湖北省恩施州高中教育联盟2024-2025学年高二下学期期中考试 物理试卷（含答案）

2024-2025学年湖北省恩施州高中教育联盟高二（下）期中考试物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.下列说法正确的是
A. 扩散现象和布朗运动都反映了分子的无规则热运动
B. 温度相同的氢气和氧气，氢气分子的平均速率等于氧气分子的平均速率
C. 一定质量的水凝固为的冰，其体积增大，故分子势能增加
D. 如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，分子撞击容器壁时对器壁产生平均冲力增大，因此压强必然增大
2.在如图①所示LC振荡电路中，规定图示电流为正方向，图②是LC回路的振荡电流随时间变化的图像，下列说法正确的是
A. 时间内，电容器左极板带正电
B. 时间内，电路中的电场能转化为磁场能
C. 时间内，线圈的自感电动势在增大
D. 若线圈中有铁芯，将铁芯抽出可以使电路振荡的周期增大
3.如图所示，和是两个完全相同的自感系数很大、直流电阻可以忽略的线圈，A、B、C是三个完全相同的灯泡，下列说法正确的是
A. 闭合S后，A、B、C都逐渐变亮
B. 闭合S后B立即亮，A、C逐渐变亮
C. 电路稳定后断开S，A逐渐熄灭，B有可能突然变得更亮一下后再逐渐熄灭
D. 电路稳定后断开S，C由不亮突然变亮后逐渐熄灭
4.如图所示，一形状为“”的单匝线圈CDF在匀强磁场中绕CF边所在的轴以角速度匀速转动，已知，，。灯泡电阻为R，其余电阻不计，磁场磁感应强度为B，从图示位置开始计时，下列说法正确的是
A. 线圈电动势的瞬时值表达式为
B. 交流电流表示数为
C. 流过灯泡的电流方向每秒改变次
D. 线圈从图示位置转过的过程中，通过灯泡的电荷量为
5.如图所示，这是某透明介质制成的棱镜截面，该截面由一扇形和直角三角形构成。一单色细光束由平面上的P点垂直界面BC射入棱镜，已知扇形的圆心角，直角三角形，，直角边AO等于圆半径R，，材料的折射率，不考虑光的二次反射，那么下列说法正确的是
A. 光线会在棱镜内总共发生1次全反射
B. 光线会在棱镜内总共发生2次全反射
C. 光线会在棱镜内总共发生3次全反射
D. 光线在AB边发生全反射，不能从AB边射出棱镜
6.如图所示，完全相同的半圆柱体A和C静止放置于粗糙水平地面上，光滑圆柱体B静止在A、C之上。现在用水平力F推A，使A缓慢向左移动，C始终保持静止。在A碰到C之前，下列说法正确的是( )
A. A对B的弹力逐渐增大 B. 地面对A的支持力逐渐增大
C. 地面对A的摩擦力逐渐增大 D. 水平推力F逐渐减小
7.如图所示，半径为R的光滑圆弧形轨道槽C静止在光滑水平地面上，槽底端与水平面相切，质量为为已知量的物体B与轻弹簧相连接并静止于水平地面上，给质量为m的小球A一水平向左的初速度，为了使小球A还能再次追上物体B，那么圆弧槽C的质量必须满足条件
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.两波源的平衡位置分别位于和处，它们在同一均匀介质中沿y轴方向振动形成的简谐横波沿x轴相向传播，由向右传播的波振幅为3cm，由向左传播的波振幅为2cm。时，两波源同时开始振动，时两列波的图像如图所示，下列说法正确的是
A. 图中质点P正沿x轴正方向运动 B. 两波源的起振方向均沿y轴正方向
C. 两列波的波速均为 D. 处质点振动的振幅为5cm
9.如图所示，一定质量的理想气体从状态A连续变化到状态B、C、D，最后由状态D回到状态A的图像，初始状态A的压强为，体积为，热力学温度为，图中OBC在一条直线上，OAD在一条直线上，AB平行于横轴，CD平行于纵轴。已知状态B的体积为，状态D的压强为，下列说法正确的是
A. 状态D到状态A是等温变化 B. 状态C的压强为
C. 状态C的热力学温度为 D. 状态D的温度低于状态B的
10.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为、，当开关K闭合时，电阻的电功率等于的，已知，不计交流电源内阻，图中各个电表均为理想电表。下列结论正确的是
A.
B.
C. 断开K，则电压表示数变大，电流表示数变小
D. 断开K，电压表示数和电流表示数变化量绝对值分别为和，则
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.在“用油膜法估测分子直径”的实验中，
下列说法正确的是 。
A.要假设油酸分子是紧密排列的球形分子
B.要假设油酸在水面上形成的油膜是单分子层油膜
C.要假设油酸分子之间没有相互作用力，即没有分子势能
D.必须让油膜铺满整个水槽的水面，形成的油膜面积才规则，并且不会移动从而方便测量油膜面积
实验时，测得一滴油酸的体积为V，一滴油酸在水槽的水面上形成的油膜面积为S，由此可估测油酸分子直径的表达式为 。
此实验估测出油酸分子直径的数量级最接近 填字母代号。
A.
B.
C.
D.
12.恩施某中学物理兴趣小组利用课外时间进行了一些物理实验研究，他们从一辆废弃的电动玩具车上拆卸了一块电池，为了测量此电池的电动势和内电阻，他们利用现有的实验器材设计了如图①所示的实验电路。分别有两个小组参与了这个实验：
第一小组在断开开关，闭合开关，合理调节电阻箱R的值，测得多组电压表U和电流表I的数据，并绘制了图线，如图②所示，并测得图线的斜率的绝对值，纵截距，他们根据图线的斜率和纵截距就可以计算出电源的电动势和内电阻，由于电流表的分压作用，导致此实验方案存在系统误差，不考虑偶然误差的情况下，测得的电动势 真实值，内电阻 真实值。均填“大于”“等于”或“小于”
第二小组闭合开关，，合理调节电阻箱R的值，测得多组电压表U和电阻箱R的数据，并绘制了图线，如图③所示，并测得图线的斜率，纵截距。第二组的同学分析后指出由于电压表的分流作用，导致实验结果存在系统误差，为了实验结果更准确，他们参考了第一组同学的实验数据，深入分析后得到，如果合理利用两个小组的实验数据可以消除实验的系统误差，那么消除系统误差后电池的电动势 ，内电阻 。均用、、、表示
第一组的同学分析了第二组同学的数据处理结果后受到了启发，他们同样也对两个小组测得的数据进行进一步的分析后指出，把两组同学测得的数据合理处理后不仅能消除系统误差，还能得到电压表和电流表的内阻值，那么电流表的内阻 。用，，、表示
四、计算题：本大题共3小题，共44分。
13.长为粗细均匀的玻璃管用一段长为的水银柱封闭了一定质量的理想气体，环境温度为。如图①所示，当玻璃管水平静止放置时，被封闭的气柱长为保持环境温度不变，如图②所示，将玻璃管开口向上竖直静止放置时，被封闭的气柱长为。假设所有过程中大气压不变。求：
大气压强的值;
如图③所示，将玻璃管开口向上静止倾斜放置，倾斜角，并将玻璃管内气体温度缓慢升高到时，求被封闭的气柱长度。
14.如图所示，在粗糙绝缘的水平面内的平行边界MN和PQ之间存在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场，一边长为L、质量为m、电阻为R的正方形金属线框abcd，其ab边与边界MN重合，现给线框一个垂直于边界MN水平向右的初速度，整个线框穿越磁场区域后停止运动时，其cd边与PQ的距离为L，已知磁场区域的宽度为3L，线框与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g。线框在运动过程中其ab边始终与磁场边界平行，不计其他阻力，求：
线框的ab边刚进入磁场时线框的加速度大小;
整个过程中线框产生的焦耳热;
线框在水平面上运动的时间。
15.如图所示的xOy平面内，第一象限的直线ON为电场和磁场的分界线，在ON的下方和第四象限存在沿y轴正方向的匀强电场，在第二象限存在沿x轴正方向的匀强电场，两电场区域的电场强度大小相等。在第一象限边界ON的上方存在垂直xOy平面向外的匀强磁场，直线ON与x轴正方向的夹角为。现有一质量为m、电荷量为q的带电粒子，自x轴上的P点以速度垂直x轴射入电场中，粒子从y轴上的C点进入第一象限，粒子首次经过边界ON的位置为D点，粒子第3次经过边界ON的位置是图中未画出。已知，，不计粒子重力，求：
匀强电场的电场强度大小;
匀强磁场的磁感应强度大小;
粒子从P点运动到Q点的时间。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】A.布朗运动和扩散现象都能证明分子的热运动，故A正确;
B.氢气和氧气的温度相同，它们分子平均动能就相同，但氢气分子的质量相对较小，故氢分子的平均速率较大，故B错误；
C.一定质量的水凝固为的冰，晶体的凝固过程要放出热量，内能减小，其温度不变，分子动能不变，故分子势能减小，故C错误;
D.如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，单个分子撞击容器壁时对器壁产生平均冲力增大，但是不知道体积变化情况，也就不清楚分子间距离变化情况，也就不能确定单位面积上单位时间里撞击的分子数变化情况，故不能确定压强的变化情况；或者根据理想气体状态方程，可知，温度T升高，但体积V变化不知道；故不能确定压强p的变化，故D错误。
故选A。
2.【答案】B
【解析】A.时间内，电路中电流正向增大，说明电容器放电，故右极板带正电，故A错误;
B.时间内，电路中电流正向增大，说明磁场能增大，电容器放电，电场能减小，所以此时间内是电场能转化为磁场能，故B正确；
C.时间内，图线的切线的斜率不断减小，那么线圈的自感电动势也在减小，故C错误;
D.将线圈中铁芯抽出，线圈的自感系数L减小，电路振荡的周期将减小，故D错误。
故选B。
3.【答案】D
【解析】通电自感，闭合S后，由于自感，通过线圈的电流只能由零逐渐增大，所以A逐渐变亮，B立即亮，而C被线圈分的电流越来越大，所以C立即亮后再逐渐熄灭，故AB都错误；
断电自感，电路稳定后断开S，由于自感，通过线圈的电流逐渐减小，断电前通过A、B的电流相同，断电后，通过A、B的电流依然相同，所以A、B都是逐渐熄灭，故C错误；断电前，C被短路不亮，断电后，给C一逐渐减小的电流，所以C会突然变亮后逐渐熄灭，故D正确。
故选D。
4.【答案】B
【解析】A.电动势最大值为：，线圈从中性面开始计时，故线圈电动势的瞬时值表达式为。故A不正确;
B.交流电流表示数为电流的有效值：，故B正确;
C.交流电周期，交流电一个周期内电流方向改变2次，所以交流电每秒电流方向改变的次数为，故C不正确;
D.线圈从题图示位置转过的过程中，线圈磁通量变化量为，又，，通过灯泡的电荷量为。故D不正确。
故选B。
5.【答案】C
【解析】作出光路图如图所示，该材料的临界角为C，由可得：。由几何知识不难得到光线射到界面弧AC上的D点时，入射角，所以在界面弧AC上发生全反射，由几何知识可知光线射到界面AB上时，入射角，所以在界面AB上发生全反射;由几何知识可知光线射到界面BC上时，入射角，所以在界面BC上恰好发生全反射，光线在棱镜内一共发生3次全反射;故AB不正确，C正确;
D.当光线再一次入射到界面AB上时，入射角等于，光线垂直于界面AB射出。故D不正确。
故选C。
6.【答案】D
【解析】A.如图所示，对B受力分析，根据力的平衡可得：
，
A对B的弹力大小为：，
由于，且在减小，所以在减小。故A不正确;
B.对ABC整体受力分析，竖直方向上：，
且根据对称性有：，
所以有地面对A的支持力：，
可以看出为定值，故B不正确;
C.地面对A的摩擦力为：，
可以看出为定值，故C不正确;
D.对A受力分析，水平方向上：
，
由于为定值，在减小，所以F在减小，故D正确。
故选D。
7.【答案】A
【解析】设A与B相互作用后分离时速度分别为和，由系统的动量守恒定律和能量守恒定律有：
，，
解得，，
其中A速度必须反向，速率为
设A与C相互作用后分离时速度分别为和，由系统的动量守恒定律和能量守恒定律有：
，
解得。
要小球A还能再次追上物体B，那么A与C相互作用后速度再一次反向，且，即：，
化简可得：。故A正确，BCD不正确。
8.【答案】CD
【解析】A.根据“同侧法”可知题图中质点P正沿y轴正方向运动，故A不正确;
B.根据“同侧法”可知两波源的起振方向均沿y轴负方向，故B不正确;
C.在相同时间内，两列波前进相同距离，那么它们具有相同的波速为。故C正确;
D.两波源到处的波程差为波长的整数倍，所以处是振动加强的点，故此质点振动的振幅为5cm。故D正确。
9.【答案】AB
【解析】A.根据理想气体状态方程有：，由于OAD在一条直线上，所以直线OAD的斜率为定值，所以状态D到状态A是等温变化。故A正确;
B.从状态A到状态B为等压变化：得，从状态B到状态C为等温变化：从状态D到状态A为等温变化：从状态C到状态D为等容变化：，解得。故B正确;
C.从状态B到状态C为等温变化：。故C不正确;
D.通过以上分析得到，，得到。故D不正确。
10.【答案】ACD
【解析】由于电阻的电功率等于的，且，
可得
解得：。变压器匝数比为：。故A正确，B不正确;
C.将变压器和负载等效为一个电阻：，断开K，增大，也增大，所以电流表示数减小，两端电压减小，变压器输入电压增大，输出电压也增大，电压表示数增大。故C正确;
D.设变压器输入电压变化量的绝对值为，交流电源电动势为E，根据闭合电路的欧姆定律有：，根据数学知识得到斜率为。
对理想变压器有：。
那么。故D正确。
11.【答案】AB
C

【解析】在“用油膜法估测分子直径”的实验中，只有假设油酸分子是紧密排列的球形分子，一滴油酸的体积才等于水面上油膜的体积。故A正确;
B.在“用油膜法估测分子直径”的实验中，只有假设油酸在水面上形成的油膜是单分子层油膜，分子直径才等于油膜的厚度。故B正确;
C.油酸分子之间相互作用力和分子势能对一滴油酸的体积和油膜面积没有影响，所以对估测分子直径没有影响。故C不正确;
D.若让油膜铺满整个水槽的水面，形成的油膜很大程度上不是单分子层油膜，从而增大实验误差。故D不正确。
在假设油酸分子是紧密排列的球形分子的情况下，一滴油酸的体积V等于水面上油膜的体积;又假设油酸在水面上形成的油膜是单分子层油膜，所以油膜的厚度也就等于分子直径d，油膜的体积等于油膜面积乘以油膜厚度，故分子直径估算式为：。
油酸分子直径理论值约为12nm，实验结果约为2nm，数量级最接近，故选项C正确。
12.【答案】等于
大于


【解析】在题图②中，不考虑电流表内阻的影响，根据闭合电路的欧姆定律有：
所以实验结果为：，
题图②中，考虑到电流表内阻的影响，根据闭合电路的欧姆定律有：，
所以有，。
故实验结果，。
在题图③中，考虑到电压表内阻的影响，根据闭合电路的欧姆定律有：
变形可得：。
由此得到，。
结合和
得到没系统误差的实验结果：，。
由和
可得电流表内阻为：。
13.【答案】解：由状态①到状态②，设玻璃管截面积为S，根据玻意耳定律有：
解得：
题图③气体压强为：
由状态①到状态③，假设水银不会流出，根据理想气体状态方程有：
解得：
由于，故假设正确，最终气柱长度为102cm。

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】解：线框刚进入磁场时，ab边切割磁感线产生的感应电动势为：
回路中电流为：
线框受安培力大小为：
线框受滑动摩擦力大小为：
根据牛顿第二定律有：
综合上面各式，可解得线框的ab边刚进入磁场时线框的加速度大小为：
根据能量守恒定律，整个过程中线框产生的焦耳热为：
设线框中有电流存在的时间为，该时间内线框的平均电动势为：
线框的平均电流为：
线框的平均安培力为：
线框的平均速度大小为：
对线框运动的全过程应用动量定理有：
综合上面各式，可解得线框运动的总时间为：

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】粒子从P点进入电场做类平抛运动，沿y轴有：
沿x轴有：
根据牛顿第二定律有：
综合上面3式可解得匀强电场的电场强度大小为：
由可解得在匀强电场中粒子运动的加速度为：
粒子在C点沿x轴的分速度为：
粒子在C点进入磁场时，速度与y轴正方向的夹角为：，解得
粒子在C点进入磁场时，速度大小为：
在磁场中，容易得到≌三边相等，设粒子做圆周运动的半径为R，由几何知识可得：
解得：
由洛伦兹力充当向心力：
综合上面各式可解得匀强磁场的磁感应强度大小为：
粒子在第二象限的匀强电场中运动的时间为：
粒子在匀强磁场中运动的周期为：
根据几何知识容易得到粒子在磁场中从C点运动到D点的圆心角：
故粒子在匀强磁场中从C点运动到D点的时间为：
粒子在D点进入电场时，速度恰好与电场强度方向相反，粒子在D点进入电场后在电场中运动的时间为：
粒子在D点进入磁场的速度也等于v ，在磁场中运动周期不变，根据几何知识得到粒子在磁场中从D点到Q点轨迹对应的圆心角为：
故粒子在匀强磁场中从D点运动到Q点的时间为：
综合上面各式可得粒子从P点运动到Q点的时间为：

【解析】详细解答和解析过程见【答案】