【物理】湖北省部分高中联考协作体2024-2025学年高二下学期期中考试试卷（解析版）

这是一份【物理】湖北省部分高中联考协作体2024-2025学年高二下学期期中考试试卷（解析版），共15页。试卷主要包含了选择题的作答，填空题和解答题的作答，考生必须保持答题卡的整洁等内容，欢迎下载使用。
试卷满分：100分
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的学校、考号、班级、姓名等填写在答题卡上．
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选项的答案信息点涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号，答在试题卷、草稿纸上无效．
3．填空题和解答题的作答：用0.5毫米黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内，答在试题卷、草稿纸上无效．
4．考生必须保持答题卡的整洁．考试结束后，将试题卷和答题卡一并交回．
第Ⅰ卷 选择题（共40分）
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. 下列关于电磁场和电磁波的说法中正确的是（ ）
A. 移动电话是利用无线电波进行通信的
B. 电磁波在真空中的传播速度为340m/s
C. 均匀变化的磁场产生均匀变化的电场向外传播就形成了电磁波
D. 赫兹最早预言了电磁波的存在，并通过实验证实了电磁波的存在
【答案】A
【解析】A．移动电话是利用无线电波进行通信的，故A正确；
B．电磁波在真空中的传播速度等于真空中的光速，故B错误；
C．均匀变化的磁场产生恒定的电场，不能产生电磁波，故C错误；
D．麦克斯韦最早预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故D错误。
故选A。
2. 如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中匀速转动产生交变电流，其电动势e随时间t变化的图像如图乙所示，线圈电阻，电阻，则下列说法正确的是（ ）
A. 图示位置产生的感应电动势最大B. 矩形线圈的转速为
C. 该交变电流电动势的有效值为14VD. 时，电流表的示数为0
【答案】B
【解析】A．图示位置，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量变化率为0，则产生的感应电动势为0，故A错误；
B．由图乙可知，周期为
则矩形线圈的转速为，故B正确；
C．由图乙可知，电动势的最大值为
则其有效值，故C错误；
D．电流表的示数为电流有效值，所以当时电流表的示数不为0，故D错误。
故选B。
3. 如图，LC电路中，已充电的平行板电容器两极板水平放置。开关S断开时，极板间有一带电灰尘恰好静止。重力加速度大小为g。则下列说法正确的是（ ）
A. 该带电灰尘一定带正电
B. 当开关S闭合瞬间，线圈L中磁场能最大
C. 当开关S闭合，LC电路中的电流最大时，电容器中电场能最大
D. 开关S闭合后，当线圈L中电流最大时，若带电灰尘未接触极板，则其加速度大小为g
【答案】D
【解析】A．由于不知道两极板的带电电性情况，无法确定带电灰尘的电性，A错误；
B．当开关S闭合瞬间，电容器开始放电，电场能逐渐减小，磁场能逐渐增大，放电结束时，磁场能方才最大，B错误；
C．当开关S闭合瞬间，此时电容器中电场能最大，电流的变化率最大，但电路中的电流为零，C错误；
D．开关S闭合后，当线圈L中电流最大时，此时放电结束，电场能为零，带点灰尘只受重力的作用，故在带电灰尘未接触极板时，其加速度大小为，D正确。
故选D。
4. 分子力F随分子间距离r的变化如图所示．将两分子从相距处释放，仅考虑这两个分子间的作用，则从，下列说法正确的是（ ）
A. 分子间引力、斥力都在增大
B. 分子力的大小一直减小
C. 分子动能先增大后减小
D. 分子势能一直在增大
【答案】C
【解析】AB．仅考虑这两个分子间的作用，从，分子间引力、斥力都在减小，分子力的大小先减小后增大再减小，故AB错误；
CD．从，分子力先做正功后做负功，所以分子势能先减小后增大，动能先增大后减小，故C正确，D错误。
故选C。
5. 在如图甲所示的电路中，螺线管匝数匝，横截面积，螺线管导线电阻，，，。在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化，则下列说法中正确的是（ ）
A. 闭合S，电路中的电流稳定后电容器下极板带正电
B. 螺线管中产生的感应电动势为1V
C. 电路中的电流稳定后，电阻的电功率为
D. S断开后，通过的电荷量为
【答案】A
【解析】A．根据楞次定律可知，螺线管下端是电源的正极，闭合S电路中的电流稳定后电容器下极板带正电，故A正确；
B．根据法拉第电磁感应定律，可得感应电动势，故B错误；
C．电路中的电流稳定后，回路中的感应电流为
则电阻的电功率为，故C错误；
D． S断开后，电容器经过电阻放电，流经的电荷量即为S闭合时电容器上所带的电荷量，电容器两端的电压
则电荷量为，故D错误。
故选A。
6. 如图所示的理想自耦变压器，原线圈接正弦交流电压U，滑片P1与线圈接触且置于线圈的正中间，滑片P2置于滑动变阻器R的正中间，定值电阻的阻值为R0，电流表、电压表均为理想电表，下列说法正确的是（ ）
A. 仅把P1向下移动少许，电压表的示数增大
B. 仅把P2向下移动少许，电流表的示数增大
C. 把P1、P2均向上移动少许，电源的输出功率减小
D. 把P1向下移动少许，P2向上移动少许，电流表示数可能不变
【答案】D
【解析】A．仅把P1向下移动少许，副线圈的匝数减小，根据理想变压器原理，副线圈两端电压变小，即电压表示数减小，故A错误；
B．仅把P2向下移动少许，副线圈两端电压不变，R的接入值增大，则流过副线圈的电流减小，原线圈电流变小，即电流表的示数减小，故B错误；
C．把P1、P2均向上移动少许，副线圈的电压增大，R的接入值减小，电流增大，负载的功率增大，则电源的输出功率增大，故C错误；
D．把P1向下移动少许，把P2向上移动少许，副线圈的电压减小，负载的电阻减小，负载的功率可能不变，电源的输出功率可能不变，电流表示数可能不变，故D正确。
故选D。
7. 如图所示，一个带电粒子以垂直于磁感应强度B并垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向和原来射入方向的夹角为θ = 30°，不计带电粒子所受重力，由此推断该带电粒子（ ）
A. 运动轨迹半径为B. 带负电且在磁场中动能一直增大
C. 穿越磁场的时间为D. 电荷量与质量的比值为
【答案】D
【解析】A．带电粒子垂直进入匀强磁场做匀速圆周运动，画出运动轨迹，如图所示
设粒子的轨迹半径为r，由几何知识得
解得
故A错误；
B．带电粒子受到洛伦兹力方向与运动方向始终垂直，所以洛伦兹力不做功，不能改变粒子的动能，故B错误；
C．穿越磁场的时间为
故C错误；
D．根据洛伦兹力提供向心力有
解得
故D正确。
8. 一定质量的理想气体的状态变化过程的p－V图像如图所示，其中A是初状态，B、C是中间状态，A→B是等温变化，如将上述变化过程改用P－T图像和V－T图像表示，则下列各图像中正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】AC
【解析】AB．A到B等温变化，膨胀体积变大，根据玻意耳定律压强p变小；B到C是等容变化，在p-T图像上为过原点的直线；C到A是等压变化，体积减小，根据盖-吕萨克定律知温度降低，故A正确，B错误；
CD．A到B是等温变化，体积变大；B到C是等容变化，压强变大，根据查理定律，温度升高；C到A是等压变化，体积变小，在V-T图像中为过原点的一条倾斜的直线，故C正确，D错误．
故选AC。
9. 如图所示，两条平行的金属轨道所构成的平面与水平地面的夹角为θ，在轨道的顶端接有恒定电源和滑动变阻器，一根质量为m的金属杆ab垂直导轨放置，杆与导轨间的动摩擦因数恒定．整个装置处于垂直轨道平面向上的匀强磁场中，滑动变阻器的滑片P处于中点位置，杆处于静止状态。现将滑动变阻器的滑片向M端缓慢滑动一段时间后杆开始下滑，整个过程金属杆始终与导轨垂直且接触良好，导轨及电源内阻不计。下列说法中正确的是（ ）

A. 此过程中金属杆所受安培力的方向垂直于斜面向下
B. 金属杆所受安培力的大小与滑动变电阻器的电阻成反比
C. 下滑后，金属杆所受摩擦力大小不变
D. 滑片向M端滑动的过程中，金属杆对轨道的压力变大
【答案】C
【解析】A．根据左手定则金属杆所受的安培力沿斜面向下，A错误；
B．根据安培力的计算公式可得
因此金属杆所受安培力的大小与滑动变电阻器的电阻和金属杆的电阻总和成反比，B错误；
CD．由受力分析可得，滑片向M端滑动的过程中，滑动变阻器的电阻减小，电路中的电流增大，导体棒受到的安培力沿斜面向下增大，但压力始终等于不变，下滑后，滑动摩擦力大小
保持不变，C正确，D错误。
故选C。
10. 如图所示，abcd为固定在匀强磁场中的正方形导线框，其中ab边为均匀的电阻丝，其余三边电阻不计。一段与ab边完全相同的电阻丝PQ垂直ab边置于线框上，在拉力作用下以恒定的速度从ad边向bc边运动，则在PQ运动过程中，下列判断正确的是（ ）
A. 通过电阻丝PQ的电流先增大后减小
B. 电阻丝PQ两端的电压先减小后增大
C. 拉力做功的功率先减小后增大
D. 电阻丝ab的发热功率先增大后减小
【答案】CD
【解析】A．电阻丝PQ匀速运动，设速度为，磁感应强度为，长度为，根据法拉第电磁感应定律有
可知电阻丝PQ产生的电动势大小恒定，由电路知识可知，在电阻丝PQ从边向边运动的过程中，电路中外电阻先增大后减小，则总电阻先增大后减小，根据
可知通过电阻丝PQ的电流先减小后增大，故A错误；
B．设电阻丝PQ的电阻为，由闭合电路欧姆定律可得电阻丝两端的电压为
可知电阻丝两端的电压先增大后减小，故B错误；
C．由安培力表达式
可知电阻丝PQ受到的安培力先减小后增大，故拉力也先减小后增大，拉力的功率为
可知拉力做功的功率先减小后增大，故C正确；
D．将电阻丝看作外电路，将电阻丝看作电源内阻，电阻丝的发热功率等于电源的输出功率，则有
可知当外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大；由题意可知外电路的电阻不大于电阻丝的电阻，由于外电路的电阻先增大后减小，故电源的输出功率先增大后减小，即电阻丝的发热功率先增大后减小，故D正确。
故选CD。
第Ⅱ卷 非选择题（共60分）
二、实验题（17分）
11. 某小组进行探究“影响感应电流方向的因素”的实验，先后采用了不同的实验方案。
（1）实验前先确定线圈导线的绕向，然后利用干电池查明___________________与流入电流计电流方向的关系。
（2）如图所示的方案中G为演示电表，没有电流通过时指针在中间0刻度处。分别进行a、b、c、d四种操作来探究感应电流方向的影响因素。这一方案采用了__________（选填“归纳推理”或“理想模型”）的物理思想方法。
（3）如图是该实验的另一方案，用笔画线代替导线将图中的实验器材连接完整_________________。
（4）按图乙正确连接好装置闭合开关，根据电流计指针偏转方向及A、B线圈___________来判别A、B线圈中电流产生的磁场方向之间的关系。
（5）通过以上两种实验方案得到的结论是：_________。
【答案】（1）电流计指针偏转的方向 （2）归纳总结 （3） （4）绕向##电流方向 （5）感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
【解析】（1）为了探究感应电流的方向，实验前先确定线圈导线的绕向以及电流计指针偏转的方向与流入电流计电流方向的关系。
（2）对多组实验结果进行对比，并总结规律，属于归纳推理。
（3）根据实验要求，实验电路连接如图
（4）知道A、B线圈的绕向（电流方向）才能知道A、B线圈周围的磁场方向，进而判别A、B线圈中电流产生的磁场方向之间的关系。
（5）本题探究影响感应电流方向的因素，两种实验方案得到的结论是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
12. 某同学在用油膜法估测油酸分子直径大小的实验中，进行了如下操作：
A. 将配好的油酸酒精溶液一滴滴地滴入量筒中，记下50滴溶液的体积为2mL
B. 向浅盘中倒入适量的水，并向水面均匀地撒入痱子粉
C. 将1mL纯油酸加入酒精中，得到2×103mL的油酸酒精溶液
D. 把玻璃板放在坐标纸上，计算出薄膜的面积
E. 把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待水面稳定后将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓
F. 按照得到的数据，估算出油酸分子的直径
（1）上述操作正确的顺序是______ （填步骤前的字母）；
（2）将描出油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，已知坐标纸中正方形小方格的边长为2cm， 则本次实验测得的油酸分子直径大小约为______ m （结果保留两位有效数字）；
（3）若实验时痱子粉撒得太厚，会导致所测的分子直径______ （选填“偏大”或“偏小”）；
（4）若已知纯油酸密度为ρ，摩尔质量为M，在测出油酸分子直径d 后，还可以继续测出阿伏加德罗常数N=______（用题中给出的物理量符号表示）。
【答案】（1）CABEDF （2） （3）偏大 （4）
【解析】（1）用油膜法估测油酸分子直径大小的实验中，操作正确的顺序是：将1mL纯油酸加入酒精中，得到2×103mL的油酸酒精溶液；将配好的油酸酒精溶液一滴滴地滴入量筒中，记下50滴溶液的体积为2m；向浅盘中倒入适量的水，并向水面均匀地撒入痱子粉；把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待水面稳定后将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓；把玻璃板放在坐标纸上，计算出薄膜的面积；按照得到的数据，估算出油酸分子的直径。故操作正确的顺序是CABEDF。
（2）图中油膜中大约有个小方格，则油膜面积为
一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为
则本次实验测得的油酸分子直径大小约为
（3）若实验时痱子粉撒得太厚，则油膜面积测量值比单层分子油膜面积真实值偏小，根据
可知会导致所测的分子直径偏大。
（4）纯油酸的摩尔体积为
一个油酸分子的体积为
则阿伏加德罗常数为
三、解答题（请写出必要的文字说明）（共43分）
13. 如图所示，一下端封闭、上端开口的粗细均匀的玻璃管竖直静置，长度l2=16cm的水银柱封闭了一段空气(视为理想气体)柱，空气柱的长度l1=10cm。外界大气压强恒为p0= 76cmHg，环境温度保持不变，取重力加速度大小g=10m/s2。

（1）求玻璃管竖直静置时管内空气的压强p1；
（2）若使玻璃管向上做加速度大小a=5m/s2的匀加速直线运动，求稳定后管内空气柱的长度l3。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）设水银柱的质量为，横截面积为，对水银柱，根据物体的平衡条件有
又
解得
（2）设此时管内空气的压强为，对水银柱，根据牛顿第二定律有
根据玻意耳定律有
解得
14. 某质谱仪原理如图所示，A为粒子加速器，加速电压为：B为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为，两板间距离为d；C为偏转分离器，磁感应强度为。现有一质量为m，电荷是为的粒子（不计重力），初速度为0，经A加速后，该粒子进入B恰好做匀速运动，粒子从M点进入C后做匀速圆周运动，打在底片上的N点。求：
（1）粒子进入速度选择器的速度大小v；
（2）速度选择器两板间的电压；
（3）MN的距离L。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）粒子在A中加速过程，根据动能定理有
解得
（2）粒子在B中做匀速直线运动，根据受力平衡有
解得
（3）粒子在C中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力有
解得
15. 如图所示空间中有一足够长、间距为、电阻不计的光滑平行金属导轨，导轨平面与水平面间的夹角为，导轨所在区域存在方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为。质量均为、长度均为、电阻均为的金属棒M、N紧挨着放在平行光滑金属导轨上，现固定金属棒N，由静止释放金属棒M，在时金属棒M开始匀速下滑，运动中金属棒始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度为。求：
（1）金属棒M匀速下滑时的速度大小；
（2）金属棒M从释放至速度达到最大的过程中回路中产生的焦耳热；
（3）若金属棒N不固定，由静止释放金属棒M的同时，给金属棒N施加平行于导轨平面向上、大小为10N的恒力，求金属棒N匀速运动时的速度大小。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）设金属棒M匀速下滑时的速度大小为v，金属棒M切割磁感线产生的电动势为
通过金属棒M的电流为
金属棒M做匀速直线运动时受到的安培力和重力分力平衡
解得
（2）从开始释放到金属棒M的速度最大，由动量定理得
平均电流
金属棒M发生的位移
联立求解得
由能量守恒定律可得
代入数据解得
（3）对金属棒M进行受力分析，可得
对金属棒N进行受力分析，可得
可得金属棒M、N的加速度大小始终满足
分析可得，金属棒M、N同时做匀速直线运动，且金属棒M、N的速度大小相等，设匀速运动时
回路中电流为
金属棒M匀速直线运动时受到的安培力和重力分力平衡
解得