湖北省七市州2024-2025学年高二下学期期末考试物理试卷（解析版）

这是一份湖北省七市州2024-2025学年高二下学期期末考试物理试卷（解析版），共17页。试卷主要包含了5A等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.答题前，先将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上，并认真核准准考证号条形码上的以上信息，将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.请按题号顺序在答题卡上各题目的答题区域内作答，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.选择题用2B铅笔在答题卡上把所选答案的标号涂黑；非选择题用黑色签字笔在答题卡上作答；字体工整，笔迹清楚。
4.考试结束后，请将试卷和答题卡一并上交。
一、单项选择题：本题共7小题，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，每小题4分。
1. 物理学家通过发现物理规律，总结研究方法，推动了生产力的发展和人类文明的进步，下列陈述符合历史事实的是（ ）
A. 安培最早提出电磁场理论，并通过实验证实了电磁波的存在
B. 奥斯特最早发现了电流的磁效应
C. 普朗克最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场
D. 赫兹通过油滴实验精确测定了元电荷e的电荷量
【答案】B
【解析】A．麦克斯韦提出电磁场理论，赫兹证实电磁波存，故A错误；
B．奥斯特首次发现电流的磁效应，符合史实，故B正确；
C．法拉第引入电场概念及电场线，普朗克与量子理论相关，故C错误；
D．密立根通过油滴实验测定元电荷，赫兹未参与此实验，故D错误。
故选B。
2. 下列关于机械波和电磁波的说法中，正确的是（ ）
A. 在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
B. 波源停止振动，电磁波立即停止传播，机械波能继续传播
C. 电磁波和机械波都能产生干涉、衍射现象和多普勒效应
D. 机械波和电磁波由一种介质进入另一种介质传播时，波长保持不变
【答案】C
【解析】A．变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场，而恒定电场或磁场不会产生对方，故A错误；
B．机械波传播依赖介质，波源停止振动后已产生的波仍会继续传播；电磁波传播无需介质，波源停止后已发射的电磁波仍继续传播，故B错误；
C．干涉、衍射和多普勒效应是波的共有特性，机械波和电磁波均能产生这些现象，故C正确；
D．机械波和电磁波进入不同介质时，波速改变而频率不变，由可知波长必然改变，故D错误。
故选C。
3. 下列关于核反应的说法中正确的是（ ）
A. 是衰变方程，是核裂变方程
B. 是核裂变方程，也是链式反应的反应方程
C. 衰变为，经过2次衰变，3次衰变
D. 铝核被粒子击中后产生的反应生成物是磷核，同时放出一个质子
【答案】B
【解析】A．第一个反应：，电荷数增加1，质量数不变，符合β衰变定义，正确；第二个反应：，质量数减少4，电荷数减少2，是α衰变，而非裂变（裂变是重核分裂为中等质量核），故A错误；
B．反应方程：，铀核吸收中子后分裂为钡和氪，并释放中子，符合核裂变定义。释放的中子可引发后续裂变，属于链式反应，故B正确；
C．从到，质量数减少234−222=12，需3次α衰变（每次减少4）；电荷数减少90−86=4，3次α衰变使电荷数减少6，需2次β衰变（每次增加1）补偿，总减少6−2=4；选项C中α衰变次数为3次（错误），β衰变次数为2次（错误），故C错误；
D．反应方程，质量数守恒27+4=30+1（成立），但电荷数不守恒13+2≠15+1，实际应放出中子（），而非质子，故D错误。
4. 如图是电熨斗的结构图，下列说法正确的是（ ）
A. 双金属片上层金属膨胀系数小于下层金属
B. 常温下，上下触点分离；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点接触
C. 需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮使升降螺丝上移并带动弹性铜片上移
D. 双金属片温度传感器的作用是控制电路的通断
【答案】D
【解析】A．双金属片上层金属的膨胀系数应该大于下层金属，故A错误；
B．常温下，上下触点接触；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分离，故B错误；
C．需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮使升降螺丝下移并带动弹性铜片下移，故C错误；
D．双金属片温度传感器在电路的作用相当于开关，控制电路的通断，故D正确。
故选D。
5. 我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首次成功实现空间太阳波段光谱扫描成像。如图所示，和分别为氢原子由和能级向能级跃迁产生谱线，下列说法正确的是（ ）
A. 的频率比的小
B. 在真空中的传播速度比的小
C. 分别用和照射同一个双缝干涉实验装置时，对应条纹间距更小
D. 若照射某金属时能发生光电效应，则照射该金属时一定也能发生光电效应
【答案】A
【解析】A．氢原子由至的能级差小于由至的能级差，故的频率比的小，故A正确；
B．在真空中的传播速度与在真空中的传播速度相同，都为光速c，故B错误；
C．因的频率比的小，根据可知的波长比的大，根据
可知分别用和照射同一个双缝干涉实验装置时，对应的相邻条纹间距更小，故C错误；
D．若照射某金属时发生光电效应，说明的频率大于该金属的极限频率，由于的频率比的小，故的频率与该金属极限频率的大小关系无法确定，所以照射该金属时不一定能发生光电效应，故D错误。
故选A。
6. 如图所示，a、b两束单色光分别沿不同方向射向横截面为半圆形玻璃砖的圆心O，已知a光刚好发生全反射，b光的折射光线（反射光线未画出）刚好与a光的反射光线重叠，且，下列说法中正确的是（ ）
A. 若将b光沿a光的光路射向O点，b光也能发生全反射
B. 用a、b单色光分别检查同一光学平面的平整度时，a光呈现的明暗相间的条纹要宽些
C. 用a、b单色光分别照射同一光电管的阴极材料时，用a光照射打出光电子的遏止电压更大
D. 用a、b单色光分别以相同入射角斜射入同一平行玻璃砖，a光发生的侧移小
【答案】C
【解析】A．根据光路可逆，若将b光沿a光的光路射向O点，b光不能发生全反射，故A错误；
B．依题意可得，a光的折射率比b光更大，能量和频率都比b光大，波长较小，若用a、b单色光分别检查同一光学平面的平整度时，由杨氏双缝干涉实验结论类比得，a光呈现的明暗相间的条纹要更窄，故B错误；
C．若用a、b单色光分别照射同一光电管的阴极材料时，由和得，用a光照射打出光电子的遏止电压更大，故C正确；
D．若用a、b单色光分别以相同入射角斜射入同一平行玻璃砖，a光发生的偏折更大，发生的侧移也大，故D错误。
故选C。
7. 在如图所示的理想变压器的电路中，变压器原、副线圈的匝数比为2︰1，电阻R1=R2，电流表和电压表均为理想电表，若电流表的示数为0.5A，电压表的示数为5V，则电阻R1的大小为（ ）
A. 25ΩB. 20ΩC. 15ΩD. 10Ω
【答案】A
【解析】原副线圈电压之比
已知U2＝5V，故U1＝2U2＝10V
通过R1的电流I′2
副线圈上的电流I2，又，知I1I2
所以流过电流表的电流为：I＝I′+I1＝（2）0.5A
故；解得：R2＝25Ω；故有：R1＝25Ω
二、多项选择题：本题共3小题，共12分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，每小题4分。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
8. 图甲是光电效应的实验装置图，图乙是通过改变电源极性得到的光电流与加在阴极K和阳极A上的电压的关系图像，下列说法正确的是（ ）
A. 由图甲可知，闭合开关，电子飞到阳极A的动能比其逸出阴极K表面时的动能大
B. 由图甲可知，闭合开关，向右移动滑动变阻器滑片，电流表的读数一直增大
C. 由图乙可知，③光子的频率小于①光子的频率
D. 由图乙可知，①②是同种颜色的光，①的光强比②的大
【答案】AD
【解析】A．图甲所示光电管中的电场方向水平向右，电子从金属板逸出后，受到的电场力水平向左，电子做加速运动，所以电子飞到阳极A的动能比其逸出阴极K表面时的动能大，故A正确；
B．向右移动滑动变阻器滑片，光电管中电压增大，当光电管中电流达到饱和光电流时，电流表示数将不再增大，故B错误；
C．根据光电效应方程，结合遏止电压，整理得
③遏止电压大于①遏止电压，所以③光子的频率大于①光子的频率，故C错误；
D．①②遏止电压相同，①②光的频率相同，所以①②是同种颜色的光，①的饱和光电流大于②的饱和光电流，①的光强比②的大，故D正确。
9. 一定质量的理想气体从A状态开始，经过A→B→C→D→A，最后回到初始状态A，各状态参量如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. A状态到C状态气体吸收热量
B. B状态到C状态气体分子的平均动能减小
C. B→C过程气体对外做功大于C→D过程外界对气体做功
D. 气体在整个过程中从外界吸收的总热量为零
【答案】AB
【解析】A．根据理想气体状态方程，有
可得
则A状态到C状态的内能增大，又此过程气体膨胀对外做功，由热力学第一定律可知，气体吸热，故A正确；
B．根据理想气体状态方程，有
可得
则B状态气体分子平均动能大于C状态气体分子平均动能，故B正确；
C．根据p−V图像与横轴围成的面积表示做功大小，则B→C过程气体对外做功满足
C→D过程外界对气体做功
可知B→C过程气体对外做功小于C→D过程外界对气体做功，故C错误；
D．气体从A状态开始，经过A→B→C→D→A，最后回到初始状态A，由于气体的内能变化为0，根据热力学第一定律可知，气体在整个过程中从外界吸收的总热量等于气体对外界做的功，即可以用ABCD的面积来表示，故D错误。
故选AB。
10. 图甲是沿x轴正方向传播的简谐横波在时的波形图，P、Q是位于x轴上的两个质点，间距为3m，时刻该波刚好传播到Q点，（，T为周期）时的波形图如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 该波的周期为1s
B. 该波的波速为6m/s
C. 处质点的振动方程为
D. 从时开始，该波传至处所用的时间为0.5s
【答案】CD
【解析】AC．设处质点振动方程为，当时，处质点由图甲知，质点沿y轴负方向运动，有
解得，时，由图乙知，处质点，即 ，解得，即，则质点的振动方程为，故A错误，C正确；
B．由图可知，该波波长为，则波速大小，故B错误；
D．由图乙知，时波传播到处，从时开始，该波传至处所用的时间为，故D正确；
三、实验题：本题包括2小题，共16分，解答时只需把答案填在答题卷中的相应位置。
11. 在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上，如图所示，接通电源使光源正常工作。
（1）M、N、P三个光学元件依次为______。（填字母）
A. 双缝、滤光片、单缝B. 滤光片、双缝、单缝
C. 单缝、滤光片、双缝D. 滤光片、单缝、双缝
（2）某同学测出记录的第1条亮条纹中心到第10条亮条纹中心的距离为，若双缝间距为d，光屏与双缝间距离为L，计算该单色光波长的表达式为______（用题中字母表示）。
（3）在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法有______。（填字母）
A. 改用蓝色激光B. 改用红色激光
C. 增大双缝间距D. 将屏幕向远离双缝的位置移动
【答案】（1）D （2） （3）BD
【解析】（1）光从透镜射出后，经过滤光片，增强光的单色性，然后经过单缝，使光的平行性更好，最后经过双缝，发生干涉现象，即M、N、P三个光学元件依次为滤光片、单缝、双缝。
故选D。
（2）第1条亮条纹中心到第10条亮条纹中心的距离为，则有
根据干涉条纹公式有
解得
（3）A．根据干涉条纹公式有
蓝光的波长小于绿光的波长，改用蓝色激光时，干涉图样中两相邻亮条纹的间距减小，故A错误；
B．根据干涉条纹公式有
红光的波长大于绿光的波长，改用红色激光时，干涉图样中两相邻亮条纹的间距增大，故B正确；
C．根据干涉条纹公式有
增大双缝间距，干涉图样中两相邻亮条纹的间距减小，故C错误；
D．根据干涉条纹公式有
将屏幕向远离双缝的位置移动，屏与双缝间距离L增大，干涉图样中两相邻亮条纹的间距增大，故D正确。
故选BD。
12. 随着科技发展，智能手机不仅为我们的生活带来了便利，也可以利用它的摄像头和内部传感器协助我们完成物理实验。某同学在“用单摆测量重力加速度”的实验中，利用了智能手机磁传感器和一个磁性小球进行了如下实验：
（1）将摆线上端固定在铁架台上，下端系在小球上，做成图1所示的单摆。在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长（从悬点到摆球的最上端），再用螺旋测微器测得摆球的直径为（读数如图2所示）。从图2可知，摆球的直径为___________。
（2）将智能手机磁传感器置于磁性小球平衡位置正下方，打开智能手机的磁传感器，准备测量磁感应强度的变化。将磁性小球由平衡位置拉开一个小角度，由静止释放，手机软件记录磁感应强度的变化曲线如图3所示。由图3可知，单摆的周期为___________。
（3）经测量得到6组不同的摆长和对应的周期，画出图线，然后在图线上选取、两个点，坐标如图4所示。则当地重力加速度的表达式__________。图4中图像不过原点的原因是___________。
A.计算摆长时用的是摆线长度而未计入小球半径
B.计算摆长时用的是摆线长度加上小球直径
（4）另一同学只通过一次实验测量出重力加速度，但由于操作失误，致使摆球不在同一竖直平面内运动，而是在一个水平面内做圆周运动，如图5所示，这时如果测出摆球做这种运动的周期，仍用单摆的周期公式求出重力加速度，则求出的重力加速度与重力加速度的实际值相比___________（填“偏大”、“偏小”、“不变”）。
【答案】（1）5.980 （2） （3） A （4）偏大
【解析】（1）[1]由图2可知，摆球的直径为
（2）[1]实验中，磁性小球经过最低点时测得的磁感应强度最大，根据图3有
解得周期为
（3）[1]根据
解得
结合图像
可得
解得
[2]结合上述可知，考虑磁性小球的半径时
图像过会过原点，其中
同理，若没有考虑磁性小球的半径时
故图4中图像不过原点的原因是没有考虑磁性小球的半径，故选A。
（4）[1]以表示摆线长，表示摆线与竖直方向的夹角，表示摆球的质量，表示摆线对摆球的拉力，表示摆球圆锥摆运动的周期，如图
由牛顿第二定律得
在竖直方向，由平衡条件得
解得
单摆的周期公式
单摆运动的等效摆长小于单摆摆长，则单摆周期的测量值偏小，根据单摆周期公式求出的重力加速度偏大，即重力加速度的测量值大于真实值。
四、本题包括3小题，共44分。解答时写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13. 近年来随着中国汽车工业的飞速发展，新能源汽车已经越来越多走进了我们的生活，它们具有节能、环保、智能化程度高、舒适、噪音小等优点。现有我国自主生产的某品牌新能源汽车，其后轮胎标准胎压为240kPa，容积为30L。当车外温度显示为27℃，胎压监测系统（TPMS）显示一条后轮胎压刚好为240kPa，在某高寒地带测试车辆时，车外温度显示为7℃，发现仪表盘上显示该轮胎胎压为220kPa。假设车胎内气体可看作理想气体，车胎容积视为不变，取。
（1）通过计算说明，这条轮胎是否有漏气；
（2）如果漏气，把漏气位置修复后，要使该车胎胎压恢复到240kPa，需要充入温度7℃、压强的理想气体，求充入气体的体积至少需要多少（假设充气过程中车胎内温度视为不变）？
【答案】（1）轮胎漏气 （2）6L
【解析】（1）已知，，，
假设轮胎没有漏气，由查理定律得
解得
可知该轮胎漏气。
（2）已知轮胎容积为，假设充气过程中车胎内温度视为不变，根据理想气体状态方程，充气过程温度不变，可得
代入数据解得充入气体的体积至少为
14. 如图所示，两根电阻不计的平行金属导轨MN和OP放置在水平面内，MO间接有阻值为的电阻，导轨相距，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度。一根质量为，电阻为的导体棒CD垂直于导轨放置，并与导轨接触良好。用平行于MN的恒力向右拉动CD，CD受的摩擦阻力恒为2N。求：
（1）CD运动的最大速度大小；
（2）当CD达到最大速度后，电阻R消耗的电功率是多少？
（3）当CD的速度为最大速度的一半时，CD加速度的大小。
【答案】（1）36m/s （2）180W （3）
【解析】（1）设导体棒的运动速度为v，则产生的感应电动势为
根据闭合电路欧姆定律有
则安培力为
据题意分析，当v最大时，有
联立以上各式得
（2）棒CD速度最大时，同理有
，
而
联立得
（3）当CD速度为时，有

据牛顿第二定律有
联立得
15. 如图所示，平面直角坐标系xOy中第一、二、四象限内存在磁感应强度大小为B的匀强磁场。第一、四象限内磁场方向垂直纸面向里，第二象限内磁场方向垂直纸面向外。第三象限存在沿y轴正方向的匀强电场。质量为m、电荷量为q(q＞0)的粒子从点S以一定初速度释放，初速度方向与x轴正方向的夹角为30°，从点K（0，-l）垂直y轴进入第四象限，然后从P（l，0）点垂直x轴进入第一象限。不计粒子重力，求：
（1）粒子经过P点时的速度v0的大小；
（2）若仅将第二象限磁场大小变成2B，求粒子第2025次经过y轴时的纵坐标；
（3）若撤去所有的电场和磁场，仅在第四象限的某一矩形区域内加一方向垂直于xOy平面的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，该粒子释放后仍能垂直x轴进入第一象限，试求所加矩形磁场区域最小面积的可能值。
【答案】（1） （2） （3）见解析
【解析】（1）粒子在第四象限内的磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力
根据几何关系有
解得
（2）结合粒子的运动轨迹可得：
粒子在第一象限运动，由洛伦兹力提供向心力
可得粒子在第一象限运动的轨道半径为
直径为
粒子在第二象限内的磁场中，由洛伦兹力提供向心力
可得粒子在第二象限运动的轨道半径为
直径为
则粒子第2025次经过y轴时的纵坐标；
（3）由题意得：粒子释放时速度大小为
在磁场中运动时，有
解得
若磁场方向垂直纸面向里，轨迹如图甲所示
最小矩形磁场的边界长为，宽为
面积为
若磁场方向垂直纸面向外，轨迹如图乙所示
最小矩形磁场的边界长为2r，宽为
面积为