湖南省长沙市湖南师大附中2024-2025学年高二下学期期中考试物理试题（含答案）

第第页湖南省长沙市湖南师大附中2024-2025学年高二下学期期中考试物理试题一、单项选择题（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，只有一项是符合题目要求的）1．关于分子动理论，下列说法中正确的是（）A．图甲中油酸分子直径近似等于实验中滴入浅盘中油酸酒精溶液的体积与它形成油膜面积的比值B．图乙为分子力F随分子间距r变化的关系图像，r从0.5r0增大到10r0过程中，分子间的引力先减小后增大，分子势能先减小后增大C．图丙为同一气体不同温度下分子的速率分布图，温度T2时分子运动更剧烈，所以温度更高D．图丁为布朗运动的示意图，温度越高，每个液体分子的速率均变大；微粒越大，撞击到微粒的液体分子数增多，液体分子对微粒撞击作用的不平衡性越明显2．传感器是将其他信号转化为电信号的电学仪器，广泛应用于日常生产生活中。某种酒精检测仪的主要元件是酒精气体传感器，其电阻值与酒精气体浓度的关系如图甲所示。该酒精检测仪电路原理如图乙所示，R2A．当被检测者没有饮酒时，电压表的示数为零B．在对饮酒者进行测试时，电压表的示数增大C．在对饮酒者进行测试时，电流表的示数减小D．在对饮酒者进行测试时，电源的效率降低3．2024年5月3日嫦娥六号探测器由长征五号遥八运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射，之后准确进入地月转移轨道，由此开启世界首次月背“挖宝”之旅。如图所示为嫦娥六号探测器登月的简化示意图，首先从地球表面发射探测器至地月转移轨道，探测器在P点被月球捕获后沿椭圆轨道①绕月球运动，然后在P点变轨后沿圆形轨道②运动，下列说法正确的是（）A．飞船在轨道①上经过P点时应该加速才能进入轨道②B．飞船在轨道②上的环绕速度大于月球的第一宇宙速度C．飞船在轨道①上经过P点时的加速度与在轨道②上经过P点时的加速度相同D．飞船在轨道①上的周期小于轨道②上的周期4．如图所示，A、B、C、D是边长为L的正方形的四个顶点，在A点和C点放有电荷量均为q的正点电荷，在B点放一个未知点电荷q'A．q'是正电荷，电荷量B．q'是负电荷，电荷量C．将q'D．将q'5．CS是一款优秀的第一人称射击类游戏，竞技性极强，在对局中经常需要队友之间的战术配合，“封高台烟”就是其中比较经典的战术之一。这种战术需要一名玩家通过反弹（可认为是完全弹性的，反弹前后水平速度方向反向、大小不变，竖直速度不变）的方式将烟雾弹扔到身后高度为H的高台上去，其路径可简化为如图所示（烟雾弹水平到达高台），重力加速度为g。下列说法正确的是（）A．反弹点的高度为HB．烟雾弹离手到墙壁的时间为tC．烟雾弹离手的初速度为2gHD．若高台上有一高度为H的顶篷，若烟雾弹恰好水平通过顶篷边缘，则将会落在高台上距高台边2L6．如图光滑水平面上有a、b、c、d四个弹性小球，质量分别为m、9m、3m、m。小球a一端靠墙，并通过一根轻弹簧与小球b相连，此时弹簧处于原长。小球b和c接触但不粘连。现给小球d一个向左的初速度v0A．整个过程中小球a、b、c、d和弹簧组成的系统动量守恒B．整个过程中四个弹性小球a、b、c、d的机械能守恒C．小球a速度的最大值为9D．弹簧弹性势能最大值为9二、多项选择题（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．关于下列仪器的原理说法正确的是（）A．干簧管可以用来做磁敏传感器，其原理是电磁感应B．红外体温计是根据物体的温度与发射的红外线强度变化关系进行工作的C．超声波测速仪是利用了多普勒效应，汽车驶向测速仪的速度越大，测速仪接收到的反射波频率就越高D．钳形电流表既可以测交变电流的大小，也可以测恒定电流的大小8．位于坐标原点O的波源在t=0时开始振动，振动图像如图所示，所形成的简谐横波沿x轴正方向传播。平衡位置在x=3.5mA．波的周期是0.1sB．波的振幅是0.2mC．波的传播速度是10m/sD．平衡位置在x=4.5m9．如图所示，AC为一半径为R的14圆弧，O为圆弧的圆心，OABC构成正方形，图中阴影部分ABC为某种透明材料的横截面。在圆心O处放一激光发射器，发射器能够发出细光束OD垂直照射在14圆弧上，并且光束能够以一定的角速度从OA开始逆时针转过90∘，激光在真空中的波长λA．n=2 B．n=C．x=2（3−10．某电磁缓冲装置如图所示，两足够长且间距为L的平行金属导轨置于同一水平面内，导轨左端与一阻值为R的定值电阻相连，导轨BC段与B1C1段粗糙，其余部分光滑，AA1右侧处于磁感应强度大小为B方向竖直向下的匀强磁场中，AA1、BB1、CC1A．金属杆经过AA1B．在整个过程中，定值电阻R产生的热量为1C．金属杆经过BB1D．若将金属杆的初速度加倍，则金属杆在磁场中运动的距离大于4d三、实验题（本题共16分，其中第11题6分，第12题10分）11．（1）如图所示的四个图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的四个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是（用符号表示）（2）在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，所用的油酸酒精溶液的浓度为a，测量中，某位同学测得如下数据：测得体积为V的油酸酒精溶液共有N滴；滴入1滴这样的溶液到准备好的水面撒有痱子粉的盛水的浅盘里，散开后的油膜面积为S，则用以上题中给出的符号表示分子直径d的大小的表达式为：d=（3）该同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，发现自己所测得的数据偏大，则对出现这种结果的原因，下列说法中可能正确的是A.油酸未完全散开B.油酸溶液浓度低于实际值C.计算油膜面积时，将所有不足一格的方格计为一格D.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸体积进行计算12．传感器在科研、生活、生产中有广泛的应用。小李想根据热敏电阻的阻值随温度变化的规律，探测温度控制室内的温度。实验室提供的器材有：热敏电阻RT电流表G（内阻Rg为80Ω，满偏电流为I定值电阻R（阻值为20Ω）；电阻箱R0（阻值0~999.9Ω电源E（电动势恒定，内阻不计）；单刀双掷开关S1、单刀单掷开关S请完成下列步骤：（1）该小组设计了如图（a）所示的电路图。根据图（a），在答题卡上完成图（b）中的实物图连线。（2）开关S1、S2断开，将电阻箱的阻值调到（填“最大”）或“最小”）。开关S1接1，调节电阻箱，当电阻箱读数为20Ω时，电流表示数为Ig。再将S1改接2，电流表示数为13I（3）该热敏电阻RT阻值随温度t变化的RT-t曲线如图（c）所示，结合（2）中的结果得到温度控制室内此时的温度约为（4）电阻R的可能作用是。A．限制通过RTB．增加电流表G的灵敏度C．保护电流表G不被烧坏D．与G表组成大电流计，调节测温区间四、解答题（本题共40分，其中第13题10分，第14题14分，第15题16分）13．汽缸长为L=2m，固定在水平面上，汽缸中有横截面积为S=50cm2的光滑活塞封闭了一定质量的理想气体。已知环境温度为t=27℃，大气压强为p（1）求活塞到达缸口时缸内气体压强；（2）求活塞到达缸口时水平拉力的大小。14．如图（a）所示，在竖直面内以O点为坐标原点、取水平向右为x轴正方向、竖直向上为y轴正方向建立直角坐标系xOy。坐标系所在空间存在着匀强电场和匀强磁场，t=0时电场方向沿y轴负方向，其方向变化如图（b）所示，磁场垂直于坐标系平面向外。电荷量大小为q的小球（可视为质点）在t=0时刻从坐标原点O获得一沿x轴正方向的初速度，恰好能够在坐标平面内做匀速圆周运动，运动一圈后开始沿直线运动，重力加速度为g，求：（1）小球的电性和质量以及匀强磁场的磁感应强度大小；（2）小球的初速度大小；（3）t=2.5t15．如图甲所示，平行金属导轨ADEFG一A'D'E'F'G'间距为l=0.6m。其中AD、A'D'为处于竖直平面半径R=1m的14圆弧，D、D'为圆弧的最低点，此区域有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B1=2T。DD'右侧的轨道处于水平面上，相同宽度均为b=1.0m的三个区域，除DD'E'E和FF'G'G无磁场，其余区域均有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B2=1T。“H”形固联框架由b、c两根相同的金属棒和中间的绝缘轻杆组成（见图乙），静置于DEE'D'现给金属棒a以一竖直向下的初速度v0=3m/s从AA'处冲下，同时给其施加一外力，使棒a恰沿圆弧轨道匀速下滑，运动至DD'时立即撤去此外力，棒a在DEE'D'区域与“H”形框架发生正碰而粘在一起成组合体，组合体穿越EFF'E'磁区，组合体整个刚经过GG'时闭合电键k，最终达到稳定的运动状态。已知三根金属棒质量均为m=0.1kg，电阻均为r=2Ω，长度均为l=0.6m，绝缘轻杆长度为d=0.5m。整个过程金属棒均与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计，所有接触处皆光滑。取重力加速度g=10m/s2。求：（1）a棒从AA'运动到DD'的过程中，通过金属棒b的电量和该外力对a棒所做的功（π≈3）；（2）组合体最终的速度大小；（3）画出组合体穿越水平面上EFF'E'磁场区域过程中，c棒两端的电压UHH'随位移x变化的图像。（以EE'位置为坐标原点O）

答案解析部分1．【答案】C【解析】【解答】A．油酸分子的直径等于一滴纯油酸的体积与油膜面积之比，故A错误；B．根据分子力与分子间距的关系图，可知分子间距从r从0.5r0增大到10r0过程中，分子间的引力一直减小，分子力先做正功再做负功，所以分子势能先变小，后变大，故B错误；C．由图可知，T2中速率大分子占据的比例较大，则说明T2对应的平均动能较大，T2对应的温度较高，所以温度T2时分子运动更剧烈，故C正确；D．布朗运动中温度越高，液体分子的平均速率变大，微粒越大，撞击到微粒的液体分子数增多，液体分子对微粒撞击作用的不平衡性越不明显，故D错误。故答案为：C。

【分析】逐一分析每个选项，结合分子动理论的基本概念和实验原理进行判断。2．【答案】D【解析】【解答】A．当被检测者没有饮酒时，根据图甲可知，R1接入电阻为60Ω，可知，此时电压表的示数为UBC．对饮酒者进行测试时，根据图甲可知，R1接入电阻减小，外电路总电阻减小，干路电流增大，电流表示数增大，电源内阻与RD．设外电路总电阻为R，电源的效率为η=I2R故答案为：D。

【分析】这道题的核心是分析酒精气体传感器的电阻随酒精浓度的变化，以及这种变化对电路中电压、电流和电源效率的影响，关键在于结合图甲的电阻-浓度曲线，分析图乙中串联电路的动态变化。3．【答案】C【解析】【解答】A.从椭圆轨道进入圆形轨道需减速降低轨道高度，飞船在椭圆轨道①上经过P点时应该减速做向心运动变轨到轨道②，故A错误；

B.轨道②半径大于月球半径，由可知速度更小，月球的第一宇宙速度是贴近地面的卫星绕月球做匀速圆周运动的最大速度，即为由月球的万有引力提供向心力可得

GM月mR月2=mv2R月，v=GM月R月

飞船在轨道②上的环绕速度

v2=GM月R月+h

其中h是飞船距月球表面的高度，可知飞船在轨道②上的环绕速度小于月球的第一宇宙速度，故B错误；

C.飞船在轨道①和轨道②上经过P点时受月球引力相同加速度相同，计算验证：设飞船在轨道②上的环绕半径为r，由牛顿第二定律可得

GM月故选C。

【分析】（1）需掌握开普勒定律和变轨原理：椭圆轨道变圆轨道需在近月点减速；加速度仅由万有引力决定；周期比较需分析轨道半长轴；隐含条件是变轨时机械能变化但引力势能相同点加速度不变；

（2）易错点：混淆加速/减速对轨道高度的作用，误认为加速会进入高轨道；忽略第一宇宙速度对应最小轨道半径的最大速度；错误判断椭圆与圆形轨道的周期关系。4．【答案】B【解析】【解答】AB．A点的点电荷在D点产生的电场的电场强度方向沿AD方向，C点的点电荷在D点产生的电场的电场强度方向沿CD方向，所以D点的合电场强度方向沿BD方向，故B点的未知点电荷在D点产生的电场的电场强度方向沿DB方向，则B点的未知点电荷带负电，且有k解得q'CD．根据等量正电荷电场的分布情况可知，将负点电荷q'故答案为：B。

【分析】这道题的核心是利用点电荷的电场强度叠加原理，先计算A、C两点正电荷在D点的合场强，再根据D点场强为零的条件，求出B点未知电荷的电性和电量。最后分析将该电荷沿BD移动时的电势能变化。5．【答案】D【解析】【解答】AB．若把整个路径补完，应该是一段完整的平抛运动的反过程，则H=解得时间t=那么到达墙壁的时间为t反弹点的高度应34C．根据能量守恒1而v解得v0D．水平通过顶篷，从时间上来说，反弹到达顶篷的时间为2t2而v水平t2=L，从顶篷下降H则需要故答案为：D。

【分析】本题的核心是利用平抛运动的对称性来分析烟雾弹的反弹轨迹，可以将整个反弹路径看作是一个完整平抛运动的后半段，通过补全轨迹来简化计算。6．【答案】C【解析】【解答】A．由于墙壁对a球有弹力作用，整个过程中小球a、b、c、d和弹簧组成的系统动量不守恒，故A错误；B．整个过程中弹簧与四个弹性小球的系统机械能守恒，所以四个弹性小球a、b、c、d的机械能不守恒，故B错误；D．小球d与小球c碰撞，设小球c碰撞后速度为v1，小球d碰撞后速度为v2，由动量守恒和机械能守恒定律得m解得v1=小球c与小球b碰撞，设小球c碰撞后速度为v3，小球b碰撞后速度为v4，由动量守恒和机械能守恒定律得3m解得v3=-小球b向左运动速度为零时，弹簧弹性势能最大，则EpmC．小球b压缩弹簧，到弹簧恢复原长过程，小球b与弹簧组成的系统机械能守恒，小球b向右的速度大小为v4；当小球a、b向右运动，弹簧恢复原长时，小球a的速度最大，设小球a的速度大小为v5，小球b的速度大小为v6，由动量守恒和机械能守恒定律得解得v5故答案为：C。

【分析】这道题的核心是分阶段处理弹性碰撞和弹簧的相互作用，首先分析d与c、c与b的两次弹性碰撞，利用动量守恒和机械能守恒求出碰撞后的速度，然后分析b压缩弹簧再弹开的过程，找到弹簧弹性势能的最大值和a球的最大速度。7．【答案】B,C【解析】【解答】A．干簧管是一种磁控开关，其原理是利用磁场对磁性材料的吸引力，使管内的金属簧片吸合或断开，并非电磁感应，A错误；B．红外测温仪是根据物体的温度越高发射的红外线越强的原理进行工作的，B正确；C．根所多普勒效应，波源和接收者相互靠近时，接收到的频率升高，所以汽车驶向测速仪的速度越大，测速仪接收至反射波的频率就越高，C正确；D．钳形电流表的工作原理是电磁感应，交流电能产生变化的磁场，使钳形电流上产生感应电流，所以能测交流电的大小，而直流电不能产生变化的磁场，所以不能测直流电的大小，D错误。故答案为：BC。

【分析】这道题的核心是理解四种不同仪器（干簧管、红外体温计、超声波测速仪、钳形电流表）的工作原理，关键是区分它们各自的物理原理，如磁场控制、热辐射、多普勒效应和电磁感应。8．【答案】B,C【解析】【解答】AB．波的周期和振幅与波源相同，故可知波的周期为T=0.2s，振幅为A=0.2C．P开始振动时，波源第2次到达波谷，故可知此时经过的时间为t=故可得波速为v=xD．波从P传到Q点需要的时间为t'故答案为：BC。

【分析】先从振动图像中提取周期和振幅，再根据波源第2次处于波谷的时间计算波速，最后分析波从P传到Q时P的位置。9．【答案】A,C【解析】【解答】AB．设激光在材料中的传播速度为v，频率为f，由波长、频率和传播速度之间的关系有c=λ0f，v=λ 又n=cv，联立解得CD．设激光发生全反射时的临界角为C，则有sinC解得临界角C刚好不从AB、BC直接射出的光线如图所示AB、BC截面上没有光线直接射出部分的总长度x=2R解得x=2故答案为：AC。

【分析】利用波长、频率和波速的关系c=λ0f、v=λ1f及折射率公式n=cv求解材料的折射率10．【答案】B,D【解析】【解答】AC．设平行金属导轨间距为L，金属杆在AA1B1金属杆在AA1则安培力的冲量−由于d=∑v则金属杆在AA1BB1处的速度为v设金属杆在BB1C1C区域运动的时间为解得v综上有v则金属杆经过的速度大于v0B．在整个过程中，根据能量守恒有μmgd+Q=则在整个过程中，定值电阻R产生的热量为QRD．根据A选项可得，金属杆以初速度v0在磁场中运动有金属杆的初速度加倍，设此时金属杆在BB1C1联立整理得B分析可知当金属杆速度加倍后，金属杆通过BB1C1故D正确。故答案为：BD。

【分析】1.安培力冲量：用动量定理结合电磁感应，推导安培力冲量与位移、电阻的关系。2.能量守恒：初动能转化为摩擦热和焦耳热，结合串联电阻分压求定值电阻产热。3.速度分析：通过动量定理推导BB1处速度，判断与4.初速度加倍：用动量定理对比初速度变化前后的运动距离，分析安培力冲量与位移的关系。11．【答案】dacb；VaNS【解析】【解答】（1）“用油膜法估测分子的大小”实验步骤为：配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液的体积→准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜边缘→测量油膜面积→计算分子直径，因此操作先后顺序排列应是：dacb。

故答案为：dacb（2）1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V'=VN⋅a，1滴油酸酒精溶液形成的油膜面积为S，则分子直径大小为（3）计算油酸分子直径的公式是d=VA．油酸未完全散开，S偏小，故得到的分子直径d将偏大，故A正确；B．如果测得油酸溶液浓度低于实际值，则油酸的实际体积偏小，则直径将偏小，故B错误；C．计算油膜面积时，将所有不足一格的方格计为一格时，S将偏大，故得到的分子直径将偏小，故C错误；D．错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸体积进行计算，可知，V偏大，则计算得到的分子直径将偏大，故D正确；故答案为：AD

【分析】(1)实验步骤遵循“配制溶液→滴入溶液→形成油膜→测量面积”的逻辑顺序。(2)先求出一滴溶液中纯油酸的体积，再用体积除以油膜面积得到分子直径。(3)根据公式d=VS，分析各选项对体积V或面积S的影响，判断分子直径12．【答案】（1）（2）最大；200（3）18（4）C；D【解析】【解答】（1）由图（a）所示的电路图，图（b）中的实物图连线如图所示：（2）由图（a）可知，电阻箱起到保护电路的作用，因此开关闭合前，将电阻箱的阻值调到最大。开关S1接1时，由欧姆定律可得S1接2时，则联立解得RT=200Ω（3）由图（c）可知，RT=200Ω（4）R与S2组成保护电路，也能够与电流表形成大电流挡位，实现测温区间的改变。

故答案为：CD

(2)为保护电路，开关断开时电阻箱阻值调至最大；利用电源电动势不变，通过电流与总电阻成反比的关系，计算出热敏电阻的阻值。(3)在Rt−t曲线上找到(4)电阻R与电流表并联，是为了保护电流表，防止过大电流损坏表头。（1）由图（a）所示的电路图，图（b）中的实物图连线如图所示：（2）由图（a）可知，电阻箱起到保护电路的作用，因此开关闭合前，将电阻箱的阻值调到最大。开关S1接1时，由欧姆定律