河北省部分名校2024-2025学年高二下学期期末质量检测物理试卷（解析版）

这是一份河北省部分名校2024-2025学年高二下学期期末质量检测物理试卷（解析版），共16页。试卷主要包含了本试卷分选择题和非选择题两部分，本卷命题范围等内容，欢迎下载使用。
1．本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。
2．答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3．考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
4．本卷命题范围：必修第一册，选择性必修第二册第三章至第五章，选择性必修第三册。
一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中只有一项符合题目要求）
1. 在自然情况下，碳-14是宇宙射线撞击空气中氮-14而产生，碳-14是一个不稳定的和弱放射性碳同位素，其衰变方程为，的半衰期是5730年，下列说法正确的是（ ）
A. X是中的一个核子
B. 比的比结合能大
C. X比γ射线电离能力强
D. 碳-14化合物的半衰期大于5730年
【答案】C
【解析】A．根据衰变过程满足质量数和电荷数守恒可知，X是β粒子（电子），由中子转化为质子时产生，并非中原有的核子，故A错误；
B．衰变后生成的更稳定，比结合能更大，因此的比结合能小于，故B错误；
C．β粒子（X）带电，电离能力比γ射线（光子，不带电）强，故C正确；
D．半衰期是原子核自身的性质，与化学状态无关，所以碳-14化合物的半衰期等于5730年，故D错误。
故选C。
2. 如图所示为无线电接收电路中的一个调谐电路，其主要结构是一个LC振荡电路，LC振荡电路工作过程中某时刻电感线圈中的磁场方向向下且正在增强，下列说法正确的是（ ）
A. 电容器正在放电
B. 电容器下极板带正电
C. 若电感线圈匝数增多，则电磁振荡周期会减小
D. 若电容器两板正对面积减小，则电磁振荡频率会减小
【答案】A
【解析】A．由于磁场正在增强，因此磁场能增大，电场能减小，电容器正在放电，故A正确；
B．根据安培定则可知，线圈中的电流俯视看沿顺时针方向，因此电容器上极板带正电，故B错误；
C．若线圈匝数增多，线圈自感系数增大，由可知，振荡周期增大，故C错误；
D．若电容器两板正对面积减小，由可知，电容器的电容减小，由可知，振荡周期减小，振荡频率会变大，故D错误。
3. 如图所示，弧面光滑的半圆形柱体放在水平面上，细线连着一个小球绕过柱体，在细线的另一端施加水平向左的拉力F，使小球沿柱面缓慢上移，柱体始终不动，不计小球的大小，在小球上移过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 拉力F不断增大
B. 弧面对球的支持不断增大
C. 地面对柱体的支持力不断增大
D. 地面对柱体的摩擦力不断增大
【答案】B
【解析】AB．在小球缓慢上升过程中，线对球的拉力与弧面对球的支持力始终垂直，设小球与圆的心连线与水平方向成θ角，根据三力平衡得
拉力，支持力
小球上移，增大，减小，增大，拉力不断减小，弧面对球的支持力不断增大，A错误，B正确；
C．对整体研究，地面对柱体的支持力始终等于球和柱体的重力，保持不变，C错误；
D．地面对柱体的摩擦力始终与F等大反向，不断变小，D错误。
故选B。
4. 如图所示为分子势能随分子间距离变化的图像。下列说法正确的是（ ）
A. 分子间距离为时，分子力为0
B. 分子间距离从逐渐增大到，分子力先表现为斥力后表现为引力
C. 分子间距离从逐渐增大，分子力先增大后减小
D. 分子间距离从逐渐增大，分子力先做负功后做正功
【答案】C
【解析】AB．分子间距离为时，电势能最小，此时分子间的距离为平衡位置，分子力为0，分子间距离小于时分子间的作用力表示为斥力，分子间距大于时分子间作用力表现为引力，故AB错误；
C．分子间距离从逐渐增大，分子力表现为引力，先增大后减小，故C正确；
D．分子间距离从逐渐增大，分子力先表现为斥力，分子力做正功，后表现为引力，分子力做负功，故D错误。
5. 如图所示为氢原子能级图，巴尔末谱系是大量氢原子从的激发态跃迁到的激发态时产生的相应光谱。巴尔末谱系中有四条可见光谱线和紫外线，四条可见光的颜色分别为红色光、蓝色光和两种紫色光。下列说法正确的是（ ）
A. 巴尔末谱系中红色谱线的光子能量为3.4eV
B. 巴尔末谱系中两条紫色谱线的光子能量差为0.16eV
C. 从激发态跃迁到激发态，辐射的光子为红色光
D. 要使处在激发态氢原子电离，需要吸收的光子能量至少为13.6eV
【答案】B
【解析】A．巴尔末谱系中红色谱线是氢原子从跃迁到所辐射的光子，光子能量为
故A错误；
B．从跃迁到与从跃迁到辐射为紫色谱线，光子能量差等于
故B正确；
C．从跃迁到辐射的光子能量大于紫光为紫外线，故C错误；
D．要使处在的氢原子电离，需要吸收的光子能量至少为，故D错误。
故选B。
6. 如图甲所示是研究光电效应规律的实验装置，如图乙所示是、、三种单色光分别照射光电管阴极K得到的三条微安表与电压表（电压表0刻线位于中央，可以左右偏转）读数之间的关系曲线，下列说法正确的是（ ）
A. 变阻器的滑片P位于点时，电压表和微安表的示数均为零
B. 变阻器的滑片P由点向端滑动，微安表示数增大
C. 单色光的频率比单色光的频率高
D. 单色光照射阴极K逸出的电子物质波最小波长比单色光照射阴极K逸出电子的物质波最小波长长
【答案】D
【解析】A．变阻器的滑片P位于时，电压表示数为零，由于光电效应产生光电流，微安表的示数不为零，A错误；
B．变阻器滑片由点向端移动，光电管两端加的反向电压对电子运动起减速作用，到达极的电子个数减少，微安表示数减小，B错误；
C．单色光、照射后对应的遏止电压相等，由
因此逸出的光电子的最大初动能相等，根据光电效应方程可知，单色光、的频率相等，光的饱和光电流大是光比光强，C错误；
D．由于单色光照射后逸出的光电子的最大初动能比c小，由
可知光逸出光电子物质波的最小波长长，D正确。
故选D。
7. 甲、乙两辆汽车在同一平直的公路上同向行驶，从时刻开始，甲、乙两汽车的位移-时间图像如图中、所示，时两图线相切，图线是抛物线，下列说法正确的是（ ）
A. 时，甲、乙两车的速度大小均为
B. 时，甲、乙两车相距的距离最大
C. 甲车加速度大小为
D. 时，甲车的速度大小为
【答案】D
【解析】A．图像的斜率等于速度，则时，甲、乙两车的速度大小均为，则A错误；
B．时，甲、乙位移相等，则两车刚好相遇，则B错误；
CD．时，设甲车速度大小为，则
解得
甲车的加速度大小为
，则C错误，D正确。
故选D。
二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中有多项符合题目要求，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. 如图所示，为一定质量的理想气体压强随体积倒数的变化图像，的延长线、的反向延长线均过原点，和均与纵轴平行，下列说法正确的是（ ）
A. 过程，气体吸收的热量等于气体对外做的功
B. 过程，气体分子平均动能增大
C. 过程气体吸收的热量大于过程气体放出的热量
D. 过程气体内能的减少量大于过程气体内能的增加量
【答案】AC
【解析】A．过程，气体等温变化，内能不变，体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律，气体吸收热量等于气体对外做的功，故A正确；
B．过程，气体压强减小，体积不变，因此温度降低，气体分子的平均动能减小，故B错误；
C．根据图像可知，过程等温变化，气体吸收的热量等于气体对外做的功，过程等温变化，气体放出的热量等于外界对气体做的功，根据气体做功可知，过程气体对外做的功大于过程外界对气体做的功，因此过程气体吸收的热量大于过程气体放出的热量，故C正确；
D．由于两个状态气体内能相等，两个状态气体内能相等，因此过程气体内能的减少量等于过程气体内能的增加量，故D错误。
故选AC。
9. 如图所示，理想变压器原线圈匝数为800匝，电压表和电流表均为理想交流电表，副线圈的匝数可以调节，电路中两个定值电阻的阻值均为，在A、两端接正弦交流电压，调节滑片的位置，下列说法正确的是（ ）
A. 滑片向上移动，电压表的示数不变
B. 滑片向上移动，电流表的示数变小
C. 当电压表的示数为时，电流表的示数为
D. 当电压表的示数为时，副线圈的匝数为400匝
【答案】BD
【解析】A．原线圈电路中电阻两端的电压减小，原线圈两端的电压增大，每匝线圈的电压增大，电压表的示数变大，A错误；
B．设A、两端的电压为，电流表的示数为，设理想变压器的等效电阻为，由
得
则
滑片向上移，变小，则变小，B正确；
C．当电压表的示数为时，原线圈两端的电压为，则电流表的示数为，C错误；
D．由
即
解得
匝
故D正确。
故选BD。
10. 如图所示，倾角的传送带以的速度沿顺时针方向匀速转动，一个物块以的速度从底端A冲上传送带，一段时间后又从底端A离开传送带，已知物块与传送带间的动摩擦因数为，不计物块的大小，重力加速度取，，，下列说法正确的是（ ）
A. 物块在传送带上运动时，加速度方向会变化
B. 传送带底端A和顶端间距离至少为
C. 物块在传送带上运动的时间为
D. 物块回到底端A时的速度大小为
【答案】BD
【解析】A．分析受力可知物块在传送带上先以加速度向上减速运动，由牛顿第二定律可得
共速后以加速度先向上减速后向下加速运动，由牛顿第二定律可得
加速度方向一直沿皮带向下，故A错误；
B．物块不从顶端B滑出，传送带的长至少为
故B正确；
C．物块上滑的时间
向下滑行的时间
即运动的总时间为
故C错误；
D．物块回到底端A时的速度大小为
故D正确。
三、非选择题（本题共5小题，共54分）
11. 学习传感器之后，某物理兴趣小组找来了一个某型号金属热电阻，通过查资料可知该型号金属热电阻的阻值随温度变化关系式为，现利用该型号金属热电阻来制作一个简易的温度计。他们准备的实验器材如下：干电池（电动势为1.5V，内阻不计），灵敏毫安表（量程0~10mA，内阻为20），滑动变阻器，开关，导线若干。
（1）若直接将干电池、开关、灵敏毫安表、金属热电阻串接成一个电路作为测温装置，则该电路能测的最低温度为______℃。
（2）该实验小组想让测温范围大一些，能从开始测量，他们又设计了如图所示的电路，并进行了如下操作：
a.将金属热电阻做防水处理后放入冰水混合物中，过了一段时间后闭合开关，调节滑动变阻器接入电阻值______时毫安表指针满偏；
b.保持滑动变阻器接入电路的阻值不变，他们在实验室中找来了一瓶热水，他们把金属热电阻放入其中，则毫安表的读数与温度关系式为______。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）温度最低时，阻值最小，毫安表示数最大，根据闭合电路欧姆定律可得
解得
由
解得
（2）[1]放入冰水混合物中，时，，毫安表满偏有
解得滑动变阻器接入阻值
[2]由欧姆定律
由
联立解得
12. 某实验小组用如图甲所示的装置做探究加速度与合外力关系实验。小车和遮光片的总质量为，两光电门间的距离为。
（1）先用游标卡尺测出遮光片的宽度，示数如图乙所示，则遮光片宽度______mm。
（2）实验时先平衡摩擦力，不悬挂钩码和力传感器，将长木板没有定滑轮的一端适当垫高，轻推小车，小车通过光电门1、2时遮光片挡光时间分别为、，若，则长木板垫得过______（选填“高”或“低”），调整垫木的位置，直到小车通过两光电门时遮光片挡光时间相等。实验中还需要满足的要求是______。
A.调节定滑轮高度，使牵引小车的细绳与长木板平行
B.需要测出钩码的质量
C.需要满足钩码的质量远小于小车的质量
D.改变钩码质量后，需要重新平衡摩擦力
（3）按正确操作进行实验，多次改变悬挂钩码质量重复实验，测得多组小车通过光电门1、2时遮光片的挡光时间、及对应的力传感器的示数，作出图像，得到的图像是一条过原点的倾斜直线，若图像的斜率等于_______，则表明质量一定时，加速度与合外力成_______（选填“正比”或“反比”）。
【答案】（1） （2）高 A （3） 正比
【解析】（1）遮光片的宽度
（2）[1]若，说明小车做加速运动，说明长木板垫得过高；
[2]A．实验中需要注意的是调节定滑轮高度，使牵引小车的细绳与长木板平行，A正确；
B．由于有力传感器，不需要测出钩码的质量，B错误；
C．由于有力传感器测拉力，不需要满足钩码的质量远小于小车的质量，C错误；
D．改变钩码质量后，不需要重新平衡摩擦力，D错误。
故选A。
（3）由于，
得到
因此图像是一条过原点的倾斜直线，若斜率等于，则表明质量一定时，加速度与合外力成正比。
13. 如图所示，一个简易环境温度监控器，导热性能良好且足够长的气缸直立放置在平台上，缸内温度与环境温度可以认为相等。汽缸用带有直杆且质量不计的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞的横截面积，开始时环境的温度为，活塞刚好不下滑，活塞距汽缸底部的距离，直杆上端距压力传感器的距离，传感器受的压力时开始报警，活塞与汽缸内壁之间的滑动摩擦力，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力。大气压强恒定不变，现环境温度缓慢升高，求：
（1）活塞开始向上移动时的温度大小；
（2）传感器开始报警时的温度大小。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）分析活塞受力，开始时活塞刚好不下滑，摩擦力向上，设气体压强为，对活塞由平衡方程得
代入题中数据，解得
活塞开始移动时，摩擦力向下，设气体压强为，对活塞由平衡方程得
解得
开始时环境的温度，设活塞开始向上移动时的温度为，由查理定律有
解得
（2）开始时气体体积
传感器开始报警时气体体积
设气体压强为，温度为，对活塞由平衡方程得
解得
由理想气体的状态方程
代入解得
14. 如图甲所示为模拟远距离输电的实验示意图。小型发电机中矩形线圈共20匝，线圈绕轴匀速转动，线圈中磁通量随时间的变化规律如图乙所示，线圈的电阻不计，输电线的电阻，电压表为理想交流电表，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，降压变压器的原线圈匝数可调，副线圈的匝数为700匝，调降压变压器原线圈匝数使用户的用电器恰好正常工作。此时输电功率为，用户消耗的功率为350W。已知用户的用电器额定电压为35V。
（1）求电压表的示数；
（2）求此时升压变压器原、副线圈的匝数比和降压变压器原线圈接入电路的匝数；
（3）若用户的用电器个数发生改变（用户的额定电压不变），使输送功率变为480W，要使用户的用电器正常工作，应使降压变压器原线圈接入电路的匝数变为多少？
【答案】（1） （2），1400匝 （3）匝
【解析】（1）由图乙知，线圈转动角速度
交流发电机产生的最大电动势
电动势的有效值
由于线圈的电阻不计，因此电压表的示数为
（2）由于用户的用电器正常工作，因此输电线损失的功率
设输送电流为，则，解得
则输送电压
因此升压变压器原、副线圈匝数比为
降压变压器原线圈两端的电压
则降压变压器原、副线圈匝数比，解得匝
（3）当输送功率为时，输送电流
降压变压器原线圈两端电压
根据变压比，解得匝
15. 如图所示，质量的长木板静止在水平面上，质量的物块静止在的上表面的左端，与间的动摩擦因数，与水平面间的动摩擦因数，重力加速度取，不计的大小，给施加一个水平向右的拉力。
（1）将拉力从零开始逐渐增大，当拉力增大到多少时，、开始发生相对滑动？
（2）若拉力大小恒为12N，拉力作用1s后撤去，结果刚好不滑离，则的长度为多少？
（3）在（2）问中最终运动的距离为多少？
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）题意可知
因此相对地面滑动前，A、B不会相对滑动，设A、B刚好要发生相对滑动时，A、B共同加速度为，拉力大小为
根据牛顿第二定律，对A、B整体研究
对有
联立解得
（2）拉力恒为时，A、B发生相对滑动，设的加速度大小为，的加速度大小为，根据牛顿第二定律，对有
对有
解得
撤去拉力时，的速度大小
的速度大小
此过程相对运动的位移
撤去拉力后至A、B达到共同速度前，的加速度不变，的加速度大小
设撤去拉力后经过时间A、B达到共同速度，则
解得
此过程A、B发生的相对位移
由于，因此后AB一起减速，因此的长度
（3）加速运动的距离
和共速后，由于，此后A、B一起做匀减速运动，加速度大小
A、B共速时的速度大小
一起匀减速运动的距离
因此长木板最终运动的距离