重庆市CQBZ2024-2025学年高二(下)期中考试物理试卷（含解析）

重庆市CQBZ2024-2025学年高二(下)期中考试物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.关于热学问题，下列说法正确的是
A. 液体温度越高，布朗运动越显著
B. 花粉颗粒的无规则运动就是分子的热运动
C. 第二类永动机不可制成是由于它违背了能量守恒定律
D. 热量只能从高温物体传向低温物体，而不能从低温物体传向高温物体
2.两分子间的斥力和引力的合力与分子间距离的关系如图中曲线所示，曲线与轴交点的横坐标为，相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近，若两分子相距无穷远时分子势能为零，则
A. 分子之间的引力和斥力都减小
B. 分子力先做负功再做正功
C. 在时，分子势能最小，动能最大
D. 在时，随的减小，分子势能变小
3.如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环、，磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度随时间均匀增大，两圆环半径之比为，圆环中产生的感应电动势分别为和，不考虑两圆环间的相互影响。则
A. ，感应电流均沿逆时针方向 B. ，感应电流均沿顺时针方向
C. ，感应电流均沿逆时针方向 D. ，感应电流均沿顺时针方向
4.如图所示，在磁感应强度大小为的匀强磁场中图中未画出，两根长直导线、垂直于纸面平行放置，间距为，分别通以大小相同、方向相反且垂直纸面的电流。在、连线的中垂线上有一点，测得点磁感应强度为零。到连线的距离为，则
A. 匀强磁场的方向平行连线向右
B. 导线在点产生的磁感应强度大小为
C. 若仅将导线中的电流反向，点的磁感应强度大小为
D. 若将、中的电流均反向，点的磁感应强度大小为
5.如图所示为半圆柱体玻璃砖的横截面图。为直径，点为圆心。一束由红光和紫光组成的复色光沿方向射入玻璃砖，分成两束单色光后各自传播到、两点。已知，，。则
A. 玻璃对从点射出的单色光折射率更大
B. 传播到点的光是红光
C. 红光和紫光在玻璃砖内的速度之比为
D. 红光和紫光从点射入到第一次射出玻璃砖所经过的时间之比为
6.消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题。干涉型消声器的结构如图所示，波长为的声波沿水平管道自左向右传播，当声波到达处时，分成两束相干波，它们分别通过和的路程，再在处相遇，从而达到削弱噪声的目的。则( )
A. 当时，消声效果最好
B. 若声波的振动频率增大，则声波在空气中的传播速度也增大
C. 若消声器对某一频率的声波消声效果最好，当该声波频率减半时，可能可以达到最好的消声效果
D. 若消声器对某一频率的声波消声效果最好，当该声波频率加倍时，必然不能达到最好的消声效果
7.如图所示，正方形线框由的四条边和对角线组成，且是材质、粗细均完全相同的金属棒，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点、与直流电源两端相接，已知导体棒受到的安培力大小为，则正方形线框整体受到的安培力的大小为
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共3小题，共15分。
8.光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是
A. 电影是主要应用了光的干涉原理
B. 相机镜头表面的增透膜，利用了薄膜干涉原理
C. 光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率小
D. 通过一个狭缝来观察日光灯可以看到彩色条纹，是光的衍射现象
9.如图甲所示，张紧的绳子上挂了、、三个小球做单摆，摆长关系为。图乙是、两单摆在受迫振动中的共振曲线，则( )
A. 图甲中，、
B. 三个小球，其中球的固有频率最大图甲中，若把球拉开较小角度释放，振动稳定后，球的振幅大于球的振幅
C. 图乙中，若把两单摆放在同一地点，则、两单摆的摆长之比为
D. 图乙中，若两单摆摆长相同，放在不同的星球上，则、两单摆所处星球的重力加速度大小之比为
10.某同学欲研究电磁阻尼的现象，设计了图示的实验，光滑绝缘的水平面上存在一系列宽度均为的相同的匀强磁场，相邻两磁场的间距为。线框匝数，边长为的正方形金属线圈同种材料制成，电阻不变以初速度垂直于第一个磁场的左边界进入磁场，结果线圈恰好能穿过完整的磁场的个数。则
A. 线圈刚进入第个磁场时速度大小为
B. 线圈在第和第磁场中匀速运动过程经历的时间之比为
C. 线圈通过第和第个磁场产生的焦耳热之比为
D. 若仅将线圈的匝数增加为，仍以原来的速度进入磁场，则穿过完整的磁场的个数仍为
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某高二兴趣小组做“用单摆测量重力加速度大小”的实验。
如图甲所示，组装单摆时，把摆线上端穿过一块中间开有狭缝的橡皮，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧铁夹图中未画出。这样做的目的是_______填字母代号；
A.保证摆动过程中摆长不变 可使摆长测量得更加准确
用游标卡尺测量摆球直径，测得读数如图乙，则摆球直径为____；
小李同学在实验中操作不当，使得摆球没有在一个竖直平面内摆动，而是在水平面内做圆周运动。但他认为这种情况不会影响测量结果，所以他仍将所测周期带入单摆周期公式计算重力加速度。则小李同学计算出的重力加速度与实际值相比______选填“偏大”“相等”“偏小”。
12.某同学在实验室用双缝干涉测光的波长，实验装置如图甲所示。已知双缝间距为，双缝到光屏的距离为。请回答下列问题：
下列图示中条纹间距表示正确的是______
A.B.C.D.
如图乙所示，在实验过程中，将测量头的分划板中心刻线分别与、两条暗纹的中心对齐，位置对应的示数为，位置对应的示数为，则相邻暗纹间距_________________ ，该单色光的波长__________用已知量表示；
为使条纹间距增大，写出你觉得可行的操作__________写出一种操作即可；
若将该实验装置全部浸入到某种绝缘透明均匀介质中做相同的实验，发现两相邻亮条纹中央之间的距离变为原来的一半，则该透明介质的折射率_____________。
四、计算题：本大题共3小题，共41分。
13.如图所示是某小组设计的“水火箭”。已知瓶未打气时，瓶中气体的压强为，体积为，每次充入瓶中的气体压强为，体积为。要使“水火箭”发射成功，瓶内压强至少为，不计容器容积的变化。
设充气过程中气体温度不变，求为了使“水火箭”发射成功，该小组成员至少需要充气多少次；
喷出一部分水后关闭瓶塞，容器内气体从状态变化到状态，其压强与体积的变化关系如图乙所示，已知气体在状态时的体积为，压强为。求气体在状态与状态时的热力学温度之比。
14.如图所示，实线和虚线分别是沿轴方向传播的一列简谐横波在和时刻的波形图。
求该波的波长，可能的周期；
若，求该波的速度大小；
求在满足的条件下原点点的振动方程。
15.某同学设计了一种粒子加速器的理想模型。如图所示，平面内，轴下方充满垂直于纸面向外的匀强磁场，轴上方被某边界分割成两部分，一部分充满匀强电场电场强度与轴负方向成角，另一部分无电场，该边界交于点、点。只有经电场到达点、与轴正方向成角斜向下运动的带电粒子才能进入磁场。从点以某一与电场方向垂直的初速度向电场内发射一个比荷为的带电粒子，仅在电场中运动时间后进入磁场，且通过点的速度大小为该初速度的两倍，方向与轴正方向成角。忽略边界效应，不计粒子重力。
求粒子电性及角度；
在该边界上任意位置沿与电场垂直方向直接射入电场内的、比荷为的带电粒子，只要速度大小适当，就能通过点进入磁场，求此边界方程；
若粒子第一次在磁场中运动时磁感应强度大小为，粒子出磁场后经无电场区域运动到电场边界上的点图中未标出，再经点第二次进入磁场，且此时磁感应强度大小为。求磁感应强度大小及粒子从发射到第二次到达的时间。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.悬浮在液体中的微粒越小，液体温度越高，布朗运动越显著，故A正确；
B.布朗运动是悬浮在水中的花粉颗粒的运动，是由于受到水分子的撞击不平衡而发生的，故反映了水分子的永不停息的无规则运动，B错误；
C.第二类永动机违背了热力学第二定律，与热力学相关的宏观过程具有方向性，故C错误
D.根据热力学第二定律，可能使热量从低温物体传向高温物体，比如电冰箱要耗电，故D错误．
2.【答案】
【解析】A.在有分子力的情况下，分子之间的引力和斥力都随分子间距的减小而增大，故 A错误；
相距很远的两分子在接近过程中，在内分子力先做正功，分子势能减小，动能增大，在内，分子力做负功，分子势能增大，动能减小，则在时，分子势能最小，动能最大，故B错误，C正确；
D.在时分子力表现为斥力，随的减小，分子力做负功，分子势能增大，故D错误。
3.【答案】
【解析】根据法拉第电磁感应定律，题中相同，圆环中产生的感应电动势分别为，圆环中产生的感应电动势分别为，由于：：，所以，由于磁场向外，磁感应强度随时间均匀增大，根据楞次定律可知，感应电流均沿顺时针方向，故B正确，ACD错误。
4.【答案】
【解析】A.根据安培定则和矢量合成法则，、在点合磁场方向垂直连线向上。由于点总磁场为零，故B方向必须向下由指向中点，故A错误；
B.由几何关系，单根导线在点的磁场大小为 ，故B错误；
C.仅电流反向时，、在点的合磁场为，方向水平向左，与匀强磁场垂直，故总磁场为 ，故C错误；
D.、电流均反向时，它们在点的合磁场向下大小为，与匀强磁场同向，总，故D正确。
故选D。
5.【答案】
【解析】A.两束单色光组成的复色光沿方向从真空射入玻璃，其入射角相同，而从点射出的单色光的折射角更大，根据折射定律，则玻璃对从点射出的单色光折射率更小，故A错误；
B.从图中可看出到达点的光折射率较大，所以到达点的光为紫光，B错误；
C.有几何关系可知，入射角为，红光折射角为，紫光折射角为，根据折射定律，红光和紫光的折射率分别为，，红光和紫光的折射率之比为；根据，红光和紫光在玻璃砖内的速度之比，C错误；
D.根据全反射角临界值的计算公式，结合几何关系可知，紫光在玻璃砖内发生两次全反射后从点射出。设玻璃砖半径为，红光和紫光在玻璃砖中的路程分别为，
根据折射率的定义式可知，联立得，红光和紫光从点射入玻璃砖到第一次射出玻璃砖所用的时间之比为：：：，故D正确。
6.【答案】
【解析】A.为消除噪声，要减弱声音，此点为振动减弱点，所以波程差为半波长的奇数倍，故A错误；
B.声波的传播速度由介质决定，介质不变，传播速度不变，所以声波的振动频率增大，但声波在空气中的传播速度不变，故B错误；
介质决定波速，若消声器对某一频率的声波消声效果最好，则波程差应等于半波长的奇数倍，当声波频率减半时，根据 可知，波长加倍，若波程差等于半波长的奇数倍，则仍可以达到最好的消声效果，当频率加倍，则波长减半，若波程差等于半波长的奇数倍，也可以达到很好的消声效果，故C正确，D错误。
故选C。
7.【答案】
【解析】解：设导体棒的电阻为，长度为，通过导体棒的电流为，导体棒受到的安培力大小为，导体棒等效长度为
导体棒受到的安培力大小为，由左手定则可知安培力垂直向上
通过导体棒的电流为
导体棒受到的安培力大小为，由左手定则可知安培力垂直向上
根据对称性可知，通过导体棒的电流为，导体棒等效长度为
导体棒受到的安培力大小为，由左手定则可知安培力垂直向上
线框受到的安培力的大小为
故选C。
8.【答案】
【解析】A.电影是应用了光的偏振原理，所以A错误；
B.相机镜头表面的增透膜，利用了薄膜干涉原理，故B正确。
C.光导纤维丝是利用光的全反射制成的，根据全反射的条件可知：光导纤维内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，C错误；
D.通过一个狭缝来观察日光灯可以看到彩色条纹，是光的衍射现象，故D正确。
9.【答案】
【解析】A.由单摆周期公式 可知，球的固有周期最大，则固有频率最小，故A错误；
B.由单摆周期公式 可知，、两个小球的固有周期相同，若把球拉开较小角度释放，振动稳定后，球发生共振现象，球的振幅大于球的振幅，故B正确；
由图乙可知， 、 两单摆的频率之比为 ，则周期之比为 ，结合单摆周期公式 可知，若把两单摆放在同一地点，重力加速度相等，则 、 两单摆的摆长之比为 ，若两单摆摆长相同，放在不同的星球上，则 、 两单摆所处星球的重力加速度大小之比为 ，故C正确，D错误。
故选BC。
10.【答案】
【解析】由题意可知，线圈经过每个磁场时，先减速运动，后匀速运动，再减远运动，线圈在进入磁场或穿出磁场的过程中，由动量定理有，闭合电路欧姆定律得，再由法拉第电磁感应定律有：，因为每次进入磁场或穿出磁场时线圈中磁通量变化量，联立可解得，表明线圈在进入或穿出磁场的过程中速度的变化相等，则有，可求出，故进入第个磁场时线圈的速度等于，A错误；
B.同理可求出线圈进入第和第个磁场后的速度大小分别为，，由，可知这两个过程经历的时间之比为，B正确；
C.线圈开始进入第个磁场时速度大小，线圈开始出第个磁场时速度大小，线圈开始进入第个磁场时速度大小，线圈开始进入第个磁场时速度大小，线圈通过第个磁场产生的焦耳热，通过第个磁场产生的焦耳热，解得，C正确；
D.由前面分析，同理可得，，线圈电阻，线圈质量，联立可推知与无关，故线圈仍能通过个完整的磁场， D正确。故选BCD。
11.【答案】偏大
【解析】【详解】在摆线上端的是点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将檄皮夹紧，是为了防止动过程中摆长发生变化，如果需要改变摆长来探究摆长与周期关系时，方便调节摆长，故A正确．
用游标卡尺测得小钢球的直径
设悬线与竖直方向夹角为，对圆锥摆根据牛顿第二定律有，
根据几何知识有
联立解得
根据可知该同学计算出的重力加速度与真实值相比偏大
12.【答案】； ； ；增大双缝到光屏的或距离减小双缝间距；或将蓝色滤光片换成红色滤光片，波长变大；
【解析】干涉条纹的宽度是指相邻的明条纹或暗条纹的中心之间的距离，可知，第三个选择项符合要求。故选C。
相邻暗纹间距 ，根据双缝干涉条纹间距公式 ，单色光的波长 ；
根据双缝干涉条纹间距公式 ，增大双缝到光屏的距离，条纹间距变大；减小双缝间距，条纹间距变大；或将蓝色滤光片换成红色滤光片，波长变大，则条纹间距增加。
根据双缝间距的表达式在空气中 ，在介质中 ，所以在介质中 ，由此可得光在空气中和绝缘透明均匀介质中 ，所以
13.【解析】设充入的气体在该室温环境下压强为时的体积为，充气过程中气体温度不变，
则有，解得
容器内气体从状态变化到状态，由理想气体的状态方程可得
可得
14【解析】由波形图可知，该波的波长为，若波沿轴正方向传播，则，解得：；若波沿轴负方向传播，则，解得：；
若波沿轴正方向传播，则波速为则，解得，则此时的波速大小为；若波沿轴负方向传播，则波速为，则，解得，则此时的波速大小为；
由，把波速分别带入算出。若波沿轴正方向传播，则；若波沿轴负方向传播，则。
15.【解析】粒子点垂直于电场方向入射，粒子在电场中做类平抛运动，可知粒子带正电。
且沿电场方向做匀加速直线运动，垂直于电场方向做匀速直线运动，在点将速度沿电场方向与垂直于电场方向分解，在垂直于电场方向上有
解得
根据上述与题意可知，令粒子入射速度为，则通过点进入磁场的速度为，令边界上点的坐标为
则在沿初速度方向上有
在沿电场方向有
联立解得
对于从点射入的粒子，沿初速度方向的位移为
沿电场方向的位移为
令点横坐标为 ，根据几何关系有
解得 ，由边界方程得
设初速度与的夹角为 ，初速度的反向延长线交轴为，点以 出发到点，电场中所用时间为 ，且沿电场方向的速度满足 沿电场方向的位移满足
则 ， 。
由几何关系第一次在磁场中运动的圆心角为
从轴上 点以 出磁场后与电场边界交于 ，再从 以 过点，此为第二次过电场，该由类平抛知识可知过程中过点时速度为
则沿电场方向的速度满足 ，
沿电场方向的位移满足 ，
故 ， 。
由 相似， ，
由磁场中 ； 得
则第一次磁场中时间
出磁场后 的过程中
再由 ，时间为 ，再以 第二次进入磁场，
再出磁场到达 点
故A从发射到第二次到达 的时间为

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