湖北省云学联盟2024-2025学年高二下学期下5月月考物理试卷（解析版）

这是一份湖北省云学联盟2024-2025学年高二下学期下5月月考物理试卷（解析版），共19页。试卷主要包含了考试结束后，请将答题卡上交等内容，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，请将答题卡上交。
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. 下列关于固体和液体说法正确的是（ ）
A. 金属没有确定的几何形状，也不显示各向异性，因此是非晶体
B. 晶体中的原子都是按照一定的规则排列的，但空间上不一定具有周期性
C. “压青苗”是用磙子压紧土壤，这是为了破坏土壤里毛细管，保存地下水分
D. 毛细现象是浸润和不浸润及液体表面张力作用形成的现象，现象是否明显与液体种类和毛细管材料有关
【答案】D
【解析】A．金属是多晶体，虽然没有确定的几何形状，也不显示各向异性，但它是由大量微小的单晶体杂乱无章地组合而成，本质上是晶体，并非非晶体，A错误。
B．晶体中的原子都是按照一定规则排列，在空间上具有周期性，这是晶体的重要特征，B错误。
C．“压青苗”用磙子压紧土壤，是为了形成更多更细的毛细管，让地下水分沿毛细管上升，滋润青苗，而不是破坏毛细管，C错误。
D．毛细现象是浸润和不浸润现象以及液体表面张力共同作用的结果。不同液体的表面张力系数不同，不同材料对液体的浸润情况也不同，所以现象是否明显与液体种类和毛细管材料有关，D正确。
2. 全球能源互联网发展合作组织与国家气候中心2025年4月21日联合发布《2025年全球新能源发电年景预测报告》。能源问题是当今世界最为重要的问题之一，热力学的研究对能源利用率的提高起到了关键作用，为热机的设计与制造提供了足够的理论支持。关于热机和热力学定律，以下表述正确的是（ ）
A. 第二类永动机并没有违背能量守恒定律，故热机的效率可能达到100%
B. 因为能量守恒，随着科技的发展，能量可以循环利用，从而可以解决能源危机问题
C. 一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
D. 热力学第二定律可表述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”
【答案】C
【解析】．第二类永动机并没有违背能量守恒定律，但根据热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到，故错误；
．虽然能量守恒，由于使用后能量的品质降低，可利用的能源会越来越少，使能源危机仍然存在，我们在日常的生产生活中要养成节约能源的习惯，故错误；
．由熵增原理可知，一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行，故正确。
．热力学第二定律可表述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其他变化”，故错误。
故选。
3. 在近代物理发展的进程中，实验和理论相互推动，促进了人类对世界认识的不断深入。物理实验是物理理论研究的基石，关于下面几幅图说法正确的是（ ）
A. 图甲说明发生光电效应时，用a光照射时，单位时间内逸出的光电子数最多
B. 图乙说明在α粒子散射实验中，大多数粒子都有了明显偏转
C. 图丙中若用能量为0.66eV的光子照射某一个处于n=3激发态的氢原子，最多可以产生6种不同频率的光
D. 图丁可知原子核与原子核相比，原子核核子的平均质量小，原子核结合能大
【答案】A
【解析】A．图甲说明产生光电效应时，a光照射时对应的饱和电流最大，则单位时间内逸出的光电子数最多，故A正确；
B．图乙说明在散射实验中，大多数粒子经金箔后仍沿原来方向运动，只有少数粒子产生了较大角度的偏转，极少数粒子偏转角很大，有的几乎沿原路返回，故B错误；
C．若光子能量为，照射某一个处于激发态的氢原子，根据氢原子吸收光子的能量，跃迁至激发态，最多可以产生种不同频率的光，故C错误；
D．由图丁原子核与原子核相比，前者比结合能较小，核子的平均质量大；结合能等于比结合能乘以核子数，后者结合能较大，故D错误；
故选A。
4. 以下是教材中关于传感器的应用几幅图片，说法正确的是（ ）
A. 甲图中红外线体温计利用了物体温度越高，辐射波长越长的特点
B. 乙图中手指作为电容器一电极，如果改用绝缘笔在电容式触摸屏上就不能正常操作了
C. 丙图中机器人的眼睛在它碰到障碍物前会自动避让，因为机器人的“眼睛”是力传感器
D. 丁图中酒精气体传感器主要由感应器、压力传感器、电阻、电容等组成的
【答案】B
【解析】．一切物体都向外辐射红外线，物体温度越高，辐射的红外线越强，波长与红外线强弱没有关系，红外线体温计利用了物体温度越高，辐射的红外线越强的原理，故A错误。
B．电容式触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的，手指作为电容器一电极，当用绝缘笔时，绝缘笔不能导电，无法与触摸屏形成电容，不能正常操作电容式触摸屏，B正确。
C．机器人的眼睛在碰到障碍物前自动避让，其“眼睛”一般是光传感器（如红外传感器等），通过检测前方物体反射的光等信息来感知障碍物，而不是力传感器，力传感器一般用于检测力的大小等情况，C错误。
D．酒精气体传感器主要由感应器、电路（包含电阻、电容等元件构成的检测电路等）组成，与压力传感器无关，D错误。
故选B。
5. 如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，在观察光的全反射实验中，一束光从A点沿半径的方向入射到圆心O点，发现有OB、OC两条细光束。当入射光束AO绕O点顺时针转动小角度θ，OB、OC也会随之转动。则下面说法正确的是（ ）
A. 光束OB顺时针转动的角度小于θ
B. 光束OC逆时针转动的角度小于θ
C. 光束OB逐渐变亮，光束OC逐渐暗
D. 若入射光A为白光，光线C也为白光
【答案】D
【解析】A．用光从A点照射半圆形玻璃砖的圆心O点，由图得，OB、OC两条细光束分别为折射光束和反射光束，当入射光束AO绕O点顺时针转动小角度θ时，入射角变大，设入射角为α，折射角为β，由折射定律有
可得θ'>θ，即光束OB顺时针旋转角度大于θ，故A错误；
B．当入射光束AO绕O点顺时针转动小角度θ时，入射角变大，根据反射定律可知，反射角也变大，反射光束OC逆时针转动的角度等于θ，故B错误；
C．入射角增大，折射角随之增大，反射光增强，折射光减弱，光束OB逐渐变暗，光束OC逐渐变亮，故C错误；
D．因为光在界面发生折射和反射时，一定会发生反射不一定发生折射，而C光线是反射光线，若入射光A为白光，光线C一定也为白光，故D正确。
故选D。
6. 如图所示，边长为2L的等边三角形区域abc内部的匀强磁场垂直纸面向里，b点处于x轴的坐标原点O；一与三角形区域abc等高的直角闭合金属线框ABC，∠ABC=60°，BC边处在x轴上。现让金属线框ABC沿x轴正方向以恒定的速度v穿过磁场，在t=0时线框B点恰好位于原点O的位置。规定逆时针方向为线框中感应电流的正方向，在下列四个i-x图象中，能正确表示线框中感应电流随位移变化关系的是（ ）
A. B.
C D.
【答案】D
【解析】线圈从0-L过程，产生逆时针方向的电流；有效长度从0增大到，故电流逐渐变大；从L-2L过程，产生逆时针方向的电流；有效长度从逐渐减到0，故电流逐渐变小；从2L-3L过程，产生顺时针方向的电流；有效长度从逐渐减到0，故电流逐渐变小；则图线D正确，ABC错误。
故选D。
7. 汽车的四冲程内燃机利用奥托循环进行工作，一定质量理想气体从状态a依次经过状态b、c和d后再回到状态a，如图所示奥托循环由两条绝热线和两条等容线组成，其中a到b和c到d为绝热过程，b到c和d到a为等容过程，下列说法正确的是（ ）
A. 在a→b过程中增加的内能在数值上等于adcb所围的“面积”
B. 在b→c的过程中，气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数减少
C. 在b→c过程中增加的内能大于在d→a过程中减少的内能
D. 经abcda一个工作循环，气体向外放出热量
【答案】C
【解析】A．在a→b过程中为绝热压缩，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，外界对其做的功全部用于增加内能，而p-V图线与横轴所围面积表示外界对气体做功，所以在a→b过程中增加的内能在数值上等于abef所围的“面积”，故A错误；
B．b→c的过程中气体体积不变而压强增大，气体分子单位时间对器壁单位面积的平均作用力变大，单位时间内单位器壁面积上分子碰撞次数增加，故B错误。
C．在b→c等容过程中增加的内能
在d→a等容过程中减少的内能
由
得
故C正确。
D．经a→b→c→d→a一个工作循环，根据p-V图像与横轴围成的面积表示外界对气体做的功（气体体积减小时），或气体对外界做的功（气体体积增大时），可知一个循环过程完成后，气体对外界做功，为负值，由热力学第一定律有
可知Q>0，故气体从外界吸收热量，故D错误。
故选C。
8. 下列关于分子动理论知识，说法正确的是（ ）
A. 图甲中茶叶蛋蛋清呈灰黑色，原因是酱油的色素分子通过布朗运动到了蛋清中
B. 图乙为封闭容器内气体分子运动的示意图，若瓶内气体温度升高，则每个气体分子的动能都增加
C. 图丙为氧气分子在不同温度下的速率分布图像，由图可知状态③时的温度比状态①、②时都高
D. 图丁为分子间作用力f和分子势能Ep随分子间距离r变化的关系图线，其中①表示分子间作用力随分子间距离r的变化关系图线，②表示分子势能随分子间距离r的变化关系图线
【答案】CD
【解析】A．茶叶蛋蛋清呈灰黑色，是因为酱油中的色素分子发生扩散现象进入蛋清，布朗运动是指悬浮在液体或气体中的微粒所做的无规则运动，并非分子的运动，A错误；
B．温度是分子平均动能的标志，瓶内气体温度升高，气体分子的平均动能增加，但不是每个气体分子的动能都增加，B错误；
C．由氧气分子在不同温度下的速率分布图像可知，温度越高，速率大的分子所占比例越大，状态③中速率大的分子所占比例比状态①、②大，所以状态③时的温度比状态①、②时都高，C正确；
D．当分子间距离r=时，分子间作用力f=0，时分子间的作用力表现为引力，时分子间的作用力表现为斥力，当两个分子从无穷远处相互靠近的过程中，分子力先做正功后做负功，分子势能先减小后增大，时分子势能最小，分子势能最小。在图丁中，①在r=时f=0，表示分子间作用力随分子间距离r的变化关系图线；②在r=时达到最小值，表示分子势能随分子间距离r的变化关系图线，D正确。
9. 如图所示，圆形虚线框内有一垂直纸面向里的匀强磁场（未画出），Oa、Ob、Oc、Od是以不同速率对准圆心入射的正电子或负电子的运动径迹，它们之间的相互作用和重力不计，a、b、d三个出射点和圆心的连线分别与竖直方向成90°、60°、45°的夹角，则下列判断正确的是（ ）
A. 沿径迹Oc运动的电子在磁场中运动时间最短
B. 沿径迹Oc、Od运动的电子均为负电子
C. 沿径迹Oa、Ob运动的速率比值为
D. 沿径迹Ob、Od运动的时间之比为4：3
【答案】BD
【解析】A．由于正电子和负电子的电荷量大小q和质量m均相等，电子在磁场中做匀速圆周运动，则有
，
解得
设偏转角为θ，则
周期相等，由题图可判断沿径迹Oc运动的电子偏转角最大，对应圆心角也最大，所以沿径迹Oc运动的电子在磁场中运动时间最长，A错误；
B．由左手定则可判断沿径迹Oc、Od运动的电子均带负电，为负电子，B正确；
C．设圆形磁场半径为r，根据几何关系可得，沿径迹Oa、Ob运动电子轨迹半径分别为
、
根据可得，
C错误；
D．由上述分析可知，电子在磁场中的运动时间之比等于偏转角之比
D正确。
故选BD
10. 江苏大丰800兆瓦海上风电项目全面启动建设，该项目的建设将为我国海上风电向深远海发展积累重要经验。根据国家能源局统计，我国风电截至2024年底累计并网装机容量约5.3亿千瓦，在电源结构中占比超15%。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图甲所示，已知发电机输出的交变电流如图乙所示，升、降压变压器均为理想变压器，升压变压器原、副线圈的匝数比为1：10，降压变压器原、副线圈的匝数比为10：1，输电线路上的总电阻可简化为一个定值电阻R0=20Ω。用户端接一个定值电阻R=2Ω，其余电阻不计。下列说法正确的是（ ）
A. 线框的转速为3000r/min
B. t=0.01s时穿过线圈的磁通量为零
C. 输电线上的电流为10A
D. 若保持发电机输出电压不变，在用户端再并联一个完全相同的电阻R，则输电线上损耗的功率占总功率的比值增大
【答案】ACD
【解析】A．由图乙可知，交变电流的周期
又因为
A正确。
B．时，由图乙可知此时感应电动势为0，线圈处在中性面，穿过线圈的磁通量最大，故B错误；
C．发电机输出电压有效值，升压变压器原、副线圈的匝数比为1：10，，则升压后
引入等效电阻法，用户端的电阻等效为
等效电路如下图所示
故
故C正确；
D．用户端并联电阻后，总电阻减小，输电电流变大。而输电线上损耗的功率占总功率的比值
由于发电机输出电压不变，所以不变，也不变，是定值电阻，所以损耗功率占比随增大而增大，故D正确。
故选ACD。
二、实验题（本大题共2小题，每空2分，共16分）
11. 小明学习了光的干涉后，利用图中所示生活中的物品，将两片刀片合在一起，在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝；按如图所示的方法，用红色激光笔和自制的双缝做双缝干涉实验，并测量激光的波长。他按如下步骤组装好设备：
实验步骤：
（1）并齐捏紧两片刀片，在玻璃片的熏黑面划出两条平直划痕；
（2）如图所示，将红色激光光源和玻璃片固定好，并将光屏放在距离合适的地方；
（3）打开激光光源，调整光源高度使激光沿水平方向射出，恰好能垂直玻璃片射在两划痕上；
（4）在光屏上的干涉条纹如下图所示中的___________
A. B. C. D.
（5）若已知双缝间的宽度d=0.2mm，双缝到投影屏间的距离L=2.0m。使用刻度尺测量出光屏上条纹间距，如下图所示，由图可以读出A、B两亮纹间的距离，从而得到相邻亮条纹的条纹间距Δx=__________mm，由双缝干涉条纹间距公式可计算出该绿色激光的波长λ=_________m（结果均保留2位有效数字）；
（6）在双缝间的距离和双缝与屏的距离都不变的条件下，用不同颜色的光做实验，发现用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时_________（填“大”或“小”）。
【答案】（4）A （5）5.4 （6）小
【解析】（4）双缝干涉图样是平行且等宽的明暗相间的条纹，A图正确。
（5）[1][2]刻度尺的分度值为，需要估读到分度值下一位，所以AB两亮纹间的距离
相邻亮条纹的条纹间距
根据
可得
代入数据可得
（6）如果用蓝色激光重新实验，由于蓝色激光的波长较小，由可知，d、L不变，则相邻亮纹间距会变小。
12. 为了让学生理解微观分子尺寸的测量方法及其在纳米技术中的应用，老师设计测量磷脂分子大小（模拟生物膜结构）的实验，让学生通过油膜法测量磷脂分子的长度，结合生物膜结（如细胞膜磷脂双分子层）的实际模型
实验器材有：
透明培养皿；微量移液管（最小精度为0.01mL）；磷脂乙醇溶液；痱子粉（或石膏粉，用于显示油膜边界）；坐标纸（最小方格边长1mm）
实验步骤如下：
（1）溶液配制：用微量移液管取0.100mL纯磷脂，溶于99.9mL无水乙醇，配制成稀释1000倍的溶液（总体积100mL）。乙醇的作用是帮助磷脂在水面快速扩散，挥发后仅留磷脂分子。
（2）油膜制备：向培养皿中倒入蒸馏水，水面高度约2mm，均匀撒上一层薄痱子粉（避免粉粒过厚导致油膜无法展开）。用微量移液管取15滴稀释后的磷脂乙醇溶液的体积为0.050mL，
滴在水面中央，等待乙醇完全挥发（约1分钟），形成稳定油膜。
（3）面积测量：将培养皿置于坐标纸上方，用透明胶片覆盖油膜，描绘油膜边界。对于不满一格的部分按（大于半格计1格，小于半格不计）原则统计总格数N=800格，则油膜总面积是S=_______m2。
（4）数据计算：每滴溶液中磷脂体积V=______cm3（保留2位有效数字）。代入数据可得d≈______nm（1nm=10-9m，结果保留1位小数）。
（5）实际测量中，若油膜未完全展开（存在重叠区域），则计算出分子长度会偏____（填“大”或“小”）
【答案】（3） （4） （5）大
【解析】[1]已知坐标纸最小方格边长为1mm，总格数800格
[2]15滴稀释后的磷脂乙醇溶液的体积为0.050mL，而磷脂乙醇溶液溶液稀释1000倍，
所以每滴磷脂乙醇溶液中含磷脂的体积
即
[3]油膜分子直径可将油膜可视为单分子层，则
[4]若油膜未完全展开（存在重叠区域），测量的油膜面积S偏小，V不变，由于S偏小，则计算出的分子长度d会偏大。
三、计算题（本大题共3小题，共44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. 航天员刘伯明、汤洪波身着中国自主研制的新一代“飞天”舱外航天服，先后从天和核心舱节点舱成功出舱，这是中国空间站首次出舱活动，宇航员出舱前需通过减压舱将气压从舱内标准值降至太空服适应值。已知减压舱容积V=3.0m3，初始状态为p0=1.0×105 Pa，温度T1=300K。设气体为理想气体，（lg2≈0.30、lg5≈0.70、lg6≈0.78、lg7≈0.85）求：
（1）若减压过程保持温度不变，目标气压为p1=4.0×104Pa，需排出气体的质量占初始总质量的百分比；
（2）若使用抽气泵每次抽出固定体积的气体（温度始终为T1=300K），至少需要抽气多少次才能将气压从p0降至p1。
【答案】（1）60% （2）6
【解析】（1）设初始状态气体体积为，压强为，减压后气体体积为，压强为。整个过程为等温变化，由玻意耳定律
其中，，
解得
又因为同种气体在相同状态下，质量比等于体积比。初始气体体积为，排出气体的体积
则排出气体的质量占初始总质量的百分比
（2）设抽气次，每次抽出体积为的气体，第一次抽气：根据玻意耳定律
解得
第二次抽气：根据玻意耳定律
将
代入可得
以此类推，抽次气后，压强
因为要将气压从降至，即
已知，，
代入
整理可得
两边取对数（次）
14. 某一直角坐标系第一象限（包含坐标系），存在着垂直于纸面的有界匀强磁场（图中未画出），磁感应强度的大小为B，方向垂直于纸面向外，M是垂直于x轴的荧光屏，坐标原点O点到屏M的距离为R，在O点放置一粒子源，可以从O点沿Oy方向发射出一束速度大小不同的带正电的同种粒子，当粒子以最大速度v0沿Oy方向射入磁场时，恰好垂直打到M屏上，其运动轨迹如图中所示，
（1）求带电粒子的比荷的大小；
（2）欲使速度小于等于v0的所有粒子经磁场偏转后均能水平向右垂直打在屏M上，求有界磁场区域的最小面积的大小；
（3）求其中速度为的粒子从O点射出到垂直打在屏M上所用的时间。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）由题意可知，粒子在磁场中做匀速圆周运动，其向心力由洛伦兹力提供，即，可得
从图中可知，当粒子速度为时，其运动轨迹半径
将代入中，此时，则
整理可得带电粒子的比荷
（2）由分析可知，欲使速度小于等于v0的所有粒子经磁场偏转后均能水平向右垂直打在屏M上，当有界磁场的右边界是与轴正方向成45°的斜线时，有界磁场区域的面积最小，即磁场区域的形状为如下图所示的阴影部分面积时最小。
通过几何关系可知，其半径为R，根据圆和三角形的面积公式，可得磁场区域最小面积为阴影部分面积
（3）当速度为的粒子从O点射出后，先做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，即
又因为
整理可得
由第（1）问知，代入上式可得
由于粒子水平向右垂直打在屏上，所以速度的偏转角为90°，即圆心角也为90°，所以粒子在磁场中运动的时间为
且由半径公式可知，当的粒子在磁场中运动时，其沿x轴走过的水平位移为
当粒子出磁场后，将向右做匀速直线运动垂直打在屏上，所以粒子出磁场后运动的时间为
故粒子从O点射出到击中荧光屏所用的时间为
15. 如图所示，金属导轨abcd与水平面成θ角固定，导轨各相邻段互相垂直，导轨顶端接有阻值为R的定值电阻。已知宽轨间距为2L，宽轨长为2L，窄轨间距L，窄轨长3L，在导轨所在平面内有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度为B。现有一根质量为m，长度为2L，粗细均匀、阻值均匀分布的金属棒，其总电阻也为R，从宽轨顶端由静止释放，已知金属棒到达宽轨底部和窄轨底部之前都已做匀速直线运动，不计一切摩擦，导轨电阻不计。求：
（1）金属棒在宽轨上做匀速直线运动的速度大小；
（2）金属棒在宽轨上运动的过程中通过电阻R的电荷量；
（3）金属棒从宽轨顶端运动到窄轨底部的整个过程所用的总时间；
（4）金属棒从宽轨顶端运动到窄轨底部的整个过程中金属棒中产生的焦耳热。
【答案】（1） （2） （3） （4）
【解析】（1）金属棒在宽轨上匀速运动时的受力情况，金属棒产生的感应电动势（为金属棒的速度），金属棒电阻为，定值电阻为，由闭合电路欧姆定律
根据安培力公式
金属棒匀速运动时，沿导轨方向受力平衡，即
即
解得金属棒在宽轨上做匀速直线运动的速度大小为
（2）根据电荷量公式
由闭合电路欧姆定律
再根据法拉第电磁感应定律
可得
其中在宽轨上运动的过程磁通量的变化
所以通过电阻R的电荷量
（3）在宽轨上运动的过程，对金属棒在宽轨上由动量定理
得
代入
解得
在窄轨上运动的过程，对金属棒在宽轨上由动量定理
得
再设金属棒在窄轨上匀速运动的速度为，同理第（1）问可知，
得在窄轨上匀速时
由
解得
在窄轨上运动的过程磁通量的变化
通过电阻R的电荷量
再代入（1），（2）问中的
解得
所以金属棒从宽轨顶端运动到窄轨底部的整个过程所用的总时间
（4）金属棒在宽轨上运动过程中，由能量守恒定律
由（1）问知
所以
而金属棒上产生的焦耳热只占总热量的
故
金属棒在窄轨上运动过程中，由能量守恒定律
由（3）问知
代入得
而金属棒上产生的焦耳热只占总热量的
故
金属棒产生的焦耳热