. c粒子的速度大小为 【答案】BD 【解析】 【详解】由题意，作出粒子运动轨迹图，如图所示 a粒子恰好到达磁场外边界后返回，a粒子运动的圆周正好与磁场外边界，然后沿径向做匀速直线运动，再做匀速圆周运动恰好回到A点， 根据a粒子的速度大小为 可得 设外圆半径等于,由几何关系得 则 A错误； B．由A项分析，a粒子返回A点所用的最短时间为第一次回到A点的时间 a粒子做匀速圆周运动的周期 在磁场中运动的时间 匀速直线运动的时间 故a粒子返回A点所用的最短时间为 B正确； C．由题意，作出粒子运动轨迹图，如图所示 因为b、c粒子返回A点都是运动一个圆周，根据b、c带正电且比荷均为，所以两粒子做圆周运动周期相同，故所用的最短时间之比为1:1，C错误； D．由几何关系得 洛伦兹力提供向心力有 联立解得 D正确。 故选BD。 三、实验题：本大题共2小题，共14分。 11. 某同学受太空中测量质量方法的启示，设计了如图甲的实验装置，利用动力学方法测量砂桶中砂的质量。 主要实验步骤如下： （1）平衡好摩擦力后，在砂桶中加入质量为的砂； （2）接通传感器电源，释放小车，利用传感器测出对应的位移与时间（）图像： （3）在砂桶和砂质量不变的情况下，改变小车的质量，测量出不同的加速度。 ①图乙是当小车质量为时，运动过程中传感器记录下的图像，由图可知，小车的加速度________。 ②图丙为加速度a的倒数和小车质量M的（）图像，利用题中信息求出砂的质量______（已知砂桶的质量，重力加速度）。 【答案】 ①. 2 ②. 0.04 【解析】 【详解】（3）[1] 小车做匀加速直线运动，根据动力学公式有 解得 [2]根据牛顿第二定律有 解得 12. 某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力的装置，其电路如图（a）所示，为电阻箱，为半导体薄膜压力传感器，间连接电压传感器（内阻无穷大）． （1）先用欧姆表“”挡粗测的阻值，示数如图（b）所示，对应的读数是____; （2）适当调节，使电压传感器示数为0，此时，的阻值为_____（用表示）； （3）依次将的标准砝码加载到压力传感器上（压力传感器上所受压力大小等于砝码重力大小），读出电压传感器示数，所测数据如下表所示： 次数 1 2 3 4 5 6 砝码质量 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 电压 0 57 115 168 220 280 根据表中数据在图（c）上描点，绘制关系图线_____； （4）完成前面三步的实验工作后，该测量微小压力的装置即可投入使用．在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力，电压传感器示数为，则大小是_____（重力加速度取，保留2位有效数字）； （5）若在步骤（4）中换用非理想毫伏表测量间电压，在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力，此时非理想毫伏表读数为，则_____（填“>”“=”或“<”）． 【答案】（1）1000 （2） （3） （4）1.7×10-2 （5）> 【解析】 【小问1详解】 欧姆表读数为10×100Ω=1000Ω 【小问2详解】 当电压传感器读数为零时，CD两点电势相等，即 即 解得 【小问3详解】 绘出U-m图像如图 【小问4详解】 由图像可知，当电压传感器的读数为200mV时，所放物体质量为1.75g，则 【小问5详解】 可将CD以外的电路等效为新的电源，电动势E＇，内阻r＇，CD两点电压看作路端电压，因为换用非理想电压传感器时内阻不是无穷大，此时电压传感器读数 当读数为U＇=200mV时，实际CD间断路（接理想电压传感器时）时的电压等于E＇大于200mV，则此时压力传感器的读数F1>F0。 四、计算题：本大题共3小题，共42分。 13. 某同学用光滑活塞将一定质量的空气（视为理想气体）封闭在汽缸内，并对缸内气体加热，气体从状态A变化到状态B过程中的p-V图像如图所示，已知气体在状态A时的热力学温度TA=280 K，该过程中气体吸收的热量Q=120 J，求： （1）气体在状态B时的热力学温度TB； （2）该过程中气体内能的增量ΔU。 【答案】（1）560 K；（2）70 J 【解析】 【详解】（1）气体从状态A变化到状态B的过程中做等压变化，有 解得 TB=560 K （2）该过程中气体对外界做的功 W=pΔV 根据热力学第一定律有 ΔU=Q-W 解得 ΔU=70 J 14. 在2023年杭州亚运会女子铅球决赛中，我国运动员巩立姣以19.58m的成绩成功卫冕。运动员为了寻求最佳效果，训练时会尝试用不同质量的铅球分别以不同夹角抛球的感觉。如图，在某次训练中运动员将质量m＝6kg的铅球斜向上抛出，铅球离开手的瞬间速度大小v0＝10m/s，方向与水平方向夹角θ＝37°，铅球离开手时离水平地面的高度h＝2.25m。取重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，不计空气阻力。求： （1）铅球离开手瞬间的水平分速度大小v0x和竖直分速度大小v0y。 （2）铅球上升到最高点的时间t和离地面的最大高度H。 （3）运动员抛出的铅球飞出的水平距离。 【答案】（1）8m/s，6m/s （2）0.6s，4.05m （3）12m 【解析】 【小问1详解】 初速度v0的水平分速度大小v0x＝v0cos37°＝8m/s 初速度v0的竖直分速度大小v0y＝v0sin37°＝6m/s 【小问2详解】 铅球抛出后做斜上抛运动，上升到最高点的时间为 铅球抛出点与最高点的竖直高度为 则铅球离地的最大高度 【小问3详解】 设铅球从最高点到落地的时间为t′，则有 解得t′＝0.9s 铅球飞行总时间t总＝t＋t′＝1.5s 铅球的水平位移x＝v0xt总＝12m 15. 如图甲所示，光滑且足够长的平行金属导轨、固定在同一水平面上，两导轨间距，导轨的电阻不计，其间连接有固定电阻，导轨上停放一质量为，电阻的金属杆、整个装置处于磁感应强度为的匀强磁场中，磁场的方向竖直向下.现用一外力沿水平方向拉金属杆，使之由静止开始运动，电压传感器可将两端的电压即时采集并输入电脑，获得电压随时间的变化关系如图乙所示. （1）试证明金属杆做匀加速直线运动，并计算加速度的大小； （2）求第末外力的瞬时功率； （3）如果水平外力从静止开始拉动杆所做的功为，求回路中定值电阻上产生的焦耳热是多少？ 【答案】（1）设路端电压为U，金属杆的运动速度为v，则感应电动势 电阻R两端的电压 由图乙可得， 联立可得 因为速度与时间成正比，所以金属杆做匀加速运动，加速度大小为 （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 略。 【小问2详解】 在2s末，速度为 此时通过金属杆的电流为 金属杆受到的安培力大小为 设2s末外力大小为F2，由牛顿第二定律可得 解得 故第2s末外力F的瞬时功率为 【小问3详解】 在2s末，杆的动能为 由能量守恒定律，回路产生的焦耳热为 定值电阻上产生的焦耳热为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $