湖北省武汉市新洲区2024-2025学年高二下学期4月期中考试试题物理试卷（解析版）

这是一份湖北省武汉市新洲区2024-2025学年高二下学期4月期中考试试题物理试卷（解析版），共58页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
试卷满分：100分 时间75分钟
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。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. 关于分子动理论，下列说法正确的是（ ）
A. 物体的温度升高，物体内可能存在部分分子热运动的速率减小
B. 分子间的引力随着分子间距离的增大而增大，分子间的斥力随着分子间距离的增大而减小
C. 布朗运动是由悬浮在液体中的微粒之间的相互碰撞引起的
D. 用手捏面包，面包体积会缩小，这是分子间有间隙的缘故
【答案】A
【解析】A．温度升高时，分子平均动能增大，但不是每一个分子的速率都增大，部分分子速率可能减小，故A正确；
B．分子引力和斥力均随距离增大而减小，故B错误；
C．布朗运动由液体分子撞击引起，而非微粒间碰撞，故C错误；
D．面包体积缩小是宏观形变，与分子间隙无关，故D错误。
故选A。
2. 如图所示的交流电路中，灯L1、L2和L3均发光，如果保持交变电源两端电压的有效值不变，增大频率，各灯的亮、暗变化情况为（ ）
A. 灯L1、L2均变亮，灯L3变暗
B. 灯L1不变，L2、L3均变亮
C. 灯L1不变，灯L2变暗，灯L3变亮
D. 灯L1不变，灯L2变亮，灯L3变暗
【答案】C
【解析】交变电源两端电压的有效值不变，输入的交流的频率变大，对电阻R没影响，L1灯亮度不变；频率变大，由线圈Ｌ对交流电的感抗公式，则知电感的阻碍作用变大，所以L2灯的亮度变暗；频率变大，由电容器对交流电的容抗公式，则知电容器的阻碍作用减小，所以L3灯更亮一些，故ABD错误，C正确。
故选C。
3. 利用全反射棱镜可以方便地获取指纹图像而制成指纹锁。如图所示，在棱镜的两个直角边外侧分别放置照明光源和摄像孔，当手指按在斜边的折射面上时，指纹的突出部分因与棱镜的折射面紧密接触而破坏了全反射条件，因而相应位置的反射光较弱，而指纹的凹槽部分因其未与折射面接触而反射光线强，从而在摄像机所在位置可以清楚地摄得折射面上明暗相间的指纹图像。光在真空中的传播速度为c。关于全反射棱镜，下列说法正确的是（ ）
A. 能形成明暗相间的指纹图像是因为光的干涉
B. 光在棱镜中的传播速度可能为0.75c
C. 制作棱镜材料的折射率应不小于
D. 棱镜截面可以是一个顶角为的直角三角形
【答案】C
【解析】A．能形成明暗相间的指纹图像是因为指纹的突出部分与棱镜折射面紧密接触破坏全反射条件，反射光弱；凹槽部分未接触，反射光强，这是基于全反射原理，而非光的干涉，故A错误；
BC．题图中光路可知，该棱镜为等腰直线三角形，若恰好在斜面发生全发射，则有
解得折射率
则光在棱镜中的传播速度
题意知棱镜得全反射临界角小于等于，则棱镜对光的折射率大于等于，则光在棱镜中的传播速度小于等于
故B错误，C正确；
D．若棱镜截面顶角为，几何关系可知光在棱镜斜面上的入射角与反射角均为，则光线在直角边的入射角为，大于了棱镜的临界角，将发生全发射，光不能从棱镜直角边射出，则收集不到指纹，故D错误。
故选C。
4. 如图所示，铝环A用轻线静止悬挂于长直螺线管左侧，且与长直螺线管共轴。下列说法正确的是（ ）
A. 闭合开关S瞬间，铝环A将向右摆动
B. 闭合开关S稳定后，断开开关S瞬间，铝环A的面积有收缩趋势
C. 保持开关S闭合，将滑动变阻器的滑片迅速向右滑，从左往右看铝环A中将产生逆时针方向的感应电流
D. 保持开关S闭合，将滑动变阻器的滑片迅速向左滑，铝环A将向左摆动
【答案】D
【解析】A．闭合开关S 瞬间，穿过铝环A的磁通量突然增加，根据楞次定律中阻碍观点，可知铝环A将阻碍原磁场在铝环A中的磁通量增加，铝环A将向左摆动，故A错误；
B．闭合开关S稳定后，断开开关S瞬间，穿过铝环A的磁通量减小，根据楞次定律中阻碍观点－“增缩减扩”，可知铝环A的面积有扩张趋势，故B错误；
C．保持开关S闭合，将滑动变阻器的滑片迅速向右滑，滑动变阻器接入电路中的有效阻值变大，螺线管中的电流将减小，产生的向右的磁场减弱。根据楞次定律可知，铝环A 中将产生与螺线管上同方向的感应电流，则从左往右看铝环A 中将产生顺时针方向的感应电流，故C错误；
D．保持开关S闭合，将滑动变阻器的滑片迅速向左滑，滑动变阻器接入电路中的有效阻值变小，电路中电流变大，穿过铝环A的磁通量增加，根据楞次定律中阻碍观点，可知铝环A将向左摆动，故D正确。
故选D。
5. 如图1所示，劲度系数为k 的轻弹簧竖直固定在水平面上，质量为m的小球从A点自由下落，至B点时开始压缩弹簧，下落的最低位置为C点。以A点为坐标原点O。沿竖直向下建立x轴，定性画出小球从A到C过程中加速度a与位移x的关系，如图2所示，重力加速度为g。对于小球、弹簧和地球组成的系统，下列说法正确的是（ ）
A. 小球在B点时的速度最大
B. 小球从B到C的运动为简谐运动的一部分，振幅为
C. 小球从B到C，系统的动能与弹性势能之和增大
D. 图中阴影部分1和2的面积大小相等
【答案】C
【解析】A．小球至B点时开始压缩弹簧，一开始弹力小于重力，则小球继续向下加速运动，所以小球在B点时的速度不是最大，故A错误；
B．设平衡位置为O，弹簧在平衡位置的压缩量为，则有
设平衡位置O下方有一D点，且B、D相对于O点对称，根据对称性可知，小球到达D点的速度等于B点的速度，且B、D两点的加速度大小相等，即D点的加速度大小为，则小球在最低点C点的加速度大于，方向向上，根据牛顿第二定律可得
可得最低点C的压缩量满足
则小球从B到C的运动为简谐运动的一部分，振幅为
故B错误；
C．小球和弹簧、地球组成的系统机械能守恒，小球从B运动到C的过程中，小球的重力势能一直在减小，小球的动能与弹簧的弹性势能之和一直在增大，故C正确；
D．设小球在平衡位置的速度为，根据积分的思想可得
根据动能定理可得，
由于
所以
即中阴影部分1的面积小于阴影部分2的面积，故D错误。
故选C。
6. 有一单摆，是摆球平衡位置，分别是单摆摆动过程中的左、右两个位移最大的位置，如图1所示。当摆球从左向右经过点时开始计时，单摆的振动图像如图2所示，重力加速度，下列说法正确的是（ ）
A. 和时摆球的速度方向相同
B. 时间内摆球的加速度越来越大
C. 时摆球的位移为
D. 该单摆的摆长约为
【答案】D
【解析】A．时摆球经平衡位置向负方向运动，时摆球经平衡位置向正方向运动，速度方向相反，故A错误；
B．时间内摆球的位移越来越小，由可知回复力越来越小，由牛顿第二定律可知加速度越来越小，故B错误；
C．时摆球的位移为
，故C错误；
D．由图像可知单摆周期
由单摆周期公式
得，故D正确。
故选D。
7. 如图所示，光滑的地面上有一个木块C，C上面通过一个弹性棒连接木块B，弹性棒可以弯曲但不改变长度。开始弹性棒处于竖直状态，一颗子弹A以水平初速度射入B但没有穿出，射入过程时间极短，之后AB整体在弹性棒上面反复左右摇摆。整个运动过程C始终没有脱离地面且没有翻倒，下列说法正确的是（ ）
A. 子弹A射入木块B过程中AB系统机械能守恒
B. 弹性棒向右弯曲最大时ABC整体的速度相同
C. 弹性棒第一次回到竖直状态时ABC整体速度相同
D. 弹性棒向右弯曲最大时具有的弹性势能大小等于子弹射入木块B之后系统减少的动能
【答案】B
【解析】A．子弹A射入木块B过程中系统要损失机械能，转化为系统的内能，可知AB系统机械能不守恒，选项A错误；
B．弹性棒向右弯曲最大时ABC整体的速度相同，选项B正确；
C．设子弹射入B后AB的共同速度v1，弹性棒第一次回到竖直状态时AB的速度v2，C的速度vC，弹性棒第一次回到竖直状态时满足动量守恒和能量守恒，即，
解得，
可知，即ABC整体速度不相同，选项C错误；
D．弹性棒向右弯曲最大时具有的弹性势能大小应等于子弹射入木块B之后系统减少的动能与AB减少的重力势能之和，则弹性棒向右弯曲最大时具有的弹性势能大小大于子弹射入木块B之后系统减少的动能，选项D错误。
故选B。
8. 在图（a）所示的交流电路中，电源电压的有效值为220V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1、R2、R3均为固定电阻，R2=10，R3=20，各电表均为理想电表。已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图（b）所示。下列说法正确的是（ ）
A. 所用交流电的频率为50HzB. 电压表的示数为100V
C. 电流表的示数为1.0AD. 变压器传输的电功率为15.0W
【答案】AD
【解析】A．交流电的频率为
A正确；
B．通过电流的有效值为
两端即副线圈两端的电压，根据欧姆定律可知
根据理想变压器的电压规律可知原线圈的电压
电阻两端分压即为电压表示数，即
B错误；
C．电流表的示数为
C错误；
D．副线圈中流过的总电流为
变压器原副线圈传输的功率为
D正确。
故选AD。
9. 如图甲所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，发生折射或反射形成的。如图乙所示为一束太阳光射到截面为六角形的冰晶上时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是（ ）
A. 在冰晶中，a光的折射率大
B. 通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距较大
C. 从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较小
D. 用同一装置做单缝衍射实验，a光的中央亮条纹更宽
【答案】BD
【解析】AC．由题图可知，太阳光射入冰晶时，光的偏折程度比光的偏折程度小，可知冰晶对光的折射率小于对光的折射率；根据全反射临界角公式可知，从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较大，故AC错误；
B．由于冰晶对光的折射率小于对光的折射率，则光的频率小于光的频率，光的波长比光的波长大，根据条纹间距公式，可知用同一装置做双缝干涉实验，a光的相邻条纹间距较大，故B正确；
D．波长越小，衍射现象越不明显，单缝衍射的中央亮条纹越窄，用同一装置做单缝衍射实验，由于光的波长比光的波长大，则光中央亮条纹更窄，光中央亮条纹更宽，故D正确。
故选BD。
10. 如图所示，a，b两列简谐横波在同一均匀介质中传播，a波沿x轴正方向传播，b波沿x轴负方向传播，时刻两列波恰好在坐标原点相遇。已知b波的传播速度为8m/s，下列判断正确的是（ ）
A. 原点O开始振动方向沿y轴负方向
B. 时，的质点加速度正在增大
C. 两列波叠加后，的质点位移最大值为1cm
D. 两列波叠加后，介质中振动加强和减弱区域的位置可能发生变化
【答案】BC
【解析】A．时刻两列波恰好在坐标原点相遇，根据波形平移法可知，原点O开始振动方向沿y轴正方向，故A错误；
B．由题图可知，波长为，则周期为
时刻的质点处于波峰位置，由
可知时，波传递的距离为0.8m，的质点只受a波影响，处于平衡位置向波谷振动的过程中，此时该质点的位移大小正在增大，加速度正在增大，故B正确；
C．由题图可知，时刻a波位于处的振动和b波位于处的振动同时传到处，且两波在该点引起的振动方向相反，所以该点为振动减弱点，则该点的振幅为
所以两列波叠加后
的质点位移最大值为1cm，故C正确；
D．两列波的波长相等，波速相等，则两列波的频率相等，所以两列波叠加后，可以产生稳定的干涉现象，则介质中振动加强和减弱区域的位置保持不变，不会发生变化，故D错误。
故选BC。
二、非选择题：本题共5小题，共60分。
11. 同学做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，
（1）如图是实验的部分操作步骤，操作步骤合理的顺序是；___________（填写字母即可）
A. 描绘油膜轮廓
B. 撒粉
C. 记录滴油酸酒精溶液的滴数
D. 往浅盘中滴油酸酒精溶液
（2）某次实验中将1mL的纯油酸配制成5000mL的油酸酒精溶液，用注射器测得1mL溶液为80滴。如图甲所示，再滴入1滴这样的溶液到准备好的浅盘中，即滴入浅盘中的油酸体积为___________。当油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板轻放在浅盘上，如图乙所示，在玻璃板上描出油膜轮廓，每格边长是，根据以上信息，可估算出油酸分子的直径约为___________m（保留2位有效数字）
（3）在"用油膜法估测油酸分子直径"的实验中，下列操作会导致测得的分子直径偏大的是___________
A. 痱子粉撒得太厚，未完全覆盖水面
B. 计算油膜面积时，将不足半格的方格全部舍去
C. 油酸酒精溶液配制后久置，部分酒精挥发
D. 未等油膜形状稳定就开始描绘轮廓
【答案】（1）CBDA （2） 6.7 × 10−10##6.8 × 10−10##6.9 × 10−10##7.0 × 10−10##7.1 × 10−10 （3）A
【解析】（1）根据题意，由实验原理可知，用油膜法估测油酸分子的大小的实验步骤为：①为计算一滴油酸酒精溶液的体积，应记录滴油酸酒精溶液的滴数②待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上③往浅盘中滴油酸酒精溶液④描绘油膜轮廓。故实验步骤为CBDA。
（2）一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为
油膜的面积为
分子直径。
（3）A．痱子粉过厚阻碍油膜展开，导致面积S偏小，偏大，故A正确；
B．舍去半格会导致S偏小，偏大，但题目中选项是“将不足半格的方格全部舍去”，即正确的做法是“不足半格舍去”，所以B选项是正确的操作，不会导致误差，反而如果
多算了半格才会导致误差，故B错误；
C．酒精挥发使溶液浓度升高，则油膜的面积偏大，直径测量值偏小，故C错误；
D．未等油膜稳定可能导致S测量不准确，若油膜未完全展开则S偏小，偏大；若油膜扩散过度，则S偏大，偏小。因此选项的影响不确定，故D错误。
12. 如图甲，在利用双缝干涉测定光波波长时，首先调节光具座上的白炽灯、滤光片、单缝、双缝和遮光筒，使他们的中心在同一水平线上，并使单缝和双缝竖直并且互相平行。已知单缝与双缝间的距离，双缝与屏的距离，双缝间距d。用测量头来测量亮纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心如图乙所示，记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数。问：
（1）在组装仪器时单缝和双缝应该相互__________放置（填“垂直”或“平行”）。
（2）下列说法正确的是
A. 将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄
B. 将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽
C. 换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄
D. 去掉滤光片后，干涉现象消失
（3）分划板的中心刻线分别对准第1条（丙图左）和第7条（丙图右）亮纹的中心时，手轮上的读数如图丙所示，则对准第1条时读数：________mm；对准第7条时读数为。
（4）写出计算波长的表达式：__________。（用题中出现的字母表示）
【答案】（1）平行 （2）AB （3）0894mm##0.895mm##0.896mm （4）
【解析】（1）在组装仪器时单缝和双缝应该相互平行放置。
（2）A．根据 可知，在其它条件不变的情况下，减小L，条纹间距变窄，故A正确；
B．在其它条件不变的情况下，将滤光片由蓝色的换成红色的，则波长变大，故干涉条纹间距变宽，故B正确；
C．根据，条纹的宽度与单缝和双缝间的距离无关，所以将单缝向双缝移动之后，并不影响条纹的宽度，故C错误；
D．去掉滤光片后，入射光是复合光，而两列光相干的条件是频率相同，故能发生干涉现象，但条纹是彩色的，故D错误。
故选AB。
（3）x1=0.5mm+39.5×0.01mm=0.895mm
（4）根据
波长
13. 如图所示，长方形区域内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，AB边长为l，AD边足够长，一质量为m，电荷量为+q的粒子从BC边上的О点以初速度垂直于BC方向射入磁场，粒子从A点离开磁场，速度方向与直线AB成30°角，不计粒子重力。求：
（1）OB的长度；
（2）磁场的磁感应强度大小B；
（3）粒子在磁场中经历的时间。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）粒子运动轨迹如图
根据几何关系
解得粒子在磁场中运动的半径为2l
所以
（2）粒子在磁场中做圆周运动有
解得
（3）粒子在磁场中经历的时间
解得
14. 图示装置可以用来说明电动汽车“动能回收”系统的工作原理。光滑平行金属导轨MN、PQ固定在绝缘水平桌面上，ab为垂直于导轨的导体棒，轨道所在空间存在竖直向下的匀强磁场。当开关接1时，ab由静止开始运动，当ab达到一定速度后，把开关接2，如果把电阻R换为储能元件就能实现“动能回收”。已知轨道间距L＝1.0m，磁感应强度B＝0.8T，电源电动势E＝6.0V，内电阻r＝0.10Ω，电阻R＝0.2Ω，导体棒ab质量m＝1.0kg，电阻，导体棒与导轨接触良好，导轨电阻不计且足够长。求：
（1）开关与1接通的瞬间导体棒ab获得的加速度大小；
（2）当导体棒ab达到最大速度时，将开关与2接通，求开关与2接通后直至ab棒停止运动的过程中流过导体棒ab的电量q；
（3）在上述（2）的情况下回路中产生的热量Q。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）开关与1接通，由闭合电路的欧姆定律有
在开关与1接通瞬间，由牛顿第二定律有
代入数据解得，开关与1接通的瞬间导体棒ab获得的加速度大小
（2）导体棒ab未达到最大速度前，做加速度减小的加速运动，设导体棒的最大速度为，导体棒切割磁感线运动产生反电动势
当导体棒获得最大速度，则
代入数据解得
此时将开关与2接通，设导体棒还能运动的时间为，取此时导体棒前进的速度方向为正方向，由动量定理可得
代入数据求得
（3）由能量守恒知，导体棒和电阻产生的总的焦耳热为
由串联电路特点知R产生的焦耳热为
代入数据可得
15. 如图所示，光滑水平面上静置一滑板装置，质量为m1=16kg，其中AB段为光滑圆弧，半径R=0.4m，水平部分BC段粗糙，长度LBC=0.8m，CD段光滑，一轻质弹簧固定在滑板右端D处，弹簧处于自然长度时左端位于C点。质量m2=2kg的物块从A点由静止释放，物块与滑板BC段的动摩擦因数=0.1物块可视为质点，重力加速度g取10m/s2，求：
（1）当物块滑至B点时，m1和m2的速度v1和v2分别是多少？
（2）物块在滑板上运动过程中，某时刻弹簧具有最大的弹性势能，则该时刻弹簧具有的弹性势能为多少？（以弹簧原长时弹性势能为零参考）
（3）经过足够长时间，m1和m2达到稳定状态，则整个运动过程中，滑板m1的位移是多少？
【答案】（1），；（2）6.4J；（3）
【解析】（1）把物块和滑板看成一个系统满足动量守恒，有
根据能量守恒
联立并代入数据解得
（2）从开始到压缩到最短过程中，满足动量守恒
解得
根据能量守恒
联立并代入数据解得
（3）达到稳定过程中满足动量守恒
根据能量守恒

解得，说明滑块最终静止在C点，根据动量守恒
距离关系为
联立解得