河南省许昌市2024-2025学年高二下学期7月期末考试物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1XCS2024—2025学年第二学期期末教学质量检测高二物理注意事项：1、考试时间：75分钟，总分100分。2、答题前，考生务必将自己的姓名、考号涂写在答题卡上。3、回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。用2B铅笔把所选答案涂在答题卡上。1.中国科学院近代物理研究所科研团队首次成功合成新原子核。该原子核存在一种衰变链，其中第1次由衰变成原子核，第2次由衰变成原子核。下列说法正确的是（）A.原子核的比结合能比原子核的比结合能大B.100个原子核经过一个半衰期后一定还剩余50个C.原子核发生衰变时需要从外界吸收能量D.上述两次衰变均α衰变【答案】D【解析】A．衰变为时释放能量，生成核更稳定，比结合能更大，因此的比结合能比小，故A错误；B．半衰期是统计规律，对少量原子核不适用，无法保证100个原子核衰变后一定剩余50个，故B错误；C．原子核衰变是自发过程，会释放能量而非吸收能量，故C错误；D．两次衰变的原子序数均减少2，质量数减少4，符合α衰变（）的特征，故D正确。故选D。2.2025年3月7日，华东理工大学的研究团队成功找到了延长钙钛矿太阳能电池寿命的方法，其特点是成本低、更环保。图甲是该团队研究光电效应的电路图，光电管阴极K为钙金属，逸出功为3.2eV，图乙是氢原子的能级图。下列说法正确的是（）A.若用大量处于能级的氢原子发光照射阴极K，一定能发生光电效应现象B.若用大量处于能级的氢原子发光照射阴极K，所有光子均能使阴极K发生光电效应现象C.在光照强度不变的条件下，滑片从左向右滑动过程中，电流表的示数一定一直增大D.如果将甲图中的电源正负极交换接入电路，调节滑片，一定能使电流表示数为零【答案】A【解析】A．大量处于n=2能级的氢原子跃迁到n=1能级时能释放光子的能量为10.2eV>3.2eV，可知若用大量处于能级的氢原子发光照射阴极K，一定能发生光电效应现象，选项A正确；B．用大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时最多能辐射出3种频率不同的光子，其中3→2的跃迁中辐射光子的能量为1.89eV<3.2eV，则不能使阴极K发生光电效应，则若用大量处于能级的氢原子发光照射阴极K，并非所有光子均能使阴极K发生光电效应现象，选项B错误；C．光电管加正向电压，则在光照强度不变的条件下，滑片从左向右滑动过程中，正向电压变大，可知电流表的示数开始时一直增大，达到饱和后保持不变，选项C错误；D．如果将甲图中的电源正负极交换接入电路，则光电管加反向电压，则调节滑片，只有当光电管两端电压达到反向截止电压时电流表的示数才为零，选项D错误。故选A。3.如图所示，MN为足够大光滑绝缘水平面，A、B是两个关于MN对称的固定点电荷，带电量均为+Q，一个带负电的小球在水平面上P点开始运动，小球始终不离开平面，O为A、B连线与平面的交点，不计小球的大小，则下列判断正确的是（）A.由静止释放小球，此后小球的电势能将一直减小B.由静止释放小球，此后小球的加速度将一直减小C.在P点给小球一个初速度，此后小球的电势能可能保持不变D.在P点给小球一个初速度，若小球经过O点，则小球可能做曲线运动【答案】C【解析】A．根据题意可知，由静止释放小球，小球开始向运动，运动过程中电场力做正功，电势能减小，过点之后，电场力做负功，电势能增加，故A错误；B．由于点位置不确定，由到场强可能一直减小，也可能先增大后减小，过点之后，可能一直增大，也可能先增大后减小，无论是哪种情况，加速度都不可能一直减小，故B错误；C．在P点给小球一个初速度，方向恰好与电场力方向垂直，且恰好提供其做圆周运动的向心力，此时，小球将做匀速圆周运动，电场力不做功，电势能保持不变，故C正确；D．由于小球所受电场力一直指向点，若小球经过O点，则小球一定做直线运动，故D错误。故选C。4.如图所示，M、P、N为一条弹性轻绳上的三点，且。时刻，波源P开始垂直于MN向上起振，振动规律为。此后，测得N点开始起振的时刻为。下列说法正确的是（）A.该波的波长为0.5mB.该波在上述弹性轻绳上的传播速度为2m/sC.N点开始起振时方向向下D.时刻质点M处在正向最大位移处【答案】D【解析】AB．该波的波速周期波长为，选项AB错误；C．N点开始起振时方向与波源P相同，方向向上，选项C错误；D．波传到M点需要的时间时刻质点M已经振动0.25s，即振动了，因M起振方向向上，可知此时处在正向最大位移处，选项D正确。故选D。5.如图所示为半圆形玻璃砖横截面，直径MN与水平面平行。由红、紫两种单色光组成的细光束沿aM从MN边射入玻璃砖，入射角为β，进入玻璃砖后分成两束光分别经过玻璃砖截面边界上的b、c两点，b、c两点分别位于玻璃砖截面最低点的左右两侧。下列说法正确的是（）A.经过b、c两点的分别是红光和紫光B.在同种玻璃中，红光的速率比紫光的速率大C.增大β角，射到c点的光可能会发生全反射D.光从M点传到c点的时间大于从M点传到b点的时间【答案】B【解析】A．因为紫光的频率大于红光的频率，所以对于同一介质，紫光折射率大于红光折射率，由折射定律可知，对不同颜色的光线，当入射角相同时，光的折射率越大，折射角应越小，则经过b、c两点的分别是紫光和红光，故A错误；B．由公式，真空中，紫光和红光速率相等，而在同种玻璃中，紫光折射率大于红光折射率，则红光的速率比紫光的速率大，故B正确；C．如图所示设射到c点的光在M点的折射角为，在c点发生折射，光从玻璃到空气中的入射角为，折射角为。则由光的折射率公式可得由图和题意可得将以上两式对比可得即光线从c点射出时折射角小于，所以即使增大，射到c点的光在c点也不会发生全反射，故C错误；D．如图所示设截面半圆半径为R，以c光为研究对象，由几何关系可得，光从M点到c点的路程为由折射率公式且联立可得，光从M点传到c点的时间其与折射角、折射率无关，则同理可得，光从M点传到b点的时间，故D错误。故选B。6.一定质量的理想气体经历一系列状态变化，其图像如图所示，该气体变化顺序为a→b→c→d→a，图中ab线段延长线过坐标原点，cd线段与p轴垂直，da线段与轴垂直。气体在此状态变化过程中（）A.过程，温度不变，气体吸热B.过程，气体对外做功，内能减小C.过程，温度降低，气体可能吸收热量D.过程，气体放出的热量小于内能的减少量【答案】A【解析】A．过程，根据可知气体的温度不变，内能不变；体积变大，对外做功，根据热力学第一定律可知，气体吸热，选项A正确；B．过程，气体体积变大，对外做功，c点与O点连线斜率比b点大，根据可知温度升高，内能变大，选项B错误；C．过程，气体压强不变，体积减小，根据可知温度降低，内能减小，气体体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知气体放出热量，选项C错误；D．过程，气体体积不变，压强减小，则温度降低，内能减小，根据热力学第一定律可知，放出热量等于内能的减少量，选项D错误。故选A。7.如图所示，绝缘粗糙细杆abc在b处弯折，水平bc段足够长，在虚线AB的右侧区域存在垂直纸面向里的匀强磁场，一带电圆环（可视为点电荷）套在杆上从ab段某处由静止释放，忽略圆环经过弯折处的能量损失，圆环在运动过程中所带电荷量保持不变。下列关于圆环速度v随时间t变化的图像不可能正确的是（）A. B.C. D.【答案】B【解析】设带电圆环的质量为，绝缘粗糙细直杆的动摩擦因数为，当带电圆环从倾角为的倾斜绝缘细直杆上下滑时，设其获得的加速度大小为，由牛顿第二定律可得解得由此可知在带电圆环下滑到倾斜绝缘细直杆的最下端的过程中，做初速度为零的匀加速直线运动，反映在图像上则为过原点的倾斜直线。而当带电圆环进入虚线AB右侧的匀强磁场中后，若圆环带正电，则要受到竖直向上的洛伦兹力，而当洛伦兹力等于其重力时，圆环所受合外力为零，在磁场中将做匀速直线运动，图像为一条平行于时间轴的直线；若洛伦兹力大于重力，则由牛顿第二定律可得可知小环将做加速度减小的减速运动，而随着速度的减小洛伦兹力也随之减小，当洛伦兹力减小到与重力大小相等时，小环将做匀速直线运动；若洛伦兹力小于重力，则由牛顿第二定律有可知小环做减速运动，随着速度的减小，洛伦兹力减小，加速度增大，因此可知小环做加速度增大的减速运动，直至速度减为零；若小环带负电，所受洛伦兹力竖直向下，由牛顿第二定律可得可知小环做减速运动，随着速度的减小洛伦兹力减小，加速度减小，小环做加速度减小的减速运动，直至速度减为零。故ACD正确，B错误。因本题要求选择不正确的选项，故选B。二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分，把所选答案涂在答题卡上。8.在如图所示的电路中，E为电源，内阻为r，L为小灯泡（灯丝电阻可视为不变），为定值电阻，为光敏电阻，其阻值大小随光强度的增大而减小，V为理想电压表。若将照射的光的强度减弱，则下列说法正确的是（）A.电压表的示数变大 B.电源输出功率变大C.通过的电流变大 D.小灯泡变暗【答案】CD【解析】ACD．将照射的光的强度减弱，则阻值变大，总电阻变大，总电流减小，则R1电压减小，即电压表示数变小，R2所在的并联支路电压变大，则通过R2电流变大，通过灯泡L支路的电流减小，则灯泡变暗，则A错误，CD正确；B．因R1大于电源内阻r，可知当阻值变大时，外电路总电阻增加且远离电源内阻，因当电源内阻等于外电阻时电源输出功率最大，可知此时电源输出功率减小，B错误。故选CD。9.图甲为小型发电机与理想变压器变压输电过程的示意图，图乙为该发电机产生的电动势随时间的变化规律。理想变压器的匝数比，阻值未知，，灯泡的额定电压为10V，额定功率为5W。不计发电机线圈内阻及交流电流表A的内阻。若灯泡正常发光，下列说法正确的是（）A.时，通过发电机线圈磁通量变化率为零B.电流表A的示数为C.电阻D.发电机的输出功率为22W【答案】AC【解析】A．由乙图可知，时，感应电动势为0，此时通过发电机线圈磁通量变化率为零，故A正确；BC．原线圈回路满足原副线圈满足其中，，联立解得，，，可知电流表A的示数为，故B错误，C正确；D．发电机的输出功率为，故D错误。故选AC。10.某健身器的简化装置如图所示，整个装置倾斜放置，与水平面的夹角为θ，两侧平行金属导轨相距为l，导轨上端接一阻值为R的电阻，下端接一电容为C的电容器。在导轨间长为d的区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向下的匀强磁场，质量为m的金属棒PQ水平置于导轨上，用平行两侧导轨的绝缘绳索通过定滑轮与拉杆相连。金属棒向上运动时，闭合，断开，向下运动时，断开，闭合。开始时金属棒静止在磁场下方某位置处，电容器不带电，一位健身者用恒定的拉力竖直向下拉动拉杆，金属棒进入磁场时恰好做匀速运动，再经时间t运动至磁场中间位置时撤去拉力，金属棒恰好能运动到磁场上边界，然后金属棒从磁场上边界由静止开始下滑。其它电阻不计、忽略一切摩擦以及拉杆和绳索的质量，金属棒始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度为g。下列说法正确的是（）A.撤去拉力后金属棒向上做匀减速直线运动B.拉力的大小为C.金属棒在磁场中向下运动时加速度逐渐减小D.电容器储存的电场能最大值为【答案】BD【解析】A．撤去拉力后，金属棒向上运动时，安培力安培力与速度成正比，合力不是恒定，因此金属棒做的是非匀减速直线运动，故A错误。C．向下运动时电容器充电，电流牛顿第二定律得mgsinθ-B2l2Ca=ma解得加速度恒定，故C错误。D．当金属棒向下匀速时速度最大电容器电压E=Blvmax电场能最大值其中解得，故D正确。B．向上匀速时而代入后化简得，故B正确。故选BD。三、实验探究题：本大题有2小题，11题每空2分，12题每空2分，共16分。11.某同学用如图所示装置验证动量守恒定律。斜槽轨道被竖直固定在水平桌面上，其末端Q伸出桌面外且切线水平；挡板b竖直固定，点O是Q点的水平投影点；小钢球1和玻璃球2的大小相等且均可视为质点；图中的P、M、N是小球与挡板的撞击点。请回答下列问题：（1）用游标卡尺测量出的小钢球的直径如下图所示，可知小钢球直径d=________cm。（2）第一次在不放玻璃球2时，将小钢球1从斜槽上E点由静止释放，它撞击在挡板b上；第二次将玻璃球2放在斜槽末端Q处，小钢球仍从E点由静止释放，它们均撞击在挡板b上。则第一次小钢球1撞击在挡板b上的________点（选填“P”“M”或“N”）。（3）要完成该实验，必须测量的物理量有________________（填正确答案标号）。A．小钢球1和玻璃球2的质量m1、m2B．小钢球1或玻璃球2的直径dC．E、Q之间的竖直高度hD．Q、O之间的水平距离xE．OP、OM、ON的长度HP、HM、HN（4）在误差允许范围内，关系式__________成立，说明两球在碰撞过程中动量守恒。（用所测的物理量表示且为最简形式）【答案】（1）1.070（2）M（3）AE（4）【解析】（1）[1]游标卡尺是二十分度的，每个小格长度是，第刻线与主尺的，根据测量原理可得求得读数即为；（2）[2]小球离开轨道后做平抛运动，设挡板与抛出点之间的水平距离为由平抛运动规律得小球做平抛运动的初速度越小，下落距离越大，碰撞后小球1的速度变小，小于碰撞前的速度，碰撞后小球2的速度小于小球1的速度，由此可知，碰撞后1的速度最小，2的速度最大，由此可知：第一次小钢球1撞击在挡板b上的M点，第二次小钢球1撞击在挡板b上的N点，玻璃球2撞击在挡板b上的P点．因此，第一次小钢球1撞击在挡板b上的M点；（3）[3]要验证的关系式是其中则带入可得化简得则要完成该实验，必须测量的物理量有A和E；故选AE。[4]由上问求解可知，在误差允许范围内，关系式成立，说明两球在碰撞过程中动量守恒。12.某同学设计了如图甲、乙所示的实验电路测量某电源的电动势E（约为3V）和内阻r（约为2Ω）。已知电流表的内阻约为1Ω，电压表的内阻约为3kΩ，滑动变阻器最大电阻为20Ω、额定电流为1A，定值电阻。请完成下列步骤中的填空，并按要求作答。（1）分别将甲、乙两电路中的滑动变阻器的滑片P移至最左端，闭合开关S，移动滑片P改变滑动变阻器的接入阻值，记录几组电压表示数U和对应的电流表示数I；（2）重复步骤（1），根据甲、乙两组实验数据在同一坐标系内描点作出U—I图像如图丙所示，图中标记为Ⅱ的图线采用的是实验电路______（填“甲”或“乙”）；（3）为了减小系统误差，本实验应选用图______（填“甲”或“乙”）实验电路，并在图丁中用笔画线代替导线完成你所选出电路图的实物连接______；（4）利用图丙提供的信息可以修正该实验的系统误差，则修正后被测电源的内阻______（选用、、、、中的几个量表示）。【答案】（2）甲（3）甲见解析（4）【解析】（2）[1]图甲中将电压表、电源与定值电阻等效为一个新电源，电动势与内阻的测量值为等效新电源的等效电动势与内阻，可知，电动势与内阻的测量值均偏小，图乙中将电流表、电源与定值电阻等效为一个新电源，电动势与内阻的测量值为等效新电源的等效电动势与内阻，可知，电动势的测量值等于真实值，内阻的测量值偏大，即图甲的测量值均小于图乙的测量值，结合图丙可知，图中标记为Ⅱ的图线采用的是实验电路甲。（3）[2]图甲的系统误差在于电压表的分流影响，图乙的系统误差在于电流表的分压影响，由于待测电源的内阻约为2Ω，一般与电流表内阻相差不多，而远远小于电压表的内阻，则电压表分流影响小一些，可知，为了减小系统误差，本实验应选用图甲；[3]根据图甲电路图连接实物图如图所示（4）[4]图甲中电压表分流值为当路端电压为0，即发生短路时，电压表没有分流，图线Ⅱ与横轴交点为真实值。图乙中电流表分压值为当干路电流为0，即发生断路时，电流表没有分压，图线Ⅰ与纵轴的交点为真实值，将图线Ⅱ在横轴的交点与图线Ⅰ在纵轴的交点连接起来，该连线为真实的图像，则有解得四、计算题：本题共3小题，13题10分，14题12分，15题16分，共38分。（1）重物恰好开始下降时缸内气体的温度；（2）重物刚与地面接触时缸内气体的温度。【答案】（1）（2）【解析】（1）分析汽缸中的气体，初态时温度，压强，末态（重物恰好开始下降时），设汽缸中气体温度为，压强为，活塞处于平衡状态，受力分析有解得汽缸中的气体做等容变化，由查理定律有解得（2）活塞从开始运动至重物刚好与地面接触过程中，气体做等压变化，设末态温度为，初、末状态的体积分别为，由盖—吕萨克定律有解得14.如图所示，在空间中存在沿着z轴正方向的匀强磁场或匀强电场，z轴经过O点垂直于坐标系xOy所在的平面，磁感应强度大小为B，电场强度大小为E。将一检测器Q垂直于z轴放置于该空间，检测器中心在z轴上，当粒子撞击检测器Q时，检测器被撞击的位置会发光。在检测器所在平面上建立另一坐标系，，，之间的距离。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴上的A点沿x轴正方向以初速度射入场中，运动过程粒子所受重力可以忽略不计。（1）若空间内只存在匀强磁场，其轨迹圆的圆心在O点，求A点的位置，用坐标表示；（2）若空间内只存在匀强电场，求检测器上发光点的位置，用坐标表示；（3）若空间内同时存在上述的匀强磁场和匀强电场，求检测器上发光点的位置坐标及粒子打在检测器上