2024-2025学年浙江省杭州市西湖区学军四校联考高二（下）期中物理试卷（含解析）

2024-2025学年浙江省杭州市西湖区学军四校联考高二（下）期中物理试卷
一、单选题：本大题共10小题，共30分。
1.下列选项中物理量为矢量，且单位用国际单位制基本单位表示正确的是（）
A. 力N B. 电流 C. 加速度 D. 功
2.如图所示，重型自卸车装载一巨型石块，当利用液压装置使车厢缓慢倾斜到一定角度，车厢上的石块就会自动滑下．在石块还没有下滑时，随着自卸车车厢倾角变大，以下说法正确的是( )
A. 车厢对石块的支持力变大 B. 车厢对石块的摩擦力变大
C. 车厢对石块的摩擦力变小 D. 车厢对石块的作用力变小
3.如图所示，在考虑空气阻力的情况下，一小石子从O点抛出沿轨迹OPQ运动，其中P是最高点，若空气阻力大小与瞬时速度大小成正比。下列说法正确的是（　　）
A. 在P点小石子速度水平，加速度竖直向下 B. 在P点小石子的加速度小于重力加速度
C. 小石子在水平方向上一直做匀速直线运动 D. 小石子在O的加速度比在Q的加速度大
4.如图所示，在竖直向上的匀强磁场中将金属棒ab从某高处水平抛出，不计空气阻力，金属棒ab在运动过程中（　　）
A. 感应电动势大小不变，且＞
B. 感应电动势大小不变，且＜
C. 由于速率不断增大所以感应电动势不断变大，且＞
D. 由于速率不断增大，所以感应电动势不断变大，且＜
5.小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线在P点的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则下列说法中错误的是()
A. 随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大
B. 对应P点，小灯泡的电阻为R＝
C. 对应P点，小灯泡的电阻为R＝
D. 对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积
6.让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物由静止开始经过同一加速电场加速，然后在同一偏转电场里偏转，最后都从偏转电场右侧离开，图中画出了其中一种粒子的运动轨迹，下列说法正确的是（）
A. 在加速电场中运动时间最长的是一价氢离子
B. 经加速电场加速度后动能最小的是二价氦离子
C. 在偏转电场中三种离子的加速度之比为1:4:2
D. 在加速和偏转过程中三种离子的轨迹都重合
7.我国空间站采用的太阳能帆板是新一代的柔性太阳翼，太阳能帆板面积达110m2，能自动调整帆面与阳光垂直，每天能发电430kWh。已知日地平均距离约是1.5×1011m，太阳的辐射功率P大约为4×1026W，空间站高度较低，相对于地球半径可忽略，以下推断正确的是（　　）
A. 太阳能帆板每平方米上接收的太阳辐射功率约为1.4×102W
B. 太阳能帆板接收的太阳辐射总功率约为1.6×106W
C. 太阳能帆板每天接收太阳辐射能量约为1.9×103kWh
D. 太阳能帆板把太阳辐射能量转化为电能的效率约为46%
8.如图所示为一束太阳光射到截面为六角形的冰晶上时的光路图，、为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是（　　）
A. 在冰晶中，光的传播速度较大
B. 通过同一装置发生双缝干涉，光的相邻条纹间距较大
C. 从同种玻璃中射入空气发生全反射时，光的临界角较小
D. 用同一装置做单缝衍射实验，光的中央亮条纹更宽
9.为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口，加垂直于上下底面磁感应强度为B的匀强磁场，在前后两个面内侧固定有金属板作为电极，污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U。若用Q表示污水流量（单位时间内流出的污水体积），下列说法中正确的是（ ）
A. 若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高
B. 前表面的电势一定低于后表面的电势，与哪种离子较多无关
C. 电压表的示数与污水中离子浓度有关
D. U与污水流量Q成反比，U与c成正比
10.2025年1月13日，我国自主研制的捷龙三号运载火箭在山东海洋海域成功发射，一次将十颗卫星送入预定轨道，创造了我国海上发射的新纪录。其中卫星A、B在同一平面内沿同一方向绕地球做匀速圆周运动，它们之间的距离随时间变化的关系如图所示，不考虑 A、B之间的万有引力，已知卫星A的线速度大于卫星B的线速度，下列说法正确的是（　　）
A. 卫星A、B的轨道半径之比为
B. 卫星B的周期等于T
C. 卫星A的线速度大小为
D. 卫星A、B从相距最近到相距最远的最短时间间隔小于
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
11.1932年，在宇宙线实验中发现了正电子。科学家利用放在强磁场中的云室来记录宇宙线粒子，并在云室中加入一块厚铅板，借以减慢粒子的速度。当宇宙线粒子通过云室内的匀强磁场（垂直于纸面）时，拍下粒子径迹的照片，如图所示。下列说法正确的是（）
A. 正电子沿图中径迹自右向左运动
B. 放射性物质在发生衰变时，质量数改变
C. 正电子穿过铅板后对应的物质波的动量减小
D. 正电子穿过铅板后对应的物质波的波长变长
12.如图所示，沿x轴正方向传播的一列横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为。下列说法正确的是（ ）
A. 从图示时刻开始，质点b比质点a先回到平衡位置
B. 从图示时刻开始，经时间处质点通过的路程为
C. 若该波波源从处沿x轴正方向运动，则在处接收到的波的频率将小于
D. 若该波传播过程中遇到宽约为的障碍物，则能发生明显的衍射现象
13.、是两个带电小球，质量分别是、，电荷量大小分别是、，用两条等长绝缘细线悬挂在同一点，两球静止时如图所示，此时细线对两球的拉力分别为、，两球连线与所在竖直线的交点为，且，下列说法正确的是（　　）
A. B.
C. D.
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
14.如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律。图中的O点为小球抛出点在记录纸上的垂直投影。先将弹性小球A多次从斜轨上P位置静止释放，找到其平均落点E。然后，把半径相同的弹性小球B静置于水平轨道的末端，再将A球从斜轨上P位置静止释放，两球相碰，重复多次，分别确定碰后A球和B球的平均落点D和F。测得A球的质量为，B球的质量为，且。
(1)实验中，确定平均落点需要的器材是________（选填选项前的字母）。
A．天平 B．秒表 C．圆规
(2)分别测出O到平均落点的距离，记为OD、OE、OF。
①实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，可以通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度。
②在误差允许范围内，若关系式______成立，即可验证碰撞前后动量守恒。
(3)上述实验中，A球和B球的碰撞可视为弹性碰撞，关于射程的关系式中，成立的是________（选填选项前的字母）。
A． B． C．
15.某实验小组设计了如图甲所示的电路，用于测量一金属丝的电阻率。其中电流表（量程，内阻）、电流表（量程，内阻）、电阻箱R（阻值范围）、定值电阻。
(1)图甲中虚线框中可视为一个量程为的电压表，则定值电阻_______（结果保留2位有效数字）。
(2)实验操作步骤如下：
a．如图乙所示，用螺旋测微器测量金属丝直径_______
b．将该金属丝正确接入图甲电路，测得接入电路的金属丝长度
c．合上开关，调节电阻箱，记录下电阻箱的阻值R和对应的电流表的示数、电流表的示数，并根据多组测量数据，作出如图所丙所示的图像。
(3)根据图丙图像，该金属丝的电阻为_______（结果保留2位有效数字）。代入电阻的决定式，即可求解电阻率。
(4)调节电阻箱阻值R，可得到多组电阻箱阻值R和对应的电流表、的示数。能否求解电源电动势和内阻的数值？_______（选填“能”或“不能”）
四、计算题：本大题共4小题，共44分。
16.如图所示是某热学研究所实验室的热学研究装置，绝热汽缸A与导热汽缸B均固定于桌面，由刚性杆连接的绝热活塞与两汽缸间均无摩擦，两活塞之间为真空，汽缸B活塞面积为汽缸A活塞面积的2倍。两汽缸内装有理想气体，两活塞处于平衡状态，汽缸A中气体体积为V0，压强为p0，温度为T0，汽缸B中气体体积为3V0，缓慢加热A中气体，停止加热达到稳定后，A中气体压强为原来的2倍。设环境温度始终保持不变，汽缸A中活塞不会脱离汽缸A，求：
（1）加热前汽缸B中气体的压强；
（2）加热达到稳定后汽缸B中气体的体积VB；
（3）加热达到稳定后汽缸A中气体的温度TA。
17.某课外活动小组设计出某款游戏装置，其简化图如图甲所示，该装置包括轻质弹射器、光滑的竖直圆轨道且在圆形轨道内部存在竖直向下、大小为的匀强电场、平直轨道，其中 A点左侧平直轨道以及弹射器内壁均是光滑的，右侧平直轨道AB是粗糙的，且滑块1、2（均可视为质点）与水平轨道AB之间的动摩擦因数均为，圆轨道的半径，与轨道AB平滑连接。现缓慢向左推动质量的滑块1，其受到的弹力F随压缩量的变化关系如图乙所示，压缩量为时，弹射器被锁定。某时刻解除锁定，滑块1被弹出后，与静置于A点、质量，带电荷量为的滑块2发生碰撞并粘合为一体，不计空气阻力，假设在运动过程中滑块所带电荷量保持不变，重力加速度。
（1）求弹射器被锁定时具有的弹性势能大小及碰后粘合体的速度；
（2）若粘合体恰好通过圆轨道的最高点，求粘合体通过圆轨道最低点B时受到的支持力大小；
（3）要使粘合体能进入圆轨道运动且不脱离轨道，求平直轨道AB段的长度范围。
18.如图所示，一个半径为的圆形金属导轨固定在水平面上，一根长也为、电阻的金属棒的一端与导轨接触良好，另一端固定在圆心处的导电转轴上．圆形导轨边缘和圆心处分别引出两条导线，与倾角、间距的两足够长的平行金属导轨相连，一长为、质量、电阻的金属棒放置在导轨上，与导轨垂直并接触良好．倾斜导轨末端接着水平金属导轨，其连接处为一小段绝缘材料，水平轨道上接有阻值也为的电阻．已知圆形金属导轨区域和长的矩形区域间有竖直向上的匀强磁场，倾斜导轨处有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度大小均为刚开始锁定金属棒，并使金属棒以的角速度绕转轴逆时针匀速转动，不计电路中其他电阻和一切阻力，取．
求金属棒中产生的感应电动势大小；
某时刻起，解除金属棒的锁定．
求在倾斜轨道上运动的最终速度；
整个过程电阻上产生的热量．
19.如图1所示是一种质谱仪的原理图，和两板间有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，两板间电压，两板间距，板间磁场的磁感应强度，下方区域存在另一磁感应强度的匀强磁场。带电粒子沿和板间的中心线从小孔进入该装置，后经狭缝以某一速度垂直进入下方磁场，最后打到照相底片上。某一次实验中入射大量氢离子（），已知氢离子（）的质量为，电荷量为，其重力忽略不计，设中子和质子质量相同。求：
(1)氢离子（）进入区域的速度大小；
(2)若有两种粒子沿中心线从进入区域，打到底片的位置距的距离分别为和，求两种粒子的比荷之比；
(3)受到其他因素影响，发现从射入的氢离子（）速度方向有微小的发散角，如图2所示，使得氢离子打在照相底片上会形成一条亮线，测得最大的发散角的余弦值，求该亮线的长度；
(4)在分离氢元素的两种同位素离子（与电荷量相同，质量数为）时，各种离子有微小的发散角外，其速度还有波动，即，要能有效区分出同位素离子，照相底片上亮线之间的间距应不小于相邻较短亮线长度的十分之一，则应满足什么条件？（保留两位小数）
1.【答案】
【解析】A．力是矢量，但单位N是导出单位，是由基本单位推导出来的，故A错误；
B．电流是标量，且单位mA（毫安）不是国际单位制基本单位，故B错误；
C．加速度是矢量，单位 是由国际制基本单位米 和 组成，故C正确；
D．功是标量，虽然单位 由基本单位组成，但物理量非矢量，故D错误。
故选C。
2.【答案】
【解析】【分析】
对石块受力分析，列出支持力与摩擦力的表达式后结合角度变化分析二力的变化情况，由平衡条件分析车厢对石块的作用力是否变化。
【解答】
车厢缓慢倾斜时，石块处于平衡状态,受力如图
则沿斜面方向有=mg,垂直于斜面方向有=mg,所以倾角增大时, 车厢用对石块的支持力逐渐减小, 摩擦力逐渐增大, 车厢对石块的作用力始终与重力等大、反向, 保持不变。
故选B。
3.【答案】
【解析】AB．P是最高点，此时小石子的速度水平向右，空气阻力方向与速度方向相反，则在P点小石子受水平向左的阻力和竖直向下的重力，合力向左下方，加速度向左下方，此时合力大于重力，加速度大于重力加速度，故AB错；
CD．若把阻力分解成水平阻力和竖直阻力，小石子在O点和Q点的受力如图

小石子在水平方向一直受空气阻力作用，一直做减速运动，且小石子在O点受到的水平分力和竖直分力都较大，则合力也较大，加速度也较大，故C错误，D正确。
故选D。
4.【答案】
【解析】【分析】
本题考查对感应电动势公式的理解和平抛运动的特点，注意到线切割磁感线v是垂直B的速度，难度不大。
【解答】
金属棒ab做平抛运动，其水平方向的分运动是匀速直线运动，水平分速度保持不变，设为v0，由感应电动势公式E=Blvsinα，vsinα是垂直于磁感线方向的分速度，即是平抛运动的水平分速度，等于v0，则感应电动势E=Blv0，B、l、v0均不变，则感应电动势大小保持不变，根据右手定则可知φa＞φb。
故选：A。
5.【答案】
【解析】解：
A、由电阻R=可知，灯泡的电阻等于图线上的点与原点连线斜率的倒数，电压增大，斜率减小，则电阻增大，故A正确；
B、C、由图象可知，P点对应的电压为U1，电流为I2，则灯泡的电阻R=，故B正确，C错误；
D、因为P=UI，所以图象中矩形PQOM所围的面积为对应P点小灯泡的实际功率，故D正确。
本题选错误的，故选：C
该小灯泡是非线性元件，其电阻等于图线上的点与原点连线斜率的倒数，根据斜率的变化分析电阻的变化；找到P点对应的电压和电流，根据欧姆定律求出此时灯泡的电阻；由功率公式可对应图线的“面积”．
对于线性元件，其电阻R==，非线性元件，R=≠；对于U-I图与I-U图要区分清楚，电阻等于斜率，还是等于斜率的倒数不能搞错．
6.【答案】
【解析】B.设加速电压为，加速过程根据动能定理有，可得，知加速后动能最小的离子是一价离子，故B错误；
A.设加速电场板间距离为L，在加速电场中运动时间，根据荷质比可知，加速时间最长的是一价氦离子，故A错误；
C.设偏转电板间距离为d，偏转过程做平抛运动，则有，知三种离子加速度之比为，故C错误；
D.在加速电场中，受力方向相同，做直线运动，轨迹相同；在偏转电场中，当水平位移为时偏转轨迹为，可知偏转轨迹与q、m无关，三种离子轨迹重合，故D正确。
故选D。
7.【答案】
【解析】A．太阳能帆板每平方米上接收的太阳辐射功率
A错误；
B．太阳能帆板接收的太阳辐射总功率
B错误；
C．太阳能帆板每天接收太阳辐射能量
C正确；
D．太阳能帆板把太阳辐射能量转化为电能的效率
D错误；
故选C。
8.【答案】
【解析】A．由图看出，太阳光射入六角形冰晶时，a光的偏折角小于b光的偏折角，由折射定律得知，六角形冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率，由
知b光的传播速度小，A错误；
B．a光的折射率小于b光的折射率，a光的频率小于b光的频率，所以a光的波长大于b光的波长，根据
a光相邻条纹间距大，B正确；
C．由临界角公式
a光的折射率小，a光的临界角大，C错误；
D．b光的折射率大，波长短，波动性弱，当用b做单缝衍射实验，要比用a做中央亮条更窄， D错误。
故选B。
9.【答案】
【解析】AB．正、负离子从左向右移动，根据左手定则，正离子所受的洛伦兹力指向后表面，负离子所受的洛伦兹力指向前表面，所以后表面电极的电势比前表面电极的电势高，且电势的高低与哪种离子较多无关，故A错误，B正确；
C．最终稳定时，离子受洛伦兹力和静电力平衡，有
可得
则电压表的示数U与v成正比，与离子浓度无关，故C错误；
D．污水的流量
则
则U与污水流量Q成正比，U与c成反比，故D错误。
故选B。
10.【答案】
【解析】A．设卫星A、B的轨道半径分别为 ，则 ，
解得 ， ，
则 ，
故A错误；
B．根据万有引力提供向心力可得 ，
所以 ，
则 ，
又因为 ，
解得 ， ，
故B错误；
C．设卫星A的线速度大小为 ，则 ，
故C正确；
D．设卫星 从相距最近到相距最远的最短时间间隔为 ，则 ，
解得 ，
故D错误。
故选C。
11.【答案】
【解析】A．正电子穿过铅板后，速度减小，由
得
则正电子在磁场中做圆周运动的半径减小，可知正电子自左向右运动，故A错误；
B．放射性物质在发生 衰变时，实质是一个中子转化为一个质子和一个电子，衰变后的原子核的核电荷数增加1，总的质量数不变，故B错误；
C．电子速度减小，则动量减小，则其对应的物质波的动量减小，故C正确；
D．根据 可知，当动量减小，则波长变长，则对应的物质波的波长变长，故D正确。
故选CD。
12.【答案】
【解析】A．根据“同侧法”知，题图所示时刻两质点均向y轴负方向振动，故质点a比质点b先回到平衡位置，故A错误；
B．根据题图知波长为 ，则周期
则经过 质点的路程为两个振幅，即为0.4m，故B正确；
C．波的频率为
波源从x=0处沿x轴正方向运动，在靠近接收者，由多普勒效应，可知在x=20m处接收到的波的频率将大于50Hz，故C错误；
D．波发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸接近或小于波长，根据题意可知，障碍物的尺寸小于波的波长，所以波能发生明显的衍射现象，故D正确。
故选BD。
13.【答案】
【解析】【分析】
依据库仑定律，即可判定库仑力与电量的乘积有关；根据三角知识，结合相似之比，及平衡条件下的受力分析，与力的合成与分解法则，即可一一求解。
本题中库仑力是两个小球联系的纽带，运用三角形像是由平衡条件分别找出两个小球的质量与库仑力关系是解题的关键。
【解答】
A.因两球之间的作用力是相互作用力，则无法判断两球带电量的多少，故A错误；
BCD.A球受力如图所示：
A球受到库仑力F、绳子拉力、重力mAg，三力构成的三角形与三角形OBA相似，则：；同理C球所受三个力F、、mC g构成的三角形与三角形OBC相似，则。 因OA=OC，所以mA：mC=：；mA：mC=BC：AB，故BD正确，C错误。
故选BD。
14.【答案】
【解析】（1）确定平均落点的方法是用最小的圆将小球的落点圈起来，该圆的圆心即为小球的平均落点，故需要用圆规。
故选C。
（2）由于小球做平抛运动，下落高度相同，所用时间相等，则 ， ，
由此可知，可以通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度，若碰撞过程动量守恒，则
即
（3）由碰撞过程动量守恒，有
由机械能守恒，有
联立解得速度关系为
即
故选A。
15.【答案】
【解析】（1）改装量程为 的电压表，应该串联一个电阻阻值为 。
（2）用螺旋测微器测量金属丝直径
由于读数误差存在，结果在 范围内均正确。
（3）根据欧姆定律有
则
根据图像可知，斜率
解得
（4）根据闭合回路欧姆定律有
可知分别取两组电阻箱阻值R和两电流表 、 的示数，通过解二元一次方程，能够测得电源电动势和内阻。
16.【答案】
【解析】（1）汽缸B活塞的面积为汽缸A活塞的面积2倍，初状态选两活塞为研究对象，根据平衡条件p0SA=pBSB
解得
（2）末状态选两活塞为研究对象，汽缸A末态压强为2p0，根据平衡条件2p0SA=pB′SB
解得pB′=p0
汽缸B中气体，初、末温度不变，根据玻意耳定律得pB 3V0=pB′VB
解得汽缸B中气体体积
（3）两活塞移动的距离相同，汽缸B活塞面积为汽缸A活塞面积的2倍，汽缸B中气体体积减小了，则汽缸A体积增加，则加热后汽缸A体积为
根据理想气体状态方程得
解得
答：（1）加热前汽缸B中气体的压强为；
（2）加热达到稳定后汽缸B中气体的体积VB为V0；
（3）加热达到稳定后汽缸A中气体的温度TA为T0。
（1）根据平衡条件，对两活塞为研究对象分析求解；
（2）根据平衡条件，结合玻意耳定律分析求解；
（3）根据理想气体状态方程，结合两活塞移动的距离相同，汽缸B活塞面积为汽缸A活塞面积的2倍分析求解。
本题考查了理想气体状态方程，理解气体前后压强、体积和温度的变化关系是解决此类问题的关键。
17.【答案】
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
18.【答案】
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
19.【答案】
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
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