江西省丰城中学2024-2025学年高二上学期期中考试物理试题（创新班）

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一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的）
1．下列说法不正确的是（ ）
A．“用油膜法测分子直径”实验体现了用宏观量的测量代替微观量的间接测量方法
B．若已知铜的摩尔质量，铜的密度，阿伏加德罗常数，则可求得铜原子的直径
C．某气体的摩尔体积为，每个分子的体积为，则阿伏加德罗常数可表示为
D．熵是系统内分子运动无序性的量度，一个孤立的系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展
2．如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有（ ）
A．增加线圈的匝数B．取走线圈中的铁芯
C．将金属杯换为瓷杯D．降低交流电源的频率
3．如图甲，位于敦煌的“超级镜子电站”是全球最高、聚光面积最大的熔盐塔式光热电站。发电站输出正弦交流电，假设直接用该电压输电，再用一个匝数比的理想变压器给五盏相同的小灯泡供电，如图乙所示。已知输电线上的电阻，小灯泡的额定功率为，电压表示数为，小灯泡恰好正常发光，电压表是理想电压表。下列说法正确的是（ ）

甲 乙
A．小灯泡的额定电压为B．流经电阻的电流为
C．发电站输出电压的峰值为D．发电站的输出功率为
4．电磁流量计是随着电子技术的发展而迅速发展起来的新型流量测量仪表。主要有直流式和感应式两种。如图所示直流式电磁流量计，外加磁感应强度为的水平匀强磁场垂直于管轴，在竖直径向、处装有两个电极，用来测量含有大量正，负离子的液体通过磁场时所产生的电势差大小。液体的流量可表示为，其中为管道直径，为修正系数，用来修正导出公式时未计及的因素（如流量计管道内的流速并不均匀等）的影响。那么应该为（ ）
A．恒定常数B．管道的横截面积
C．液体的流速D．液体中单位时间内流过某一横截面的电荷量
5．智能手机中的电子指南针利用了重力传感器和霍尔元件来确定地磁场的方向。某个智能手机中固定着一个矩形薄片霍尔元件。四个电极分别为、、、，薄片厚度为，在、间通入恒定电流同时外加与薄片垂直的匀强磁场，、间的电压为，已知半导体薄片中的载流子为正电荷，电流与磁场的方向如图所示。单位体积内正电荷的个数为，若仅某一物理变化时，下列图像可能正确的是（ ）
A． B． C． D．
6．如图甲所示，在自行车车轮边缘安装小型发电机，可以为车灯提供电能。小型发电机内部结构如图乙所示，转轴一端连接半径的摩擦小轮，小轮与车轮边缘接触，当车轮转动时，依靠摩擦，车轮无滑动地带动小轮，从而带动线圈转动。已知矩形线圈匝数匝，面积，总电阻，磁极间的磁场可视为磁感应强度的匀强磁场，线圈通过电刷与电阻恒为、额定功率的灯泡相连。一同学某次匀速骑行时，灯泡两端电压随时间变化的规律如图丙所示，下列说法正确的是（ ）

图甲 图乙 图丙
A．如图乙所示位置，线框的磁通量变化率最大
B．该次骑行速度
C．图丙中的
D．欲使小灯泡不烧坏，骑行速度不能超过
7．如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里，为其左边界，磁场中沿磁场方向放置一表面涂有荧光材料、底面半径为的圆柱体，电子打到圆柱体表面时荧光材料会发出荧光，且被圆柱体吸收。圆柱体的底面圆心到磁场边界的距离为。一平行电子束以垂直边界向右的初速度射入磁场，已知电子质量为，电荷量为，则图示截面圆上发光部分的长度等于（ ）
A．B．C．D．
二、选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错或不选得0分）
8．一定质量的理想气体从状态经过状态、到状态，其图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．的过程中，气体对外界做功B．的过程中，气体放出热量
C．的过程中，气体压强不变D．的过程中，气体内能增加
9．一边长为、质量为的正方形金属细框，每边电阻为。置于光滑的绝缘水平桌面（纸面）上。宽度为的区域内存在方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度大小为，两虚线为磁场边界，在桌面上固定两条光滑长直金属导轨，导轨与磁场边界垂直，左端连接电阻。，导轨电阻可忽略，金属框置于导轨上，如图所示。让金属框以初速度进入磁场。运动过程中金属框的上、下边框处处与导轨始终接触良好。下列说法正确的是（ ）
A．金属框进入磁场过程中电路的总电阻为
B．金属框进入磁场的末速度为
C．金属框可能穿越磁场
D．在金属框整个运动过程中，电阻产生的热量为
10．一平行金属板电容器水平放置（如图甲所示），极板间加有大小随时间周期性变化的匀强电场和匀强磁场，变化规律分别如图乙、图丙所示（规定垂直纸面向外为磁感应强度的正方向，竖直向下为电场强度的正方向）。时，一不计重力、比荷为的带正电粒子从电容器正中心以速度水平向右运动，已知磁感应强度，电场强度，，内粒子始终在电容器内且未与两极板接触，以时刻粒子的位置为原点、水平向右为轴、竖直向上为轴建立坐标系。则下列说法正确的是（ ）

甲 乙 丙
A．粒子做圆周运动时的半径始终为
B．每次粒子在电场中运动时，两端点的水平距离均为
C．若粒子运动轨迹的最左端记为点，则点坐标为
D．时刻粒子所处位置的坐标是
三、填空题（本题共2小题，每小题8分，共16分）
11．（8分）某实验小组用可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。

甲 乙
（1）由于交变电流的电压是变化的，所以实验中测量的是电压的_______值（选填“平均”“有效”或“最大”）；某次实验操作，副线圈所接多用电表的读数如图甲所示，其对应的选择开关如图乙所示，则此时电表读数为_______。
（2）某次实验中，用匝数匝和匝的线圈实验，测量的数据如下表所示，下列说法中正确的是_______。
A．原线圈的匝数为，用较粗导线绕制 B．副线圈的匝数为，用较细导线绕制
C．原线圈的匝数为，用较细导线绕制 D．副线圈的匝数为，用较粗导线绕制
（3）为了减小能量传递过程中的损失，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。作为铁芯横档的硅钢片应按照下列哪种方法设计_______。
A． B． C． D．
12．（8分）气敏电阻在安全领域有着广泛的应用。有一个对甲醛气体非常敏感的气敏电阻，正常情况下阻值为几百欧，当甲醛浓度升高时，其阻值可以增大到几千欧。为了研究其阻值随甲醛浓度变化的规律，供选用的器材如下：
A．电源（电动势，内阻不计）；
B．滑动变阻器；
C．导线若干及开关S；
D．电压表（量程，内阻）；
E．毫安表（量程，内阻）。
（1）探究小组设计了如图a所示实验电路，其中毫安表用来测定_______，量程为_______。

图a 图b
（2）将气敏电阻置于密封小盒内，通过注入甲醛改变盒内甲醛浓度，记录不同甲醛浓度下电表示数，计算出气敏电阻对应阻值，得到如图b所示阻值随甲醛浓度变化的图像（图像）。当气敏电阻阻值为时，盒内甲醛浓度为_______。
（3）已知国家室内甲醛浓度标准是。探究小组利用该气敏电阻设计了如图c所示的简单测试电路，用来测定室内甲醛是否超标，电源电动势为（内阻不计），电路中、分别为红、绿发光二极管，红色发光二极管的启动（导通）电压为，即发光二极管两端电压时点亮，绿色发光二极管的启动电压为，发光二极管启动时对电路电阻的影响不计。实验要求当室内甲醛浓度正常时绿灯亮，超标时红灯亮，则两电阻、中为定值电阻的是_______，其阻值为_______。
图c
四、计算题（本题共3小题，其中第13题10分，第14题12分，第15题16分，共38分。写出必要的推理过程，仅有结果不得分）
13．（10分）制作“吸管潜水艇”是深受小朋友喜爱的科学实验，如图所示，将吸管对折后用回形针固定，然后管口竖直向下插入装有水的矿泉水瓶中，使吸管顶部露出水面，最后用盖子封紧矿泉水瓶（如图）。实验时，用力按压瓶身，“潜水艇”就会沉入水底，松开手后，“潜水艇”又浮出水面。设水面上方的封闭气体体积为，压强为，吸管内封闭气体的体积为，“吸管潜水艇”的总质量为，水的密度恒为，气体温度始终保持不变，所有气体视为理想气体。

a b
（1）缓慢挤压瓶身时，瓶内封闭气体的内能如何变化？吸热还是放热？
（2）挤压瓶身使“潜水艇”恰好悬浮在水中时（如图b），水面上方的气体体积减小了多少？（不考虑吸管厚度和回形针的体积，吸管内外液面高度差产生的压强远小于大气压，即管内外气压始终相等）
14．（12分）2024年5月1日，我国首艘完全自主设计建造的航母“福建舰”进行首次航行实验，除了引人注目的电磁弹射系统外，电磁阻拦索也是航母的“核心战斗力”之一，其原理是利用电磁感应产生的阻力快速安全地降低舰载机着舰的速度。如图所示为电磁阻拦系统的简化原理：舰载机着舰时关闭动力系统，通过绝缘阻拦索拉住轨道上的一根金属棒ab，金属棒ab瞬间与舰载机共速并与之一起在磁场中减速滑行至停下。已知舰载机质量为，金属棒质量为，接入导轨间电阻为，两者以共同速度进入磁场。轨道端点间电阻为，不计其他电阻。平行导轨与间距为，轨道间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度为。除安培力，外舰载机系统所受其他阻力均不计。求：
（1）舰载机和金属棒一起运动的最大加速度；
（2）舰载机减速过程电阻上产生的热量；
（3）舰载机减速过程通过的位移的大小。
15．（16分）如图所示，有一边长为的正方形，内部存在匀强磁场，虚线把正方形分成面积相等的上、下两部分，上部磁场磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里，下部磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外。是边上的一点，比荷均为的带正电粒子甲、乙先后从点垂直于射入磁场，甲的速率是乙的3倍，甲经过直线上的点时速度与成角，此时乙才从点出发，不计粒子重力。
（1）求粒子甲的速度；
（2）当粒子甲从边的点离开时，粒子乙刚好经过下方区域中的点，求与直线的距离；
（3）当粒子甲从边的点离开后经多长时间粒子乙离开磁场？
参考答案
一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
二、非选择题（本大题包括5小题，共54分）
11．答案（1）有效 （2）C （3）D（每空2分）
12．（1）电压 （每空1分） （2）（或） （3） （每空2分）
13（4+6分）解：（1）环境温度不变，所以瓶内气体温度也不变，故内能保持不变，即：
挤压瓶身时，水面上方气体体积减小，所以外界对气体做功，即：
根据热力学第一定律：
可得则：，所以气体对外放热。
（2）设“潜水艇”悬浮时，吸管内部封闭气体的压强为，体积为，根据受力平衡得：
解得：
吸管内的气体，发生等温变化，根据玻意耳定律：
解得：
设水面上方的气体体积减小，对水面上方的气体，根据玻意耳定律
联立解得：
14．（12分）【解析】（1）初始时刻，金属棒的速度最大，感应电流最大，加速度最大，此时 （1分） （1分）
金属棒所受安培力为 （1分）
可得最大加速度为 （1分）
（2）根据能量守恒定律，电阻和金属棒产生的总的热量为 （1分）
电阻产生的热量为 （1分）
（1分）
（3）当某时刻速度为时，金属棒所受安培力 （1分）
整个过程根据动量定理 （2分）
而 （1分）
联立解得 （1分）
15．（4+8+4分）解析：解：（1）如图所示，设粒子甲在下方区域内做匀速圆周运动的圆心为，半径为，粒子速率为，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得
甲经过点时速度与成角，由几何关系可知，圆心角
解得
（2）设粒子甲在上方区域内做圆周运动的圆心为，半径为，粒子乙的半径为，由洛伦兹力提供向心力有
又，
解得
由几何关系知圆心角
设粒子甲上方磁场区域周期为，从到的时间为，则有
粒子乙从到的时间也为
解得粒子乙转过的圆心角
设与直线的距离为，根据几何关系知
代入数据解得
（3）粒子乙经过点之后，从边垂直离开时转过的角度为
需要的时间 又 解得
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
C
A
C
B
B
B
C
BC
BD
AD