湖北省九师联盟2024-2025学年高二下学期下5月期中真题物理试卷（解析版）

这是一份湖北省九师联盟2024-2025学年高二下学期下5月期中真题物理试卷（解析版），共15页。试卷主要包含了本试卷分选择题和非选择题两部分，本卷命题范围等内容，欢迎下载使用。
1．本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。
2．答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3．考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
4．本卷命题范围：人教版选择性必修第一册第二、三章（40％），第四章（30％），选择性必修第二册第三章（20％），选择性必修第三册第一章（10％）。
一、选择题（本题共10小题，共46分．在每小题给出的四个选项中，第1～7题中只有一项符合题目要求，每小题4分，第8～10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
1. 如图所示是杭州的美景——西湖，环绕湖边著名的“西湖十景”，自然与人文相互映衬，组成了杭州旅行的核心地带。关于西湖中的水波现象，下列说法正确的是（ ）
A. 用声呐探测湖底某处的深度，利用了波的衍射现象
B. 湖中水波绕过电线杆向前传播，是波的干涉现象
C. 要观察到湖中水波明显的衍射现象，必须是障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或者比波长更小
D. 游艇鸣笛减速向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率低
【答案】C
【解析】A．用声呐探测湖底某处的深度，利用了波的反射现象，故A错误；
B．湖中水波绕过电线杆向前传播，是波的衍射现象，故B错误；
C．要观察到湖中水波明显的衍射现象，必须是障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或者比波长更小，故C正确；
D．由多普勒效应可知，游艇鸣笛减速向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高，故D错误。
故选C。
2. 分别用甲、乙两种单色光在同一装置上做光的双缝干涉实验，甲、乙两种单色光的干涉条纹在同一光屏上的位置关系如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 甲光波长是乙光波长的2倍
B. 遇到同样的障碍物时甲光更容易发生衍射现象
C. 甲、乙两光从空气射入水中，甲光在水中传播的速度小
D. 甲、乙两光从水中射入空气时，甲光发生全反射临界角大
【答案】C
【解析】A．由双缝干涉条纹间距可知，同一实验装置中L和d相同，条纹间距与单色光波长成正比，由图可知，甲光与乙光的条纹间距之比是1：2，则甲光与乙光的波长之比是1：2，甲光波长是乙光波长的0.5倍，故A错误；
B．波长越长，衍射本领越强，遇到同样的障碍物时乙光更容易发生衍射现象，故B错误；
C．光的波长越短，光的频率越高，介质对光的折射率越大，即水对甲光的折射率大，由可知，甲光在水中传播速度小，故C正确；
D．光从水中射入空气时，当入射角大于临界角时会发生全反射，由可知，甲光折射率大，甲光发生全反射的临界角小，故D错误。
故选C。
3. 假设真空中有两个分子，其中一个分子A固定，另一个分子B从无穷远处靠近分子A，在分子B靠近分子A的过程中，两者之间所受分子力和分子势能随着距离变化而变化，选无穷远处分子势能为零，如图所示为两者之间的分子力或分子势能随分子间距离变化的图线，下列说法正确的是（ ）
A. 图1为分子势能随分子间距离变化的图线，图2为分子力随分子间距离变化的图线
B. 在无穷远到r0的过程中分子力对分子B做负功
C. 在分子B靠近分子A的过程中分子斥力在增大，分子引力在减小
D. 若将分子B从较远处由静止释放，则仅在分子力作用下分子B运动到r0处速率最大
【答案】D
【解析】AB．r0处分子斥力大小等于分子引力大小，分子力为0，在大于r0处分子斥力小于分子引力，分子力表现为引力，分子B从无穷远处到r0的过程中，分子力对其做正功，分子势能减小；在分子间的距离小于r0时，分子力表现为斥力，分子间的距离减小时，分子力做负功，分子势能增大，所以r0处分子势能最小，故图1为分子力随分子间距离变化的图线，图2为分子势能随分子间距离变化的图线，AB错误；
C．在分子B靠近分子A的过程中分子斥力在增大，分子引力也增大，但斥力增大更快，C错误；
D．较远处到r0的过程中，分子力做正功，速率增大，距离小于r0时分子力做负功，速率减小，故在r0处速率最大，D正确。
故选D。
4. 2024年11月14日，深圳国际家电产品展览会开展，参展产品中南北美洲的绝大多数国家家用电器的额定电压是110V，这类用电器不能直接接到我国220V的照明电路上。如图甲为一台南北美洲的小发电机的结构示意图，内阻r为0.7Ω的线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。外接电表均为理想交流电表，电阻R的阻值为9.3Ω，则（ ）

A. 发电机产生电动势的最大值为220V，电动势的有效值为110V
B. 电流表的示数为11A，电压表的示数为110V
C. 发电机的输出功率为1100W
D. 在t=0.02s时，穿过线圈的磁通量变化率为零
【答案】D
【解析】A．由题图乙可知，发电机产生电动势的最大值
电动势的有效值
选项A错误；
B．电流表的示数为
电压表测量的是电阻两端的电压，则电压表示数为
选项B错误；
C．发电机的输出功率
选项C错误；
D．在时刻，由题图乙可知此时的电动势为零，感应电动势与磁通量的变化率成正比，该时刻穿过线圈的磁通量变化率为零，选项D正确。
故选D。
5. 铜的摩尔质量为M，铜的密度为ρ，阿伏加德罗常数为（题中物理量的单位均为国际单位制），下列说法正确的是（ ）
A. 1 kg铜所含原子数为B. 铜所含原子数为
C. 一个铜原子的质量为D. 铜原子的直径为
【答案】B
【解析】A．1 kg铜所含原子数，故A错误；
B．铜所含原子数，故B正确；
C．一个铜原子的质量，故C错误；
D．设铜原子直径为d，则有
则
故D错误。
故选B。
6. 以下四幅图片：图甲是一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光的示意图，图乙是双缝干涉示意图，图丙是检测工件表面平整程度时得到的图样，图丁是医用纤维内窥镜。下列说法中正确的是（ ）
A. 图甲中，玻璃对a光的折射率大于玻璃对b光的折射率
B. 图乙中，若只增大光屏到挡板间距离，则两相邻亮条纹间距离将减小
C. 图丙中，利用了光的衍射原理
D. 图丁中，纤维内窥镜利用光导纤维进行光线与图像的传导，应用了光的干涉现象
【答案】A
【解析】A．图甲中，a、b两束单色光入射角相同，a光的折射角小于b光的折射角，根据光的折射定律
可知，玻璃对a光的折射率大于玻璃对b光的折射率，故A正确；
B．图乙中，根据双缝干涉相邻亮或暗条纹间距公式
可知，若只增大光屏到挡板间距离，则两相邻亮条纹间距离将增大，故B错误；
C．图丙是利用薄膜干涉检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，利用了光的干涉，故C错误；
D．图丁中，纤维内窥镜利用光导纤维进行光线与图像的传导，应用了光的全反射，故D错误。
故选A。
7. 水晶球是工匠师傅用质量分布均匀，材质透明的天然水晶打磨而成的透明球形工艺品。如图所示是球心为O的水晶球圆形截面。半径为a，MN为直径，一束紫色光从M点射入球内，折射光线MP与MN间的夹角为30°，出射光线与MN平行。已知光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（ ）
A. 紫光在M点的入射角为45°
B. 水晶球对紫光的折射率为
C. 紫光在水晶球中传播的时间为
D. 换成红光沿原光路射入水晶球，红光在水晶球中传播的时间比紫光的长
【答案】C
【解析】A．由几何关系可知，紫光在P点入射角，出射角，根据光路可逆原理，紫光在M点入射角为60°，故A错误；
B．根据折射定理有
故B错误；
C．紫光在水晶球中的传播速度
传播距离
故紫光在水晶球中传播的时间为
故C正确；
D．水晶球对红光的折射率比对紫光的小，故红光在水晶球中传播的速度大，红光在水晶球中的折射角比紫光大，由几何关系可知，红光在水晶球中传播距离小，故红光在水晶球中的时间比紫光的短，故D错误。
故选C。
8. 某物体的位置坐标随时间变化规律为，关于该物体的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 该物体做简谐运动，周期是2s
B. 时刻，该物体的位置坐标为10 cm
C. 该物体在任意1 s内的路程都是20 cm
D. 该物体运动过程中速度变化频率为2.0 Hz
【答案】AC
【解析】A．由于物体位置坐标按正弦规律变化，因此物体做简谐运动，周期，A正确；
B．时刻，物体的位置坐标为
B错误；
C．周期，任意1 s内，即内，物体位于平衡位置两侧，关于平衡位置对称，速度大小相等，方向相反，或物体位于平衡位置一侧，在内，从最大位移处到平衡位置之间往返一次，则路程是，C正确；
D．物体做简谐运动，运动中位移、速度、加速度都随时间按正余弦规律变化，周期和频率相同，频率
D错误。
故选AC。
9. 如图所示为某同学研究单摆做阻尼振动的位移—时间图像，M、N是图像上的两个点，且M、N两点到平衡位置的距离相等。下列说法正确的是（ ）
A. 单摆做阻尼振动的过程中周期变小
B. 摆球在M点时的动能大于在N点时的动能
C. 摆球在M点时做减速运动
D. 摆球在N点时正在下落
【答案】BD
【解析】A．根据单摆的周期公式有
可知，周期与振幅无关，即单摆做阻尼振动的周期不变，故A错误；
B．M、N两点到平衡位置的距离相等，即对应位置高度相同，故从M到N重力做功为0，由于单摆做阻尼振动，可知摆球需克服阻力做功，根据动能定理可知摆球在M点时的动能大于在N点时的动能，故B正确；
C．由图可知摆球在M点时正在靠近平衡位置，速度在增大，即摆球在M点时做加速运动，故C错误；
D．摆球在N点时正在靠近平衡位置，高度在降低，即摆球在N点时正在下落，故D正确。
故选BD。
10. 一列简谐横波沿x轴正方向传播，时刻位于处的波源开始振动，当时，波源第3次到达正向最大位移处，此时平衡位置位于的质点Q刚要起振，P、Q两质点间的波形如图所示。已知质点Q在至时间内通过的路程为5 cm，下列说法正确的是（ ）
A. 波源的起振方向沿y轴负方向
B. 波的波长为3.6 m
C. 波的振幅为
D. 质点P在至时间内通过的路程为
【答案】CD
【解析】A．波沿x轴正方向传播，根据时的波形，波刚好传到Q点，此时Q点起振方向沿y轴正方向，则波源的起振方向沿y轴正方向，故A错误；
B．波的传播速度
当时，波源第3次到达正向最大位移处，有时，解得
故波长
故B错误；
C．设该波的振幅为A，已知质点Q在至时间内（即时间为）通过的路程为5 cm，则
故波的振幅
故C正确；
D．由波的图像可知，质点P在时位于平衡位置向下运动，推知质点P在至内从平衡位置运动到波谷，则质点P在至时间内从波谷运动到平衡位置，通过的路程为一个振幅
故D正确。
故选CD。
二、实验题（本题共2小题，共14分）
11. 某校开展研究性学习，某研究小组根据光学知识，设计了一个用刻度尺测横截面为半圆形玻璃砖折射率的实验，他进行的主要步骤是：水平放置的光屏MN与玻璃砖直径AB垂直并相切于A点，一束单色光S从空气中射向半圆玻璃砖的圆心О，结果在屏幕MN上出现两个光斑C、D，如图所示，测得OC和OD的长度分别为a、b。
（1）根据以上测量的物理量，写出计算玻璃砖折射率的表达式：n=__________。
（2）实验中，不断增大入射角，____________观察到全反射现象（填“能”或“不能”）。
（3）为减小实验测量误差，实验中应适当_________单色光在О点的入射角（填“增大”或“减小”）。
【答案】（1） （2）不能 （3）减小
【解析】（1）OC所在光线为反射光线，OD所在光线为折射光线，则玻璃砖折射率的表达式为
（2）光是从光疏介质射入光密介质，所以在半圆玻璃砖AB界面不能观察到全反射现象；而折射光线沿径向从半圆玻璃砖射出空气，也不能观察到全反射现象。
（3）为减小实验测量的误差，OC、OD的距离应适当大些，所以实验中应适当减小单色光在О点的入射角。
12. 某同学用单摆测定重力加速度。
（1）该同学先用毫米刻度尺测得悬挂摆球后的摆线长为l，再用游标卡尺测得摆球的直径为d，则该单摆的摆长为______；从单摆运动到最低点开始计时，且记数为1，到第n次经过最低点所用的时间为t，该单摆的周期为______
（2）该同学发现他测得的重力加速度的值偏大，其原因可能是______（从下面选项选择）
A.单摆的悬点未固定紧，摆动中出现松动，使摆线增长了
B.把n次摆动的时间误记为次摆动的时间
C.开始计时，秒表过早按下
D.测摆线长时摆线拉得过紧
（3）若实验中没有游标卡尺，无法测小球的直径d，该同学将悬点到小球最低点的距离作为摆长l，测得多组周期T和l的数据，作出图像。则：

①实验得到的图像应是如图中的______（选填a、b、c）；
②小球的直径是______cm；
③实验测得当地重力加速度大小是______（取两位小数）
【答案】（1） （2）BD##DB （3）c 1.2 9.86
【解析】（1）[1]由题知，单摆的摆长为
[2]单摆的周期为
（2）[3]根据
可得
A．单摆的悬点未固定紧，摆动中出现松动，使摆线增长了，则摆长的测量值偏小，测得的重力加速度偏小，故A错误；
B．把n次摆动的时间误记为次摆动的时间，测得的周期偏小，则测得的重力加速度偏大，故B正确；
C．开始计时，秒表过早按下，测得的周期偏大，则测得的重力加速度偏小，故C错误；
D．测摆线长时摆线拉得过紧，则摆长的测量值偏大，则测得的重力速度偏大，故D正确。
故选BD
（3）[4]根据
且
可得
故选c。
[5]由图可知，纵轴截距为
则
[6]图线的斜率为
解得
三、计算题（本题共3小题，共计40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．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13. 如图所示，玻璃半球半径为R，球心为O，AB为水平直径，M点是半球的最高点。一束单色光从A点射入玻璃半球，射入的光线与AB成θ角。当时，光线从BM间某点C平行于AB射出。光在真空中的传播速度为c。求：
（1）玻璃半球的折射率；
（2）若，则光线在玻璃半球中传播的时间。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）当时，光线从BM间某点C平行于AB射出，如图所示
由几何关系可得，
则玻璃半球的折射率为
（2）若，因为
所以光线在玻璃半球中发生两次全反射，最终从B点射出，光路图如图所示
光线在玻璃半球中传播的时间
光线在玻璃半球中传播的速度
联立解得
14. 如图甲所示为一列沿轴传播的简谐横波在时刻的波形图，是平衡位置为处的质点，图乙为质点的振动图像。
（1）判断波沿轴的传播方向并求波速大小；
（2）推导坐标原点处质点做简谐运动的表达式。
【答案】（1）沿x轴正方向传播， （2）
【解析】（1）由乙图可知，时质点N沿y轴正方向振动，结合甲图，根据“上、下坡”法可知，该简谐波沿x轴正方向传播。由甲图可知，该波的波长，由乙图可知该波的周期，故该波的波速
（2）由波形图可知，质点振动的振幅，周期，故有
时坐标原点处的质点向下振动，故其简谐振动的表达式为
15. 一小型发电站通过升压，降压变压器把电能输送给用户，如图所示，发电机线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。已知线圈的匝数，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度大小。理想升压和降压变压器之间的输电导线的总电阻为，若升压变压器原，副线圈匝数比为，降压变压器原，副线圈的匝数比为。用户区标有“220V 11kW”的电动机恰能正常工作，其它位置的输电导线的电阻可以忽略，发电机线圈电阻不可忽略。求：
（1）交流发电机产生的感应电动势的有效值；
（2）输电线路上10s损耗的电能；
（3）升压变压器原线圈两端的电压。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）交流发电机产生的感应电动势的最大值为
代入数据解得
则交流发电机产生的感应电动势的有效值为
（2）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机恰能正常工作，则有
解得
根据理想变压器的规律有
解得
输电线路上10s损耗的电能为
代入数据解得
（3）设升压变压器原线圈两端的电压为，根据理想变压器的规律有
解得
升压变压器副线圈两端电压为
解得
根据理想变压器的变压规律有
解得