湖南省部分学校2024-2025学年高二下学期5月联考物理试卷（含解析）

2024-2025学年湖南省部分学校高二（下）联考物理试卷（5月）
一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1.2025年1月17日下午2时，在建的花江峡谷大桥成功合龙，建成后该大桥主桥跨径和桥梁高度均居世界第一。在某次钢桁梁精准吊装过程中钢桁梁竖直向上运动的位移x与时间t的图像如图所示，其中时间内和时间内的图线为曲线，时间内的图线为一倾斜直线，时间内的图线为一平行于时间轴的直线，是时间内的某一时刻，则下列说法正确的是
A. 时间内，钢桁梁的速度逐渐增大，处于失重状态
B. 时间内，钢桁梁的速度逐渐增大，处于超重状态
C. 钢桁梁时刻的速度小于时刻的速度
D. 时刻钢桁梁刚好吊装到指定位置
2.如图所示，横截面为半圆形的玻璃砖放置在真空中，光束a经O射入玻璃砖，折射光为b、c两束单色光。下列说法正确的是
A. 玻璃砖对光束b的折射率小于对光束c的折射率
B. 在玻璃砖中光束b的传播速度小于光束c的传播速度
C. 在真空中光束b的波长大于光束c的波长
D. 从玻璃射向真空时，光束c发生全反射的临界角比光束b小
3.在翻修旧房时，工人同时将两块砖水平叠放在一起以初速度斜向上抛出，如图所示。砖到达最高点时刚好被另一工人接住，空气阻力忽略不计。下列说法正确的是( )
A. 从抛出到将要被接住的过程中，两块砖之间作用力不为零
B. 砖在最高点工人接住前的速度为零
C. 若在原位置、以相同速度抛出叠放在一起的三块砖可视为质点，能在同一位置被工人接住
D. 若要让砖准确到达接砖工人图示中手的位置，抛砖时的速度方向必须瞄准该位置
4.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，电压表和电流表均为理想交流电表，原线圈接如图乙所示的正弦交流电，图中为热敏电阻温度升高时其电阻减小，为定值电阻。下列说法正确的是( )
A. 原线圈两端电压的瞬时值表达式为
B. 电压表的示数为
C. 处温度升高时，电流表的示数变大，电压表的示数变大
D. 变压器原线圈的磁通量的变化率和副线圈的磁通量的变化率之比为
5.如图所示，一光滑的轻滑轮用细绳挂于O点，另一轻质细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b。若F为水平拉力，且在F的作用下，物块a竖直向上匀速运动了一小段距离，不计空气阻力，则在此过程中，下列说法中正确的是( )
A. 物块b做加速运动
B. 绳的张力将增大
C. 拉力F做的功等于a、b所组成的系统增加的机械能
D. 物块b与桌面间的摩擦力将增大
6.如图所示，真空中有一个边长为L的正方体，正方体的两个顶点M、N处分别放置电荷量都为q的正、负点电荷。图中的a、b、c、d是其他的四个顶点，k为静电力常量。下列说法正确的是( )
A. a、b两点电场强度大小相等，方向不同
B. a点电势高于b点电势
C. 同一个试探电荷从c移到b和从b移到d，电场力做功相同
D. 把带正电的试探电荷从c移到d，电势能增加
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
7.据中国地震台网测定，2023年12月18日23时59分在甘肃临夏州积石山县发生级地震。若地震局刚好记录下了这一组简谐横波的图像，图甲为该简谐横波时刻的波形图，P是此波上的一个质点，平衡位置处于2m处，图乙为质点P的振动图像，下列说法正确的是( )
A. 该列波沿x轴负向传播 B. 该列波的传播速度为
C. 质点P在4s内通过的路程为40cm D. 质点P在内沿x轴运动了
8.地球同步卫星与地球自转周期相同，地面观察者看到卫星始终位于某一位置上方静止不动。如图所示，某次发射地球同步卫星时，先将卫星发射到近地圆轨道Ⅲ，在B点变轨到椭圆轨道Ⅱ，再在A点变轨到同步轨道Ⅰ，完成卫星发射。下列说法正确的是( )
A. 卫星两次变轨时，需要在B点加速，在A点加速
B. 卫星在轨道Ⅲ上的速度大小大于第一宇宙速度
C. 卫星在轨道Ⅲ上的机械能大于在轨道Ⅰ上的机械能
D. 卫星在轨道Ⅱ上经过B点的速率大于在轨道Ⅰ上经过A点的速率
9.如图，A、B两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连，A放在固定斜面上，B、C两小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，C放在水平地面上。现用手控制住A，使细线刚刚拉直且无拉力作用，并保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行。已知 A的质量为4m， B、C的质量均为m，重力加速度大小为g。开始时整个系统处于静止状态，释放A后，A沿斜面下滑至速度最大时，C恰好离开地面。不计一切摩擦和空气阻力，在这一过程中A始终在斜面上。下列说法正确的是( )
A. 释放A的瞬间，B球的加速度大小为g
B. 斜面的倾角
C. A球获得的最大速度为
D. 从释放A到C刚离开地面过程中，A、B两球组成的系统机械能守恒
10.如图所示，在xOy平面内，有一以坐标原点O为圆心、R为半径的半圆形区域，x轴上方圆周外存在着上边界为的垂直纸面向里的足够大匀强磁场，圆周内无磁场。O点有一粒子源可以向外发射速度大小为v、质量为m、电荷量为q的带正电粒子。不计粒子的重力及粒子之间的相互作用，不考虑粒子从磁场返回半圆形区域边界后的运动。下列说法正确的是( )
A. 从b点进入磁场区域的粒子从磁场上边界射出时运动方向转过了，则磁感应强度
B. 为使从b点进入磁场区域的粒子不从上边界飞出，磁感应强度B应满足
C. 若磁感应强度为，粒子能从上边界射出的宽度为
D. 为使粒子可垂直于磁场上边界射出磁场，磁感应强度的最大值为
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.随着科技发展，智能手机不仅为我们的生活带来了便利，也可以利用它的摄像头和内部传感器协助我们完成物理实验。某同学在“用单摆测量重力加速度”的实验中，利用了智能手机磁传感器和一个磁性小球进行了如下实验：
将摆线上端固定在铁架台上，下端系在小球上，做成图1所示的单摆。在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长从悬点到摆球的最上端，再用螺旋测微器测得摆球的直径为读数如图2所示。从图2可知，摆球的直径为 mm。
将智能手机磁传感器置于磁性小球平衡位置正下方，打开智能手机的磁传感器，准备测量磁感应强度的变化。将磁性小球由平衡位置拉开一个小角度，由静止释放，手机软件记录磁感应强度的变化曲线如图3所示。由图3可知，单摆的周期为 。
经测量得到6组不同的摆长L和对应的周期T，画出图线，然后在图线上选取A、B两个点，坐标如图4所示。则当地重力加速度，图像不过原点，这样求得的g值 填“偏大”“偏小”或“不变”。
12.目前主流的锂离子电池的主要材料为磷酸铁锂，内阻作为锂电池的关键特性之一，直接体现电池的老化程度。电池用久以后性能会下降，表现之一为电池的电动势变小，内阻变大。某兴趣小组将一块旧的锂电池充满电，准备利用下列器材测量该电池的电动势和内阻。
A.待测电池，电动势约为，内阻约为
B.直流电压表、，量程均为，内阻约为
C.定值电阻，阻值未知;
D.滑动变阻器R，已知最大阻值为
E.导线和开关S。
根据如图甲所示的电路图，在图乙中将仪器连接完整。
实验之前，需要利用该电路图测出定值电阻的阻值，方法是先把滑动变阻器R调到最大阻值，再闭合开关，电压表和的读数分别为、，则 用、、表示。
实验中移动滑动变阻器滑片，读出电压表和的多组数据、，描绘出图像如图丙中图线Ⅰ所示，图线Ⅰ的斜率为k，与横轴的截距为b，则电池的电动势 ，内阻 。均选用k、b、中的字母表示
实验小组发现在实验过程中，电压表的读数变化不明显，且读数总是比较大，影响测量精确度。兴趣小组在实验室中找到一个定值电阻，接入电路重新测量，得到图像如图丙中的图线Ⅱ所示，该兴趣小组需要将定值电阻接到图丁中的 填“1”或“2”位置。
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.某同学根据气体实验定律制作了如图所示的装置用来粗测物体的质量。水平固定且导热性能良好的汽缸内由活塞密封了一定质量的理想气体，活塞横截面积，该装置固定在的环境中，小盘不计重力中不放任何物体时活塞恰好在零刻度位置。已知图中刻度均匀，活塞厚度不计，刻度最左端对应汽缸最左端，大气压强恒为，重力加速度，热力学温度与摄氏温度间的关系为，活塞与汽缸壁间摩擦不计。现将一个物体放在小盘中，活塞稳定时处于刻度4位置。
求物体的质量可用分数表示
若环境温度降为，活塞稳定时对应的刻度为多少
14.如图所示，单匝线圈处于均匀减小的磁场中，磁通量变化率为k，线圈电阻为R，线圈通过开关、导线与两根足够长的平行光滑水平金属轨道相连，轨道宽为L，图中虚线右侧存在垂直轨道向下的匀强磁场，磁感应强度为B，轨道上静止放置有两根相同的金属棒MN和PQ，它们的质量均为m、电阻均为R，其中MN在磁场外，PQ在磁场内且距离磁场虚线边界，两部分磁场不会相互影响。不计连接线圈的导线和水平轨道的电阻，求：
开关闭合瞬间，PQ棒的加速度;
断开开关，给MN一个向右的初速度，求最终稳定时：
①导体棒上产生的热量;
②两金属棒的间距d。
15.如图所示，一水平传送带以的速度顺时针转动，其左端A点和右端B点分别与两个光滑水平台面平滑对接，A、B两点间的距离。左边水平台面上有一被压缩的弹簧，弹簧的左端固定，右端与一质量为的小物块甲相连物块甲与弹簧不拴接，滑上传送带前已经脱离弹簧。右边水平台面上有一个倾角为，高为的固定光滑斜面水平台面与斜面由平滑圆弧连接，斜面的右侧固定一表面光滑的水平桌面，桌面与水平台面的高度差为。桌面左端依次叠放着一长木板厚度不计和质量为的小物块乙，桌面上右端固定一弹性竖直挡板，挡板与木板右端相距为，木板与挡板碰撞会原速率返回。现将物块甲从压缩弹簧的右端由静止释放，物块甲离开斜面后恰好在它运动的最高点与物块乙发生弹性碰撞碰撞时间极短。物块甲、乙均可视为质点，已知小物块甲与传送带之间和小物块乙与木板之间的动摩擦因数均为，取重力加速度，，不计空气阻力。
求物块甲运动到最高点时的速度大小;
求弹簧最初储存的弹性势能;
若木板的质量为，物块乙恰好未滑离木板，求木板的长度。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】图像的斜率表示速度的大小，时间内，图像切线的斜率逐渐增大，则钢桁梁的速度逐渐增大，吊装过程速度方向向上，向上加速运动，加速度方向向上，则钢桁梁处于超重状态，选项A错误;
时间内图线为直线，表示匀速直线运动，既不失重也不超重，选项B错误;
从图像的斜率可知，时间内钢桁梁的速度逐渐增大，时间内钢桁梁的速度不变，时间内钢桁梁的速度逐渐减小，所以时刻钢桁梁的速度小于时刻的速度，选项C正确；
时间内图线为一平行于时间轴的直线，则此段时间内速度为0，所以时刻钢桁梁刚好吊装到指定位置，选项D错误。
2.【答案】B
【解析】A.由图可知，光束b的折射角小于对光束c的折射角，根据折射定律可得，玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率，A错误；
B.根据公式可得，玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率，则在玻璃砖中光束b的传播速度小于光束c的传播速度，B正确；
C.玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率，则光束b的频率大于对光束c的频率，根据可知，在真空中光束b的波长小于光束c的波长， C错误；
D.玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率，根据可知，从玻璃射向真空时，光束c发生全反射的临界角大，故D错误。
故选B。
3.【答案】C
【解析】解：两块砖做斜抛运动，只受重力作用，两块砖之间没有弹力作用。所以从抛出到将要被接住的过程中，两块砖做之间作用力为零，故A错误；
B.砖在最高点速度方向变为水平，但是速度不是零，故B错误；
D.若要让砖准确到达接砖工人图示中手的位置，抛砖时的速度方向为物体做斜抛运动的初速度，而瞄准接住的位置的方向是从抛出到最高点的位移方向，故D错误；
C.若在原位置、以相同速度抛出三块砖，设初速度方向与水平方向成角，则砖块从抛出到最高点的竖直高度为
所以最高点的位置没有变，能在同一最高位置被工人接住，故C正确。
故选：C。
4.【答案】D
【解析】B.由图知最大电压，有效值为36V，电压与匝数成正比，所以副线圈两端电压有效值即电压表的示数为9V，B错误；
A.原线圈接的图乙所示的正弦交流电，由图知最大电压，周期，故角速度是，，故A错误；
C.处温度升高时，的电阻减小，因原线圈的电压不变，变压器的原、副线圈的匝数比不变，故副线圈两端的电压不变，即电压表的示数不变，则副线圈回路中的电流增大，故电流表的示数变大，故C错误;
D.由理想变压器特点可知变压器原线圈的磁通量的变化率和副线圈的磁通量的变化率之比为，故D正确。
5.【答案】D
【解析】解：设连接物块b的细绳与水平方向的夹角为，根据速度关联可得
由于物块a竖直向上匀速运动，不变，不断减小，不断增大，所以不断减小，物块b做减速运动，故A错误；
B.对定滑轮，根据共点力平衡条件可得绳的张力为
由于不断减小，所以T不断减小，故B错误；
D.物块b与桌面间的摩擦力为
由于不断减小，不断减小，f不断增大，故D正确；
C.拉力F与摩擦力做的功等于a、b所组成的系统增加的机械能，故C错误。
故选：D。
6.【答案】C
【解析】解：根据电场线分布知，a、b两点的电场强度大小相等，方向相同，故A错误；
B.ab两点处于等量异种电荷的垂直平分面上，该面是一等势面，所以a、b的电势相等．故B错误；
C.根据等量异种电荷电场线的特点以及对称性可知：，根据公式可知：同一个试探电荷从c移到b和从b移到d，电场力做功相同，故C正确；
D.根据等量异种电荷电场线的特点，因为沿着电场线方向电势逐渐降低，则c点的电势大于d点的电势，把点电荷从c移到d，电场力做正功，电势能减小，故D错误。
故选C。
7.【答案】BC
【解析】A.根据波动图像以及P点的振动图像，时质点P在沿y轴正向振动，由同侧法可以知道波沿x轴正向传播，故A错误;
B.由图甲得波长为，周期为，则，故B正确;
C.由图乙可知周期，那么4 s时有两个周期，一个周期内质点通过的路程为振幅的4倍，所以两个周期内质点通过的路程为40cm，故C正确;
D.机械波中的质点不随时间迁移，只在平衡位置附近振动，故D错误。
8.【答案】AD
【解析】A.卫星两次变轨时，都做离心运动，所需向心力大于万有引力，故A、B两点都需要加速，A正确;
B.由万有引力提供向心力，即可得，卫星在轨道Ⅲ上的速度大小等于第一宇宙速度，B错误;
C.因为卫星从轨道Ⅲ到轨道Ⅰ是加速，故卫星在轨道Ⅲ上的机械能小于在轨道Ⅰ上的机械能，C错误;
D.卫星从轨道Ⅲ加速才能进入轨道Ⅱ，而轨道Ⅲ的速度大于轨道Ⅰ的速度，则卫星在轨道Ⅱ上经过B点的速率大于在轨道Ⅰ上经过A点的速率，D正确。
9.【答案】BC
【解析】AB、C刚离开地面时，对C有：，此时B有最大速度，即，
则对B有：，对A有：，
以上方程联立可解得：，，
释放A的瞬间，设A、B的加速度大小为a，细线的张力为T，
B原来静止，受力平衡，合力为零，根据牛顿第二定律，对B有：，对A有：，
联立解得，故B正确，A错误；
C、初始系统静止，且线上无拉力，对B有：，
由上问知，则从释放至C刚离开地面过程中，弹性势能变化量为零；
此过程中A、B、C组成的系统机械能守恒，即： ，
以上方程联立可解得：，所以A达到的最大速度为为，故C正确。
D、从释放A到C刚离开地面的过程中，A、B及弹簧组成的系统机械能守恒，故D错误。
10.【答案】BD
【解析】A、从b点进入磁场区域的粒子从磁场上边界射出时运动方向转过了时，由几何关系可得：，其中r为粒子在磁场中运动的半径，对粒子在磁场中做匀速圆周运动时有：，联立解得：，故A错误；
B、为使从b点进入磁场区域的粒子不从上边界飞出，则粒子在磁场中运动半径最大值，对粒子在磁场中做匀速圆周运动时有：，解得：，B正确；
D、为使粒子可垂直于磁场上边界射出磁场，则粒子在磁场中运动的轨迹圆心一定在上边界上，根据洛伦兹力提供向心力有：，故当粒子运动半径最小时，磁感应强度有最大值，作出粒子运动轨迹大致如图所示：
由几何关系有：，当r有最小值时，取最小值，最小值为O点到磁场上边界的距离2R，故运动半径最小值，故磁感应强度的最大值为，D正确；
C、若磁感应强度为，则粒子在磁场中运动半径，
由几何知识可知，当粒子从c点沿x轴正方向进入磁场，粒子从磁场上边界射出点，为粒子能够到达的上边界的最右端，设粒子能够到达的上边界的最右端距y轴的距离为，有，得；当粒子与磁场上边界相切时，切点为粒子能够到达上边界的最左端。设粒子能够到达上边界的最左端距y轴的距离为，有，得；综上所述，粒子能从磁场上边界射出粒子的边界宽度，故C错误；
故选BD。
11.【答案】均可；
；
不变。
【解析】由图2可知，摆球的直径为。
磁性小球经过最低点时测得的磁感应强度B最大，根据图3可知周期为。
根据，解得，结合图像，考虑磁性小球的半径时，
图像会过原点，其中，
同理，若没有考虑磁性小球的半径，，故图4中图像不过原点的原因是没有考虑磁性小球的半径，对斜率没有影响，所以不影响g的值。
12.【答案】；；；；。
【解析】解：根据图甲所示的电路图，实物连线如图所示：
把滑动变阻器R调到最大阻值，再闭合开关，电压表和的读数分别为，，
根据欧姆定律可得
解得
根据闭合电路欧姆定律可得
可得
可知图像图线Ⅰ的斜率为
解得
横轴的截距为b，则有
解得电动势为
由电路图可知电压表测的是电源的路端电压，实验小组发现在实验过程中，电压表的读数变化不明显，且读数总是比较大，说明电源内阻比外电阻小得多；兴趣小组在实验室中找到一个定值电阻，接入电路重新测量，得到图像如图丙中的图线Ⅱ所示；
该兴趣小组需要将定值电阻接到图丁中的2位置，此时可将电源和看成一个等效电源，等效电源的内阻为
起到了分压的作用，使得电压表的读数变化更明显，从而减小误差。
13.【答案】解：根据玻意耳定律有
解得活塞稳定时气体压强为
对活塞，由平衡条件有
代入题中数据，联立解得物体的质量
环境温度降为，设活塞稳定时对应的刻度变为x
根据理想气体状态方程有
解得
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】根据法拉第电磁感应定律，单匝线圈产生的感应电动势
闭合开关后根据闭合电路欧姆定律
而
联立解得
所以流过金属棒PQ的电流
代入得到
对PQ
由牛顿第二定律
联立解得
，方向向右
两金属棒组成的系统动量守恒，有
联立解得
①两导体棒损失的动能转化为内能
②对PQ，在安培力作用下加速，由动量定理
而又因为
所以
联立解得
另外根据闭合电路欧姆定律
而根据法拉第电磁感应定律
得到
联立以上几式解得
所以最终两棒间距
。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】解：物块甲离开斜面后做斜抛运动，设物块刚离开斜面时的速度为，则有，
，
解得，可知物块甲运动到最高点时的速度大小为。
设甲在B点的速度为，甲从B到最高点根据动能定理有，
解得，
由于，所以甲在传送带上一直做减速运动，甲从运动开始到B点根据功能关系有，
解得。
甲乙碰撞过程动量守恒，向右为正方向由动量守恒定律有，
根据能量守恒有，
解得，以物块乙和木板为系统，取向右为正方向，由动量守恒定律有，，
若木板向右加速至共速后再与挡板碰撞，由动能定理有，
解得，
可知木板与物块乙共速后再与挡板碰撞，根据功能关系有，
解得，
取向右为正方向，由动量守恒定律有，，
根据功能关系有，
解得，
，
同理可得，
，
乙物块相对长木板，
，
解得。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】