【物理】山东省潍坊市2024-2025学年高二下学期期中试题（解析版）

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一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1.下列关于电磁波的说法，正确的是（ ）
A.电磁波只能在真空中传播
B.真空中红外线比紫外线的波长长、波速大
C.X射线具有很强的穿透本领，医学上可用于拍摄人体组织照片
D.均匀变化的电场和均匀变化的磁场可以相互激发，形成电磁波
【答案】C
【解析】A．电磁波在真空和介质中均能传播，故A错误；
B．真空中红外线比紫外线的波长长，但波速相等，均等于光速c，故B错误；
C．X射线具有很强的穿透本领，医学上可用于拍摄人体组织照片，故C正确；
D．根据麦克斯韦电磁理论，周期性变化的电场和周期性变化的磁场可以相互激发，形成电磁波，均匀变化的电场和均匀变化的磁场不可以相互激发，不能形成电磁波，故D错误。
故选C。
2.电熨斗是一种常见的熨烫衣物的工具，其内部结构如图所示。其中双金属片是温度敏感元件，由于两种金属片的热膨胀系数不同，当温度发生变化时，双金属片就会发生弯曲变形，利用这一特性，可实现对电路通断的控制，从而调节电熨斗的温度。已知热膨胀系数越大的金属，温度升高时膨胀越明显，下列说法中不正确的是（ ）
A.双金属片将热信号转换成电信号
B.常温下，电熨斗的上、下触点是接触的
C.双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属
D.熨烫完丝绸衣物后再熨烫棉麻衣物，需要设定更高温度，应将调温旋钮上移
【答案】D
【解析】A．双金属片通过温度变化引发机械形变（弯曲），进而控制电路通断，实现热信号到电信号的转换，故A正确；
B．常温下电路需闭合以启动加热，触点接触是初始状态，温度升高后双金属片弯曲断开电路，故B正确；
C．若上层膨胀系数更大，温度升高时上层膨胀更多，双金属片向下弯曲断开电路，实现温度控制，故C正确；
D．调温旋钮上移通常对应降低温度设定。要设定更高温度，需调低旋钮，使双金属片在更高温度下断开电路。若上移旋钮，可能缩短加热时间或降低温度，与需求矛盾，故D错误。
由于本题选择错误的，故选D。
3.如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内吸入一小段油柱。已知吸管的横截面积为，封闭气体温度为、体积为，不计大气压的变化，当封闭气体温度变化时，油柱移动的距离为（ ）
A.B.C.D.
【答案】B
【解析】饮料罐中气体压强与外界大气压是相同的，饮料罐中的气体做等压变化，根据
可得
解得
故选B
4.如图甲所示，一圆形金属线框用绝缘细线悬挂起来，其部分面积位于垂直线框平面的匀强磁场中，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示，规定垂直线框向外为磁场的正方向。则下列说法正确的是（ ）
A.内金属线框中感应电流先减小再增大
B.内金属线框受到的安培力一直不变
C.时细线中的拉力等于金属线框的重力
时细线中的拉力大于金属线框的重力
【答案】C
【解析】A．由图乙可知=1T/s不变，根据法拉第电磁感应定律
可知E不变，则不变，故A错误；
B．根据安培力公式F=BIL
虽然I和L不变，但B是变化的，所以安培力F是变化的，故B错误；
C．时，B为0，此时安培力为0，对金属框进行受力分析，金属框受重力G和细线的拉力T，根据平衡条件可得T=G，即细线中的拉力一定等于金属框的重力，故C正确；
D．0.6s~1.2s时，磁感应强度B向里且增加，由楞次定律可知，线框产生的感应电流方向为逆时针，则根据左手定则可知，1.2s时金属框受到的安培力向上，对金属框进行受力分析有
所以细线中拉力一直大于金属框的重力，故D错误。
故选C。
5.如图所示，甲、乙两个电路电源电动势为，电感线圈的直流阻值为，其自感系数足够大，灯泡、定值电阻及电源内阻阻值均为。则下列说法正确的是（ ）
A.闭合开关，甲电路中的灯泡逐渐亮起来，乙电路中的灯泡立即亮
B.闭合开关，电路稳定后，甲、乙电路中电感线圈两端电压相等
C.断开开关，甲电路中灯泡闪亮后逐渐熄灭，乙电路中的灯泡逐渐熄灭
D.断开开关瞬间，甲、乙电路中电感线圈两端电压相等
【答案】A
【解析】A．闭合开关，甲电路中由于线圈产生自感电动势阻碍电流的增大，则与线圈串联的灯泡逐渐亮起来；乙电路中由于线圈产生自感电动势阻碍电流的增大，则与线圈并联的灯泡立即亮起来，故A正确；
B．由于电感线圈的直流阻值为，灯泡、定值电阻及电源内阻阻值均为，可知闭合开关，电路稳定后，甲、乙电路中的路端电压相等，甲电路中电感线圈两端电压等于路端电压的一半，乙电路中电感线圈两端电压等于路端电压，故B错误；
C．断开开关，由于线圈产生自感电动势阻碍电流的减小，则甲电路中的灯泡逐渐熄灭；乙电路中由于线圈原先的电流大于灯泡的电流，则灯泡闪亮后逐渐熄灭，故C错误；
D．断开开关前，乙电路图中通过线圈的电流是甲电路图中通过线圈的电流的两倍；断开开关瞬间，线圈产生自感电动势阻碍原电流的减小，线圈相当于电源，电感线圈两端电压为路端电压，则甲电路图中电感线圈两端电压为
乙电路图中电感线圈两端电压为，故D错误。
故选A。
6.甲图为测量储罐中不导电液体高度的装置示意图。将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器置于储罐中，电容器可通过开关与电感线圈或电源相连。当开关从拨到开始计时，回路中产生的振荡电流如乙图所示。在平行板电容器极板面积一定、两极板间距离一定的条件下，下列说法正确的是（ ）
A.时刻电感线圈中的自感电动势最小
B.时间内电感线圈内的磁场能增大
C.时间内电容器放电
D.储罐内液面高度降低时，振荡电流的频率减小
【答案】B
【解析】A．线圈的自感电动势大小与电流变化的快慢有关，图线的斜率表示电流的变化率，由图乙可知在时刻，电流的变化率最大，所以在时刻电感线圈的自感电动势最大，故A错误；
B．由图乙可知，在时间内，振荡电路中的电流是增大的，是电容器的放电过程，电场能转化为磁场能，所以是电场能减小，磁场能增大的过程，故B正确；
C．由图乙可知在时间内振荡电路中电流是减小的过程，是电容器的充电过程，故C错误；
D．根据
可知当储罐内液面高度降低时，相当于介电系数减小，则C减小，根据
可知振荡电流的频率增大，故D错误。
故选B。
7.一定质量的理想气体从状态开始，经等容、等压、等温三个过程回到初始状态，其图像如图所示。已知气体在状态时的体积为，下列说法正确的是（ ）
A.过程，气体的内能不变
B.过程，外界对气体做功为
C.过程，气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功
D.过程气体从外界吸收的热量等于过程气体向外界放出的热量
【答案】B
【解析】A．根据
变形得
可知过程是等容变化，即，气体的温度升高，故气体的内能增大，故A错误；
B．由图可知，过程是等压变化，温度降低，体积减小，外界对气体做功，根据盖-吕萨克定律有
解得
则外界对气体做功为，故B正确；
C．由图可知，过程是等温变化，气体内能不变，压强减小，体积增大，气体对外做功，故气体从外界吸收的热量等于气体对外界做的功，故C错误；
D．由图可知，气体在a、c两状态的温度相等，内能相等；过程是等容变化，外界对气体不做功，温度升高，则气体内能增大，故气体从外界吸收热量；过程是等压变化，温度降低，内能减小，体积减小，外界对气体做功，则气体对外放出热量，综上可知，最终内能减小，故过程气体从外界吸收的热量小于过程气体向外界放出的热量，故D错误。
故选B。
8.如图甲所示，正方形导线框abcd置于水平向右的匀强磁场（未画出），线框以垂直纸面的棒为轴匀速转动，点和点通过电刷与电路相连。水平向右的平行光照射线框时，右侧垂直纸面放置的矩形接收器可记录棒不同时刻在竖直方向的投影位置，随时间的变化关系图像如图乙所示。已知磁感应强度大小为，导线框和定值电阻的阻值均为，其余电阻不计，交流电压表为理想电表，则下列说法正确的是（ ）
A.时刻流过的电流为
B.交流电压表的示数为
C.从内流过的电荷量为
D.从内电阻产生的热量为
【答案】D
【解析】A．由题意可知导线框产生的是正余弦交流电，由图乙可知时刻ab棒处于最高的位置，此时导线框与磁场方向垂直，此位置为中性面，可知此时感应电流为零，流过R的电流为零，故A错误；
B．由图乙可知，的时间导线框转动半周，则转动周期为
角速度
正方形导线框的波长为
可得感应电动势的最大值为
电动势有效值为
交流电压表的示数为电阻R两端的电压的有效值，其示数为
故B错误；
C．从内流过R的电荷量为
故C错误；
D．从内电阻R产生的热量
其中
联立解得
故D正确。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9.下列四幅图片涉及的物理现象，说法正确的是（ ）
A.图甲中水黾可以停在水面，主要是因为受到水的浮力作用
B.图乙为水中炭粒运动位置的连线图，连线表示炭粒做布朗运动的轨迹
C.图丙中拖拉机锄松土壤，可以破坏毛细管进而减少土壤中的水分流失
D.图丁中水银与玻璃不浸润，导致玻璃片上的水银滴呈扁平状
【答案】CD
【解析】A．图甲中水黾可以停在水面，主要是因为水的表面张力的作用，选项A错误；
B．图乙为水中炭粒始终不停的做无规则运动，在某一时刻的位置是不确定的，则其运动位置的连线不能表示炭粒做布朗运动的轨迹，选项B错误；
C．图丙中拖拉机锄松土壤，可以破坏毛细管进而减少土壤中的水分流失，选项C正确；
D．图丁中水银的表面张力比较大，同时水银不浸润玻璃，这就导致了玻璃容器中的小水银滴，会尽可能地减少表面积，从而呈扁平状，故D正确。
10.如图所示，一个导热性能良好的容器固定于水平地面，容器被隔板K和活塞L分成M、N两部分，M内有一定质量的理想气体，N内为真空。现让活塞在右侧容器口处保持不动，抽开隔板K，M内的气体进入N并达到稳定状态，然后再缓慢向左推动活塞将气体压缩到原来体积。外界温度恒定，关于上述过程，下列说法正确的是（ ）
A.气体扩散时与外界无热量交换
B.气体扩散时体积增大，气体对外界做功
C.气体被活塞压缩到原来体积过程中与外界无热量交换
D.气体被活塞压缩到原来体积后的压强与抽开隔板前的压强相等
【答案】AD
【解析】A．气体扩散时，N为真空，气体自由膨胀，没有对外做功对象，所以W=0，又因为容器导热性能良好，且外界温度恒定，气体与外界能及时进行热交换，最终气体温度不变，内能不变，则ΔU=0，根据热力学第一定律可得：ΔU=W+Q
可得Q=0，即气体扩散时与外界无热量交换，故A正确；
B．由于N为真空，气体扩散时没有受到阻力，没有对外做功的对象，所以气体不对外界做功，故B错误；
C．气体被活塞压缩过程中，外界对气体做功，则W＞0，容器导热性能良好，外界温度恒定，气体温度不变，内能不变，则ΔU=0，根据热力学第一定律可得：ΔU=W+Q
可得Q=-W＜0
即气体向外界放热，不是与外界无热量交换，故C错误；
D．根据理想气体状态方程，气体被压缩到原来体积，V不变，C不变，T不变，压强不变，与抽开隔板前压强相等，故D正确。
故选AD。
11.如图所示，理想变压器原线圈总匝数，副线圈匝数，其原线圈可通过移动滑动触头P改变接入电路的匝数，初始时滑动触头P位于a端。交流电源电压，定值电阻，，电表均为理想电表，下列说法正确的是（ ）
A.交流电流表的示数为0.35A
B.交流电压表的示数为20V
C.R2的功率为10W
D.滑动触头从a端滑到b端的过程中，R2的功率一直增大
【答案】BC
【解析】A．R2在原线圈上的等效电阻为
交流电流表的示数为
，A错误；
B．变压器原线圈两端电压
交流电压表的示数为，B正确；
C．R2的功率为，C正确；
D．当外电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大。滑动触头从a端滑到b端的过程中，R2一直减小，R2'一直减小。
当时
此时R2'消耗的功率最大，R2消耗功率最大。所以滑动触头从a端滑到b端的过程中，R2的功率先增大后减小，D错误。
故选BC。
12.如图所示，电阻不计、足够长的光滑形金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨间距为。区域、中存在磁场，区磁场面积为，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间均匀增加，变化率为；II区磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为。一质量为、接入电路阻值为的金属棒在水平恒力作用下，从I区磁场右侧的处由静止开始运动，后以的速度进入II区磁场，在区始终受恒力作用，金属棒始终与导轨垂直且接触良好，则下列说法正确的是（ ）
A.金属棒受到的水平恒力的大小为
B.金属棒进入Ⅱ区磁场瞬间，安培力的功率为
C.金属棒进入II区磁场后，速度不会大于
D.金属棒进入Ⅱ区磁场后，先加速后减速最后匀速运动
【答案】BC
【解析】A．金属棒从开始运动到进入II区域，设加速度大小为a，则
所以水平恒力的大小为F=ma=0.4N，故A错误；
B．金属棒进入Ⅱ区磁场瞬间，电路中感应电动势大小为
电路中的电流大小为
所以安培力的功率为，故B正确；
C．当金属棒受力平衡时速度最大，设最大速度为，则根据平衡条件有
数据解得，故C正确；
D、金属棒刚进入II区磁场时，感生电动势大于动生电动势，电路中的电流方向为逆时针方向，金属棒受到的安培力方向向右，金属棒向右加速运动，当金属棒产生的电动势大于感生电动势后，回路中电路方向变为顺时针方向，金属棒受到的安培力方向变为水平向左，以后随着速度的增加，电路中电流增加，金属棒受到的安培力也逐渐变大，金属棒做加速度减小的加速运动，当加速度为零时速度达到最大，以后匀速运动，故D错误。
故选BC。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13.某实验小组用如图甲所示的实验装置，探究一定质量的气体发生等温变化时的规律，气体体积可通过注射器直接读出。
（1）关于该实验的操作，下列说法正确的是_____；
A.改变体积时，要快速推拉注射器活塞
B.为方便推拉活塞，可以用手握紧针筒
C.针管与活塞之间涂润滑油，可以防止漏气
（2）为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，该小组进行了两次实验，得到的图像如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为_____（选填“”“”或“”）；
（3）为了能直观判断气体压强与体积的函数关系，另一小组根据实验数据作出的图线如图丙所示，则图线不过原点的原因可能是_____。
A.实验过程中出现漏气现象
B.实验过程中气体温度降低
C.连接注射器和压强传感器的胶管中有气体体积未计入
【答案】（1）C（2）（3）C
【解析】（1）A．改变体积时，要缓慢推拉注射器活塞，以防止气体的温度变化，选项A错误；
B．手不能握紧针管推拉活塞，否则会引起气体温度变化，选项B错误；
C．针管与活塞之间涂润滑油，可以防止漏气，选项C正确。
故选C。
（2）根据理想气体状态方程有
则有pV=CT
当温度一定时，p-V图像为一条双曲线，温度越高，对应双曲线越远离坐标原点，根据图乙可知T1＞T2；
（3）图线不过原点，图线与横坐标截距为正值，表明当V=0时气体压强不等于零，可知图片不过原点的原因是连接注射器的压力表的细管中有气体体积未计入，故C正确，AB错误。
故选C。
14.如图所示为一个加速度计的原理图，质量的滑块可在光滑框架内平移，滑块两侧与劲度系数均为的轻弹簧连接；为长的滑动变阻器，滑片与电阻器任一端之间的电阻值都与它到这端的距离成正比，两个电源的电动势均为，内阻不计。两弹簧处于原长时，滑片位于的中点，理想电压表的指针位于表盘中央。当端电势高于端时，指针位于表盘右侧。通过电路中电压表的读数，可得知加速度，当被测物体加速度为零时，电压表的示数为零。
（1）当加速度方向水平向右，滑片位于中点的_____（选填“左侧”或“右侧”）；
（2）当端的电势比端的电势高时，物体的加速度大小为_____，方向_____；
（3）若将电压表的表盘换成加速度的刻度盘，需满足关系式_____（用字母，，，表示，各量均采用国际单位）。
【答案】（1）左侧（2）5水平向左（3）
【解析】（1）当加速度方向水平向右时，滑块所受弹簧的合力向右，故滑块向左移动，滑片位于R中点的左侧。
（2）[1]设滑动变阻器单位电阻为r，则流过滑动变阻器的电流
当弹簧形变量均为x时，电压表的示数U=Ixr
解得
根据牛顿第二定律有2kx=ma
联立解得
代入数据，解得a=5m/s2
[2]沿着电流方向电势降低，可知滑片位于R中点的右侧，故加速度的方向水平向左。
（3）由（2）知
15.如图所示，两条粗糙平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为，导轨间距为，导轨间接有一阻值为的电阻。是一根与导轨垂直且始终接触良好的金属杆，其质量为，与导轨间的动摩擦因数为。整个装置处于磁感应强度大小为，方向垂直金属杆所在平面向上的匀强磁场中，取，不计金属杆与导轨电阻。现给金属杆一沿导轨向下的初速度，金属杆沿导轨做匀速运动。求：
（1）金属杆受到的安培力大小；
（2）金属杆初速度的大小。
【答案】（1）（2）
【解析】（1）金属杆沿导轨做匀速运动，根据平衡条件可得
又，
联立解得金属杆受到的安培力大小为
（2）根据，，
联立解得金属杆初速度的大小为
16.近年来，环渤海经济开发区经济建设上升为国家战略高度，潍坊为响应国家号召，发展低碳经济，在沿海地区建造了风力发电群组，如图是输电网络供电的原理图。已知发电端的输出电压、输出功率，输电线上的总电阻，输电线上消耗的功率占发电机输出功率的，忽略发电机内阻，变压器均可视为理想变压器。求：
（1）升压变压器原副线圈的匝数比；
（2）若用户端电压，求降压变压器原副线圈的匝数比。
【答案】（1）（2）
【解析】（1）输电线消耗的功率
设导线上的电流，则有
解得，升压变压器副线圈电压为
则升压变压器的原副线圈匝数比为
（2）降压变压器原线圈输入电压
解得
用户端电压，则降压变压器的原副线圈匝数比
解得
17.图甲为常见的气压式升降椅，可通过活塞上下运动来改变座椅的升降。其简化结构如图乙所示，内部横截面积的圆柱形气缸与底座一起固定，其上端有一卡环可卡住活塞上端，初始时，气缸内部气体柱长度，大气压，气缸内部气体压强，室内温度。活塞、连接杆、椅子面总质量，取。气缸气密性、导热性良好，气体视为理想气体，不计一切摩擦，忽略卡环大小，则：
（1）椅子上不放任何东西，求活塞对卡环作用力的大小；
（2）质量的同学，缓慢坐上椅面后，再将两脚轻抬悬空，求静止后椅面下降的距离；
（3）若经长期使用后，该座椅气缸出现了气密性问题。在温度的室温下，椅子上不放任何东西，活塞对卡环作用力大小与（未漏气状态）时相同。求气缸漏出的气体与缸内剩余气体的质量之比。
【答案】（1）（2）（3）
【解析】（1）活塞处于平衡状态，有
得
由牛顿第三定律得，活塞对卡环作用力
（2）根据玻意耳定律有
活塞静止不动处于平衡状态，有
解得
稳定后椅面下降的距离
（3）对原封闭良好的气体，由盖一吕萨克定律
得
漏出的气体与缸内剩余气体的质量之比
18.如图所示，两平行长直光滑金属导轨固定于绝缘水平面上，导轨间距为，电阻不计，两完全相同的金属棒、垂直静置于导轨上，中间用一刚性绝缘轻杆相连。导轨间存在方向垂直纸面向外，大小为的匀强磁场，现将单刀双掷开关拨到位置1，使电容器完全充电，再将开关拨到位置2，两金属棒在安培力的作用下开始运动，运动过程中始终与导轨接触良好。已知电源电动势为，电容器的电容为，串接定值电阻的阻值为，两金属棒接入电路的阻值均为，平行板电容器的储能公式（为电容器电容、为板间电压）。求：
（1）开关拨到位置2瞬间，金属棒两端电势差；
（2）当电容器极板间电压减小至，定值电阻两端电压为时：
①这一状态下，金属棒、所受安培力的功率之和；
②每一根金属棒的质量。
（3）从开关拨到位置2至金属棒达到最大速度，这一过程棒上所产生的焦耳热。
【答案】（1）（2）①；②（3）
【解析】（1）电容器充电结束后两极板间电压为，两金属棒并联的电阻为，则
两端电压为
联立，得
又
得
（2）①电容器两极板间电压时，电阻两端电压，则此时通过电阻的电流为
结合
联立得
金属棒，所受安培力的功率之和为
联立得
②由动量定理得，，
联立得
（3）当电容器两极板间电压与金属棒所产生电动势相等时，金属棒速度达到最大
由动量定理得，，
联立得
由能量守恒定律得
联立得，
解得