湖南省长沙市第一中学2024-2025学年高二下学期期末考试物理试卷（含答案）

长沙市第一中学2024—2025学年度高二第二学期期末考试
物 理
时量：75分钟 满分:100分
一、单选题(本题共6小题，每小题4分，共24分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)
1.我国自主研发的氢原子钟现已运用于中国的北斗导航系统中，高性能的原子钟对导航精度的提高起到了很大的作用，同时原子钟具有体积小、重量轻等优点，氢原子钟通过氢原子能级跃迁而辐射的电磁波校准时钟，氢原子能级示意图如图所示，已知可见光光子的能量范围为1.61 eV~3.10 eV,则下列说法正确的是
A.大量处于第4能级的氢原子向下跃迁时最多发出3种不同频率的光子
B.处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离
C.氢原子由激发态跃迁到基态后，核外电子的动能减小，原子的电势能增大
D.氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级辐射的光子是可见光光子
2.如图所示，两块相同的竖直木板A、B间有质量均为m 的4 块相同的砖块，两侧用大小均为 F 的力水平压木板使砖块静止不动，重力加速度为g，则第1、2块砖间的摩擦力的大小为
A.0 B.1/2mg
C. mg D.2mg
3.如图所示，测试车辆在一段匀变速运动过程中经过a、b、c三个位置，已 知 ab段的距离和 bc段的距离之比为7：2，ab段的平均速度是7m/s，bc段的平均速度是4m/s，则经过b点的速度是
A.8m/s B m/s
C.6m /s D.5m/s
已知组成某双星系统的两颗恒星质量分别为m1和 相距为L。在万有引力作用下各自绕它们连线上的某一点在同一平面内做匀速圆周运动，运动过程中二者之间的距离始终不变。已知万有引力常量为G。下列关于m 和m2的轨道半径r 和r 关系、速度v 和v 关系、动能 Ek1和Ek2关系中正确的是
5.如图所示，光滑的圆形轨道水平固定，小球B的质量为m，初始时静止。小球A的质量为2m，以速度 v 运动，并与球B发生非弹性正碰(碰撞时间极短)，碰后速度不相等。则
A.碰撞过程中两球组成的系统动量不守恒
B.经过多次碰撞后，两球的最终速度大小为
C.经过多次碰撞后，两球的最终速度大小为零
D.从开始到多次碰撞后两球的动量一直守恒
6.地球大气层对光线的折射会使我们提前看到日出，称为蒙气差效应。”地理老师制作了教具来演示这一效应，如图所示为教具中“地球”的北极俯视图，“地球”半径为15 cm，绕“地轴”逆时针自转周期为2min。折射率为 的“大气层”厚度为10' cm,以平行光入射充当“太阳光”, sin 37°=0.6, cos 37°=0.8,则由于“大气层”的存在，“地球赤道”上的点相对于没有大气层将提前约多长时间看到“太阳光”
A.5s B.5.3s C.10 s D.10.6s
二、多选题(本大题共4小题，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
7.一列简谐横波在t=4s时的波形如图甲所示，x=2m处质点的振动图像如图乙所示，则波速可能是
C.1m /s
8.某兴趣小组利用图1所示的电路，把开关掷向a对给定电容值为C 的电容器充电。R表示接入的电阻，E表示电源电动势(忽略内阻)。通过改变电路中某一元件的参数对同一电容器进行两次充电，得到i-t图后经过计算机软件处理得到如图所示的Q-t曲线如图2中m、n和图3中p、q所示，则下列说法正确的是
A. m、n两条曲线不同是E 的改变造成的，且m曲线对应的E 更大
B. m、n两条曲线不同是R 的改变造成的，且m曲线对应的R 更小
C. p、q两条曲线不同是E 的改变造成的，且p曲线对应的E 更大
D. p、q两条曲线不同是R 的改变造成的，且p曲线对应的R 更小
9.如图，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为θ，导轨电阻忽略不计。虚线 ab、cd均与导轨垂直，在 ab与cd 之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场。将两根相同的导体棒 PQ、MN 先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好。已知PQ棒进入磁场时加速度恰好为零，PQ进入磁场开始计时，到MN离开磁场区域为止，流过 PQ的电流随时间变化的图像可能正确的是
10.如图所示，长为l的轻质细线一端固定在O点，另一端拴一个质量为m的小球，小球由最低点A 以速度v 开始运动，若恰好击中O点，其所能到达的最高点与最低点高度差为h，小球摆动过程空气阻力忽略不计，重力加速度为g，则
三、实验题(本题共有2个小题，第11小题6分，第12小题10分，共16分)
11.(6分)某同学利用如图甲所示的实验装置来探究做功与物体动能变化的关系，已知当地重力加速度为 g。
(1)用游标卡尺测得遮光条(如图乙所示)的宽度d=1.14 cm，将全部钩码装载在小车上，调节导轨倾斜程度，使小车能够沿轨道 ;
(2)先从小车上取出一个钩码，挂到绳子下端，记录绳下端钩码的质量m，将小车从挡板处由静止释放，由数字计时器读出遮光时间△t，再从小车上取出第二个钩码，挂到第一个钩码下端，重复上述步骤，直至小车里钩码都挂到绳子下端，测得多组数据。该同学决定不计算速度，仅作出 图像，则图丙中符合真实情况的是 ;
(3)如果该同学将全部钩码挂在绳下端，仅从绳端依次取走钩码，但不转移到小车上，重做该实验，则作出的 图像(图丙)符合该情况的是 。
12.(10分)现用如图1 所示的电路来测量恒流源(输出电流大小恒定)的输出电流 和并联电阻. 调节电阻箱R 的阻值，电流表测得多组I值，并计算出 数值。
(1)通电前，可调电阻R 应置于阻值 处(选填“较大”或“较小”);
(2)根据测量数据，作出 函数关系曲线如图2所示，图中直线纵截距为a，斜率为k，不考虑电流表内阻，则. (用a和k 表示);
(3)若考虑电流表内阻带来的系统误差，则I 测量值 真实值(选填“>”“=”或“<”);
(4)把一小灯泡接在恒流源和定值电阻两端，如图3所示，小灯泡伏安特性曲线如图4 所示，若测得 则小灯泡实际功率为 W(计算结果保留两位有效数字)。
四、计算题(本大题共 3 小题,13 题 10 分,14 题 14 分,15 题 16 分,共40分)
13.(10分)轻质“强力吸盘挂钩”可以安装在竖直墙面上。先按住锁扣把吸盘紧压在墙上，吸盘中的空气被挤出一部分，如图(a)所示；再把锁扣扳下，让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出，使吸盘恢复到原来的形状，如图(b)所示。在拉起吸盘的同时，锁扣对盘盖施加压力，致使盘盖与吸盘粘连在一起，此时“强力吸盘挂钩”的最大承载量为m。已知大气压强为 p ，盘盖的截面积为 S ，吸盘中空气与墙面的接触面积为S ，吸盘与墙面的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。若上述过程没有漏气，且吸盘中的气体可视为理想气体，室内温度恒定不变。求：
(1)图(b)中吸盘内空气的压强p；
(2)图(a)与图(b)中吸盘内空气的密度之比。
14.(14分)如图所示，在三维直角坐标系 Oxyz中， 区域存在沿x轴正方向的匀强电场，电场强度大小为 区域存在沿x轴正方向的匀强磁场，磁感应强度大小为 B，在 区域存在沿z轴正方向的匀强电场，电场强度大小为 某时刻一质量为m、电荷量为 的粒子从z轴上A 点( 由静止释放， 不计粒子的重力。求；
(1)粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径及运动时间；
(2)粒子离开磁场时距离O点的距离s；
(3)粒子离开电场. 时的位置坐标。
15.(16分)如图，两个半径都为R，质量均为m的匀质球竖直倚靠墙壁，已知所有水平面和球面均光滑，且运动过程中两个球的球心始终在同一竖直平面内，初始时刻两个球均静止，水平面足够长，重力加速度为g,则:
(1)若给A 球向左的初速度 落地时A 球速度与初速度方向夹角的余弦值为多少
(2)若给 A 球向左的初速度 落地时A 球速度与初速度方向夹角的余弦值为多少
(3)若B 球受到轻微向左扰动，求全过程中竖直墙壁对A 球的冲量大小。
参考答案
一、选择题(1~6小题每小题4分；7~10小题每小题5分，选不全得3分，选错得0分)
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B C D B B B AC BC AD AC
三、实验题(本题共有2个小题，第11小题6分，第12小题10分)
11.(6分,每空2分)
(1)匀速下滑 (2)B (3)C
12.(10分,每空2分)
(1)较大
四、计算题(本大题共3小题,13题10分,14题14分,15题16分,共40分)
13.【解析】(1)设图(b)中墙面对吸盘的弹力为 FN，分析吸盘受力，在水平方向.上 在竖直方向上 解得 … ………………… 5分
(2)设吸盘内空气的质量为m ，图(a)中吸盘内空气的密度为ρ ，则空气的体积 设图(b)中吸盘内空气的密度为ρ，则空气的体积 由玻意耳定律 解得 …………………………………… 5分
14.【解析】(1)设粒子经加速电场后进入磁场时速度v，根据动能定理可，
粒子磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律可得
联立解得 粒子进入磁场后做匀速圆周运动，依据题意画出粒子
在磁场中的运动轨迹如图所示 运动轨迹对应的圆心角α，由几何关系可知
可知α=45°，联立解得运动时间 … 4分
(2)根据粒子的运动轨迹，离开磁场时距离x轴距离为s，结合几何知识可得 联立解得 ……………………………………………………………………………………………… 4分
(3)设在xOy平面上方中粒子沿z轴正方向的速度为v ，沿x轴正方向加速度大小为a ，位移大小为x，运动时间为t ，由牛顿第二定律可得(
粒子在z轴方向做匀速直线运动，由运动的合成与分解的规律可得
粒子在x方向做初速度为零的匀加速直线运动，由运动学公式可得 t ,解得.x=L
设粒子沿y轴方向偏离z轴的距离为y，其中在xOy平面上方沿y方向偏离的距离y'，由运动学公式可得. vl sinα,由题意可得 联立解得.
射出点坐标为 …………… ……………………………………………………………… 6分
15.【解析】当A球获得初速度v 时，若恰好做平抛运动，则有 即
(1)由于 小球做平抛运动，设末速度为v
由动能定理
联立解得 … 4分
(2)由于v 根据动能定理：
此时二者接触但无弹力，A球重力分力提供向心力，即
联立解得：
此时A球速度水平分量 此后A 球做斜抛运动直到落地，设此时速度为v
根据功能定理：
解得
故，落地时夹角的余弦值为 … 5分
(3)设二者分离时，圆心连线与竖直方向的夹角为γ，此时A球速度为ν ，B球速度为ν
根据机械能守恒：
此时，以B球为参考系，A球做圆周运动，且速度矢量满足如图关系
有 且相对速度
此时A球重力分力提供向心力，即
联立解得
故墙壁对A球冲量大小为 … 7分