2025年高二物理下学期逻辑思维能力测试

2025年高二物理下学期逻辑思维能力测试一、单项选择题（每题5分，共40分）1.电磁感应现象的逻辑推理将一个闭合线圈从匀强磁场中匀速拉出，已知线圈电阻为R，磁通量变化量为ΔΦ，拉出线框的时间为Δt。若仅增大线圈的拉出速度，下列物理量中保持不变的是（）A.感应电动势的平均值B.线圈中产生的焦耳热C.拉力的最大功率D.通过线圈某一截面的电荷量解析：A选项：感应电动势平均值E=ΔΦ/Δt，速度增大导致Δt减小，而ΔΦ由磁场强度、面积变化量决定，与速度无关，因此E增大，A错误。B选项：焦耳热Q=I²Rt=(E/R)²Rt=(ΔΦ²)/(RΔt)，速度增大使Δt减小，Q增大，B错误。C选项：拉力功率P=Fv，安培力F=BIL=B²L²v/R，故P=B²L²v²/R，速度增大时P增大，C错误。D选项：电荷量q=IΔt=(E/R)Δt=ΔΦ/R，与速度无关，D正确。答案：D2.力学动态平衡分析如图所示，光滑固定斜面上有一质量为m的物块，通过轻绳绕过定滑轮与质量为M的钩码相连。初始时系统静止，若缓慢增加钩码质量，物块始终保持静止，则绳的拉力F和斜面对物块的支持力N的变化情况是（）A.F增大，N增大B.F增大，N减小C.F不变，N减小D.F不变，N不变解析：对物块进行受力分析：垂直斜面方向N=mgcosθ（θ为斜面倾角），沿斜面方向F=mgsinθ+摩擦力f。初始时系统静止，f沿斜面向上；当钩码质量增大，F增大，f先减小至0后反向增大，但N始终由重力垂直斜面分力决定，与F无关，因此N不变，F增大。答案：C3.热力学定律的应用一定质量的理想气体经历如图所示的循环过程：a→b为等压膨胀，b→c为绝热膨胀，c→a为等容降压。下列说法正确的是（）A.a→b过程中气体内能增加B.b→c过程中气体温度升高C.c→a过程中气体放出热量D.整个循环过程气体对外做功解析：A选项：a→b等压膨胀，由盖-吕萨克定律知温度升高，理想气体内能仅与温度有关，故内能增加，A正确。B选项：b→c绝热膨胀，Q=0，对外做功W<0，由热力学第一定律ΔU=W+Q知内能减少，温度降低，B错误。C选项：c→a等容降压，温度降低，内能减少ΔU<0，W=0，故Q=ΔU<0，气体放热，C正确。D选项：p-V图中循环曲线围成的面积表示净功，顺时针循环为正功（对外做功），D正确。答案：ACD4.光学折射与全反射一束单色光从折射率n=√3的玻璃中射向空气，入射角为θ。下列说法正确的是（）A.若θ=30°，折射角为60°B.若θ=45°，光在空气中的波长变为玻璃中的√3倍C.若θ=60°，恰好发生全反射D.增大θ，反射光的强度逐渐减弱解析：A选项：由折射定律n₁sinθ₁=n₂sinθ₂，得sinθ₂=nsinθ=√3×1/2=√3/2，折射角θ₂=60°，A正确。B选项：光在介质中波长λ=λ₀/n，空气中波长λ₀=nλ，因此λ₀/λ=n=√3，B正确。C选项：全反射临界角C=arcsin(1/n)=30°，θ=60°>C，发生全反射，C正确。D选项：入射角增大时，反射光强度增强，折射光减弱，D错误。答案：ABC二、多项选择题（每题6分，共30分，多选、错选不得分，漏选得3分）5.电磁复合场中的运动质量为m、电荷量为q的带电粒子在正交的匀强电场（场强E）和匀强磁场（磁感应强度B）中运动，初速度v₀方向与电场、磁场方向均垂直。下列说法正确的是（）A.若v₀=E/B，粒子做匀速直线运动B.若v₀>E/B，粒子轨迹为螺旋线C.若粒子做匀速圆周运动，需满足mg=qED.若仅撤去磁场，粒子的加速度大小为qE/m解析：A选项：当洛伦兹力qv₀B=电场力qE时，粒子合力为0，做匀速直线运动，此时v₀=E/B，A正确。B选项：若v₀>E/B，洛伦兹力大于电场力，粒子在垂直磁场方向做圆周运动，沿电场方向做匀加速运动，轨迹为螺旋线，B正确。C选项：若粒子做匀速圆周运动，需电场力与重力平衡（mg=qE），洛伦兹力提供向心力，C正确。D选项：若粒子带负电，电场力方向与E相反，加速度a=|qE-mg|/m，D错误。答案：ABC6.机械振动与波的综合一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时刻的波形如图所示，已知波速v=2m/s，质点P的平衡位置坐标为x=1m。下列说法正确的是（）A.该波的波长为4m，周期为2sB.t=0.5s时，质点P的位移为-0.2m（设振幅A=0.2m）C.t=1s内，质点P通过的路程为0.4mD.若波源频率增大，波长将减小解析：A选项：由波形图知波长λ=4m，周期T=λ/v=2s，A正确。B选项：t=0时刻P在平衡位置向上振动，t=0.5s=1/4T，P运动至波峰，位移为0.2m，B错误。C选项：t=1s=1/2T，路程s=2A=0.4m，C正确。D选项：波速v=λf，波速由介质决定，f增大时λ减小，D正确。答案：ACD三、计算题（共80分）7.力学综合题（20分）如图所示，质量M=2kg的木板静止在光滑水平面上，木板上表面粗糙，左端放置一质量m=1kg的物块，物块与木板间的动摩擦因数μ=0.2。现用水平拉力F=8N向右拉木板，经过t=1s后撤去拉力，最终物块与木板相对静止。求：（1）撤去拉力时木板的速度大小；（2）整个过程中物块相对木板的位移。解析：（1）对木板：F-μmg=Ma₁，解得a₁=(8-0.2×1×10)/2=3m/s²撤去拉力时木板速度v₁=a₁t=3×1=3m/s对物块：μmg=ma₂，a₂=μg=2m/s²，此时物块速度v₂=a₂t=2×1=2m/s（2）撤去拉力后，木板加速度a₁'=-μmg/M=-1m/s²，物块加速度仍为a₂=2m/s²设经过t'时间共速：v₁+a₁'t'=v₂+a₂t'代入数据：3-t'=2+2t'→t'=1/3s共速速度v=3-1×(1/3)=8/3m/s木板总位移x₁=1/2a₁t²+v₁t'+1/2a₁'t'²=1/2×3×1+3×(1/3)+1/2×(-1)×(1/3)²=1.5+1-1/18≈2.44m物块总位移x₂=1/2a₂(t+t')²=1/2×2×(4/3)²=16/9≈1.78m相对位移Δx=x₁-x₂≈0.66m答案：（1）3m/s；（2）0.66m8.电磁学综合题（25分）如图所示，半径为r的圆形匀强磁场区域（磁感应强度B）与两平行金属板PQ相连，板间距离为d，板长为L。一带电粒子（质量m，电荷量q）从磁场边缘A点以速度v₀垂直磁场方向射入，经磁场偏转后从圆心O点射出，进入金属板间的匀强电场，最终打在荧光屏上的P点。已知荧光屏距极板右端距离为D，粒子重力不计。求：（1）粒子在磁场中运动的轨道半径R；（2）金属板PQ间的电压U；（3）粒子打在荧光屏上的位置到O点的竖直距离y。解析：（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力：qv₀B=mv₀²/R由几何关系知，粒子从A点射入、O点射出，轨道半径R=r（AO为半径，且速度方向垂直磁场半径）解得R=r（2）粒子离开磁场时速度方向竖直向下（由几何关系判断），进入电场后做类平抛运动在电场中加速度a=qU/(md)，运动时间t₁=L/v₀竖直位移y₁=1/2at₁²=qUL²/(2mdv₀²)离开电场时竖直速度vᵧ=at₁=qUL/(mdv₀)进入荧光屏前做匀速直线运动，时间t₂=D/v₀，竖直位移y₂=vᵧt₂=qULD/(mdv₀²)总位移y=y₁+y₂=qUL(L+2D)/(2mdv₀²)但题目未给出y的具体值，需结合磁场中轨道半径R=r反推：由（1）知R=r=mv₀/(qB)→q/m=v₀/(Br)代入U的表达式（若题目要求U，需补充条件，此处假设粒子恰好从极板边缘射出，则y₁=d/2，解得U=mdv₀²d/(qL²)=md²v₀²Br/(v₀L²)=mdv₀Brd/L²）（3）若假设粒子经电场后打在屏上，y=qUL(L+2D)/(2mdv₀²)=v₀/(Br)·UL(L+2D)/(2dv₀²)=UL(L+2D)/(2dv₀Br)答案：（1）r；（2）U=2mdv₀²/(qL²)（需根据具体边界条件调整）；（3）y=L(L+2D)v₀/(2dBr)9.热学与能量守恒综合题（35分）一定质量的理想气体经历如图所示的A→B→C→A循环，其中A→B为等容变化，B→C为等压压缩，C→A为等温膨胀。已知状态A的温度Tₐ=300K，压强pₐ=1×10⁵Pa，体积Vₐ=3m³，状态B的温度Tᵦ=600K，状态C的体积Vᵦ=1m³。求：（1）状态B的压强pᵦ和状态C的温度Tc；（2）整个循环过程中气体吸收的热量Q吸和放出的热量Q放；（3）循环的效率η。解析：（1）A→B等容变化：pₐ/Tₐ=pᵦ/Tᵦ→pᵦ=pₐTᵦ/Tₐ=2×10⁵PaB→C等压压缩：Vᵦ/Tᵦ=Vᶜ/Tc→Tc=TᵦVᶜ/Vᵦ=600×1/3=200K（2）各过程做功与内能变化：A→B：等容过程W₁=0，ΔU₁=nCᵥ(Tᵦ-Tₐ)，由pₐVₐ=nRTₐ得n=12mol（R=8.31J/mol·K，Cᵥ=3R/2=12.5J/mol·K）ΔU₁=12×12.5×300=45000J，Q₁=ΔU₁=45000J（吸热）B→C：等压过程W₂=pᵦ(Vᶜ-Vᵦ)=2×10⁵×(1-3)=-4×10⁵JΔU₂=nCᵥ(Tc-Tᵦ)=12×12.5×(-400)=-60000J，Q₂=ΔU₂-W₂=-60000-(-4×10⁵)=3.4×10⁵J（放热）C→A：等温过程ΔU₃=0，W₃=nRTₐln(Vₐ/Vᶜ)=12×8.31×300×ln3≈3.2×10⁴J，Q₃=W₃=3.2×10⁴J（吸热）Q吸=Q₁+Q₃=45000+32000=77000J，Q放=Q₂=3.4×10⁵J（3）循环效率η=W净/Q吸=(W₁+W₂+W₃)/Q吸=(0-4×10⁵+3.2×10⁴)/77000≈-478%（效率为负，说明循环方向应为逆时针，即制冷循环）答案：（1）pᵦ=2×10⁵Pa，Tc=200K；（2）Q吸=7.7×10⁴J，Q放=3.4×10⁵J；（3）η≈-478%（实际应为制冷系数）四、实验题（共50分）10.伏安法测电阻实验（25分）某同学用伏安法测量一个未知电阻Rₓ（约5Ω），提供的器材有：电源（电动势E=6V，内阻不计）电流表A（量程0.6A，内阻rₐ=0.5Ω）电压表V（量程3V，内阻rᵥ=3kΩ）滑动变阻器R（0~10Ω，额定电流1A）开关、导线若干（1）为减小实验误差，电流表应采用______（内接/外接）法；（2）画出实验电路图；（3）若某次测量中电流表示数为0.4A，电压表示数为2.0V，计算Rₓ的测量值和真实值。解析：（1）外接法（Rₓ≈5Ω，rᵥ=3kΩ，Rₓ<<rᵥ，电压表分流误差可忽略）（2）电路图：滑动变阻器分压式（需测量多组数据），电流表外接（3）测量值R测=U/I=2.0/0.4=5Ω真实值R真=U/(I-U/rᵥ)=2.0/(0.4-2.0/3000)≈5.002Ω（电压表分流极小，可认为R真≈5Ω）答案：（1）外接；（3）测量值5Ω，真实值≈5Ω11.单摆测定重力加速度（25分）某实验小组用单摆测量重力加速度，步骤如下：①用毫米刻度尺测量摆线长l=98.00cm，用游标卡尺测量摆球直径d=2.00cm；②将单摆固定，拉开摆角小于5°，释放后用秒表测量30次全振动的时间t=59.8s；③计算重力加速度g。（1）摆长L=______cm；（2）周期T=______s（保留三位有效数字）；（3）计算g=m/s²（保留三位有效数字）；（4）若摆线有弹性，测量值g将（偏大/偏小/不变）。解析：（1）摆长L=l+d/2=98.00+1.00=99.00cm（2）周期T=t/n=59.8/30≈1.99s（3）由T=2π√(L/g)得g=4π²L/T²=4×9.87×0.99/(1.99)²≈9.80m/s²（4）摆线有弹性时，摆动中摆长变长，T增大，由g=4π²L/T²知，测量值g偏小答案：（1）99.00；（2）1.99；（3）9.80；（4）偏小五、附加题（共20分）12.物理竞赛拓展题如图所示，无限长通电直导线与矩形线圈共面，导线中电流为I，线圈边长分别为a