贵州贵阳市贵州师范大学附属中学2025-2026学年高二下学期期中考试物理试卷

**基本信息** 本试卷聚焦磁场、电磁感应、热力学等高二物理核心知识，通过智能停车位（LC振荡）、布雷顿循环（热力过程）等真实情境，融合科学思维与科学探究，实现基础概念与综合应用的梯度考查。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|7/28|磁场叠加、电磁感应、光电效应|第4题以智能停车位振荡电路考查LC电路规律，体现科技应用| |多选题|3/18|安培力、远距离输电、气体实验定律|第10题结合汽缸活塞设计深度计，考查玻意耳定律应用| |实验题|2/16|洛伦兹力、气体等温变化|第12题通过p-1/L图像考查实验数据处理，培养科学探究能力| |计算题|3/38|热力学第一定律、质谱仪、电磁综合|第15题融合电磁感应与弹性碰撞，考查模型建构与科学推理|

2025-2026学年度贵州师范大学附属中学高2024级高二下期中考试 物理学科试卷 *请按照要求在答题卡进行作答* 一、单选题:本大题共7小题,共28分。 1.如图所示,在平面直角坐标系中,正三角形的三个顶点上放置着三根垂直于坐标平面的无限长直导线、、,导线中的电流大小相等,和中的电流方向垂直纸面向里,中的电流方向垂直纸面向外。已知无限长直导线在某点形成的磁感应强度大小与该点到导线的距离成反比,在点产生的磁感应强度大小为。下列说法正确的是( ) A. 受到的安培力的方向沿轴正方向 B. 受到的安培力的方向沿轴正方向 C. 点磁感应强度大小为 D. 、在点共同产生的磁感应强度大小为 2.如图所示,重庆某中学教室的地磁场的磁感应强度大小为,方向与处于竖直平面的单匝矩形闭合金属线框平面之间的夹角为。已知该线框的总电阻为、面积为。现将该线框以水平底边为轴、从竖直平面顺时针转至水平面,则该过程中,通过该线框金属横截面的电荷量为( ) A. B. C. D. 3.如图所示,磁极间的磁场可视为磁感应强度大小为的匀强磁场,为垂直于磁场方向的转轴绕轴匀速转动的矩形线圈的面积为,匝数为,电阻为,转动的角速度为,从图示位置开始计时矩形线圈通过滑环接一电阻箱,图中电压表为理想交流电表下列说法中正确的是( ) A. 矩形线圈从图示位置转过时,电压表的示数为 B. 矩形线圈经过图示位置时,线圈中的电流方向为 C. 矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为 D. 电阻消耗的最大功率为 4.图甲为智能停车位,车位地面预埋有自感线圈和电容器构成振荡电路。当车辆靠近自感线圈时,相当于在线圈中插入铁芯,使自感系数变大,引起电路中的振荡电流频率变化。智能停车位计时器根据振荡电流频率变化,进行计时。某次振荡电路中的电流随时间变化如图乙所示,下列说法正确的是( ) A. 时刻电容器所带电量为零 B. 过程,线圈中磁场能在增大 C. 过程,线圈的自感电动势在增大 D. 由图乙可判断汽车正驶离智能停车位 5.布雷顿循环是一种热力循环,常用于核反应堆燃气轮机和航空发动机等领域。该循环由两个等压过程、两个绝热过程构成,其压强和体积的关系如图所示。如果将工作物质看作理想气体,下列说法中正确的是( ) A. 状态的温度低于状态的温度 B. 到过程,气体的内能在减小 C. 到过程,外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量 D. 经过一个布雷顿循环,气体吸收的热量小于放出的热量 6.如图所示,甲为研究光电效应的实验装置,乙图为、、三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线,丙图为氢原子的能级图,下面表格给出了几种金属的逸出功和极限频率。下列说法正确的是( ) 几种金属的逸出功和极限频率 金属 钠 钾 铷 A. 若光为黄光,光可能是红光 B. 图甲所示的光电效应实验装置所加的是反向电压,并由此可测得、 C. 若用能使表格中金属发生光电效应的光直接照射处于激发态的氢原子,可以使该氢原子电离 D. 若光光子能量为,照射某一个处于激发态的氢原子,可以产生种不同频率的光 7.云室能显示射线的径迹,把云室放在磁场中,从带电粒子运动轨迹的弯曲方向和半径大小就能判断粒子的属性。放射性元素的原子核静止放在磁感应强度的匀强磁场中发生衰变,放射出粒子并变成新原子核,放射出的粒子与新核运动轨迹如图所示,测得两圆的半径之比,且。下列说法正确的是( ) A. 磁场方向一定垂直纸面向里 B. 新原子核的核电荷数为 C. 放射性元素原子核发生的是衰变 D. 放射出的粒子所对应的德布罗意波长为 二、多选题:本大题共3小题,共18分。(全选对得6分,选对但不全得3分,有选错得0分) 8.如图所示,密度为、横截面积为、长度为、电阻为的粗细均匀的金属棒两端由等长的轻质绝缘细线悬挂,金属棒置于竖直方向的匀强磁场中图中未画出,初始时细线竖直,金属棒静止。现在两端加上大小为的电压,使电流由流向,发现金属棒的绝缘细线向左偏离竖直方向的最大摆角为。已知重力加速度为,。下列说法正确的是 A. 磁场方向竖直向下,大小为 B. 磁场方向竖直向上,大小为 C. 增加绝缘细线的长度,其余条件不变,金属棒的最大摆角将大于 D. 减小金属棒的长度,其余条件不变,金属棒的最大摆角将大于 9.如图所示为某发电站的远距离输电的示意图。已知发电机的输出功率为,输出电压,输送电压,理想升压变压器原、副线圈的匝数之比为,理想降压变压器原、副线圈的匝数之比为,输电线上的总电阻为。为保证用户端能获得的生活用电,下列说法正确的是( ) A. 发电机的输出电压为 B. 升压变压器原、副线圈的匝数之比为 C. 若用户端总电阻变小,为保证不变,需要降低输送电压 D. 若发电机的输出功率不变,使输送电压升高一倍,则输电线上的功率损失变为原来的 10.设计一个测定水深的深度计,导热性能良好的圆柱形汽缸 、 内径分别为和,长度均为,内部分别有轻质薄活塞、,活塞密封性良好且可无摩擦左右滑动,汽缸 左端开口外界大气压强为,最初汽缸 内通过封有压强为的气体,汽缸 内通过封有压强为的气体,一细管连通两汽缸,开始时、均位于汽缸最左端,该装置放入水下后,通过向右移动的距离可测定水的深度,已知相当于高的水产生的压强,不计水温随深度的变化,被封闭气体视为理想气体,下列说法正确的是( ) A. 当活塞向右移动时,水的深度 B. 此深度计能测的最大深度 C. 若要测量的最大水深,汽缸 内通过所封气体的压强应改为 D. 若要测量的最大水深,汽缸 内通过所封气体的压强应改为 三、实验题:本大题共2小题,共16分。 11.洛伦兹力演示仪用于观察运动电子在磁场中的运动,结构如图所示。不考虑地磁场和重力的影响。(6分) 不加磁场时电子束的运动是 填选项前的字母。 A.直线运动 B.平抛运动 C.圆周运动 加磁场并调整磁感应强度可使电子束径迹形成一个圆周。保持磁感应强度不变,增大出射电子的速度,电子束圆周的半径 。选填“增大”、“减小”、“不变”或“不能确定” 保持出射电子的速度不变,要减小电子束圆周的半径,应 磁感应强度。选填“增大”、“减小”、“不变”或“不能确定” 12.某实验小组利用图甲所示装置进行“探究气体的等温变化规律”实验,通过向竖直放置的型玻璃管开口端多次注入水银改变气体的状态,每次缓慢注入水银后,均测量型玻璃管两端液面的高度差以及封闭的气柱的长度。一次实验中,该小组通过多次测量记录多组和的数据,然后以为纵坐标、以为横坐标作出图像如图乙所示,已知图像的斜率为,图像与纵轴的截距为。(10分) 实验中,每次注入水银时都需要缓慢注入,其目的是 ; 根据上述条件可知,大气压强为 用所给的字母表示; 某次实验中,测得的,则此时封闭的气柱长度为 用所给的字母表示; 该小组先后进行了两次实验,两次实验中封闭的气体质量相同,但在第一次实验中的环境温度要比第二次实验的环境温度高,则第一次实验得到的图像的斜率相比第二次实验得到的图像的斜率 选填“偏大”、“不变”或“偏小”。 四、计算题:本大题共3小题,共38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,气体从状态变化到状态过程中的图像如图所示,已知气体在状态时的热力学温度,该过程中气体吸收的热量,求:(10分) 气体在状态时的热力学温度; 该过程中气体内能的增量。 14.一台质谱仪的工作原理如图所示。大量的甲、乙两种离子飘入电压为的加速电场,它们的初速度几乎为,经过加速后,通过宽为的狭缝沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为的匀强磁场中,最后打到照相底片上。已知甲、乙两种离子的电荷量均为,质量分别为和,图中虚线为经过狭缝左、右边界、的甲种离子的运动轨迹。不考虑离子间的相互作用。(12分) 求甲种离子打在底片上的位置到点的最小距离; 在图中用斜线标出磁场中甲种离子经过的区域,并求该区域最窄处的宽度; 若考虑加速电压有波动,在到之间变化,要使甲、乙两种离子在底片上没有重叠,求狭缝宽度满足的条件。(16分) 15.如图所示,间距为的倾斜平行光滑金属导轨与水平面的夹角为,有匀强磁场垂直于斜面向上,磁感应强度大小为,上方连接定值电阻,间距为的水平平行光滑金属导轨与足够长,导轨的水平部分和倾斜部分由光滑绝缘微小圆弧平滑连接,矩形有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为,其中区域边长为。的右边静置一根质量为的金属棒,金属棒右侧还有足够多相同的塑料棒,塑料棒质量均为,从右向左编号、、、,如图所示。最初开关闭合,现将质量为的细金属棒从离水平面足够高处静止释放,运动到倾斜轨道底端时断开开关。已知两金属棒的电阻值均为,重力加速度取,感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计,所有棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好。求: 金属棒运动到倾斜轨道底端时已经达到稳定,求此时速度的大小; 求金属棒第一次跨过的速度的大小; 所有碰撞均为弹性碰撞,求最终运动的塑料棒最大序号,其速度的大小为多少?本小问不要求写出计算过程,只写出答案即可 2025-2026学年度贵州师范大学附属中学高2024级高二下期中考试 物理学科答案 1.【答案】 【解析】三根导线中的电流大小相等,根据安培定则可得,在、、、四点的磁感应强度方向如图所示: 根据左手定则可得,、导线所受安培力方向如图所示,即受到的安培力与轴正方向成斜向上,受到的安培力向左,即沿轴负方向,故AB错误; C.已知在点产生的磁感应强度大小为 ,无限长直导线在某点形成的磁感应强度大小与该点到导线的距离成反比,、在点产生的磁感应强度大小均为 ,由 得 , 则点的磁感应强度为 ,故C错误; D.同理,、在点产生的磁感应强度大小均为,,由图可知,两者共同产生的磁感应强度大小为,故D正确。 2.【答案】 【解析】转动过程中,通过线框平面的磁通量先减小后增大, 由楞次定律知,通过线框金属横截面的电流方向不变, 因此通过金属横截面的电荷量,可得,选项C正确 故选C。 3.【答案】 【解析】A.矩形线圈从图示位置转过时,矩形线圈位于中性面,此时穿过线圈的磁通量最大,但磁通量变化率为,线圈的感应电动势为,但电压表的示数为有效值示数不为,选项A错误 B.图示位置时,线圈端和端切割磁感线,根据右手定则知电流方向为,选项B错误 C.图示位置为垂直中性面位置,由此位置开始计时,矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为,选项C错误 D.根据电源输出功率与外电路电阻的关系可知,当外电路电阻等于内阻时,电源的输出功率最大,即时,,选项D正确。 4.【答案】 【解析】略 5.【答案】 【解析】【分析】 本题考查热力学第一定律及理想气体状态方程。到过程,气体经历绝热过程,气体的体积增大,对外界做功,根据热力学第一定律判断状态与状态的温度高低;根据热力学第一定律判断到过程,气体的内能变化;到过程,气体经历等压变化,体积减小,由热力学第一定律判断外界对气体做的功是否小于气体向外界放出的热量;经过一个布雷顿循环,气体对外做功而内能不变,根据热力学第一定律判断气体吸收的热量是否小于放出的热量。 【解答】 A.到过程,气体经历绝热过程,气体的体积增大,对外界做功,根据热力学第一定律可知气体内能减小,热力学温度降低,所以状态的温度高于状态的温度,故A错误; B.根据 可知,到过程,气体经历等压变化,体积增大,气体对外界做功,热力学温度增加,即内能在增加,故B错误; C.到过程,气体经历等压变化,体积减小,外界对气体做功,则热力学温度降低,即内能在减小。由热力学第一定律,可知外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量,故C正确; D.由图可知,经过一个布雷顿循环,气体对外做功而内能不变,根据热力学第一定律可知,气体从外界吸收热量,即吸收的热量大于放出的热量,故D错误。 故选C。 6.【答案】 【解析】A.由乙图可知,光的反向遏止电压小于光,所以光的频率小于光,若光为黄光则光不可能是红光,A错误; B.图甲所示的光电管两端所加的是正向电压,所以无法求出反向遏止电压,B错误; C.若使表格中的至少一个金属发生光电效应,则光子的能量至少为,用该光直接照射处于 激发态的氢原子,则有 ,所以可以使该氢原子电离,C正确; D.若光的光子能量为,照射某一个处于 激发态的氢原子,该氢原子能跃迁到 能级,再逐级跃迁至基态,最多可以产生种不同频率的光,D错误。 故选C。 7.【答案】 【解析】【分析】 原子核发生衰变,根据动量守恒可知速度相反,如果电性也相反,则衰变产物应该向同一侧偏转,图中偏转方向相反,说明电性相同,则可判定为衰变,粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,有,可知半径与成反比;根据求波长。 【解答】 由动量守恒,粒子做圆周运动向心力等于洛伦兹力,,由以上关系得,因原子序数大于的元素具有放射性,可知两粒子的电量分别为,,即半径较大的对应于粒子的径迹,放射性元素原子核发生的是衰变,但是粒子速度方向不能确定,则不能确定磁场的方向,选项ABC错误; D.粒子的动量,,得,德布罗意波的波长:,故D正确。 故选D。 8.【答案】 【解析】金属棒的绝缘细线向左偏离竖直方向的最大摆角为,说明安培力方向水平向左,由左手定则可知磁场方向竖直向下,由动能定理有,金属棒的质量,通过金属棒的电流为,联立可解得。 设金属棒的电阻率为,则,设金属棒的最大摆角为,则,可知与绝缘细线的长度无关,所以增加绝缘细线的长度,其余条件不变,金属棒的最大摆角将不变减小金属棒的长度,其余条件不变,最大摆角将大于。 9.【答案】 【解析】设输电线电流为,则有,,因为,,联立解得,,故A正确, B错误 C.若用户端总电阻变小,为保证不变,则降压变压器的副线圈的电流增加,根据电流比与匝数比之间的关系可知,降压变压器的原线圈的电流增加,输电线损失的电压增加;而降压变压器的原线圈的电压不变,则需要增加输送电压,故C错误 D.若发电机的输出功率不变,使输送电压升高一倍,则输电线上的电流变为原来的,根据可得,输电线上的功率损失变为原来的,故D正确。 10.【答案】 【解析】提示:当活塞向右移动时,假设活塞不动, 对汽缸 中的气体,根据玻意耳定律有,解得, 可知假设成立,则水产生的压强为, 由于相当于高的水产生的压强,可知水的深度为,故A错误 根据图示分析可知,当活塞恰好到达汽缸 区右侧,但与右侧没有挤压时,能够测量的水最深, 此时活塞左右两侧的气体压强相等, 对活塞左侧气体有, 对活塞右侧气体有, 解得,, 则水产生的压强为, 由于相当于高的水产生的压强,可知此深度计能测的最大深度为,故B正确 若要测量的最大水深,该深度对应压强为, 此时活塞恰好到达汽缸 区右侧,气体压强为, 设置于水中之前,汽缸 内通过所封气体的压强为, 根据玻意耳定律对活塞左侧气体有, 对活塞右侧气体有,解得,故C正确 若要测量的最大水深,该深度对应压强为,此时活塞恰好到达汽缸 区右侧, 气体压强为, 对深度计左侧气体有,解得, 对深度计右侧气体有, 解得,故D正确. 11.【答案】 增大 增大 【解析】解:不加磁场时电子将做直线运动,即电子束的径迹是直线运动。 由洛伦兹力提供向心力 解得 所以,当磁感应强度不变,增大出射电子的速度时,电子束圆周的半径将增大。 根据 可知,若保持出射电子的速度不变,要减小电子束圆周的半径,则应增大磁感应强度。 12.【答案】保持封闭气体温度不变 偏大 【解析】缓慢注入水银,目的是保持封闭气体温度不变,如果快速注入,外界对气体做功,气体内能会增加,温度会升高,如果缓慢注入,即使气体瞬间会升高,但很快通过散热,又会回到原来的温度,因此是等温变化。 设玻璃管横截面积为,对封闭气体,满足玻意耳定律,有 即 结合图像可知, 则大气压强为。 某次实验中,测得的,由 可得 则此时封闭的气柱长度为 。 由 可知在第一次实验中的环境温度要比第二次实验的环境温度高,则第一次实验得到的 图像的斜率相比第二次实验得到的 图像的斜率偏大。 13.【答案】解:由图示图象可知,气体从状态变化到状态的过程中做等压变化,由盖吕萨克定律得: 代入数据解得:; 从状态到状态过程,气体体积变大,气体对外做功: 根据热力学第一定律有: 代入数据解得:。 答:气体在状态时的热力学温度是; 该过程中气体内能的增量是。 【解析】由到过程气体发生等压变化,应用盖吕萨克定律求解。 应用热力学第一定律求解。 根据图示图象分析清楚气体状态变化过程是解题的前提,应用盖吕萨克定律与热力学第一定律即可解题。 14.【答案】设甲种离子在磁场中的运动半径为 甲种离子在电场中加速,由动能定理有 甲种离子在磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律有,联立解得 由几何关系有,解得 甲种离子在磁场中经过的区域如图中斜线区域所示: 最窄处位于过两虚线交点的垂线上,则,解得 设乙种离子在磁场中的运动半径为 同理,由动能定理有,由牛顿第二定律有,解得 若考虑加速电压有波动,则的最小半径,的最大半径 要使甲、乙两种离子在底片上没有重叠,由题意可知 即,解得 【解析】本题考查带电粒子在匀强磁场中的偏转和在匀强电场中的加速问题。 从进入磁场的粒子打在底片上的位置到点距离最小,由动能定理求出粒子进入磁场的速度,根据洛伦兹力提供向心力求出轨道半径,由几何关系即可求解甲种离子打在底片上的位置到点的最小距离; 就是将一个虚线半圆平移到另一个虚线半圆,最窄处位于过两虚线交点的垂线上,把两个虚线圆心找到,并连接两圆的最高点,两个圆的最高点的距离为,根据几何关系求解; 从点射进磁场的最慢甲种离子到底片的距离与从点射入得最快的乙种离子到达底片的距离大于,两种离子在底片上没有重叠,列式即可求解。 15.【答案】解:稳定时金属棒的动生电动势: 由闭合电路欧姆定律,金属棒电流 由平衡条件: 金属棒穿越水平导轨碰场区域产生平均电动势 由动量定理 金属棒和金属棒弹性碰撞 后面金展棒和塑料棒依次弹性碰撞 速度交换 同理金属棒和金属棒第二次碰撞前 碰后 第三次碰撞前 碰后 由于故塑料棒最大序号, 。 【解析】详细解答和解析过程见【答案】 第1页,共1页 学科网(北京)股份有限公司 $