河南省豫北名校联考2024-2025学年高二下学期期中考试（A卷）物理试卷（解析版）

这是一份河南省豫北名校联考2024-2025学年高二下学期期中考试（A卷）物理试卷（解析版），共16页。
1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题∶本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 电磁波谱涵盖了从无线电波到γ射线的广泛频率范围，不同波段的电磁波具有不同的特性和应用，其中可见光的频率范围为。下列说法正确的是（ ）
A. 紫外线具有较高的能量，能够杀菌消毒
B. 红外线可以照亮黑夜中的物体
C. 波长为900nm的电磁波属于可见光
D. 无线电波的频率大于γ射线的频率
【答案】A
【解析】A．紫外线具有较高的能量，能够杀菌消毒，故A正确；
B．红外线主要用于热成像和遥控，不用于照亮物体，故B错误；
C．可见光的频率范围为，对应波长在，波长为900nm的电磁波不属于可见光 ，故C错误；
D．无线电波的频率小于γ射线的频率，故D错误。
故选A 。
2. 如图所示，边长为l的正方形金属框abcd置于匀强磁场中，磁场方向水平向右。金属框以角速度ω绕金属框的bc边逆时针（从上往下看）匀速转动。时金属框平面与磁场平行（图示状态），下列说法正确的是（ ）
A. 时，ad边的电流方向从d指向a
B. 在的时间内，ab边的电流方向为先a→b，后b→a
C. 在的时间内，cd边一直切割磁感线
D. 若绕ab边转动，在的时间内，通过金属框的磁通量先增大后减小
【答案】B
【解析】A．时，ad边切割方向与磁场平行，瞬时电流为0，故A错误；
B．在的时间内，通过金属框的磁通量先增大后减小，由楞次定律ab边的电流方向为先a→b，后b→a，故B正确；
C．在的时间内，cd边一直没有切割磁感线，故C错误；
D．若绕ab边转动，在的时间内，通过金属框的磁通量一直为0，故D错误。
故选B 。
3. 金属橡胶材料是一种新型复合材料，具有橡胶的弹性和金属的强度，耐高低温、耐腐蚀、寿命长，广泛应用在航空航天、精密仪器、军工等领域的减震缓冲装置中。在飞机着地的过程中，金属橡胶减震装置可以（ ）
A. 在竖直方向上，减小合力冲量
B. 在竖直方向上，增大合力冲量
C. 在竖直方向上，增大地面对飞机的平均冲击力
D. 在竖直方向上，减小飞机的动量变化率
【答案】D
【解析】ABD．飞机在落地前后速度的变化量不变，与地面的作用时间延长，根据动量定理
可得，
可知在竖直方向上，合力冲量不变，飞机的动量变化率变小，故D正确，AB错误；
C．根据
可得地面对飞机的平均冲击力
可知地面对飞机的平均冲击力减小，故C错误。
故选D。
4. 某风力发电装置核心部件是一个矩形线圈，线圈在风力驱动下在匀强磁场中旋转发电。已知线圈的匝数，边长、，线圈与外电路的总电阻。磁场的磁感应强度大小，线圈在风力作用下以角速度匀速旋转。磁场方向与线圈转轴垂直，下列判断正确的是（ ）
A. 线圈中产生电动势的最大值为
B. 线圈中交变电流的有效值为
C. 线圈与中性面的夹角为时，电动势的瞬时值为
D. 线圈从中性面开始转过的过程中，产生的电能为
【答案】A
【解析】A．线圈产生电动势最大值
故A正确；
B．线圈中交变电流的有效值
其中电动势的有效值为
解得
故B错误；
C．若从线圈处于中性面开始计时，电动势的瞬时值表达式
当线圈与中性面的夹角为60°时，电动势的瞬时值为V，故C错误；
D．产生的电能J
故D错误。
故选A
5. 如图所示，间距的平行导轨固定在水平绝缘桌面上，左端与电动势，内阻的电源连接，电路中定值电阻。质量，连入电路电阻的导体棒垂直放在导轨上，整个装置处于匀强磁场中，磁场磁感应强度大小为2T，方向与导体棒垂直且与水平面的夹角斜向右上方。已知导体棒与导轨之间的动摩擦因数，导轨电阻不计，导体棒与导轨接触良好，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取。闭合开关瞬间（ ）
A. 导体棒受到的安培力大小为2NB. 导体棒对导轨的压力大小为4.5N
C. 导体棒受到的摩擦力大小为1.75ND. 导体棒的加速度大小为
【答案】C
【解析】A．闭合开关后回路的电流
导体棒受到的安培力大小为
选项A错误；
B．导体棒对导轨的压力大小为
故B错误；
C．导体棒受最大静摩擦力为
导体棒受到的安培力的水平分量为
可知导体棒将向右滑动，所受的摩擦力为
选项C正确；
D．导体棒的加速度大小为
选项D错误。
故选C。
6. 如图所示，一质量为2m的小球a用轻质细线悬挂于O点，构成一个单摆，当小球a运动到最低点时与地面恰好不接触。O点正下方的地面上放置一质量为m的物块b，初始时，将小球a拉至与竖直方向成θ角的位置由静止释放，运动到最低点时与物块b发生弹性碰撞，碰撞时间极短，当物块b停止运动时，小球a恰好再次回到最低点。小球和物块均可视为质点，则物块b与地面间的动摩擦因数为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】设小球的摆长为，摆下来的过程中，根据动能定理可得
解得，小球与碰撞前的速度大小为
设两球碰撞后的速度分别为、，根据动量守恒
根据动能守恒
联立，解得
因为，所以小球的运动可看成单摆，则摆动周期为
有题意可知，小球a再次回到最低点，即小球运动时间为
所以，小球碰后运动的加速度大小为
根据牛顿第二定律可知
解得
故选C。
7. 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为4∶1，电源输出电压，定值电阻，滑动变阻器的最大阻值为，、为滑动变阻器的两个端点，电压表为理想电表，导线电阻不计。现将滑动变阻器滑片置于端，则（ ）
A. 电压表示数为
B. 副线圈的电流变化频率为25Hz
C. 滑片由向缓慢滑动过程中，电阻消耗的功率最大为600W
D. 当滑动变阻器接入电路的阻值为1时，变压器的输出功率最大
【答案】D
【解析】A．理想变压器原、副线圈匝数比为，由于原线圈中串联电阻，故原线圈两端的电压有效值小于200V，电压表的示数小于50V，故A错误；
B．交变电流经过理想变压器，电流变化频率不变，仍为50Hz，故B错误；
C．通过的电流最大时消耗的功率最大，滑片由向点缓慢滑动过程中，理想变压器和副线圈电路中的电阻等效
当滑动变阻器接入电路的电阻为零时，电路中电阻最小，故电流最大，则等效电阻
故C错误；
D．当时变压器输出功率最大，此时副线圈电路中总电阻，即当滑动变阻器接入电路的阻值为1Ω时，变压器的输出功率最大，故D正确。
故选D。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 某实验团队开发了一种新型晶体材料，该材料的温度从升高到的过程中，体积显著膨胀，但是温度为和时分子间作用力大小和方向均相同。在温度从升高到的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 晶体内分子间的作用力先减小后增大
B. 晶体的分子势能一直增加
C. 晶体内所有分子的动能都增大
D. 晶体内分子间的作用力表现为引力
【答案】BD
【解析】AD． 分子间的作用力如图所示，晶体体积膨胀，则分子间的距离增大，分子力相同，说明分子间的作用力表现为引力，故分子间的作用力先增大后减小，选项A错误，D正确；
B． 克服分子力做功，分子势能一直增加，选项B正确；
C． 温度升高，分子的平均动能增加，但是不会所有分子动能都增大，选项C错误。
故选BD。
9. 一列简谐横波沿轴传播，时波形如图所示，质点平衡位置位于处。时，质点第一次到达波峰位置。下列判断正确的是（ ）
A. 若波沿着轴正方向传播，周期为
B. 若波沿着轴正方向传播，波速为
C. 若波沿着轴负方向传播，周期为
D. 若波沿着轴负方向传播，波速
【答案】AD
【解析】AB．由波形图可知波长，设周期为，若波沿着轴正方向传播，质点此时正沿轴正方向运动，则有
解得周期
则波速为
故A正确，B错误；
CD．若波沿着轴负方向传播，质点此时正沿轴负方向运动，则有
解得周期
则波速为
故C错误，D正确。
10. 如图所示，间距均为1m的平行光滑倾斜导轨与平行光滑水平导轨在M、N处平滑连接，倾斜导轨倾角为，上端连接一阻值为2Ω的定值电阻，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为2T。一质量为0.6kg的金属棒ab垂直放置在倾斜导轨上的虚线处并由静止释放，滑到M、N处之前已经达到最大速度，最终静止在水平导轨上。已知金属棒接入导轨之间的电阻为1Ω，虚线到M、N处的距离为1.5m，金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨的电阻，重力加速度g取。下列说法正确的是（ ）
A. 金属棒ab运动过程中的最大速度为3m/s
B. 金属棒ab沿着倾斜导轨下滑的时间为1.1s
C. 金属棒ab沿着倾斜导轨下滑的过程中，定值电阻上产生的焦耳热为1.8J
D. 金属棒ab在水平导轨上滑行的距离为1.35m
【答案】ABD
【解析】A．根据题意滑到M、N处之前已经达到最大速度，达到最大速度时受力分析如图所示
轴方向有
又，
联立解得
故A正确；
B．金属棒ab沿着倾斜导轨下滑过程，根据动量定理有
又
联立解得
故B正确；
C．金属棒ab沿着倾斜导轨下滑过程，根据动能定理有
又，
联立解得
故C错误；
D．金属棒ab在水平导轨上滑行过程，根据动量定理
又
联立解得
故D正确。
故选ABD。
三、非选择题∶本题共5小题，共54分。
11. 物理小组的同学用油膜法估测油酸分子的大小。
（1）首先用体积为的纯油酸配制体积为的油酸酒精溶液，用注射器测得58滴这样的溶液为1mL，则一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为__________mL。
（2）把1滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，等油膜形状稳定后，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油膜的轮廓，如图所示，图中正方形小方格的边长为1cm，按照多于半个小格算一个、少于半个小格舍去的原则，数出轮廓内小格为257个，则油膜的面积为__________。
（3）若mL，mL，则油酸分子的直径约为__________m（保留2位有效数字）。
（4）计算油酸分子的大小时做了理想化的处理，理想化的地方是__________（回答一条）。
【答案】（1） （2）0.0257 （3） （4）将油酸分子视为球形##油膜分子形成单层分子膜##油酸分子是紧挨在一起的
【解析】（1）根据题意可知，油酸酒精溶液的浓度为，一滴溶液中纯油酸的体积为。
（2）根据题意可知，每个小格的面积为，共数出257个小格，故油膜的面积为
（3）认为油酸分子单分子紧密排列，故油酸分子的直径
（4）本实验中做了三点理想化假设：将油酸分子视为球形；油膜分子形成单层分子膜；油酸分子是紧挨在一起的。
12. 物理学习小组的同学通过实验验证动量守恒定律。
（1）一同学设计了如图1所示的实验装置，安装了弹性碰撞架和遮光条的小车A和小车B置于水平木板上，通过数字计时器测出遮光条通过光电门的挡光时间，老师建议将小车换成滑块，将长木板换成气垫导轨，如图2所示，这一改进是为了______________。
（2）用游标卡尺测遮光条的宽度如图3所示，则遮光条的宽度__________mm。
（3）用图2所示装置实验时，给滑块A一个向左的初速度，与滑块B发生碰撞后没有改变运动方向。测得碰撞前滑块A通过光电门1的挡光时间为，碰撞后滑块B通过光电门2的挡光时间为，滑块A通过光电门2的挡光时间为，若滑块A的质量为，滑块B的质量为，则碰撞前系统的总动量__________，碰撞后系统的总动量__________（均用前面给出的字母表示），若与在误差允许的范围内相等，则验证了碰撞过程动量守恒。
（4）若两滑块碰撞过程为弹性碰撞，则、、应满足关系式__________。
【答案】（1）使摩擦力尽可能小，减小对碰撞的影响 （2）5.48 （3） （4）
【解析】（1）将长木板换成气垫导轨，减小阻力，更好地满足动量守恒的条件。
（2）根据游标卡尺的读数规则可知遮光条的宽度为5.48mm。
（3）[1]碰撞前滑块A通过光电门1时的速度为
碰撞前系统的总动量
[2]碰撞后滑块B通过光电门2的速度为
滑块A通过光电门2的速度为，碰撞后系统的总动量
（4）若两滑块的碰撞为弹性碰撞，则满足动量守恒，即
同时满足能量守恒，即
联立可得
13. 如图所示，质量的长木板静止在光滑的水平地面上，质量可视为质点的小木块静止在长木板左端，小木块与长木板之间的动摩擦因数。质量的子弹以的速度水平向右击中小木块并留在木块中（子弹进人木块的时间非常短），小木块最终未从长木板滑下。小木块与长木板之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取。求：
（1）小木块开始运动时的速度大小；
（2）长木板的最小长度。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）设子弹与小木块的共同速度为v，由动量守恒定律有

解得
（2）小木块与长木板组成的系统动量守恒，有
根据能量守恒定律有

解得长木板的最小长度
14. 一透明介质的横截面如图所示，为圆弧的圆心，是圆弧上的一点，是延长线上的一点，、两点间的距离为，且与平行。现让一单色光平行从点射入介质，光线经过上的点反射后到达点，设光线在点的入射角、折射角分别为、，已知，，光在真空中的传播速度为，求：
（1）、的值以及透明介质对该单色光的折射率；
（2）光从到再到传播的总时间。
【答案】（1）45°，30°， （2）
【解析】命题透析本题考查光的折射率，考查考生的科学思维。
（1）与平行，光线在点入射角和反射角相等
则有
平行，则
可得
结合
综合解得
透明介质对该单色光的折射率
（2）在中，
由正弦定理可得
由折射率的定义可得
光从到再到传播的总时间
结合，综合可得
15. 如图所示，水平直线MN上方有竖直向上的匀强电场（未画出），同时在直线OA的两侧，存在着两个匀强磁场区域，OA的左边是磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，OA的右边是磁感应强度大小为2B、方向垂直纸面向外匀强磁场，直线OA与MN的夹角为。一质量为m、电荷量为q的带正电微粒从直线OA上的P点平行于MN向左射入左边区域，微粒恰好做匀速圆周运动，已知OP长度为L，重力加速度大小为g。
（1）求匀强电场场强的大小；
（2）若微粒从OA右侧垂直于MN离开磁场，求该微粒在磁场中运动的最大速度；
（3）若微粒从O点离开磁场，求该微粒在磁场中运动速度大小的所有可能值。
【答案】（1） （2） （3）或者
【解析】（1）由题意知 qE= mg
得
（2）粒子一次穿过OA，垂直于MN从OA右侧离开磁场时速度最大 ，设粒子在左边磁场中做圆周运动的半径为2R，则在右边磁场中做圆周运动的半径为R， 由题意
得
根据
联立得
（3）①粒子从右向左穿过 O点 ，则有 （n =1 ，2 ，3…）
解得
②粒子从左向右穿过O点 ，则有
解得
可得