2024-2025学年湖南省常德市汉寿一中高二（下）期末物理试卷（含解析）

这是一份2024-2025学年湖南省常德市汉寿一中高二（下）期末物理试卷（含解析），共17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。
1.陆游在诗作《村居山喜》中写到“花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴”。从物理视角分析诗词中“花气袭人”的主要原因是( )
A. 气体分子之间存在着斥力B. 气体分子之间存在着引力
C. 气体分子组成的系统具有分子势能D. 气体分子在永不停息地做无规则运动
2.如图甲所示，王亚平在“天宫课堂”中，将中间粘有水球的两块透明板慢慢拉开，水在两块板间形成了一座“水桥”，为我们展示了微重力环境下液体表面张力的特性。“水桥”表面与空气接触的薄层叫表面层，已知分子间作用力F和分子间距r的关系如图乙。下列说法中正确的是( )
A. “水桥”表面层分子间的作用力方向与透明板平行
B. “水桥”表面层水分子间的相互作用力对应的是图乙中的B位置
C. 两板拉开的过程，“水桥”液体内部水分子之间的相互作用力表现为引力
D. 两板拉开的过程，“水桥”液体表面层水分子之间的相互作用力表现为引力
3.一个透明均匀玻璃圆柱的横截面如图所示，一束由a、b两种单色光组成的复色光从A点射入，分成两束分别从B、C射出，则下列说法正确的是( )
A. a光的折射率大于b光的折射率
B. 在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度
C. b光射出玻璃时可能会发生全反射
D. a、b两种单色光分别通过同一个双缝干涉装置，a光的干涉条纹间距较大
4.如图所示，一倾角为θ=53°的粗糙绝缘斜面固定在水平面上，在其所在的空间存在竖直向上、大小E=1×102N/C的匀强电场和垂直纸面向外、大小B=1×102T的匀强磁场。现让一质量m=0.4kg、电荷量q=1×10−2C的带负电小滑块从斜面上某点由静止释放，小滑块运动1m后离开斜面。已知cs53°=0.6，g=10m/s2，则以下说法正确的是( )
A. 离开斜面前小滑块沿斜面做匀加速运动
B. 小滑块离开斜面时的速度为1.8 m/s
C. 在离开斜面前的过程中小滑块电势能增加了0.8J
D. 在离开斜面前的过程中摩擦产生的热量为2.2J
5.2021年2月10日19时52分，“天问一号”探测器实施近火捕获，顺利进入近火点高度约400千米，周期约10个地球日，倾角约10°的大椭圆环火轨道，成为我国第一颗人造火星卫星，实现“绕、落、巡”目标的第一步，环绕火星成功，图乙为“天问一号”探测器经过多次变轨后登陆火星前的部分轨迹图，轨道Ⅰ、轨道Ⅱ、轨道Ⅲ相切于P点，轨道Ⅲ为环绕火星的圆形轨道，P、S两点分别是椭圆轨道的近火星点和远火星点，P、S、Q三点与火星中心在同一直线上，下列说法正确的是( )
A. 探测器在P点由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需要点火加速
B. 探测器在轨道Ⅲ上Q点的加速度小于在轨道Ⅱ上S点的加速度
C. 探测器在轨道Ⅱ上由P点运动到S点的时间小于探测器在轨道Ⅲ上由P点运动到Q点的时间
D. 探测器经过S点的动能小于经过Q点的动能，经过S点的机械能大于经过Q点的机械能
6.两列简谐横波在同一介质中沿相反方向传播，某时刻两列波相遇，如图所示，图示时刻x=9m处的质点正在向下振动，若两列波的波速均为15m/s，则下列说法正确的是( )
A. 实线波沿x轴正方向传播
B. 实线波与虚线波的频率之比为2：3
C. 两列波在相遇区域能发生干涉现象
D. 从图示时刻起再过0.3s，平衡位置x=9m处的质点位于y=15cm处
二、多选题
7.关于分子运动论热现象和热学规律，以下说法中正确的有( )
A. 水中的花粉颗粒在不停地做无规则运动，反映了液体分子运动的无规则性
B. 两分子间距离大于平衡距离时，分子间的距离越小，分子势能越小
C. 烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体
D. 利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能是可能的
8.如图所示，光滑绝缘的水平面上有一质量为m、带负电的小球A，在距水平面高ℎ处固定一带正电且带电荷量为+Q的小球B。现使得小球A获得一水平初速度，使其恰好能在水平面上做匀速圆周运动，此时两小球连线与水平面间的夹角为30°，小球A恰好对水平面没有压力。已知A、B两小球均可视为点电荷，静电力常量为k，重力加速度大小为g，下列说法正确的是( )
A. 两小球间的库仑力大小为 3mg
B. 小球A做匀速圆周运动的线速度大小为 3gℎ
C. 小球A做匀速圆周运动的向心力大小为2mg
D. 小球A所带的电荷量为8mgℎ2kQ
9.图甲为长度2d两水平金属板，在两板间加上周期为T的交变电压u，电压u随时间t变化的图线如图乙所示，质量为m、重力不计的带电粒子以初速度v0沿中线射入两板间，在t=0时刻，一不计重力的带电粒子沿板间中线垂直电场方向射入电场，粒子射入电场时的速度为v0，刚好沿板右边缘射出电场。已知电场变化周期T=2dv0。下列关于粒子运动的描述正确的是( )
A. 粒子的电荷量为mv02U0
B. 若粒子在t=0时刻以v02进入电场，则该粒子在t=2T时刻射出电场
C. 若该粒子在t=14T时刻以速度v0进入电场，从进入到射出电场，电场力对粒子不做功
D. 若该粒子在t=18T时刻以速度v0进入电场，粒子会水平射出电场
10.如图甲所示，理想变压器原副线圈的匝数比为4：1，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，除R以外其余电阻不计。从某时刻开始单刀双掷开关掷向a，在原线圈两端加上如图乙所示交变电压，则下列说法中正确的是( )
A. 当开关与a连接时，电压表的示数为55V
B. 当开关与a连接时，滑动变阻器触片向下移，电压表示数不变，电流表的示数变大
C. 开关由a扳到b时，副线圈电流表示数变为原来的3倍
D. 当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率变为原来2倍
三、实验题
11.某小组为验证滑块碰撞过程中的动量守恒定律，设计了如下实验，竖直曲面轨道与水平轨道在O处平滑连接。两滑块P、Q与轨道的动摩擦因数相同。主要实验步骤如下：
①用天平测出滑块P、Q的质量m1、m2；
②将滑块P从斜槽上最高点释放，用刻度尺测出滑块P从O1开始在水平轨道上滑行的距离x0；
③将滑块Q放在水平轨道O1处，滑块P从斜槽轨道最高点释放，它们在O1处发生碰撞。用刻度尺测出滑块碰撞后滑行的距离为x1、x2。
(1)若要保证滑块P、Q碰撞后均停在O1位置的右方，实验中应要求m1______m2(填“”)，在此条件下验证动量守恒定律的表达式为______。(用测得的物理量表示)
(2)实验时若要将O1的位置向右移动一小段距离，______(填“会”或“不会”)对验证动量守恒定律产生影响。
12.2022年南京工业大学科研团队在光伏电池领域的研究成果已发表于国际顶级学术期刊《Nature》。光伏电池是通过电池组件将光能直接转变为电能的装置，如图甲。某研究小组取了一片光伏电池板来探究其发电性能，设计了如图乙的实验电路。主要实验步骤如下：
(1)按电路图连接好实验器材；
(2)用强度为E0的光照射该电池，闭合开关S，多次调节滑动变阻器R，读出多组电压表、电流表的示数；
(3)根据读出的电压、电流表示数描绘出该电池的U−I图像如图丙，其中曲线①、曲线②一条为实验数据曲线，一条为理论曲线(即所有电表当作理想电表处理)，则实验数据曲线为______(选填“①”或“②”)；
(4)由图丙知，当滑动变阻器的滑片P由b向a移动时，该电池的内阻随电流的变化大致趋势是______；
(5)保持E0光照强度不变，将该电池与R0=5Ω的定值电阻连接，通过图丙中实验数据可得此时该电池的电动势E= ______V，内阻r= ______Ω。(结果保留三位有效数字)
四、计算题
13.气体弹簧是车辆上常用的一种减震装置，其简化结构如图所示。导热良好的直立圆筒形汽缸内用横截面积为S=28cm2的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，并通过连杆与车轮轴连接。封闭气体初始长度L0=0.18m。压强P0=4.0×105Pa。当车辆载重时，相当于在汽缸顶部加一物体A，汽缸下降，稳定后封闭气体长度L=0.12m，此过程中气体温度保持不变，封闭气体放出热量为Q0=3.2×105J。求：
(1)外界对封闭气体做功W；
(2)稳定后封闭气体的压强p和物体A的质量m。
14.冰球运动是一项对抗性极强的冰雪体育竞技项目。如图所示，甲、乙两冰球运动员为争抢冰球而合理水平冲撞，冲撞过程中运动员手中的冰球杆未与地面接触。已知甲运动员的质量为60kg，乙运动员的质量为70kg，冲撞前两运动员速度大小均为5m/s，方向相反，冲撞结束，甲被撞回，速度大小为2m/s，如果冲撞接触时间为0.2s，忽略冰球鞋与冰面间的摩擦。问：
(1)撞后乙的速度大小是多少？方向又如何？
(2)冲撞时两运动员相互间的平均作用力多大？
15.两根平行的导电轨道MN、PQ右端置于水平面上，左端与水平面成37°角，整个轨道处于竖直向上的匀强磁场中，导体棒ab与左侧轨道垂直放置，导体棒cd与右侧轨道垂直放置，如图甲所示．已知轨道间距L=1m，匀强磁场的磁感应强度B=1T，两导体棒的质量均为m=1kg，电阻Rab=2Rcd=10Ω，导体棒ab与轨道之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，导体棒cd与轨道之间无摩擦力，导电轨道的电阻不计．当导体棒cd受到外力F(图中未画出)作用，在水平面内按图乙所示正弦规律往复运动(规定cd棒向右运动为正方向)时，导体棒ab始终保持静止状态．求：
(1)导体棒cd两端电压ucd随时间t变化的规律；
(2)0～5s内外力F做的功W；
(3)导体棒ab与倾斜轨道间动摩擦因数的最小值μ．
答案解析
1.【答案】D
【解析】解：从物理学角度看，诗词中“花气袭人”的主要原因是气体分子在永不停息地做无规则运动，可以使气体分子快速地进行扩散，使人们能够感知。故ABC错误，D正确。
故选：D。
根据扩散现象的定义以及气体分子在永不停息地做无规则运动进行判断。
本题以诗句“花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴”为背景，考查了气体分子运动的特点，要明确气体分子在永不停息地做无规则运动。
2.【答案】D
【解析】解：A.在“水桥”表面层，分子比较稀疏，分子间的距离大于r0，分子间的作用表现为相互吸引，从而使“水桥”表面绷紧，结合表面张力的特点可知“水桥”表面层分子间的作用力方向与透明板垂直，故A错误；
B.在“水桥”内部，分子间的距离在r0左右，分子力约为零，在“水桥”表面层，分子比较稀疏，分子间的距离大于r0，分子间的作用表现为相互吸引，从而使“水桥”表面绷紧，所以能总体反映该表面层里的水分子之间相互作用的位置是大于B点的地方，如C位置，故B错误；
C.在“水桥”内部，分子间的距离在r0左右，分子力约为零，故C错误；
D.“水桥”表面层中分子间的作用表现为相互吸引，“水桥”液体表面层水分子之间的相互作用力表现为引力，故D正确。
故选：D。
“水桥”内部分子之间的距离较表面层分子之间的距离更近，在内部分子之间的分子力约为零；“水桥”表面层水分子间距离大于r0，分子间的作用表现为相互吸引。由此分析。
掌握分子力与分子之间距离的关系；掌握分子势能与分子力做功的关系。
3.【答案】D
【解析】解：A、根据图象可知，在A点两光的入射角相等，a光的折射角大于b光的折射角，由折射率公式n=sinisinr，可知a光的折射率小于b光的折射率，故A错误；
B、a光的折射率小于b光的折射率，由v=cn可知在玻璃中a光的传播速度大于b光的传播速度，故B错误；
C、光线在A点的折射角等于光从玻璃圆柱射出时的入射角，根据光的可逆性可知，b光射出玻璃时不会发生全反射，故C错误；
D、a光的折射率小于b光的折射率，则a光的波长大于b光的波长，根据Δx=Ldλ可知，a、b两种单色光分别通过同一个双缝干涉装置获得的干涉条纹间距a的较大，故D正确。
故选：D。
根据光线在A点的入射角和折射角的关系，即可分析折射率的大小关系；由v=cn分析光在玻璃中传播速度的大小；根据全反射的条件分析能否发生全反射；根据折射率的大小，分析波长的大小，根据双缝干涉条纹的间距与波长成正比，分析干涉条纹间距的关系。
本题也可用假设法，由折射率不同，从而假设a是紫光，b是红光，则可根据红光与紫光的特性来确定出正确答案。关键要掌握折射率公式、知道波长、频率、光速等等物理量与折射率的关系。
4.【答案】D
【解析】【分析】
解决该题需要正确分析小球在运动过程的受力，知道小球刚离开斜面时小球的受力特征，掌握相应的功能关系求解电势能。分析小球的受力，当小球离开斜面时其支持力为零，以此在垂直于斜面方向列方程求解小球离开斜面时的速度；分析小球以题干中的加速度运动的情况下小球离开斜面时的速度大小是否符合题意；根据功能关系分析小球电势能的增加量；根据能量守恒定律求解该过程中由于摩擦而产生的热量。
【解答】
解：
A、小球在下滑过程中受重力、电场力、洛伦兹力、弹力和摩擦力作用。由于洛伦兹力的大小变化使小球对斜面的弹力减小，从而导致摩擦力减小，故小球做加速度增大的加速运动，故A错误；
B、当洛伦兹力增大至小球与斜面的弹力为0时，小球将离开斜面运动，此时有：qvB=(mg+Eq)cs53∘，解得：小球离开斜面时的速度为3m/s，所以，故B错误；
C、整个过程中，电场力做正功由：Ep=−Eqlsinθ，代入数据得小球的电势能减小了0.8J，所以，故C错误；
D、由动能定理得：(mg+Eq)lsin53∘−Wf=12mv2，解得整个过程中摩擦力做功−2.2J，即产生的热量为2.2J，故D正确。
故选：D。
5.【答案】D
【解析】解：A.探测器在P点由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ做的是近心运动，需要点火减速，故A错误；
B.探测器在轨道Ⅲ上Q点和轨道Ⅱ上S点均由万有引力提供加速度，根据牛顿第二定律分析加速度
GMmr2=ma
a=GMr2
可知探测器在轨道Ⅲ上Q点的加速度等于在轨道Ⅱ上S点的加速度，故B错误；
C.由题图可知，轨道Ⅱ的半长轴大于轨道Ⅲ的半径，由开普勒第三定律可知，探测器在轨道Ⅱ的周期大于在轨道Ⅲ的周期，探测器在轨道Ⅱ上由P点运动到S点的时间和探测器在轨道Ⅲ上由P点运动到Q点的时间分别是各自周期的一半，因此探测器在轨道Ⅱ上由P点运动到S点的时间大于探测器在轨道Ⅲ上由P点运动到Q点的时间，故C错误；
D.假设存在一通过S点，以PS为直径的圆形轨道Ⅳ，则探测从轨道Ⅲ的S点需要加速才能进入轨道Ⅳ，则有
vS