湖北省楚天协作体2024-2025学年高二下学期4月期中考试物理试卷（含解析）

2024-2025学年高二（下）期中考试物理试卷一、单选题：本大题共7小题，共28分。1.下列说法正确的是()A.物体的内能改变时温度一定改变B.物体运动速度越大，其分子的运动越剧烈C.分子势能和分子间作用力有可能同时随分子间的距离增大而增大D.向一锅水中撒点胡椒粉，加热时发现水中胡椒粉在翻滚，说明温度越高布朗运动越剧烈2.安检时，当金属探测仪靠近金属物体，会产生感应电流，发出警示信号。图中与其工作原理相同的实验装置是()A.B.C.D.3.浙江大学高分子系某课题组制备出了一种超轻的固体气凝胶，它刷新了目前世界上最轻的固体材料的记录。设气凝胶的密度为p(单位为kg/m3)，摩尔质量为M(单位为kg/mol)，阿伏加德罗常数为NA，则()A.每个气凝胶分子的直径为B.每个气凝胶分子的体积为C.质量为m的气凝胶所含分子数为D.气凝胶的摩尔体积为4.如图所示的电路中，电容器的上极板右端连接橡皮绳左端(绷直但无弹力)，橡皮绳右端固定，电容器上极板左端接有拉手，不施加拉力时，电容器上下极板正对。现对拉手施加拉力后保持不变，先把开关拨到a，电路稳定后再把开关拨到b，测出此时振荡电流的周期就能推算拉力大小。已知该电路振荡电流的周期满足以下关系式下列说法正确的是()A.开关由a拨向b瞬间，流经电流传感器的电流为零B.开关拨向a，电路稳定后，电容器上极板带上负电C.开关拨向b后，若LC电路发生阻尼振荡，周期逐渐减小D.传感器检测到的振荡电流周期越小，表示施加的拉力越小5.浙江安吉云上草原景区推出“窝囊版”蹦极，很多网友纷纷前往景区打卡。为了研究蹦极过程，做以下简化：忽略阻力，将游客视为质点，运动始终沿竖直方向，游客从O点自由下落，至A点弹性绳自然伸直，经过合力为零的B点到达最低点C，然后弹起，整个过程中弹性绳始终在弹性限度内。下列说法正确的是()A.在O→B过程和在B→C过程中蹦极者动量的变化量相等B.在O→A→B→C过程中蹦极者受到的重力冲量等于弹性绳弹力冲量C.在A→B→C过程中任意一段时间内，蹦极者受到合力的冲量方向始终向上D.在O→A过程中蹦极者受到的重力冲量等于动量的改变量6.如图所示是碰球游戏，在水平桌面上固定一个内壁光滑的半径为R的管形圆轨道，a、b、c、d为圆上四个等分点。在内部放置质量分别为3m和5m的A、B两个发光弹力球(球径略小于管径，管径远小于R)，开始时B球静止于a点，A球以一定的初速度向右与B球发生弹性碰撞，已知两球只有碰撞时才发光，则第二次发光点在()A.b、c之间B.c、d之间C.c点D.d点7.如图所示，将一个半圆形线状光源水平放在水池水面下，通过支架(图中未画出)可以调节光源距离水面的深度H，随着H不同，人们在水面上会看到不同形状的发光区域。已知半圆形线光源的半径为R，水的折射率为，下列说法中正确的有()R时，水面上的发光区域面积为3πR2B.当H≥R时，水面上的发光区域类似“爱心”形状R时，水面上的发光区域面积为πR2R时，水面上的发光区域为“半圆”形状二、多选题：本大题共3小题，共12分。8.依次对下列四幅课本插图的说法正确的是()A.云母片上石蜡熔化区域的形状呈椭圆形，说明石蜡是非晶体B.方解石的双折射现象表现光学性质各向异性，说明方解石为晶体C.水黾可以停在水面是因为水黾的密度比水小，所以能漂浮在水面上D.水的液面向上弯，说明水浸润玻璃，水银的液面向下弯，说明水银不浸润玻璃9.如图所示，将两根粗细相同、材料不同的长软绳甲、乙的一端连接在一起，1、2、3、4…为绳上的一系列间距均为0.1m的质点，其中质点10为两绳的结点，绳处于水平方向。手持质点10在竖直方向做简谐运动，形成向左和向右传播的两列简谐波Ⅰ、Ⅱ,其中波Ⅰ的波速为2m/S。某时刻质点10处在波谷位置，0.5S后此波谷传到质点15，此时质点10正好通过平衡位置向上运动，质点10与质点15之间还有一个波谷，下列说法正确的是()A.质点10的振动周期为0.4SB.波Ⅰ的波长为0.8mC.波Ⅱ的波长为0.8mD.当质点15处于波峰时，质点8处于波谷10.如图所示，含理想变压器的电路中，a、b端接电流有效值恒为2A的正弦式交流电，原线圈电路中有定值电阻R1、R2，副线圈电路中定值电阻R3和滑动变阻器R4串联，已知R1=R2=R3=R，滑动变阻器R4的最大阻值也为R，原副线圈的匝数比为3:2，则在滑动变阻器滑片P从最上端缓慢向下滑动至最下端的过程中，下列说法正确的是()A.电流表的示数逐渐增大B.整个电路中消耗的总功率减小C.变压器副线圈两端的电压逐渐减小D.R1与R3电阻两端的电压之比始终为2:3三、实验题：本大题共2小题，共18分。11.“油膜法估测油酸分子的大小”实验体现了通过对宏观量的测量来实现对微观量的间接测量的方法。(1)如图所示，小张同学进行了①②③④实验操作，步骤合理的顺序是：。(2)若实验时将1mL的油酸溶于酒精中制成1×103mL的油酸酒精溶液，在步骤①中描绘的油膜轮廓如图所示，面积超过正方形一半的正方形约有257个，小方格的边长为1cm，在步骤③测得1mL溶液可以滴58滴。则1滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积是m3，由以上数据，可估算出油酸分子的直径约为m。(结果均保留两位有效数字)(3)小李同学做完实验后，发现自己所测的分子直径d明显偏小，原因可能是A.水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开B.计算油膜面积时，不完整的方格作为完整方格处理C.将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算D.油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化12.智能手机软件中的“磁力计”可显示磁感应强度大小随时间变化的关系，小王同学用该软件设计实验测量单摆的周期及当地重力加速度。用细线拴一块形状不规则的铁块并悬挂，铁块下面吸一小块磁铁，让手机内置磁敏元件位于小球静止位置正下方，做成如图甲所示的单摆。(1)用毫米刻度尺测量摆线长度l，使铁块在竖直面内做小角度摆动，手机软件显示磁感应强度大小随时间变化如图乙所示，则铁块摆动的周期T=。(2)多次改变摆线的长度，重复实验，得到多组摆线长度l及铁块摆动的周期T，作出如图丙所示图像，图像不过原点的原因是，图像不过原点对重力加速度的测量(填“有”或“没有”)影响，根据图丙可得重力加速度的测量值为g=。(计算结果保留3位有效数字)(3)小王同学认为手机内也含有铁等金属，由于手机对小磁铁的吸引，会使g的测量值真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)。四、计算题：本大题共3小题，共42分。13.空气悬挂是一种先进的汽车悬挂系统，能够根据路况和距离传感器的信号自动调整车身高度，提升汽车的行驶稳定性。空气悬挂安装在汽车的前轴和后轴上，其构造可简化为如图所示的气缸活塞模型，气缸上部与汽车底盘相连，活塞通过连杆与车轮轴连接。现有一搭载4组空气悬挂的汽车，空气悬挂以上的车身质量为m，空载时活塞与气缸底之间的距离均为h。该汽车装载货物后，活塞与气缸底间的距离均变为h，已知活塞的横截面积为S，不计缸体的重力以及活塞与缸体之间的摩擦力，气体的温度始终不变，重力加速度为g，外界大气压强恒为po。求：(1)装载的货物质量M;(2)装载货物后，气泵自动给气缸充入适量外界空气，使活塞和气缸底之间的距离回到h，充入空气的体积V。14.如图所示，质谱仪由离子室、加速电场、速度选择器和分离器四部分组成，已知速度选择器的两极板间的电场强度为E，磁感应强度大小为B1，方向垂直纸面向里，分离器中磁感应强度大小为B2，方向垂直纸面向外。从离子室飞出的某种带电离子经加速电场加速后从速度选择器两极板间的中点O平行于极板进入，部分离子通过小孔O'后进入分离器的偏转磁场中。打在感光区域P点的离子，在速度选择器中沿直线运动，测得P到O'点的距离为L。不计离子的重力、离子间的相互作用和小孔O、O'的孔径大小。(1)求打在感光区域P点的离子在速度选择器中沿直线运动的速度v0和比荷;(2)若从O'点平行于极板射入分离器的离子速度满足v=v0±Δv(Δv较小)时，在分离器的感光板上会形成有一定宽度的感光区域，求该感光区域的宽度D。15.如图所示，平行光滑金属双导轨P1Q1M1和P2Q2M2，其中P1Q1和P2Q2为半径r=0.8m的四分之一光滑圆轨道，O1和O2为对应圆轨道的圆心。Q1、Q2在O1、O2正下方且为圆轨道和水平轨道平滑的连接点，Q1M1和Q2M2为足够长的水平轨道。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=1T，导轨间距L=0.5m。两导体棒a、b始终垂直于两轨道且与导轨接触良好，a、b的质量均为m=0.25kg，电阻均为R=0.5Ω,导轨电阻不计。初始时刻，将b锁定在水平导轨上，给a一个v0=12m/s的初速度，a从与圆心等高的P1P2处平滑进入轨道，同时施加一个外力使a沿四分之一光滑圆轨道做匀速圆周运动，当a到达圆轨道底端Q1Q2位置时立即撤去外力，同时将b解除锁定，a、b在以后运动过程中不会发生碰撞，重力加速度g=10m/s2。求：(1)a在圆轨道上运动时通过b杆的电荷量;(2)a在圆轨道上运动时电路中电动势大小随时间变化的关系式;(3)整个过程中a、b棒产生的总焦耳热。答案和解析1.【答案】C【解析】A、内能的影响因素有很多，质量、状态、温度、体积都会影响物体的内能，故物体的内能改变时温度不一定改变，故A错误；B、分子热运动的速度与物体做机械运动的速度无关，故B错误；C、分子间距从平衡位置开始增大时，分子间作用力表现为引力，分子力做负功，分子势能增大，而分子间作用力会先增大后减小，故存在一段分子势能和分子力都随距离的增大而增大的过程，故C正确；D、胡椒粉的运动是由于水的对流形成的，不是布朗运动，故D错误。故选C。2.【答案】B【解析】当金属探测仪靠近金属物体，会产生感应电流，发出警示信号，这是电磁感应现象。A、通电螺线管产生磁场，能吸引铁钉，这是电流的磁效应现象，故A错误；B、闭合开关后，导线在磁场中做切割磁感线运动，电路中产生感应电流，电流表指针偏转，是电磁感应现象，故B正确；C、闭合开关后，通电直导线在磁场中受到安培力作用而运动，不是电磁感应现象，故C错误；D、通电直导线周围产生磁场，小磁针偏转，是电流的磁效应现象，故D错误。故选B。3.【答案】B【解析】B.1mol气凝胶中包含NA个分子，故每个气凝胶分子的体积为故B正确；A.设每个气凝胶分子的直径为D，则有，解得每个气凝胶分子的直径为故A错误；C.质量为m的气凝胶所含分子数为故C错误；D.气凝胶的摩尔体积为故D错误。故选：B。4.【答案】A【解析】A.开关由a拨向b瞬间，电容器刚要放电，流经电流传感器的电流为零，选项A正确;B.开关拨向a，电容器充电，电容器上极板与电源的正极相连，电路稳定后，电容器上极板带上正电，选项B错误;C.开关拨向b后，若LC电路发生阻尼振荡，该电路振荡电流的周期T=2πLC，电容和电感均不变，周期不变，选项C错误;D.传感器检测到的振荡电流周期越小，则电容越小，由可知电容器两极板的正对面积越小，表示施加的拉力越大，选项D错误。5.【答案】D【解析】A.在O→B过程和在B→C过程中蹦极者动量的变化量大小相等，方向相反，选项A错误;B.在O→A→B→C过程中蹦极者受到的重力冲量与弹性绳弹力冲量大小相等，方向相反，选项B错误;C.在A→B过程中，蹦极者受到合力的冲量方向竖直向下，在B→C过程中，蹦极者受到合力的冲量方向竖直向上，选项C错误;D.在O→A过程中，蹦极者只受到的重力，无弹力，则重力冲量等于动量的改变量，选项D正确。6.【答案】D【解析】令第一次碰撞前A的速度为v0，根据动量守恒定律有3mv0=3mvA+5mvB，根据碰撞前后机械能守恒定律有解得：vA=一和碰撞之后A、B的线速度大小之比为1:3，则碰撞之后A反向运动的路程为B顺时针运动的路程的三分之一时，两球再次相遇，可知，第二次发光点在d点，选项D正确。7.【答案】A【解析】取线光源上某一点作为点光源，点光源发出的光在水面上有光射出的水面形状为圆形，设此圆形的半径为r，点光源发出的光线在水面恰好发生全反射的光路图如图所示根据可得根据几何关系可得当r<R，即R时，水面上的发光区域类似“月牙”形状，当r≥R，即H≥R时，水面上的发光区域类似“爱心”形状。选项B、D错误;当R时，r=R，水面上的发光区域面积选项A正确;当时，，水面上的发光区域面积一选项C错误。8.【答案】BD【解析】A选项，云母片上石蜡熔化区域的形状呈椭圆形，表明云母沿不同方向的导热性能不同.说明云母是晶体.A选项错误.B选项，方解石的双折射现象表现光学性质各向异性，说明方解石为晶体.B选项正确.C选项，水黾可以停在水面是因为液体的表面张力，不是因为水黾的密度比水小.C选项错误.D选项，水的液面向上弯，表明水与玻璃的相互作用比水与水的相互作用强，说明水浸润玻璃;水银的液面向下弯，表明水银与玻璃的相互作用弱于水银与水银的相互作用，说明水银不浸润玻璃，D选项正确.9.【答案】AB【解析】A.质点每振动一个周期，波向前传播一个波长，由题可知，1.25T=0.5S，可得质点10的振动周期为T=0.4S，选项A正确;B.根据可得，波Ⅰ的波长为λ=v1T=2×0.4m=0.8m，选项B正确;C.根据质点10与质点15之间的波形可知，1.25λ2=0.5m，可得波Ⅱ的波长为λ2=0.4m，选项C错误;D.质点15落后质点10恰好1.25T，所以当质点15处于波峰时，质点10恰好经平衡位置向下运动，则质点8恰好位于波峰，选项D错误。10.【答案】BC【解析】A.a、b端接电流有效值恒为2A的正弦式交流电，可知电流表的示数保持不变，不会随负载电阻变化而变化，选项A错误;B.根据电阻等效关系，副线圈电阻变小，则原线圈回路电阻也变小，原线圈干路电流不变，由P=I2R可知整个电路中消耗的总功率减小，选项B正确;C.流过R2的电流变小，R2两端电压变小，原线圈的电压变小，则副线圈电压逐渐减小，选项C正确;D.流过R1的电流并不是流过原线圈的电流，而是恒流源电流，R1与R3的电阻相等，电压之比会变化，选项D错误。11.【答案】③②④①BD【解析】(1)实验时，先配制酒精油酸溶液，向浅水盘中倒入约2cm深的水，将爽身粉均匀地撒在水面上，再将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，让它在水面上自由地扩展为油酸膜，随后将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸膜的轮廓画在玻璃板上，最后将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算出油酸膜的面积S。再根据估算出油酸分子的直径。即正确操作的合理顺序是③②④①。的溶液中的纯油酸体积为×10一6m3=1.7×10一11m3，则估算出油酸分子的直径约为(3)A.水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，所测油酸面积偏小，则油酸分子的直径偏大，故A错误；B.计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理，所测油酸面积偏大，油酸分子的直径偏小，故B正确。C.根据题意可知，油酸分子的直径为，将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，所测油酸体积偏大，油酸分子的直径偏大，故C错误；D.油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度变大，则所含油酸体积偏大，则面积变大，故油酸分子的直径偏小，故D正确。12.【答案】l是摆线的长度，不是摆