湖北省黄冈市2024-2025学年高二（下）期末物理试卷（含解析）

湖北省黄冈市2024-2025学年高二（下）期末物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.我国设计建造大科学装置“夸父”项目，预计将于年年底全面建成。该装置中主要核反应为，下列说法正确的是( )
A. 是质子 B. 该反应没有质量亏损
C. 的质子数比中子数多个 D. 比的结合能大
2.下面是高中物理教材中的两幅插图，以下说法正确的是( )
A. 由图甲可知，驱动力的频率越大，则物体的振幅一定越大
B. 由图甲可知，驱动力的频率越小，则物体的振幅一定越大
C. 由图乙可知，分子间距离从逐渐增大时，分子力做负功
D. 由图乙可知，分子间距离从逐渐增大时，分子力大小先减小后增加
3.某款条形码扫描探头的工作原理如图所示。扫描探头移动过程中，遇到条形码的黑色线条时，光几乎全部被吸收遇到白色空隙时，光被大量反射到光电管的金属表面，产生光电子。通过信号处理系统，条形码就被转换成了脉冲电信号。已知金属的截止频率为，下列说法正确的是( )
A. 光电子的产生过程说明光具有波动性
B. 频率为的光照到光电管的金属表面立即产生光电子
C. 若仅将发光强度降低，则光电子的最大初动能减小
D. 频率为的光照射足够长时间，也能正常识别条形码
4.钓鱼人的漂露出水面几格就叫几目。如图所示，当漂静止时露出水面目，鱼儿咬钩至目时迅速松开，该时刻可认为漂的速度为零，随后漂在竖直方向上做简谐运动。当漂露出水面目时( )
A. 漂的浮力小于重力 B. 漂的速度不为零 C. 漂的动能最大 D. 漂的加速度为零
5.在如图甲所示的电路中，平行板电容器已充电且下极板带正电。时刻，将开关闭合，回路中电流随时间的变化如图乙所示，则( )
A. 时，回路中电流为逆时针方向
B. 时，电容器上极板带正电
C. 时，电容器所带电量最大
D. 时，回路中的磁场能最大
6.某压敏电阻所受压力在之间变化时，阻值随压力的变化规律如图所示。现将该压敏电阻接入电路，并且在该电阻和挡板之间放置一个绝缘重球如图所示，小车静止时重球恰好对左右两侧无挤压。当绝缘小车向右做直线运动且时，下列说法正确的是( )
A. 受到的压力越大，电流表的示数越小
B. 小车的速度越大，电流表的示数越大
C. 小车做匀加速运动时，电流表的示数保持不变
D. 电流表的示数随着受到的压力增大而均匀增大
7.如图所示，矩形实线区域内存在垂直纸面的均匀分布的磁场，磁感应强度随时间变化的规律为。用粗细均匀的同种细导线制成单匝圆形线框和正三角形线框。已知圆形线框半径为，圆心刚好位于磁场的边界线上，正三角形线框的边长为，圆形线框与正三角形线框中感应电流的有效值之比为( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.不同波长的电磁波具有不同的特性，按照波长从大到小可以排列成电磁波谱。、两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是( )
A. 真空中光频率小于光频率
B. 真空中光速度小于光速度
C. 若、两光通过同一双缝干涉实验装置，则光产生的干涉条纹间距更大
D. 若、两光照射同一个狭缝，则光的衍射现象更明显
9.如图所示，一圆柱形导热玻璃管的上端封闭，下端开口。将其竖直插入足够大的水槽中，放掉部分空气后松手，玻璃管可以竖直地浮在水中，此时管内封闭气体的长度为，内外液面的高度差。已知玻璃管的横截面积，大气压强，水的密度，下列分析正确的是( )
A. 玻璃管的质量为
B. 若适当升高环境温度，玻璃管会上升
C. 若用手将端下压，玻璃管内外液面高度相等
D. 若封闭气体缓慢泄漏三分之一，则玻璃管会下降
10.两列简谐横波分别沿轴正方向和负方向传播，两列波波源、分别在平衡位置和处持续振动，两波的波速均为，波源的振幅均为。如图为时刻两列波的图像，此时平衡位置在和的、两质点开始振动。质点的平衡位置处于处。则( )
A. 时两列波刚好相遇
B. 、之间存在个振动加强点
C. 内质点运动的路程为
D. 时间内，质点的振动方程为
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，某同学采用了如图甲、乙所示的可拆式变压器进行研究，图乙中各接线柱对应的数字表示倍率为“”的匝数。
除了上图变压器之外，该同学还需要的实验器材是__________多选
对于实验过程，下列说法正确的有__________
因为实验所用电压较低，通电时可用手接触裸露的导线和接线柱
可以先保持原线圈电压、匝数不变，探究副线圈的电压与匝数的关系
为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
该同学将原线圈与电源直接相连，测得副线圈两端的电压为，分析可知本次实验中原、副线圈使用的接线柱可能为__________
原线圈接“”、“”，副线圈接“”、“”
原线圈接“”、“”，副线圈接“”、“”
原线圈接“”、“”，副线圈接“”、“”
原线圈接“”、“”，副线圈接“”、“”
12.某实验小组采用如图甲装置开展“利用单摆测量重力加速度”实验。铁架台水平支架固定线光源及摆线，手机传感器位于摆线悬点正下方，当摆球摆动时，手机光线传感器接收光照强度随时间变化的图线如图丙所示。
如图乙，用螺旋测微器测出摆球的直径为__________用刻度尺测出摆线长度，算出摆长
拉动摆球使悬线偏离竖直方向一个较小角度小于，将摆球由静止释放，同时启动光传感器，得到光照强度随时间变化的图像如图丙，根据图像判断单摆的周期__________用表示
测量多组摆长及对应的周期，作出图像如图丁所示，图像斜率为，在纵轴上的截距为，通过理论分析可知__________，当地的重力加速度__________用和表示
由于操作失误，致使摆球不在同一竖直平面内运动，而是在一个水平面内做圆周运动，这时如果测出摆球做这种运动的周期，再用单摆的周期公式求出重力加速度，则求出的重力加速度与当地重力加速度相比__________填“偏大”、“偏小”、“不变”。
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.某柱形光学元件的横截面如图所示，是以点为圆心，以为半径的四分之一圆，一束光从边上的某点射入该元件，入射方向平行于边。已知该元件对光的折射率为，真空中光速为
若入射光恰好在圆弧边界上发生全反射，求入射点到点的距离
若入射点到点的距离为，求光通过该元件所需要的时间不考虑光在元件内的多次反射。
14.一定质量的理想气体从状态开始，经历等温变化、等压变化、等容变化的循环过程回到状态，其图像如图甲所示，图中，为已知量，且已知气体在状态时的压强为，过程外界对气体做的功为。
求气体在状态时的压强
在图乙中画出整个过程的图线规范要求：标出、、及箭头方向，不要求计算过程
整个过程气体是吸热还是放热，吸收放出的热量是多少
15.如图所示，两间距、倾角的足够长平行光滑导轨，轨道上有一个的恒流源电流方向图中已标出。以点为坐标原点，沿导轨向下为正方向建立轴，在导轨平面上垂直轴方向建立轴。有一磁场垂直导轨平面向下，该平面内磁场的磁感应强度大小与横坐标变化规律为。时刻，在处由静止释放一根质量为的金属棒，重力加速度取，
求金属棒刚释放瞬间的加速度大小
求金属棒下滑过程中速度和位移的最大值分别为多少
若金属棒运动到中最大位移处时，刚好碰到轻放在导轨上相同的金属棒，碰后二者粘在一起形成组合体，求组合体第一次到达最低点的时刻。已知：简谐运动的周期，其中为做简谐运动的物体质量，为简谐运动的回复力系数
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.根据质量数守恒和电荷数守恒可知的质量数为，电荷数为，所以应该为中子，故A错误；
B.该反应过程放出能量，说明该反应存在质量亏损，故B错误；
的质子数个比中子数个少一个，故C错误；
D.核子数越多，结合能越大，因此 D正确。
2.【答案】
【解析】由图甲可知，物体的振幅随驱动力的频率先增大后减小，并非单调变化，故错误；
分子间距离从开始增大，分子力与位移相反，因此分子力做负功故正确；
图乙中看纵坐标的绝对值可知，从逐渐增大时，分子力先增大后减小，故 错误；。
因此正确。
3.【答案】
【解析】光电效应说明光具有粒子性，错误
当入射光的频率超过截止频率时，光电效应会立即发生， 正确
根据爱因斯坦光电效应方程：可知，光电子的最大初动能与光的强弱无关，错误
当入射光的频率低于截止频率时，无法发生光电效应，因此不能正常识别条形码，错误。
选项正确。
4.【答案】
【解析】根据简谐运动的对称性可知，漂露出水面目时，其速度为零，动能为零，加速度竖直向下，此时浮力小于重力，因此 A正确，BCD错误。
5.【答案】
【解析】初始时电容器下极板带正电，因此时，回路中电流为顺时针方向，故 错误
．时，电感器对电容器充电，此时电容器上极板带正电，故正确
．时，电流最大，因此电容器放电完毕，所带电量为零，故 错误
．时，回路中的电流为零，因此磁场能也为零，故错误。
6.【答案】
【解析】由图可知，压力越大， 越小，因此电流表的示数应该越大故错误
当小车匀速运动时，不管运动的速度多大，重球对压敏电阻的压力都为零，电流表的示数相等错误
小车匀加速运动时，压力恒定，因此压敏电阻的阻值恒定，电流表的示数保持不变，正确
压力均匀增大时， 均匀减小，电流，因此电流表的示数不是均匀减小， 错误。
因此正确。
7.【答案】
【解析】磁通量，
根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势大小为，
产生的是正弦式交变电流，其电压的有效值为，其中为有效面积，
因此圆形线框与三角形线框的电压之比为，
电阻之比为，因此电流的有效值之比为，故A正确，BCD错误。
8.【答案】
【解析】A.根据电磁波谱中、的位置可知，光的波长较大，频率较小，故 A正确
B.真空中各种色光的速度都为，故B错误
C.双缝干涉的条纹间距为，光的波长较大，因此条纹间距也较大，故C正确
D.对于同一个狭缝，波长越长的光，衍射现象越明显，故 D错误。
9.【答案】
【解析】平衡时玻璃管内外液面的高度差为，内部气体压强为，根据力学方程可知，联立两个方程得：，错误
升高温度，内部气体经历等压变化，因此体积增大，但是保持不变，因此玻璃管会上升，正确
要使玻璃管内外液面高度相等，则说明内部气体压强变为，根据玻意耳定律有：，解得，说明应该将玻璃管向上提，错误
温度和压强保持不变，则气体的密度不变，若气体缓慢泄露三分之一，则气柱长度变为 ，内外液面保持不变，因此玻璃管会下降 ，正确。
因此正确。
10.【答案】
【解析】两列波相向运动，相对速度为，因此经过 刚好相遇，故错误；
由图可知两列波的起振方向相反，则某振动加强点到波源的距离之差等于半波长的奇数倍，即、、、，分析可知 点可能有个解，即、之间存在个振动加强点，故正确
．内，质点 刚好完成两次全振动，运动的路程为 ，当两列波在 点叠加之后，由于为振动减弱点，故不动。因此总路程为，故正确
由于点是振动加强点，时，两列波的波谷都传至 点，其振幅，周期为，
此时位于波谷，因此其初相位为，因此，时间内，质点的振动方程为
，故正确。
因此正确。
11.【答案】；；
【解析】本实验中还需要交流电源、以及测量交流电压所需的多用电表，故选
为了保证安全，实验中禁止用手接触裸露的导线和接线柱，故 错误
本实验采用控制变量法，因此可以先保持原线圈电压、匝数不变，探究副线圈的电压与匝数的关系，故 正确
原、副线圈匝数关系由实验要求决定，故错误。
由于实验中使用的不是理想变压器，因此，分析四个选项可知只有项符合题意。
12.【答案】均可；；；或；偏大。
【解析】螺旋测微器读数：
当摆球运动到最低点时，手机显示的光照强度应该最小，因此摆球运动的周期
根据单摆的周期公式，变形可知，
因此，，变形得：
假设圆锥摆的顶角为，半径为，悬挂点到圆心的竖直高度为，
根据动力学方程，变形得：真实值
而根据单摆周期公式变形得测量值
由于，因此重力加速度的测量值大于真实值。
13.【解析】光路图如图所示：
入射光恰好在圆弧边界上发生全反射，则有
由几何关系得
联立上式得
光路图如图所示：
当入射点到点的距离为时，
因此，发生全反射
光线通过的总路程为
光在介质中的速度为
时间
联立上式得

14.【解析】到为等温变化，由玻意耳定律得：
解得：
如图所示：
到过程中气体温度不变，即内能不变，由热力学第一定律：
到过程中外界对气体做的功为
到过程气体对外做功为
到过程气体对外做功为
因此经过一个循环气体对外做功
所以整个过程气体吸热
15.【解析】金属棒刚释放瞬间，根据牛顿第二定律可得：
代入数据得：；
金属棒下滑时，安培力逐渐增大，先做加速度减小的加速运动，当加速度为时速度达到最大：
代入数据解得：
安培力随位移线性变化，取平均值为
金属棒沿斜面下滑的过程中，由动能定理得：
代入数据得：
由简谐运动的对称性可知，最大位移：；
到达处时速度为，形成组合体的初速度为
下滑到最大位移的过程中，根据动能定理：
组合体的平衡位置为
组合体的回复力
可得：
因此金属棒下滑的过程中所用时间为
组合体下滑∽的过程中所用时间为
总时间为。

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
第12页，共12页