2024-2025学年湖南省长沙市湖南师大附中高二（下）期中考试物理试卷（含答案）

这是一份2024-2025学年湖南省长沙市湖南师大附中高二（下）期中考试物理试卷（含答案），共12页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1.关于分子动理论，下列说法中正确的是( )
A. 图甲中油酸分子直径近似等于实验中滴入浅盘中油酸酒精溶液的体积与它形成油膜面积的比值
B. 图乙为分子力F随分子间距r变化的关系图像，r从0.5r0增大到10r0过程中，分子间的引力先减小后增大，分子势能先减小后增大
C. 图丙为同一气体不同温度下分子的速率分布图，温度T2时分子运动更剧烈，所以温度更高
D. 图丁为布朗运动的示意图，温度越高，每个液体分子的速率均变大；微粒越大，撞击到微粒的液体分子数增多，液体分子对微粒撞击作用的不平衡性越明显
2.传感器是将其他信号转化为电信号的电学仪器，广泛应用于日常生产生活中。某种酒精检测仪的主要元件是酒精气体传感器，其电阻值与酒精气体浓度的关系如图甲所示。该酒精检测仪电路原理如图乙所示，R2为定值电阻。利用该检测仪进行检测时，下列说法中正确的是
A. 当被检测者没有饮酒时，电压表的示数为零
B. 在对饮酒者进行测试时，电压表的示数增大
C. 在对饮酒者进行测试时，电流表的示数减小
D. 在对饮酒者进行测试时，电源的效率降低
3.2024年5月3日嫦娥六号探测器由长征五号遥八运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射，之后准确进
入地月转移轨道，由此开启世界首次月背“挖宝”之旅.如图所示为嫦娥六号探测器登月的简化示意图，首先从地球表面发射探测器至地月转移轨道，探测器在P点被月球捕获后沿椭圆轨道①绕月球运动，然后在P点变轨后沿圆形轨道②运动，下列说法正确的是( )
A. 飞船在轨道①上经过P点时应该加速才能进入轨道②
B. 飞船在轨道②上的环绕速度大于月球的第一宇宙速度
C. 飞船在轨道①上经过P点时的加速度与在轨道②上经过P点时的加速度相同
D. 飞船在轨道①上的周期小于轨道②上的周期
4.如图所示，A、B、C、D是边长为l的正方形的四个顶点，在A点和C点放有电荷量均为q的正点电荷，在B点放一个未知点电荷q′后，D点的电场强度恰好等于0。下列说法正确的是( )
A. q′是正电荷，电荷量q′=2q
B. q′是负电荷，电荷量q′=2 2q
C. 将q′沿BD连线从B点移到D点的过程中，静电力一直不做功
D. 将q′沿BD连线从B点移到D点的过程中，其电势能先变大后变小
5.CS是一款优秀的第一人称射击类游戏，竞技性极强，在对局中经常需要队友之间的战术配合，“封高台烟”就是其中比较经典的战术之一。这种战术需要一名玩家通过反弹(可认为是完全弹性的，反弹前后水平速度方向反向、大小不变，竖直速度不变)的方式将烟雾弹扔到身后高度为H的高台上去，其路径可简化为如图所示(烟雾弹水平到达高台)，重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 反弹点的高度为H2
B. 烟雾弹离手到墙壁的时间为t1= 2Hg
C. 烟雾弹离手的初速度为 2gH
D. 若高台上有一高度为H的顶篷，若烟雾弹恰好水平通过顶篷边缘，则将会落在高台上距高台边 2L的地方
6.如图光滑水平面上有a、b、c、d四个弹性小球，质量分别为m、9m、3m、m。小球a一端靠墙，并通过一根轻弹簧与小球b相连，此时弹簧处于原长。小球b和c接触但不粘连。现给小球d一个向左的初速度v0，与小球c发生碰撞，整个碰撞过程中没有能量损失，弹簧始终处于弹性限度之内。以下说法正确的是( )
A. 整个过程中小球a、b、c、d和弹簧组成的系统动量守恒
B. 整个过程中四个弹性小球a、b、c、d的机械能守恒
C. 小球a速度的最大值为920v0
D. 弹簧弹性势能最大值为9320mv02
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.关于下列仪器的原理说法正确的是( )
A. 干簧管可以用来做磁敏传感器，其原理是电磁感应
B. 红外体温计是根据物体的温度与发射的红外线强度变化关系进行工作的
C. 超声波测速仪是利用了多普勒效应，汽车驶向测速仪的速度越大，测速仪接收到的反射波频率就越高
D. 钳形电流表既可以测交变电流的大小，也可以测恒定电流的大小
8.位于坐标原点O的波源在t=0时开始振动，振动图像如图所示，所形成的简谐横波沿x轴正方向传播。平衡位置在x=3.5m处的质点P开始振动时，波源恰好第2次处于波谷位置，则( )
A. 波的周期是0.1s
B. 波的振幅是0.2m
C. 波的传播速度是10m/s
D. 平衡位置在x=4.5m处的质点Q开始振动时，质点P处于波峰位置
9.如图所示，AC⌢为一半径为R的14圆弧，O为圆弧的圆心，OABC构成正方形，图中阴影部分ABC为某种透明材料的横截面。在圆心O处放一激光发射器，发射器能够发出细光束OD垂直照射在14圆弧上，并且光束能够以一定的角速度从OA开始逆时针转过90°，激光在真空中的波长λ0=650 nm，在材料中的波长λ1=325 nm，光在真空中的速度大小为c，不考虑光线的多次反射。若透明材料对该激光的折射率为n，光束在旋转过程中，AB、BC截面上没有光线直接射出部分的总长度为x，则
A. n=2B. n= 2C. x=2(3− 3)R3D. x=2 3R3
10.某电磁缓冲装置如图所示，两足够长且间距为L的平行金属导轨置于同一水平面内，导轨左端与一阻值为R的定值电阻相连，导轨BC段与B1C1段粗糙，其余部分光滑，AA1右侧处于磁感应强度大小为B方向竖直向下的匀强磁场中，AA1、BB1、CC1均与导轨垂直，一质量为m的金属杆垂直导轨放置。现让金属杆以初速度v0沿导轨向右经过AA1进入磁场，最终恰好停在CC1处。已知金属杆接入导轨之间的阻值为R，与粗糙导轨间的动摩擦因数为μ，AB=BC=d，导轨电阻不计，重力加速度为g，下列说法正确的是( )
A. 金属杆经过AA1B1B区域过程，其所受安培力的冲量大小为B2L2dR
B. 在整个过程中，定值电阻R产生的热量为14mv02−12μmgd
C. 金属杆经过BB1的速度小于v02
D. 若将金属杆的初速度加倍，则金属杆在磁场中运动的距离大于4d
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.(1)如图所示的四个图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的四个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是 (用符号表示)
(2)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，所用的油酸酒精溶液的浓度为a，测量中，某位同学测得如下数据：测得体积为V的油酸酒精溶液共有N滴；滴入1滴这样的溶液到准备好的水面撒有痱子粉的盛水的浅盘里，散开后的油膜面积为S，则用以上题中给出的符号表示分子直径d的大小的表达式为：d=
(3)该同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，发现自己所测得的数据偏大，则对出现这种结果的原因，下列说法中可能正确的是
A.油酸未完全散开
B.油酸溶液浓度低于实际值
C.计算油膜面积时，将所有不足一格的方格计为一格
D.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸体积进行计算
12.传感器在科研、生活、生产中有广泛的应用。小李想根据热敏电阻的阻值随温度变化的规律，探测温度控制室内的温度。实验室提供的器材有：
热敏电阻RT；
电流表G(内阻Rg为80Ω，满偏电流为Ig)；
定值电阻R(阻值为20Ω)；
电阻箱R0(阻值0∼999.9Ω)；
电源E(电动势恒定，内阻不计)；
单刀双掷开关S1、单刀单掷开关S2；导线若干。
请完成下列步骤：
(1)该小组设计了如图(a)所示的电路图。根据图(a)，在答题卡上完成图(b)中的实物图连线____。
(2)开关S1、S2断开，将电阻箱的阻值调到____(填“最大”)或“最小”)。开关S1接1，调节电阻箱，当电阻箱读数为20Ω时，电流表示数为Ig。再将S1改接2，电流表示数为13Ig，得到此时热敏电阻RT的阻值为____ Ω。
(3)该热敏电阻RT阻值随温度t变化的RT−t曲线如图(c)所示，结合(2)中的结果得到温度控制室内此时的温度约为____℃。(结果取整数)
(4)电阻R的可能作用是 。
A.限制通过RT的电流
B.增加电流表G的灵敏度
C.保护电流表G不被烧坏
D.与G表组成大电流计，调节测温区间
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.汽缸长为L=2m，固定在水平面上，汽缸中有横截面积为S=50cm2的光滑活塞封闭了一定质量的理想气体。已知环境温度为t=27 ∘C，大气压强为p0=1×105Pa，气柱长为L0=0.5m。汽缸和活塞的厚度忽略不计，导热性能良好。现用水平拉力向右缓慢拉动活塞。
(1)求活塞到达缸口时缸内气体压强；
(2)求活塞到达缸口时水平拉力的大小。
14.如图(a)所示，在竖直面内以O点为坐标原点、取水平向右为x轴正方向、竖直向上为y轴正方向建立直角坐标系xOy。坐标系所在空间存在着匀强电场和匀强磁场，t=0时电场方向沿y轴负方向，其方向变化如图(b)所示，磁场垂直于坐标系平面向外。电荷量大小为q的小球(可视为质点)在t=0时刻从坐标原点O获得一沿x轴正方向的初速度，恰好能够在坐标平面内做匀速圆周运动，运动一圈后开始沿直线运动，重力加速度为g，求：
(1)小球的电性和质量以及匀强磁场的磁感应强度大小；
(2)小球的初速度大小；
(3)t=2.5t0时刻小球的位置坐标。
15.如图甲所示，平行金属导轨ADEFG一A′D′E′F′G′间距为l=0.6m。其中AD、A′D′为处于竖直平面半径R=1m的14圆弧，D、D′为圆弧的最低点，此区域有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B1=2T。DD′右侧的轨道处于水平面上，相同宽度均为b=1.0m的三个区域，除DD′E′E和FF′G′G无磁场，其余区域均有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B2=1T。“H”形固联框架由b、c两根相同的金属棒和中间的绝缘轻杆组成(见图乙)，静置于DEE′D′区域。轨道的末端连接有一电容C=0.5F的电容器，开始时电键K断开着。现给金属棒a以一竖直向下的初速度v0=3m/s从AA′处冲下，同时给其施加一外力，使棒a恰沿圆弧轨道匀速下滑，运动至DD′时立即撤去此外力，棒a在DEE′D′区域与“H”形框架发生正碰而粘在一起成组合体，组合体穿越EFF′E′磁区，组合体整个刚经过GG′时闭合电键K，最终达到稳定的运动状态。已知三根金属棒质量均为m=0.1kg，电阻均为r=2Ω，长度均为l=0.6m，绝缘轻杆长度为d=0.5m。整个过程金属棒均与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计，所有接触处皆光滑。取重力加速度g=10m/s2。求：
(1)a棒从AA′运动到DD′的过程中，通过金属棒b的电量和该外力对a棒所做的功(π≈3)；
(2)组合体最终的速度大小；
(3)画出组合体穿越水平面上EFF′E′磁场区域过程中，c棒两端的电压UHH′随位移x变化的图像。(以EE′位置为坐标原点O)
参考答案
1.C
2.D
3.C
4.B
5.D
6.C
7.BC
8.BC
9.AC
10.BD
11.dacb
VaNS
AD

12.(1)
(2) 最大 200
(3)18
(4)CD

13.解：(1)气体的状态参量
p1=p0=1×105Pa
V1=L0S
V2=LS
气体发生等温变化，由玻意耳定律得p1V1=p2V2
代入数据解得p2=2.5×104Pa
(2)根据平衡条件可得p2S+F=p0S
解得F=375N

14.解：(1)小球在重力、电场力和洛伦兹力的作用下做圆周运动，则电场力与重力平衡，可知电场力竖直向上，电场力方向与电场强度方向相反，则小球带负电，根据qE0=mg
解得：m=qE0g，
小球在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，有：qvB=mv2r，
由题意可知，t=t0时小球恰好运动一个周期，有：，
解得：；
(2)电场的方向变为竖直向上，小球正好做匀速直线运动，根据平衡条件有：mg+qE0=qvB，解得：；
(3)由qvB=mv2r
解得，
t=2.5t0时刻，小球的横坐标，纵坐标，
即位置坐标为。
15.(1)由q=It=ΔΦ32r=B1Rl32r
带入数据得q=0.4C
则qb=0.2C
金属棒a匀速下滑过程中W安=Q=(ε 2)23r2×T4
ε=B1lv0
根据圆周运动规律得T=2πRv0
又W外+mgR−W安=0
解得W外=0.08J；
(2)碰撞过程前后mv0=3mv1
得v1=v03=1m/s
根据动量定理得−F⋅t=3mv′−3mv1
其中F⋅t=B2Il⋅t=B2lB2lvr总⋅t=B22l2x3r2
即−B22l2x3r2=3mv′−3mv1
可知进出磁场过程是线性关系，且带入相应位置受到安培力的x可得，b刚入EE′时，x=0.5m，代入上式−1 2×0.62×0.53×22=3×0.1v2−3×0.1v1
解得v2=0.8m/s
b刚入FF′时，x=1m，代入上式得v3=0.6m/s
b刚出GG′时，x=1.5m，代入上式得v4=0.4m/s；
组合体整体入GG′右后v4=0.4m/s。电键K闭合后先做加速度不断减小的减速运动最终匀速前进。等效为一根棒−qB2l=3mv5−3mv4
又q=ΔQ=CB2lv5
解得v5=0.25m/s；
(3)组合体入磁过程−B22l2x3r2=3mv′−3mv1
可知速度随x线性变化，相应位置的UHH′，刚开始c两端电压为U1=B2lv13=0.2V
运动x=0.5m时U2=B2lv23=0.16V
完全进入磁场，没有电流，此时U3=B2lv2=0.48V
运动到x=1m，开始出磁场U4=2B2lv23=0.32V
运动到x=1.5m，恰好出磁场U5=2B2lv33=0.24V
求得后作图如下