湖北省五市州2023-2024学年高二下学期7月期末联考物理试题

2024年湖北省五市州高二期末联考 物理试卷 命题单位：宜昌市教科院 审题单位：荆州市教科院荆门市教研室 2024.7 本试卷共6页，15题，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，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码 粘贴在答题卡上的指定位置。 2.选择题的作答：每小题远出答案后，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.非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区城内。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，请将本试卷和答题卡一并上交。 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。每小题全部选对的得4 分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 1,自然界中的碳主要是碳12，也有少量的碳14。宇宙射线进入地球大气层时，同大气作用 产生中子，中子撞击大气中的氮引发核反应产生碳14。核反应方程为，N+。一→C+X, 则核反应方程中的X为 A.e B.e C.H D.H 2.我国国家航天局发布了首颗太阳探测卫星“羲和号”的探日成果，实现了国际首次在轨 获取太阳H,谱线精细结构。H,是氢原子巴耳末系中频率最小的谱线，其对应的能级 跃迁过程为 巴尔末系 EleV -0 5 -0.54 A.从n=o跃迁到n=2 -0.85 B.从n=5跃迁到n=2 -1.51 -3.40 C.从n=4跃迁到n=2 D.从n=3跃迁到n=2 -13.6 物理试卷第1页（共6页） 3.如图所示.理想变压器的原、副线圈的匝数比为10：1，原线圈接在电压为220V的正弦 交流电源上，副线圈中接有阻值为R=22Ω的电阻，下列说法正确的是 A.原线圈回路中的电流为10A B.副线圈回路中的电流为1A C.副线圈的输出功率为2200W D.副线圈回路中的电阻上的电压为20V 4,公园喷泉的水池底部安装有彩灯，五彩缤纷。在足够大的水池底部有一点光源S,到水 面距离为h,水面上有光射出的区域是一个半径为r的圆面，如图所示，则水的折射率为 空气 P A右 B 水 C.P+R D.+ r 5.如图所示，单匝矩形线圈acd的一半处于匀强磁场中，线圈对称轴线OO'与磁场边界重 合，线圈按图示方向匀速转动，t=0时刻线圈平面与磁场方向垂直，规定沿db加方向为 电流正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图像正确的是 C 6.如图所示，质量为m、长为1的直导体棒用两绝缘细线悬挂于0、O',并处于竖直方向的 匀强磁场中。当导体棒中通以如图所示的电流1，导体棒保持静止时，悬线与竖直方向 夹角为30°，现通过改变磁感应强度的大小.使悬线与竖直方向的夹角从30缓慢变为60°。 在这一过程中，下列说法正确的是 A.磁场方向竖直向上 B.悬线拉力逐渐减小 C.磁感应强度大小变为原来的3倍 D.磁感应强度大小变为原来的3倍 物理试卷第2页（共6页） 7.霍尔传感器被广泛应用于汽车中的发动机控制、自动变速器控制、车辆稳定性控制、照 明控制等领域。如图所示，长为a、宽为b、高为c,载流子为电子的金属霍尔元件，从左 向右通过元件的恒定电流为I,垂直前后表面向后的磁感应强度大小为B。下列说法正 确的是 上表面 A.元件上表面的电势高于下表面的电势 B.仅增大霍尔元件的高c,上、下表面的电势差不变 C.仅增大霍尔元件的宽b,上、下表面的电势差不变 下表面 D.其他条件一定时，磁感应强度越大，上下表面的电势差越小 8.图甲为某简谐机械横波在1=0的波形图.图乙为平衡位置为x=2m处质点的振动图 像。下列说法正确的是 A.该波沿x轴正方向传播 B.该波的波速为1m/s C.经过6s波上任意质点随波迁移6m D.t=1s时x=1m处质点受回复力最大 9.石英晶体振荡器的频率稳定性极高，常被用作通信系统和无线电设备的参考频率源，其 工作原理与图示的LC振荡电路基本相同。若开始时开关断开，电容器充有一定电荷 量，闭合开关即形成振荡电流，则下列说法正确的是 A.闭合开关瞬间，电路中电流最大 B.振荡回路发出的电磁波频率与振荡频率不同 C.振荡周期与电容器所带电荷量无关 D.电容器放电完毕瞬间，线圈中磁场能最大 10.如图所示，光滑圆环水平放置并固定，、b、c为圆环上的三等分点，圆环内有质量为m 和m的小球A和B(m,>mg)。初始时小球A以初速度沿圆环切线方向运动，与静 止的小球B在α点发生碰撞，两小球始终在圆环内运动。若小球A与B之间为弹性 碰撞，且所有的碰撞位置刚好位于a,b,c点，则小球的质量比严可能为 A.2 B.3 120° C.4 ma 120° D.5 物理试卷第3页（共6页） 二、非选择题：本题共5小题，共60分。 11.(6分)》 图为双缝干涉实验装置示意图.已知双缝与屏的距离为L,双缝间距为山。 白炽灯 透镜滤光片单缝双缝 遮光筒 毛玻璃屏 目镜 (1)调整仪器使分划板的中心刻度线对准某条亮条纹的中心，手轮上的刻度如图所 示，其读数为，= mm。转动手轮使分划板的中心刻线与另一条亮条纹的中心 对齐，再次记下手轮上的读数2 0 5 10 (2)写出计算波长的表达式入= (用x1,x2L、d表示)。 (3)若将滤光片由绿色换成红色，其余条件不变，则屏上干涉条纹的间距将 。(填“增大”、“减小”或“不变”)》 12.(10分) 某物理学习小组设计了如图所示的实验装置，测定重力加速度，验证动量守恒定律。 45 A 0 (1)将小球A静止悬挂，使其轻触桌面与桌面无作用力，测量悬点到球心的距离为L。 (2)桌上不放B球，用手将A球拉开一个小角度后释放，小球过最低点开始计时并计 数为0，直到小球第n次通过最低点测得所用时间为1，则单摆的周期T= ,利用 单摆的周期公式求得重力加速度g= 。(用L、n、t表示) (3)用天平测出A、B两球的质量m4、ma,将小球B放在水平桌面边缘，把A球向左 拉开角度0后释放，碰撞后A向左摆起的最大角度为α。小球B落在水平地面P点，测出 桌面边缘离地的高度为h,OP=x。计算出A球碰前的速度大小为，碰后的速度大小为 D,B球碰后的速度大小为，则 物理试卷第4页（共6页） ①o= 、= :(用gx、h、l、0、a表示) ②若满足关系式 (用m4mg、o、4、表示)，则A、B两球碰 撞过程中动量守恒。 13.(10分) 如图所示，在竖直放置、开口向上的圆柱形绝热容器内用质量分别为m、2m的绝热活 塞，b密封两段理想气体A,B,活塞横截面积为S,均能无摩擦地滑动。初始时容器内气 体A、B的温度为27℃，气柱的高度分别为L和2L。现通过电热丝加热气体B,使B气体 温度缓慢升高至127℃。大气压强恒为P6,汽缸足够长，重力加速度大小为g。求： (1)初始状态下A、B两部分气体的压强PA、P: (2)B气体升温至127℃的过程中，a活塞上升的距离h。 14.(16分) 如图所示，边长为L的等边三角形ac区域外分布范围足够大的匀强磁场，磁场方向 垂直abc平面向里，磁感应强度大小B未知。P、Q为ab边界的三等分点，M,N是ac边界 的三等分点。带负电的甲、乙两粒子在abc平面内从a点同时垂直磁场方向入射，已知 甲、乙粒子入射速度大小相同均为。，甲粒子沿c方向射入磁场，恰能从Q点第一次进入 三角形abc区域，乙粒子沿垂直ca方向射人磁场，恰能从P点第一次进入三角形abc区 域，不计带电粒子重力及粒子间的相互作用力。求： (1)甲、乙粒子在磁场中圆周运动的轨道半径1、「2； (2)甲、乙粒子在磁场中圆周运动的周期T,、T2: (3)甲、乙粒子第一次运动至N点的时间t甲之。 物理试卷第5页（共6页） 15.(18分) 如图所示，倾角为30°，绝缘光滑，无限长的斜面上相距为上的水平虚线MN,PQ间 有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B,“日”字形闭合导体线框沿斜面放置， ab边平行于PQ边，线框宽a山为L,ad到N的距离为宁，将金属框由静止释放，d边和寸 边都恰好匀速通过磁场。已知ab、cd、ef边的电阻分别为R、R,3R,其它部分电阻不计，运 动中线框平面始终与磁场垂直，ab边始终平行PQ,不计空气阻力，重力加速度大小为 g。求： (1)cd边和f边通过磁场的速度大小之比： (2)cd边刚进入磁场到时边刚离开磁场的过程，重力的冲量大小： (3)整个线框穿过磁场过程中，b段电阻中产生的焦耳热。 P 67 物理试卷第6页（共6页）2024 年湖北省五市州高二期末联考 物理答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C D B C A C B AB CD AD 1.C 质量数守恒可知 X 的质量数为 1，由电荷数守恒可知 X 的电荷数为 1，则 为 𝐻1 1 。 2.D 由能级跃迁辐射能量𝐸 = ℎ𝜐， 𝜐最小的谱线对应的能级差最小，即 （−1.51𝑒𝑉 − (−3.40𝑒𝑉) = 1.89𝑒𝑉）,故选 D。 3.B 由 𝑈1 𝑈2 = 𝑛1 𝑛2 ，可知副线圈能量电压𝑈2 = 22𝑉,D错误，副线圈电流𝐼2 = 𝑈2 𝑅 = 1𝐴， 故选 B，输出功率𝑃 = 𝑈2𝐼2 = 22𝑊，C 错误。 4.C 设临界角为𝐶，由𝑠𝑖𝑛𝐶 = 1 𝑛 ,而𝑠𝑖𝑛𝐶 = 𝑟 √𝑟2+ℎ2 ,则𝑛 = √𝑟2+ℎ2 𝑟 ，故选 C。 5.A 从 t=0 时刻开始经过 𝑇 2 ，由楞次定律可知电流为正方向， 𝑇 2 ~𝑇电流为负方向， 𝑖 = 𝐼𝑚𝑠𝑖𝑛𝜔𝑡为正弦交变电流，故选 A。 6.C 由三力平衡可知𝐹安水平向右，则磁场方向竖直向下，A 错，夹角 30 °变 为 60 °，则由平衡条件可知拉力变大，则 B 错，30°时𝐹安 = 𝑚𝑔𝑡𝑎𝑛30°，𝐼1 = 𝐹 安 𝐵𝐿 = √3𝑚𝑔 3𝐵𝐿 , 60 °时同理𝐼2 = √3𝑚𝑔 𝐵𝐿 ,则 𝐼2 𝐼1 = 3,故选 C 7.B 由于载流子为电子，即负电荷，由左手定则可知上表面会聚集负电荷，则 上表面电势低于下表面，则 A 错，由电流微观表达式𝐼 = 𝑛𝑞𝑣𝑠,𝑠 = 𝑏𝑐,𝑞𝑣𝐵 = 𝑈 𝑐 𝑞 可知𝑈 = 𝐼𝐵 𝑛𝑞𝑏 ，则 U 与 c 无关，故 B 正确，增大 b，则 U 减小，C 错，B 越大， U 越大，D 错。 8.AB 由振动图像可知，该质点向下振动，由波动图像可知波沿 x 正向传播，A 正确。𝑣 = 𝜆 𝑇 = 1𝑚/𝑠，B 正确。质点不会随波迁移，C 错误。t=1s 时，x=1m 处 的质点处于平衡位置，回复力为 0，D 错误。 9.CD 由电磁振动规律可知，闭合开关瞬间电流最小，A 错误。振动回路发出的 电磁波频率与振荡频率相同，B 错误。由振荡周期公式𝑇 = 2𝜋√𝐿𝐶可知振荡周期 与电荷量无关。放电完毕瞬间回路电流最大，线圈中磁场能最大，CD 正确。 10.AD 两球碰后速度分别为𝑣𝐴、𝑣𝐵 𝑚𝐴𝑣0 = 𝑚𝐴𝑣𝐴 + 𝑚𝐵𝑣𝐵 1 2 𝑚𝐴𝑣0 2 = 1 2 𝑚𝐴𝑣𝐴 2 + 1 2 𝑚𝐵𝑣𝐵 2 联立解得: 𝑣𝐴 = 𝑚𝐴−𝑚𝐵 𝑚𝐴+𝑚𝐵 𝑣0，𝑣𝐵 = 2𝑚𝐴𝑣0 𝑚𝐴+𝑚𝐵 因为所有的碰撞位置刚好位于等边三角形的三个顶点， ① 若第二次碰撞发生在图中的 b 点，则从第一次碰撞到第二次碰撞之间， A、B 通过的路程之比为 𝑥𝐴 𝑥𝐵 = 1+3𝑘 4+3𝑘 (𝑘 = 0,1,2,3 … )， 𝑥𝐴 𝑥𝐵 = 𝑣𝐴 𝑣𝐵 , 得： 𝑚𝐴 𝑚𝐵 = 4+3𝑘 2−3𝑘 ，由两质量均为正数，故𝑘 = 0，即 𝑚𝐴 𝑚𝐵 = 2 对第二次碰撞，设 A、B 碰撞后 速度大小分别为𝑣𝐴 ´，𝑣𝐵 ´， 𝑚𝐴𝑣𝐴 + 𝑚𝐵𝑣𝐵 = 𝑚𝐴𝑣𝐴 ´ + 𝑚𝐵𝑣𝐵 ´ 1 2 𝑚𝐴𝑣𝐴 2 + 1 2 𝑚𝐵𝑣𝐵 2 = 1 2 𝑚𝐴𝑣𝐴 ´2 + 1 2 𝑚𝐵𝑣𝐵 ´2 联立解得𝑣𝐴 ´ = 𝑣0，𝑣𝐵 ´ = 0， 故第三次碰撞发生在 b 点、第四次碰撞发生在 c 点，以此类推，满足题意。 ② 若第二次碰撞发生在图中的 c 点，则从第一次碰撞到第二次碰撞之间， A、B 通过的路程之比为 𝑥𝐴 𝑥𝐵 = 2+3𝑘 5+3𝑘 (𝑘 = 0,1,2,3 … )； 所以 𝑥𝐴 𝑥𝐵 = 𝑣𝐴 𝑣𝐵 , 得： 𝑚𝐴 𝑚𝐵 = 5+3𝑘 1−3𝑘 , 两质量均为正数，故𝑘 = 0即 𝑚𝐴 𝑚𝐵 = 5, 根据①的分析可证𝑣𝐴 ´ = 𝑣0，𝑣𝐵 ´ = 0，满足题意。 综上可知 𝑚𝐴 𝑚𝐵 = 2或 𝑚𝐴 𝑚𝐵 = 5。 11. （1）11.2mm 2 分；（2）𝜆 = (𝑥2−𝑥1)𝑑 4𝐿 2 分；（3）增大 2 分 解：11mm+2×0.1mm=11.2mm 由条纹间距𝛥𝑥 = 𝑥2−𝑥1 4 = 𝐿 𝑑 𝜆可得：𝜆 = (𝑥2−𝑥1)𝑑 4𝐿 红光波长更大，则条纹间距更大 12. （1）𝑇 = 2𝑡 𝑛 2 分、𝑔 = 𝑛2𝜋2𝐿 𝑡2 2 分 ； （2）𝑣0 = √2𝑔𝑙(1 − 𝑐𝑜𝑠 𝜃) 1 分、𝑣𝐴 = √2𝑔𝑙(1 − 𝑐𝑜𝑠 𝛼) 1 分； 的 𝑣𝐵 = 𝑥√ 𝑔 2ℎ 2 分 备注：答案中“𝑙”用 L”表示也给分 （3）𝑚𝐴𝑣0 = −𝑚𝐴𝑣𝐴 + 𝑚𝐵𝑣𝐵 2 分 或者 𝑚𝐴𝑣0 + 𝑚𝐴𝑣𝐴 = 𝑚𝐵𝑣𝐵 解：每经过最低点两次完成一次全振动，𝑇 = 2𝑡 𝑛 ； 由周期公式𝑇 = 2𝜋√ 𝐿 𝑔 ,可得𝑔 = 𝑛2𝜋2𝐿 𝑡2 ； ①碰前 A 球𝑚𝑔𝑙(1 − 𝑐𝑜𝑠 𝜃) = 1 2 𝑚𝑣0 2，可得𝑣0 = √2𝑔𝑙(1 − 𝑐𝑜𝑠 𝜃)； 碰后 A 球向左运动𝑚𝑔𝑙(1 − 𝑐𝑜𝑠 𝛼) = 1 2 𝑚𝑣𝐴 2， 可得𝑣𝐴 = √2𝑔𝑙(1 − 𝑐𝑜𝑠 𝛼) 碰后 B 球做平抛运动，ℎ = 1 2 𝑔𝑡2, 𝑥 = 𝑣𝐵𝑡， 联立可得𝑣𝐵 = 𝑥√ 𝑔 2ℎ ； ②由系统动量守恒可得𝑚𝐴𝑣0 = −𝑚𝐴𝑣𝐴 + 𝑚𝐵𝑣𝐵 13.（10 分） 解：⑴ 初始状态下𝐴、𝐵两部分气体的压强分别为𝑝𝐴、𝑝𝐵 𝑝0𝑆 + 𝑚𝑔 = 𝑝𝐴𝑆 ① 1 分 𝑝𝐴𝑆 + 2𝑚𝑔 = 𝑝𝐵𝑆 ② 1 分 联立①②得：𝑝𝐴 = 𝑝0 + 𝑚𝑔 𝑆 1 分 𝑝𝐵 = 𝑝0 + 3𝑚𝑔 𝑆 1 分 ⑵ 气体 B 初始温度 𝑇1 = (27 + 273)𝐾 = 300𝐾, 加热后温度 𝑇2 = (127 + 273)𝐾 = 400𝐾， 加热后气体 A 状态参量不变，活塞 a 与活塞 b 上升距离相同设为𝛥𝐿 2𝐿𝑆 𝑇1 = （2𝐿+𝛥𝐿）𝑆 𝑇2 ③ 4 分 得：𝛥𝐿 = 2 3 𝐿 2 分 14（16 分） 解：⑴ 设甲、乙粒子在磁场中圆周运动的轨道半径分别为𝑟1、𝑟2 由几何关系可知： 2𝑟1𝑐𝑜𝑠 𝜋 6 = 2 3 𝐿 ① 1 分 𝑟2 = 1 3 𝐿 ② 1 分 联立①②得：𝑟1 = 2√3 9 𝐿 1 分 𝑟2 = 1 3 𝐿 1 分 ⑵ 甲粒子再次回到 a 点的轨迹如图 设甲粒子在磁场中圆周运动的周期为𝑇1 𝑇1 = 2𝜋𝑟1 𝑣0 ③ 2 分 得：𝑇1 = 4√3𝜋𝐿 9𝑣0 1 分 乙粒子在磁场中运动的周期为𝑇2 𝑇2 = 2𝜋𝑟2 𝑣0 ④ 2 分 得：𝑇2 = 2𝜋𝐿 3𝑣0 1 分 ⑶甲粒子第一次到达 N 点时间为𝑡甲 𝑡甲 = 4𝜋 3 2𝜋 𝑇1 + 2 3 𝐿 𝑣0 ⑤ 2 分 得：𝑡甲 = 8√3𝜋𝐿 27𝑣0 + 2𝐿 3𝑣0 1 分 乙粒子轨迹如图 乙粒子第一次运动至 Q 点时间为𝑡乙 𝑡乙 = 5 3 𝜋 2𝜋 𝑇2 + 2 3 𝐿𝑠𝑖𝑛 1 3 𝜋 𝑣0 ⑥ 2 分 得：𝑡乙 = 5𝜋𝐿 9𝑣0 + √3𝐿 3𝑣0 1 分 15（18 分） 解：⑴ 𝑐𝑑边进入磁场时速度大小为𝑣1,𝑐𝑑边中电流大小为𝐼1 𝐵𝐿𝑣1 = 𝐼1(𝑅 + 𝑅·3𝑅 𝑅+3𝑅 ) ① 1 分 设线框质量为𝑚,对线框有 𝑚𝑔𝑠𝑖𝑛30° = 𝐵𝐼1𝐿 ② 1 分 联立①②得：𝑣1 = 7𝑚𝑔𝑅 8𝐵2𝐿2 𝑒𝑓边进入磁场时速度大小为𝑣2, 𝑒𝑓边中电流大小为𝐼2 𝐵𝐿𝑣2 = 𝐼2(3𝑅 + 𝑅·𝑅 𝑅+𝑅 ) ③ 1 分 对线框 𝑚𝑔𝑠𝑖𝑛30° = 𝐵𝐼2𝐿 ④ 1 分 联立③④得：𝑣2 = 7𝑚𝑔𝑅 4𝐵2𝐿2 得: 𝑣1 𝑣2 = 1 2 2 分 ⑵ 对线框，从静止下滑至𝑐𝑑边刚进入磁场过程,线框加速度大小为𝑎 𝑚𝑔𝑠𝑖𝑛30° = 𝑚𝑎 ⑤ 1 分 2𝑎 × 𝐿 2 = 𝑣1 2 − 0 ⑥ 1 分 得：𝑣1 = √ 𝑔𝐿 2 𝑣2 = 2√ 𝑔𝐿 2 𝑚 = 4𝐵2𝐿2√2𝑔𝐿 7𝑔𝑅 𝑐𝑑边和𝑒𝑓边通过磁场时间分别为𝑡1和𝑡2 𝐿 2 = 𝑣1𝑡1 ⑦ 1 分 𝐿 2 = 𝑣2𝑡2 ⑧ 1 分 得: 𝑡1 = 1 2 √ 2𝐿 𝑔 𝑡2 = 1 4 √ 2𝐿 𝑔 𝑐𝑑边刚出磁场到𝑒𝑓边刚进入磁场过程时间为𝑡3 𝑣2 = 𝑣1 + 𝑎𝑡3 ⑨ 1 分 得：𝑡3 = √ 2𝐿 𝑔 整个线框穿过磁场过程中，重力的冲量大小𝐼 𝐼 = 𝑚𝑔(𝑡1 + 𝑡2 + 𝑡3) ⑩ 1 分 得：𝐼 = 2𝐵2𝐿3 𝑅 1 分 ⑶ 𝑐𝑑边、𝑒𝑓边穿过磁场过程中，回路中产生的焦耳热相同设为𝑄 𝑄 = 𝑚𝑔𝑠𝑖𝑛30° × 𝐿 2 ⑪ 1 分 联立①③⑧⑨得:𝑄 = 𝐵2𝐿3√2𝑔𝐿 7𝑅 𝑐𝑑边穿过磁场和𝑒𝑓边穿过磁场过程过程，ab 边产生的焦耳热分别为𝑄1和𝑄2 𝑄1 = 3 4 × 3 4 𝑅 3 4 𝑅+𝑅 𝑄 ⑫ 1 分 𝑄2 = 1 2 × 1 2 𝑅 3𝑅+ 1 2 𝑅 𝑄 ⑬ 1 分 整个线框穿过磁场过程中，𝑎𝑏中产生的焦耳热𝑄总 𝑄总 = 𝑄1 + 𝑄2 ⑭ 1 分 联立⑪⑫⑬⑭得：𝑄总 = 11 28 𝑄 = 11𝐵2𝐿3√2𝑔𝐿 196𝑅 1 分