2024-2025学年湖北省高二上学期1月期末物理试卷（解析版）

这是一份2024-2025学年湖北省高二上学期1月期末物理试卷（解析版），共16页。试卷主要包含了选择题的作答，非选择题的作答等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3．非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4．考试结束后，请将本试卷和答题卡一并上交。
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1. 以下哪个措施是为了防止涡流的危害（ ）
A. 电磁炉所用的锅要用金属厚平底锅
B. 变压器用互相绝缘的硅片叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯
C. 利用金属探测器探测埋在地下的地雷
D. 磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上
【答案】B
【解析】AC．电磁炉所用的锅要用金属厚平底锅、利用金属探测器探测埋在地下的地雷都是对涡流的应用，故AC错误；
B．相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯，可减小变压器中的涡流，是防止涡流的危害，故B正确；
D．磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，是利用电磁阻尼尽快使得线圈停止运动，故D错误。
故选B。
2. 如图所示为一根粗细均匀的木筷，下端绕几圈铁丝，竖直浮在水杯中，将木筷竖直向上拉一小段距离A，然后由静止释放并开始计时，经时间木筷第一次下降到最低点。在一段时间内木筷在竖直方向的上下振动可近似看作简谐运动。若取竖直向上为正方向，则木筷的振动方程为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】由题意，木筷在竖直方向的做简谐运动。从平衡位置向上拉开距离A后由静止状态释放，则释放点为简谐运动的最高点，振幅为A，且初相为。木筷从最高点下降至最低点的时间为半个周期，可得
即振动方程为
故选C。
3. 如图所示，在正方形的四个顶点处固定平行长直导线，导线中通入大小相等的恒定电流，方向垂直正方形平面，下列截面图中，在正方形中心O处磁感应强度最大的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】令每根导线在O点产生的磁感应强度为B。根据题意，由右手螺旋定则知A项图中处于对角线的两根导线电流产生磁场正好相互抵消，所以O点的磁感应强度为0；B项图中O点的磁感应强度为2B；同理可知C项图中O点的磁感应强度为2B；D项图中O点的磁感应强度为。
故选D。
4. 如图所示，用的铁锤钉钉子。打击前铁锤的速度大小为，方向竖直向下打击后铁锤的速度变为0。设打击时间为，g取，铁锤钉钉子的平均作用力（ ）
A. 200NB. 205NC. 20ND. 25N
【答案】B
【解析】以铁锤为研究对象，取竖直向上为正方向，则打击之前铁锤的速度为
打击之后铁锤的速度为
设钉子对铁锤的平均作用力为F，方向竖直向上，根据动量定理可得
代入数据解得
根据牛顿第三定律可得铁锤钉钉子的平均作用力大小为205N，方向竖直向下。
故选B。
5. 如图甲所示，面积为，匝数为150匝的线圈所在区域存在垂直线圈平面的磁场，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，规定磁场垂直纸面向里为正，线圈与定值电阻R相连。下列说法正确的是（ ）
A. 时，穿过线圈的磁通量为30Wb
B. 时，线圈中的电流改变方向
C. 0~5s内，线圈都有扩张的趋势
D. 0~5s内，b点电势均比a点电势高
【答案】D
【解析】A．当时，，穿过平面的磁通量，故A错误；
BD．磁场先向里减小，再向外增大，由楞次定律可判断出在5s内的感应电流方向始终相同，且为线圈顺时针方向，则b点电势均比a点电势高，故B错误，D正确；
C．根据“增缩减扩”的规律可判断出线圈在内具有扩张趋势，而在内具有收缩趋势，故C错误。
故选D。
6. 如图所示为电流天平，可以用来测量虚线框内匀强磁场的磁感应强度B。它的右臂挂着边长为L的正方形线圈abcd，匝数为n，ab、cd边水平，线圈的一半处于匀强磁场内，磁场方向与线圈平面垂直。当线圈中通入逆时针方向电流I时，调节砝码使两臂达到平衡。撤去磁场后，需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂再次达到新的平衡。则（ ）
A. 磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度的大小为
B. 磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度的大小为
C. 磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度的大小为
D. 磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度的大小为
【答案】A
【解析】撤去磁场后，线圈所受安培力消失，左盘需增加质量为的砝码才能平衡，对右盘砝码及线圈整体进行受力分析可判断出线圈所受总安培力方向为竖直向上，且大小
由左手安培定则可得磁感应强度方向为垂直纸面向里，匝线圈所受总安培力
解得
故选A。
7. 图甲为“魔幻飞碟变形球”，用脚将其踩扁，松开脚一段时间后球会弹起。其简化模型如图乙，两物块A、B拴接在轻弹簧两端。通过物块A向下压缩弹簧至某一位置后由静止释放，则物块B会被弹起离开地面，空气阻力和弹簧的质量忽略不计。下列说法正确的是（ ）

A. 松开脚，B离开地面前，A、B以及弹簧组成的系统机械能不守恒
B. 松开脚，B离开地面后，A、B以及弹簧组成的系统动量守恒
C. 松开脚，B离开地面之前，地面对B弹力的冲量大于A动量的变化量
D. 从B离开地面到弹簧第一次恢复原长的过程中，A的动量变化量小于B的动量变化量
【答案】C
【解析】A．松开脚后，A、B及弹簧组成的系统只有系统内部弹力做功，则系统机械能守恒，故A错误；
B．B离开地面以后，A、B及弹簧组成的系统在竖直方向合力不为0，所以动量不守恒，故B错误；
C．B离开地面之前，对系统A、B及弹簧组成的系统在竖直方向使用动量定理，选取竖直向上为正方向，可得
显然地面对B的冲量，故C正确；
D．从B离开地面到弹簧第一次恢复原长过程中，对A在竖直方向使用动量定理有
对B有
可得A的动量变化量大于B的动量变化量，故D错误。
故选C。
8. 一列简谐横波在时的波动图像如图甲所示，质点M、N刚好在平衡位置，质点P在波峰。质点N的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A. 波沿x轴负方向传播
B. 波沿x轴正方向传播
C. 时，质点M的振动速度正在增大
D. 时，质点N的振动加速度正在增大
【答案】BD
【解析】AB．由图可知质点N在时刻在向下振动，可判断出波沿x轴正方向传播，故A错误，B正确；
C．由图乙可知周期为4s，当时，质点M在平衡位置上方朝最大位移处运动，振动速度正在减小，故C错误；
D．时，质点N在平衡位置下方朝最大位移处运动，则质点N的振动加速度正在增大，故D正确。
故选BD。
9. 如图所示，小球A、B质量分别为m、2m，小球B置于光滑水平面上，小球A从高为h处由静止开始向下摆动，并在最低点与小球B相碰，不计空气阻力。则碰后A球能够摆起的最大高度可能为（ ）
A B. C. D.
【答案】AB
【解析】对小球A从高为h处向下摆动过程由机械能守恒得
如果A、B小球发生弹性碰撞，则取水平向左为正方向，水平方向满足动量守恒
系统机械能守恒
碰后对A球有
解得
如果A、B小球发生完全非弹性碰撞，则水平方向满足动量守恒
碰后对小球A由机械能守恒得
解得
则碰后A球能够摆起的最大高度。
10. 如图所示，圆形区域内存在磁场Ⅰ，方向垂直xOy平面向外，半径为R，圆心位于原点O，磁感应强度大小为（未知），挡板MN平行于x轴，与磁场Ⅰ边界相切于P点，P点处开有小孔。MN下方存在垂直平面向里磁场Ⅱ，磁感应强度大小为。位于磁场Ⅰ左侧，长为的粒子源关于x轴对称，沿x轴正方向持续发射速率为v、质量为m、电量为的粒子，射出的粒子个数沿y轴方向均匀分布。所有粒子经磁场Ⅰ偏转后均从P点射出，厚度不计的挡板KL垂直于MN，，带电粒子的重力及粒子间的相互作用忽略不计，粒子打在挡板上均被挡板吸收。下列说法正确的是（ ）
A. 磁场Ⅰ的磁感应强度的大小为
B. 粒子在MN上能够达到的区间长度为
C. 打在L处的粒子进入磁场Ⅱ时与PN的夹角为45°
D. 挡板KL左侧面吸收的粒子数与粒子源发出粒子数的比值为
【答案】AC
【解析】A．粒子均过P点，粒子在磁场中圆周运动的轨道半径
对粒子，根据洛伦兹力提供向心力有
解得
故A正确；
B．从P点出射的粒子与竖直方向的最大夹角为，根据几何关系可知
解得
从P点射出时与负轴范围为范围内，粒子在MN下方磁场中圆周运动的轨道半径为，根据
得
从P点出射的粒子能打到MN上的范围为A、B之间，由几何关系可知
解得
故B错误；
C．由几何关系可知，刚好打到L处的粒子，在P点出射速度时与竖直方向夹角满足
解得
故C正确；
D．从右下方射出P点，与与竖直方向夹角夹角的粒子可达到挡板左侧，设距轴下方距离为的粒子过P点时，与负方向夹角为，则有
解得
则
故D错误。
故选AC。
二、非选择题：本题共5小题，共60分。
11. 用如图甲所示的气垫导轨来验证动量守恒定律。在气垫导轨的右端装有位移传感器（图中未画出），A、B两物块（可视为质点）沿同一直线运动并发生正碰，若A物块的质量为，B物块的质量为，电脑记录下A、B两物块与传感器的距离x随时间t变化的数据，并绘制出A、B两物块的图像，分别如图乙中a、b所示。
（1）碰撞前B物块的速度大小为______m/s，碰撞后A物块的速度大小为______m/s；（结果均保留两位有效数字）
（2）由题中数据结合图像中提供的信息，可判断两滑块组成的系统在相互作用过程中动量______。（选填“守恒”或“不守恒”）
【答案】（1）2.0 1.0 （2）守恒
【解析】（1）[1]由图像的斜率可知，碰撞前B物块的速度大小为
[2]碰撞后A物块的速度为，负号代表方向为负，即碰撞后A物块的速度大小为。
（2）碰前A的速度为
碰后B的速度为
以向左为正方向，代入数据满足
所以两滑块组成的系统在相互作用过程中动量守恒。
12. 某同学利用如图甲所示的一半径较大的固定光滑圆弧面测定当地重力加速度。该同学将小铁球从最低点移开一小段距离由静止释放，则小铁球的运动可等效为一单摆的简谐运动。
具体步骤如下：
①用游标卡尺测量小球的直径d；
②用秒表测量小铁球的运动周期T；
③更换不同的小铁球进行实验，正确操作，根据实验记录的数据，绘制如图乙所示的图像，横纵轴截距分别为a、b。
（1）测量小铁球运动周期时，开始计时的位置为图甲中的______；（选填“A”、“O”或“”）
（2）由图像可得当地的重力加速度______，圆弧的半径______。
（3）该同学查阅资料得知，单摆做简谐运动的周期是初始摆角很小时的近似值，实验过程中初始摆角对周期T有一定的影响，与初始摆角θ的关系如图丙所示。若实验时该同学释放小铁球的位置离O点较远，初始摆角接近15°，若只考虑初始摆角的影响，重力加速度的测量值会______。（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）
【答案】（1）O （2） （3）偏小
【解析】（1）O点运动速度最快，造成的时间误差最小，故从O点开始计时。
（2）[1][2]由单摆周期公式可得
变形可得
由可知，
解得，
（3）根据单摆周期公式有，
解得，
由题意得，故，故填“偏小”。
13. 某城市公园在布置灯光秀时，为了做出灯光特效，工作人员在面积足够大的湖中离水面深处水平放置一长度为的细灯带发光体，截面图如图所示。该发光体通电后能发出单色光，水的折射率，忽略灯带发光体的粗细，已知，。求：
（1）该单色光由水中进入空气时的临界角C；
（2）夜间通电后，被该细灯带照亮的湖面区域的面积S。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）根据全反射临界角公式有
解得
（2）如图，点光源在深为的水底照亮圆形区域半径为
根据几何关系可知
解得
细灯带照亮的湖面区域的面积为
联立得：
14. 如图所示，质量、半径的光滑圆弧轨道C静置于光滑水平面上，O为圆心，P为轨道最低点，圆弧轨道C左侧地面上静置一质量的水平木板B，木板B的上表面与圆弧轨道P点等高。某时刻质量的滑块A以水平速度从木板B左端滑上，当木板B与圆弧轨道C碰撞前瞬间，滑块A与木板B恰好共速，且滑块A刚好位于木板B的右端。木板B与圆弧轨道C碰后粘合在一起，木板B与滑块A之间的动摩擦因数，重力加速度，滑块A可视为质点，求：
（1）木板B的长度L；
（2）从滑块开始运动至木板与圆弧轨道碰后瞬间的过程中损失的动能；
（3）滑块A相对P点能够上升的最大高度h。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）设木块A与木板B第一次共速，根据动量守恒定律有
解得
根据能量守恒定律有
解得
（2）A与B第一次共速过程中，产生的热量为
解得：
B与C碰后瞬间速度大小为，根据动量守恒定律有
解得
此过程损失的动能为
解得
从滑块开始运动至木板与圆弧轨道碰后瞬间的过程中损失的动能为
解得
（3）A上升到最高点时，A、B、C达共速，根据动量守恒定律有
解得
根据能量守恒定律有
解得
15. 如图所示，竖直平面内有无限长、不计电阻的两组平行光滑金属导轨，宽度均为L，用电阻不计的导线连接，虚线下方轨道间存在匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，磁感应强度大小分别为B和2B，方向垂直平面向里。金属杆甲、乙与导轨等宽，质量分别为m和2m，电阻均为R，甲、乙靠在导轨上，与导轨接触良好。金属杆甲从磁场Ⅰ边界上方高h（未知）处由静止释放，金属杆乙静置在磁场Ⅱ中的上边缘，在金属杆甲进入磁场的同时由静止释放金属杆乙。重力加速度为g，空气阻力不计。
（1）当时，金属杆甲刚进入磁场Ⅰ的瞬间，求甲、乙两杆的加速度大小；
（2）当时，在流经甲杆的电量为q的过程中，求乙杆上产生的焦耳热Q；
（3）当时，求甲、乙两杆最终的速度大小。
【答案】（1）， （2） （3），
【解析】（1）当时，设甲棒刚进入磁场时速度大小，，根据速度—位移公式有
解得
根据法拉第电磁感应定律有
根据欧姆定律有
解得
对甲、乙金属棒，根据牛顿第二定律有，
解得，
（2）当时，甲棒以速度匀速运动，乙棒静止，回路中产生的焦耳热为，则
根据电阻与热量的规律有
（3）当时，甲、乙棒将在磁场先做加速度逐渐减小的匀加速直线运动，任意时刻回路电流为，甲、乙加速度大小为、，根据牛顿第二定律有，
可得
甲、乙同时匀速直线运动，此时回路电流满足
根据微分法可知，
解得
由于导体切割磁感线产生的电流方向相同，则
解得
，