湖北省宜昌市协作体2024-2025学年高二下学期期末物理试卷

湖北省宜昌市多校2024-2025学年高二(下)期末物理试卷 一、单选题:本大题共7小题,共28分。 1.一静止的铝原子核俘获一速度为的质子后,变为处于激发态的硅原子核下列说法不正确的是( ) A. 核反应方程为 B. 核反应过程中系统动量守恒 C. 核反应前后核子数相等,所以生成物的质量等于反应物的质量之和 D. 硅原子核速度的数量级为,方向与质子初速度的方向一致 2.用双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示,验装置使光屏上能观察到清晰的干涉条纹。关于该实验,下列说法正确的是( ) A. 取下滤光片,光屏上将不能出现彩色的干涉条纹 B. 若单缝向右平移一小段距离,光屏上相邻两条亮纹中心的距离增大 C. 若将双缝间的距离增大,光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大 D. 若将滤光片由红色换成绿色,光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小 3.如图所示,厚度为,宽度为的导体版放在垂直会前后侧面,磁感应强度为的匀强磁场,当电流通过导体板时,在导体的上下表面与之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应,实验表明,当磁场不太强时,电势差,电流,电磁场存在关系,式子中比例系数称为活儿系数,设电流时电子的定向移动形成的,电子电荷量为,则下列说法正确的是( ) A. 达到稳定状态时,导体上侧面的电势高于下侧面的电势 B. 在电子向导体板一侧聚集的过程中,电子所受的洛伦兹力对电子做正功 C. 当导体板上下两侧形成稳定的电势差时,电子所受的电场力大小为 D. 由静电力和洛伦兹力平衡的条件,可以证明霍尔系数,其中代表导体板单位体积中电子的个数 4.如图是某同学研究“电感现象”时设置的实验电路,图中电感的自感系数很大且电阻不计,三个灯泡规格完全相同,现将开关闭合,待电路稳定后迅速将开关断开,则在这以后所观察到的现象是( ) A. 甲丙两个灯泡同时熄灭 B. 三个灯泡同时闪亮一下再熄灭 C. 甲乙两灯逐渐熄灭,丙灯亮一下再熄灭 D. 甲丙两灯亮度立即减弱再逐渐熄灭,乙灯亮一下再熄灭 5.如图所示,甲、乙是两个完全相同的闭合正方形导线线框,、是边界范围、磁感应强度大小和方向都相同的两个匀强磁场区域,只是区域到地面的高度比高一些.甲、乙线框分别从磁场区域的正上方相同高度处同时由静止释放,穿过磁场后落到地面.下落过程中线框平面始终保持与磁场方向垂直.以下说法正确的是( ) A. 下落过程中甲框产生的焦耳热大 B. 下落过程中两框产生的焦耳热一样大 C. 落地时甲框的速度比乙框小 D. 落地时甲框的速度比乙框大 6.一列沿轴正方向传播的横波,在时刻的波形如图甲所示,图乙是图甲中某质点的振动图像。下列说法正确的是( ) A. 该波的波速为 B. 图乙表示质点的振动图像 C. 质点在时的位移最大 D. 质点的振动方程为 7.一半圆形玻璃砖,点为其球心,直线与玻璃砖上表面垂直,为垂足,如图所示。与直线平行且到直线距离相等的两条不同频率的细光束从空气射入玻璃砖,折射后相交于图中的点,以下判断正确的是( ) A. 光从空气射入玻璃砖后速度变小,波长变长 B. 真空中光的波长大于光 C. 光的频率比光高 D. 若光、光从同一介质射入真空,光发生全反射的临界角小于光 二、多选题:本大题共3小题,共18分。 8.如图所示,正六棱柱上下底面的中心为和,、两点分别固定等量异号的点电荷,下列说法正确的是( ) A. 点与点的电场强度相同 B. 点与点的电势差小于点与点的电势差 C. 将试探电荷由点沿直线移动到点,其电势能先增大后减小 D. 将试探电荷由点沿直线运动到点,其电势能先减小后增大 9.我国空间站的霍尔推进器某局部区域可抽象成如图所示的模型。平面内存在竖直向下的匀强电场和垂直坐标平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为、质量为、电荷量为的电子从点沿轴正方向水平入射,入射速度为时,电子沿轴做直线运动入射速度为时,电子的运动轨迹如图中的虚线所示,且在最高点与在最低点所受的合力大小相等。不计重力及电子间相互作用,下列说法正确的是( ) A. 电场强度的大小 B. 电子运动到最高点的速度大小为 C. 电子运动到最高点的速度大小为 D. 电子向上运动的过程中动能逐渐减少 10.如图所示,在处的波源产生一列沿轴负方向传播的简谐横波,在处的波源产生一列沿轴正方向传播的简谐横波。时刻两波源开始振动,时两列简谐波的波形图分别如图中实线和虚线所示,下列说法正确的是( ) A. 两列波的波速大小均为 B. 再经过,平衡位置在处的质点位移为 C. 平衡位置在处的质点为振动减弱点 D. 平衡位置在处的质点前内运动的路程为 三、实验题:本大题共1小题,共14分。 11.某实验小组按图甲的电路测定一节干电池的电动势和内阻。图乙已将实验器材进行了部分连接。 结合图甲,将图乙中的实物电路补充完整。 调节滑动变阻器测得组电流和电压的数据,并做出电池路端电压随电流变化的图像,如图丙。结合图像分析,得到电池电动势 _,内阻 _。保留三位有效数字 此后,实验组更换了实验器材重测一次。移去电流表,同时用电阻箱替换滑动变阻器。重新连接电路,测量多组电压和电阻的数据,并做出电池路端电压随电阻变化的图像。通过图像可测得电池电动势和内阻。在图丁的虚线框中画出相应的实验电路图,电阻箱用符号“”表示,其余器件符号参考图甲。电压表内阻很大,根据方框中电路图,某次电阻箱阻值读数为,电压表示数为,结合闭合电路欧姆定律,可得电动势 _。用本题中字母、、表示 12.如下图所示:某同学对实验装置进行调节并观察实验现象: 图甲、图乙是光的条纹形状示意图,其中干涉图样是 填或. 下述现象中能够观察到的是: 将滤光片由蓝色的换成红色的,干涉条纹间距变宽 将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距变宽 换一个两缝之间距离较大的双缝,干涉条纹间距变窄 去掉滤光片后,干涉现象消失 已知双缝之间距离为,测的双缝到屏的距离为,相邻条纹中心间距为,由计算公式 ,可求得波长。如果测得第一条亮条纹中心与第六条亮条纹中心间距是,求得这种色光的波长为 。已知双缝间距,双缝到屏的距离,计算结果保留一位小数。 四、计算题:本大题共3小题,共40分。 13.如图所示,光滑轨道固定在竖直平面内,部分水平,为半径的半圆轨道,在处与相切。在直轨道上放着质量分别为、的物块、均可视为质点,用轻质细绳将、连接在一起,且、间夹着一根被压缩的轻质弹簧未被拴接。直轨道左侧的光滑水平地面上停着质量的小车,小车上表面与等高。现将细绳剪断,之后向左滑上小车且恰好没有掉下小车,向右滑动且刚好能到达半圆轨道上与圆心等高的点。物块与小车之间的动摩擦因数,重力加速度大小。 当物块运动到圆弧轨道的最低点时,求轨道对物块的弹力大小; 求剪断细绳之前弹簧的弹性势能; 求小车的长度。 14.一群处于第能级的氢原子,最终都回到基态,能发出种不同频率的光,将这些光分别照射到图甲电路阴极的金属上,只能测得条电流随电压变化的图象如图乙已知氢原子的能级图如图丙所示. 若光照射金属时逸出光电子的最大初动能为求光电子的最小波长用普朗克常量,电子质量和表示; 求该金属逸出功; 已知光的能量为,普朗克常量为,真空中的光速为,若一个质量为的静止电子吸收了一个光的光子,求电子在吸收光子后的速度大小.不计电子吸收光子后的质量变化 15.如图所示,两根间距为的金属导轨和,电阻不计,左端向上弯曲,其余水平,水平导轨左端有宽度为、方向竖直向上的匀强磁场,右端有另一磁场,其宽度也为,磁场的磁感应强度大小均为有两根质量均为、电阻均为的金属棒与与导轨垂直放置,棒置于磁场中点、处,导轨除、两处对应的距离极短外其余均光滑,两处对棒可产生总的最大静摩擦力为棒重力的倍,棒从弯曲导轨某处由静止释放. 若棒释放的高度大于,则棒进入磁场时才会使棒运动,请求出. 若将棒从高度小于的某处释放,使其以速度进入磁场,结果棒以的速度从磁场中穿出,求两棒即将相碰时棒上的电功率. 若将棒从高度大于的某处释放,使其以速度进入磁场,从磁场穿出时的速度大小为,分析说明棒此时是否已穿出磁场. 答案和解析 1.【答案】 【解析】 A.由质量数守恒和电荷数守恒可知,核反应方程为 ,故A正确,不合题意; B.核反应过程中系统动量守恒,故B正确,不合题意; C.核反应过程中,要释放热量,质量发生亏损,生成物的质量小于反应物的质量之和,故C错误,符合题意; D.设质子的质量为,则铝原子原子核的质量约为,以质子初速度方向为正,根据动量守恒定律得,代入数据解得,数量级为,方向与质子初速度方向一致,故D正确,不合题意。 2.【答案】 【解析】、取下滤光片,不同的色光干涉,在光屏上将出现彩色的干涉条纹,故A错误; B、若单缝向左平移一小段距离,由于双缝到光屏的距离不变,则光屏上相邻两条亮纹中心的距离不变,故B错误; C、根据知,将双缝的距离增大,则光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小,故C错误; D、若将滤光片由红色换成绿色,色光的波长减小,根据知,光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小,故D正确; 故选:。 3.【答案】 【解析】、导体的电子定向移动形成电流,电子的运动方向与电流方向相反,电流方向向右,则电子向左运动。由左手定则判断,电子会偏向端面,板上出现等量的正电荷,电场线向上,所以侧面的电势低于下侧面的电势,故A错误。 B、在电子向导体板一侧聚集的过程中,电子所受的洛伦兹的分力对电子做正功,故B错误。 C、电子所受静电力的大小为,故C错误; D、电子所受的洛伦兹力的大小为,当电场力与洛伦兹力平衡时, 则有 得 导体中通过的电流为 由得, 联立得 故选:。 4.【答案】 【解析】闭合的瞬间,中产生自感电动势阻碍电流的增加,此时可认为乙丙两灯串联,则此时乙丙两灯亮度相同,由于乙的电阻不计,则闭合足够长时间后,乙灯被短路,则乙灯熄灭;断开的瞬间,通过的电流要通过三盏灯形成新的回路,则甲丙两灯亮度立即减弱再逐渐熄灭,乙灯中因为原来电流为零,所以乙灯先突然闪亮后再逐渐变暗熄灭,故D正确,ABC错误。 故选D。 5.【答案】 【解析】、区域到地面的高度比高一些,所以乙线框进入磁场时速度较大,安培力较大,线框克服安培力做功较多,即产生的热量较多;故A错误,B错误; C、甲、乙线框由静止释放到落地时重力势能减小量相同;乙框产生的焦耳热大,根据能量守恒定律得知乙线框落地时的动能较小,所以乙线框落地时的速度较小,故C错误,D正确; 故选:。 6.【答案】 【解析】A、由图甲可得:波长,由图乙可得:周期,故波速,故A错误; B、由图乙可得:质点在时刻在平衡位置向上振动,根据波向右传播,由图甲可得:质点在时刻在平衡位置向下振动,故B错误; C、在时刻,质点振动了,故质点在波峰,位移最大,故C正确; D、质点的振幅为,周期,,时经过平衡位置且向上振动,所以质点的振动方程为,故D错误。 故选:。 7.【答案】 【解析】解:、光在两种介质的界面处不改变光的频率,光从空气射入玻璃砖后,即由光疏介质进入光密介质,由知,光的传播速度变慢,由知,波长变短,故A错误; 、由题分析可知,玻璃砖对束光的折射率大于对束光的折射率,则光的频率高,由得知,在真空中,光的波长大于光的波长,故B正确,C错误; D、由可知,光的折射率小,则光发生全反射的临界角大于光,故D错误; 故选:。 8.【答案】 【解析】、根据电场强度的叠加原理可知,正电荷在点产生场强和负电荷在点产生的场强大小相等,方向不同,正电荷在点产生场强和负电荷点产生的场强大小相等,方向不同,因此点与点的电场强度大小相等,电场强度方向不同,故A错误; B、根据等量异种电荷的电势分布可知 ,,, 故 可得 故B正确; C、根据等量异种电荷的电势分布可知,由点沿直线移动到点电势先升高再降低,正电荷在电势高的地方电势能大,将试探电荷由点沿直线移动到点,其电势能先增大后减小,故C正确; D、根据等量异号电荷分布特点可以判断为等势线,将试探电荷由点沿直线运动到点,其电势不变,电势能不变,故D错误。 故选:。 9.【答案】 【解析】解:A.当入射速度为时,电子沿轴做直线运动,电子受到的电场力向上,由左手定则可知,洛伦兹力向下,有可得电场场强大小为,A正确 因为合力相等。在点合力在最高点的合力解得,即,B错误, C正确。 D.若入射速度小于时,则,且电子向上偏转,则受到向上的电场力做正功,洛伦兹力不做功,故电子向上运动的过程中动能逐渐增加,D错误 故选AC。 10.【答案】 【解析】解:、时两列简谐波传播的距离均为,波速均为:,故A正确; B、根据题意可得:,解得:,再经过,平衡位置在处的质点位移为,故B错误; C、根据题图可知两列波的波长均为:,平衡位置在处的质点到和的位移之差为:,所以平衡位置在处的质点为振动加强点,故C错误; D、点的波传到处经过的时间为:,点的波传到处经过的时间为: 时间内处的质点振动的路程为: 根据图像可知,平衡位置在处的质点为振动减弱点,振幅为,内通过的路程为: 所以平衡位置在处的质点前内运动的路程为:,故D正确。 故选:。 11.【答案】 【解析】解:根据电路图连接实物图如图 图 根据闭合电路欧姆定律有 结合图像斜率与截距可知 , 根据题意作出实验电路图,如图 图 根据闭合电路欧姆定律有 12. 11.【答案】 【解析】双缝干涉条纹特点是等间距、等宽度、等亮度;衍射条纹特点是中间宽两边窄、中间亮、两边暗,且不等间距;根据此特点知甲图是干涉条纹,故选A; 根据双缝干涉条纹的间距公式知,将滤光片由蓝色的换成红色的,频率减小,波长变长,则干涉条纹间距变宽,故A正确; B.根据双缝干涉条纹的间距公式,将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距不变,故B错误; C.根据双缝干涉条纹的间距公式,换一个两缝之间距离较大的双缝,干涉条纹间距变窄,故C正确; D.去掉滤光片后,通过单缝与双缝的光是白色光,白色光通过双缝后,仍然能发生干涉现象.故D错误. 故选AC; 根据双缝干涉条纹的间距公式,可得; 已知第条亮纹中心到第条亮纹中心间距,可得,由得:; 代入得: 故答案为;; ; 13.【解析】从到的过程,由动能定理可得 , 在点时,由牛顿第二定律有 联立解得: 由牛顿第三定律可知物块运动到圆弧轨道的最低点时对轨道的压力大小为。 释放弹簧的过程,以向左为正方向,由动量守恒定律得: 由机械能守恒定律可得 联立解得: 物块与小车恰好共速,设速度为,在小车上滑行过程,以向左为正方向,由动量守恒定律定律得:, 由能量守恒定律得: 代入数据解得: 14.【解析】根据动能和动量的关系,可得,根据德布罗意波长公式把代入德布罗意波长公式,得到光电子的最小波长; 由图乙知,光照射金属时的遏止电压,逸出光电子的最大初动能,由,可得,,可见入射光的能量越大,照射到相同的金属上时,其遏止电压越高,由图知,光照射时遏止电压最大,则光的能量最高,可见光是由跃迁到能级得到的,光的光子能量为,由爱因斯坦光电效应:,解得该金属逸出功 光的光子能量为; 光光子动量为:;根据动量守恒定律,则有:, 解得:。 15.【解析】棒从高处释放后在弯曲导轨上滑动时机械能守恒,有 得 棒刚进入磁场时,有, 由题意,棒刚要运动时,有: 得: 棒过区域时,由动量定理得: 其中: 得: 此时电流 此时棒电功率 由于棒从高度大于处释放,因此当棒进入磁场后,棒开始向右运动.取向右为正方向,由动量守恒定律得: 得 两棒的速度大小随时间的变化图象大致如下图所示,可见棒位移小于棒位移的一半,所以没有穿出磁场. 答: 为. 两棒即将相碰时棒上的电功率是 棒此时没有穿出磁场. 第1页,共14页 学科网(北京)股份有限公司 $$