湖北省荆楚优质高中联盟2024-2025学年高二下学期期中真题考试物理试卷（解析版）

这是一份湖北省荆楚优质高中联盟2024-2025学年高二下学期期中真题考试物理试卷（解析版），共16页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1. 随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。第5代移动通信技术（简称5G）意味着更快的网速和更大的网络容载能力，“4G改变生活，5G改变社会”。与4G相比，对于5G使用的频率更高的电磁波，下列说法正确的是（ ）
A. 电磁波是纵波
B. 5G电磁波的波长更大，更容易发生衍射现象
C. 5G电磁波的光子能量更大
D. 5G电磁波的传播速度更大，相同时间传递的信息量更大
【答案】C
【解析】A．电磁波是横波，具有波的特性，故A错误；
BCD．电磁波在空气中传播速度都相同。根据光子的能量公式
可知频率更高的电磁波的光子能量更大，波长更短，不容易发生衍射现象，故C正确，BD错误。
2. 两个分子从靠得不能再靠近的位置开始，使二者之间的距离逐渐增大，直到大于分子直径的10倍以上。这一过程中，关于分子间的相互作用力的下列说法中正确的是（ ）
A. 分子间的相互作用力的合力在逐渐减小
B. 分子间的相互作用力的合力先减小后增大，再减小到零
C. 当两个分子间的距离小于平衡距离时，分子间的作用力只有斥力
D. 当分子间距离增大时，分子间的引力变大而斥力变小
【答案】B
【解析】AB．分子间的引力、斥力和相互作用的合力变化如图所示
两个分子从靠得不能再靠近的位置开始，使二者之间的距离逐渐增大，直到大于分子直径的10倍以上，由图可知分子间的相互作用力的合力先减小后增大，再减小到零，故A错误，B正确；
C．当两个分子间的距离小于平衡距离时，分子间既有斥力也有引力，故C错误；
D．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都在变小，故D错误。
故选B。
3. 下列关于原子和原子核的相关知识说法正确的是（ ）
A. 光照射金属时，只要光照强度足够强，无论光的频率如何，都能发生光电效应
B. 大量处于n=3激发态的氢原子向基态跃迁，最多能辐射2种频率的光子
C. 若紫光能使某金属发生光电效应，则红光一定能使该金属发生光电效应
D. 卢瑟福通过粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型
【答案】D
【解析】A．光照射金属时，如果光的频率小于极限频率时，不管光照强度多么强，不能发生光电效应，故A错误；
B．大量处于激发态的氢原子向基态跃迁时，最多能辐射种
频率的光子，故B错误；
C．紫光的光子频率大于红光的光子频率，所以若紫光能使某金属发生光电效应，则红光不一定能使该金属发生光电效应，故C错误；
D．卢瑟福通过粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，故D正确。
故选D。
4. 如图所示，截面为扇形的透明柱形材料的圆心角∠AOB=60°，半径为R，一束激光从OB面的D点入射，恰好在AB面上发生全反射，然后垂直于AO面从E点射出，已知OE长度为，不考虑多次反射的情况，下列说法正确的是（ ）
A. 透明材料的折射率为
B. 透明材料的折射率为
C. 光线在OB面上的入射角为
D. 光线在OB面上的入射角为
【答案】C
【解析】AB．作出如图所示的光路图
由几何关系可知
又因为激光恰好在AB面上发生全反射，所以
解得临界角
透明材料的折射率
故AB错误；
CD．由几何关系得折射角
由折射定律得
解得光线在OB面上的入射角为
故C正确，D错误。
故选C。
5. 如图所示电路，电阻与电阻阻值相同，都为R，和并联的D为理想二极管（正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大），在A、B间加一正弦交流电（V），则加在上的电压有效值为（ ）
A. 10VB. 20VC. 15VD. V
【答案】D
【解析】当电源在正半轴时A点电位高于B点电位二极管导通即R1被短路，R2电压为电源电压
当电源在负半轴时B点电位高于A点电位，二极管截止 R1，R2串联各分得一半电压；则由有效值的概念可得
解得
故D正确，ABC错误。
故选D。
6. 在均匀介质中，S1 （-2，0）和S2 （2，0）是两个完全相同的波源，其振动方向垂直于xy平面，振动函数表达式为z=0.8sinπt（m），形成的机械波的波速为1m/s，介质中A质点坐标为（2，3）。t=0时刻，S1和S2两波源同时振动，则0∼6s内，A点通过的路程为（ ）
A. 6.4mB. 4.8mC. 3.2mD. 8.0m
【答案】A
【解析】根据
可得
波长为
波源S2的振动形式传到A点需
波源S1的振动形式传到A点需
故3s-5s内A质点振动1个周期，路程为
5s后两波源在A点发生干涉，波程差为
所以A点为振动加强点，故内振幅为
振动半个周期，路程为
所以内， A点通过的路程为
故选A。
7. 如图，在平面直角坐标系xOy的第一象限内，存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。大量质量为m、电荷量为q的相同粒子从y轴上的点，以相同的速率在纸面内沿不同方向先后射入磁场，设入射速度方向与y轴正方向的夹角为（）。当时，粒子垂直x轴离开磁场。不计粒子的重力。则（ ）
A. 粒子一定带负电
B. 粒子入射速率为
C. 当时，粒子也垂直x轴离开磁场
D. 粒子离开磁场的位置到O点的最大距离为
【答案】D
【解析】ABC．当时，粒子垂直轴离开磁场，运动轨迹如图所示
根据左手定则可知，粒子带正电，由几何关系可得，粒子运动的半径为
由洛伦兹力提供向心力有
解得粒子入射速率
若，粒子运动轨迹如图
根据几何关系可知
可知，点不是圆心，即粒子离开磁场时与轴不垂直，故ABC错误；
D．粒子离开磁场距离点距离最远时，粒子在磁场中的轨迹为半圆，如图
根据几何关系可知
解得
故D正确。
故选D。
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8. 如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数之比为5:1，a、b两端接入电压的瞬时表达式为，副线圈接火灾报警器（报警器未画出），图中电压表和电流表均为理想交流电表，为定值电阻，L为电阻恒定的指示灯，为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。下列说法中正确的是（ ）
A. 电压表的示数为
B. 当处出现火灾时，电流表示数将变大
C. 当处出现火灾时，电压表示数将变小
D. 当处出现火灾时，指示灯L将变暗
【答案】BD
【解析】A．变压器初级电压有效值为
根据理想变压器电压与匝数关系可得则次级电压
即电压表的示数为44V，故 A错误；
BCD．当处出现火灾时，电阻减小，则次级总电阻减小，而次级电压是不变的，即电压表示数不变，则次级电流变大，由
可知，初级电流变大，即电流表示数将变大；由于上电压变大，可知灯泡L上的电压减小，则灯泡变暗，故C错误，BD正确。
故选BD。
9. 一定质量的某种理想气体从状态开始经回到初始状态，在各状态时的参数如图中所示，已知在状态时的压强为，下列说法正确的是（ ）

A. 在状态时的压强为
B. 在过程中气体向外界放出热量
C. 在过程中气体对外界做功的数值为
D. 在过程中气体从外界吸收热量且内能不变
【答案】BD
【解析】
【分析】A．根据理想气体状态方程可得
代入图中数据可得
A错误；
B．在过程中，体积不变，外界对气体不做功，温度降低内能减少，根据热力学第一定律，气体向外界放出热量，B正确；
C．在过程中，气体体积膨胀，对外做功， 体积增加了3V0，而压强由减小到，根据功的定义
可知对外做功应小于，C错误；
D．在过程中，温度不变，内能不变。由于气体对外做功，根据热力学第一定律，一定吸收热量，D正确。
故选BD。
10. 航空母舰舰载机在起飞的过程中，仅靠自身发动机喷气不足以在飞行甲板上达到起飞速度，如果安装辅助起飞的电磁弹射系统（如图甲所示）就能达到起飞速度．电磁弹射系统的一种设计可简化为乙图所示，图中是光滑平行金属直导轨（电阻忽略不计），是电磁弹射车，回路中电流恒定，且可当长直导线处理．该电流产生的磁场对弹射车施加力的作用，从而带动舰载机由静止开始向右加速起飞，不计空气阻力，关于该系统，下列说法正确的是（ ）
A. 间的磁场是匀强磁场
B. 弹射车的速度与运动的时间成正比
C. 弹射车所受的安培力与电流的大小成正比
D. 若回路中通以交变电流，弹射车也能正常加速
【答案】BD
【解析】A．根据左手定则可知，MN、PQ间有竖直向上的磁场，且通电直导线产生的磁场为环形磁场，离导线越远磁场越弱，故不是匀强磁场，故A错误；
B．沿导轨方向磁场不变，且回路PBAM中电流恒定， 导轨间距不变，由
可知，安培力大小不变，由牛顿第二定律
可知，加速度不变，由
可知弹射车的速度与运动的时间成正比，故B正确；
C．安培力
当电流增大时，磁感应强度也增大，故弹射车所受的安培力与电流的大小不是正比关系，故C错误；
D．根据右手螺旋法则可知电流方向沿回路PBAM时，导轨之间产生竖直向上的磁场，结合左手定则可知电磁弹射车所受安培力方向向右；当电流方向沿回路MABP时，根据右手螺旋法则导轨之间产生竖直向下的磁场，结合左手定则可知电磁弹射车所受安培力方向依然向右，故电流的变化不改变电磁弹射车所受安培力的方向，即若回路中通以交变电流，弹射车也能正常加速，故D正确。
故选BD。
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11. 某同学在“用双缝干涉测量光波长”实验中：
（1）双缝干涉实验装置如图所示：
下列说法中正确的是___________。
A．光源发出的光要经滤光片成为单色光，滤光片一般装在单缝前
B．实验中要注意使单缝与双缝相互平行，以便在光屏上观察到清晰干涉条纹
C．为了减小测量误差，最好测量相邻条纹间的中心距离
D．如果把普通光源换成激光光源，则光具座上透镜、滤光片、单缝均可以撤去
（2）该同学以某种单色光做实验时，先将测量头的分划板中心刻度线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第一条亮纹，此时手轮上的刻度如图所示，读数为_______mm；转动手轮，当分划板中心刻度线与第6条亮纹中心对齐时，读数是17.332mm，已知装置中双缝间距为0.2mm，双缝到屏的距离是1.0m，则测得此单色光的波光为_______m（保留两位有效数字）。
【答案】（1）ABD （2）2.331##2.332##2.333##2.334 6.0×10-7
【解析】（1）[1]A．光源发出的光要经滤光片成为单色光，滤光片一般装在单缝前，选项A正确；
B．实验中要注意使单缝与双缝相互平行，以便在光屏上观察到清晰干涉条纹，选项B正确；
C．为了减小测量误差，最好用测微目镜测出n条亮纹中心间的距离a，求出相邻两条亮纹间距
选项C错误；
D．如果把普通光源换成激光光源，由于激光相干性比较好，则光具座上透镜、滤光片、单缝均可以撤去，选项D正确。
（2）[2]手轮上的刻度如图所示，读数为
2mm+0.332mm=2.332mm（2.331—2.334都正确）
[3]双缝间距
解得
12. 力敏电阻器是一种能将机械力转换为电信号的特殊元件，其电阻值可随外加压力大小而改变。某同学为研究一个力敏电阻器（阻值变化范围为几欧姆到几十欧姆）的特性。设计了如图a所示的电路，所用电源的电动势为3V，内阻忽略不计，电阻箱（0~99.9Ω）。除图a中的器材外，还有如下器材可供选择：
电流表（量程为0~0.6A，内阻）；电流表（量程为0~0.6A，内阻约为2Ω）

（1）图a中P处选用电表________，Q处选用电表________；（均填选用电表的符号）
（2）闭合开关S，多次改变对力敏电阻的压力F，记录两电表读数，得到不同的值，描绘出线如图b所示，由图线可得与F的函数关系式________；
（3）该同学用力敏电阻和所提供的器材，把电流表改成一个压力表（即在电流表表盘的对应刻度位置处标上压力大小），如图c所示；若将电流表表盘的0.15A刻度处标为压力表的0刻度，则电阻箱接入电路的阻值应调为________Ω；保持不变，则压力表能测量压力的最大值是________N。
【答案】（1） （2） （3）0.5 7.5
【解析】（1）[1][2]Q处选用电表，因为的内阻已知，可以把当成电压表使用，用来测量力敏电阻的电压；因为Q处选用电表，所以P处选用电表。
（2）[3]根据图像有
根据图像得
，
解得
，
所以与F的函数关系式为
（3）[4]根据
当时，，根据闭合电路欧姆定律得
解得
[5]当电流表的示数等于0.6A时，表示压力表的压力最大。根据闭合电路欧姆定律得
解得
根据
解得
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13. 如图所示，在锅炉外壁紧贴着导热性能良好且右壁开孔与大气相通气缸，气缸右壁内侧装有压力传感器，用于监控锅炉外壁的温度、锅炉未工作时，活塞与锅炉外壁距离为0.3m、与传感器距离为0.2m，活塞左侧封闭温度为300K、压强为105Pa的空气，此时压力传感器的示数为0。已知大气压强为105Pa，活塞横截面积为10-2m2，不计活塞与气缸壁的摩擦，锅炉工作时温度缓慢升高。
（1）当锅炉的温度为T1时，活塞刚好接触压力传感器，求T1；
（2）锅炉外壁温度T从300K逐渐增大，求压力传感器示数F与T的关系式；
（3）活塞从气缸图示位置移动到最右侧刚接触到压力传感器的过程中，气体吸收了300J的热量，求该过程中气体内能变化多少？
【答案】（1）500K （2）当T≤500K时，F=0，当T＞500K时， （3）增加了100J
【解析】（1）当锅炉的温度为升高时，气体做等圧变化，根据盖吕萨克定律可得
代入数据解得
（2）由以上分析可知，当温度小于等于500K时，压力传感器示数
当温度大于500K时，气体体积不变，根据查理定律可得
解得
活塞对压力传感器的作用力为
（3）根据热力学第一定律，
解得
即气体内能增加了100J。
14. 如图所示，在光滑的水平面上，质量为M=4kg、长为L=1m的木板右端紧靠竖直墙壁，与墙壁不粘连，滑块（可视为质点）的质量为m=1kg，若滑块以水平向右的速度v0=4m/s滑上木板左端，滑到木板右端时速度恰好为零。现滑块以水平速度v1=5m/s滑上木板左端，滑到木板右端时与竖直墙壁发生弹性碰撞，滑块以原速率弹回，重力加速度大小为g=10m/s2，求
（1）滑块与木板间的动摩擦因数为多少？
（2）滑块与墙壁碰撞的过程中，墙壁对滑块的冲量；
（3）通过计算判断，滑块最终能否离开木板？若能离开，计算滑块离开木板时的速度；若不能离开，计算滑块最终离木板左端多远？
【答案】（1）0.8 （2），方向向左 （3）不能，0.55m
【解析】（1）滑块以水平向右的速度滑上木板左端，根据匀变速直线运动规律可得
根据牛顿第二定律有
联立解得
（2）滑块以水平速度右滑时，由动能定理有
解得
滑块与墙壁碰撞得过程中，由动量定理，设向左为正，墙壁对滑块的冲量为
联立解得
方向向左。
（3）滑块与墙碰后至向左运动，设滑块没有离开木板，共同速度为，两者相对位移为；对滑块和木板，由动量守恒得
解得
由能量守恒得
联立解得
因为，故滑块最终没有离开木板左端，滑块最终离木板左端
15. 如图，两根足够长的光滑金属直导轨平行放置，导轨间距为L，两导轨及其所构成的平面均与水平面成θ=30°角，整个装置处于垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。现将质量均为m的金属棒a、b垂直导轨放置，每根金属棒接入导轨之间的电阻均为R。运动过程中金属棒与导轨始终垂直且接触良好，金属棒始终未滑出导轨，导轨电阻忽略不计，已知L=1m，B=2T，m=0.4kg，R=2Ω，重力加速度为g=10m/s2。
（1）先保持棒b静止，将棒a由静止释放，求棒a匀速运动时的速度大小v；
（2）在（1）问中，当棒a匀速运动时，再将棒b由静止释放，求释放棒b的瞬间它的加速度大小；
（3）仍保持棒b静止，将棒a由静止释放，若棒a经过t=1s后匀速运动，求
①棒a此过程中运动的距离x。
②棒a此过程中产生得热量Q。
【答案】（1）2m/s （2）10m/s2 （3）①1.2m；②0.8J
【解析】（1）棒a匀速时，产生的感应电动势为
感应电流为
根据平衡条件，有
解得
（2）由楞次定律及左手定则可知，释放瞬间，b棒所受安培力方向沿导轨平面向下，由牛顿第二定律得
解得
（3）①对a棒，从开始运动到匀速的过程中，设沿斜面向下为正，由动量定理，有
又有，，
整理可得
代入数据解得
②由能量守恒定律有
解得