精品解析：湖北省黄冈市2024-2025学年高二下学期期末考试物理试卷

2024-2025学年湖北省黄冈市高二（下）期末考试物理试卷 一、单选题：本大题共7小题，共28分。 1. 我国设计建造大科学装置——“夸父”项目，预计将于2025年年底全面建成。该装置中主要核反应为，下列说法正确的是（　　） A. X是质子 B. 该反应没有质量亏损 C. 的质子数比中子数多1个 D. 比的结合能大 2. 下面是高中物理教材中的两幅插图，以下说法正确的是（　　） A. 由图甲可知，驱动力的频率越大，则物体的振幅一定越大 B. 由图甲可知，驱动力的频率越小，则物体的振幅一定越大 C 由图乙可知，分子间距离从逐渐增大时，分子力做负功 D. 由图乙可知，分子间距离从逐渐增大时，分子力大小先减小后增加 3. 某款条形码扫描探头的工作原理如图所示。扫描探头移动过程中，遇到条形码的黑色线条时，光几乎全部被吸收；遇到白色空隙时，光被大量反射到光电管的金属表面，产生光电子。通过信号处理系统，条形码就被转换成了脉冲电信号。已知金属的截止频率为，下列说法正确的是（　　） A. 光电子的产生过程说明光具有波动性 B. 频率为的光照到光电管的金属表面立即产生光电子 C. 若仅将发光强度降低，则光电子的最大初动能减小 D. 频率为的光照射足够长时间，也能正常识别条形码 4. 钓鱼人的漂露出水面几格就叫几目。如图所示，当漂静止时露出水面3目，鱼儿咬钩至1目时迅速松开，该时刻可认为漂的速度为零，随后漂在竖直方向上做简谐运动。当漂露出水面5目时（　　） A. 漂的浮力小于重力 B. 漂的速度不为零 C. 漂的动能最大 D. 漂的加速度为零 5. 在如图甲所示的LC电路中，平行板电容器已充电且下极板带正电。时刻，将开关S闭合，回路中电流随时间的变化如图乙所示，则（　　） A. 时，回路中电流为逆时针方向 B. 时，电容器上极板带正电 C. 时，电容器所带电量最大 D. 时，回路中的磁场能最大 6. 某压敏电阻R所受压力F在0~F0之间变化时，阻值R随压力F的变化规律如图（a）所示。现将该压敏电阻接入电路，并且在该电阻和挡板之间放置一个绝缘重球如图（b）所示，小车静止时重球恰好对左右两侧无挤压。当绝缘小车向右做直线运动且F<F0时，下列说法正确的是（　　） A. R受到的压力越大，电流表的示数越小 B. 小车的速度越大，电流表的示数越大 C. 小车做匀加速运动时，电流表的示数保持不变 D. 电流表示数随着R受到的压力增大而均匀增大 7. 如图所示，矩形实线区域内存在垂直纸面的均匀分布的磁场，磁感应强度随时间变化的规律为。用粗细均匀的同种细导线制成单匝圆形线框和正三角形线框。已知圆形线框半径为R，圆心刚好位于磁场的边界线上，正三角形线框的边长为R，圆形线框与正三角形线框中感应电流的有效值之比为（　　） A. B. C. D. 二、多选题：本大题共3小题，共12分。 8. 不同波长的电磁波具有不同的特性，按照波长从大到小可以排列成电磁波谱。a、b两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 真空中a光频率小于b光频率 B. 真空中a光速度小于b光速度 C. 若a、b两光通过同一双缝干涉实验装置，则a光产生的干涉条纹间距更大 D. 若a、b两光照射同一个狭缝，则b光的衍射现象更明显 9. 如图所示，一圆柱形导热玻璃管的上端A封闭，下端B开口。将其竖直插入足够大的水槽中，放掉部分空气后松手，玻璃管可以竖直地浮在水中，此时管内封闭气体的长度为l=30cm，内外液面的高度差Δh=5cm。已知玻璃管的横截面积S=4cm2，大气压强p0=1.0×105Pa，水的密度ρ=1.0×103kg/m3，下列分析正确的是（　　） A. 玻璃管的质量为32g B. 若适当升高环境温度，玻璃管会上升 C. 若用手将A端下压5.15cm，玻璃管内外液面高度相等 D. 若封闭气体缓慢泄漏三分之一，则玻璃管会下降10cm 10. 两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两列波波源、分别在平衡位置和处持续振动，两波的波速均为，波源的振幅均为10cm。如图为时刻两列波的图像，此时平衡位置在和的P、Q两质点开始振动。质点M的平衡位置处于处。则（　　） A. 时两列波刚好相遇 B. 、之间存在8个振动加强点 C. 内质点Q运动路程为80cm D. 时间内，质点M的振动方程为 三、实验题：本大题共2小题，共14分。 11. 在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，某同学采用了如图甲、乙所示的可拆式变压器进行研究，图乙中各接线柱对应的数字表示倍率为“”的匝数。 （1）除了上图变压器之外，该同学还需要的实验器材是          A. B. C. D. （2）对于实验过程，下列说法正确的有           A. 因为实验所用电压较低，通电时可用手接触裸露的导线和接线柱 B. 可以先保持原线圈电压、匝数不变，探究副线圈的电压与匝数的关系 C. 为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数 （3）该同学将原线圈与8V电源直接相连，测得副线圈两端的电压为，分析可知本次实验中原、副线圈使用的接线柱可能为           A. 原线圈接“0”、“8”，副线圈接“0”、“1” B. 原线圈接“0”、“8”，副线圈接“0”、“4” C. 原线圈接“0”、“4”，副线圈接“0”、“14” D. 原线圈接“0”、“2”，副线圈接“0”、“4” 12. 某实验小组采用如图甲装置开展“利用单摆测量重力加速度”实验。铁架台水平支架固定线光源及摆线，手机传感器位于摆线悬点正下方，当摆球摆动时，手机光线传感器接收光照强度随时间变化的图线如图丙所示。 （1）如图乙，用螺旋测微器测出摆球的直径为__________；用刻度尺测出摆线长度l，算出摆长； （2）拉动摆球使悬线偏离竖直方向一个较小角度小于，将摆球由静止释放，同时启动光传感器，得到光照强度随时间变化的图像如图丙，根据图像判断单摆的周期__________用表示 （3）测量多组摆长L及对应的周期T，作出图像如图丁所示，图像斜率为k，在纵轴上的截距为b，通过理论分析可知__________，当地的重力加速度__________用b和表示 （4）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，这时如果测出摆球做这种运动的周期，再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当地重力加速度相比__________填“偏大”、“偏小”、“不变”。 四、计算题：本大题共3小题，共44分。 13. 某柱形光学元件的横截面如图所示，ACD是以D点为圆心，以R为半径的四分之一圆，一束光从AD边上的某点射入该元件，入射方向平行于CD边。已知该元件对光的折射率为，真空中光速为 （1）若入射光恰好在圆弧AC边界上发生全反射，求入射点到D点的距离 （2）若入射点到D点的距离为，求光通过该元件所需要的时间不考虑光在元件内的多次反射。 14. 一定质量的理想气体从状态开始，经历等温变化、等压变化、等容变化的循环过程回到状态，其图像如图甲所示，图中、为已知量，且已知状态的压强为，过程外界对气体做的功为。 （1）求状态压强； （2）在图乙中画出整个过程的图线（规范要求：标出、、及箭头方向）； （3）整个过程气体是吸热还是放热，吸收（放出）的热量是多少？ 15. 如图所示，两间距、倾角的足够长平行光滑导轨，轨道上有一个的恒流源电流方向图中已标出。以O点为坐标原点，沿导轨向下为正方向建立x轴，在导轨平面上垂直x轴方向建立y轴。有一磁场垂直导轨平面向下，该平面内磁场的磁感应强度大小与横坐标x变化规律为。时刻，在处由静止释放一根质量为的金属棒a，重力加速度g取， （1）求金属棒a刚释放瞬间加速度大小； （2）求金属棒a下滑过程中速度和位移的最大值分别为多少； （3）若金属棒a运动到中最大位移处时，刚好碰到轻放在导轨上相同的金属棒b，碰后二者粘在一起形成组合体c，求组合体c第一次到达最低点的时刻。已知：简谐运动的周期，其中m为做简谐运动的物体质量，k为简谐运动的回复力系数 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年湖北省黄冈市高二（下）期末考试物理试卷 一、单选题：本大题共7小题，共28分。 1. 我国设计建造大科学装置——“夸父”项目，预计将于2025年年底全面建成。该装置中主要核反应为，下列说法正确的是（　　） A. X是质子 B. 该反应没有质量亏损 C. 的质子数比中子数多1个 D. 比的结合能大 【答案】D 【解析】 【详解】A．核反应方程为 根据质量数守恒和电荷数守恒：左边质量数总和为2+3=5 电荷数总和为1+1=2 右边氦核（）的质量数为4，电荷数为2，因此X的质量数为5-4=1 电荷数为2-2=0 X为中子（n），故A错误； B．核聚变反应释放能量，根据质能方程，必然存在质量亏损，故B错误； C．（氚核）的质子数为1，中子数为3-1=2 质子数比中子数少1个，故C错误； D．结合能是原子核稳定性的体现。轻核聚变后生成的比原来的更稳定，比结合能更大，因此的结合能更大，故D正确。 故选D。 2. 下面是高中物理教材中的两幅插图，以下说法正确的是（　　） A. 由图甲可知，驱动力的频率越大，则物体的振幅一定越大 B. 由图甲可知，驱动力的频率越小，则物体的振幅一定越大 C. 由图乙可知，分子间距离从逐渐增大时，分子力做负功 D. 由图乙可知，分子间距离从逐渐增大时，分子力大小先减小后增加 【答案】C 【解析】 【详解】AB．由图甲可知，物体的振幅随驱动力的频率先增大后减小，并非单调变化，故AB错误； C．分子间距离从开始增大，分子力表现为引力，分子力与位移相反，因此分子力做负功；故C正确； D．图乙中看纵坐标的绝对值可知，从逐渐增大时，分子力先增大后减小，故 D错误。 故选C。 3. 某款条形码扫描探头的工作原理如图所示。扫描探头移动过程中，遇到条形码的黑色线条时，光几乎全部被吸收；遇到白色空隙时，光被大量反射到光电管的金属表面，产生光电子。通过信号处理系统，条形码就被转换成了脉冲电信号。已知金属的截止频率为，下列说法正确的是（　　） A. 光电子的产生过程说明光具有波动性 B. 频率为的光照到光电管的金属表面立即产生光电子 C. 若仅将发光强度降低，则光电子的最大初动能减小 D. 频率为的光照射足够长时间，也能正常识别条形码 【答案】B 【解析】 【详解】A．光电子的产生过程即光电效应说明光具有粒子性，A错误； B．当入射光的频率超过截止频率时，光电效应会立即发生，即频率为的光照到光电管的金属表面立即产生光电子，B正确； C．根据爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能与光的强弱无关，C错误； D．当入射光的频率低于截止频率时，无法发生光电效应，因此不能正常识别条形码，D错误。 故选B 4. 钓鱼人的漂露出水面几格就叫几目。如图所示，当漂静止时露出水面3目，鱼儿咬钩至1目时迅速松开，该时刻可认为漂的速度为零，随后漂在竖直方向上做简谐运动。当漂露出水面5目时（　　） A. 漂的浮力小于重力 B. 漂的速度不为零 C. 漂的动能最大 D. 漂的加速度为零 【答案】A 【解析】 【详解】由图可知在最低点时漂露出水面1目，根据简谐运动的对称性可知，漂露出水面5目时，其速度为零，动能为零，加速度竖直向下，此时浮力小于重力。 故选A。 5. 在如图甲所示的LC电路中，平行板电容器已充电且下极板带正电。时刻，将开关S闭合，回路中电流随时间的变化如图乙所示，则（　　） A. 时，回路中电流为逆时针方向 B. 时，电容器上极板带正电 C. 时，电容器所带电量最大 D. 时，回路中的磁场能最大 【答案】B 【解析】 【详解】A．初始时电容器下极板带正电，因此时，回路中电流为顺时针方向，故 A错误； B．时，电感器对电容器充电，此时电容器上极板带正电，故B正确； C．时，电流最大，因此电容器放电完毕，所带电量为零，故 C错误； D．时，回路中的电流为零，因此磁场能也为零，故D错误。 故选B。 6. 某压敏电阻R所受压力F在0~F0之间变化时，阻值R随压力F的变化规律如图（a）所示。现将该压敏电阻接入电路，并且在该电阻和挡板之间放置一个绝缘重球如图（b）所示，小车静止时重球恰好对左右两侧无挤压。当绝缘小车向右做直线运动且F<F0时，下列说法正确的是（　　） A. R受到的压力越大，电流表的示数越小 B. 小车的速度越大，电流表的示数越大 C. 小车做匀加速运动时，电流表的示数保持不变 D. 电流表的示数随着R受到的压力增大而均匀增大 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图（a）可知，压力越大， R越小，因此电流表的示数应该越大，故A错误； B．当小车匀速运动时，不管运动的速度多大，重球对压敏电阻的压力都为零，电流表的示数相等，故B错误； C．小车匀加速运动时，压力F恒定，因此压敏电阻的阻值R恒定，电流表的示数保持不变，故C正确； D．压力均匀增大时，R均匀减小，电流，因此电流表的示数非均匀地增大，故D错误。 故选C。 7. 如图所示，矩形实线区域内存在垂直纸面的均匀分布的磁场，磁感应强度随时间变化的规律为。用粗细均匀的同种细导线制成单匝圆形线框和正三角形线框。已知圆形线框半径为R，圆心刚好位于磁场的边界线上，正三角形线框的边长为R，圆形线框与正三角形线框中感应电流的有效值之比为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】磁通量 根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势大小为 产生的是正弦式交变电流，其电压的有效值为 其中S为有效面积，圆形线框与三角形线框的面积比 因此圆形线框与三角形线框的电压有效值之比为； 根据可得电阻之比为； 因此电流的有效值之比为。 故选A。 二、多选题：本大题共3小题，共12分。 8. 不同波长的电磁波具有不同的特性，按照波长从大到小可以排列成电磁波谱。a、b两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 真空中a光频率小于b光频率 B. 真空中a光速度小于b光速度 C. 若a、b两光通过同一双缝干涉实验装置，则a光产生的干涉条纹间距更大 D. 若a、b两光照射同一个狭缝，则b光的衍射现象更明显 【答案】AC 【解析】 【详解】A．根据电磁波谱中a、b的位置可知， a光的波长较大，频率较小，故 A正确； B．真空中各种色光的速度都为c，故B错误； C．双缝干涉的条纹间距为，a光的波长较大，因此条纹间距也较大，故C正确； D．对于同一个狭缝，波长越长的光，衍射现象越明显，故 D错误。 故选AC。 9. 如图所示，一圆柱形导热玻璃管的上端A封闭，下端B开口。将其竖直插入足够大的水槽中，放掉部分空气后松手，玻璃管可以竖直地浮在水中，此时管内封闭气体的长度为l=30cm，内外液面的高度差Δh=5cm。已知玻璃管的横截面积S=4cm2，大气压强p0=1.0×105Pa，水的密度ρ=1.0×103kg/m3，下列分析正确的是（　　） A. 玻璃管的质量为32g B. 若适当升高环境温度，玻璃管会上升 C. 若用手将A端下压5.15cm，玻璃管内外液面高度相等 D. 若封闭气体缓慢泄漏三分之一，则玻璃管会下降10cm 【答案】BD 【解析】 【详解】A．平衡时玻璃管内外液面的高度差为Δh=5cm 内部气体压强为 根据力学方程可知 联立两个方程得m=20g，故A错误； B．升高温度，内部气体经历等压变化，因此体积增大，但Δh保持不变，因此玻璃管会上升，故B正确； C．要使玻璃管内外液面高度相等，则说明内部气体压强变为p0，根据玻意耳定律有 解得l1=30.15cm 说明应该将玻璃管向上提30.15cm−25cm=5.15cm，故C错误； D．温度和压强保持不变，则气体的密度不变，若气体缓慢泄露三分之一，则气柱长度变为20cm，内外液面保持不变，因此玻璃管会下降10cm，故D正确。 故选BD。 10. 两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两列波波源、分别在平衡位置和处持续振动，两波的波速均为，波源的振幅均为10cm。如图为时刻两列波的图像，此时平衡位置在和的P、Q两质点开始振动。质点M的平衡位置处于处。则（　　） A. 时两列波刚好相遇 B. 、之间存在8个振动加强点 C. 内质点Q运动的路程为80cm D. 时间内，质点M振动方程为 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．两列波相向运动，相对速度为，因此经过2 s刚好相遇，故A错误； B．由图可知两列波的起振方向相反，则某振动加强点S到波源的距离之差等于半波长的奇数倍，即 分析可知 S点可能有8个解，即、之间存在8个振动加强点，故B正确； C．内，质点 Q刚好完成两次全振动，运动的路程为80cm，当两列波在 Q点叠加之后，由于Q为振动减弱点，故不动。因此总路程为80cm，故C正确； D．由于M点是振动加强点，时，两列波的波谷都传至 M点，其振幅，周期为 此时M位于波谷，因此其初相位为，因此，时间内，质点M的振动方程为，故D正确。 故选BCD。 三、实验题：本大题共2小题，共14分。 11. 在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，某同学采用了如图甲、乙所示的可拆式变压器进行研究，图乙中各接线柱对应的数字表示倍率为“”的匝数。 （1）除了上图变压器之外，该同学还需要的实验器材是          A. B. C. D. （2）对于实验过程，下列说法正确的有           A. 因为实验所用电压较低，通电时可用手接触裸露的导线和接线柱 B. 可以先保持原线圈电压、匝数不变，探究副线圈的电压与匝数的关系 C. 为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数 （3）该同学将原线圈与8V电源直接相连，测得副线圈两端的电压为，分析可知本次实验中原、副线圈使用的接线柱可能为           A. 原线圈接“0”、“8”，副线圈接“0”、“1” B. 原线圈接“0”、“8”，副线圈接“0”、“4” C. 原线圈接“0”、“4”，副线圈接“0”、“14” D. 原线圈接“0”、“2”，副线圈接“0”、“4” 【答案】（1）AD （2）B （3）B 【解析】 【小问1详解】 本实验中还需要交流电源、以及测量交流电压所需的多用电表，不需要干电池、直流电压表，故选AD。 【小问2详解】 A．为了保证安全，实验中禁止用手接触裸露的导线和接线柱，故 A错误； B．本实验采用控制变量法，因此可以先保持原线圈电压、匝数不变，探究副线圈的电压与匝数的关系，故 B正确； C．原、副线圈匝数关系由实验要求决定，故C错误。 故选B。 【小问3详解】 由于实验中使用的不是理想变压器，因此 则 分析四个选项可知只有B项符合题意。故选B。 12. 某实验小组采用如图甲装置开展“利用单摆测量重力加速度”实验。铁架台水平支架固定线光源及摆线，手机传感器位于摆线悬点正下方，当摆球摆动时，手机光线传感器接收光照强度随时间变化的图线如图丙所示。 （1）如图乙，用螺旋测微器测出摆球的直径为__________；用刻度尺测出摆线长度l，算出摆长； （2）拉动摆球使悬线偏离竖直方向一个较小角度小于，将摆球由静止释放，同时启动光传感器，得到光照强度随时间变化的图像如图丙，根据图像判断单摆的周期__________用表示 （3）测量多组摆长L及对应的周期T，作出图像如图丁所示，图像斜率为k，在纵轴上的截距为b，通过理论分析可知__________，当地的重力加速度__________用b和表示 （4）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，这时如果测出摆球做这种运动的周期，再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当地重力加速度相比__________填“偏大”、“偏小”、“不变”。 【答案】（1）13.869##13.870##13.871 （2） （3） ①. ②. ## （4）偏大 【解析】 【小问1详解】 由图乙螺旋测微器测出摆球的直径为13.5mm+0.01mm×37.0=13.870mm 【小问2详解】 根据图丙判断单摆的周期 小问3详解】 根据单摆的周期公式 变形可知 因此， 变形得 【小问4详解】 假设圆锥摆的顶角为，半径为r，悬挂点到圆心的竖直高度为h，根据动力学方程 变形得（真实值） 而根据单摆周期公式 变形得（测量值） 由于，因此重力加速度g的测量值大于真实值。 四、计算题：本大题共3小题，共44分。 13. 某柱形光学元件的横截面如图所示，ACD是以D点为圆心，以R为半径的四分之一圆，一束光从AD边上的某点射入该元件，入射方向平行于CD边。已知该元件对光的折射率为，真空中光速为 （1）若入射光恰好在圆弧AC边界上发生全反射，求入射点到D点的距离 （2）若入射点到D点的距离为，求光通过该元件所需要的时间不考虑光在元件内的多次反射。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 光路图如图所示 入射光恰好在圆弧AC边界上发生全反射，则有 由几何关系得 联立上式得 【小问2详解】 光路图如图所示 当入射点到D点的距离为时， 因此 发生全反射，光线通过的总路程为 光在介质中的速度为 时间 联立上式得 14. 一定质量的理想气体从状态开始，经历等温变化、等压变化、等容变化的循环过程回到状态，其图像如图甲所示，图中、为已知量，且已知状态的压强为，过程外界对气体做的功为。 （1）求状态压强； （2）在图乙中画出整个过程的图线（规范要求：标出、、及箭头方向）； （3）整个过程气体是吸热还是放热，吸收（放出）的热量是多少？ 【答案】（1） （2） （3）吸热， 【解析】 【小问1详解】 到为等温变化，有 解得 【小问2详解】 图线如图所示 【小问3详解】 由图可知过程气体对外界做的功比过程外界对气体做的功多，过程，外界对气体不做功而整个过程气体内能不变，故气体吸热；到过程，气体对外界做功，故 整个循环系统内能变化量为零，则 故气体吸收的热量 15. 如图所示，两间距、倾角的足够长平行光滑导轨，轨道上有一个的恒流源电流方向图中已标出。以O点为坐标原点，沿导轨向下为正方向建立x轴，在导轨平面上垂直x轴方向建立y轴。有一磁场垂直导轨平面向下，该平面内磁场的磁感应强度大小与横坐标x变化规律为。时刻，在处由静止释放一根质量为的金属棒a，重力加速度g取， （1）求金属棒a刚释放瞬间的加速度大小； （2）求金属棒a下滑过程中速度和位移的最大值分别为多少； （3）若金属棒a运动到中最大位移处时，刚好碰到轻放在导轨上相同的金属棒b，碰后二者粘在一起形成组合体c，求组合体c第一次到达最低点的时刻。已知：简谐运动的周期，其中m为做简谐运动的物体质量，k为简谐运动的回复力系数 【答案】（1） （2）， （3） 【解析】 【小问1详解】 金属棒a刚释放瞬间，根据牛顿第二定律可得 代入数据得 【小问2详解】 金属棒下滑时，安培力逐渐增大，先做加速度减小的加速运动，当加速度为0时速度达到最大 代入数据解得 安培力随位移线性变化，取平均值为 金属棒沿斜面下滑3m的过程中，由动能定理得 代入数据得 由简谐运动的对称性可知，最大位移 【小问3详解】 到达处时速度为0，形成组合体c的初速度为0，c下滑到最大位移的过程中，根据动能定理 组合体c的平衡位置为 组合体c的回复力 可得 因此金属棒a下滑的过程中所用时间为 组合体c下滑的过程中所用时间为 总时间为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$