贵州贵阳市贵州师范大学附属中学2024-2025学年高二下学期期中考试物理试卷

**基本信息** 2024-2025学年高二下期中物理卷，聚焦电磁学、近代物理、热学核心内容，通过磁悬浮列车、远距离输电等科技情境，考查物理观念与科学思维，适配期中阶段性评估需求。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|7/28|磁场运动实例、电磁感应、核反应方程、光电效应|结合回旋加速器、等离子发电机等实例，辨析概念本质| |多选题|3/18|电磁受力分析、远距离输电损耗、气体压强平衡|多过程动态分析，考查科学推理与论证能力| |实验题|2/16|霍尔效应测磁场、油膜法估分子直径|真实仪器操作情境，培养科学探究与数据处理能力| |计算题|3/38|气体等压变化、发电机输电模型、磁悬浮列车动力学|科技情境综合应用，体现模型建构与能量观念|

2024-2025学年度贵州师范大学附属中学高2023级高二下期中考试 物理学科试卷 考试时间：75分钟 满分：100分 一、单选题：本大题共7小题，共28分。 1.带电粒子在磁场中运动的实例如图所示，下列判断正确的有(    ) A. 甲图中，只有速度为的带电粒子从射入，才能做匀速直线运动从射出 B. 乙图中，同种带电粒子在磁场中运动的半径越大，周期也越大 C. 丙图中，带电粒子从磁场中获得能量，动能增大 D. 丁图中，发电机产生的电流从上往下通过电阻 2.如图所示装置中，线圈和缠绕在硅钢片制成的铁芯上，两导体棒分别放在如图所示的磁场中。导体棒原来静止。当导体棒做如下哪些运动时，棒将向右移动 A. 向右匀速运动 B. 向右减速运动 C. 向左加速运动 D. 向左减速运动 3.宇宙射线进入地球大气层时，与大气作用产生中子，中子撞击大气中的产生，核反应方程为；具有放射性，能够自发衰变成，其半衰期为年，核反应方程为。下列说法正确的是(    ) A. 为氘核 B. 产生的核反应属于衰变 C. 升高温度，的半衰期变长 D. 用粒子、质子轰击一些原子核，也可以实现原子核的转变 4.如图甲所示，分别用单色光、照射光电管的阴极，其光电流随光电管两端电压的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是(    ) A. 光的频率大于光的频率 B. 真空中光传播的速度大于光传播的速度 C. 光光子的动量小于光光子的动量 D. 两种光经过同一障碍物，光更容易发生明显衍射 5.在如图甲所示的电路中，平行板电容器已充电且下极板带正电。时刻，将开关闭合，回路中电流随时间的变化如图乙所示，则(    ) A. 时，回路中电流为逆时针方向 B. 时，电容器上极板带正电 C. 时，电容器所带电量最大 D. 时，回路中的磁场能最大 6.如图所示，矩形实线区域内存在垂直纸面的均匀分布的磁场，磁感应强度随时间变化的规律为。用粗细均匀的同种细导线制成单匝圆形线框和正三角形线框。已知圆形线框半径为，圆心刚好位于磁场的边界线上，正三角形线框的边长为，圆形线框与正三角形线框中感应电流的有效值之比为(    ) A. B. C. D. 7.如图所示，一定质量的理想气体从状态依次经过状态、和再回到状态的过程，是温度为的等温过程，是温度为的等温过程，和为绝热过程气体与外界无热量交换，这就是著名的“卡诺循环”。卡诺循环构建了从单一热源吸收热量用来做功的理想过程，符合卡诺循环的热机的效率为。下列说法正确的是(    ) A. 过程气体对外界做功且吸收热量 B. 过程气体对外做的功小于气体内能的减少量 C. 过程单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数减少 D. 由卡诺循环可知热机效率可能达到 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.如图所示，甲、乙两个薄壁导热柱形汽缸中有通过刚性杆连接的两活塞，将甲用轻绳竖直悬挂于天花板上，乙悬空，已知甲、乙汽缸内壁光滑，汽缸的底面半径之比为两个汽缸中密封有相同物质的量的同种理想气体气体重力忽略不计，甲汽缸的质量为，乙汽缸的质量为，刚性杆和其连接的两活塞总质量为，大气压为，当地重力加速度大小为，环境温度稳定时，甲中气体的压强为下列说法正确的是(    ) A. 甲、乙两汽缸中的气体的体积之比为 B. 甲、乙两汽缸中的气体的体积之比为 C. 将环境温度缓慢升高的过程中，若大气压保持不变，活塞未与汽缸脱离，则甲、乙汽缸中的气体对外做的功大小相等 D. 将环境温度缓慢升高的过程中，若大气压保持不变，活塞未与汽缸脱离，则甲、乙汽缸中的气体对外做的功大小不相等 三、实验题：本大题共2小题，共16分。 11.霍尔元件是一种基于霍尔效应的金属磁传感器，用它可以检测磁场及其变化，图甲为使用霍尔元件测量通电直导线产生磁场的装置示意图，由于磁芯的作用，霍尔元件所处区域磁场可看做匀强磁场，测量原理如乙图所示，直导线通有垂直纸面向里的电流，霍尔元件前、后、左、右表面有四个接线柱，通过四个接线柱可以把霍尔元件接入电路，所用器材已在图中给出并已经连接好电路。（6分） 霍尔元件被夹在磁芯缝隙处，则间磁场方向为          填“竖直向下”、“竖直向上”、“水平向左”或“水平向右”； 霍尔元件的前后两表面间形成电势差，则          填“前表面”或“后表面”电势高； 已知霍尔元件单位体积内自由电荷数为，每个自由电荷的电荷量为，霍尔元件的厚度为。为测量霍尔元件所处区域的磁感应强度，根据乙图中所给的器材和电路，还必须测量的物理量有电压表示数和电流表示数，则计算式          。 12.某实验小组用油膜法估测分子直径的实验步骤如下：（10分） A.向浅盘中倒入适量的水，并向水面均匀地散入痱子粉 B.将纯油酸加入酒精中，得到的油酸酒精溶液 C.把玻璃板放在方格纸上，测出油膜的面积 D.将配好的油酸酒精溶液逐滴滴入量筒中，记下溶液的液滴数 E.把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油膜形状稳定后，将玻璃板盖在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓 F.根据得到的数据，估算出油酸分子的直径 上述实验步骤正确的顺序是          填步骤前的字母。 用油膜法估测分子直径的实验中使用了哪些科学近似          ； A.将油膜看成单分子层 B.将油酸分子视为球形 C.将油酸稀释以后进行实验 D.油酸分子紧密排列，但必须考虑分子间隙 如图为描出的油膜轮廓，坐标纸中正方形方格的边长为，油膜的面积约为          保留一位有效数字。 实验测得溶液约为滴，估算油酸分子的直径约为          保留一位有效数字。 实验发现测得的分子直径明显偏小，出现这种情况的可能原因是          。 A.水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开 B.求每滴溶液体积时，溶液的滴数计多了 C.将滴入的溶液体积作为油酸体积代入公式计算 D.油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化 四、计算题：本大题共3小题，共38分。 13.生物实验中，常用密闭加热法灭活病毒。其原理如图，一底部水平的圆柱形绝热容器内，用厚度不计的绝热活塞密封一定质量且混有某种病毒的空气视为理想气体某次实验中，给电阻丝通电对气体加热，恰好使活塞无摩擦地从距底部处缓慢升至距底部处，此后立即断电进行后续检测。已知加热前的气体温度，大气压强，活塞质量，横截面积，重力加速度取。求：（10分） 停止加热时，气体的温度 加热过程中，气体对外做的功。 14.用一小型交流发电机向远处用户供电，其原理图如图所示，已知发电机线圈匝数，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度。输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降低，之后供用户使用，输电导线的总电阻，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为。用户区标有“ ”的电动机恰能正常工作，发电机线圈电阻不可忽略。（12分） 求输电导线上损耗的电功率； 若升压变压器原、副线圈匝数比为，求交流发电机线圈产生的电动势的最大值和升压变压器原线圈两端电压； 若升压变压器原、副线圈匝数比为，求交流发电机线圈电阻消耗的热功率。 15.“磁悬浮列车”通过电磁力实现列车与轨道之间无接触的悬浮和导向，再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行。某实验小组设计简化模型如图所示，若磁悬浮列车模型的总质量为，模型底部固定一与其绝缘的矩形金属线框，线框的总电阻为。用两根足够长、水平固定、间距为和矩形线框的边长相等的平行金属导轨、模拟列车行驶的轨道，导轨间存在垂直导轨平面的等间距的交替匀强磁场，相邻两匀强磁场的方向相反、磁感应强度大小均为，每个磁场宽度与矩形线框的边长相等，如图所示。将列车模型放置于导轨上，当交替磁场以速度向右匀速运动时，列车模型受磁场力由静止开始运动，速度达到开始匀速运动，假定列车模型在运动过程中所受阻力恒定，不考虑磁场运动时产生的其他影响。（16分） 求列车模型所受阻力的大小 列车模型匀速运动后，某时刻磁场又以加速度向右做匀加速直线运动，再经时间列车模型也开始做匀加速直线运动。 分析求出列车模型做匀加速运动的加速度大小 若列车模型开始匀加速运动时的速度为，求时间内列车所受安培力做的功。 2024-2025学年度贵州师范大学附属中学高2023级高二下期中考试 物理学科答案 1.【答案】  【解析】【分析】 本题综合了电场和磁场的内容，解决此类问题的关键是正确判断洛伦兹力和电场力的大小及方向，要熟练的应用左手定则来分析问题． 粒子进入电场与磁场的复合场后沿直线运动，可知粒子受到的电场力和洛伦兹力是一对平衡力，周期公式 ，丙图中，带电粒子从加速电场中获得能量，根据左手定则分析项。 【解答】 A.带电粒子从射入时，电场力与洛伦兹力相互平衡，解得；粒子做匀速直线运动从射出；若正电的粒子从射入，电场力和洛仑兹力均向下，粒子向下偏转，若负电的粒子从射入，电场力和洛仑兹力均向上，粒子向上偏转，故A正确； B.带电粒子在磁场中运动的周期为，与半径大小无关，故B错误； C.在回旋加速器中，洛仑兹力不做功，带电粒子在电场中获得能量，动能增大，故C错误； D.等离子体进入磁场后，在洛仑兹力的作用下，根据左手定则，带正电的离子向下偏转打在下极板上，下极板带正电，带负电的离子打在上极板上，上极板带负电，发电机产生的电流从下往上通过电阻，故D错误。 2.【答案】  【解析】棒匀速运动时，棒中感应电流恒定，产生的磁场不变，穿过的磁通量不变，中无感应电流产生，棒保持静止，故A错误 棒向右减速运动时，和棒构成的回路中有顺时针方向减小的电流，铁芯中有逆时针方向减小的磁场，和棒构成的回路中有从到的感应电流，由左手定则可知，棒向左移动，故B错误 棒向左加速运动时，和棒构成的回路中有逆时针方向增大的电流，铁芯中有顺时针方向增大的磁场，和棒构成的回路中有从到的感应电流，由左手定则可知，棒向左移动，故C错误 棒向左减速运动时，和棒构成的回路中有逆时针方向减小的电流，铁芯中有顺时针方向减小的磁场，和棒构成的回路中有从到的感应电流，由左手定则可知，棒向右移动，故D正确。 3.【答案】  【解析】A.由电荷数守恒和质量数守恒知核反应方程为，故为质子，故A错误； B.根据电荷数守恒、质量数守恒，得该核反应方程为，则该衰变是衰变，故B错误； C.半衰期与粒子所处的环境无关，只与粒子本身的性质有关，升高温度，的半衰期不变，故C错误； D.用粒子、质子轰击一些原子核，也可以实现原子核的转变，故D正确。 故选D。 4.【答案】  【解析】由题图乙可知光的遏止电压大于光的遏止电压，根据，可知光的频率大于光的频率，A错误、光在真空中传播的速度相等，B错误根据可知光的波长大于光的波长，根据可知光光子的动量小于光光子的动量，C正确光的波长长，相同条件下，两种光经过同一障碍物，光更容易发生明显衍射，D错误。 5.【答案】  【解析】A.初始时电容器下极板带正电，因此时，回路中电流为顺时针方向，故 A错误 B.时，电感器对电容器充电，此时电容器上极板带正电，故B正确 C.时，电流最大，因此电容器放电完毕，所带电量为零，故 C错误 D.时，回路中的电流为零，因此磁场能也为零，故D错误。 6.【答案】  【解析】磁通量， 根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势大小为， 产生的是正弦式交变电流，其电压的有效值为，其中为有效面积， 因此圆形线框与三角形线框的电压之比为， 电阻之比为，因此电流的有效值之比为，故A正确，BCD错误。 7.【答案】  【解析】【分析】 本题考查气体实验定律的应用中气体状态变化的图像问题，需要学生学会根据图像进行分析，难度不大。 【解答】 A.过程，体积增大，气体对外界做功，是温度为的等温过程，气体内能不变，根据热力学第一定律可知，气体吸收热量，A正确； B.过程，绝热膨胀，气体对外做功，因为是绝热过程，所以气体对外做的功等于气体内能的减少量，B错误； C.过程中，等温压缩，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，C错误； D.由热力学第二定律可知，热机效率不可能达到，D错误。 故选A。 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】【详解】汽缸的底面半径之比为，设甲、乙底面积分别为、，对汽缸乙和活塞及杆的整体受力分析，有，而，联立可得，对汽缸乙受力分析，由平衡条件有，可得，两个汽缸中密封有相同物质的量的同种理想气体，且薄壁导热柱形气缸环境温度稳定，即温度相同，由可知，联立解得，选项 A错误，B正确；当甲、乙汽缸中气体温度升高时，大气压强不变，对乙汽缸和活塞分析可知两气体的压强均不变，故两气体均发生等压变化，由盖吕萨克定律有，，而两气体体积的变化为，，气体发生等压膨胀，气体对外做的功为，故甲、乙汽缸中的气体对外做的功之比为，选项 C正确，D错误． 11.【答案】竖直向下    前表面   【解析】【详解】根据安培定则，通电直导线在磁芯上的磁感线为顺时针方向，即则间磁场方向为竖直向下。 电流向右，根据左手定则，安培力向里，载流子是负电荷，故后表面带负电，前表面带正电，故前表面电势较高。 设前后表面的厚度为，最终电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，有 根据电流微观表达式，有 联立解得 12.【答案】   【解析】实验步骤为：将配制好的油酸酒精溶液，通过量筒测出滴此溶液的体积。然后将滴此溶液滴在有痱子粉的浅盘里的水面上，等待形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔描绘出油酸膜的形状，将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，按不足半个舍去，多于半个的算一个，统计出油酸薄膜的面积。则用滴此溶液的体积除以滴此溶液的面积，恰好就是油酸分子的直径，则上述实验步骤正确的顺序是。  将油膜看成单分子层，故A正确； B.将油酸分子视为球形，故B正确； C.将油酸稀释以后进行实验，使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜，故C错误； D.油酸分子紧密排列，分子之间没有空隙，故D错误。 故选AB。 根据题意可知，每个小格的面积为， 根据不足半个舍去，多于半个的算一个，由图可得，油酸薄膜占个小格，则油膜的面积约为； 根据题意可得，一滴溶液中油酸的体积为， 油酸分子的直径约为； 水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，则面积偏小，计算得直径偏大，故A错误； B.求每滴溶液体积时，溶液的滴数计多了，则体积偏小，直径偏小，故B正确； C.将滴入的溶液体积作为油酸体积代入公式计算，则体积偏大，直径偏大，故C错误； D.油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化，则体积偏小，直径偏小，故D正确。 故选BD。 13.【答案】解：加热过程，气体发生等压变化， 由盖吕萨克定律有：， 代入数据解得：。 活塞受重力、大气压力和内部气体压力作用处于平衡状态，设气体的压强为， 由共点力平衡条件有：， 加热过程中，气体对外做的功为：， 即：， 代入数据解得：  【解析】详细解答和解析过程见【答案】 14.【答案】【详解】电动机恰能正常工作，有 根据理想变压器的电流与匝数的关系可知 解得 输电导线上损耗的电功率 解得 发电机线圈产生的电动势的最大值 解得 根据理想变压器的电压与匝数的关系可知 解得 升压变压器副线圈两端电压 解得 根据理想变压器的电压与匝数的关系可知 解得 升压变压器原线圈输入功率 解得 又 解得 发电机线圈电阻消耗的热功率 解得   【解析】略 15.【答案】解：设列车行驶速度为，线框中的感应电动势大小 为 感应电流大小为 线框所受安培力大小为 当时，对列车根据平衡条件有 列车做匀加速运动时，根据牛顿第二定律有 可知安培力恒定，根据问可知线框所受安培力 可知，感应电动势恒定，线框相对磁场的速度恒定，则列车模型做匀加速运动的加速度大小 磁场匀加速运动时间内，对列车模型根据动量定理有 即 其中时间内磁场位移为 可解得时间内列车位移 对列车模型根据动能定理有 可解得时间内列车所受安培力做功为   【解析】略 第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $