河南省洛阳市等三地2024-2025学年高二（下）期末物理试卷（含解析）

河南省洛阳市等三地2024-2025学年高二（下）期末物理试卷（6月）
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.汽车在一段时间内做匀变速直线运动的位移时间图像如图所示，可知该汽车在时的速度大小为( )
A.
B.
C.
D.
2.年月日，新疆巴铁若巴州铁干里克若羌输变电工程全线贯通。若该线路采用高压输电，在输电总功率不变的条件下，输电线上单位时间内因发热损耗的电能将变为时的( )
A. 倍 B. 倍 C. 倍 D. 倍
3.如图是氢原子的能级示意图，大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，其辐射的光照射到逸出功为的金属上，会有种频率的光能使之发生光电效应，则等于( )
A.
B.
C.
D.
4.科学家发现颗半径分别为的系外行星，其密度相同且质量分布均匀。它们表面的重力加速度分别为，忽略行星自转的影响，则符合它们表面重力加速度与其半径之间关系的图像是( )
A. B.
C. D.
5.如图所示，圆心角为的整个扇形区域内含边界存在匀强磁场图中未画出。在点有一粒子源，先后沿方向发射两带电粒子甲和乙，它们的比荷相同但速率不同。粒子经偏转后，甲从的中点射出磁场区域，乙从点射出磁场区域。不计粒子重力及粒子间的相互作用，则甲、乙在磁场内( )
A. 运动的时间之比为 B. 运动的时间之比为
C. 受到的洛伦兹力均做正功 D. 受到的洛伦兹力均做负功
6.千斤顶在汽车维修、地震救灾中经常用到。如图所示是剪式菱形千斤顶，当摇动把手时，螺纹杆迫使，间距离变小，千斤顶的两臂靠拢螺旋杆始终保持水平，从而将重物缓慢顶起。若重物的重力为，与间的夹角为，不计千斤顶杆件自重，下列说法正确的是( )
A. ，两杆受到的弹力大小均为
B. 当时，，两杆受到的弹力大小均为
C. 摇动把手将重物缓慢顶起的过程，、杆受到的弹力将减小
D. 摇动把手将重物缓慢顶起的过程，重物受到的支持力将增大
7.某中学举办以“科创筑梦智启未来”为主题的科技节活动，激发学生的创新意识和探索精神，点燃学生的科学梦想，提升学生的实践能力。一个科技小组设计了如图所示的游戏装置：一个障碍物高为，宽为，在障碍物前的地面上设置一个可发射弹丸的气体弹射器图中未画出，弹射器可调节与障碍物的水平距离，不计弹射器的高度和空气阻力。若在障碍物前发射弹丸，使弹丸恰好越过障碍物，则弹丸初速度的最小值是( )
A. B.
C. D.
二、多选题：本大题共3小题，共15分。
8.实验表明：自然光入射到两种介质的界面上，反射光和折射光一般是偏振光。如果光入射的方向合适，使反射光与折射光之间的夹角恰好是时，反射光和折射光偏振程度最强，此时的入射角叫做布儒斯特角。假设某束光从真空射向某种介质表面时，布儒斯特角为，下列说法正确的是( )
A. 光的偏振表明光是横波 B. 光的偏振表明光是纵波
C. 该种介质的折射率为 D. 该种介质的折射率为
9.质量为的抽屉通过两条平行滑轨水平安装到柜体内部，其与柜体的其他部位无接触，正视图如图所示。抽屉内部放置质量为的小物块，侧视图如图所示，小物块与抽屉内表面的动摩擦因数为。抽屉运动时，每条滑轨给抽屉的阻力大小恒为，方向与滑轨平行且水平，物块与抽屉之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计空气阻力，重力加速度为。给抽屉拉手施加水平拉力，将其沿滑轨方向拉出，在此过程中抽屉与柜体无碰撞，下列说法正确的是( )
A. 要能拉动抽屉，拉力必须大于
B. 要能拉动抽屉，拉力必须大于
C. 为保证物块与抽屉不发生相对滑动，拉力不能超过
D. 为保证物块与抽屉不发生相对滑动，拉力不能超过
10.如图，匀强磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里。质量为、电荷量为的带正电微粒，从点沿水平直线垂直射入磁场。微粒运动过程中重力势能最大的位置与直线距离，为重力加速度。不计空气阻力，在微粒运动过程中，下列说法正确的是( )
A. 微粒射入磁场的初速度大小为
B. 微粒重力势能最大时受到的磁场力大小为
C. 微粒第一次回到水平线时距离点
D. 微粒射入磁场后经恰好处于水平线上
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某同学学习了“力的合成”以后，用竖直固定且贴有白纸的木板和两只完全相同的轻弹簧甲和乙来验证力的平行四边形定则。实验步骤如下：
将甲的一端挂在木板上的点，用刻度尺测得弹簧原长为，如图。
将三段轻质细线、、结于点，端挂一重物，并将端挂在甲的下端，静止时，测得弹簧的长度为，如图。
用乙钩挂细线端，使结点到达某一位置后，与互成一定的角度，静止时，测得甲和乙此时的长度分别为、，如图。为了完成实验，除了要在白纸上标记结点的位置和细线的方向外，还应标出细线、的______选填“方向”“长度”或“方向和长度”。
以为作用点，在白纸上沿延长线方向作力的图示。上述测量中，测得：，，，，如果用长度的线段表示的大小，则在沿方向作力的图示时，应用______长度的线段表示的大小，再按同样的方法沿方向作力的图示。
按平行四边形定则作出和的合力，若与的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。
改变乙的拉力，重复实验，再次验证力的平行四边形定则时，______选填“需要”或“不需要”保证结点的位置不变。
12.金属薄膜电阻器是在绝缘材料上镀有金属薄膜的电阻元件，其具有良好的稳定性，广泛应用于精密仪器。实验小组设计了以下实验来检测某金属薄膜电阻器的阻值是否符合工艺要求。
结合电路图，请用笔画线代替导线，将实物图补充完整。
闭合开关后，调节滑片位置，记录电流表示数及相应电压表示数。重复上述操作，得到多组数据，并绘制图像，若图像是一条过原点的直线且斜率为，则金属薄膜电阻器的电阻值为______。
考虑电表内阻的影响，金属薄膜电阻器的电阻测量值______真实值。填“大于”“小于”或“等于”
为提高测量精度，实验小组采用图所示电路进行测量。是均匀的金属电阻丝，是已知电阻，是被测金属薄膜电阻器，、之间接有电压传感器内阻视为无穷大。调节滑动触头的位置，使电压传感器的读数为零，测量和间的距离分别为、，则金属薄膜电阻器的电阻值 ______。
某工厂制作了一根长度为的金属薄膜电阻器，结构如图所示，是一个表面镀有电阻膜的长陶瓷管，陶瓷管两端有导电金属箍、电阻可忽略不计。另设计实验，将该电阻器接入恒压源，用电压传感器内阻视为无穷大测量其表面各位置与端之间的电压，和该位置到端的距离，得到如图所示的曲线。实验发现，由于镀膜工艺问题，不同位置的厚度不同，测得图像中曲线的切线斜率最大值与最小值之比为，则镀膜的最大厚度与最小厚度之比为______。
四、计算题：本大题共3小题，共39分。
13.空气弹簧在多年前开始在大型卡车上应用，现在逐步在小型乘用车上使用，它的工作原理是把橡胶气囊内部的空气作为弹性介质，当空气被压缩时产生弹性恢复力，汽车随路况上下颠簸时，密闭气体交替进行压缩、膨胀，就像一个弹簧一样；空气弹簧与一般的钢铁弹簧相比较有很好的减小振动、消除噪声的功能，乘坐者能够获得更好的乘坐体验。如图甲所示为汽车气体弹簧减震器实物图，图乙所示为其原理图，图丙所示为气体弹簧简化模型示意图，导热良好的直立圆筒形汽缸内用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞可滑动，气体弹簧通过连杆与车轮轴连接，汽车的承重相当于在汽缸上面加上的重物重量。某新能源汽车科研部门在测试路段进行某项测试，所使用的空气弹簧可等效为个内横截面积均为的汽缸提供整车承重，活塞可无摩擦滑动，汽车减震效果很好，汽缸始终与汽车相对静止。第一次在平直路面匀速行驶，汽缸内封闭气体高度，压强，测试场温度为；第二次测试以恒定速率在凹凸路面上行驶如图丁所示，测试场温度为；在曲率半径的凹形桥最低点，汽缸内封闭气体高度为，大气压强两次测试均为，取，不考虑汽缸壁厚度及汽缸重量。求：
四个汽缸承重的汽车质量。
汽车在凹形桥最低点行驶的速率大约是多少结果保留位有效数字。
14.如图所示，该装置包含一个足够长的光滑斜面和粗糙水平面，二者在点平滑连接，小物块甲从斜面上距水平面高处静止释放，下滑至水平面后，与静置于点的光滑小物块乙发生弹性正碰碰撞时间极短。从甲刚滑上水平面开始计时，甲的速度随时间的变化关系如图所示。已知甲的质量，甲与水平面间的动摩擦因数为，甲、乙均可视为质点，重力加速度取，求：
动摩擦因数；
乙的质量；
保持其他条件不变，将甲从斜面上距水平面高处由静止释放，甲与乙碰撞后，甲最终停在中点处，求。
15.如图，为一长为的水平传送带，传送带右端平滑对接一足够长的水平地面，在水平地面上紧靠传送带右端静置一质量为、长为的木板，的最右端放置一质量为的物块。当传送带以恒定的速率顺时针转动时，在传送带的左端由静止释放一质量为的物块。已知与水平地面间的动摩擦因数，与上表面之间、与传送带之间的动摩擦因数均为，不计与水平地面间的摩擦，、均可视为质点。设与的每次碰撞均为弹性正碰，且碰撞时间极短，取重力加速度大小。求：
从端第一次运动到端的时间；
与第一次碰撞到第二次碰撞的时间间隔内，与传送带因摩擦产生的热量；
如果与发生第三次碰撞前，未从上滑离，的最小值。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：汽车做匀变速直线运动，则汽车在时的速度大小等于前内的平均速度，即。故B正确，ACD错误。
故选：。
2.【答案】
【解析】解：根据，又功率不变，电压降低为原来的三分之一，输电电流变为原来的倍，输电线路上损失的电功率，变为原来的九倍，故ABC错误，D正确。
故选：。
3.【答案】
【解析】解：大量氢原子向低能级跃迁时能辐射光子数，得条，由能级差可确定出种光子的能量为：、、、
、、，辐射的光照射到逸出功为的金属上，有种子能使金属发生光电效应，故C正确，ABD错误。
故选：。
4.【答案】
【解析】在星球表面，物体受到的万有引力等于其重力，则有
结合密度的公式 ，
联立可得
结合题意可知，星球的密度相同，故 。
故选A。
5.【答案】
【解析】、粒子在磁场中做匀速圆周运动，其半径由公式：，由于甲和乙的比荷相同相同，但速率不同，因此它们的运动半径不同，甲从点射出，是的中点，由于扇形区域的圆心角为，甲的运动轨迹对应的圆心角为因为是的中点。甲在磁场中的运动时间为：其中，，乙从点射出，是扇形区域的边界点。乙的运动轨迹对应的圆心角为，乙在磁场中的运动时间为：其中，，甲和乙的运动时间之比为：因此，甲和乙的运动时间之比为，故B错误，A正确；
、洛伦兹力的方向始终与粒子的运动方向垂直，因此洛伦兹力不做功，故CD错误。
6.【答案】
【解析】根据题意，设、两杆受到的弹力大小均为，由平衡条件及几何关系有，解得，故 A错误；由项分析可知，当时，、两杆受到的弹力大小均为，故 B错误；摇动把手将重物缓慢顶起的过程，增大，增大，则减小，故C正确；摇动把手将重物缓慢顶起的过程，重物所受合力为零，则重物受到的支持力大小一直等于重物重力的大小，保持不变，故D错误。
7.【答案】
【解析】解：设弹丸在点的速度大小为，与水平方向夹角为，在点的速度大小为，与水平方向的夹角为，从到最高点用时间；
则水平方向上：，
竖直方向上：，
则：
所以：
得：，解得：，故D正确、ABC错误。
故选：。
8.【答案】
【解析】解：、偏振是横波特有的现象，光的偏振表明光是横波，故A正确，B错误；
、光路图如图所示
布儒斯特角为，即入射角是，则反射角也是，由几何关系知折射角
根据折射定律可得
故C正确，D错误。
故选：。
9.【答案】
【解析】解：、抽屉运动时，每条滑轨给抽屉的阻力大小恒为，要能拉动抽屉，拉力必须大于，故A错误，B正确；
、当物块与抽屉恰好发生相对滑动时，对物块，由牛顿第二定律有
解得
对抽屉和物块整体，由牛顿第二定律有
解得
故为保证物块与抽屉不发生相对滑动，拉力不能超过，故C正确，D错误。
故选：。
10.【答案】
【解析】本题采用配速法，把初速度分解成水平向右的和，速度产生的洛伦兹力与重力平衡，微粒以速度对应的洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动，即，整理得，即，
A、微粒射入磁场的初速度，故A错误；
B、微粒重力势能最大时速度，受到的磁场力，故B正确；
C、微粒第一次回到水平线时用的时间为，根据水平方向的独立性可知距离点，故C正确；
D、微粒射入磁场后经恰好处于水平线上，故D错误。
11.【答案】方向； ； 不需要
【解析】根据实验原理可知，除了要在白纸上标记结点的位置和细线的方向外，还应标出细线、的方向；
由于；
用长度的线段表示的大小，根据胡克定律可知，应用长度的线段表示的大小
由于每次实验受力都平衡，则再次验证力的平行四边形定则时，不需要保证结点的位置不变。
故答案为：方向；；不需要
12.【答案】
； ； 小于； ；
【解析】根据图，连接的实物图如图所示：
根据欧姆定律
图像是一条过原点的直线，因此图像的斜率
解得待测电阻
考虑电压表的分流作用，待测电阻
测量值小于真实值；
根据电阻定律可知，接入电阻与电阻丝的长度成正比
根据电桥平衡
解得
设陶瓷管外直径为，陶瓷管的上金属膜法厚度为，恒压为，整个金属薄膜电阻器为
设根据电阻定律
根据串联电路电压的分配与电阻的关系定值
因此
函数切线斜率的最大值
函数切线斜率的最大值
由于
联立解得。
13.【解析】汽缸内气体压强，
由于四个汽缸提供整车承重，设这部分质量为，
汽缸上表面受汽车部分重量产生压力
由平衡条件得，
代入数据解得
汽缸提供整车承重，第一次测试场温度，
汽缸内封闭气体高度为；第二次测试场温度，压强为，
汽缸内封闭气体高度为，对一个汽缸中的气体，由理想气体状态方程得
代入数据解得
设汽车在凹形桥最低点速度为，凹形桥曲率半径，
对汽车，由牛顿第二定律得
代入数据解得
答：四个汽缸承重的汽车质量是。
汽车在凹形桥最低点行驶的速率大约是。
14.【解析】以甲为研究对象，设甲经过点的速度为，水平面上运动的加速度为，由动能定理得
由图可得
根据牛顿第二定律
由上式得
由图可知甲碰撞前的速度
甲碰撞后的速度
甲乙碰撞过程中，以水平向右的方向为正方向，由动量守恒定律、能量守恒定律
由上式得
设段的距离为，根据运动学规律
第一种情况，甲与乙碰后第一次到达中点时停止运动，由动能定理得
可得甲与乙碰撞之前甲的速度
甲从斜面上距水平面高处由静止释放到与乙碰撞之前，由动能定理得
由上式得
第二种情况，甲碰后滑上斜面第二次到达中点时停止运动，由动能定理得
甲从斜面上距水平面高处由静止释放到与乙碰撞之前，由动能定理得
由上式同理解得
即的值为或
答：动摩擦因数为；
乙的质量为；
保持其他条件不变，将甲从斜面上距水平面高处由静止释放，甲与乙碰撞后，甲最终停在中点处，为或。
15.【解析】物块在传送带上受到的摩擦力为：
根据牛顿第二定律，物块的加速度为：
物块加速到与传送带速度相等所需的时间为：
在这段时间内，物块的位移为：
由于传送带的总长度为，物块还需要匀速运动的距离为：
匀速运动所需的时间为：
因此，物块从端第一次运动到端的总时间为：
物块与木板发生弹性碰撞，根据动量守恒和能量守恒，设碰撞后物块的速度为，木板的速度为 ，则有：
代入已知数据，，，解得：
碰撞后，物块以速度向左运动，
木板以速度向右运动。由于物块与传送带之间的动摩擦因数为，物块在传送带上减速到静止，然后反向加速到，再与木板发生第二次碰撞。
物块减速到静止的时间为：
物块减速到静止的位移为：
物块反向加速到的时间为：
物块反向加速的位移为：
因此，物块从第一次碰撞到第二次碰撞的时间间隔为：
这段时间内，物块相对于传送带的位移为：
物块与传送带因摩擦产生的热量为：
物块与木板发生第二次碰撞时，物块的速度为，木板的速度为。
由于物块与木板发生弹性碰撞，设碰撞后物块的速度为，木板的速度为，则有：
代入数据可得：
物块与木板发生第三次碰撞时，物块的速度为，木板的速度为。
由于物块与木板发生弹性碰撞，设碰撞后物块的速度为，木板的速度为，则有：
解得：，
物块在木板上的加速度为：
木板在水平地面上的加速度为：
解得：
为了使物块不从木板上滑离，物块相对于木板的位移必须小于木板的长度。
物块相对于木板的相对加速度为：
物块在木板上滑动的时间为：
物块相对于木板的位移为：
因此，木板的最小长度为：。
答：从端第一次运动到端的时间为；
与第一次碰撞到第二次碰撞的时间间隔内，与传送带因摩擦产生的热量为；
如果与发生第三次碰撞前，未从上滑离，。
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