2024-2025学年湖北省稳派高二下学期5月联考物理试卷（含解析）

2024-2025学年湖北省稳派高二（下）联考物理试卷（5月）
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.关于分子动理论，下列说法正确的是( )
A. 气体的总体积等于所有气体分子的体积之和
B. 气体对容器的压强是大量气体分子不断撞击器壁的结果
C. 液体表面层分子比内部分子更密集，形成表面张力
D. 布朗运动就是分子的无规则运动
2.如图所示，ABCD为圆周的四等分点，甲、乙两根无限长直导线垂直于纸面放置于圆周上的A、B两点，乙导线可沿圆周平移。当通过两直导线电流大小相等，方向如图所示时，圆心O处磁感应强度大小为。下列说法正确的是( )
A. 乙导线在B点时，O处磁感应强度方向与AB平行
B. 乙导线中电流反向时，O处磁感应强度不变
C. 当乙导线平移到C点时，O处磁感应强度大小为
D. 乙导线逆时针平移到D点的过程中，O处磁感应强度逐渐增大
3.随着辅助驾驶技术的飞速发展，雷达已成为车辆的关键传感器之一，为汽车提供了全面的感知能力。毫米波雷达的发射和接收都要用到LC振荡电路，一LC振荡电路如图所示，单刀双掷开关S先拨至触点a，使电容器与电源E接通。再将S拨至触点b并开始计时，若振荡周期为T，不计能量损失，下列说法正确的是( )
A. 时刻，两极板所带电荷量为零
B. 时间内，线圈L中电流逐渐增大
C. 时间内，线圈L中磁场能逐渐减小
D. 时刻，电容器上极板带正电
4.公园里常用红、绿、蓝镭射激光灯从水下射向空中，呈现艳丽的色彩，营造氛围。如图所示，某时刻激光灯向水面发出两种颜色激光A、B，入射光与水面夹角为，此时只有B光从水面射出，且折射光与反射光刚好垂直。以下法正确的是( )
A. B光射入空气后波长减小
B. 在空气中，A光的波长大于B光的波长
C. 水对B光的折射率为
D. 若增大入射光与水面夹角，则B光的折射光与反射光之间的夹角小于
5.如图所示，用两个光滑正对的金属圆环、一根金属棒ab和三根绝缘棒连接成一个“鼠笼”，两环直径均为d，圆心间的距离为L，四根棒均匀分布在圆周上且与平行，阻值为r的电阻通过导线和电刷与两圆环连接。匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向平行于金属导轨圆面竖直向下，图中未全部画出。金属棒电阻为R，其余电阻均不计，电压表为理想电压表。现使“鼠笼”绕水平轴以角速度匀速转动，则( )
A. 金属棒ab中的电流大小始终不变
B. 电压表的示数为
C. 金属棒ab两端的最大电压为
D. 金属棒ab运动一周，电阻R上产生的焦耳热为
6.如图所示，电路a、b间输入的正弦交变电压。定值电阻的阻值为R，滑动变阻器的滑片P初始位置在最右端，此时理想电压表的示数为2V，理想电压表的示数为6V。下列说法正确的是( )
A. 变压器原、副线圈匝数比为
B. 的最大阻值为6R
C. 当的滑片P向左滑动时，电压表、的示数都变大
D. 当时，电阻消耗的功率最大
7.如图所示，两个半径均为R的圆形磁场区域内，存在磁感应强度的大小相等、方向分别垂直纸面向外、向里的匀强磁场。现有半径也为R的圆形导线框从图示位置开始向右匀速穿过磁场区域。若以顺时针方向为电流的正方向，则线框中产生的感应电流i与线框移动的位移x的关系图像是( )
A. B.
C. D.
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.小明发现家里冰箱门忘记关闭时，会发出提示音。他研究得知，门框内部电路中有一霍尔元件，通有由左向右的恒定电流冰箱门上对应位置有一磁铁，门关闭时产生方向为垂直霍尔元件向里的磁场;当霍尔元件工作时，上表面电势高于下表面。下列说法正确的是( )
A. 该霍尔元件中的载流子为负电荷
B. 打开冰箱门的过程中，霍尔电压减小
C. 若将磁铁的磁极对调，则霍尔元件工作时下表面电势高于上表面
D. 若内部电路引起霍尔元件电流I减小，则上、下表面间电势差增加
9.一定质量的理想气体从状态a经过绝热膨胀到状态b，再经等容变化到状态c，最后通过等温压缩回到状态a。甲、乙两同学画了该过程的图像如图所示，下面的分析正确的是( )
A. 甲图的图像符合题意
B. 状态a到b过程中气体对外做的功等于b到c过程中气体吸收的热量
C. 状态b的温度比状态c的温度高
D. 整个过程外界对气体做功，气体向外界放热
10.如图甲所示，平行光滑金属导轨倾角，间距为L，磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直导轨平面向下，导轨两端分别连接一个阻值为R的电阻和一个非线性电子元件Z。元件Z的图像如图乙所示，当元件Z两端电压大于或等于时，流过元件Z的电流稳定为。质量为m的金属棒可沿导轨运动，现断开开关S，由静止释放金属棒，金属棒达到最大速度后，立即闭合开关S，经过t时间金属棒再次达到稳定速度。不计导轨和金属棒的电阻，导轨足够长，重力加速度大小为g，，。下列说法正确的是( )
A. 先断开开关S，金属棒达到最大速度为
B. 再闭合开关S，金属棒再次达到稳定速度为
C. 金属棒从速度到过程中沿倾斜导轨下滑的距离为
D. 金属棒从速度到过程中电阻R产生的焦耳热为
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.如图所示，用插针法测量半圆形玻璃砖的折射率。
①在白纸上画一条直线ab，并画出其垂线cd，交于O点。
②将玻璃砖直径面沿ab放置，使其半径的中点位于O点，并确定圆弧侧面的位置。
③在cd上竖直插上大头针和，从圆弧侧面透过玻璃砖观察和，插上大头针，要求能挡住 选填“”“”或“和”的虚像。
④确定出射光线的位置 选填“需要”或“不需要”第四枚大头针。
⑤撤去玻璃砖和大头针，测得从圆弧面出射的光线与直线cd的夹角为，则玻璃砖的折射率 。
12.热敏电阻在自动控制领域有着广泛的应用，一汽车空调NTC热敏电阻传感器，其说明书给出的电阻随温度变化曲线如图甲所示，为检验该热敏电阻的参数是否与图甲一致，测量部分温度下的电阻，设计了如图乙所示的电路，可供选择的器材有。
待测热敏电阻
电源电动势，内阻r约为
电阻箱阻值范围
滑动变阻器最大阻值
滑动变阻器最大阻值
微安表量程，内阻为
开关两个，温控装置一套，导线若干。
主要实验步骤如下：
①按图乙所示连接电路;
②断开、闭合，调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针偏转到满偏刻度的三分之二;
③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，闭合，调节电阻箱，使微安表指针满偏;
④记录此时的温度和电阻箱的阻值。
回答下列问题。
为了更准确地测量热敏电阻的阻值，滑动变阻器应选用 选填“”或“”。
温度为且微安表满偏时，电阻箱的读数如图丙所示，则电阻箱的接入电阻为 。
温度为时，热敏电阻的测量值为 结果保留到个位。
查询资料得知，汽车空调系统利用该传感器检测蒸发箱温度，实现蒸发箱温度低于时压缩机停止工作，以免蒸发箱温度低于而结冰，冷气无法流通到车内。根据图甲，能使汽车空调系统正常工作的方案为 。
A.与该热敏感电阻串联一个的电阻
B.与该热敏感电阻串联一个的电阻
C.与该热敏感电阻并联一个的电阻
D.与该热敏感电阻并联一个的电阻
若考虑实验误差，则该热敏电阻的测量值 选填“大于”“等于”或“小于”真实值。
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.制作水火箭是青少年科技活动的常见项目之一。某研究小组为了探究水火箭在充气与喷水过程中气体的热学规律，把水火箭的塑料容器竖直固定，如图所示，其中 A、C分别是塑料容器的充气口、喷水口， B处是气压计。室温300K时，容器内装入一定质量的水，容器内的气体体积为，压强为。喷水过程不漏气，不计容器的容积变化。
控制喷水口阀门，使喷水口缓慢流水，设此过程中气体温度恒定，当流出体积为的水时，求容器中气体的压强;
控制喷水口阀门，使喷水口快速喷水，喷水后瞬间容器中气体压强为，温度为270K，求此时容器中气体的体积。
14.如图所示，水平方向的匀强磁场磁感应强度大小为B，左边界MN竖直。质量m的单匝矩形线框ABCD的AD边长为L，且与MN齐平，线框平面与磁场方向垂直。线框在水平向右的恒力F作用下，以水平向右的初速度进入磁场，在水平方向恰好做匀速运动，到BC边刚进入磁场时，线框下落的高度为h。已知线框回路电阻为R，重力加速度为g。
求水平恒力F的大小;
求AB边的长度和线框进入磁场过程中产生的焦耳热;
若将初速度大小减小为，线框在水平方向运动位移x后水平速度达到此时BC边还未进入磁场。求在这段时间内，线框下落的高度。
15.如图所示，在xOy平面内，的区域内磁场方向垂直纸面向里，的区域内磁场方向垂直纸面向外，且两区域磁感应强度大小相等，区域无磁场。一质量为m，电荷量为的粒子重力不计在O处，以速度沿x轴正方向射入磁场。
若粒子第一次经过两磁场边界时速度方向与边界夹角为，求磁感应强度大小
粒子的初速度仍为，改变磁感应强度大小，使粒子能进入的磁场区域内且能回到y轴正半轴上，求磁感应强度大小的取值范围及k的最小值;
磁感应强度大小为时，在内加上方向水平向右、场强大小为的匀强电场，求粒子运动的最大速度。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】A、气体的体积指的是气体的分子所能够到达的空间的体积，而不是该气体所有分子的体积之和，故A错误；
B、气体对容器的压强是大量气体分子做不规则热运动不断撞击器壁的结果，故B正确；
C、液体表面张力形成原因是表面层液体分子比内部更稀疏，故C错误；
D、布朗运动是通过悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动间接地反映了液体分子的无规则运动，故D错误。
2.【答案】C
【解析】两电流与O点距离相等，则两电流在O点产生的磁场大小相等。由安培定则知，甲在O点产生的磁场方向由O指向B，乙在B点时产生的磁场方向由O指向A，两磁场相互垂直，由磁场叠加知，，解得甲、乙电流在O点产生的磁场大小均为，此时O点磁场方向斜向左下方，与AB不可能平行，故A错误；
B、乙导线中电流反向时，乙在O点产生的磁场方向反向，由磁场叠加知，O处磁感应强度方向改变，则O处磁感应强度变化，故B错误；
C、当乙导线平移到C点时，乙在O点产生的磁场方向由O指向B，由磁场叠加知，O处磁感应强度大小，故C正确；
D、乙导线逆时针平移到D点的过程中，乙在O点产生的磁场方向由O指向A沿逆时针方向变为由O指向C，则甲、乙在O点产生的磁场方向夹角由逐渐减为0再逐渐增大到，由磁场叠加知，O处磁感应强度先增大后减小，故D错误。
3.【答案】A
【解析】电容器上极板和电源的负极相连，所以时刻电容器上极板带负电荷且电荷量最大；
A.时间内，电容器放电，时刻，电容器放电完毕，两极板所带电荷量为零；故A正确；
B.时间内，电容器充电，电线圈L中电流不断减小；故B错误；
C.时间内，电容器放电，线圈L中磁场能逐渐增大；故C错误；
D.时刻在时间内，电容器充电，电容器上极板带负电荷；故D错误。
4.【答案】C
【解析】A、光从一种介质进入另一种介质时，频率f不变。根据公式其中v是光在介质中的传播速度，是波长， f是频率，B光从水射入空气后，传播速度 v增大，频率 f不变，则波长增大，故 A错误；
B、此时只有B光从水面射出，A光发生了全反射，说明A光的临界角小于B光的临界角。根据为临界角， n为折射率，可知A光的折射率大于B光的折射率。同种介质中，折射率越大，频率越大，由为光速，可知在空气中A光的波长小于B光的波长，故 B错误；
C、设入射角为i，折射角为 r，已知折射光与反射光网好垂直，则，，。根据折射定律，所以水对B光的折射率为，故C正确；
D、若增大入射光与水面夹角，则入射角减小，根据光的反射定律，反射角也减小，根据折射定律，折射角也减小。由于反射角和折射角都减小，所以折射光与反射光之间的夹角将大于，故 D错误。
5.【答案】B
【解析】A.由于电路中电流方向会随着金属棒ab转动过程中切割磁感线的方向改变而改变，是交流电，电流大小是按正弦规律变化的，并非始终不变，所以 A错误。
B.金属棒ab在转动过程中，切割磁感线产生的感应电动势其中，金属棒ab切割磁感线产生的感应电动势的有效值。根据闭合电路欧母定律，电压表测量的是电阻R两端的电压，所以B正确。
C.金属棒ab切割磁感线产生的感应电动势的最大值，此时ab两端电压是路端电压，根据闭合电路欧母定律，并非，所以C错误。
D.金属棒ab转动一周的时间。由，根据焦耳定律，可得，并非，所以D错误。
6.【答案】B
【解析】解：A、根据正弦交变电压的有效值其中为最大值，可得输入电压的有效值，
12，
解得，故A错误；
B、根据原副线圈两端的电流和电压的比值关系可知，原线圈的“等效电阻”与副线圈的电阻的比值关系为：。可知R1的等效电阻R等效11
U原1
解得的最大阻值为，故B正确；
C、当的滑片P向左滑动时，阻值减小，根据串联电路电压分配规律可知，电压表的示数减小，U原示数变大，故的示数变大，故C错误；
D、当时，U原示数最大，电压表的示数最大，根据，电阻消耗的功率最大，故D错误。
故选B。
7.【答案】D
【解析】AB、当导线框进入第一个圆时，根据几何知识可得切割磁感线的弦长为，根据，可知感应电流与位移x不是线性关系，故AB错误；
CD、当时，，当时，根据几何知识，线框在两个磁场圆中的有效切割长度均为，则感应电流，故C错误，D正确。
故选D。
8.【答案】BC
【解析】A.已知霍尔元件中电流方向由左向右，霍尔元件工作时上表面电势高于下表面。假设载流子为正电荷，根据左手定则，四指指向电流方向向右，磁场方向垂直向里，那么正电荷受到的洛伦兹力方向向上，正电荷会聚集到上表面，上表面电势高于下表面，符合题意，所以载流子为正电荷，故A错误；
打开冰箱门的过程中，磁场减弱。根据至尔电压公式其中k为霍尔系数，I为电流，B为磁感应强度， d为霍尔元件厚度，在电流I和至尔元件厚度d不变的情况下，磁感应强度 B减小，则霍尔电压减小，故B正确；
若将磁铁的磁极对调，磁场方向变为垂直向外。假设载流子为正电荷，根据左手定则，四指指向电流方向向右，磁场方向垂直向外，正电荷受到的洛伦兹力方向向下，正电荷会聚集到下表面，下表面电势高于上表面，故C正确；
由霍尔电压公式可知，在磁感应强度B和霍尔元件厚度d不变的情况下，若内部电路引起至尔元件电流I减小，则至尔电压减小，即上、下表面间电势差减小，故 D错误。
9.【答案】BD
【解析】由等温变化时满足定值，所以等温变化的图像是双曲线的一支，且同一理想气体，在不同温度下做等温变化，温度越高，图像离两坐标轴越远。理想气体从状态a经过绝热膨胀到状态b，气体只对外做功，不吸收热量。所以b点的温度比a点低，而从c点等温压缩回到状态a，c点和a点温度相同。B点的温度比状态a和状态c要低。所以b点比c点离坐标轴更近。甲图错误，乙图正确。AC错误。
a到b过程中，气体只对外做功，不吸收热量到c的过程中，气体只吸收热量不做功，而 a、c状态温度相同，即气体的内能相同，根据热力学第一定律，吸收的热量等于气体对外做的功， B正确。
D.在图像中，图像与坐标轴围成的面积等于该过程气体做的功，因此c到a过程，外界对气体做功超过a到b过程，气体对外界做功。而b到c过程体积不变，不做功，所以整个过程外界对气体做功。经过整个过程气体回到原状态，气体的内能不变，根据热力学第一定律整个过程气体向外界放热。D正确。
10.【答案】BD
【解析】A、断开开关S，导体棒沿导轨方向受安培力、重力沿导轨向下的分力，速度最大时合力为0，则有其中，1，联立解得v1，A项错误;
B、闭合开关S时，金属棒合力沿导轨向上，向下做减速运动，U减小，I减小。假设，则，再次匀速时合力为0，，其中，满足假设，联立解得v2，B项正确;
C、对金属棒从到的过程用动量定理2，其中，，联立解得，C项错误;
D、对元件Z有，m，其中，解得，对金属棒用动能定理W安，其中，，解得，D项正确。
11.【答案】①和；
④不需要；
⑤
【解析】【解答】
要求和在一条光线上，该光线透过玻璃砖后过，故要挡住和的虚像；
与ab垂直，则过、的光线与ab垂直，光垂直入射时传播方向不变，因此可以确定圆弧面上的入射点，此时只需要找到折射光线上一点即可确定出射光线，故不需要插第四枚大头针.
由图中几何关系结合题给条件可知，在圆弧面上入射角为，折射角为，故。
12.【答案】 小于
【解析】本实验采用类似半偏法的原理测量热敏电阻阻值。为了在实验过程中让与热敏电阻和微安表串联支路两端的电压在不同操作下变化尽可能小，需要滑动变阻器的阻值较小。因为滑动变阻器采用分压式接法时，其阻值越小，并联部分电阻变化对总电压的影响越小。所以滑动变阻器应选用；
观察电阻箱的读数，如图丙所示，电阻箱的接入电阻为；
断开、闭合，调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针偏转到满偏刻度的三分之二;保持滑动变阻器滑片P的位置不变，闭合调节电阻箱，使微安表指针满偏。设微安表内阻为，断开时，根据欧姆定律，为。闭合时，，已知，，联解得。
由图甲可知，当温度为时，热敏电阻的阻值较大。要实现蒸发箱温度低于时压缩机停止工作，即需要在温度接近时，电路中的总电阻达到一定值，使控制电路动作。与热敏电阻串联电阻会使总电阻增大，与热敏电阻并联电阻会使总电阻减小。当与热敏电阻串联一个电阻时，总电阻增大，根据图甲中热敏电阻随温度的变化关系，串联一个的电阻后，在温度接近时能更好地满足控制要求。A 选项串联电阻，总电阻变化相对较小、D选项并联电阻会使总电阻减小，不符合要求。答案为： B。
闭合前，微安表三分之二偏，则微安表所在支路满足，闭合后，微安表满偏，则有，考虑实际情况，由于闭合，微安表所在支路的总电阻变小，则该支路与滑动变阻器并联后在干路中的分压变小，即，代入解得热敏电阻真实阻值，即测量值小于真实值。
13.【答案】气体等温变化，由玻意耳定律得
解得
由理想气体状态方程得
解得
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】由水平方向匀速运动可知，线框受到的安培力与恒力F平衡
其中，
解得
线框进入磁场的过程中，
竖直方向做自由落体运动
水平方向做匀速直线运动
解得
导线框克服安培力做功
线框产生的焦耳热
水平方向对导线框使用动量定理
安
其中安，，
解得
时间内自由落体运动下降的高度为

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】若到达边界时粒子的速度方向与边界夹角为，则如图所示，轨迹圆心角为，轨迹半径满足
洛伦兹力提供向心力0
解得
当粒子恰好不进入右磁场时，如图所示，此时轨迹与磁场边界相切
，0
解得
当粒子进入右磁场后再次回到左磁场，且恰好回到O点时，如图所示，粒子轨迹关于x轴对称，由几何关系可知
，，
则，，
解得
此时k的最小值为
综上，当粒子能进入右磁场且能回到y轴正半轴上时有
粒子进入右磁场后，受到沿x轴正方向的电场力，
大小为0
如图所示，将粒子的速度分解为、，
令1
则0，0
即带电粒子具有两个分运动，
以，做匀速直线运动，速度方向沿y轴负方向
以初速度，做半径为的匀速圆周运动
，
①若带电粒子不从右磁场的右边界离开磁场区域，则，
当匀速直线运动与匀速圆周运动的合速度最大时，圆周运动速度方向与相同，此时合速度
沿y轴负方向
大小为20
②若带电粒子从右磁场的右边界离开磁场区域，则，
当匀速直线运动与匀速圆周运动的合速度最大时，圆周运动速度方向与夹角最小，此时粒子刚好从右磁场的右边界离开磁场区域。
对粒子在右磁场内的运动使用动能定理
解得
则与的夹角满足余弦定理
1vm
即最大速度时，速度方向与y轴负方向的夹角为，且
【解析】详细解答和解析过程见【答案】