2025-2026学年湖南省长沙市开福区周南中学高二（下）期中物理试卷（含解析）

第=page11页，共=sectionpages11页2025-2026学年湖南省长沙市开福区周南中学高二（下）期中物理试卷一、单选题：本大题共7小题，共28分。1.核废料安全处置是核能可持续发展的关键，我国“十五五”规划将核废料处理与核安全技术攻关列为能源领域重点任务。锕系元素镅241( 95241Am)是乏燃料后处理产生的高放废液中长期放射毒性的典型核素，其半衰期约为432年，可自发衰变生成镎237(A.该核反应为β衰变

B.经过864年，100个镅241原子核中剩余个数为25个

C.将镅241加热到高温，其半衰期会缩短

D.镅241的比结合能小于镍237的比结合能2.某量子通信地面站的经典辅助系统中，有一台高频电磁波发射装置，其核心电路如图所示，为LC振荡电路。关于LC振荡电路和电磁波，下列说法正确的是(

)A.LC振荡电路中，振荡电流的周期随自感系数的增大而增大

B.电磁波在不同介质中的传播速度大小都相同

C.根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场周围一定产生变化的磁场

D.电容器放电过程中，电容器极板间的电场能逐渐增大3.某小型水力发电站采用旋转电枢式发电机，其简化模型如图所示。矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动。已知线圈匝数N=100，面积S=0.2m2，不计内阻，电刷PQ外接电阻R=2Ω，磁感应强度B=0.5T。线圈以角速度ω=50πrad/s匀速转动，电流表为理想电流表。从图示位置开始计时，下列说法正确的是(

)A.线圈中感应电动势的瞬时值表达式为e=500πsin(50πt)V

B.线圈转过60°时，电流表的示数为125πA

C.线圈转过90°的过程中，通过线圈某横截面的电荷量为5C

D.线圈转动一周的过程中，电阻R产生的焦耳热为254.2025年12月，我国首台自主研制的“质子治疗230”医用回旋加速器在合肥正式交付使用。该设备可将质子加速到能量约230MeV，用于精准杀灭肿瘤细胞。其核心结构如图所示，D形盒半径为R，磁感应强度大小为B，两盒间狭缝接有交变电压。已知质子质量为m、电荷量为e。现保持磁场不变，欲用同一台设备加速氦核(α粒子，质量为质子的4倍、电荷量为质子的2倍)，需对交变电压的频率进行相应调整。不计相对论效应及粒子在狭缝中的运动时间。下列说法正确的是(

)A.加速质子时，交变电压的频率为2πmeB

B.加速氦核时，交变电压的频率应调整为原来的2倍

C.氦核引出时的最大动能是质子引出时的4倍

D.氦核和质子在磁场中运动的时间相同5.工厂在生产金属工件时，利用水平传送带运送一个单匝闭合圆形金属线框。该线框由均匀导线制成，质量m=0.2kg，半径r=0.5m，总电阻R=2Ω。传送带以速度v=2m/s带动线框匀速通过一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度b=1.5T。线框的运动方向与磁场边界成45°角。当线框运动到图示位置时(圆心角∠MON=90°，M、N为线框与磁场边界上的交点)，下列说法正确的是(

)A.线框中感应电流的方向为逆时针 B.线框受到的安培力方向与运动方向相反

C.线框受到的安培力大小为9D.M、N两点间的电势差为U6.在“探究理想变压器负载特性”的实验中，某同学设计了如图所示的电路。理想变压器原线圈匝数n1=400，副线圈匝数n2=200。原线圈串联一个定值电阻R0=4Ω后，接在有效值U=20V的正弦交流电源上(电源内阻不计)。副线圈连接一个可变电阻R，其最大阻值为8Ω。电表均为理想电表。滑片从bA.电流表A1的示数一直减小

B.电压表V2的示数一直增大

C.当R=1Ω时，副线圈输出功率最大，输出功率的最大值为12.5W

D.当滑片滑至ab7.如图所示，一绝缘圆筒倾斜放置，其中心轴线与水平面夹角为30°，半径为R，圆筒内存在沿筒轴向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。空间中同时存在水平向右的匀强电场(图中未画出)，电场强度大小为E=3mgq。一质量为m、电荷量为+q的小球从圆筒顶端边缘以垂直于筒轴且沿上表面的切线方向的初速度开始运动，运动过程中小球与圆筒接触但不挤压，小球运动至圆筒底端时的速度大小为初速度大小的3倍，不计小球与筒壁的摩擦及空气阻力，重力加速度为g。则圆筒的长度为A.q2B2R2m2g 二、多选题：本大题共3小题，共15分。8.表面科学研究者他们利用自主研发的“超快扫描隧道显微镜”(USTM)，首次在原子尺度上实时观测到甲烷分子在金属表面的扩散运动，并发现当温度从100K升高到300K时，甲烷分子的扩散速率提升了约3个数量级。该研究为理解催化剂表面的反应机理提供了直接实验依据。基于分子动理论的知识，下列说法正确的是(

)A.甲烷分子在金属表面的扩散运动，反映了甲烷分子在永不停息地做无规则运动

B.实验中观测到的甲烷分子运动属于布朗运动

C.该实验中温度升高扩散速率加快，说明温度越高分子热运动越剧烈

D.温度升高时，甲烷分子扩散速率加快，是因为分子间的作用力随温度升高而增大9.夏日午后，一只蜻蜓在平静的湖面上方悬停，它的腹部末端以稳定的频率周期性地轻触水面，激起一圈圈向外扩散的圆形水波。小明用高速摄像机从侧面拍摄水面的起伏情况，绘制出了某一半径方向的t=1s时刻水面波形图，如图甲所示。P、Q为在波传播路径上放置的两片漂浮小树叶，此时yP=5cm，通过位移传感器记录树叶Q随水波振动的位移与时间变化的关系，得到如图乙所示的振动图像，且xQ=2mA.该波沿x轴负方向传播

B.树叶P再经过0.75s通过的路程为15cm

C.该波通过4m的障碍物时，不会发生明显的衍射现象

D.从此时刻开始经过512s，树叶P和树叶10.如图所示，倾角为θ=37°(sin37°=0.6,cos37°=0.8)的足够长的粗糙平行金属导轨固定，导轨间距为L，其电阻可忽略。垂直于导轨平面向上的匀强磁场磁感应强度为B。两导体棒MN/PQ垂直导轨放置。两导体棒的材质相同，长度均为L，其中MN棒质量为m、电阻为2R，PQ棒质量为2m。棒与导轨间的动摩擦因数都是μ=0.75。现将MN棒沿斜面向下以初速度v0释放。之后两棒始终与导轨垂直且接触良好。从释放MN棒到两棒恰好不碰撞，所经历的时间记为t，关于此过程，下列说法正确的是(

)A.MN棒刚开始运动时的加速度大小为B2L2v06mR

B.流经PQ棒的电荷量为2mv03BL

C.三、实验题：本大题共2小题，共16分。11.2026年，我国“夸父二号”深空探测卫星搭载的大口径天文望远镜，采用了自主研发的高透低色散特种光学玻璃，其折射率是决定望远镜成像精度的核心性能指标。某中学物理实验小组参照教材实验，对该特种玻璃的折射率进行测量。

(1)如图甲所示，实验小组用插针法测量上下表面平行的特种光学玻璃砖的折射率。先将白纸平铺在木板上用图钉固定，在白纸上确定玻璃砖的上界面aa′，将玻璃砖平放在白纸上，确定下界面bb′；O为入射光线AO与aa′的交点，在直线AO上竖直插上P1、P2两枚大头针。该同学接下来完成的必要步骤有

(多选)。

A.插上大头针P3，使P3挡住P2的像

B.插上大头针P3，使P3挡住P1和P2的像

C.插上大头针P4，使P4仅挡住P3

D.插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像

(2)如图乙所示，以O点为圆心、R为半径画圆，与入射光线AO交于E点，与折射光线OB交于F点；过F点向界面aa′作垂线，垂足为N，FN与AO的延长线交于M点；以O为圆心、OM(记为r)为半径画另一圆。则玻璃的折射率n=

(用R、r表示)。

(3)12.某实验小组在实验室练习使用多用电表，并尝试自主改装欧姆表。

甲同学按照图甲所示的电路搭建欧姆表，已知表头G的满偏电流Ig=1mA，内阻Rg=180Ω，滑动变阻器R(最大阻值为2000Ω)，电源电动势E=1.5V，r=3.2Ω。

(1)图甲电路中b应为

(选填“红”或“黑”)表笔。

(2)先将调节滑动变阻器的滑片滑至最上端，再将a、b两只表笔短接，调节滑动变阻器使电流表指针满偏，则此时滑动变阻器接入电路的阻值为

Ω。

(3)将a、b两只表笔接在未知电阻Rx两端，多用电表指针位置如图乙所示，则电阻Rx的阻值为

Ω。

(4)乙同学按照图丙改装该多用电表的内部电路，使其具有两个倍率，分别是“×1”和“×10”。当单刀双掷开关掷于1时，欧姆表的倍率为

(选填“×10”或“×1”)，已知定值电阻R1=2Ω，则定值电阻R四、计算题：本大题共3小题，共41分。13.如图甲所示，三才盖碗(又称“三才碗”)是中华茶艺的代表茶具，由碗盖(天)、碗身(人)、碗托(地)三部分组成，寓意“天、地、人”和谐统一。碗盖质量为m，其圆形盖面的直径为d，如图乙所示。初始时，碗内封闭的理想气体温度为T0。茶艺师将沸水注入碗中，迅速盖上碗盖，碗盖与碗身之间气密性良好，无气体泄漏，待碗内气体与热水达到热平衡后，碗盖恰好被顶起。已知外界大气压强恒为p0，重力加速度为g，不计碗盖厚度及摩擦，忽略茶汤蒸发的影响。求：

(1)碗盖恰好被顶起时，碗内气体的压强p；

(2)碗盖恰好被顶起时，碗内气体的温度T。14.某物理研究小组同学设计的弹射装置如图所示，改变弹性势能，可改变小物块水平进入圆弧轨道P点的速度。弹簧左端固定在挡板A上，右端与质量为m0=0.1kg的小物块(可视为质点)接触(未拴接)，质量为m=0.2kg、半径为R=0.6m、圆心角为θ=53°的光滑圆弧轨道固定在光滑水平地面上，最低点P与水平地面相切。质量为M=0.2kg的长木板放置在右上方无限长的光滑水平平台DE的左侧，圆弧轨道Q点与木板上表面的竖直高度差h=0.8m，小物块与长木板间的动摩擦因数μ=0.1，sin53°=0.8，cos53°=0.6，重力加速度g=10m/s2。

(1)若小物块恰好到达Q点，求此次实验弹簧的弹性势Ep；

(2)若某次实验小物块从Q点离开圆弧轨道，恰好无碰撞的滑上长木板的左端，且刚好未从长木板的右端滑下，求长木板的长度L；

(3)若不固定圆弧轨道，某次实验小物块恰好到达Q点，求小物块再次回到P点时，对圆弧轨道的压力大小15.如图所示，在平面直角坐标系xOy中，第一象限内存在一个垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域，磁场半径R=1m，且该圆与x轴、y轴分别相切于P、Q两点；第二象限内充满沿y轴负方向的匀强电场，第三、四象限内，沿y轴负方向依次分布着宽度均为d、方向垂直纸面向里的等间隔匀强磁场，磁感应强度依次为B0、2B0、3B0……、nB0。一带正电粒子从x轴上M点(坐标xM=−6m)处射出，然后以沿x轴正方向v=4×106m/s的速度经过y轴上N点(坐标yN=1.8m)，随后粒子进入第一象限，并从Q点射出圆形磁场进入第三、四象限的等间隔磁场区域。已知B0=0.04T，d=1m。粒子的比荷qm=1×107C/kg，sin37°=0.6，cos37°=0.8，不计粒子重力。求：

(1)第二象限内匀强电场的场强E以及第一象限圆形磁场的磁感应强度B的大小；

(2)答案解析1.【答案】D

【解析】解：A.核反应过程遵循质量数与电荷数守恒，质量数守恒公式：241=237+A

电荷数守恒公式：95=93+Z

代入数据可得A=4、Z=2，对应α粒子，该核反应为α衰变，故A错误；B.半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核不适用，故B错误；

C.半衰期由原子核内部结构决定，与温度等外界条件无关，故C错误；

D.衰变过程释放核能，生成物比反应物更稳定，比结合能更大，故D正确。

故选：D。

根据质量数与电荷数守恒判断衰变类型，结合半衰期的统计性、决定因素及比结合能的变化规律分析各选项。

本题考查原子核衰变、半衰期和比结合能的基础概念辨析，重点考查对半衰期统计意义与比结合能变化规律的理解，难度适中。2.【答案】A

【解析】解：A.根据公式T=2πLC，可知其自感系数L增大时振荡电流的周期增大，故A正确；

B.电磁波在真空中传播速度相同，在不同的介质中传播速度不同，故B错误；

C.根据麦克斯韦理论，均匀变化的电场产生恒定磁场，只有非均匀变化的电场才会产生变化的磁场，故C错误；

D.电容器放电过程中，电容器中的电场能逐渐减小，故D错误。

故选：A。

根据LC振荡电路的周期公式、电磁波的传播特性、麦克斯韦电磁场理论，以及电容器充放电过程中的能量转化规律，逐一分析各选项的正确性。3.【答案】C

【解析】解：A.感应电动势的最大值Em=NBSω=100×0.5×0.2×50πV=500πV，图示位置线圈平面与磁场方向平行，此时产生的电动势最大，感应电动势的瞬时值表达式为e=Emcos(ωt)=500πcos(50πt)V，故A错误。

B.电动势的有效值为E=Em2=500π2V=2502πV，电流表测量的是电路中电流的有效值，根据欧姆定律可得电流的有效值I=ER=2502π2A=1252πA，故B错误。

C.线圈转过4.【答案】D

【解析】解：A、交变电压的周期等于粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期，则交变电压的频率f=1T=eB2πm，故A错误；

B、根据带电粒子在磁场中的频率f=1T=qB2πm，氦核质量为质子的4倍、电荷量为质子的2倍，频率应调整为原来的12倍，故B错误；

C、当粒子在磁场中运动的轨道半径等于D形盒半径时，粒子的动能最大，则有qvmB=mvm2r

可得粒子最大速度为vm=qBRm，粒子最大动能可知粒子获得的最大动能Ekm=15.【答案】C

【解析】解：A、根据楞次定律，穿过闭合线框向外的磁通量持续增加，由右手螺旋定则可知，感应电流方向为顺时针，故A错误；

B、线框在此位置的有效切割长度为竖直方向的弦MN，根据左手定则可知，线框所受安培力方向始终水平向左，与运动方向(偏向右上方)成135°角，并非相反，故B错误；

C、弦长LMN=2r，线框产生的感应电动势E=BLMNvsin45°，代入数据解得E=Brv，感应电流I=ER，线框受到的安培力FA=BILMN，联立解得FA=9216N，故C正确；

D、处于磁场中的劣弧MN相当于电源，根据顺时针电流方向可知，电流在劣弧中由M流向N，即N极为电源正极，电势高于M点，因此M、N6.【答案】D

【解析】解：AB、滑片从b向a滑动过程中，变阻器接入到电路中的电阻一直减小，则其在原线圈电路中的等效电阻也是一直减小的，跟姐姐欧姆定律可知电流表A1的示数增大，则R0两端的电压增大，变压器的输入电压减小，即电压表V1示数减小，根据变压比可知变压器的输出电压也是变小，即V2一直变小，故AB错误；

C、当变阻器在原线圈电路中的等效电阻等于R0即R′=(n1n2)2R=R0时，副线圈的输出功率最大，此时R=1Ω，且副线圈的最大功率为Pm=U24R0=2024×4W=25W，故C7.【答案】B

【解析】解：因为重力与电场力均为恒力，所以二者的合力大小为

F=(qE)2+(mg)2=2mg

方向为向右斜向下，平行圆筒中心轴线。小球一方面沿圆筒内部做匀速圆周运动，一方面在沿圆筒轴线方向在等效重力作用下向下做匀加速直线运动，合运动为螺旋运动。小球贴着筒壁运动时对筒壁的压力为0，根据洛伦兹力提供向心力有

qv0B=mv02R

小球运动至圆筒底端时的速度大小为初速度大小的3倍，已知小球沿圆筒轴线方向的速度与做圆周运动的速度方向垂直，可得沿圆筒轴线方向的速度为22v0

有

(28.【答案】AC

【解析】解：A.扩散现象是分子无规则运动的直接体现，实验观测到的甲烷分子扩散运动正是分子热运动的表现，故A正确；

B.布朗运动是指悬浮在流体中的微小颗粒(如花粉、尘埃)受到周围分子撞击而表现出的无规则运动，而本实验中直接观测的是甲烷分子本身，并非宏观颗粒，因此不属于布朗运动，故B错误；

C.温度是分子平均动能的标志，温度升高时，分子热运动加剧，分子无规则运动的平均速率增大，从而导致扩散速率显著提升，故C正确；

D.分子间作用力取决于分子间距，与温度无直接关系。扩散速率加快的根本原因是温度升高使分子热运动更剧烈，而非分子间作用力变化，故D错误。

故选：AC。

先根据分子动理论，区分分子无规则运动与布朗运动的概念，再分析温度对分子热运动剧烈程度的影响，结合分子间作用力的特点，逐一判断各选项的正误。

本题易混淆分子运动与布朗运动，误将直接观测到的分子运动当成布朗运动；也易错误认为温度升高是因为分子间作用力增大导致扩散速率加快，忽略分子热运动的本质原因。9.【答案】AD

【解析】解：A.由图乙可知t=1s时，处质点Q向下振动，根据“同侧法”可知，该波沿x轴负方向传播，故A正确；

B.由图甲可知该波的波长为λ=4m，由图乙可知波的周期为T=2s，经过则该波的传播速度为v=λT

代入数据可得v=2m/s，波向x轴负方向传播，波在均匀介质中匀速传播，根据x=vt

代入数据可得x=1.5m，故该列简谐横波沿x轴负方向传播了1.5m，此时质点P并未到达平衡位置，其通过的路程小于15cm，故B错误；

C.当障碍物比波长小或与波长接近时，波会发生明显的衍射现象，故C错误；

D.由于质点P此时坐标为yP=5cm，由波动方程可知，质点P和质点Q平衡位置间的距离为Δx=56×λ2=53m

要使两者的速度相同，它们的平衡位置之间中心处的质点应处于平衡位置，故t=Δx2v

代入数据可得t=512s，故D10.【答案】BCD

【解析】解：A、两棒材质相同且长度均为L，质量与横截面积成正比，电阻与横截面积成反比。

由MN棒质量为m、电阻为2R，PQ棒质量为2m可知，PQ棒的电阻为R，回路总电阻为3R。

当MN棒以初速度v0开始运动时，感应电动势E=BLv0，回路电流为I=BLv03R。

对MN棒，沿斜面向下的重力分量为mgsin37°=0.6mg，滑动摩擦力为fMN=μmgcos37°=0.6mg，二者恰好平衡，故MN棒初始加速度由安培力决定，即aMN=BILm=B2L2v03mR，故A错误；

B、对PQ棒，沿斜面向下的重力分量2mgsin37°=1.2mg与最大静摩擦力μ⋅2mgcos37°=1.2mg恰好平衡，安培力方向沿斜面向下，故PQ棒所受合力即为安培力。

由于两棒运动过程中重力分量与摩擦力始终平衡，系统沿斜面方向动量守恒。

当两棒恰好不相碰时达到共同速度v，由动量守恒定律得mv0=(m+2m)v，解得：v=13v0。

对PQ棒应用动量定理，有BLq=2mv−0，解得通过PQ棒的电荷量为q=2mv03BL，故B正确；

C、根据能量守恒，系统减少的机械能全部转化为回路焦耳热，总焦耳热为Q=12mv02−12(m+2m)v2，解得：Q=13mv02。

由于MN棒与PQ棒串联，电流相等，产生的焦耳热与电阻成正比，则MN棒产生的焦耳热为Q11.【答案】BDR不变

【解析】解：(1)AB、插上大头针P3，使P3挡住P1和P2的像，故B正确，A错误；

CD、插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像，故C错误，D正确。

故选：BD。

(2)光路图如下图所示

根据图中几何关系可知入射角和折射角的正弦分别为sinα=ONOM=ONr，sinγ=ONOF=ONR，所以玻璃的折射率n=sinαsinγ=Rr

(3)12.【答案】黑1316.81000×118

【解析】解：(1)欧姆表内部电源的正极与黑表笔相连，电流从黑表笔流出、红表笔流入，图甲中b表笔接电源正极，故b应为黑表笔；

(2)欧姆调零时，表笔短接，电路总电流等于表头满偏电流。由闭合电路欧姆定律Ig=ERg+r+R

滑动变阻器接入电路的阻值R=R−Rg−r=(1500−180−3.2)Ω=1316.8Ω

(3)由于R内=R中=1500Ω，而表盘的中央刻度值为“15”，所以此时欧姆表的倍率为“×100”，图乙指针在刻度值为“10”的位置，则电阻Rx=10×100Ω=1000Ω。

(4)当单刀双掷开关掷于1时，当表头G满偏时，回路的总电流更大，则此时欧姆表的内阻更小，所以倍率更小，为“×1”倍率；由于改装后的倍率是“×1”和“×10”，对应的欧姆表内阻分别为15Ω和150Ω，相当于表头G和R1、R一起改装的电流表的量程分别为100mA和10mA，所以Ig+Ig(Rg+R2)R1=100mA，Ig+I13.【答案】碗盖恰好被顶起时，碗内气体的压强p是p0+4mgπd2【解析】解：(1)当杯盖刚好被顶起时，根据力的平衡，有p0S+mg=pS，S=π(d2)2

解得p=p0+4mgπd2

(2)对盖碗中封闭气体有p0T0=pT

解得T=(1+4mgπd214.【答案】弹簧的弹性势能为0.24J

长木板的长度为3m

小物块再次回到P点时对圆弧轨道的压力大小为2.2N

【解析】解：(1)若圆弧轨道固定，小物块恰好运动至Q点，这意味着它到达Q点时速度为零。

在此过程中，依据能量守恒定律可得E