2024-2025学年湖北省荆州市沙市中学高二下学期5月月考物理试题（含解析）

2024—2025 学年度下学期 2023 级
5 月月考物理试卷
考试时间：2025 年 5 月 16 日
一、单选题：本大题共 7 小题，共 28 分。
1． 下列与α粒子相关的说法中正确的是（ ）
A．天然放射现象中产生的α射线速度与光速相当，穿透能力很强
B．238 92U（铀 238）核放出一个α粒子后就变为 234 90Th（钍 234）核
C．高速α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为 42He＋14 7N―→16 8O＋10n
D．丹麦物理学家玻尔进行了α粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型
2．典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出 x 个中子；235 92U＋10n―→144 56Ba＋8936Kr＋x10n，
铀 235 质量为 m1，中子质量为 m2，钡 144 质量为 m3，氪 89 质量为 m4，下列说法正确的是（
）
A．该核反应类型属于人工核转变 B．该反应放出能量（m1－xm2－m3－m4）c2
C．x 的值为 3 D．该核反应比聚变反应对环境的污染较少
3． 如图所示是氢原子的能级图，一群氢原子处于量子数 n＝7 的激发态，这些氢原子能够自发地
跃迁到较低的能量状态，并向外辐射多种频率的光，用辐射出的光照射图乙光电管的阴极 K，
已知阴极 K 的逸出功为 5．06eV，则（ ）
A．波长最短的光是原子从 n＝2 激发态跃迁产生的
B．波长最长的光是原子从 n＝7 激发态跃迁到基态
时产生的
C．阴极 K 逸出光电子的最大初动能为 8．26eV
D．阴极 K 逸出光电子的最大初动能与阴极 K 的逸
出功相等
4．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，结果得到一张两个相切圆
1 和 2 的径迹照片如图所示，已知两个相切圆半径分别为 r1、r2，则下列说法正确的是( )
A．原子核可能发生α衰变，也可能发生β衰变
B．径迹 2 可能是衰变后新核的径迹
C．若衰变方程是 238 92U→234 90Th＋42He，则衰变后新核和射出的粒
1
子的动能之比为 117∶2
D．若衰变方程是 238 92U→234 90Th＋42He，则 r1∶r2＝1∶45
5．光电管是应用光电效应原理制成的光电转换器件，在有声电影、自动计数、自动报警等方面有
着广泛的应用。图 a 是研究光电效应的实验电路，图 b 是用甲、乙、丙三束光分别照射光电管
得到的 I﹣U 图线，Uc1、Uc2 表示遏止电压，图 c 是遏止电压 Uc 与入射光的频率ν间的关系图像。
下列说法中正确的是（ ）
A．发生光电效应时，将滑动变阻器滑
片从 C 端往 D 端移动时，电流表示
数一定增加
B．图 c 中图线的斜率表示普朗克常量 h
C．丙光比甲光更容易发生明显衍射
D．甲光照射时比丙光照射时产生的光电子的最大初动能小
6．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
灯泡电荷量为
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
2
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。
8．两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． 用中子轰击静止的锂核，核反应方程为 。已知光子的频率为 v，锂核
的比结合能为 ，氦核的比结合能为 ，X 核的比结合能为 ，普朗克常量为 h，真空中光
速为 c、下列说法中正确的是（ ）
A． X 核为 B． 光子的动量
C． 释放的核能 D． 质量亏损
3
10．如图所示，在光滑水平桌面上固定一光滑的圆形轨道，轨道上有 A、B 两点，它们所对应圆心
角为 。在 A、B 两点分别放有质量为 、 两弹性等大小球（其半径远小于圆形轨道半
径），最初处于静止状态。现给小球 ，一个如
图所示的初速度 ，发现两小球第二次相碰恰好
在 A 点，则 可能为（ ）
A．1∶1 B．1∶3 C．3∶5 D．7∶1
三、实验题：本大题共 2 小题，共 15 分。
11．（6 分） 如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射
率．在平铺的白纸上垂直纸面插大头针 P1、P2 确定入射光线，并
让入射光线过圆心 O，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面
插大头针 P3，使 P3 挡住 P1、P2 的像，连接 OP3，图中 MN 为分
界线，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C 分别是入射光线、折射光
线与圆的交点，AB、CD 均垂直于法线并分别交法线于 A、D 点．
（1）设 AB 的长度为 l1，AO 的长度为 l2，CD 的长度为 l3，DO
的长度为 l4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量________，则玻璃砖的折射率可
表示为 n＝________.
（2）该同学在插大头针 P3 前不小心将玻璃砖以 O 为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻
璃砖的折射率将________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)．
12．（9 分） 实验小组利用图甲所示装置研究弹簧振子运动规律，一段轻质弹簧上端通过拉力传
感器固定在悬点，下端挂有质量为 的球型钩码（视为质点），左侧墙壁竖直固定刻度
尺，建立向下坐标系，钩码所在位置右侧有向左的平行光源，现将钩码从悬点正下方某位置
无初速释放，钩码振动稳定后得到拉力传感器读数与时间关系如图乙所示，钩码在墙壁上投
影位置与时间关系如图丙所示，不计空气阻力，重力加速度 g 取 。根据以下信息，完
成以下问题。
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（1）钩码振动周期 T=______s。
（2）钩码最大加速度为 a=______ （保留二位有效数字）。
（3）弹簧劲度系数为 k=______ （保留二位有效数字）。
四、计算题：本大题共 3 小题，共 45 分。
13．（12 分） 如图所示，U 形管右管横截面积为左管的 3 倍，管内水银在左管内封闭了一段长为
26cm、温度为 280K 的空气柱，左右两管水银面高度差为 36cm，大气压为 76cmHg。现向右
管缓慢补充水银（所加入的水银与右管中原有的水银之间没有气体）。
（1）若保持左管内气体的温度不变，当左管内空气柱长度变为 20cm 时，左管内水银面比右
管内水银面高多少？
（2）在（1）条件下，停止补充水银，若给左管的气体加热，使管内气
柱长度恢复到 26cm，则左管内气体的温度为多少 K？
14．（16 分）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
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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：
（1）线框的 ab 边刚进入磁场时线框的加速度大小;
（2）整个过程中线框产生的焦耳热;
（3）线框在水平面上运动的时间。
15．（17 分）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：
（1）匀强电场的电场强度大小;
（2）匀强磁场的磁感应强度大小;
（3）粒子从 P 点运动到 Q 点的时间。
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高二年级 5 月月考物理参考答案
1．B 解析 α粒子的速度是 c10，A 错；根据核反应遵循的电荷数守恒、质量数守恒可知，B 对， C 错；D 项中应是卢瑟福，D 错．
2．C 解析 该核反应是核裂变，不是人工转变，故 A 错误；核反应方程 235 92U＋10n―→144 56Ba
＋8936Kr＋x10n 中根据质量数守恒，有：235＋1＝144＋89＋x，解得：x＝3；根据爱因斯坦质能
方程，该方程放出的能量为：ΔE＝Δm·c2＝（m1＋m2－m3－m4－3m2）c2＝（m1－m3－m4－2m2）c2，
故 B 错误，C 正确；该核反应生成两种放射性元素，核污染较大，故 D 错误．
3．C【解答】解：AB．由 c＝λν可知，波长越长，频率越小，光子的能量越小，波长最长的光是
原子从 n＝7 激发态跃迁到 n＝6 时产生的，波长最短的光是从 n＝7 激发态跃迁到 n＝1 产生的，
故 AB 错误；CD．氢原子从 n＝7 到基态跃迁，释放的光子能量最大 E＝hν＝（﹣0．28eV）﹣
（﹣13．6eV）＝13．32eV 阴极 K 逸出光电子的最大初动能为 Ek＝hν﹣W0 解得 Ek＝8．26eV 故 C
正确，D 错误。故选：C。
4．D 解析 原子核衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律可知，衰变生成的两粒子的动量方向
相反，粒子速度方向相反，由左手定则可知，若生成的两粒子电性相反则在磁场中的轨迹为内切
圆，若电性相同则在磁场中的轨迹为外切圆，所以该原子核发生的是α衰变，故 A 错误；核反应过
程系统动量守恒，原子核原来静止，初动量为零，由动量守恒定律可知，原子核衰变生成的两核
动量大小相等，方向相反，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定
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律得：qvB＝mv2r，解得：r＝mvqB＝pqB，由于 p、B 相同，则粒子电荷量 q 越大，轨道半径越小，
由于新核的电荷量大，所以新核的轨道半径小于α粒子的轨道半径，所以径迹 2 是衰变后α粒子的
运动轨迹，故 B 错误；由动能与动量的关系 Ek＝p22m 可知，动能之比等于质量的反比，即为 2∶117，
故 C 错误；由 B 项分析知，r1∶r2＝2∶90＝1∶45，故 D 正确．
5．D。解：A、发生光电效应时，将滑动变阻器滑片从 C 端往 D 端移动时，当电路中的电流达到
饱和电流后，电流表示数保持不变，在达到饱和电流前会一直增大的，故 A 错误；B、根据爱因斯
坦的光电效应方程有 Ek＝hν﹣W0，根据动能定理有 eUc＝Ek，联立得 Uc ，所以图 c
中图像的斜率表示 ，故 B 错误；C、从图 b 中可以看出在发生光电效应时丙光的遏制电压大于甲
光的遏制电压，所以丙光的频率大于甲光的频率，根据 c＝λν可知甲光的波长大于丙光的波长，则
甲光比丙光更容易发生衍射，故 C 错误；D、根据爱因斯坦的光电效应方程 Ek＝hν﹣W0，根据上
面 C 的分析可知，甲光照射时比丙光照射时产生的光电子的最大初动能小，故 D 正确。
6．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。
7． 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。
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8．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．BC【解析】A．根据质量数和电荷数守恒可知 X 核为 核，故 A 错误；B．光子的频率为 v，
可知 光子的动量 故 B 正确；C．由比结合能的概念可知，该核反应释放的核能为：
△E=（4E2+3E3）-6E1，故 C 正确：D．根据质能方程可知质量亏损为：
，故 D 错误；故选：BC。
10． CD【详解】两球发生弹性碰撞，则 ； 解得
； 两小球第二次相碰恰好在 A 点，若 v1<0，则两球相碰满足 解得
若 v1>0，则两球相碰满足 则 故选 CD。
11． 答案 (1)l1 和 l3 l1l3 (2)偏大
解析 (1)sin θ1＝l1BO，sin θ2＝l3CO，玻璃砖的折射率 n＝sin θ1sin θ2＝l1BOl3CO＝l1l3，因此只
需测量 l1 和 l3 即可．
(2)玻璃砖顺时针转过一个小角度，在处理数据时，认为 l1 是不变的，即入射角不变，而 l3 减
12． 【答案】（1） （2）5.0 （3）2.0
【解析】【小问 1 详解】根据拉力传感器读数与时间关系图像及小球在墙壁上投影位置与可知，一
个周期内，小球经过最低点两次，故小球振动周期 s。【小问 2 详解】当小球位于最高点和
最低点时，弹力最大，小球的加速度最大，在最低点时，根据牛顿第二定律则有 结
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合图像中的数据解得 【小问 3 详解】根据胡克定律及图像中的数据可得，小球
位于最高点时弹簧伸长 小球位于最低点时弹簧伸长 由最高点到最低点，
根据机械能守恒定律，则有 联立解得
13． 【详解】（1）开始时左管内气体的压强为 向右管缓慢补充水银的
过程中，左管内气体经历等温变化，设当左管内空气柱长度变为 20cm 时的压强为 p2，根据玻意耳
定律有 ，解得 所以当左管内空气柱长度变为 20cm 时，左管水银面比右管水
银面高 h1=76cm－52cm=24cm （2）对左管内气体加热后，左管内水银面下降 6cm，由题意并根
据体积关系可知右管内水银面上升 2cm，此时左管内水银面比右管内水银面高 h2=h1－8cm=16cm
左管内气体的压强为 p3=p0－16cmHg=60cmHg 左管内气体在初始状态和最终状态的体积相同，由
查理定律可得 解得
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：
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：
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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：
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