湖北省荆楚优质高中联盟2024-2025学年高二下学期期中考试 物理试卷（含解析）

2024-2025学年湖北省荆楚优质高中联盟高二（下）期中考试物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。第5代移动通信技术简称意味着更快的网速和更大的网络容载能力，“4G改变生活，5G改变社会”。与4G相比，对于5G使用的频率更高的电磁波，下列说法正确的是
A. 电磁波是纵波
B. 5G电磁波的波长更大，更容易发生衍射现象
C. 5G电磁波的光子能量更大
D. 5G电磁波的传播速度更大，相同时间传递的信息量更大
2.两个分子从靠得不能再靠近的位置开始，使二者之间的距离逐渐增大，直到大于分子直径的10倍以上。这一过程中，关于分子间的相互作用力的下列说法中正确的是
A. 分子间的相互作用力的合力在逐渐减小
B. 分子间的相互作用力的合力先减小后增大，再减小到零
C. 当两个分子间的距离小于平衡距离时，分子间的作用力只有斥力
D. 当分子间的距离增大时，分子间的引力变大而斥力变小
3.下列关于原子和原子核的相关知识说法正确的是
A. 光照射金属时，只要光照强度足够强，无论光的频率如何，都能发生光电效应
B. 大量处于激发态的氢原子向基态跃迁，最多能辐射2种频率的光子
C. 若紫光能使某金属发生光电效应，则红光一定能使该金属发生光电效应
D. 卢瑟福通过粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型
4.如图所示，截面为扇形的透明柱形材料的圆心角，半径为R，一束激光从OB面的D点入射，恰好在AB面上发生全反射，然后垂直于AO面从E点射出，已知OE长度为，不考虑多次反射的情况，下列说法正确的是
A. 透明材料的折射率为 B. 透明材料的折射率为
C. 光线在OB面上的入射角为 D. 光线在OB面上的入射角为
5.如图所示电路，电阻与电阻阻值相同，都为R，和并联的D为理想二极管正向电阻可看成零，反向电阻可看成无穷大，在A、B间加一正弦交流电压，则加在上的电压有效值为
A. B. C. D.
6.在均匀介质中，和是两个完全相同的波源，其振动方向垂直于xoy平面，振动函数表达式为，形成的机械波的波速为，介质中A质点坐标为。时刻，和两波源同时振动，则内，A点通过的路程为
A. B. C. D.
7.如图，在平面直角坐标系xOy的第一象限内，存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。大量质量为m、电荷量为q的相同粒子从y轴上的点以相同的速率在纸面内沿不同方向先后射入磁场，设入射速度方向与y轴正方向的夹角为。当时，粒子垂直x轴离开磁场。不计粒子的重力。则
A. 粒子一定带负电
B. 粒子入射速率为
C. 当时，粒子也垂直x轴离开磁场
D. 粒子离开磁场的位置到O点的最大距离为
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数之比为，a、b两端接入电压的瞬时表达式为，副线圈接火灾报警器报警器未画出，图中电压表和电流表均为理想交流电表，为定值电阻，L为电阻恒定的指示灯，为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。下列说法中正确的是
A. 电压表的示数为 B. 当处出现火灾时，电流表示数将变大
C. 当处出现火灾时，电压表示数将变小 D. 当处出现火灾时，指示灯L将变暗
9.一定质量的某种理想气体从状态M开始经回到初始状态M，在各状态时的参数如图中所示，已知在状态N时的压强为，下列说法正确的是
A. 在状态M时的压强为
B. 在过程中气体向外界放出热量
C. 在过程中气体从外界吸收热量且内能不变
D. 在过程中气体对外界做功的数值为
10.航空母舰舰载机在起飞的过程中，仅靠自身发动机喷气不足以在飞行甲板上达到起飞速度，如果安装辅助起飞的电磁弹射系统如图甲所示，就能达到起飞速度．电磁弹射系统的一种设计可简化为乙图所示，图中、是光滑平行金属直导轨电阻忽略不计，AB是电磁弹射车，回路PBAM中电流恒定，且可当长直导线处理．该电流产生的磁场对弹射车施加力的作用，从而带动舰载机由静止开始向右加速起飞，不计空气阻力，关于该系统，下列说法正确的是
A. 弹射车的速度与运动的时间成正比
B. 、间的磁场是匀强磁场
C. 弹射车所受的安培力与电流的大小成正比
D. 若回路PBAM中通以交变电流，弹射车也能正常加速
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某同学在“用双缝干涉测量光的波长”实验中：
双缝干涉实验装置如图所示：
下列说法中正确的是__________。
A.光源发出的光要经滤光片成为单色光，滤光片一般装在单缝前
B.实验中要注意使单缝与双缝相互平行，以便在光屏上观察到清晰干涉条纹
C.为了减小测量误差，最好测量相邻条纹间的中心距离
D.如果把普通光源换成激光光源，则光具座上透镜、滤光片、单缝均可撤去
该同学以某种单色光做实验时，先将测量头的分划板中心刻度线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第一条亮纹，此时手轮上的刻度如图，读数为______mm；转动手轮，当分划板中心刻度线与第6条亮纹中心对齐时，读数是，已知装置中双缝间距为，双缝到屏的距离是，则测得此单色光的波光为______保留两位有效数字。
12.力敏电阻器是一种能将机械力转换为电信号的特殊元件，其电阻值可随外加压力大小而改变。某同学为研究一个力敏电阻器阻值变化范围为几欧姆到几十欧姆的特性。设计了如图a所示的电路，所用电源的电动势为3V，内阻忽略不计，电阻箱。除图a中的器材外，还有如下器材可供选择：
电流表量程为，内阻；电流表量程为，内阻约为

图a中P处选用电表_______，Q处选用电表_______；均填选用电表的符号
闭合开关S，多次改变对力敏电阻的压力F，记录两电表读数，得到不同的值，描绘出线如图b所示，由图线可得与F的函数关系_______；
该同学用力敏电阻和所提供的器材，把电流表改成一个压力表即在表盘的对应刻度位置处标上压力大小，如图c；若将电流表表盘的刻度处标为压力表的0刻度，则电阻箱接入电路的阻值应调为_______；保持不变，则压力表能测量压力的最大值是_______N。
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.如图所示，在锅炉外壁紧贴着导热性能良好且右壁开孔与大气相通的气缸，气缸右壁内侧装有压力传感器，用于监控锅炉外壁的温度、锅炉未工作时，活塞与锅炉外壁距离为、与传感器距离为，活塞左侧封闭温度为300K、压强为的空气，此时压力传感器的示数为0。已知大气压强为，活塞横截面积为，不计活塞与气缸壁的摩擦，锅炉工作时温度缓慢升高。
当锅炉的温度为时，活塞刚好接触压力传感器，求；
锅炉外壁温度T从300K逐渐增大，求压力传感器示数F与T的关系式；
活塞从气缸图示位置移动到最右侧刚接触到压力传感器的过程中，气体吸收了300J的热量，求该过程中气体内能变化多少？
14.如图所示，在光滑的水平面上，质量为、长为的木板右端紧靠竖直墙壁，与墙壁不粘连，滑块可视为质点的质量为，若滑块以水平向右的速度滑上木板左端，滑到木板右端时速度恰好为零。现滑块以水平速度滑上木板左端，滑到木板右端时与竖直墙壁发生弹性碰撞，滑块以原速率弹回，重力加速度大小为，求
滑块与木板间的动摩擦因数为多少？
滑块与墙壁碰撞的过程中，墙壁对滑块的冲量；
通过计算判断，滑块最终能否离开木板？若能离开，计算滑块离开木板时的速度；若不能离开，计算滑块最终离木板左端多远？
15.如图，两根足够长的光滑金属直导轨平行放置，导轨间距为L，两导轨及其所构成的平面均与水平面成角，整个装置处于垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。现将质量均为m的金属棒a、b垂直导轨放置，每根金属棒接入导轨之间的电阻均为R。运动过程中金属棒与导轨始终垂直且接触良好，金属棒始终未滑出导轨，导轨电阻忽略不计，已知，，，，重力加速度为。
先保持棒b静止，将棒a由静止释放，求棒a匀速运动时的速度大小v；
在问中，当棒a匀速运动时，再将棒b由静止释放，求释放棒b的瞬间它的加速度大小；
仍保持棒b静止，将棒a由静止释放，若棒a经过后匀速运动，求
①棒a此过程中运动的距离
②棒a此过程中产生得热量
答案和解析
1.【答案】C
【解析】电磁波是横波，具有波的特性，频率更高的电磁波的光子能量更大，波长更短，在空气中传播速度相同。
故选C。
2.【答案】B
【解析】相互作用的合力变化如下图所示故分子间的相互作用力的合力先减小后增大，再减小到零， A错误， B正确。
C.当两个分子间的距离小于平衡距离时，分子间既有斥力也有引力，C错误;
D.当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都在变小，D错误;故选B。
3.【答案】D
【解析】A.光照射金属时，如果光的频率小于极限频率时，不管光照强度多么强，不能发生光电效应，故 A错;
B.大量处于激发态的氢原子向基态跃迁时，最多能辐射种频率的光子，故B错;
C.紫光的光子频率更大，故C错;
D.卢瑟福通过粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，故 D正确。
故选D。
4.【答案】C
【解析】作出如图所示的光路图
由几何关系可知 ，又因为激光恰好在AB面上发生全反射，所以 ，解得临界角 ，透明材料的折射率 ，故AB错误；
由几何关系得，折射角 ，由折射定律得 ，解得光线在OB面上的入射角为 ，故C正确，D错误。
故选C。
5.【答案】A
【解析】前半个周期内电压值取正值时，二极管导通，被短路，两端电压 ；
后半个周期内电压值取负值时，二极管截止，
、串联，两端电压 ；
设两端电压的有效值为U，
则在一个周期内，解得 V，故A正确，BCD错误。
故选A。
6.【答案】A
【解析】由得，波源的振动形式传到A点需，波源的振动形式传到A点需，
故内A质点振动1个周期，路程为5s后两波源在A点发生干涉，为振动加强，故内振幅为，振动半个周期，路程为，故内， A点通过的路程为
故选A。
7.【答案】D
【解析】解：A、根据题意可知粒子垂直x轴离开磁场，根据左手定则可知粒子带正电，故A错误；
BC、当时，粒子垂直x轴离开磁场，运动轨迹如图
粒子运动的半径为，
洛伦兹力提供向心力，
解得粒子入射速率，
若，粒子运动轨迹如图
根据几何关系可知粒子离开磁场时与x轴不垂直，故BC错误；
D，粒子离开磁场距离O点距离最远时，粒子在磁场中的轨迹为半圆，如图
根据几何关系可知
解得
故D正确。
故选：D。
根据左手定则判断粒子电性，做出粒子在磁场中的运动轨迹，根据几何知识求解其做圆周运动的半径，根据洛伦兹力提供向心力求解粒子进入磁场时的初速度大小，粒子离开磁场距离O点距离最远时，粒子在磁场中的轨迹为半圆。
解决该题关键能正确做出粒子在磁场中的运动迹，能根据几何知识同时洛伦兹力提供向心力解得半径从而进行解答。
8.【答案】BD
【解析】A.变压器初级电压有效值为，则次级电压，即电压表的示数为44V，选项 A错误;
当处出现火灾时，电阻减小，则次级总电阻减小，而次级电压是不变的，即电压表示数不变，则次级电流变大，由可知，初级电流变大，即电流表示数将变大;由于上电压变大，可知灯泡 L上的电压减小，则灯泡变暗，故选项 C错误， BD正确。
故选BD。
9.【答案】BC
【解析】解：A、由图示图象可知：，，，，由题意可知：，
气体由M到N过程，由理想气体状态方程得：，解得：，故A错误；
B、由图示图象可知，在过程中气体体积不变，外界对气体不做功，，气体温度降低，气体内能减少，，由热力学第一定律可知，气体向外界放出热量，故B正确；
D、由图示图象可知：，，由题意可知：，从N到E过程气体体积不变，由查理定律得：，解得：，
由图示图象可知，在过程中气体温度不变而体积变大，由玻意耳定律可知，气体压强p减小，如果气体压强不变，则在过程中气体对外做功，实际上气体压强减小，则气体对外界做功小于，故D错误；
C、由图示图象可知，在过程中气体温度不变而体积变大，气体内能不变，，气体对外做功，，由热力学第一定律可知气体从外界吸收热量，故C正确。
故选：BC。
根据图示图象分析清楚气体状态变化过程，求出气体状态参量，应用理想气体状态方程求出气体在状态M时的压强；一定质量的理想气体内能由温度决定，气体体积变大气体对外做功，气体体积变小外界对气体做功，分析清楚气体状态变化过程，应用热力学第一定律分析答题。
根据题意分析清楚气体状态变化过程、求出气体状态参量，应用理想气体状态方程、查理定律与热力学第一定律即可解题；应用热力学第一定律解题时注意各物理量正负号的含义。
10.【答案】AD
【解析】A.沿导轨方向磁场不变，且回路PBAM中电流恒定，导轨间距不变，由牛顿第二定律可得：，加速度不变，由可知弹射车的速度与运动的时间成正比，故A正确；
B.根据左手定则可知，MN、PQ间有竖直向上的磁场，且通电直导线产生的磁场为环形磁场，离导线越远磁场越弱，故不是匀强磁场，故B错误；
C.安培力，当电流增大时，磁感应强度也增大，故弹射车所受的安培力与电流的大小不是正比关系，故C错误；
D.根据右手螺旋定则可知电流方向沿回路PBAM时，导轨之间产生竖直向上的磁场，结合左手定则可知电磁弹射车所受安培力方向向右；当电流方向沿回路MABP时，根据右手螺旋定则导轨之间产生竖直向下的磁场，结合左手定则可知电磁弹射车所受安培力方向依然向右，故电流的变化不改变电磁弹射车所受安培力的方向，即电磁弹射系统能够正常工作，故D正确。
11.【答案】；；
【解析】【分析】
根据实验原理掌握正确的实验操作；
根据游标卡尺的读数规则得出对应的示数，结合波长的计算公式完成分析。
本题主要考查了双缝干涉实验测量光的波长的实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合波长的计算公式即可完成分析。
【解答】
、光源发出的光要经滤光片成为单色光，滤光片一般装在单缝前，故A正确；
B、实验中要注意使单缝与双缝相互平行，以便在光屏上观察到清晰干涉条纹，故B正确；
C、为了减小实验误差，最好用测微目镜测出n条亮条纹中心间的距离a，求出相邻两条亮条纹间距为
，故C错误；
D、如果把普通光源换成激光光源，由于激光相干性比较好，则光具座上透镜、滤光片和单缝都可以撤去，故D正确；
故选：ABD；
游标卡尺的分度值为，需要估读到下一位，则读数为
；
双缝的间距为
解得：。
故答案为：；；
12.【答案】；；；；
【解析】解：已知内阻的电流表可作为电压表使用，因此Q处的电表选择电流表，用来测量力敏电阻两端的电压；
P处的电表为电流表，因此选用电流表。
据图像有
把坐标和分别代入上式联立解得，
所以与F的函数关系式为
根据与F的函数关系
当时，，根据闭合电路欧姆定律
代入数据解得
当电流表的示数等于时，表示压力表的压力最大；
根据闭合电路欧姆定律得
代入数据解得
根据与F的函数关系式
解得。
故答案为：；；；；。
已知内阻的电流表可作为电压表使用，分别确定P、Q两处的电表；
根据函数图像结合图像坐标求解函数关系式；
根据函数图像求解函数关系式、闭合电路的欧姆定律分析作答。
本题关键是掌握通过图像获得函数表达式，掌握实验原理。
13.【答案】解：令，，，，，设活塞刚好到达压力传感器时，温度为，此时体积，由盖吕萨克定律：，解得：；
由知当，该过程；当，体积不变，等容变化，由查理定理：，解得：，活塞对压力传感器的作用力，综上：当时，；当时，；
由热力学第一定律，等压变化过程，解得：，即内能增加100J。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】解：滑块以水平向右的速度滑上木板左端，根据匀变速直线运动规律可知，
根据牛顿第二定律有，解得
滑块以水平速度右滑时，由动能定理有，
滑块与墙壁碰撞得过程中，由动量定理，设向左为正，墙壁对滑块得冲量，
得，方向向左。
滑块与墙碰后至向左运动，设滑块没有离开木板，共同速度为，两者相对位移为x，
对滑块和木板，由动量守恒得：，
由能量守恒得：，
解得：，
，故滑块最终没有离开木板左端滑块最终离木板左端
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】棒a匀速时，
解得：
由楞次定律及左手定则可知，释放瞬间，b棒所受安培力方向沿导轨平面向下，
由牛顿第二定律得
得：
①对a棒，从开始运动到匀速得过程中，由动量定理：设沿斜面向下为正，
解得
又，，
联立上式可得：
②由能量守恒
解得
【解析】详细解答和解析过程见【答案】