浙江杭州市西湖区杭州学军中学2025-2026学年高二上学期期末物理试题

试卷更新日期：2026-01-31 类型：期末考试

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一、选择题Ⅰ（本题共10小题，每小题3分，共30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，选对的得3分，选错的得0分）

1. 下列物理量是矢量且其单位属于基本单位的是（　　）

A、位移：m B、力：N C、电流：A D、磁感应强度：T

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2. 在下列四个航天场景的研究中，按顺序可将研究对象视为质点的是（　　）

A、研究火箭整流罩分离时的解锁机构动作精度 B、研究“天问一号”探测器从地球到火星的飞行轨迹 C、研究航天员在空间站进行舱外维修时的操作细节 D、研究卫星太阳能帆板展开时的机械传动角度

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3. 贴“福”字是中国民间由来已久的风俗，某同学正写“福”字，如图所示，他在水平桌面上平铺一张红纸，并在红纸左侧靠近边缘处用“镇纸”压住以防止打滑，整个书写过程中红纸始终保持静止，则该同学在书写过程中（　　）

A、提笔静止时，手对毛笔的摩擦力大小与握力没有关系，和重力相等，方向竖直向下 B、向下顿笔时，毛笔对红纸的压力等于红纸对毛笔的支持力，它们是一对平衡力 C、不管向什么方向行笔，红纸与“镇纸”之间都不存在摩擦力 D、向右行笔时，红纸对桌面的静摩擦力方向向左

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4. 有一种魔术道具称为“穿墙而过”。其结构是两片塑料偏振片卷起来，放进空心的透明圆筒内，中间两偏振片重叠区域给台下观众感觉为一块“挡板”，如图甲所示。当圆筒中的小球从B端滚向A端，居然穿过了“挡板”，如图乙所示。则（　　）

A、该魔术说明光是纵波 B、只用一片塑料偏振片也可以完成该魔术 C、该魔术中，对圆筒AB与水平方向夹角的大小有要求 D、该魔术中，若在两偏振片间再加一片塑料偏振片，魔术可能穿帮

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5. 如图所示为一小球沿竖直方向运动时的频闪照片，下列说法正确的是（　　）

A、小球一定做自由落体运动 B、小球一定在竖直上抛的上升阶段 C、小球处于失重状态 D、小球处于超重状态

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6. 如图为酒店常用的一种送餐服务机器人，为机器人供电的锂电池容量为 $24 A \cdot h$ ，正常工作时的电流为2.4A。根据上述信息，下列说法正确的是（　　）

A、 $24 A \cdot h$ 的 $A \cdot h$ 是能量单位 B、充满电后机器人可正常工作约10h C、电池充满电后总电量约为24C D、机器人工作时，电能全部转化为机械能

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7. 声波是一种典型的纵波，一列沿水平向左传播的声波，某时刻波的图像如图所示，该时刻质点P（　　）

A、振动方向向右 B、速度增大 C、加速度方向向右 D、加速度减小

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8. 固定在竖直面内的半圆弧ACB的半径为R，直径AB水平，圆心O和小孔P连线OP与OB夹角为θ。自A点将质量为m的小球水平抛出，一段时间后，小球恰好通过小孔P，重力加速度为g，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　）

A、初速度越小，小球到达半圆弧ACB所需的时间越长 B、小球通过小孔P的速度可能与曲面（即在P点处切面）垂直 C、小球平抛的初速度大小为 $(1 + cos θ) \sqrt{\frac{g R}{2 sin θ}}$ D、小球通过小孔P时，重力的瞬时功率为 $m g \sqrt{2 g R cos θ}$

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9. 将绕在塑料管上的自感系数为L的线圈与高压直流电源、电容量为C的电容器及单刀双掷开关S接入如图所示的电路，在线圈右侧的管内固定一金属小球。先将开关S接1，使电容器充电，然后再将S接2（设此时为 $t = 0$ 时刻），则 $t = \frac{4 π}{3} \sqrt{L C}$ 时（　　）

A、电容器正在充电 B、电容器上极板带正电 C、自右向左看线圈中有逆时针方向的电流流过 D、金属小球受到向右的磁场力的作用

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10. 某主题公园的湖里安装了一圆形线状光源的彩灯，半径 $R = 5 m$ ，如图甲所示。该光源水平放置到湖水下方，光源圆面与液面平行。当彩灯发出黄光时，可在水面正上方观察到如图乙所示的黄色亮环，亮环与中间暗圆的面积之比为 $5 : 4$ ，已知水对黄光的折射率为 $\frac{4}{3}$ 。下列说法正确的是（　　）

A、彩灯变为红光时，中间暗圆面积变大 B、若将彩灯上移，则亮环面积与中间暗圆面积之比不变 C、此彩灯离水面的垂直距离为 $\sqrt{7} m$ D、将光源再向湖底竖直向下移动 $\frac{4 \sqrt{7}}{3} m$ ，会使中间暗圆消失

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二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分，每小题给出的四个选项中至少有一个是正确的，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）

11. 关于下列四幅图，说法正确的是（　　）

A、图甲是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，炉内的金属会产生涡流，涡流产生大量的热，从而冶炼金属 B、图乙中两根通电方向相反的长直导线相互排斥，是通过电场的相互作用来实现的 C、图丙中穿过金属圆环1和2的磁通量大小分别为 $Φ_{1}$ 和 $Φ_{2}$ ，则 $Φ_{1} > Φ_{2}$ D、图丁中位于等边三角形顶点的两通电长直导线A、B在C处产生磁场的磁感应强度大小均为 $B_{0}$ ，则C处磁场的合磁感应强度大小仍为 $B_{0}$

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12. 2025年9月7日夜间至8日凌晨，我国全境内目睹了月全食的“红月亮”壮观情景，如图所示，整个月全食持续时长为t（约82min）。若地球半径为R、自转周期为 $T_{1}$ ，月球绕地球做匀速圆周运动的周期为 $T_{2}$ ，月球公转和地球自转的方向相同，则在t时间内（　　）

A、月亮在地球与太阳之间 B、“红月亮”现象与地球大气层对太阳光的折射和散射有关 C、月球绕地球转过的角度为 $\frac{2 π t}{T_{1}}$ D、地、月球心连线在地球表面划过的轨迹长度为 $\frac{2 π R t (T_{2} - T_{1})}{T_{1} T_{2}}$

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13. 工业装配领域常采用电磁驱动的方式驱动机械臂系统。如图所示，水平放置的两条足够长的光滑平行金属导轨，间距为d，电阻忽略不计。导轨左端通过单刀双掷开关S分别可与电容为C的电容器及阻值为R的定值电阻相连，导轨处在方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，质量为m，电阻为r的机械臂PQ垂直导轨放置并接触良好。现使电容器带电荷量为 $Q_{0}$ 且上极板带正电，把开关S拨到a，机械臂运动稳定后再将开关S与b接通。下列说法正确的是（　　）

A、开关与a接通后，机械臂能获得的加速度最大值为 $\frac{B Q_{0} d}{C m r}$ B、开关与a接通后，机械臂运动稳定时速度为 $\frac{B Q_{0} d}{2 m}$ C、开关与b接通后，机械臂做匀减速运动 D、开关与b接通后，机械臂运动的最大位移为 $\frac{m (R + r) Q_{0}}{B d (m + C B^{2} d^{2})}$

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三、非选择题（本题共6小题，共58分）

14. 用如图甲所示的实验装置来探究向心力F的大小与质量m、角速度 $ω$ 和半径r之间的关系。转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的球做匀速圆周运动。挡板对球的支持力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力计下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。长槽的A、B处和短槽的C处分别到各自转轴中心距离之比为 $1 : 2 : 1$ ，图甲中左右两侧的变速轮塔从上到下都有三层，每层左右半径之比分别为 $1 : 1$ 、 $2 : 1$ 和 $3 : 1$ ，传送带从上到下一共有三种放置方式，分别是第一层、第二层、第三层。

(1)、为了研究向心力F大小与质量m之间的关系，选用体积相同质量不相等的钢球和铝球对照研究，将选好的铝球放到短槽C处，钢球应该放在长槽（选填“A”或“B”）处；这时应该调整皮带，将其放置在第层组装变速轮塔；

(2)、在探究向心力F与角速度 $ω$ 的关系时，若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力之比为 $1 : 9$ ，则与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为________

A、 $1 : 3$ B、 $3 : 1$ C、 $1 : 9$ D、 $9 : 1$

(3)、为验证做匀速圆周运动物体的向心力的定量表达式，实验组内某同学设计了如图乙所示的实验装置，电动机带动转轴 $O O^{'}$ 匀速转动，改变电动机的电压可以改变转轴的转速；其中AB是固定在竖直转轴 $O O^{'}$ 上的水平凹槽，A端固定的压力传感器可测出小球对其压力的大小，B端固定一宽度为d的挡光片，光电门可测量挡光片每一次的挡光时间。
实验步骤：
①测出挡光片与转轴的距离为L；
②将小钢球紧靠传感器放置在凹槽上，测出此时小钢球球心与转轴的距离为r；
③启动电动机，使凹槽AB绕 $O O^{'}$ 转轴匀速转动；
④记录下此时压力传感器示数F和挡光时间 $Δ t$ 。
（a）小钢球转动的角速度 $ω =$ （用L、d、 $Δ t$ 表示）；
（b）该同学为了探究向心力大小F与角速度ω的关系，多次改变转速后，记录了一系列力与对应角速度的数据，作出 $F - ω^{2}$ 图像如图丙所示，若忽略小钢球所受摩擦且小钢球球心与转轴的距离为 $r = 0.2 m$ ，则小钢球的质量 $m =$ kg（结果保留两位有效数字）。

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15. 在“测定金属的电阻率”实验中
(1)为了测量金属丝的电阻R_x的阻值，实验室提供如下实验器材：
A．待测金属丝电阻R_x（约100Ω）
B．电动势E＝6V，内阻很小的直流电源
C．量程50mA，内阻约为50Ω的电流表
D．量程0.6A，内阻约为0.2Ω的电流表
E．量程6V，内阻约为15kΩ的电压表
F．最大阻值15Ω，最大允许电流1A的滑动变阻器
G．最大阻值15kΩ，最大允许电流0.5A的滑动变阻器
H．开关一个，导线若干
①为了操作方便，且能比较精确的测量金属丝的电阻值，电流表选用，滑动变阻器选用（填写选用器材前的序号）。
②根据所选用的实验器材，设计出测量电阻的下列甲、乙两种电路，为尽可能减少实验误差，应采用图（选填“甲”或“乙”）。
③实验中测得该金属丝直径为d，长度为L，接入电路后，电压表示数为U，电流表示数为I，则该金属丝的电阻率的表达式为ρ＝。
(2)若另有一只待测电阻，无论用电流表内接还是外接，测量误差较为接近，有一位同学为了消除因电表内阻所带来的系统误差，他用两只相同的电压表，设计了如图所示的测量电路，实验操作步骤如下：
①按电路图连接好实验器材
②闭合S₁ ，断开S₂ ，读出此时电压表V₁的示数U，电流表示数I。
③再闭合S₂ ，调节变阻器R，使电流表的电流仍为步骤2的电流I，此时读出电压表V₁的示数U₁ ，电压表V₂的示数U₂。
用上述测得的物理量表示待测电阻的阻值R_x＝。

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16. 某灯泡的I-U特性曲线如图甲所示，现取两个规格相同的此种小灯泡 $L_{1}$ 、 $L_{2}$ ，将它们并联后与新能源电池（ $E = 5.0 V$ ， $r = 1 Ω$ ）和定值电阻（ $R_{1} = 4 Ω$ ）相连，如图乙所示，则灯泡 $L_{1}$ 的实际功率为W（结果保留两位有效数字）

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17. 彩虹滑道是近几年深受游客喜爱的游玩项目，其运动过程可简化为如图所示的模型。 $t = 0$ 时，某游客质量 $m = 50 kg$ 乘坐滑板从坡度为 $θ = 37 °$ 的滑道上A点静止滑下，经过 $t_{1} = 5 s$ 到达坡底B点处，并只改变速度方向，以相同的速度大小继续沿水平方向滑行至C点处停下。已知A、B间距离为25m，滑板与滑道及水平面间的动摩擦因数相同，g取 $10 m / s^{2}$ ， $sin 37 ° = 0.6$ ， $cos 37 ° = 0.8$ 。求：

(1)、该游客到达坡底B点的速度大小；

(2)、动摩擦因数及B、C两点间的距离；

(3)、在水平面BC减速的过程中，滑板对人的作用力的大小。

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18. 如图所示，长为 $L = 3 m$ 的水平传送带以 $v = 8 m / s$ 的速度沿顺时针方向匀速转动，传送带的上表面与水平面相平，传送带的两端与光滑水平面平滑连接，轻弹簧左端连接在固定挡板上，质量为1kg的物块A放在水平面上，质量均为3kg的物块B和光滑圆弧体C静止在光滑水平面上，圆弧所对的圆心角为53°，圆弧的半径为 $R = 0.5 m$ ，用力将物块A向左压缩轻弹簧至某一位置，由静止释放物块A，物块A刚好能匀减速滑过传送带，并与物块B发生弹性碰撞，物块A与传送带间的动摩擦因数 $μ = 0.5$ ，不计物块的大小，g取 $10 m / s^{2}$ ， $sin 37 ° = 0.6$ ， $cos 37 ° = 0.8$ ，求：

(1)、轻弹簧开始被压缩时具有的弹性势能；

(2)、物块A第二次在传送带上运动，因摩擦产生的内能为多少；

(3)、物块B滑离圆弧体C后，还能上升的高度为多少（B滑离C前，A未滑上圆弧体C）。

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19. 电磁感应现象的发现，标志着人类步入了电气化时代。感应电动势一般分为动生和感生两种。

(1)、如果感应电动势是由于导体运动而产生的，它也叫作动生电动势。如图1所示，把矩形线框CDMN放在磁感应强度为 $B = 0.2 T$ 的匀强磁场里，线框平面跟磁感线垂直。设线框可动部分导体棒MN的长度 $L = 0.2 m$ ，它以速度 $v = 10 m / s$ 向右匀速运动，求导体棒MN两端产生的感应电动势的大小 $E_{M N}$ 并判断M、N哪端电势更高；

(2)、如果感应电动势是由感生电场产生的，它也叫作感生电动势。如图2甲所示，在半径为R圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的图像如图2乙所示，直线过原点， $t_{0}$ 、 $B_{0}$ 已知。依据麦克斯韦电磁场理论，在与磁场区同心的圆周上产生大小不变的感生电场。
试推导，在 $0 < r \leq r_{0}$ （已知 $r_{0} > R$ ）范围内，距圆心O距离为r的圆周上感生电场强度E的大小与半径r的关系；

(3)、在一些电路中，动生电动势会削弱电源的电动势，此时动生电动势也称为反电动势。
直流电动机就是其中一种，如图3所示在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L，电阻不计。轨道端点MP间接有直流电源，电源内阻不计；电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好，以速度 $v_{0}$ （ $v_{0}$ 平行于MN）向右做匀速运动，通过滑轮匀速提升重物，电路中的电流为I。求该“电动机”提升重物的机械效率。

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20. 利用正、负离子发电的装置如图所示，它由发射区、加速区和发电区组成。发射区由正负离子源 $S_{1}$ 、 $S_{2}$ 和半径均为r的两个圆形边界的磁场组成；建立以 $S_{1}$ 为坐标原点，水平向右为x轴，竖直向下为y轴，则两圆心分别位于 $(r, 0)$ 和 $(3 r, 0)$ 处， $S_{2}$ 位于 $(4 r, 0)$ 处；离子源 $S_{1}$ 、 $S_{2}$ 单位时间内分别向圆形磁场发射质量均为m、速度均为 $v_{0}$ 、数量均为N、带电量分别为 $+ q$ 和 $- q$ 的离子，且沿各方向均匀分布，其中沿x轴方向射入磁场的离子沿y轴方向射出。加速区由两个有理想边界，场强大小相等、方向相反、平行y轴的匀强电场组成，电场上下边界的距离为L，大小为 $E = \frac{4 m v_{0}^{2}}{q L}$ 。发电区由两足够长的平行金属板M、N构成，其外侧接有阻值可调的负载电阻R，两极板间存在匀强磁场，其大小与圆形磁场区域的大小相同，方向均垂直纸面向外。不考虑离子的重力和离子间的相互作用力。

(1)、求磁感应强度大小B；

(2)、从 $S_{1}$ 发出的离子沿着与x轴夹角为 $θ$ 的斜向下方向射入磁场，求其射出圆形磁场边界的位置坐标（x，y）；

(3)、断开开关S，求两板间的最大电压 $U_{m}$ ；

(4)、闭合开关S，调节负载R阻值，待电路稳定后，两板间电压 $U = \frac{10 m v_{0}^{2}}{q}$ ，求此时负载消耗的电功率P。

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