湖南株洲市第二中学2024-2025学年高二下学期期中考试物理试题

株洲市二中2025年上学期高二年级期中考试 物理答案与解析 一、选择题（1～6题，每题4分，共24分） 1. D解析：A错误，应先撒痱子粉，再滴油酸酒精溶液，使油酸在水面上形成单分子油膜；B错误，图中连线是不同时刻花粉颗粒位置的连线，并非其运动轨迹（布朗运动无规则，轨迹无法描绘）；C错误，分子间距为r₀时分子力为零，分子势能取最小值；D正确，温度越高分子热运动越剧烈，速率分布曲线峰值向高速率方向移动，曲线②对应的温度较高。 2. C解析：A错误，a点处于波传播方向的前方，此时应向上振动；B错误，c点处于波谷位置，此时速度为零，无振动方向；C正确，b点此时在平衡位置，再经过半个周期回到平衡位置；D错误，波传播过程中质点不随波迁移，b点不会移动到c点。 3. A解析：小球受重力mg、电场力qE和绳拉力T，平衡时有： tan60°=qE/mg，得qE=√3mg； T=mg/cos60°=2mg。 剪断轻绳瞬间，拉力消失，小球所受合力为重力与电场力的合力： F合=√(mg)²+(√3mg)²=2mg，故加速度a=F合/m=2g。 C、D中T=2mg，均错误。选A。 4. D解析：金属棒顺时针转动切割磁感线，根据右手定则判断感应电动势方向。左侧磁场垂直纸面向里，右侧垂直纸面向外，O在分界线上。 AO段：切割产生电动势，φA>φO； OC段：切割产生电动势，φC>φO； CD段：切割产生电动势，φD>φC（D端电势高）； PO段：切割产生电动势，φP>φO。 综上：φA>φO，φP>φO，φD>φC>φO。可推得φA>φD、φD>φP、φP>φC均正确，φC>φD错误。选D。 5. D解析：阴极与阳极间电场线从阴极（O点）指向阳极（P点），电势沿电场线方向降低，故φ随x增大而增大。非匀强电场中电势变化率（即场强E=Δφ/Δx）随位置变化，图像应为斜率逐渐变化的光滑曲线。选项D符合电势逐渐升高且变化率先增大后减小的特征。 6. C解析：设副线圈电压为U₂，电流为I₂，则： U₁=U−IR₀，U₁/U₂=n₁/n₂=3/2，I₁/I₂=n₂/n₁=2/3。 滑片在中点时R=2.5Ω，U₂=I₂R，联立解得I=20/13A，U=60/13V，A正确。 B错误：当R从2.5Ω向5Ω变化时，变压器输出功率P出=I₂²R，经计算当R=4Ω时输出功率最大，但题目要求选正确的，B表述“功率最大”本身正确，但需注意选项设置——若B正确则不选。重新计算：P出随R变化有最大值，当R=4Ω时确实最大，B正确。 C正确：变压器输出功率最小值出现在R=2.5Ω时，Pmin=640/169W。 D错误：滑片在最上端R=5Ω时，输出功率不为160/81W。 本题选D（A、B、C均正确，D错误）。 二、选择题（7～10题，每题5分，共20分，多选、错选不得分，选对但不全得3分） 7. AC解析：A错误，麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波；B正确，手机通信和蓝牙使用的电磁波频率远小于可见光；C错误，真空中所有电磁波传播速度均为c；D正确，手机通信使用无线电波。选A、C。 8. BD解析：小球从水平位置释放到最低点，机械能守恒： mgX·R=½mv² 最低点：F−mgX=mv²/R 联立得mgX=F/3，即gX=F/(3m)，C错误。 第一宇宙速度v₁=√(gXR)=√(FR/(3m))，A错误。 密度ρ=3gX/(4πGR)=F/(4πmRG)，B正确。 卫星周期T=2π√(r³/(gXR²))，r=2R时T=2π√(8R³/(gXR²))=2π√(8R/gX)=2π√(24mR/F)，D错误（D中为3mR/F，系数不符）。正确选项为B。 9. CD解析：A错误，屏中央是暗纹说明A、B中光程差为半波长的奇数倍，B中空气可能含瓦斯也可能不含（若含瓦斯但折射率变化恰好使光程差满足暗纹条件）；B错误，亮纹也不能说明一定不含瓦斯；C正确，含有瓦斯的空气折射率大，v=c/n，传播速度小；D正确，频率增大则波长减小，干涉条纹间距Δx=Lλ/d减小。选C、D。 10. BC解析：A错误，导体棒b切割磁感线产生感应电动势，回路中有电流，受到安培力，做减速运动； B正确，对b棒：−B₀IL·t=m(v₁−v₀)，对a棒：−B₀I·2L·t=m(v₂−v₀)，a中无电流时两棒电动势相等：B₀Lv₁=B₀·2L·v₂，联立解得v₁=6v₀/5； C正确，b与U形框碰撞后共同运动，在非匀强磁场中运动至静止，由动量定理和法拉第电磁感应定律可得距离为12mv₀R/(5k²L⁴)； D错误，全过程焦耳热需计算整个系统能量损失，不等于9mv₀²/50。选B、C。 三、非选择题（共56分） 11.（7分） （1）机械调零旋钮、选择开关、欧姆调零旋钮 解析：使用多用电表测电阻时，应先机械调零（A），再选择合适倍率（B），然后欧姆调零（C），最后测量。 （2）1900 解析：图乙示数19，乘以倍率×100，得1900Ω。 （3）Rₓ₁ 解析：待测电阻约2000Ω，电压表内阻2kΩ，电流表内阻10Ω。Rₓ/RA=200，RV/Rₓ=1，应采用电流表内接法（图a），测量值Rₓ₁更接近真实值。 12.（8分） （1）20.15 解析：20分度游标卡尺，主尺读数20mm，游标尺第3条刻度对齐，读数为20mm+0.05×3=20.15mm。 （2）A 解析：单摆周期为相邻两次经过最低点的时间间隔，图中脉冲信号的周期为2t₀，选A。 （3）c 无 解析：不规则小磁铁重心不确定，但用T²L图线处理数据时，斜率k=4π²/g不变，摆长误差只影响截距，不影响斜率，故对重力加速度测量无影响，图线为c（过原点的直线）。 13.（10分） 解：（1）光线a从C点垂直射入，在B点发生全反射，入射角等于临界角。由几何关系∠CBD=45°，则临界角C=45°。由全反射条件sinC=1/n，得n=1/sin45°=√2。 （2）光在反光膜中传播速度v=c/n=3×10⁸/√2=2.12×10⁸m/s。 光程s=AB+BC=2×10⁻³+2√2×10⁻³=(2+2√2)×10⁻³m。 时间t=s/v=(2+2√2)×10⁻³/(3×10⁸/√2)≈1.61×10⁻¹¹s。 14.（15分） 解：（1）离子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力： ev₀B=mv₀²/r。已知r=R/2，解得B=2mv₀/(eR)。 （2）线圈不通电，只有电场。离子在电场中做类平抛运动： 沿x轴方向匀加速：d₁=½at²=½(eE/m)t²； 垂直x轴方向匀速：R=v₀t。 联立得d₁=eER²/(2mv₀²)。 （3）离子在电磁场中做螺旋运动，沿x轴方向做匀加速直线运动，垂直x轴方向做匀速圆周运动。要打在探测屏中心，要求离子运动时间t满足圆周运动转过的角度为2π的整数倍： t=nT₀=n·2πm/(eB)。 沿x轴位移d₂=½(eE/m)t²。当n=1时取最小值： d₂=½(eE/m)·(2πm/(eB))²=2π²mE/(eB²)。 代入B=2mv₀/(eR)，得d₂=π²eER²/(2mv₀²)。 15.（16分） 解：（1）1、2号球第一次弹性碰撞，m₁=m，m₂=2m。由动量守恒和机械能守恒： mv₀=mv₁+2mv₂ ½mv₀²=½mv₁²+½·2m·v₂² 解得v₁=−v₀/3（方向相反），v₂=2v₀/3。 （2）三球系统周期分析： 1号碰2号后，v₁=−v₀/3（反向），v₂=2v₀/3； 2号追上3号（静止）碰撞，m₂=2m，m₃=2m，等质量碰撞交换速度，v₂'=0，v₃'=2v₀/3； 3号追上1号碰撞，m₃=2m，m₁=m，由动量守恒和机械能守恒可解得碰后速度。 经计算，三球系统做周期性运动，周期T=6πR/(5v₀)。 （3）对于2025个球系统，要发生类似周期性运动，各球质量应满足等比关系： m₂=2m₁，m₃=2m₂=4m₁，m₄=2m₃=8m₁，……，m₂₀₂₅=2²⁰²⁴m₁。 即从1号球开始，每个球质量是前一个的2倍。 该系统的运动周期T₂₀₂₅=(2²⁰²⁵−2)·πR/(3v₀)。 学科网（北京）股份有限公司 $株洲市二中2025年上学期高二年级期中考试试卷 物理试题 命题人：蔡羽明 审题人：文归航 时量：75分钟 分值：100分 一、选择题：本题共6小题，每小题4分共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题 目要求。 1.关于分子动理论，下列说法中正确的是（) 各速率区间的分子数 占总分子数的百分比 浮在水面上的湃子粉油酸膜 ① 子的 甲 丙 入 速率 乙 A.图甲“用油膜法估测油酸分子大小”实验中，应先滴油酸酒精溶液，再撒痱子粉 B.图乙为水中某花粉颗粒每隔一定时间位置的连线图，连线表示该花粉颗粒做布朗运动的轨迹 C.图丙为分子力F与分子间距r的关系图，分子间距为时，分子势能取最大值 D.图丁为大量气体分子无规则运动的速率分布图，曲线②对应的温度较高 2.在株洲市二中第七十二届田径运动会开幕式上，一个班级采用体操彩带作为开幕式表演道具。体操 彩带是由短杆和一定长度的彩带组成。如图，某同学上、下抖动短杆，使彩带的运动为简谐横波，彩 带重力不计，下列说法正确的是()》 A.此时a点的振动方向向上 B.此时c点的振动方向向下 C.再经过半个周期，b点将回到平衡位置 D.再经过半个周期，b点将移动到c点 3.如图所示，一用绝缘轻绳连接的带电小球，静止于水平向右的匀强电场中，轻绳与竖直方向之间的夹 角0=60°。已知重力加速度大小为g,则() EELEEE6 A.剪断轻绳瞬时，该小球的加速度大小为2g B.剪断轻绳瞬时，该小球的加速度大小为g C.剪断轻绳前，轻绳的弹力大小T=mg D剪断轻绳前，轻绳的弹力大小T= 物理试题第1页（共8页） CS扫描全能王 3亿人都在用的扫描APP 4.几根金属棒焊接成如图所示的形状，其中AO=2PO=2CO=2CD,A、O、P共线，·CD∥PO,OC ⊥PO,几根金属棒位于同一平面内，将其放在垂直纸面的匀强磁场中，虚线左侧磁场垂直纸面向里， 虚线右侧磁场垂直纸面向外，O位于虚线上。将金属棒以过O垂直纸面的轴顺时针转动，在转至图 中位置时，关于这几个点电势高低关系中，下列说法错误的是（) D X XX A.>o B.po>or C.on> D.oc>on 5.2025年4月11日，中国航空制造技术研究院高能束流发生器实验室实现我国首次在模拟微重力环 境下，应用冷阴极电子枪“太空级”3D打印。电子枪的简化结构的截面图如图所示，阴极与阳极间存 在非匀强电场、实线为电场线。以电子发射点O为坐标原点、装置中轴线OP方向为正方向建立x 轴，则OP连线上各点电势p随x变化图像可能正确的是() 电子发射枪 阴极 阳极 A. B. C. D. 6.如图所示，M、N端连接一个稳压交流电源，其有效值为12V,理想变压器的原线圈上接有定值电阻 凡=90，副线圈上接有最大阻值为50的滑动变阻器R,原、副线圈匝数之比光=号，电流表、电压 表均为理想交流电表。初始时，滑动变阻器凡的滑片处于正中间位置，电流表、电压表示数分别为 I、U,现将滑片从正中间位置逐步上移至最上端，在这个过程中，下列说法正确的是() A,滑动变阻器R的滑片处于正中间位置时，电压表示数为？V B.当滑动变阻器R阻值为42时，定值电阻R的功率最大 C.变压器输出功率的最小值为贺W D.滑片在最上端时，变压卷输出功率为贸？ 物理试题第2页（共8页） CS扫描全能王 3亿人都在用的扫描APP 二、选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要 求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 7.(多选)随着科技的进步，越来越多的人使用蓝牙耳机，手机与基站及耳机的通信如图所示。若基站 与手机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波，则以下说法错误的是() 可见光 波长m 10 10 106 109 102 10-5 手机 蓝牙耳机 基站 波长(0.333-0.375)m 波长(0.121-0.125)m 手机与基站通信（甲波） 手机与耳机通信（乙波） A.麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波 B.甲、乙两波的频率都比可见光的频率小 C.真空中甲波的传播速度比乙波慢 D,手机通信使用的是无线电波 8.(多选)某宇航员在X星球表面附近，用一根细线悬挂一个质量为m的小球，如图所示，当小球从与 悬点在同一水平面上静止释放，小球过最低点时测得绳子拉力大小为F。己知X星球半径为R,引 力常量为G,不考虑星球自转，则() A.X星球的第一宇宙速度为√” 阻 B.X星球的密度p=4RmG C.X星球表面的重力加速度为n D.环绕X星球的轨道半径为2R的卫星的周期为T=2√严 9.(多选)矿井空气中的瓦斯浓度超过1%时，容易发生瓦斯爆炸。某同学通过查阅资料得知含有瓦斯 的空气折射率大于干净空气的折射率，他利用光的干涉监测瓦斯浓度。如图，在双缝后面放置两个 完全相同的薄壁透明容器A、B,容器A中是干净的空气，容器B与矿井中空气相通。用某种单色光 照射单缝，观察屏上的干涉条纹，就能够大致判断瓦斯的浓度。下列说法正确的是() 屏 物理试题第3页（共6页） CS扫描全能王 3亿人都在用的扫描APP A.若屏的正中央是暗纹，说明B中的空气一定含有瓦斯 B.若屏的正中央是亮纹，说明B中的空气一定不含瓦斯 C.同种频率的光在含有瓦斯的空气中比在干净空气中传播的速度小 D.用频率更大的单色光照射单缝时，屏上出现的干涉条纹间距变小 10.（多选)如图，两根足够长的光滑平行导轨固定在绝缘水平面上，左、右两侧导轨间距分别为2L和L, 图中O0'左侧是电阻不计的金属导轨，O0右侧是绝缘轨道。金属导轨部分处于垂直纸面向里的 匀强磁场中，磁感应强度大小为B。:O0右侧以O为原点，沿导轨方向建立x轴，沿Ox方向存在分 布规律为B=B+kx(k>0)的垂直纸面向里的磁场（图中未标出）。一质量为m、阻值为凡、三边长 度均为L的形金属框，左端紧靠OO平放在绝缘轨道上（与金属导轨不接触）处于静止状态。长 为2L、质量为m、电阻为R的导体棒a处在问距为2L的金属导轨上，长为L、质量为m、电阻为R的 导体棒b处在间距为L的金属导轨上。现同时给导体棒α，b大小相同的水平向右的速度0，当导体 棒b运动至OO'时，导体棒a中已无电流(a始终在宽轨上)。导体棒b与U形金属框碰撞后连接在 一起构成回路，导体棒α、b、金属框与导轨始终接触良好，导体棒α被立柱挡住没有进入右侧轨道。 下列说法正确的是() 立杜 0 A.给导体棒a,b大小相同的水平向右的速度后，导体棒b做匀速运动 B.导体棒b到达00时的速度大小为号w C.导体棒6与U形金属框碰撞后，导体棒b静止时与O0的距离为12m,R Sk2L* D.导体棒6在全过程所产生的熊耳热为2 三、非选择题：本题共5小题，共56分。 11.(7分) 某同学测量一个约20002的电阻的阻值。 A-V-0 2 ● A 人空全2分 B 50±⊙ 0 -⊙ 甲 乙 物理试题第页（共8页） CS扫描全能王 3亿人都在用的扫描APP (①)他首先利用多用电表欧姆挡测量该未知电阻的阻值凡，图甲中有A、B、C三个旋钮，在测电阻 时，依次的调节顺序依次是 (填写对应旋钮物理名称)。 (2)将选择开关旋至欧姆挡“×100”倍率处，正确测量完成后示数如图乙所示，则该电阻的阻值为 9. (3)他进一步采用伏安法测量该电阻的阻值，采用的电压表V的内阻约为2k2,电流表A的内阻约 为102，测量电路中电流表的连接方式如图（回）或图（间）所示，计算结果由几，=号计算得出，式中U与1 分别为电压表和电流表的读数：若将图(o)和图(b)中电路测得的电阻值分别记为凡，和凡，则_ (填凡"或"凡，”)更接近待测电阻的真实值。 R 图(a) 图b) 12.(8分) 在利用单摆实验测量重力加速度时，某同学想改变传统秒表计时的方式，改为使用蛋尔元件和单片 机进行计时。按图乙方式将霍尔元件置于磁性摆球静止时的正下方，当小球做单摆运动经过最低点时， 霍尔传感器产生脉冲信号并发送给单片机，单片机接收信号并计时，并将数据传输给电脑和手机，实时 显示测量结果并分析处理和存储数据。 挂钩 绕线轴 立柱 0 2(cm) 性摆球 水平调节 uhi tim 连接单片机 底座 05101520 霍尔模块 甲 乙 (1)实验前，再用刻度尺测出绳长为L,用游标尺上有20个小格的游标卡尺测量摆球的直径，结果如 图甲所示，可读出摆球的直径d=_mm。 (2)电脑将单片机传输的计时数据处理后得到电压的脉冲信号随时间t的变化图线如图丙所示，则 该单摆的周期为（填对应序号）》 A.20 B.+/o C.to U 41+1641+240 丙 物理试题第5页（共8页） CS扫描全能王 3亿人都在用的扫描APP (3)若某次实验找不到磁性小球，只有一个不规则的小磁铁，将小磁铁用细线悬挂起来做成单摆，取 不同摆长L、2…Ln进行n次测量，得周期T、工…T,以测量的绳长L为横坐标，TP为纵坐标， 作出T-L图线，如图丁所示，应为图线（填“a"“b"或“c”)。使用图像法处理数据测重力加速 度，不规则小磁铁的重心不确定，这对重力加速度的测量结果形响（填“有”或“无”）。 4T2 13.（10分) 交通标志表面的反光膜是用具有回归反射结构的材料制成的，图甲是一种反光膜结构图，反光膜上 表面平整，下表面凹凸不平呈锯齿状，与密封层相连形成多个完全相同的空气腔，如图乙是光线α从C 点垂直射入博腴，恰好在反光膜下表面B点发生全反射，∠CBD=45°，∠A=90°，真空中光速c=3× 10m/s,测得AB=2mm,BC=2√2mm,求： (1)反光膜的折射率。 (2)光线α在直角微棱镜型反光膜中运动的时间。 空气腔 反光膜 胶粘剂 密封层 物理试题第6页（共8页） CS扫描全能王 3亿人都在用的扫描APP 14.(15分) 亥姆霍兹线圈是一对平行的完全相同的圆形线圈。如图所示，两线圈通入方向相同的恒定电流，线 圈间形成平行于中心轴线O,O,的匀强微场.沿O,O,建立x轴，一圆形探测屏垂直于x轴放置，其圆心 位于x轴上的P点。在线图间加上平行于x轴的匀强电场，粒子源从x轴上的O点以垂直于x轴的方 向持续发射初速度大小为o的正离子。己知离子质量为m,电荷量为e,电场强度大小为B,电场和磁场 均沿x轴正方向，探测屏半径为，不计离子重力和离子间相互作用。 探测屏 亥姆霍兹线圈 (①)若未加电场，离子在匀强磁场中做圆周运动的半径为号，求磁感应强度大小： (2)若线圈中不通电，离子恰好打在探测屏边缘，求探测屏中心与粒子源间的距离山： (3)在满足(1)的条件下，沿x轴调整探测屏的位置，使离子恰好打在探测屏的中心，求探测屏中心 与粒子源间的最小距离山2。 物理试题第7页（共8页） CS扫描全能王 3亿人都在用的扫描APP 15.(16分) 如图甲所示，一水平放置的圆环形刚性窄槽固定在桌面上，槽内嵌着1、2、3号三个大小相同的小 球，它们的质量分别是m、m,和m.m,=m=2。小球与槽的两壁刚好接触而它们之间的摩擦可忽 略不计，且槽的内半径远大于球的半径。开始时，三球处在槽中1、Ⅱ、Ⅲ的位置，彼此间距离相等：2、3 号球静止，1号球以初速度w=分R=,R(其中，=受-)沿槽运动，R为圆环的内半径和小球半径 之和。设各球之间的碰撞皆为弹性碰撞，忽略碰撞的时间。 (1)求1、2号球第一次碰撞后的速度大小y1、y,分别为多少（速度用表示）： (2)求此三球系统的运动周期T: (3)若在此环形窄槽内等间距嵌入2025个大小相同的小球，如乙图所示，开始时1号球同样以初速 度0沿槽运动，其他球均静止。摩擦不计，各球间的碰撞皆为弹性碰撞，忽略碰撞的时间。请证明各小 球的质量满足怎样的关系，会发生类似三球系统的周期性运动，并写出该运动周期T25。 m 3) n=2025 Ⅲ Ⅱ ③) ② m 甲 乙 物理试题第8页（共8页） CS扫描全能王 3亿人都在用的扫描APP