湖北省黄石市2024-2025学年高二下学期期末考试 物理试卷（含解析）

2024-2025学年湖北省黄石市高二（下）期末考试物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.如图所示，MN是空气与某种液体的分界面，一束光由空气射到分界面，一部分光被反射，一部分光进入液体中。当入射角是时，折射角为，，，则以下说法正确的是( )
A. 液体的折射率为
B. 液体的全反射临界角大于
C. 以入射角从空气射到分界面时，会发生全反射
D. 以入射角从该液体射到空气分界面时，不会发生全反射
2.如图所示为课本中关于近代物理的四幅插图，下列说法正确的是( )
A. 图甲为研究阴极射线的实验装置，实验确定了阴极射线是电磁波
B. 图乙为研究光电效应的实验装置，测量遏止电压时电键S应扳向“2”
C. 图丙是黑体辐射的实验规律图，普朗克在研究黑体辐射时提出了能量子概念
D. 图丁为康普顿效应的示意图，光子与静止的电子碰撞后波长可能变小
3.生活中很多饮料都装在玻璃瓶中。现用透明的玻璃瓶盛装西瓜汁和橙汁，对于这两瓶饮料，下列说法正确的是( )
A. 西瓜汁反射的红色光比橙汁反射的橙色光在真空中的波长更长
B. 西瓜汁反射的红色光比橙汁反射的橙色光在玻璃中的光速更慢
C. 透过两种果汁瓶的光相遇可以发生干涉现象
D. 用完全相同的玻璃瓶装满饮料，装西瓜汁的玻璃瓶壁看起来跟装橙汁的一样厚
4.如图所示，在光滑的水平面上静置一质量为M的光滑半圆形轨道，半径为R，最低点为C，两侧最高点A、B等高，现有一特技运动员踩着滑板运动员与滑板始终相对静止，可视为质点从A点由静止下滑，运动员与滑板的总质量为m，已知，重力加速度为g，则在运动过程中( )
A. 运动员和滑板整体运动到最低点过程中对轨道的冲量方向指向左下方
B. 轨道与运动员和滑板整体从A点组成的系统动量守恒
C. 运动员和滑板整体的机械能守恒
D. 轨道向左运动的最大距离为
5.近些年的研究发现少部分材料呈现出反常的“热缩冷胀”现象，这类材料被称为负热膨胀材料。如图所示，平行板电容器接电压恒定的电源，上极板固定，下极板能随绝缘的负热膨胀材料的体积变化做上下微小移动。初始时一带电油滴悬浮在极板间，当负热膨胀材料温度发生变化时发现油滴向下移动，则( )
A. 油滴带正电 B. 负热膨胀材料温度升高
C. 电容器电容变大 D. 极板所带电荷量增大
6.如图所示装置，1是待测位移的物体，软铁芯2插在空心线圈L中并且可以随着物体1在线圈中左右平移。将线圈电阻不计和电容器C并联后与电阻R、电源E相连，闭合开关S，待电路达到稳定后再断开S，LC回路中将产生电磁振荡。下列说法正确的是( )
A. 开关断开瞬间，电容器上的带电量最大
B. 开关断开瞬间，线圈中的自感电动势最大
C. 若减小电源的电动势，振荡电流的频率会变小
D. 该装置可作为传感器使用，用振荡电流的频率变化可间接反映物体位置的变化
7.将一定质量的理想气体自状态M变化至状态Q，某同学设计了两种不同的变化过程和，两过程的图像如图所示，下列说法正确的是( )
A. 气体经过过程比经过过程吸收的热量少
B. 过程气体分子平均动能的变化量大于过程气体分子平均动能的变化量
C. 过程气体对外做的功大于过程气体对外做的功
D. 气体在状态M比在状态单位时间撞击容器壁单位面积的分子数多
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.电动自行车多处用到了霍尔传感器，如测速仪、无刷电机等。如图所示，厚度为h、宽度为d的金属板放在垂直于其前表面的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过金属板时，在金属板的上、下表面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。已知电势差、电流I和B的关系为，式中的k为霍尔系数。设电流方向如图是由电子的定向移动形成的，金属板单位体积内电子的个数为n，电子定向移动的速率为v，电量为e。达到稳定状态时( )
A. 电子所受的洛仑兹力方向为垂直于下表面向下
B. 金属板上表面的电势低于下表面的电势
C. 金属板上、下两表面之间的电势差的大小为Bdv
D. 霍尔系数k与金属板的厚度h和宽度d无关
9.如图所示，放在光滑绝缘水平面上半径为R、总电阻为r的金属圆环，有一半在垂直于水平面向上、大小为B的匀强磁场中。圆环以与直线边界MN的夹角为的初速度v进入磁场时，则圆环( )
A. 有顺时针方向的感应电流
B. 先做直线运动，最终速度减为零
C. 初始时P、Q两点间电压为
D. 初始时受到安培力的大小为
10.如图1是摄影师航拍到钱塘江两波潮水娓娓向对方走来，交织在一起形成壮观的景象。其原理为两列平面波相遇的干涉现象，可将两列波简化成如图2示意图其中实线表示波峰，虚线表示波谷，甲、乙两列频率均为的水波以的速度传播，振幅均为，波面间形成夹角，此时O点刚要开始起振，C点距O点8m，则( )
A. B点是振动减弱点
B. 此后经过，波传到C点
C. 到图中时刻为止，A点经过的总路程比B点多
D. 干涉稳定后，O、C连线间只有三个振动加强点不含C、
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某学习小组的同学在实验室用如图1所示的装置研究单摆。将单摆挂在力传感器的下端，同时由连接到计算机的力传感器得到了摆线对摆球的拉力大小F随时间t变化的图像如图2所示。
如图3，用游标卡尺测量摆球的直径，测出的摆球直径为
由图2可知，单摆的周期为 用图中字母表示
小组成员在实验过程中有下列说法，其中正确的是 填正确答案标号。
A.对于摆球的选择，可以是铁球，也可以是塑料球
B.由图2可知，当小球摆到最高点时开始计时
C.如果在测量周期时，将n次全振动记为次，代入公式计算得到的重力加速度值偏大
D.如果用悬线的长度作为摆长，代入公式计算得到的重力加速度值偏大
为减小实验误差，多次改变摆长L，测量对应的单摆周期T，用多组实验数据绘制图像如图4所示。由图可知重力加速度大小为 用图中字母表示。
12.某学习小组利用压敏电阻制作电子秤。已知压敏电阻阻值R随压力F变化的图像如图所示，其中，图像斜率。小组同学按图所示电路制作了一个简易电子秤秤盘质量不计，电路中电源电动势，内阻，电流表量程为300mA，内阻未知，g取。实验步骤如下：
步骤秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏;
步骤秤盘上放置已知质量的重物，保持滑动变阻器接入电阻不变;读出此时毫安表示数
步骤换用不同质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值;
步骤将电流表刻度盘改装为质量刻度盘。
改装后的质量刻度盘，其零刻度线在电流表 填“零刻度”或“满刻度”处，质量刻度盘的刻度线 填“均匀”或“不均匀”
当电流表半偏时，压敏电阻 结果保留2位有效数字
若电流表示数为200mA，则待测重物的质量 结果保留2位有效数字
若电源电动势变小，内阻变大，其他条件不变，用这台电子秤称重前，进行了步骤1操作，则测量结果较真实值 填“偏大”、“偏小”或“不变”。
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.如图所示是一种称为蹦蹦球的儿童健身玩具，某同学在的室内对蹦蹦球充气，已知充气前球的总体积为2L，压强为1atm，充气筒每次充入压强为1atm的气体，忽略蹦蹦球体积变化及充气过程中气体温度的变化。
充气多少次可以让气体压强增大至
将充气后的蹦蹦球拿到温度为的室外后，压强将变为多少
14.如图所示，光滑绝缘的水平桌面离地面高为h，桌面边缘处静止放置一个质量为m、电荷量为的小球Q，桌面边缘右侧有竖直向上的匀强电场和水平向外的匀强磁场，电场强度、磁感应强度为B。桌面上有另一质量为的绝缘球P以速度与小球Q发生弹性正碰的电荷量不变，碰后小球Q进入复合场区域，忽略空气阻力且不考虑运动电荷对电场、磁场的影响，桌面左侧足够长，重力加速度为 g。求：
碰后瞬间小球Q的速度大小
小球Q第一次落地前在复合场中运动的时间
小球Q第一次落地时与小球P的水平距离。
15.如图，水平面纸面内固定有两足够长、光滑平行金属导轨，间距，其左端接有阻值的定值电阻。一质量，电阻的金属棒长度略大于垂直锁定在导轨上。在电阻和金属杆间，有两个垂直于纸面向里的匀强磁场，圆形磁场面积为，磁感应强度大小随时间的变化关系为：在0到内从0均匀增加到，到内满足正弦规律减小到矩形磁场abcd磁感应强度大小。求：
到时间内，通过电阻R的电荷量;
到时间内，电阻R上产生的热量结果可用表示
答案和解析
1.【答案】B
【解析】A、根据折射率的定义，已知入射角，折射角，，，则，A错误；
B、由，，则，因为，，所以， B正确；
C、光从空气射向液体，是从光疏介质射向光密介质，不会发生全反射现象， C错误；
D、当光从液体射向空气时，设入射角为，由，，因为，所以会发生全反射现象， D错误。
2.【答案】C
【解析】A、图甲为研究阴极射线的实验装置，实验确定了阴极射线是带电的粒子流，而不是电磁波， A错误。
B、遏止电压是光电流为零时加在光电管两端的最小电压，是反向电压，故开关 S应扳向“1”， B错误。
C、图丙是黑体辐射的实验规律图，普朗克在研究黑体辐射时提出了能量子概念，C正确。
D、图丁为康普顿效应的示意图，光子与静止的电子碰撞后，动量减小、波长变大， D错误。
3.【答案】A
【解析】A、因红光的频率小于橙光的频率，根据可知，西瓜汁反射的红色光比橙汁反射的橙色光在真空中的波长更长，A正确；
B、根据可知，因红光的折射率小于橙光，则西瓜汁反射的红色光比橙汁反射的橙色光在玻璃中的速度更快，B错误；
C、因不是相干光源，透过两种果汁瓶的光相遇不可能发生干涉现象，C错误；
D、红光的折射率更小，射到玻璃瓶壁上时的“视深”更大，看起来比装橙汁的更厚一些，故D错误。
4.【答案】A
【解析】解：运动员和滑板整体运动到最低点过程中对轨道的弹力指向左下方，则对轨道的冲量方向指向左下方，故A正确；
B.M与m组成的系统在竖直方向的合力不为零，系统动量不守恒，故B错误；
C.轨道与运动员和滑板整体机械能守恒，运动员和滑板机械能减小，故C错误；
D.以水平向右的方向为正方向，由水平方向的动量守恒可得：
解得
故D错误。
故选：A。
5.【答案】B
【解析】A、初态带电油滴受力平衡，由图可知，极板间电场方向向下，则油滴所受电场力向上，油滴带负电，A错误；
B、平行板电容器接在电压恒定的电源上， U不变。根据为板间场强， d为板间距离，油滴向下移动，说明电场力减小，即场强 E减小，因为 U不变，所以 d增大。负热膨胀材料“热缩冷胀”， d增大说明负热膨胀材料温度升高， B正确；
C、根据平行板电容器电容的决定式为相对介电常数，S为极板正对面积，k为静电力常量， d为板间距离，d增大，其他量不变，则电容 C变小， C错误；
D、由为极板所带电荷量，C为电容，U为极板间电压，U不变，C变小，所以Q减小， D错误。
6.【答案】D
【解析】A.因线圈电阻为零，电路稳定时，线圈两端电压为零，电容器不带电，故A错误；
B.断开开关后瞬间，线圈中电流最大，自感电动势为零，故B错误；
C.振荡电流的频率 ，与电源的电动势无关，故C错误；
D.1物体的位移会改变线圈的电感L，进而改变振荡电路的频率，是通过振荡电流频率的变化反映物体位置的变化，故D正确。
7.【答案】A
【解析】B.气体经过过程和经过过程 ，气体的初状态温度相同，末状态温度相同，因此两过程气体的初状态内能相同，末状态内能相同，则分子平均动能的变化量相同，故B错误；
C.过程 气体先等压变化再等容变化，只有 阶段对外做功，做的功为 ，
过程 气体先等容变化再等压变化，只有 阶段对外做功，做的功为 ，
根据理想气体状态方程，有 ，变形得 ，
可知图像的斜率表示压强的倒数，可得 ，
因为 相等，所以有
过程 气体对外做的功小于过程 气体对外做的功，故C错误；
A.由热力学第一定律 ，
可知，两不同过程的 相同，且 ，
W为负值，所气体经过过程比经过过程吸收的热量少，故A正确；
D.气体在状态M和状态 的体积相同，分子密集程度相同，但气体在状态M的温度小于状态 的温度，状态M分子运动的剧烈程度比状态 小，对单位时间内撞击容器壁单位面积次数的影响比状态 小，因此气体在状态M单位时间撞击容器壁单位面积的分子数比状态 少，故D错误。
8.【答案】BD
【解析】由左手定则，可知载流子向上表面偏转；载流子是自由电子，可知上表面的电势低于下表面电势，故A错误，B正确；
电子最终达到平衡，有，得
电流的微观表达式
所以，又
故霍尔系数，故C错误，D正确。
9.【答案】AC
【解析】A. 圆环以与直线边界MN的夹角为的初速度v进入磁场，根据楞次定律可知，有顺时针方向的感应电流，故A正确；
B. 将圆环的速度沿水平方向与竖直方向分解，由于圆环在水平方向上切割磁感线的有效长度始终为0，故水平方向的安培力为零，根据左手定则可知，安培力的方向垂直于PQ方向向下，则加速度方向垂直于PQ方向向下，加速度方向与速度方向不在同一直线上，所以圆环做曲线运动，故B错误；
C. 此时有效切割长度为L，有效切割速度为v0，则感应电动势为：0，PQ两端电压为，故C正确；
D、圆环中感应电流大小为，圆环受到的安培力，故D错误。
10.【答案】BC
【解析】解：根据图2，B点为波峰与波峰相遇，则B点是振动加强点，故A错误；
两列水波的波长为，根据对称性，两列波到C点的距离相等，传播时间为，而，解得，波传到C点，故B正确；
左边水波同时传播到A、B两点，右边水波先传播到A点，后传播到B点，根据图中可知从A传播到B对应的时间为2T，则图中此刻A点经过的总路程，即A点比B点多，故C正确；
稳定干涉后，O、C连线上所有的点都是振动加强点，故D错误。
故选：BC。
11.【答案】 ;
【解析】解：游标卡尺的分度值为，则摆球的直径为；
根据拉力随时间的变化图像可知，拉力变化的周期为，则单摆的周期为。
A、摆球尽量选取质量大体积小的，这样可以减少空气阻力带来的影响，所以要选铁球，故A错误；
B、摆球通过平衡位置的速度最大，停留时间短，为了方便记录时间，在小球摆到最低时开始计时和结束计时，故B错误;
C、测量周期时，将 n次全振动记为次，则周期偏小，根据单摆的周期公式可知，，g值偏大，故C正确；
D、根据单摆的周期公式可知，，当用悬线的长度作为摆长时，则L偏小，因此测量得到的重力加速度偏小，故D错误。
根据上述分析可知，，故图像的斜率为，则。
12.【答案】满刻度；不均匀；；；偏大。
【解析】秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏，由闭合电路的欧姆定律：；解得：
由于R随压力的增大而增大，则电流表随压力的增大而减小，所以重力最小时，电流最大，那么重力的零刻度线在电流表的满刻度处，即质量刻度盘的零刻度线在电流表的满刻度处。
结合表达式可知质量刻度盘的刻度线也是不均匀的
当电流表半偏时：；
代入数据，解得当电流表半偏时，压敏电阻：。
电流表示数为200mA：；
代入数据，解得：；
由图a可知：；
当时，；
则待测重物质量。
若电源电动势减小，内阻变大，进行了步骤 a操作，当测量时，由于电源电动势减小，导致电流偏小，压敏电阻阻值偏大，测量结果偏大。
13.【答案】解：设充气n次可以让气体压强增大至3 atm。以蹦蹦球内原来的气体和所充的气体整体为研究对象，
由玻意耳定律得：
代入数据，解得：次；
气体发生等容变化，由查理定律得：
可得：。
本题的关键要明确不变量，运用玻意耳定律，解题要注意确定气体的初末状态参量。

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】解：根据题意可知，两球发生弹性碰撞，由动量守恒定律和能量守恒定律有
，

解得 ，
小球 Q 在复合场中的运动过程中，对小球 Q 受力分析，受竖直向上的电场力、竖直向下的重力和洛伦兹力，由于
则小球 Q 在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，则有
解得
画出小球 Q 的运动轨迹，如图所示
由几何关系有
解得
小球 Q 在复合场中的运动时间
设小球Q第一次落地点与桌面右边缘的水平距离为，由中小球Q运动的几何关系可得：
时间t内，小球P向左做匀速直线运动，位移
所以此时两者水平间距

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】解：由法拉第电磁感应定律可知
所以电动势大小恒定， 由欧姆定律得
电荷量与电流关系
联立可得：流过电阻R电荷量的绝对值；
到时间内产生恒定直流电动势，大小
到时间内产生正弦式交流电，最大值
总热量
电阻R上产生的热量
解得2。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】