吉林省吉林市实验中学2024-2025学年高二下学期阶段性测试物理试题

试卷第 1 页，共 6 页 2025 年吉林市实验中学高二年级阶段性测试 物 理 一、单选题 1．海昏侯墓出土了大量珍贵文物，考古学家利用碳-14 衰变来测定文物的年代。已知碳-14 是一种具有放射性的同 位素，它会发生 β 衰变。以下关于碳-14 发生 β 衰变的方程式是（ ） A． 14 14 0 6 5 1C B e→ + B． 14 14 0 6 7 1C N e−→ + C． 14 13 0 6 7 1C N e−→ + D． 14 10 4 6 4 2C Be He→ + 2．太阳能电池是通过光电效应把光能转化成电能的装置，其主要材料为高纯度的硅。当紫外线照射硅表面时，会 有光电子逸出。下列说法正确的是（ ） A．发生光电效应后，硅带负电 B．红光照射硅表面时一定能发生光电效应 C．减小紫外线的强度，光电子的最大初动能不变 D．增大紫外线的强度，光电子的最大初动能变大 3．闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势 e随时间 t变化的规律如图甲所示， 同时把此线圈作为电源接入如图乙所示的电路中。则（ ） A．e的瞬时表达式为 ( )220 2sin100π Ve t= B． 0.005st = 时穿过闭合线圈的磁通量最大 C．定值电阻 R上的电流方向每秒钟改变 50 次 D．理想电压表 V 的示数为220 2V 4．如图为高铁供电流程的简化图，牵引变电所的理想变压器将电压为 U1=25kV 的高压电进行降压；动力车厢内的 理想变压器再把电压降至 U4，为动力系统供电，此时动力系统的电流为 I4=100A，发电厂的输出功率、电流分别为 P1、I1。已知牵引变电所变压器的匝数比为 n1∶n2=5∶3，动力车厢内变压器的匝数比为 n3∶n4=3∶1，且 n2=n3。下列说法 正确的是（ ） A．U1∶U4=5∶1 B．I1=20A，P1=5×105W C．动力系统获得的功率为 5×105W D．若动力系统功率增大，U4将增大 5．如图所示，两光滑轨道Ⅰ、Ⅱ的起点 M、终点 N位置均相同，轨道Ⅰ的末端与水平面相切于 N点。将两个相同的小 球 a、b分别放在Ⅰ、Ⅱ两轨道的起点 M，同时由静止释放。下列描述两小球在轨道运动过程中速率 v与时间 t、速率 试卷第 2 页，共 6 页 平方 2v 与下滑高度 h的关系图像可能正确的是（ ） A． B． C． D． 6．某静电除尘装置的原理截面图如图，一对间距为d ，极板长为L 的平行金属板，下板中点为O，两板接多挡位稳 压电源；均匀分布在A 、 B两点间的 n 个（数量很多）带负电灰尘颗粒物，均以水平向右的初速度 0v 从左侧进入两 板间。颗粒物可视为质点，其质量均为m ，电荷量均为 q− ，板间视为匀强电场。若不计重力、空气阻力和颗粒物 之间的相互作用力，且颗粒物能够全部被收集在下极板，则（ ） A．上极板带正电 B．电源电压至少为 2 2 0 2 mv d qL C．电源电压为U 时，净化过程中电场力对颗粒物做的总功为 1 2 nqU D．O点左侧和右侧收集到的颗粒数之比可能为 1∶4 7．如图所示，半径为 R的半球形陶罐固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心 O的对称轴 OO′重合，转台以一定角速度 ω匀速旋转。甲、乙两个小物块（可视为质点）质量均为 m，分别在转台的 A、B两 处随陶罐一起转动且始终相对罐壁静止，OA、OB与 OO′间的夹角分别为 a=30°和 β=60°，重力加速度大小为 g。当 转台的角速度为 ω0时，小物块乙受到的摩擦力恰好为零，下列说法正确的是（ ） 试卷第 3 页，共 6 页 A．ω0= g R B．当转台的角速度为 ω0时，甲有上滑的趋势 C．当角速度从 0.5ω0缓慢增加到 1.5ω0的过程中，甲受到的摩擦力一直增大 D．当角速度从 0.5ω0缓慢增加到 1.5ω0的过程中，甲受到的支持力一直减小 二、多选题 8．铯 137 ( )13755 Cs 是一类致癌物，是铯 133 的同位素，其半衰期约为 30 年，发生 β 衰变的同时会发出 γ 射线。下列 说法正确的有（ ） A．100 个铯 137 原子核经过 30 年一定有 50 个发生衰变 B．铯 137 发生 β 衰变时，辐射出的电子来自原子核内 C．提高环境温度与压强，铯 137 的半衰期会变小 D．铯 137 发生 β 衰变的核反应方程式为 137 137 0 55 56 1Cs Ba e−→ + 9．如图所示，足够大的水平面 ABCD上方空间有水平向右的匀强电场和水平向左的匀强磁场，电场强度大小 E0=100N/C，磁感应强度大小 B0=1.5T。一个不计重力带正电的粒子以初速度 v0=150m/s 从水平面 ABCD上某点竖直 向上射出。已知粒子电荷量 q=1.6×10-10C，质量 m=1.6×10-12kg。为方便计算取 π=3。从射出到第一次回到该水平面 的过程中，下列说法正确的是（ ） A．粒子能上升的最大高度 2.0m B．粒子第一次回到该水平面的位置和射出点的距离是 2 2m C．粒子第一次回到该水平面时的速度大小是 250m/s D．粒子从射出到第一次回到该水平面的时间是 4.0×10-2s 10．如图甲，卫星和地心连线与地面的交点称为星下点，随着卫星绕地球运动以及地球自转，星下点会在地球表面 不断移动，形成星下点轨迹。地球半径为 R ，自转周期 0 24T = 小时。卫星 A、B 绕行方向与地球自转方向一致（图 中未画），其星下点部分轨迹分别如题图乙、丙。已知地球同步卫星的轨道半径 6r R= ， 31.31 2.25 ，卫星运动均 视为匀速圆周运动。下列说法正确的是（ ） 试卷第 4 页，共 6 页 A．卫星 A、B 的周期之比4:1 B．卫星 A、B 运行的线速度之比为 3 4 :1 C．卫星 B 绕地球运行的轨道半径为4.58R D．某时刻卫星 A、B 相距最近，之后在 A 运动的 20 圈时间内，卫星 A、B 有 5 次相距最近 三、实验题 11．某实验小组用如图甲的装置来验证机械能守恒定律，质量为M 的物块 A（含挡光片）用细线绕过轻质且光滑的 定滑轮与质量为m 的重物 B 相连，M m ，重力加速度大小为 g 。请回答下列问题： (1)如图乙，用游标卡尺测出挡光片的宽度为 d = mm。 (2)用手托住物块 A，保持物块 A、B 静止，细线绷紧，测出物块 A 下端到光电门的距离为 h ( )h d ，然后由静止 释放物块 A，测得挡光片的挡光时间为 t ，则物块 A 经过光电门的瞬时速度为 （用d 、 t 表示）。 (3)在物块A 从静止开始下落 h 的过程中，系统重力势能的减少量为 ，系统动能的增加量为 ，若 二者近似相等，则机械能守恒定律得到验证。（均选用M 、m 、 g 、 h 、d 、 t 表示）。 12．某学习小组做“测量金属丝的电阻率”实验，实验器材如下： 学生电源（输出电压 0~16V）； 滑动变阻器（最大阻值 10Ω，额定电流 2A）； 电压表 V（量程 3V，内阻未知）； 电流表 A（量程 3A，内阻未知）； 待测金属丝 R； 刻度尺，螺旋测微器，开关 S，导线若干。 (1)使用螺旋测微器测量金属丝直径，某次测量结果如图 1 所示，其读数为 mm。 (2)如图 2 所示，把待测金属丝接入电路，闭合开关 S 后，将滑动变阻器滑片调节到合适位置，将电压表右侧接线端 K 分别接到 M、N端，观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显。则测量金属丝电阻时应将 K 接到 （选 填“M”或“N”）端。 (3)正确连接电路，得到金属丝 I U− 图像如图 3 所示。由图像可知金属丝的电阻 R = Ω（保留 2 位有效数字）。 (4)用刻度尺测得金属丝的长度为 L，金属丝的直径和电阻分别用 d和 R表示，则该金属丝的电阻率  = 。 (5)该学习小组想利用导体电阻随温度改变的特性制做电阻温度计。选取甲、乙、丙三种不同材料的金属丝，研究他 们的电阻率随温度变化的关系，测量不同温度下金属丝的电阻率，做出 T − 图像如图 4 所示。如果要求所制温度 计刻度均匀、灵敏度高，最适合的材料是 （选填“甲”“乙”或“丙”），理由是 。 四、解答题 13．如图所示，一竖直放置的 U 形玻璃管，横截面积 25.0cmS = ，其右端开口，左端用光滑活塞和水银封闭一段长 为 0L 、温度 0 27 Ct =  的空气柱，右侧水银面比左侧的水银面高 20cm。现将封闭气体的温度缓慢降至 1 3 Ct = −  ，此 时封闭空气柱长 36cmL = 。已知降温过程中封闭气体的内能减少了 2J，外界大气压 5 0 1.0 10 Pap =  ，水银的密度 3 313.6 10 kg / m =  ，重力加速度 g 取 10m/s²，求： 试卷第 5 页，共 6 页 (1)封闭空气柱温度为 0t 时的长度 0L ； (2)降温过程中封闭气体放出的热量Q 。 14．如图所示，间距为 L的水平平行轨道与倾角 α=53°、足够长的平行光滑倾斜轨道在 P、Q两点相连，轨道均由 电阻不计的金属材料制成。轨道间存在两个匀强磁场区域，磁感应强度大小均为 B，以 PQ为边界左侧区域 I 磁场 的长度为 d，方向竖直向下，右侧区域 II 磁场垂直于倾斜轨道平面向上。水平轨道左端连接阻值为 R的电阻，倾斜 轨道下端连接阻值为 2 R 的电阻。一质量为 m、电阻为 R的金属杆 a从图中位置开始向右运动，并以速度 v0与静止在 区域 I 左侧边缘处的相同金属杆 b发生弹性碰撞。碰撞后，金属杆 b立刻进入磁场并以速度 0 2 v 离开区域 I，然后通 过 P、Q两点（在两点上方有约束装置保证金属杆滑到倾斜轨道过程中无机械能损失）进入区域 II，在区域 II 中加 速时间 t后达到稳定速度。金属杆与轨道始终垂直且接触良好，金属杆与水平轨道间的动摩擦因数为 μ，重力加速 度为 g，sin53°=0.8。求： (1)金属杆 b在区域 I 内运动过程中，左侧电阻 R产生的焦耳热 Q； (2)金属杆 b在区域 I 内运动过程中，流过金属杆 b的电荷量 q0； (3)金属杆 b在区域 II 内运动过程中的最终稳定速度大小及在区域 II 中加速时间 t内流过金属杆 b的电荷量 q1。 15．华为麒麟芯片（又称海思麒麟芯片），是华为旗下海思半导体公司自主研发的系列芯片之一，是业界领先的智 能手机处理器。在芯片制造过程中，离子注入是一道重要工序，如图所示是离子注入部分工作的原理示意图。从离 子源M处连续飘出带正电的离子（初速度不计），经匀强电场加速后，从 P点以速度 0v 沿半径方向射入圆形磁分析 器。磁分析器中存在垂直于纸面向外的匀强磁场 1B （大小未知），与长方体离子控制区相切于 Q点，其中 abcd为该 控制区中间竖直平面（与圆形磁分析器处于同一竖直平面），离子从 Q点离开磁分析器。由于边缘效应，离子进入 控制区的速度方向会有一定波动（速度大小不变），波动范围在以垂直 ab方向为轴的角范围内。若控制区无任何 电、磁场，离子在水平底面的硅片上的落点会形成一个圆形区域。已知离子质量为 m，电荷量为 q，加速电场两极 板间的距离为 d，在圆形磁分析器中运动的时间为 t，图中 a、P、Q三点连线正好可构成一个等边三角形，ad边长 为 L，bQ足够长。不计离子的重力和离子间的相互作用，因角较小，离子不会从控制区的四个侧面射出。 试卷第 6 页，共 6 页 (1)求加速电场的电场强度 1E 和圆形磁分析器的半径 r； (2)若离子注入硅片时，垂直硅片的速度至少达到 02v 才能有效注入。为使所有离子均能有效注入，现在控制区加 上沿 ad方向的匀强磁场 2B 和同样方向的匀强电场 2E （强场大小可调），则匀强电场的场强大小应满足什么条件？ 离子有效注入硅片上的面积最大可达多少？ (3)若在控制区撤去 2B 和 2E 加上垂直于纸面向里磁场 3B ，其磁感应强度大小沿 ad方向按 1 0B B kx= + 的规律均匀变 化，x为该点到 ab边的距离，k为已知的常数且 0k  。要使在平面 abcd内运动的离子都打不到硅片上，ab边所在 位置的磁感应强度 0B 至少为多少？ 答案第 1 页，共 4 页 2025 年吉林市实验中学高二年级阶段性测试 物 理参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B C A B B C B BD BC BCD 11．(1)3.45 (2) d t (3) ( )M m gh− ( ) 2 1 ( ) 2 d M m t + 【详解】（1）挡光片的宽度为 3mm 0.05 9mm 3.45mmd = +  = （2）物块A 经过光电门的瞬时速度为 d v t = （3）[1]系统重力势能的减少量为 ( )pΔE M m gh= − [2]系统动能的增加量为 ( ) ( )2 2k 1 1 Δ ( ) 2 2 d E M m v M m t = + = + 12．(1)2.450 (2)M (3)1.9 (4) 2 4 d R L  (5) 甲 电阻率随温度呈线性变化且变化明显（斜率较大） 【详解】（1）螺旋测微器读数为2mm 45.0 0.01mm 2.450mm+  = （2）由于电压表示数变化更明显，说明电流表分压较多，因此电流表应采用外接法，即测量铅笔芯电阻时应将 K 掷到M端； （3）根据图丙的 I U− 图像，结合欧姆定律有 2.6 1.9 1.4 U R I = =    （4）根据电阻定律 L R S = 又 2( ) 2 d S = 联立可得 2 4 d R L   = （5）[1]如果要求所制温度计刻度均匀、灵敏度高，最适合的材料是甲，因为甲材料电阻率随温度呈线性变化且变 化明显。 13．(1) 0 40L = cm (2) 4.544Q = J 【详解】（1）气体做等压变化，由盖—吕萨克定律得 0 0 1273 273 L S LS t t = + + 代数解得 0 40L = cm （2）封闭气体的压强 0p p gh= + 外界对气体做功 ( )0W pS L L= − 答案第 2 页，共 4 页 由热力学第一定律ΔU W Q= + 联立解得 4.544Q = − J 即放出的热量为 4.544J。 14．(1) 2 0 3 1 160 20 mv mgd− (2) 4 5 BLd R (3) 2 2 mgR B L ， 2 0 3 3 8 5 10 mgt mv m gR BL B L + − 【详解】（1）根据动量守恒和能量守恒定律可得 0 abmv mv mv= + ， 2 2 2 0 1 1 1 2 2 2 b amv mv mv= + 可得 0av = ， 0bv v= 即金属杆 a静止在区域边缘，金属杆 b以 v0进入区域 I，以 0 1 2 v 离开区域 I，对金属杆 b利用动能定理可得 2 2 0 0 1 1 1 ( ) 2 2 2 W mgd m v mv− = − 安 电路中金属杆 a与两定值电阻并联，然后与金属杆 b串联，则回路产生的总焦耳热 2 0 ) 4 ( R Q W I R= − = + 安 电阻 R产生的焦耳热 2 0 1 1 ( ) 4 20 Q I R Q= = 解得 2 0 3 1 160 20 Q mv mgd= − （2）金属杆 b从进入区域 I 到离开的过程中，通过金属杆 b的电荷量 0 Δq I t= ， 5 4 E E I R R = = 总 ， Δ Δ E t  = 磁通量变化量Δ BLd= 通过金属杆 b的电荷量 0 4 5 BLd q R = （3）金属杆 b在区域 II 内运动过程中有最大速度时有 sinBIL mg = ， 4 E I R R = + ， mE BLv= 联立可得 m 2 2 mgR v B L = 在金属杆 b在区域 II 加速时间 t内，由动量定理有 m 0 1 sin 2 mg t BILt mv m v  − = −  通过金属杆 b的电荷量 1q It= 联立得 2 0 1 3 3 8 5 10 mgt mv m gR q BL B L + = − 15．(1) 2 0 1 2 mv E qd = ； 0 3v t r  = (2) ( )2 20 2 cos 2 mv E qL −  ； 2 2 2 0 2 2 2 4 sinm v S q B   = (3) ( )0 0 1 sin 1 2 mv B kL qL + = − 答案第 3 页，共 4 页 【详解】（1）在加速电场有 2 1 0 1 2 qE d mv= 解得 2 0 1 2 mv E qd = 在圆形磁分析器中，离子做圆周运动的圆心为 a点，设半径为 R，周期为 T，如图 则有 0 2 R T v  = 且 1 6 t T= 根据几何关系有 tan30 r R  = 解得 0 3v t r  = （2）为使所有离子均能有效注入，在 ad方向上有 2 qE a m = 且满足 ( ) ( ) 2 2 0 02 2 cosaL v v  − 联立解得 ( )2 20 2 cos 2 mv E qL −  速度波动最大的离子的水平分运动是匀速圆周运动，速度大小为 0 sinv ，有 ( ) 2 0 2 0 sin sin v qB v m r   =  离子有效注入硅片上的面积最大可达 ( ) 2 2S r=  解得 2 2 2 0 2 2 2 4 sinm v S q B   = （3）要使离子都打不到硅片上，向左下方波动在 θ角的离子运动到 cd边时速度应与 cd边相切，如图 洛伦兹力不改变速度大小，在平行于 ab方向由动量定理有 3· ·xqv B t m v  =   答案第 4 页，共 4 页 式中 v 为水平方向速度的变化量，故 0 0sinv v v  = + 由题意结合 3B x− 图像 可知 2 3 3 0· · 2 x kL B v t B x B L  =   = + 联立解得 ( )0 0 1 sin 1 2 mv B kL qL + = −