湖南省名校联合体2024-2025学年高二下学期期中考试物理试题 A卷（含答案）

第第页湖南省名校联合体2024-2025学年高二下学期期中考试物理试题A卷一、单选题（本大题共6小题，每题4分，共24分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求）1．历史上的科学家凭借他们璀璨的智慧和科学的方法开辟了物理认知的新途径。下列关于物理学史和研究方法的说法错误的是（）A．托马斯·杨的双缝干涉实验说明了光是一种机械波B．“平方反比”规律的类比在库仑定律的建立过程中发挥了重要作用C．楞次通过分析实验现象，总结出了楞次定律。这是归纳推理法的应用D．伽利略通过逻辑推理和实验否定了亚里士多德提出的重的物体下落得快、轻的物体下落得慢的观点2．智能机器人为我们的生产、生活带来了便利。如图甲所示，某机器人正搬着货物沿水平方向运动，假设此货物在某过程中速度v随时间t的变化规律如图乙所示，取水平向右为正方向，忽略空气阻力的影响。关于货物的受力和运动情况下列说法正确的是（）A．t2B．0~tC．t1D．t23．如图所示，图甲为沿x轴传播的一列简谐波在t=0.01s时刻的波动图像，P、Q分别是x轴上x1=15cmA．该波沿x轴正方向传播，波速为15m/sB．质点P经0.01s的时间将沿x轴移动15cmC．该波与另一列频率为0.25Hz的波相遇时，可能发生稳定的干涉D．t=0.15s时，质点Q沿y轴负方向运动4．如图所示，间距为L的粗糙平行金属导轨水平固定放置，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面成30°角斜向上，一质量为m的金属杆ab垂直放在金属导轨上并保持良好接触，当闭合开关时，通过金属杆的电流为I，金属杆保持静止，重力加速度为g，下列关于金属杆受力情况的说法正确的是（）A．安培力大小为1B．支持力大小为mg+C．安培力和摩擦力的合力方向竖直向上D．若仅将磁场反向，金属杆仍能静止，则摩擦力减小5．如图甲所示，O、A、B为一条电场线上的三点，一电子仅在静电力作用下沿直线运动，依次经过O、A、B点，以O点为零电势点，该电子运动过程中电势能EpA．该电场可能是孤立点电荷形成的电场B．A点的电场强度等于B点的电场强度，A点的电势高于B点的电势C．电子在A点的加速度大于在B点的加速度，在A点的速度大于在B点的速度D．电场线的方向是从O点指向B，电子由A点运动到B点的过程中静电力对其所做的功W=6．如图所示，直角三角形MPN区域内存在磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外的匀强磁场。∠M=30°，NP=L，C为MP的中点，D为NP的中点，在C点有一粒子源不断沿垂直于PM方向射入速度大小不同的正、负电粒子。粒子的质量均为m、电荷量均为e。不考虑粒子间的相互作用，不计粒子的重力。下列说法正确的是（）A．可能有粒子从M点射出磁场B．从D点离开磁场的粒子的速度大小为2C．从MN边射出的正粒子在磁场中运动的最长时间为2D．负粒子在磁场中运动的最长时间为2二、多项选择题（本大题共4小题，每题5分，共20分。每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）7．如图所示，已知地球半径为R，地球赤道上的物体随地球自转的线速度大小为v1，向心加速度大小为a1，地球自转周期为T1；近地卫星的轨道半径近似为R，运行线速度大小为v2，加速度大小为a2，运动周期为T2；地球同步卫星的轨道半径为r，运行线速度大小为A．v1v2=1 B．v2v8．如图所示，一交流发电机，其中矩形线圈abcd的边长ab=cd=40cm，bc=ad=25cm，匝数n=200匝，线圈的总电阻r=0.20Ω，线圈在磁感应强度B=120πA．线圈平面与磁感线垂直时，磁通量变化率最大B．在1s内该交流发电机产生的交变电流的电流方向改变50次C．从线圈经过中性面开始计时，线圈中感应电动势随时间变化的函数表达式为e=100D．此发电机在上述工作状态下的输出功率为960W9．如图所示，在水平地面上放置一导热良好的汽缸，汽缸和可自由滑动的活塞（不计厚度）之间密封着一定质量的理想气体，已知活塞和重物的总质量为m，活塞的横截面积为S，活塞距汽缸底部的高度为h，大气压强为p0A．汽缸内气体的初始压强为pB．缓慢增大重物质量，与初始时相比，汽缸内气体的平均分子速率变大C．若仅缓慢降低环境温度，则与初始时相比活塞高度降低D．若重物质量缓慢增大了Δm，汽缸内气柱的高度减小了Δh10．如图所示，光滑的金属导轨abc和def平行放置，相距L=1m，导轨倾斜部分与水平面夹角θ=30°，并与水平导轨平滑相接，导轨水平部分所在空间中存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=1T。质量m1=1kg的导体棒MN放置在与be相距x1=0.9m的倾斜导轨上，其接入回路的电阻R1=2ΩA．若导体棒PQ固定，则从释放MN棒至两棒相碰的过程中流过MN棒的电荷量为1CB．若导体棒PQ固定，则MN棒与PQ棒相碰前瞬间的速度大小为1m/sC．若导体棒PQ不固定，两棒碰撞后瞬间MN棒的速度大小为1m/sD．若导体棒PQ不固定，两棒从静止到最终达到稳定的整个过程中两根导体棒产生的总热量为3J三、非选择题（共56分）11．某同学欲利用如图甲所示的实验装置测量当地重力加速度。主要步骤如下：（1）选择合适器材，用刻度尺测量细线的长度L，用游标卡尺测量小球的直径d，如图乙所示，d=mm，然后按图甲所示组装实验仪器，使小球球心恰好静止于光电门中心；（2）将小球拉离竖直位置一小角度（小于5°），将小球由静止释放；（3）记录下小球摆到最低点时的挡光时间Δt以及从第1次经过光电门到第21次经过光门的总时间t，计算得小球摆动周期T=（4）计算得到当地重力加速度为g=。（用“L、d、t、π”表示）；（5）该同学在实验中测出摆绳偏角为α，若等式成立（用“L、d、α、Δt12．某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡L（额定电压为3.8V，额定电流为0.32A）电压表（量程3V，内阻为3kΩ）电流表（量程0.5A，内阻约为0.5Ω）滑动变阻器R1滑动变阻器R2电阻箱R0电源E（电动势4.5V，内阻不计）开关S；导线若干。（1）该实验要求能够实现在0~3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，需要将电压表量程扩大至4V，则与电压表串联的电阻箱阻值应调为Ω；（2）请用笔画线将实物图中的电路补充完整；（3）实验所要选择的滑动变阻器是（填写R1或R（4）完成电压换算后描绘的小灯泡伏安特性曲线为上图中的曲线，则可知小灯泡的电阻随电压的增大而（填写“增大”“不变”或“减小”）；（5）若该同学将一个4Ω的电阻和两个同种上述型号的小灯泡串联后与该电源相连，则一个灯泡的功率为W（结果保留2位有效数字）。13．如图甲所示，一均匀玻璃体上部为半球体，下部为圆柱体，已知半球体的半径和圆柱体的半径均为R，圆柱体高度也为R；圆柱体的底面中心O点放一点光源，圆柱体的侧面上的P点有一条出射光线，此出射光线与界面的夹角为θ=30°，P点距下底面3913R。不计二次反射后的光线折射，已知球冠（曲面，不含底面）表面积的计算公式为（1）该玻璃对光的折射率；（2）球冠上发光部分的表面积。14．如图所示，空间中有一平面直角坐标系，在x轴上方有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B=1T，在x轴下方有沿y轴负方向的匀强电场，场强为E=1×104V/m，PQ是一个垂直于x轴的屏幕，O点到PQ的距离为L=7m，有一个质量为m、电荷量为-q的带电粒子，q（1）粒子到达O点时的速度大小；（2）粒子在整个运动过程中的路程s；（3）粒子运动的总时间。15．如图，光滑地面上有一等腰三棱柱，∠BAC=∠BCA=30°，三棱柱斜面AB光滑，三棱柱高为h；一质量为m的小球以某一初速度从A点滑上三棱柱（衔接处均平滑相连、不计空气阻力、重力加速度取g）。请回答下列问题：（1）若三棱柱固定时，小球恰好能滑到B点，求此时对应的小球初速度大小v1（2）若三棱柱固定时，小球从B点飞出后恰好直接落在C点（未在BC平面弹跳），求此时对应的小球初速度大小v2（3）若三棱柱不固定且三棱柱的质量为2m，小球从B点飞出后恰好直接落在C点（未在BC平面弹跳，整个过程无机械能损失且三棱柱不翻转），求此时对应的小球初速度大小v3

答案解析部分1．【答案】A【解析】【解答】A．托马斯·杨双缝干涉实验，只能证明光是一种波，但不能证明光是机械波，A错误。B．“平方反比”规律的类比在库仑定律的建立过程中发挥了重要作用，B正确；C．楞次通过分析实验现象，总结出了楞次定律，这是归纳推理法的应用，C正确；D．伽利略通过逻辑推理和实验否定了亚里士多德提出的重的物体下落得快、轻的物体下落得慢的观点，认为轻重物体下落的同样快，D正确。故答案为：A。

【分析】这道题的核心是辨析物理学史上几个关键实验和理论的贡献，以及它们所使用的研究方法，从而找出错误的说法。2．【答案】C【解析】【解答】AB．由图可知，t2~t3内货物的速度方向为正方向，所以t2C．t1D．t2故答案为：C。

【分析】这道题的核心是结合v−t图像分析货物在不同阶段的运动状态，再根据受力平衡和牛顿第二定律，判断机器人对货物的作用力。3．【答案】D【解析】【解答】A．t=0.01s时，质点P向y轴负方向运动，结合甲图，由“上下坡”法可知，机械波向x轴负方向传播，A错误；B．机械波传播时，质点只在各自的平衡位置附近振动，不会随波迁移，质点P只会在y方向振动，不会沿x轴移动，B错误；C．该波的频率为f=1D．在t=0.15s时，即再经过0.14s故答案为：D。

【分析】这道题的核心是结合波动图像（图甲）和振动图像（图乙），分析波的传播方向、质点运动情况、波的频率以及干涉条件。4．【答案】B【解析】【解答】A．对金属杆进行受力分析如图所示，

金属杆受重力、支持力、斜向下的安培力以及水平向左的摩擦力，安培力为F安=BILB．支持力大小为FNC．根据受力分析图可知安培力和摩擦力的合力方向竖直向下，C错误；D．当磁场方向反向时，摩擦力和安培力皆反向，摩擦力仍然等于安培力沿水平方向的分力，大小未变，D错误。故答案为：B。【分析】这道题的核心是对金属杆进行受力分析，将安培力分解到水平和竖直方向，再根据受力平衡条件来判断各选项的正确性。5．【答案】B【解析】【解答】A．由题图可知，从O点到B点，电子的电势能随移动距离均匀增加，则电势随移动距离也均匀增加，该电场一定为匀强电场，不可能为孤立点电荷形成的电场，A、B两点的电场强度相等，故A错误；B．由于EpB>C．电子仅受电场力在A、B两点的加速度相等，在A点的速度大于在B点的速度，故C错误；D．电子在A、B两点的电势能分别为EpA和EpB，且故答案为：B。

【分析】这道题的核心是利用电势能Ep​−x图像的斜率分析电场强度，结合电子的负电属性判断电势高低，再根据能量守恒判断速度变化。6．【答案】C【解析】【解答】A．正粒子恰好从MN边界射出的轨迹如图所示根据正粒子的运动的轨迹可知，不可能从M点射出磁场，故A错误；B．负粒子从D点离开磁场的轨迹如图，负粒子从D点离开磁场时，由几何关系知L解得r=根据洛伦兹力提供向心力evB=m可得则负粒子的速度大小为v=3C．粒子在磁场中运动的周期为T=当从MN边射出的正粒子运动的轨迹与MN相切时在磁场中运动时间最长，由几何关系可知圆心角为120°，则最长时间tmaxD．粒子从P、M之间射出时在磁场中运动时间最长，则在磁场中运动的最长时间为t'故答案为：C。

【分析】这道题的核心是分析带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动，结合几何关系确定轨迹半径、圆心角，从而计算速度和运动时间。7．【答案】B,C【解析】【解答】A．根据v=ωr，可得v1v3=R可得v=GMr则有v2v3C．地球赤道上的物体与同步卫星的角速度和周期相等，故C正确。故答案为：BC。

【分析】这道题的核心是区分三种不同的圆周运动模型：地球赤道上的物体、近地卫星和同步卫星，然后分别用对应的物理规律来分析它们的线速度、加速度和周期。8．【答案】C,D【解析】【解答】A．当线圈平面与磁感线垂直时，磁通量最大，磁通量变化率为零，故A错误；B．角速度ω=100πrad/s频率为f=因电流方向在一个周期内改变2次，可知在1s内该交流发电机产生的交变电流的电流方向改变100次，故B错误；C．感应电动势的最大值为Em=nBSω=100VD．电动势有效值E=Em此发电机在上述工作状态下的输出功率P=I故答案为：CD。

【分析】这道题的核心是交流发电机的工作原理，需要分析感应电动势的瞬时值、有效值、电流方向变化频率，以及输出功率的计算。9．【答案】A,C,D【解析】【解答】A．对活塞和重物受力分析，由平衡条件可知p解得汽缸内气体的初始压强为p1B．汽缸导热良好，缓慢增大重物质量过程中，汽缸内气体温度不变，内能不变，汽缸内气体的平均分子速率不变，故B错误；C．仅缓慢降低环境温度，气体发生等压变化，体积减小，则与初始时相比活塞高度降低，故C正确；D．若重物质量缓慢增大了Δm，汽缸内气柱的高度减小了Δh解得Δh故答案为：ACD。

【分析】这道题的核心是分析封闭气体在等温、等压条件下的状态变化，结合受力平衡、玻意耳定律和盖-吕萨克定律来判断各选项的正确性。10．【答案】A,D【解析】【解答】A．由机械能守恒mgh=求得导体棒MN下滑到水平轨道的速度v若PQ棒固定，两导体棒碰撞前，回路MNQP内磁通量变化量ΔΦ则这段时间Δt内的平均感应电动势为回路内平均感应电流为I因此可求得这段时间内流过导体棒的电荷量为q=IB．从MN导体棒进入磁场到两棒相碰这个过程中，对MN棒由动量定理可得F所以Δ求得MN棒碰前速度变化量Δ因此MN棒碰前速度v1C．若PQ棒不固定，MN棒向右进入磁场后，回路MNQP磁通量减少，产生顺时针感应电流，PQ棒受到安培力向右，做加速运动MN棒受到安培力向左，做减速运动，最终MN棒与PQ棒相碰时，二者相对位移为x2，回路MNQP内磁通量变化量因此同理可得MN棒碰前速度仍然为v对PQ棒由动量定理可得F所以Δ求得MN棒碰前速度变化量Δ因此PQ棒碰前速度v两棒发生弹性碰撞，两棒组成的系统有动量守恒和机械能守恒，即m1v联立两式解得碰后MN棒速度v'1=0D．由于两棒发生弹性碰撞无能量损失，最终两棒将以相同的速度做匀速直线运动，由两棒组成的系统动量守恒m可求得最终共速速度v由能量守恒可求得Q=1故答案为：AD。

【分析】这道题是电磁感应、动量守恒、能量守恒的综合应用，我们分步骤分析各选项。11．【答案】10.60；t10；400π【解析】【解答】（1）用游标卡尺测量小球的直径d=10mm+0.05mm×12=10.60mm

故答案为：10.60（2）小球摆动周期T=t21−12（3）根据T=2πL+d2g，可得（4）若小球在摆动过程中机械能守恒，则满足mg(L+d2)(1−cosα)=12(2)21次经过光电门对应10次全振动，周期为总时间除以10。(3)由单摆周期公式摆长T=2π摆长g变形求g，摆长为(4)机械能守恒即重力势能减少量=动能增加量，分别代入高度和速度表达式即可。12．【答案】（1）1000（2）（3）R（4）增大（5）0.38~0.44【解析】【解答】（1）电压表量程为3V，要求能够实现在0~3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，需要给电压表串联一个定值电阻扩大量程至4V，U−解得R=1000Ω

（2）题目中要求小灯泡两端电压从零开始，故滑动变阻器用分压式接法；因电压表内阻已知，况且小灯泡的电阻R所以R可知应采用电流表外接，电路连线如图（3）若选择R1，则通过滑动变阻器的电流I1m>0.5A（4）由I−U图像知，图像中的点与坐标原点连线的斜率在减小，表示灯泡的电阻随电流的增大而增大。

故答案为：（5）设小灯泡的电压为U，电流为I，由E=2U+IR得U=−2I+2.25作出图线如图所示。P=UI=0.41W（0.38~0.44W均给分）。

故答案为：0.38~0.44

【分析】（1）电压表扩大量程需串联电阻，根据串联分压原理，计算出需要串联的电阻值。

（2）描绘小灯泡伏安特性曲线需要电压从0开始连续变化，故滑动变阻器采用分压式接法；由于小灯泡电阻较小，电流表采用外接法。

（3）分压式接法中，为了调节方便和节能，优先选择阻值较小的滑动变阻器。

（4）从I-U图像中，任意取两点计算电阻，比较电阻随电压的变化趋势。

（1）电压表量程为3V，要求能够实现在0~3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，需要给电压表串联一个定值电阻扩大量程至4V，U−解得R=1000（2）题目中要求小灯泡两端电压从零开始，故滑动变阻器用分压式接法；因电压表内阻已知，况且小灯泡的电阻R所以R可知应采用电流表外接，电路连线如图（3）若选择R1，则通过滑动变阻器的电流I1m（4）由I−U图像知，图像中的点与坐标原点连线的斜率在减小，表示灯泡的电阻随电流的增大而增大。（5）设小灯泡的电压为U，电流为I，由E=2U+IR得U=−2I+2.25作出图线如图所示。P=UI=0.41W13．【答案】（1）解：光路如图几何关系知sin又γ=60°依折射率定义n=则该玻璃对光的折射率为n=（2）解：设光线在下图所示的位置恰好发生全发射则有n=解得β=30°由图可知α=2β，则α=60°，cos结合图知h=R−R依球冠表面积的计算公式S=2πRh【解析】【分析】(1)先计算出射点P的位置，确定入射光线在P点的入射角，再结合折射角（由出射光线与界面夹角θ=30∘得出），用折射定律求出折射率n。

(2)先求出光在半球体底面的临界角，确定能射出的光线范围，再结合球冠表面积公式S=2πRh计算发光部分的表面积。（1）光路如图几何关系知sin又γ=60°依折射率定义n=则该玻璃对光的折射率为n=（2）设光线在下图所示的位置恰好发生全发射则有n=解得β=30°由图可知α=2β，则α=60°，cos结合图知h=R−R依球冠表面积的计算公式S=2πRh14．【答案】（1）解：粒子运动的轨迹如图所示设粒子到达O点的速度为vM→O有qE⋅代入数据得：v=2.0×（2）解：设粒子在磁场中做圆周运动的半径为r，洛伦兹力提供向心力：qvB=m代入数据得r=1m粒子在电场中的路程为s粒子在磁场中的路程为s整个运动过程中的路程s=（取π=3.14，计算结果为s=17.99（3）解：粒子从M运动到O的时间为t1，代入数据得t粒子在电场中的时间为t粒子在磁场中的时间为t整个运动过程中的时间t=（取π=3.14，计算结果为t=12.495×【解析】【分析】(1)粒子在电场中从M(0，−1m)到O点，由动能定理，电场力做功等于动能的变化，直接求解速度。

(2)分析粒子运动轨迹，在磁场中做匀速圆周运动，在电场中做匀变速直线运动，计算圆周运动的弧长和电场中的路程，求和得到总路程。

(3)分别计算粒子在磁场中的圆周运动时间和在