河南省天一大联考2024-2025学年高二下学期期末考试物理试题（解析版）

这是一份河南省天一大联考2024-2025学年高二下学期期末考试物理试题（解析版），共16页。
1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 我国研制的“玉兔二号”月球车采用核电池提供能量，能够耐受月球表面的真空、强辐射、等极端环境。核电池中钚的反应方程为，下列说法正确的是（ ）
A. 方程中的X为质子
B. 该反应属于重核裂变
C. 反应生成两个新核的质量之和等于的质量
D. 在到的环境中，的半衰期不会改变
【答案】D
【解析】A．根据衰变过程中电荷数和质量数守恒有，X的电荷数为
X的质量数为
故X为，即α粒子，而非质子。故A错误；
B．该反应是钚-238释放α粒子的衰变过程，属于α衰变，而重核裂变是重核分裂为两个中等质量核的过程。故B错误；
C．核反应中存在质量亏损，生成物的总质量小于反应物的质量，亏损的质量转化为能量。故C错误；
D．半衰期由原子核内部结构决定，与外界温度、压强等条件无关，因此在极端温度下钚-238的半衰期不变。故D正确。
故选D。
2. 工厂技术人员用图1所示空气薄膜干涉装置来检查玻璃平面的平整程度。分别用a、b两种单色光从标准样板上方入射后，从上往下看到的部分明暗相间的条纹如图2中的甲、乙所示。下列判断正确的是（ ）
A. 图2中条纹弯曲处对应着被检查平面处凹陷
B. a光的波长大于b光的波长
C. a、b两种单色光以相同的入射角射入水中，a光的折射角小于b光的折射角
D. 照射同一单缝时，a光能够发生衍射现象，b光不能发生衍射现象
【答案】B
【解析】A．根据薄膜干涉的规律可知，条纹弯曲处对应着被检查平面处凸起，故A错误；
B．图2中a的条纹间距宽，说明a的波长大于b的波长，a的频率小于b的频率，故B正确；
C．在同一介质中，a的折射率小于b的折射率，故以相同的入射角射入水中，a光的折射角大于b光的折射角，故C错误；
D．衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异，故照射同一单缝时a、b光均能发生衍射现象，故D错误。
故选B。
3. 在一负点电荷产生的静电场中有a、b两点，试探电荷在两点受到的静电力大小F与试探电荷电量q满足如图所示的关系，下列说法正确的是（ ）
A. a点场强比b点场强小
B. a点的电势比b点电势低
C. 同一正电荷在a点电势能比在b点大
D. a、b两点间的电势差与零电势点的选取有关
【答案】B
【解析】A．根据可知F-q图像斜率表示电场强度，由图可知，A错误；
BC．由负点电荷电场分布可知，a点更靠近负点电荷，故a点的电势比b点电势低，正电荷在a点电势能小，B正确，C错误；
D．a、b两点的电势差与零电势点的选取无关，D错误。
故选B。
4. 如图所示，8条等长的吊装钢丝绳一端固定在浮吊船塔臂下的金属钩上，另一端均匀地固定在圆形匀质钢吊箱周围，重约700吨的钢吊箱缓慢下移，最终平稳地安装在指定位置，下列说法正确的是（ ）
A. 钢丝绳对钢吊箱产生的弹力，是由钢吊箱的形变引起的
B. 每条钢丝绳对钢吊箱的拉力，等于钢吊箱重力的八分之一
C. 若将8条钢丝绳同时缩短相同的长度，每条钢丝绳中的弹力均增大
D. 若仅去掉1条钢丝绳，钢吊箱仍保持平衡状态，则余下的7条钢丝绳上的弹力大小相等
【答案】C
【解析】A．钢丝绳产生的弹力，是由钢丝绳的形变引起的，而非钢吊箱形变，A错误；
B．设每条钢丝绳与竖直方向的夹角均为θ，根据对称性可知八条钢丝绳的拉力大小相等，有，解得，B错误；
C．将8条钢丝绳同时缩短相同的长度，钢丝绳与竖直方向的夹角θ增大，每条钢丝绳的弹力增大，C正确；
D．若仅去掉1条钢丝绳，钢吊箱仍保持平衡状态，剩余7条钢丝绳分布不对称，拉力大小不相等，D错误。
故选C。
5. 一电动小车沿着平直的公路做匀变速运动，其x-t图像如图所示。下列关于小车运动的图像，可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】A．由图可知电动小车做匀加速直线运动，设初速度为，加速度为a，根据图像信息可知
，将，两点分别代入
可得，
速度—时间图像不应该从原点开始，A错误；
B．电动小车做匀加速直线运动，加速度保持不变，B错误；
CD．由运动学公式，有，C正确，D错误。
6. 我国一直努力进行火星生命迹象的探索。如图所示，某火星探测器先在椭圆轨道Ⅰ上绕火星运动，周期为2T，后从A点进入圆轨道Ⅱ绕火星做匀速圆周运动，周期为T。当探测器即将着陆前悬停在距离火星表面附近h的高度时，以v0的初速度水平弹出一个小球，测得小球弹出点到落地点之间的直线距离为2h。已知火星的半径为R，引力常量为G，下列判断正确的是（ ）
A. 火星表面的重力加速度大小为
B. 火星的质量为
C. 椭圆轨道Ⅰ的半长轴为圆轨道Ⅱ半径的2倍
D. 探测器从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，需要A处点火加速
【答案】B
【解析】AB．设火星表面的重力加速度为，根据平抛运动的规律，有
水平方向
联立可得
根据火星表面物体受到的万有引力等于重力，有
可得，选项A错误，B正确；
C．根据开普勒第三定律
可得半长轴，选项C错误；
D．从高轨道向低轨道变轨，需要点火减速，选项D错误。
故选B。
7. 某赛车轨道在一段山谷处的示意图如图所示，竖直面内圆弧形轨道AB对应的圆心角为θ，B点为轨道的最低点。质量为m的赛车（连同赛车手）以恒定的速率v从A点运动到B点的过程中，合力的冲量大小为（ ）
A. 2mvsinB. mvsinC. 2mvsinθD. mvsinθ
【答案】A
【解析】从点运动到点的过程中速度变化量如图所示，故合力的冲量大小为。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 一列简谐横波沿x轴传播，t=0时刻的波形如图所示，质点P的平衡位置位于x=1m处，质点Q的平衡位置位于x=10m处。t=2s时质点Q第一次回到平衡位置，t=5s时质点P第一次回到平衡位置。下列判断正确的是（ ）
A. 该简谐波沿x轴负方向传播
B. 质点的振动周期为10s
C. t=0时，质点Q的位移为-5cm
D. 0~15s的时间内，质点Q运动的路程为50cm
【答案】AC
【解析】A．题意可知，质点Q比P先回到平衡位置，可知时Q沿y轴正方向运动，则波沿着x轴负方向传播，故A正确；
B．根据图像可知波长，波向负方向传播2m时所用时间为，此时质点Q第一次回到平衡位置，所以周期，故B错误；
C．根据图像和波动规律，此时Q的位移，故C正确；
D．质点在每个周期内运动的路程为4A，质点Q出发点不在平衡位置和最大位移处，故的时间内质点Q运动的路程不等于，故D错误。
故选AC
9. 一小型发电站专门给某建筑工地供电，供电线路如图所示。已知发电机的输出功率，发电机的输出电压，输电线的总电阻，输电线中的功率损失为发电机输出功率的5%，建筑工地供电电压。下列判断正确的是（ ）
A. 输电线上通过的电流为25A
B. 升压变压器原、副线圈的匝数比为1∶8
C. 降压变压器原、副线圈的匝数比为100∶11
D. 降压变压器原、副线圈的匝数比为95∶11
【答案】BD
【解析】A．设输电线上电流为，根据
可得输电线上的电流，故A错误；
B．设通过原线圈的电流为，根据
可得
则升压变压器的匝数之比，故B正确；
CD．升压变压器副线圈两端的电压为，根据
可得
输电线上的电压损失
降压变压器的输入电压
则有，故C错误，D正确。
故选BD。
10. 如图所示，间距为2m的平行光滑金属导轨、和间距为1m的平行光滑金属导轨、固定在绝缘水平面上，、、、四个点在同一直线上，、之间连接一电容为0.1F的电容器（耐压值足够大），质量均为0.6kg、长度均为2m的金属棒和分别静止在左右导轨上，整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度大小为1T的匀强磁场中。现给棒施加一水平向右的恒力，经过2s的时间到达、处，此时立即撤去，金属棒平滑进入导轨、上。已知金属棒接入电路的电阻为1，其余电阻均不计，整个运动过程中两金属棒未发生碰撞且始终与导轨垂直并接触良好，导轨、足够长。下列说法正确的是（ ）
A. 金属棒到达、处的速度大小为4m/s
B. 整个运动过程通过金属棒的电荷量为1.2C
C. 整个运动过程金属棒产生的焦耳热为2.4J
D. 金属棒在导轨、上做变速运动的位移大小为1.2m
【答案】ABC
【解析】A．设金属棒在左导轨上运动时某时刻的速度为，则金属棒切割磁感线产生的电动势为
经过速度变为，则
此时感应电动势为
时间内流入电容器电荷量为
电路中电流
所以金属棒受到的安培力为
对金属棒列牛顿第二定律方程有
解得加速度
代入数据解得
所以金属棒以的加速度做匀加速直线运动。设金属棒ab到达、处速度为，则有，故A正确；
B．金属棒ab进入导轨、后在安培力的作用下减速运动，金属棒cd在安培力的作用下加速运动，两金属棒组成的系统动量守恒，设最终速度为v，对两金属棒组成的系统列动量守恒方程有
解得
对金属棒cd列动量定理方程有
可得通过金属棒的电荷量为
代入数据解得，故B正确；
C．整个过程中减少的动能全部转化为焦耳热，即整个运动过程金属棒产生的焦耳热为，故C正确；
D．设金属棒ab在导轨、上减速运动相对于cd棒的位移为x，则通过金属棒的电荷量
代入数据解得
所以金属棒ab在导轨、上做变速运动的位移大于1.2m，故D错误。
故选ABC。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 物理小组的同学测量半圆柱形玻璃砖的折射率，实验步骤如下∶
①将坐标纸固定在水平面上，用刻度尺画出一条直线，并标记一点为；
②在坐标纸上画一条直线作为入射光线，并在入射光线上竖直插两枚大头针、；
③将半圆柱玻璃砖放到坐标纸上，使直径与直线MN重合，圆心和标记的O点重合；
④在玻璃砖的下方竖直插大头针P3。
回答下列问题：
（1）如图所示，插大头针P3时，应该从玻璃砖的下方观察，让P3挡住__________（选填“P1和P2”或“P2”）的像，并在答题卡上画出光路图__________。
（2）已知坐标纸上的小方格均为正方形，则半圆柱玻璃砖的折射率为__________（结果保留根号）。
（3）若半圆柱玻璃砖放置时，不小心使圆心偏离到标记的O点右侧，则用同样的步骤测得的折射率会__________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】（1）和 （2） （3）偏小
【解析】（1）[1][2]插大头针时，从玻璃砖的下方观察，让挡住和的像，保证三枚大头针在同一条光路上；由于光线沿着半径方向出射，方向不变，故将O和连成一条线即可。如图所示
（2）设入射角为，由图可知
从点到O点，横着有4个小格，竖着有8个小格，设折射角为，有
半圆柱玻璃砖的折射率
（3）若半圆柱玻璃砖放置时，不小心使圆心偏离到O点右侧，光路图如图所示
用同样的步骤测量，仍将O和连成一条线，则折射角偏大，故测定的折射率会偏小。
12. 小明同学用如图1所示的电路测电池组的电动势和内阻，其中：滑动变阻器R（最大阻值为20Ω），电压表V（量程0~3V，内阻约3kΩ），电流表A（量程0~0.6A，内阻约1.0Ω）。
（1）实验中发现调节滑动变阻器时，电流表读数变化明显但是电压表读数变化不明显，下列解决措施可行的是______。
A. 将R换成最大阻值为200Ω的滑动变阻器
B. 将电流表接入干路上
C. 将阻值为2Ω的定值电阻与电流表并联
D. 将阻值为2Ω的定值电阻与电源串联
（2）解决问题后规范完成实验，根据获得的电压表读数和对应的电流表读数，作出图像如图2所示，可知电池组的电动势______，内阻______。（结果均保留2位小数）
（3）分析电路可知，电动势的测量结果______真实值，内阻的测量结果______真实值。（均选填“大于”“等于”或“小于”）
【答案】（1）D （2）2.95##2.94##2.96 0.79##0.77##0.81##0.78##0.80 （3）小于 小于
【解析】（1）根据闭合电路欧姆定律有
则有
可知，实验中调节滑动变阻器时，电流表读数变化明显但电压表读数变化不明显，是由于电源内阻太小，内电压太小，故应将阻值为2Ω的定值电阻与电源串联。
（2）[1][2]解决问题后规范完成实验，令定值电阻为，根据闭合电路欧姆定律有
结合图像有E=2.95V，
解得
（3）[1][2]将电压表、电源与定值电阻等效为一个新电源，电动势与内阻的测量值等于新电源的电动势与内阻，则有，
可知电动势和内阻的测量值均小于真实值。
13. 用活塞将一定质量的理想气体封闭在导热性能良好、粗细均匀的汽缸内，初始时活塞在缸口处。已知外界环境温度为，汽缸高度为，大气压强为，活塞的横截面积为，重力加速度为，不计活塞的厚度与质量，汽缸内壁光滑。如图所示，现将质量为的物体轻轻放到活塞上。求：
（1）当活塞稳定后，活塞下降的高度；
（2）在活塞稳定后将环境温度缓慢升高到，当活塞再次稳定时，活塞距汽缸底部的距离。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）活塞上放物体之前，汽缸内封闭气体的压强为，体积为
活塞上放上物体且稳定后，设压强为，则有
若活塞下降的高度为，根据玻意耳定律
解得
（2）将环境温度缓慢升高到，稳定后设活塞距汽缸底部的距离为
理想气体的温度
根据盖-吕萨克定律
解得
14. 如图所示的平面直角坐标系，第一、二象限有垂直纸面向外的匀强磁场，，第三象限有沿轴正方向的匀强电场，在轴上点以初速度向第三象限射出带正电的粒子，初速度与轴正方向的夹角。已知点坐标，粒子经电场偏转后垂直轴进入第二象限，又垂直轴进入第一象限，不计粒子的重力。求：
（1）粒子第一次经过轴的坐标；
（2）粒子的比荷；
（3）粒子从点出发后第4次经过轴的坐标。
【答案】（1）（-L，0） （2） （3）
【解析】（1）粒子第一次垂直x轴进入第二象限后又垂直进入第一象限，根据运动的合成与分解，粒子在第三象限沿x轴负方向匀减速到0，由于不计粒子的重力，沿y轴方向匀速直线运动，设时间为t，竖直方向有
水平方向有
代入数据得x=L
粒子经过x轴的坐标（-L，0）
（2）设粒子的电量为q、质量为m，粒子第一次垂直x轴进入第二象限后又垂直进入第一象限，粒子第一次在第二象限做了四分之一圆周，粒子做匀速圆周运动的半径R=L
根据洛伦兹力提供向心力得

代入数据得
（3）根据
由
得粒子在第一象限磁场中做匀速圆周运动的半径
经过上述分析可知，粒子第1次过y轴的坐标为，第2经过y轴的坐标为，第3过y轴的坐标为，第4次经过y轴的坐标
15. 如图1所示，水平平台ab与凹槽cd相连，质量的小物块A静止在平台上，质量的长木板紧靠凹槽左侧壁静止在光滑水平面上，其上表面与平台ab齐平，质量的小物块B静止在长木板的左端。现对小物块A施加一水平向右的拉力F，拉力F随时间t变化的规律如图2所示，时撤去F，此时小物块A刚好与小物块B发生弹性碰撞。已知小物块A与平台、小物块B与长木板之间的动摩擦因数均为，重力加速度g取，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。长木板与凹槽侧壁碰撞后以原速率反弹（碰撞时间极短），且长木板与凹槽侧壁仅碰撞一次，最终小物块B恰好没有离开长木板。求：
（1）小物块A与小物块B碰撞后瞬间的速度分别为多大；
（2）初始时长木板的右端到凹槽右侧壁的距离；
（3）长木板的长度。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）由题意可知，时，拉力
此时小物块A开始运动，运动时间，运动过程中拉力的冲量
设小物块A与小物块B碰撞前瞬间的速度为，根据动量定理有
可得
若小物块A与小物块B碰撞后瞬间，A的速度为，B的速度为，由动量守恒定律，有，
解得
即小物块A与小物块B碰撞后瞬间的速度大小分别为
（2）长木板仅与凹槽侧壁碰撞一次，则与凹槽右壁碰撞后，小物块B与长木板动量大小相等，方向相反。设长木板与凹槽右壁碰撞后，小物块B的速度大小为，长木板的速度大小为，则有，长木板与凹槽右壁碰撞前，小物块B与长木板组成的系统动量守恒，解得，
长木板向右加速的加速度大小为，根据，
联立求得长木板的右端最初到凹槽右侧壁的距离
（3）设长木板的长度为，则
解得长木板的长度