湖北省宜昌市部分省级示范高中2024-2025学高二下学期期中考试物理试卷（含答案）

物理试卷一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。1、两分子间的作用力F与分子间距离r的关系如图所示，图线最低点对应的横坐标为r2。若规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零，当两分子间距离r从无穷远逐渐减小的过程中，下列说法正确的是()A．从r3到r2，分子间引力和斥力都减小B．从r2到r1，分子间引力、斥力与合力都增大C．r=r1时，分子势能等于零D．从r2到r1，分子势能一直减小2、飞机失事后，为了分析事故的原因，必须寻找黑匣子，而黑匣子在30天内能以一定的频率自动发出信号，人们就可利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号来确定黑匣子的位置。如图甲是黑匣子中电磁波发射电路中的LC电磁振荡电路，图乙为电容器的电荷量q随时间t变化的图像，t=0时刻电容器的M板带正电。下列关于LC电磁振荡电路的说法中正确的是()A.若减小电容器的电容，则发射的电磁波波长变长B.0~t1时间内，线圈中的磁场方向向下C.0~t1时间内，线圈的磁场能不断减小3、如图所示为一种获得高能粒子的装置，环形区域内存在垂直纸面向外、磁感应强度大小可调的均匀磁场（环形区域的宽度非常小）质量为m、电荷量为+q的粒子可在环中做半径为R的圆周运动。M、N为两块中心开有小孔的距离很近的极板，原来电势均为零，每当带电粒子经过M板准备进入MN之间时，M板电势升高为+U，N板电势仍保持为零，粒子在两板间的电场中得到加速。每当粒子离开N板时，M板电势又降为零。粒子在板间距远小于R）下列说法正确的是()A．粒子从M板小孔处由静止开始在电场力作用下加速，绕行n圈后回到M板时获得的总动能为2nqUB．粒子在绕行的整个过程中，每一圈的运动时间不变C．为使粒子始终保持在半径为R的圆轨道上运动，磁场的磁感应强度大小必须周期性递减 12mnUD．粒子从M板小孔处由静止开始在电场力作用下加速，绕行第n圈时的磁感应强度为R12mnU4、如图甲在光盘边缘时观察到的现象，光路图如图乙，MN为外圆的直径，从A点入射的光线延长后过N点，折射光AB与MN垂直，测得内圆的半径为r，外圆半径与内圆半径之比为10:3，OH的距离为2r，光在真空中的速度为c，则光盘的折射率为()A.B.C.D.5、一列简谐横波沿x轴的正方向传播，t=0时刻对应的部分波形图像如图所示，A、B两点与x轴的距离相等，A质点再回到平衡位置所需的最短时间为，B质点再回到平衡位置所需的最短时间为，已知C、D两点平衡位置间的距离为3m，下列说法正确的是()A.此列波的波速为3m/sB.此列波的传播周期为1sC.t=0时刻B质点正向下振动D.坐标原点处质点的振动方程为y=-30sin(πt)cm6、如图所示，生活中我们常用高压水枪清洗汽车，水枪出水口直径为D，水流以速度ν从枪口喷出近距离垂直喷射到车身．所有喷到车身的水流，约有75%向四周溅散开，溅起时垂直车身向外的速度为，其余25%的水流撞击车身后无反弹顺车流下．由于水流与车身的作用时间较短，在分析水流对车身的作用力时可忽略水流所受的重力．已知水的密度为ρ,则()A．水枪的功率为B．水枪的功率为C．水流对车身的平均冲击力约为D．水流对车身的平均冲击力约为7、如图所示，在以O点为圆心、半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。圆形区域外有大小相等、方向相反、范围足够大的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q(q>0)的带电粒子沿直径AC方向从A点射入圆形区域。不计重力，下列说法正确的是A.粒子的运动轨迹可能经过O点B.粒子射出圆形区域时的速度方向不一定沿该区域的半径方向C.粒子连续两次由A点沿AC方向射入圆形区域的最小时间间隔为D.若粒子从A点射入到从C点射出圆形区域用时最短，粒子运动的速度大小为8、如图所示，将质量为M1、半径为R且内壁光滑的半圆槽置于光滑水平面上，左侧靠竖直墙，右侧靠一质量为M2的物块．今让一质量为m的小球自左侧槽口A的正上方足够高处由静止开始下落，与半圆槽相切自A点进入槽内，则以下结论中正确的是()A．小球在槽内运动的全过程中，小球与半圆槽在水平方向动量守恒B．小球在槽内运动到B点后，小球、半圆槽和物块组成的系统动量守恒C．小球离开C点以后，将做斜上抛运动，且恰好再从C点落入半圆槽中D．小球第二次通过B点时半圆槽与物块分离9、如图所示，质量为3m的重物与一质量为m的线框用一根绝缘细线连接起来，挂在两个高度相同的定滑轮上，已知线框的横边边长为L，水平方向匀强磁场的磁感应强度为B，磁场上下边界的距离、线框竖直边长均为h．初始时刻，磁场的下边缘和线框上边缘的高度差为2h，将重物从静止开始释放，线框上边缘刚进磁场时，恰好做匀速直线运动，滑轮质量、摩擦阻力均不计．则下列说法中正确的是A．线框进入磁场时的速度为B．线框的电阻为C．线框通过磁场的过程中产生的热里Q=2mghD．线框通过磁场的时间为10、如图，发电机的矩形线圈长为2L、宽为L，匝数为N，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，理想变压器的原、副线圈匝数分别为n0、n1和n2，两个副线圈分别接有电阻R1和R2，当发电机线圈以角速度ω匀速转动时，理想电流表读数为I，不计线圈电阻，下列说法正确的是()A．通过电阻R2的电流为B．电阻R2两端的电压为C．n0与n1的比值为D．发电机的功率为11、（6分）洛埃德在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装置．如图所示，单色光从单缝S射出，一部分入射到平面镜后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹．单缝S通过平面镜成的像是S′.通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致．(1)如果S被视为其中的一个缝，相当于另一个“缝”；(2)实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h＝0.15mm，单缝到光屏的距离D＝1.2m，观测到第3个亮条纹中心到第12个亮条纹中心的间距为22.78mm，则该单色光的波长λ=________m．(结果保留1位有效数字)(3)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离________．A．将平面镜稍向上移动一些B．将平面镜稍向右移动一些C．将光屏稍向右移动一些D．将光源由红色光改为绿色光12、（12分）某物理学习小组设计了如图所示的实验装置，测定重力加速度，验证动量守恒定律。（1）将小球A静止悬挂，使其轻触桌面与桌面无作用力，测量悬点到球心的距离为L。（2）桌上不放B球，用手将A球拉开一个小角度后释放，小球过最低点开始计时并计数为0，直到小球第n次通过最低点测得所用时间为t，则单摆的周期T=__________，利用单摆的周期公式求得重力加速度g=__________。（用L、n（3）用天平测出A、B两球的质量mA、mB，将小球B放在水平桌面边缘，把A球向左拉开角度θ后释放，碰撞后A向左摆起的最大角度为α。小球B落在水平地面P点，测出桌面边缘离地的高度为h，OP=x。计算出A球碰前的速度大小为v0，碰后的速度大小为vA，B球碰后的速度大小为vB，则②若满足关系式_____________________（用mA、mB、v0、vA、vB表示则A、B两球碰撞过程中动量守恒。质量为m＝0.2kg且厚度不计的活塞与汽缸底部之间封闭了一部分气体，此时活塞与汽缸底部之间的距离为24cm，在活塞的右侧12cm处有一对与汽缸固定连接的卡环，气体的温度为300K，大气压强p0＝1.0×105Pa.现将汽缸竖直放置，如图(b)所示，取g=10m/s2.求：(1)活塞与汽缸底部之间的距离；(2)将缸内气体加热到630K时封闭气体的压强．14、（14分）霍尔推进器主要包括以下步骤：霍尔效应使电子被约束在一个磁场中，并通过电场被加速，电子撞击推进剂(氙气、氩气等)分子，导致电子被剥离，形成离子。形成的离子在电场的作用下沿着轴向加速，加速后的离子向外喷出，反冲产生推力。在某局部区域可简化为如图所示的模型。XOY平面内存在方向向右的匀强电场和垂直坐标平面向里的匀强磁场，电场强度为E，磁感应强度为B，质量为m、电荷量为e的电子从坐标O点沿Y轴正方向入射，不计重力及电子间相互作用。(1)若离子质量为M，加速后以v速度沿轴向方向喷出，单位时间喷出离子数为n，求推进器产生的推力F；(2)在某局部区域内，当电子入射速度为vo时，电子沿Y轴做直线运动，求vo的大小；(3)在某局部区域内，若电子入射速度为，电子的运动轨迹如图中的虚线所示，求运动到离Y轴的最远距离x和回到Y轴坐标y。15、（18分）如图所示，倾角为30°、绝缘、光滑、无限长的斜面上相距为的水平虚线MN、PQ间有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，“日”字形闭合导体线框沿斜面放置，ab边平行于PQ边，线框宽ab为L，cd到MN的距离为，将金属框由静止释放，cd边和ef边都恰好匀速通过磁场。已知ab、cd、ef边的电阻分别为R、R、3R，其它部分电阻不计，运动中线框平面始终与磁场垂直，ab边始终平行PQ，不计空气阻力，重力加速度大小为g。求：（1）cd边和ef边通过磁场的速度大小之比；（2）cd边刚进入磁场到ef边刚离开磁场的过程，重力的冲量大小；（3）整个线框穿过磁场过程中，ab段电阻中产生的焦耳热。题号123456789答案DDDCABDCDABBCD备注：答案中“l”用“L”表示也给分（3）mAv0=-mAvA+mBvB或者mAv0+mAvA=mBvB解：每经过最低点两次完成一次全振动由周期公式可得①碰前A球可得碰后A球向左运动可得碰后B球做平抛运动联立可得；②由系统动量守恒可得mAv0=-mAvA+mBvB13.(1)20cm（4分）(2)1.4×105Pa（6分）解析(1)汽缸水平放置时，活塞与汽缸底部之间的距离L1＝24cm气体压强p1＝1.0×105Pa，气体体积V1＝L1S；汽缸竖直放置时，活塞与汽缸底部之间的距离为L2气体等温变化，根据玻意耳定律p1V1＝p2V2（2分）得活塞与汽缸底部之间的距离（2分）(2)活塞到达卡环前是等压变化，到达卡环后是等容变化，应分两个阶段来处理．气体初状态压强p2＝1.2×105Pa，体积V2＝L2S，温度T2＝300K气体等压变化，根据盖—吕萨克定律得此时气体温度T3=·T2＝540K<630K（2分）则活塞到达卡环后，温度继续上升，气体等容变化，p3＝1.2×105Pa，T3＝540K，T4＝630K，根据查理定律（2分）解得加热到630K时封闭气体的压强（2分）vo=x=⃞,y=(n=1、2、3…)【解析】(1)根据动量定理得Ft=ntMV，解得F=nMV（4分）(2)由题知，入射速度为时，电子沿r轴做直线运动则有Ee=ev,B，解得vo=（4分）(3)由于电子入射速度为，初速度可分解为向Y正方向和Y负方向两个合成，把洛伦兹力分解为两个分力，其中Ee=evB，解得vo=则电子可以看作向正方向匀速直线运动在轴左侧以匀速圆周运动，根据运动的合成：到达离轴最远时速度（2分）求方法一：根据动能定理有，解得求方法二：由牛顿第二定律得，解得圆周运动半径为又，解得求方法三：方向动量定理求方法一：到达轴时间为周期的倍，由公式，解得周期T=解得y=⃞n=1、2、3…)Y轴坐标，y=vnT解得y=⃞n=1、2、3…)求方法二：根据X方向动量定理EeBr,Ai-eEXT=0，解得（2分）15.（18分）（1）cd边进入磁场时速度大小为v1，cd边中电流大小为I1①（1分）设线框质量为m，对线框有联立ef边进入磁场时速度大小为v2，ef边中电流大小为I2mgsin30o=BImgsin30o=BI2L联立得