湖北省襄阳市随州部分高中2024_2025学年高二物理下学期期末联考试题含解析

这是一份湖北省襄阳市随州部分高中2024_2025学年高二物理下学期期末联考试题含解析，共9页。试卷主要包含了答题前，请将自己的姓名，选择题的作答，非选择题作答，考试结束后，请将答题卡上交等内容，欢迎下载使用。
本试卷共6页，全卷满分100分，考试用时75分钟。
★祝考试顺利★
注意事项：
1、答题前，请将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的制定位置。
2、选择题的作答：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，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3、非选择题作答：用黑色签字笔直接答在答题卡对应的答题区域内，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4、考试结束后，请将答题卡上交。
一、选择题：（本题共10小题，每小题4分，共40分,。在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题有多项符合要求，每小题全部选对得4分，选对但不全的得2分，有错选或者不选的得0分）
1.如图所示，在固定的水平杆上，套有质量为m的光滑圆环，一轻绳一端系在环上，另一端系着质量为M的木块，现有一质量为m0的子弹以大小为v0的水平速度射入木块并留在木块中，重力加速度为g，下列说法正确的是( )
A.子弹射入木块后的瞬间，速度大小为eq \f(m0v0,m0＋m＋M)
B.子弹射入木块后的瞬间，绳子拉力等于(M＋m0)g
C.子弹射入木块后的瞬间，环对轻杆的压力大于(M＋m＋m0)g
D.子弹射入木块之后，圆环、木块和子弹构成的系统动量守恒
解析：C 子弹射入木块时，子弹和木块组成的系统动量守恒，
则m0v0＝(M＋m0)v1，解得子弹射入木块后的瞬间速度大小为v1＝eq \f(m0v0,m0＋M)，A错误；
子弹射入木块后的瞬间，根据牛顿第二定律可得 FT－(M＋m0)g＝(M＋m0)eq \f(v12,l)，可知绳子拉力大于(M＋m0)g，B错误；子弹射入木块后的瞬间，对圆环，
有FN＝FT＋mg＞(M＋m＋m0)g，根据牛顿第三定律可知，C正确；
子弹射入木块之后，圆环、木块和子弹构成的系统只在水平方向动量守恒，D错误。
答案：C
2.如图所示x轴上，波源在原点O处，Oa＝3 m，Ob＝4 m，Oc＝6 m。t＝0时，波源从平衡位置开始竖直向上振动，形成分别沿x轴向正方向和负方向传播的简谐横波，t＝6 s时，质点a第一次到达最高点，同时质点c刚好开始振动。下列说法正确的是( )
A.该波的周期为12 s
B.该波的波速为0.5 m/s
C.t＝6 s时质点b正在向下运动
D.若波源停止振动，则a、b、c三质点将同时停止振动
解析：A t＝6 s时，c刚好开始振动，则传播速度为v＝eq \f(Oc,t)＝eq \f(6,6) m/s＝1 m/s，t＝6 s时，质点a第一次到达最高点，则有t＝eq \f(Oa,v)＋eq \f(T,4)，解得T＝12 s，故A正确，B错误；波传播到b的时间t′＝eq \f(Ob,v)＝4 s，则4 s时b开始振动，6 s时b振动eq \f(1,6)T，b质点在向上运动，故C错误；若波源停止振动，a、b、c三质点会继续振动一段时间，故D错误。
答案：A
3.两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，导轨上垂直放置两根导体棒a和b，俯视图如图所示。在整个导轨平面内有竖直向上的匀强磁场，导体棒与导轨接触良好且均可沿导轨无摩擦地滑行，若给a棒一初速度的同时释放b棒，在一段时间内a棒动能的减小量为Eka，b棒动能的增加量为Ekb，a棒克服磁场做功为Wa，a、b棒上产生总热量为Q(不计a棒与b棒间相互作用)，则( )
A.Wa＝Eka＋Q B.Wa＝Q＋Ekb
C.Wa＝Q D.Ekb＝Q
解析：B 设导体棒a的初动能为Eka1、末动能为Eka2，由题意可知导体棒b的初动能为0，设导体棒b的末动能为Ekb2，对a、b棒组成的系统，
由能量守恒定律可得Eka1＝Eka2＋Ekb2＋Q，由题意可知Eka＝Eka1－Eka2，Ekb＝Ekb2，因此可得Eka＝Ekb＋Q，由于导体棒与导轨间无摩擦，对导体棒a，根据动能定理
可得Wa＝Eka1－Eka2＝Eka，联立可得Wa＝Ekb＋Q，故A、C、D错误，B正确。
答案：B
4.如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P＝100 kW，发电机的电压U1＝250 V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线＝8 Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4＝220 V。已知输电线上损失的功率P线＝5 kW，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是( )
A.发电机输出的电流I1＝40 A
B.输电线上的电流I线＝625 A
C.降压变压器的匝数比n3∶n4＝190∶11
D.用户得到的电流I4＝455 A
解析：C 发电机输出的电流I1＝eq \f(P,U1)＝eq \f(100×103,250) A＝400 A，选项A错误；输电线上的电流I线＝eq \r(\f(P线,R线))＝eq \r(\f(5×103,8)) A＝25 A，选项B错误；升压变压器的副线圈输出
电压U2＝eq \f(P,I线)＝eq \f(100×103,25) V＝4×103 V，输电线损耗电压ΔU＝I线R线＝25×8 V＝200 V，降压变压器的原线圈电压U3＝U2－ΔU＝3800 V，故降压变压器的匝数比eq \f(n3,n4)＝eq \f(U3,U4)＝eq \f(3800,220)＝eq \f(190,11)，选项C正确；降压变压器的副线圈的输出功率P4＝P3＝P－P线＝95 kW，故用户得到的电流I4＝eq \f(P4,U4)＝eq \f(95×103,220) A≈431.8 A，选项D错误。
答案：C
5.L型粗细均匀的细玻璃管，AB部分长25 cm，BC部分长20 cm，A端封闭，玻璃管中一段10 cm长的水银柱封闭一段空气柱。当玻璃管平放在水平桌面上时，水银柱在玻璃管中的分布如图1所示，大气压强为75 cmHg。如若把玻璃管由平放在桌面慢慢转换到竖直平面内，如图2所示，最终AB部分竖直，BC部分水平，且水银柱恰好全部进入到AB部分，设整个过程气体温度保持不变，则下列对气体初状态的描述正确的是( )
图1 图2
A.初始状态时AB部分水银柱长是5 cm
B.初始状态时BC部分水银柱长是6 cm
C.初始状态封闭气体的压强是83 cmHg
D.初始状态时AB部分空气柱长是17 cm
解析：D 设初始状态AB部分水银柱长为L，玻璃管横截面积为S，初始状态封闭气体的两个参量分别是p1＝75 cmHg，V1＝(25－L)S，AB竖直放置后的两个参量
分别是p2＝75 cmHg＋10 cmHg＝85 cmHg，V2＝15S，根据等温变化的玻意耳定律
可得p1V1＝p2V2，解得L＝8 cm，所以初始状态时AB部分水银柱长是8 cm，BC部分水银柱长是2 cm，AB错误；初始状态封闭气体的压强是75 cmHg，
初始状态时AB部分空气柱长是17 cm，C错误，D正确。故选D。
答案：D
6.如图所示，分别用a、b两束单色光照射阴极K均可产生光电流。调节滑片P，当光电流恰好减小到零时，a、b对应的电压表示数分别为Ua、Ub，已知Ua＜Ub，下列说法正确的是( )
A.a光束比b光束弱
B.a光子动量小于b光子动量
C.经过同一单缝，b光产生的衍射现象更明显
D.经过同一双缝干涉装置得到的图样，a光条纹间距小
解析：B 由题意可知，a的遏止电压小于b的遏止电压，
根据eUc＝hν－W0＝heq \f(c,λ)－W0，可得νa＜νb，λa＞λb，根据已知条件无法判断两光束强弱，A错误；a的频率小，则波长大，根据p＝eq \f(h,λ)可知，a光子动量小于b光子动量，B正确；a的频率小，则波长大，a、b两束单色光经过同一单缝，a光产生的衍射现象更明显，C错误；根据Δx＝eq \f(lλ,d)，a频率小，波长大，则a、b两束单色光经过同一双缝干涉装置得到的图样，a光的条纹间距大，D错误。
答案：B
7.A、B是两种放射性元素的原子核，原来都静止在同一匀强磁场，其中一个放出α粒子，另一个放出β粒子，运动方向都与磁场方向垂直。图中a、b与c、d分别表示各粒子的运动轨迹，下列说法中正确的是( )
A.A放出的是α粒子，B放出的是β粒子
B.a为α粒子运动轨迹，d为β粒子运动轨迹
C.a轨迹中的粒子比b轨迹中的粒子动量小
D.磁场方向一定垂直纸面向外
解析：A 放射性元素放出α粒子时，α粒子与反冲核的速度相反，但电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的运动轨迹应为外切圆，而放射性元素放出β粒子时，β粒子与反冲核的速度相反，且电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的运动轨迹应为内切圆，故B放出的是β粒子，A放出的是α粒子，故A正确；根据带电粒子在磁场中的运动的半径r＝eq \f(mv,qB)，放出的粒子与反冲核的动量相等，而反冲核的电荷量大，故轨迹半径小，故b为α粒子运动轨迹，c为β粒子运动轨迹，故B、C错误；粒子在磁场中做匀速圆周运动，磁场方向不同，粒子运动的方向相反，由于α粒子和β粒子的速度方向未知，不能判断磁场的方向，故D错误。
答案：A
8.(多选)图甲是用光的干涉法来检查物体平面平整程度的装置，其中A为标准平板，B为被检查其平面的物体，C为入射光，图乙和图丙分别为两次观察到的干涉条纹，下列说法正确的是( )
甲 乙 丙
A.图示条纹是由A的下表面反射光和B的上表面反射光发生干涉形成的
B.当A、B之间某处距离为入射光的半波长奇数倍时，对应条纹是暗条纹
C.若所观察的条纹是图乙，被检查表面上有洞状凹陷
D.若所观察的条纹是图丙，被检查表面上有沟状凹陷
解析：AD 薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的反射光干涉产生的，故A正确；当A、B之间某处上下反射光的光程差为入射光的半波长的奇数倍时，对应条纹是暗条纹，故B错误；薄膜干涉是等厚干涉，即亮条纹处空气膜的厚度相等，亮条纹右偏说明被检查表面上有凸起，故C错误；图丙中亮条纹左偏说明被检查表面上有沟状凹陷，故D正确。
答案：AD
9.(多选)质谱仪是科学研究和工业生产中的重要工具，如图所示是一种质谱仪的工作原理示意图。质量为m、电荷量为q的粒子，从容器A下方的小孔S1飘入电势差为U1的加速电场，其初速度几乎为0，接着经过小孔S2进入速度选择器中，沿着直线经过小孔S3垂直进入磁感应强度为B2的匀强磁场中，最后打到照相底片CD上。已知速度选择器的板间距为d，板间电压为U2且板间存在匀强磁场B1，粒子打在底片上的亮点距小孔S3的距离为D。则该带电粒子的比荷可以表示为( )
A.eq \f(8U1,D2B1B2) B.eq \f(8U1,D2B12)
C.eq \f(U22,2d2U1B12) D.eq \f(2U2,DdB1B2)
解析：CD 粒子在电场中加速，由动能定理可得U1q＝eq \f(1,2)mv2，解得v＝ eq \r(\f(2U1q,m))，粒子进入速度选择器中做直线运动，由平衡条件可得eq \f(U2q,d)＝B1qv，联立可得eq \f(q,m)＝eq \f(U22,2d2U1B12)，粒子在磁场中做圆周运动，由洛伦兹力充当向心力，有B2qv＝meq \f(v2,\f(D,2))＝meq \f(2v2,D)，eq \f(U2q,d)＝B1qv，
联立可得eq \f(q,m)＝eq \f(2U2,DdB1B2)，故选CD。
答案：CD
10.(多选)列车运行的平稳性与车厢的振动密切相关，车厢底部安装的空气弹簧可以有效减振，空气弹簧主要由活塞、汽缸及内封的一定质量的气体构成。上下乘客及剧烈颠簸均能引起车厢振动，上下乘客时汽缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界有充分的热交换；剧烈颠簸时汽缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换。若汽缸内气体视为理想气体，在气体压缩的过程中( )
A.上下乘客时，气体的内能不变
B.上下乘客时，气体从外界吸热
C.剧烈颠簸时，外界对气体做功
D.剧烈颠簸时，气体的温度不变
解析：AC 上下乘客时汽缸内气体与外界有充分的热交换，即发生等温变化，温度不变，故气体的内能不变，体积变化缓慢，没有做功，故气体没有从外界吸热，故A正确，B错误；剧烈颠簸时汽缸内气体的体积变化较快，且气体与外界来不及热交换，气体经历绝热过程，外界对气体做功，温度升高，故C正确，D错误。
答案：AC
二、非选择题：（本大题共5小题，共60分）
11.(12分)如图所示，某冰雪游乐场中，一同学用甲、乙两冰车在轨道上玩碰碰车游戏，甲车的质量m1＝20 kg，乙车的质量m2＝10 kg。轨道由一斜面与水平面通过光滑小圆弧在B处平滑连接。甲车从斜面上的A处由静止释放，与停在水平面C处的乙车发生正碰，碰撞后乙车向前滑行18 m停止运动。已知A到水平面的高度H＝5 m，B、C间的距离L＝32 m，两车受到水平面的阻力均为其重力的十分之一，甲车在斜面上运动时忽略摩擦阻力作用，两车均可视为质点，重力加速度g取10 m/s2。求：
(1)甲车到达C处碰上乙车前的速度大小；(6分)
(2)两车碰撞过程中的机械能损失。(6分)
解析：(1)对甲车从A处到C处的过程，根据动能定理有
m1gH－Ff1L＝eq \f(1,2)m1v2，其中Ff1＝eq \f(1,10)m1g
解得v＝6 m/s。
(2)对碰后乙车在阻力作用下减速到静止的过程，根据动能定理有
－Ff2x2＝0－eq \f(1,2)m2v22，其中Ff2＝eq \f(1,10)m2g，x2＝18 m
解得v2＝6 m/s
甲、乙碰撞过程中动量守恒，有
m1v＝m1v1＋m2v2
碰撞过程中损失的机械能
ΔE＝eq \f(1,2)m1v2－eq \f(1,2)m1v12－eq \f(1,2)m2v22
解得ΔE＝90 J。
答案：(1)6 m/s (2)90 J
12.(12分)某智能手机中的“磁传感器”功能可实时记录手机附近磁场的变化，磁极越靠近手机，磁感应强度越大。宁德某中学的小宁在家里用手机、磁化的小球、支架、塑料夹子等实验器材组装成如图甲所示的装置来测量重力加速度，实验步骤如下；
①把智能手机正面朝上放在悬点的正下方，接着往侧边拉开小球，并用夹子夹住。
②打开夹子释放小球，小球运动，取下夹子。
③运行手机“磁传感器”功能，手机记录磁感应强度的变化。
④改变摆线长和夹子的位置，测量出各次实验的摆线长L及相应的周期T。
甲
(1)如图乙所示，图中记录了实验中磁感应强度的变化情况，测得第1个到第N个磁感应强度最大值之间的时间间隔为t，则单摆周期T的测量值为 。 （3分）
乙
(2)实验中用游标卡尺测量摆球直径如图丙所示，则摆球直径为 cm。 （3分）
丙
(3)得到多组摆线长L及相应的周期T后，作出了T 2-L图形，如图丁所示，根据图中数据可得当地重力加速度g＝ m/s2。(结果保留3位有效数字) （3分）
丁
(4)查表可知宁德地区的重力加速度为9.79m/s2，则本实验的相对误差为 %。(结果保留2位有效数字) （3分）
解析：(1)测得第1个到第N个磁感应强度最大值之间的时间间隔为t，则单摆周期T的测量值为T＝eq \f(t,\f(N－1,2))＝eq \f(2t,N－1)。
(2)由游标卡尺读数规则可知摆球直径为
d＝20 mm＋0×0.1 mm＝20.0 mm＝2.00 cm。
(3)根据单摆周期公式可得T＝2π eq \r(\f(L＋r,g))，整理可得T2＝eq \f(4π2,g)·(L＋r)，
其中r＝eq \f(d,2)＝1.00 cm，对比图丁可得k＝eq \f(4π2,g)＝eq \f(4.0,1.00＋0.01) s2/m，解得g≈9.96 m/s2。
(4)查表可知宁德地区的重力加速度为9.79 m/s2，则本实验的相对误差
为η＝eq \f(9.96－9.79,9.79)×100%≈1.7%。
答案：(1)eq \f(2t,N－1) (2)2.00 (3)9.96 (4)1.7
13.(12分)如图所示，两根足够长的固定平行金属导轨位于同一水平面内，导轨间的距离为L，导轨上横放着两根导体棒ab和cd。设两根导体棒的质量皆为m、电阻皆为R，导轨光滑且电阻不计，在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B。开始时ab和cd两导体棒有方向相反的水平初速度，初速度大小分别为v0和2v0，求：
(1)从开始到最终稳定回路中产生的焦耳热；（6分）
(2)当ab棒向右运动，速度大小变为eq \f(v0,4)时，回路中消耗的电功率的值。（6分）
解析：(1)选水平向右为正方向，从开始到最终稳定的过程中，两棒总动量守恒，则有
2mv0－mv0＝2mv
解得v＝eq \f(v0,2)
由能量守恒可得从开始到最终稳定，回路中产生的焦耳热为
Q＝eq \f(1,2)mv02＋eq \f(1,2)m(2v0)2－eq \f(1,2)(2m)v2＝eq \f(9,4)mv02。
(2)当ab棒向右运动，速度大小变为eq \f(v0,4)时，设cd棒的速度是v2，根据动量守恒得
2mv0－mv0＝mv2＋meq \f(v0,4)
解得v2＝eq \f(3v0,4)
此时回路中的总电动势
E＝BL(eq \f(3v0,4)－eq \f(v0,4))＝eq \f(1,2)BLv0
则消耗的电功率为P＝eq \f(E2,2R)＝eq \f(B2L2v02,8R)。
答案：(1)eq \f(9,4)mv02 (2)eq \f(B2L2v02,8R)
14.(12分)某同学在实验室进行探究变压器原、副线圈电压与匝数关系的实验。他准备了可拆变压器、多用电表、开关和导线若干。
(1)实验需要以下哪种电源_________。（3分）
A.低压直流电源 B.高压直流电源
C.低压交流电源D.高压交流电源
(2)该同学认真检查电路无误后，先保证原线圈匝数不变，改变副线圈匝数；再保证副线圈匝数不变，改变原线圈匝数。分别测出相应的原、副线圈电压值。由于交变电流电压是变化的，所以，我们实际上测量的是电压的_________值 (填“有效”或“最大”)。其中一次多用电表读数如图所示，此时电压表读数为_________。（3分）
(3)理想变压器原、副线圈电压应与其匝数成_________(选填“正比” 或“反比”)，实验中由于变压器的铜损和铁损，导致原线圈与副线圈的电压之比一般_________(选填“大于”“小于”或“等于”)原线圈与副线圈的匝数之比。（3分）
(4)实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别。原因不可能为_________。（3分）
A.原、副线圈上通过的电流发热
B.铁芯在交变磁场作用下发热
C.变压器铁芯漏磁
D.原线圈输入电压发生变化
解析：(1)探究变压器原、副线圈电压与匝数关系，应选择低压交流电源，故选C。
(2)多用电表测量的交流电压为有效值，不是最大值；多用电表选用的挡位是交流电压的10 V挡位，所以应该在0～10 V挡位读数，所以读数应该是7.2 V。
(3)根据eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)可知，理想变压器原、副线圈电压应与其匝数成正比。实验中由于变压器的铜损和铁损，变压器的铁芯损失一部分的磁通量，所以导致副线圈电压的实际值一般略小于理论值，所以导致eq \f(U1,U2)＞eq \f(n1,n2)。
(4)原、副线圈上通过的电流发热，铁芯在交变磁场作用下发热，都会使变压器输出功率发生变化，从而导致电压比与匝数比有差别；变压器铁芯漏磁，也会导致电压比与匝数比有差别；原线圈输入电压发生变化，不会影响电压比和匝数比，故选D。
答案：(1)C (2)有效 7.2 V (3)正比 大于 (4)D
15.(12分)花岗岩、砖砂、水泥等建筑材料是室内氡的最主要来源。人呼吸时，氡气会随气体进入肺脏，氡衰变放出的α射线像小“炸弹”一样轰击肺细胞，使肺细胞受损，从而引发肺癌、白血病等。一静止的氡核eq \\al(222, 86)Rn发生一次α衰变生成新核钋(P)，此过程动量守恒且释放的能量全部转化为α粒子和钋核的动能。已知m氡＝222.0866 u，mα＝4.0026 u，m钋＝218.0766 u，1 u相当于931 MeV的能量。(结果保留3位有效数字)
(1)写出上述核反应方程； （4分）
(2)求上述核反应放出的能量ΔE； （4分）
(3)求α粒子的动能Ekα。 （4分）
解析：(1)根据质量数和电荷数守恒有eq \\al(222, 86)Rn→eq \\al(218, 84)P＋eq \\al(4,2)He。
(2)质量亏损
Δm＝222.0866 u－4.0026 u－218.0766 u＝0.0074 u
ΔE＝Δm×931 MeV
解得ΔE≈6.89 MeV。
(3)设α粒子、钋核的动能分别为Ekα、Ek钋，动量分别为pα、p钋
由能量守恒定律得ΔE＝Ekα＋Ek钋
由动量守恒定律得0＝pα ＋p钋
又Ek＝eq \f(p2,2m)
故Ekα∶Ek钋＝218∶4
联立解得Ekα≈6.77 MeV。
答案：(1)eq \\al(222, 86)Rn→eq \\al(218, 84)P＋eq \\al(4,2)He (2)6.89 MeV (3)6.77 MeV