湖北省楚天协作体2024-2025学年高二下学期4月期中物理试卷（解析版）

这是一份湖北省楚天协作体2024-2025学年高二下学期4月期中物理试卷（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，4s等内容，欢迎下载使用。
1.答题前，先将自己的姓名、准考证号、考场号、座位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。
第Ⅰ卷 选择题
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。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. 下列说法正确的是（ ）
A. 物体的内能改变时温度一定改变
B. 物体运动速度越大，其分子的运动越剧烈
C. 分子势能和分子间作用力有可能同时随分子间的距离增大而增大
D. 向一锅水中撒点胡椒粉，加热时发现水中胡椒粉翻滚，说明温度越高布朗运动越剧烈
【答案】C
【解析】A．物体的内能改变时温度不一定改变。例如：零摄氏度的冰融化成零摄氏度的水时吸收热量，内能增加，故A错误；
B．分子运动情况与物体本身的机械运动情况无关，故B错误；
C．在的某个范围内，分子势能和分子间作用力有可能同时随分子间的距离增大而增大，故C正确；
D．胡椒粉翻滚不是布朗运动，是由于热水的对流而运动的，故D错误。
故选C。
2. 安检时，当金属探测仪靠近金属物体，会产生感应电流，发出警示信号。图中与其工作原理相同的实验装置是（ ）
A B.
C. D.
【答案】B
【解析】A．安检时，当金属探测仪靠近金属物体，会产生感应电流，发出警示信号，利用了电磁感应的原理，图中利用电流产生磁场吸引铁质材料的原理，该图中没有利用电磁感应原理，故A错误；B．图中导体切割磁感线产生感应电动势，图示利用了电磁感应的原理，故B正确；C．图中利用磁场对电流有安培力的原理，该图中没有利用电磁感应原理，故C错误；D．图中利用电流产生的磁场对小磁针有磁场力的作用，该图中没有利用电磁感应原理，故D错误。
3. 浙江大学高分子系某课题组制备出了一种超轻的固体气凝胶，它刷新了目前世界上最轻的固体材料的记录。设气凝胶的密度为（单位为kg/m3，摩尔质量为M（单位为kg/ml），阿伏加德罗常数为NA，则（ ）
A. 每个气凝胶分子的直径为
B. 每个气凝胶分子的体积为
C. 质量为m的气凝胶所含分子数为
D. 气凝胶的摩尔体积为
【答案】B
【解析】A．设每个气凝胶分子的直径为D，则有
解得每个气凝胶分子的直径为
故A错误；
B．1ml气凝胶中包含NA个分子，故每个气凝胶分子的体积为
故B正确；
C．质量为m的气凝胶所含有的分子数为
故C错误；
D．气凝胶的摩尔体积为
故D错误。
故选B。
4. 如图所示的电路中，电容器的上极板右端连接橡皮绳左端（绷直但无弹力），橡皮绳右端固定，电容器上极板左端接有拉手，不施加拉力时，电容器上下极板正对。现对拉手施加拉力后保持不变，先把开关拨到a，电路稳定后再把开关拨到b，测出此时振荡电流的周期就能推算拉力大小。已知该电路振荡电流的周期满足以下关系式，下列说法正确的是（ ）
A. 开关由a拨向b瞬间，流经电流传感器的电流为零
B. 开关拨向a，电路稳定后，电容器上极板带上负电
C. 开关拨向b后，若LC电路发生阻尼振荡，周期逐渐减小
D. 传感器检测到的振荡电流周期越小，表示施加的拉力越小
【答案】A
【解析】A．开关由a拨向b瞬间，电容器刚要放电，流经电流传感器的电流为零，故A正确；
B．开关拨向a，电容器充电，电容器上极板与电源的正极相连，电路稳定后，电容器上极板带上正电，故B错误；
C．开关拨向b后，若LC电路发生阻尼振荡，该电路振荡电流的周期，电容和电感均不变，周期不变，故C错误；
D．传感器检测到的振荡电流周期越小，则电容越小，由可知电容器两极板的正对面积越小，表示施加的拉力越大，故D错误。
故选A。
5. 浙江安吉云上草原景区推出“窝囊版”蹦极，很多网友纷纷前往景区打卡。为了研究蹦极过程，做以下简化：忽略阻力，将游客视为质点，运动始终沿竖直方向，游客从O点自由下落，至A点弹性绳自然伸直，经过合力为零的B点到达最低点C，然后弹起，整个过程中弹性绳始终在弹性限度内。下列说法正确的是（ ）
A. 在O→B过程和在B→C过程中蹦极者动量变化量相等
B. 在O→A→B→C过程中蹦极者受到的重力冲量等于弹性绳弹力冲量
C. 在A→B→C过程中任意一段时间内，蹦极者受到合力的冲量方向始终向上
D. 在O→A过程中蹦极者受到的重力冲量等于动量的改变量
【答案】D
【解析】A．在O→B过程和在B→C过程中蹦极者动量的变化量大小相等，但方向相反，故A错误；
B．在O→A→B→C过程中蹦极者受到的重力冲量于弹性绳弹力冲量大小相等，方向相反，故B错误；
C．在A→B过程中，蹦极者受到合力的冲量方向竖直向下，在B→C过程中，蹦极者受到合力的冲量方向竖直向上，故C错误；
D．在O→A过程中，蹦极者只受到的重力，无弹力，则重力冲量等于动量的改变量，故D正确。
故选D。
6. 如图所示是碰球游戏，在水平桌面上固定一个内壁光滑的半径为R的管形圆轨道，a、b、c、d为圆上四个等分点。在内部放置质量分别为3m和5m的A、B两个发光弹力球（球径略小于管径，管径远小于R），开始时B球静止于a点，A球以一定的初速度向右与B球发生弹性碰撞，已知两球只有碰撞时才发光，则第二次发光点在（ ）
A. b、c之间B. c、d之间C. c点D. d点
【答案】D
【解析】令第一次碰撞前A的速度为，根据动量守恒定律有
根据碰撞前后机械能守恒定律有
解得：，
碰撞之后A、B的线速度大小之比为1：3，则碰撞之后A反向运动的路程为B顺时针运动的路程的三分之一时，两球再次相遇，可知，第二次发光点在d点。
故选D。
7. 如图所示，将一个半圆形线状光源水平放在水池水面下，通过支架（图中未画出）可以调节光源距离水面的深度H，随着H不同，人们在水面上会看到不同形状的发光区域。已知半圆形线光源的半径为R，水的折射率为，下列说法中正确的有（ ）
A. 当时，水面上的发光区域面积为
B. 当时，水面上的发光区域类似“爱心”形状
C. 当时，水面上的发光区域面积为
D. 当时，水面上的发光区域为“半圆”形状
【答案】A
【解析】取线光源上某一点作为点光源，点光源发出的光在水面上有光射出的水面形状为圆形，设此圆形的半径为r，点光源发出的光线在水面恰好发生全反射的光路图如图所示
根据
可得
根据几何关系可得
BD．当，即时，水面上的发光区域类似“月牙”形状；当，即时，水面上的发光区域类似“爱心”形状，故BD错误；
A．当时，，水面上的发光区域面积
故A正确；
C．当时，，水面上的发光区域面积
故C错误。
故选A。
8. 依次对下列四幅课本插图的说法正确的是（ ）
A. 云母片上石蜡熔化区域的形状呈椭圆形，说明石蜡是非晶体
B. 方解石的双折射现象表现光学性质各向异性，说明方解石为晶体
C. 水黾可以停在水面是因为水黾的密度比水小，所以能漂浮在水面上
D. 水的液面向上弯，说明水浸润玻璃，水银的液面向下弯，说明水银不浸润玻璃
【答案】BD
【解析】A．石蜡虽常被称作“蜡晶”，但它本质上是多种烃类的混合物，实际并非典型晶体；且熔化后呈椭圆形并不能直接说明其为非晶体，故A错误；
B．方解石具有明显的双折射现象，说明其在不同方向的光学性质不相同，这是晶体才具有的各向异性特征，因此方解石为晶体，故B正确。
C．水黾能够在水面上停留主要是由于水的表面张力作用，其身体及足部结构有利于“踩”住水面，并非因为水黾的密度比水小，故C错误。
D．水在玻璃壁处液面弯曲向上，说明水能浸润玻璃；水银液面弯曲向下，表明水银不浸润玻璃，故D正确。
故选BD。
9. 如图所示，将两根粗细相同、材料不同的长软绳甲、乙的一端连接在一起，1、2、3、4……为绳上的一系列间距均为0.1m的质点，其中质点10为两绳的结点，绳处于水平方向。手持质点10在竖直方向做简谐运动，形成向左和向右传播的两列简谐波I、II，其中波I的波速为2m/s。某时刻质点10处在波谷位置，0.5s后此波谷传到质点15，此时质点10正好通过平衡位置向上运动，质点10与质点15之间还有一个波谷，下列说法正确的是（ ）
A. 质点10的振动周期为0.4s
B. 波I的波长为0.8m
C. 波II的波长为0.8m
D. 当质点15处于波峰时，质点8处于波谷
【答案】AB
【解析】A．质点每振动一个周期，波向前传播一个波长，由题可知，
可得质点10的振动周期为
故A正确；
B．根据可得，波I的波长为
故B正确；
C．根据质点10与质点15之间的波形可知
可得波Ⅱ的波长为
故C错误；
D．质点15落后质点10恰好1.25T，所以当质点15处于波峰时，质点10恰好经平衡位置向下运动，由于质点8与10平衡位置的距离为，可判断知此时质点8恰好位于波峰，故D错误。
故选AB。
10. 如图所示，含理想变压器的电路中，a、b端接电流有效值恒为2A的正弦式交流电，原线圈电路中有定值电阻R1、R2，副线圈电路中定值电阻R3和滑动变阻器R4串联，已知，滑动变阻器R4的最大阻值也为R，原副线圈的匝数比为，则在滑动变阻器滑片P从最上端缓慢向下滑动至最下端的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 电流表的示数逐渐增大
B. 整个电路中消耗的总功率减小
C. 变压器副线圈两端的电压逐渐减小
D. R1与R3电阻两端的电压之比始终为
【答案】BC
【解析】A．a、b端接电流有效值恒为2A的正弦式交流电，可知电流表的示数保持不变，不会随负载电阻变化而变化，故A错误；
B．根据电阻等效关系，副线圈电阻变小，则原线圈回路电阻也变小，原线圈干路电流不变，由可知整个电路中消耗的总功率减小，故B正确；
C．滑动变阻器电阻减小过程，原线圈的等效电阻减小，与并联，电流与电阻成反比，干路电流不变时，可知流过的电流变小，两端电压变小，原线圈的电压变小，则副线圈电压也减小，故C正确；
D．由C项可得流过的电流并不是流过原线圈的电流，而是恒流源电流，其大小发生变化；与的电阻相等，可得电压之比也会变化，故D错误。
故选BC。
第Ⅱ卷 非选择题
二、实验题（本大题共2小题，共18分）
11. “油膜法估测油酸分子的大小”实验体现了通过对宏观量的测量来实现对微观量的间接测量的方法。
（1）如图所示，小张同学进行了①②③④实验操作，步骤合理的顺序是：________。
（2）若实验时将1mL的油酸溶于酒精中制成1×103mL的油酸酒精溶液，在步骤①中描绘的油膜轮廓如图所示，面积超过正方形一半的正方形约有257个，小方格的边长为1cm，在步骤③测得1mL溶液可以滴58滴。则1滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积是________m3，由以上数据，可估算出油酸分子的直径约为________m。（结果均保留两位有效数字）
（3）小李同学做完实验后，发现自己所测的分子直径d明显偏小，原因可能是（ ）
A. 水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开
B. 计算油膜面积时，不完整的方格作为完整方格处理
C. 将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算
D. 油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化
【答案】（1）③②④① （2）1.7×10-11 6.6×10-10 （3）BD
【解析】（1）为了使得油膜形成单分子油膜层，实验时，需要先将油酸进行稀释，并记录滴油酸酒精溶液的滴数，然后向浅水盘中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上，再将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，让它在水面上自由地扩展为油酸膜，随后将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸膜的轮廓画在玻璃板上，最后将描有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算出油酸膜的面积S，再根据估算出油酸分子的直径，故上述实验操作正确操作的合理顺序是③②④①。
（2）[1]1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是
[2]可估算出油酸分子的直径约为
（3）A．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，即算出的油膜层面积偏小，根据，可知所测的分子直径d明显偏大，故A错误；
B．计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理，则算出的油膜层面积偏大，所测的分子直径d明显偏小，故B正确；
C．若将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，体积偏大，则所测的分子直径d明显偏大，故C错误；
D．若油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度变大，实验数据处理仍然按照挥发前的浓度计算，即算出的纯油酸体积偏小，则所测的分子直径d明显偏小，故D正确。
故选BD。
12. 智能手机软件中的“磁力计”可显示磁感应强度大小随时间变化的关系，小王同学用该软件设计实验测量单摆的周期及当地重力加速度。用细线拴一块形状不规则的铁块并悬挂，铁块下面吸一小块磁铁，让手机内置磁敏元件位于小球静止位置正下方，做成如图甲所示的单摆。
（1）用毫米刻度尺测量摆线长度l，使铁块在竖直面内做小角度摆动，手机软件显示磁感应强度大小随时间变化如图乙所示，则铁块摆动的周期T=___________。
（2）多次改变摆线的长度，重复实验，得到多组摆线长度l及铁块摆动的周期T，作出如图丙所示图像，图像不过原点的原因是___________，图像不过原点对重力加速度的测量___________（填“有”或“没有”）影响，根据图丙可得重力加速度的测量值为g=___________。（计算结果保留3位有效数字）
（3）小王同学认为手机内也含有铁等金属，由于手机对小磁铁的吸引，会使g的测量值___________真实值（选填“大于”“小于”或“等于”）。
【答案】（1） （2）l是摆线的长度，不是摆长 没有 9.86m/s2 （3）大于
【解析】（1）小磁铁经过最低点测得的磁感应强度B最大，小球两次经最低点的时间间隔是半个周期，则
则铁块摆动的周期
（2）[1]图像不过原点的原因是l是摆线的长度，不是摆长；
[2][3]设铁块和小磁铁整体重心到细线下端距离为r，根据周期公式
可得
故该图像的斜率为
图像不过原点不影响斜率，对重力加速度的测量没有影响；
根据图丙可得
解得重力加速度的测量值为
（3）手机内也含有铁等金属，由于手机对小磁铁的吸引，会使单摆周期减小，图像的斜率变小，g的测量值会大于真实值。
三、计算题（本大题共3小题，共42分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13. 空气悬挂是一种先进的汽车悬挂系统，能够根据路况和距离传感器的信号自动调整车身高度，提升汽车的行驶稳定性。空气悬挂安装在汽车的前轴和后轴上，其构造可简化为如图所示的气缸活塞模型，气缸上部与汽车底盘相连。活塞通过连杆与车轮轴连接。现有一搭载4组空气悬挂的汽车，空气悬挂以上的车身质量为m，空载时活塞与气缸底之间的距离均为h。该汽车装载货物后，活塞与气缸底间的距离均变为h，已知活塞的横截面积为S，不计缸体的重力以及活塞与缸体之间的摩擦力，气体的温度始终不变，重力加速度为g，外界大气压强恒为p0。求：
（1）装载的货物质量M；
（2）装载货物后，气泵自动给气缸充入适量外界空气，使活塞和气缸底之间的距离回到h，充入空气的体积V。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）设空载时气缸内气体压强p1，负载时为p2，则有
、
由玻意耳定律可得
解得
（2）根据玻意耳定律可得

充入空气的体积
14. 如图所示，质谱仪由离子室、加速电场、速度选择器和分离器四部分组成，已知速度选择器的两极板间的电场强度为E，磁感应强度大小为B1，方向垂直纸面向里，分离器中磁感应强度大小为B2，方向垂直纸面向外。从离子室飞出的某种带电离子经加速电场加速后从速度选择器两极板间的中点O平行于极板进入，部分离子通过小孔O'后进入分离器的偏转磁场中。打在感光区域P点的离子，在速度选择器中沿直线运动，测得P到O'点的距离为L。不计离子的重力、离子间的相互作用和小孔O、O'的孔径大小。
（1）求打在感光区域P点的离子在速度选择器中沿直线运动的速度v0和比荷；
（2）若从O'点平行于极板射入分离器的离子速度满足（较小）时，在分离器的感光板上会形成有一定宽度的感光区域，求该感光区域的宽度D。
【答案】（1）， （2）
【解析】（1）离子在速度选择器中做匀速直线运动，有
解得
离子在分离器中做匀速圆周运动，有，
解得
（2）通过O孔进入分离器做匀速圆周运动的离子，最大的半径为r1，最小的半径为r2，根据，
可得
根据，
可得
感光区域的宽度
联立求得
15. 如图所示，平行光滑金属双导轨P1Q1M1和P2Q2M2，其中P1Q1和P2Q2为半径r=0.8m的四分之一光滑圆轨道，O1和O2为对应圆轨道的圆心。Q1、Q2在O1、O2正下方且为圆轨道和水平轨道平滑的连接点，Q1M1和Q2M2为足够长的水平轨道。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=1T，导轨间距L=0.5m。两导体棒a、b始终垂直于两轨道且与导轨接触良好，a、b的质量均为m=0.25kg，电阻均为R=0.5Ω，导轨电阻不计。初始时刻，将b锁定在水平导轨上，给a一个v0=12m/s的初速度，a从与圆心等高的P1P2处平滑进入轨道，同时施加一个外力使a沿四分之一光滑圆轨道做匀速圆周运动，当a到达圆轨道底端Q1Q2位置时立即撤去外力，同时将b解除锁定，a、b在以后运动过程中不会发生碰撞，重力加速度。求：
（1）a在圆轨道上运动时通过b杆的电荷量；
（2）a在圆轨道上运动时电路中电动势大小随时间变化的关系式；
（3）整个过程中a、b棒产生的总焦耳热。
【答案】（1）q=0.4C （2）e=6sin（15t）（V） （3）
【解析】（1）a在圆轨道上做匀速圆周运动时，根据法拉第电磁感应定律有
根据欧姆定律有
根据电流定义式有
代入数据解得通过b杆的电荷量q=0.4C
（2）a在圆轨道上做匀速圆周运动时，则感应电动势表达式符合正余弦函数，且有
当a的速度与磁场垂直时，电动势最大，大小为
切割磁感线的电动势为
故e=6sin(15t)（V）
（3）a做圆周运动时间为t，有
此过程热量a、b产生的焦耳热
在水平部分运动时，a、b双杆系统动量守恒，稳定时导体棒a、b速度相等，根据动量守恒定律得
a、b产生的焦耳热
整个过程棒a、b产生的焦耳热
代入数据解得