湖北省荆楚优质高中联盟2024-2025学年高二下学期联考物理试卷（含解析）

2024-2025学年湖北省荆楚优质高中联盟高二（下）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. 图甲“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，应先滴油酸酒精溶液，再撒痱子粉
B. 图乙为水中炭粒运动位置的连线图，连线表示炭粒做布朗运动的轨迹
C. 图丙为分子力与分子间距的关系图，分子间距从增大时，分子力先变小后变大
D. 图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线对应的温度较高
2.用如图甲所示的装置研究光电效应现象。闭合开关S，用频率为的光照射光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能与入射光频率的关系图像，图线与横轴的交点坐标为，与纵轴的交点坐标为，下列说法中正确的是( )
A. 普朗克常量为
B. 断开开关S后，电流表G的示数不为零
C. 仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大
D. 保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G的示数保持不变
3.太阳的巨大能量是核反应产生的，其中一种核反应方程为。已知的比结合能为，的比结合能为，的比结合能为，则( )
A. X表示质子
B. 核比核更稳定
C. 核反应过程中的质量亏损可以表示为
D. 一个核与一个核的结合能之和等于一个核的结合能
4.如图，由两种光组成的复色光投射到玻璃球体表面的P点，复色光进入球体后分成a、b两束光。下列说法正确的是( )
A. 用相同的装置做双缝干涉实验，b光的干涉条纹间距大
B. 用a、光分别照射同一小孔发生衍射，a光的衍射现象明显
C. 若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，产生b光的能级能量差大
D. 若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应，a光的遏止电压低
5.波源O垂直于纸面做简谐运动，所激发的横波在均匀介质中沿纸面向四周传播。图甲为该简谐波在 时的俯视图，实线圆表示波峰，虚线圆表示波谷，相邻两个实线圆之间仅有1个虚线圆。该介质中某质点的振动图像如图乙，取垂直纸面向外为正方向。下列说法正确的是
A. 该波的波速为
B. 图甲中质点P和Q的相位差为
C. 图甲中质点N在该时刻速度方向垂直纸面向里
D. 图乙可能是质点N的振动图像
6.如图所示为半圆柱体玻璃砖的横截面，OD为直径，一束由b光和c光组成的复色光沿AO方向由真空从OD面射入玻璃，之后分成两束分别从B、C两点射出，其中b光从B点射出，c光从C点射出。则下列说法正确的是( )
A. b光频率小于c光频率
B. 玻璃中b光比c光传播速度大
C. 若将b光和c光分别放在水面足够大的池塘底部同一位置，则b光照亮的水面区域大
D. 两束光从O点到B点或到C点射出，两束光在玻璃中的传播时间相等
7.如图，两足够长的平行光滑金属导轨固定在水平面内，匀强磁场方向垂直导轨平面向下，恒力F作用在金属棒cd上，金属棒ab、cd以相同的加速度沿导轨滑动，已知某时刻cd棒的速度，ab棒的速度，且，之后某时刻撤去F。已知运动过程中，ab、cd始终与导轨垂直并接触良好，下列说法中正确的是( )
A. 撤去F前，回路中的感应电流为0
B. 撤去F前，两棒间距恒定
C. 撤去F后，两棒之间距离将增大直到同速
D. 撤去F后，两棒在相等时间内产生的焦耳热相同
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.在如图所示的电路中，理想变压器的匝数比为2：1，四个标有“6V，6W”的完全相同的灯泡、、、，按如图的方式接入电路，其中恰能正常发光。忽略灯泡电阻随温度的变化。电路中的电表均为理想交流电表则下列选项中正确的是( )
A. 、、均正常发光 B. 电流表示数为2A
C. m、n两点间所加的电压为14V D. 整个电路消耗的总功率为18W
9.在一个反应堆中用石墨做慢化剂使快中子减速。碳核的质量是12m，中子的质量是m，假设中子与碳核的每次碰撞都是弹性正碰，而且认为碰撞前碳核都是静止的。设碰撞前中子的动能是，下列说法正确的是
A. 经过一次碰撞，中子的速度变为原来的
B. 经过一次碰撞，中子失去的动能是
C. 至少经过次碰撞，中子的动能才能小于
D. 至少经过次碰撞，中子的动能才能小于
10.如图，等腰直角三角形abc区域存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。三个相同的带正电粒子从b点沿bc方向分别以速度、、射入磁场，在磁场中运动的时间分别为、、，且。直角边bc的长度为L，不计粒子的重力及粒子间的相互作用，下列说法正确的是( )
A. 三个速度的大小关系一定是 B. 三个速度的大小关系可能是
C. 粒子的比荷 D. 粒子的比荷
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某同学通过如图甲所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的小固体的体积。图甲中A为压强传感器，通过一小段软管连接到注射器前端不漏气，活塞移动时保证封闭住的气体也不漏气。
为保证注射器内封闭气体的温度不发生明显变化，以下说法正确的是______。
A.实验过程中应尽快地推动活塞
B.实验过程中应缓慢地推动活塞
C.实验过程中要用手握紧注射器
实验中通过活塞所在刻度读取了多组体积V及对应压强p，为了在xOy坐标系中获得直线图像，取y轴代表体积V，则x轴应取__________填“”或“p”。
选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到的函数图像如图乙中直线所示，若已知传感器和注射器连接处的软管容积为，则该固体的体积为_______________。
12.用单摆测量重力加速度，图甲所示的各项实验操作中合理的是
A.采用如图a所示的悬挂方式
B.如图b，在小球摆到最高点时开始计时
C.如图c，用竖直放置的直尺和三角板测量球心到悬点间距离，作为摆长
采用如图乙所示的实验装置继续探究，取一根棉线从金属戒指中穿过，两端悬于细杆上。实验步骤如下：
①用刻度尺测得两个悬点距离为x，两悬点间棉线总长为 s
②轻敲戒指使之在垂直于纸面的竖直平面内摆动，摆角小于
③记录摆动30个周期的总时间，计算周期数值。多次测量，得到周期的平均值T
④如图丙所示，选用游标卡尺的测量爪 选填“A”或“B”测量戒指内径。十分度游标卡尺上的示数如图丁所示，那么该戒指的内径 mm
⑤等效摆长L为
A.
⑥改变棉线长度，多次重复上述实验步骤
⑦将数据绘制成一L图像，如图戊所示，请将图中数据点进行拟合画在答题纸上 。
⑧经计算得到重力加速度的测量值为 取，保留3位有效数字
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.如图，下端开口的薄壁圆柱形容器导热性能良好竖立在水面上，其上部封闭有一定质量的理想气体。当环境温度为时，容器底部与水面间的高度差为，容器内外水面间的高度差为；当环境温度升高到未知时，容器上升的高度为h，此过程中气体从环境中吸收的热量为Q。容器的横截面积为S，已知大气压强始终保持不变，水的密度为，当地的重力加速度为g。【提示：环境温度升高过程中，因薄壁管浮力忽略不计，且薄壁管受重力和大气压力不变，则可判断管内气体发生的什么变化。】
求：初状态时容器内部气体压强p；
环境温度；
环境温度从升高到过程中，气体内能的变化量。
14.如图所示，光滑绝缘水平面内存在一有界匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向如图所示。一边长为L的正方形单匝导线框位于水平面内，某时刻导线框以垂直磁场边界的初速度v从磁场左边缘进入磁场。已知导线框的质量为m、电阻为R。求线框完全进入磁场的过程中：
感应电流的最大值I；
线框完全进入磁场时的速度；
线框进入磁场产生的焦耳热。
15.钍具有放射性，能够发生衰变变为镤Pa、如图，位于坐标原点的静止钍核发生衰变，在纸面内向x轴上方各方向发射电子。在x轴上方存在垂直纸面向外、半径为a的圆形匀强磁场，磁感应强度为B，磁场圆心位于y轴，且与x轴相切于原点。x轴上方处平行y轴方向放置一足够长的荧光屏。已知电子质量为，电子电荷量绝对值为e，不考虑粒子之间的相互作用。
写出该反应方程式；
如图，若沿y轴正方向发射的电子垂直打在荧光屏上，求电子到达荧光屏所用的时间。
求速度方向与x轴正方向夹角为的电子到达荧光屏所用的时间。结果用、e、 B、表示
答案和解析
1.【答案】D
【解析】A、"油膜法估测油酸分子大小"实验中，应先撒痱子粉，再滴油酸酒精溶液，否则很难形成单分子油膜，故A错误；
B、图中的折线是花粉颗粒在不同时刻的位置的连线，并不是花粉颗粒的运动轨迹，也不是分子的运动轨迹，花粉颗粒在不停地做无规则运动，故B错误；
C、根据分子力与分子间距的关系图，可知分子间距从增大时，分子力表现为引力，分子力先变大后变小，故C错误；
D、由图可知，②中速率大分子占据的比例较大，则说明②对应的平均动能较大，故②对应的温度较高，故D正确。
故选D。
2.【答案】B
【解析】【分析】
根据光电效应方程得出最大初动能与入射光的频率关系，结合图线求出普朗克常量，保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，则光子数目会减少。
本题考查了光电效应方程及其规律，根据图线求出普朗克常量，明确影响光电流大小的因素。
【解答】
A.根据光电效应方程得，与为线性关系，其斜率代表普朗克常量，则，故A错误；
B.断开开关S后，有光电子逸出，则有电流流过电流表，则电流表G的示数不为零，故B正确；
C.根据光电效应方程得，影响最大初动能的因素为光的频率和逸出功，与光照强度无关，故C错误；
D.保持光照强度不变，增加光照频率，则光子数目减少，电流表G的示数变小，故D错误。
故选B。
3.【答案】C
【解析】根据电荷数守恒、质量数守恒得，X的电荷数为0，质量数为1，X为中子，故A错误；
核反应中生成物核子的比结合能大于反应物的核子的比结合能，比结合能越大，原子核越稳定，则核比核更稳定，故B错误；
由爱因斯坦质能方程可得，故C正确；
核反应是放热反应，则生成物的结合能之和一定大于反应物的结合能之和，故D错误。
4.【答案】A
【解析】A、由图，入射角相等，a光的折射角较小，根据
则b光的折射率小于a光的折射率，折射率越大的光频率越大，波长越短，则a光的波长短。
进行双缝干涉实验时，根据干涉条纹间距公式有，则有b光的条纹间距大，故A正确；
B、a光的波长短，则用a、b光分别照射同一小孔发生衍射，b光衍射现象比a光的衍射现象明显，故B错误；
C、a光的折射率大，频率也大，根据光子能量表达式
可知a的能量大，根据玻尔理论可知若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大，故C错误；
D、根据光电效应方程，
结合，可知若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应，a光的遏止电压大，故D错误。
5.【答案】C
【解析】解：A、由图甲可知，解得波长，由图乙可知，周期为，由公式，可得该波的波速为：，故A错误；
B、由图甲可知，质点P和Q距离为半个波长，则它们的相位差为，故B错误；
CD、由图甲可知，再经过波谷传播到N点，则该时刻质点N的速度方向垂直纸面向里，图乙中质点在时刻速度方向为垂直纸面向外，则图乙不是质点N的振动图像，故C正确，D错误。
根据题图甲确定波长，由图乙读出周期，再求出波速。质点P和Q距离为半个波长，相位差为，由图甲可知，再经过波谷传播到N点，该时刻质点N的速度方向垂直纸面向里，再结合图乙中质点在时刻速度方向，判断图乙是否是质点N的振动图像。
本题要理解波的形成过程，根据图像分析出横波的传播特点，确定波长，结合公式求解波速。
6.【答案】D
【解析】A.由光路可知， b光的偏折程度大于c光，则 b光的折射率大于c光，则 b光频率大于 c光频率，选项 A错误；
B.根据可知b在玻璃中传播速度小，选项 B错误；
C.若将b光和c光分别放在水面足够大的池塘底部同一位置，根据可知，则 b光的临界角比c光小，则 b光照亮的水面区域小，选项 C错误；
D.光路图如图：设任一光线的入射角为 i，折射角为r，光在玻璃中传播的路程是s，半圆柱的半径为 R。则光在玻璃中的速度为由几何知识得， 则光在玻璃中传播时间由折射定律得，得，由题图知，两束光的入射角相同，R、c相等，所以两束光分别在玻璃中传播时所用的时间相等，故 D正确。故选D。
7.【答案】C
【解析】A.撤去F前，金属棒 ab、cd以相同的加速度沿导轨滑动，两棒速度不同，两棒电动势不等，某时刻回路中的感应电动势，电流不为0， A错误;
B.撤去F前，由于两棒所以两棒间距在变大， B错误;
C.撤去F后，金属棒 ab做加速运动、cd做减速运动、两棒之间距离增大，当速度相等时，无感应电流，之后一直做匀速运动， C正确;
D.撤去F后，两棒的电流大小总相等，但两棒电阻未知，所以两棒在相等时间内产生的焦耳热不一定相同， D错误。
故选C。
8.【答案】BC
【解析】恰能正常发光，则根据 可知通过的电流为1A，根据变压器电流关系可得副线圈电流为2A，所以通过、、的电流为 ，所以三灯泡不能正常发光，A错误，B正确；
C.根据 可知灯泡电阻为，所以副线圈电压为，根据变压器规律得，所以m、n两点间所加的电压为，C正确；
D.整个电路消耗的总功率为，D错误。
故选BC。
9.【答案】BD
【解析】中子与原子核相碰，系统的合外力为0，动量守恒。设中子碰撞前的速度为，碰撞后的速度为，碳核碰后的速度为。
由动量守恒定律有，
由能量守恒定律有，，
由上式解得，
中子失去的动能是，故A错误，B正确；
中子每次与原子核相碰的情景都一样，由于每碰一次，中子的速度大小都变为碰前的，因此碰撞 n次后，中子的速度大小变为，
动能变为，
至少经过n碰撞，中子的动能才能小于，
则，
解得，
所以至少经过42碰撞，中子的动能才能小于，故C错误，D正确。
故选BD。
10.【答案】BD
【解析】由于，作出粒子运动轨迹图如图所示：
它们对应的圆心角分别为、、，由几何关系可知轨道半径大小分别为，，粒子1、2打在ab上但半径不一定相等，、大小无法确定。
由得，可知三个速度的大小关系可能是，选项A错误，B正确；
C.对粒子1，粒子运动周期，则，解得，选项C错误；
D.对粒子3，有，又，解得粒子的比荷，选项D正确。
11.【答案】
【解析】
实验过程中移动活塞时尽量缓慢，原因是使得气体有充分的时间达到热平衡，确保气体的温度不变，故选 A；
根据玻意耳定律有可知则V正比于，为了在xOy坐标系中获得直线图像，若取y轴代表体积V，则 x轴应取。
以注射器内气体与传感器和注射器连接处的软管内气体为研究对象，气体总体积为由玻意耳定律有则有解得可得结合图乙有则小物块的体积。
12.【答案】C
B
C

【解析】采用如图a所示的悬挂方式，在摆动过程中摆长改变，故A错误；
B. 摆球应该摆到最低点时开始计时，故B错误；
C. 摆长等于摆线的长度与小球半径的和，故C正确。
④测量戒指内径时应选B，测量其外径时选A，故选B；
游标卡尺的读数等于主尺的读数加上游标尺的读数，故。
⑤根据几何关系等效摆长，其中，所以，故选C。
⑦根据描点作图的规则，使尽可能多的点在直线上，不能在直线上的要均匀的分布在直线两边，作图如图所示
⑧根据单摆周期公式，得，则，代入数据解得。
13.【答案】解：对容器内水面上的“某一液片”分析可得：
对容器底部受力分析得
因大气压强、容器质量m均不变，可知容器内部气体压强p不变
即到过程为等压膨胀过程，
初状态：，
末状态：
由盖吕萨克定律有：
代入数据解得：
该过程中外界对气体所做的功
由热力学第一定律可知：
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】线框产生的最大电动势为
感应电流的最大值
根据动量定理，有
其中
平均电动势为
联立可得
根据能量守恒可得线框进入磁场产生的焦耳热

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】解根据质量数和电荷数守恒可得该反应方程
如图，若沿 y轴正方向发射的电子垂直打在荧光屏上，由几何关系知电子
做圆周运动的半径，则有，
电子在磁场中运动的圆心角，则电子在磁场中运动的时间为
电子离开磁场的速度与x轴平行，则电子离开磁场后做匀速直线运动的位移，
运动的总时间
如图所示，若速度方向与 x轴正方向夹角为的电子在磁场中做圆周运动轨迹如图则仍有；；
电子在磁场中运动的圆心角
则电子在磁场中运动的时间为
电子在磁场中运动的水平位移，电子离开磁场的速度与x轴平行，也垂直打在荧光屏上，
则电子离开磁场后做匀速直线运动的位移
离开磁场后运动的时间为
运动的总时间。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】