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江西省安远县第一中学2024-2025学年度第二学期期末考试
高二物理试卷
一、单选题（本题共7小题，每小题4分，共28分）
1．图中表示磁场方向、运动电荷速度和洛伦兹力的方向，正确的是（　　）
A．B．C．D．
2．以下是教材中关于传感器的应用几幅图片，说法正确的是（　　）
A．如图甲，是测量储罐中不导电液体高度的装置，当储罐中液面高度升高时，LC回路中振荡电流频率将增大
B．如图乙，是一种电感式微小位移传感器，当物体1向左移动时，线圈自感系数变大
C．如图丙，是电容式话筒的原理示意图，当膜片向左运动时，A点的电势比B点的低
D．如图丁，是霍尔元件工作原理示意图，在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平
3．如图甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电。当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定功率10W的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为40Ω，图中电压表为理想电表，下列说法正确的是（　　）
A．变压器输入电压的瞬时值表达式为u=220sinπt（V）
B．电压表的示数为220V
C．变压器原、副线圈的匝数比为11：1
D．变压器的输入功率为110W
4．如图，大型音乐喷泉广场的水池中有一种可以根据音乐变换颜色的景观灯，LED灯泡安装在防水的灯筒内部，灯筒侧面为不透光的金属材料，光线从其上表面的任意点射出时，可以将该点视为一个新的点光源。已知上表面半径为，灯筒上表面与水面的距离为，LED灯泡发出黄光时，水面上圆形区域内有光透出，若水对黄光的折射率为，则圆形区域的半径为（　　）
A．0.6m B．0.7m C．0.8m D．0.9m
5．图甲为一列简谐横波在t=0时刻的波形图，P是平衡位置为x=1m处的质点，Q是平衡位置为x=4m处的质点，图乙为质点Q的振动图像，则下列说法正确的是（　　）
A．波沿x轴负方向传播 B．波速为20m/s
C．质点P的振动方程为 D．t=0.25s时，质点P的位移为cm
6．1892年狄塞尔为描述内燃机热力学过程建立了定压加热循环（狄塞尔循环），如图为描述狄塞尔循环的p—V图像，A→B和C→D为绝热过程，若一定质量的某种理想气体经历了A→B→C→D→A循环过程，下列说法正确的是（ ）
A→B气体的内能不变
B．B→C气体向外界放热
C→D气体的内能增加
D．一个循环过程，气体从外界吸收热量
7．如图所示，在水平向右的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，有一边长为L的正方形导线框，以为轴从图示位置逆时针匀速转动，角速度为。轴距为，距为，下列说法正确的是（　　）
A．感应电动势的最大值为
B．感应电动势的最大值为
C．从图示位置开始转过的过程中，磁通量的变化量为
D．从图示位置开始转过的过程中，磁通量的变化量为
二、多选题（本题共3题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错得0分。）
8．如图所示，质量为m、边长为L、电阻为R的金属线框abcd静止在光滑水平面上，平行边界P、Q间有垂直于水平面向上的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，用大小等于mg的水平恒力F拉线框，使线框从静止开始运动，线框运动过程中ab边始终与磁场边界平行，ab边刚进磁场时线框的加速度为零，线框出磁场的过程中，当cd边刚要出磁场时的加速度恰好为0，磁场边界P、Q间的距离为d，则下列判断正确的是（ ）
A．开始时ab边与边界P间的距离为
B．线框进磁场过程中，通过线框截面的电量为
C．从线框cd边刚进磁场到cd边刚好出磁场过程中，线框运动的时间为
D．线框穿过磁场过程中，拉力F的冲量大于
9．氢原子的能级示意图如图所示（普朗克常量h=6.6310-34J·s，电子电荷量e=-1.610-19C），则氢原子（　　）
A．能级是连续的
B．核外电子的轨道是分立的
C．从n=3能级跃迁n=2能级时电子的动能减小
D．从n=3能级跃迁n=2能级时辐射频率约为4.561014Hz的光子
10．如图所示，电阻不计间距为L 的光滑平行金属导轨水平放置，导轨左端接有阻值为R的电阻连接，以导轨的左端为原点，沿导轨方向建立x轴，导轨处于竖直向下的磁感应强度大小为B的匀强磁场中．一根电阻也为R，质量为m的金属杆垂直于导轨放置于 处，不计金属杆与轨道间的接触电阻，现给金属杆沿x轴正方向的初速度 ，金属杆刚好能运动到处，在金属杆运动过程中 ( )
A．通过电阻R的电荷量
B．金属杆克服安培力所做的功为
C．金属杆上产生的焦耳热为
D．金属杆运动的时间为
三、实验题（共16分）
11（8分）．在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，利用如图所示的可拆变压器能方便地探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系。
(1)为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是______。
A．控制变量法 B．等效替代法 C．演绎法 D．理想实验法
(2)如果把它看成理想变压器，则左右两线圈上的交变电流一定相同的是______。
A．电压 B．电流 C．功率 D．频率
(3)某次实验中得到实验数据如下表所示，表中、分别为原、副线圈的匝数，分别为原、副线圈的电压，通过实验数据分析，你的结论是：在误差允许的范围内， 。
实验次数 /匝 /匝
1 1400 400 12.1 3.42
2 800 400 12.0 5.95
3 200 100 11.9 5.92
(4)原、副线圈上的电压之比是否等于它们的匝数之比呢？发现上述实验数据没有严格遵从这样的规律，分析下列可能的原因，你认为正确的是_____。
A．原、副线圈的电压不同步
B．变压器线圈中有电流通过时会发热
C．铁芯在交变磁场的作用下会发热
D．原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过程中有损失
12（9分）．如图，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系．
①实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的．但是，可以通过仅测量 （填选项前的符号），间接地解决这个问题．
A．小球开始释放的高度h
B．小球抛出点距地面的高度H
C．小球平抛运动的射程
②图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影．实验时，先让入射小球多次从斜面上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP．然后把被碰小球静置与轨道水平部分，再将入射小球从斜轨上S位置静止释放，与小球相碰，并多次重复．
接下来完成的必要步骤是 ．（填写选项前的符号）
A．用天平测量两小球的质量、
B．测量小球开始释放的高度h
C．测量抛出点距地面的高度H
D．分别找到、相碰后平均落地点的位置M、N
E．测量平抛射程OM、ON
实验结果表明，碰撞前、后总动量的比值为 ．
四、解答题（共38分）
13（10分）．如图所示，内截面积为、足够高的圆柱形汽缸开口向上竖直放置在水平面上，缸内离底部高为处有一质量为的活塞封住一定质量的理想气体，气体温度为，大气压强为，重力加速度为。问：
（1）此时汽缸内气体的压强是多少？
（2）若把活塞用销子固定住，再将气体温度升高到，此时缸内气体的压强p2为多大？
（3）若在初始条件下，保持气体温度不变，把汽缸倒过来，开口向下竖直放置，此时活塞与汽缸底的距离h2为多大？
14（12分）．如图，质量为的长木板静止在光滑的水平地面上，现有一质量也为的滑块以的速度滑上长木板的左端，小滑块与长木板间的动摩擦因数，小滑块刚好没有滑离长木板，求：
（1）小滑块的最终速度
（2）在整个过程中，系统产生的热量
（3）以地面为参照物，小滑块滑行的距离为多少？
15（15分）．如图所示，PMN和P'M'N'是两条足够长、相距为L的平行金属导轨，MM'左侧圆弧轨道表面光滑，右侧水平轨道表面粗糙，并且MM'右侧空间存在一竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。在左侧圆弧轨道上高为h处垂直导轨放置一导体棒AB，在右侧水平轨道上距AB棒足够远的地方，垂直导轨放置另一导体棒CD。已知AB棒和CD棒的长均为L，电阻均为R，质量分别为m和2m，AB棒与水平轨道间的动摩擦因数为μ，圆弧轨道与水平轨道平滑连接且电阻不计。现将AB棒由静止释放，让其沿轨道下滑并进入磁场区域，最终运动到距MM'为d处停下，此过程中CD棒因摩擦一直处于静止状态。重力加速度为g，求：
（1）AB棒刚进入磁场时AB棒两端的电压大小；
（2）整个过程中AB棒上产生的焦耳热Q；
（3）若水平轨道也光滑，则从AB棒开始运动到最终处于稳定状态的过程中，通过AB棒的电荷量q为多少？
参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D B C B D D B BC BD AB
1．D
【详解】A．图中正电荷运动速度方向与磁场方向平行，电荷所受洛伦兹力为0，A错误；
B．图中负电荷运动速度方向与磁场方向平行，电荷所受洛伦兹力为0，B错误；
C．图中正电荷运动速度方向与磁场方向垂直，根据左手定则，可知电荷所受洛伦兹力方向向上，C错误；
D．图中负电荷运动速度方向与磁场方向垂直，根据左手定则，可知电荷所受洛伦兹力方向向右，D正确。
故选D。
2．B
【详解】A．图甲中，不导电液体为电介质，储罐中液面高度升高时，介电常数增大，根据
可知，电容器电容C增大，根据
可知，LC回路中振荡电流频率将减小，故A错误；
B．图乙中，当物体1向左移动时，铁芯插入的长度变大，线圈自感系数变大，故B正确；
C．图丙中，当膜片向左运动时，膜片与固定电极之间的间距增大，根据
可知电容C减小，由于极板电压不变，根据
可知，电容器电量减小，电容器放电，通过电阻的电流方向由A到B，则A点的电势比B点的高，故C错误；
D．图丁中，在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，应将元件的工作面保持竖直，让磁场垂直通过，故D错误。
故选B。
3．C
【详解】A．由图像可知
线圈电压的最大值为V，变压器输入电压的瞬时值表达式为
V
故A错误；
B．原线圈输入电压为220V，电压表示数为灯泡的额定电压
故B错误；
C．由B分析，结合变压比公式得
故C正确；
D．变压器的输入功率与输出功率相等，为10W，故D错误。
故选C。
4．B
【详解】如图所示光路图中
全反射临界角满足
所以
而
所以光斑半径
故选B。
5．D
【详解】A．t=0时Q点向上振动，则可知波沿x轴正方向传播，选项A错误；
B．由图甲可知，该波的波长为8m，由图乙可知，周期为0.2s，则波速为
选项B错误；
C．根据图甲可知波动方程为
可知t=0质点P的位移为
设质点P的振动方程为
代入t=0，可得
，或
因P沿y负方向运动，故质点P的振动方程为
选项C错误；
D．则t=0.25s时，质点P的位移为
y2=
选项D正确。
故选D。
6．D
【详解】A．A→B过程绝热，所以Q不变，气体体积减小，外界对气体做正功，即
W > 0
由热力学第一定律
U = Q＋W
可知，气体内能增大，A错误；
B．B→C过程，气体温度升高，即
U > 0
气体体积增大，气体对外界做正功，即
W < 0
由热力学第一定律
U = Q＋W
可知气体需要从外界吸收热量，B错误；
C．C→D过程绝热，Q不变，气体体积增大，即
W < 0
由热力学第一定律
U = Q＋W
可知气体内能减小，C错误；
D．一个循环过程，温度不变，即
U = 0
由图像可知，气体对外界做正功为图形面积，即
W < 0
所以气体会从外界吸热，D正确。
故选D。
7．B
【详解】AB．感应电动势的大小与穿过闭合电路的磁通量改变的快慢有关，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，感应电动势的最大值
本题中n为１，则感应电动势的最大值为，故A错误，B正确。
C．图示位置，磁通量为0，转过时，磁通量为
则从图示位置开始转过的过程中，磁通量的变化量为
故C错误；
D．图示位置，磁通量为0，转过120°时，磁通量为
则从图示位置开始转过的过程中，磁通量的变化量为
故D错误。
故选B。
8．BC
【详解】A．由题意，设ab边刚进磁场时的速度大小为v1，根据动能定理
解得
ab边刚进磁场时线框的加速度为零，则
解得
故A错误；
B．ab边刚进磁场时线框的加速度为零，则线框进入磁场的过程中做匀速直线运动，线框进磁场过程中，通过线框截面的电量为
故B正确；
CD．ab边刚进磁场时线框的加速度为零，则线框进入磁场的过程中做匀速直线运动，线框进入磁场的过程中
线框进入磁场后到ab边刚好出磁场过程中
线框ab边刚好出磁场到线框离开磁场的过程中
其中
当cd边刚要出磁场时的加速度恰好为零，则
即
联立可得从线框cd边刚进磁场到cd边刚好出磁场过程中，线框运动的时间
线框穿过磁场过程中，拉力F的冲量
故C正确，D错误。
故选BC。
9．BD
【详解】AB．根据波尔的理论，有轨道量子化，能量量子化，能级量子化，故A错误，B正确；
C．从n=3能级跃迁n=2能级时，轨道半径变小，而库仑力提供向心力，则有
而动能
联立得
可知圆周的线速度变大，动能变大，故C错误；
D．从n=3能级跃迁n=2能级时，有
解得辐射出的光子频率为
故D正确。
故选BD。
10．AB
【详解】整个过程中通过导体截面的电荷量为：q=It=，故A正确；根据动能定理可得，金属杆克服安培力所做的功等于动能的减小，即W安=mv02，选项B正确；金属杆克服安培力所做的功为等于整个过程中回路中产生的焦耳热，即W安=Q=mv02，所以金属杆上产生的焦耳热为：Q1= ，故C错误；金属杆运动中所受的安培力，则随速度的减小，安培力减小，加速度减小，即金属棒做加速度减小的减速运动，若金属棒做匀减速运动，则运动时间为，则因为金属棒做加速度减小的减速运动，可知平均速度小于，运动的时间大于，故D错误．
故选AB．
点睛：对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，重点是分析安培力作用下导体棒的平衡问题，根据平衡条件列出方程；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系等列方程求解．
11．(1)A
(2)CD
(3)原、副线圈的电压比与匝数比相等，即
(4)BCD
【详解】（1）当一个物理量与多个物理量相关时，应采用控制变量法，探究该物理量与某一个量的关系，如本实验中，保持原线圈输入的电压一定，探究副线圈输出的电压与和匝数、的关系。
故选A。
（2）由理想变压器原理可知，理想变压器原副线圈两端的交变电流功率、频率不变，通过副线圈的电流和副线圈两端电压与变压器原、副线圈的匝数比有关。
故选CD。
（3）通过分析表中数据可得结论，在误差允许的范围内，原副线圈的电压比与匝数比相等，即。
（4）变压器并非理想变压器，能量损失主要来源于三个方面，分别是BCD项中的绕制线圈的铜导线发热损耗（俗称铜损）、铁芯中的涡流发热损耗（俗称铁损）、铁芯对磁场的约束不严密损耗（俗称磁损）。
故选BCD。
12． C ADE
【详解】①由于本实验的碰撞是在同一高度，在空中运动时间相同，因而根据小球做平抛运动的射程就可知道碰撞后速度的大小之比，所以选C；
②实验时，先让入射球ml多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP，然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球ml从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复．测量平均落点的位置，找到平抛运动的水平位移，因此步骤中D、E是必须的，而且D要在E之前，至于用天平秤质量先后均可以，所以答案是ADE；
碰撞前、后总动量的比值：
点睛：本题考查验证动量守恒定律的实验，要注意明确实验原理，知道实验中利用平抛运动进行实验的基本方法，同时注意实验中的注意事项和数据处理的基本方法．
13．（1）1.2105Pa；（2）1.5105Pa；（3）12cm
【详解】（1）对活塞，根据平衡条件
代入数据，解得
（2）若把活塞用销子固定住，再将气体温度升高过程中，封闭气体做等容变化，根据查理定律得
其中
解得
（3）把汽缸倒过来后，对活塞，根据平衡条件
代入数据，解得
封闭气体做等温变化，根据玻意耳定律得
解得
14．（1）；（2）；（3）0.135m
【详解】（1）小滑块与长木板系统动量守恒，规定向右为正方向
由动量守恒定律得：，解得最终速度为：；
（2）由能量守恒定律得，代入数据解得热量为Q=0.072J；
（3）对小滑块，应用动能定理：
代入数据解得距离为S=0.135m
15．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）AB棒下滑到MM'处，根据机械能守恒得
此时感应电动势为
AB棒两端的电压为
（2）AB棒进入磁场后，根据动能定理得
回路中产生的焦耳热
又因两导体棒电流相同，电阻相同，则AB棒上产生的焦耳热
（3）若水平导轨光滑，根据系统动量守恒定律得
对AB棒，由动量定理可得
而通过AB棒的电荷量
联立解得

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