湖北省2024-2025學年高二上學期1月期末物理試題（解析版）

高級中學名校試卷PAGEPAGE1湖北省2024—2025學年秋季學期高二期末聯(lián)考物理試卷注意事項：1．答題前，先將自己的姓名、準考證號填寫在試卷和答題卡上，并將準考證號條形碼粘貼在答題卡上的指定位置。2．選擇題的作答：每小題選出答案后，用2B鉛筆把答題卡上對應題目的答案標號涂黑。寫在試卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。3．非選擇題的作答：用黑色簽字筆直接答在答題卡上對應的答題區(qū)域內。寫在試卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。4．考試結束后，請將本試卷和答題卡一并上交。一、選擇題：本題共10小題，每小題4分，共40分。在每小題給出的四個選項中，第1~7題只有一項符合題目要求，第8~10題有多項符合題目要求。每小題全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。1.以下哪個措施是為了防止渦流的危害（）A.電磁爐所用的鍋要用金屬厚平底鍋B.變壓器用互相絕緣的硅片疊成鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯C.利用金屬探測器探測埋在地下的地雷D.磁電式電表的線圈常常用鋁框做骨架，把線圈繞在鋁框上【答案】B【解析】AC．電磁爐所用的鍋要用金屬厚平底鍋、利用金屬探測器探測埋在地下的地雷都是對渦流的應用，故AC錯誤；B．相互絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯，可減小變壓器中的渦流，是防止渦流的危害，故B正確；D．磁電式電表的線圈常常用鋁框做骨架，把線圈繞在鋁框上，是利用電磁阻尼盡快使得線圈停止運動，故D錯誤。故選B。2.如圖所示為一根粗細均勻的木筷，下端繞幾圈鐵絲，豎直浮在水杯中，將木筷豎直向上拉一小段距離A，然后由靜止釋放并開始計時，經時間木筷第一次下降到最低點。在一段時間內木筷在豎直方向的上下振動可近似看作簡諧運動。若取豎直向上為正方向，則木筷的振動方程為（）A. B.C. D.【答案】C【解析】由題意，木筷在豎直方向的做簡諧運動。從平衡位置向上拉開距離A后由靜止狀態(tài)釋放，則釋放點為簡諧運動的最高點，振幅為A，且初相為。木筷從最高點下降至最低點的時間為半個周期，可得即振動方程為故選C。3.如圖所示，在正方形的四個頂點處固定平行長直導線，導線中通入大小相等的恒定電流，方向垂直正方形平面，下列截面圖中，在正方形中心O處磁感應強度最大的是（）A. B. C. D.【答案】D【解析】令每根導線在O點產生的磁感應強度為B。根據題意，由右手螺旋定則知A項圖中處于對角線的兩根導線電流產生磁場正好相互抵消，所以O點的磁感應強度為0；B項圖中O點的磁感應強度為2B；同理可知C項圖中O點的磁感應強度為2B；D項圖中O點的磁感應強度為。故選D。4.如圖所示，用的鐵錘釘釘子。打擊前鐵錘的速度大小為，方向豎直向下打擊后鐵錘的速度變?yōu)?。設打擊時間為，g取，鐵錘釘釘子的平均作用力（）A.200N B.205N C.20N D.25N【答案】B【解析】以鐵錘為研究對象，取豎直向上為正方向，則打擊之前鐵錘的速度為打擊之后鐵錘的速度為設釘子對鐵錘的平均作用力為F，方向豎直向上，根據動量定理可得代入數據解得根據牛頓第三定律可得鐵錘釘釘子的平均作用力大小為205N，方向豎直向下。故選B。5.如圖甲所示，面積為，匝數為150匝的線圈所在區(qū)域存在垂直線圈平面的磁場，磁感應強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，規(guī)定磁場垂直紙面向里為正，線圈與定值電阻R相連。下列說法正確的是（）A.時，穿過線圈的磁通量為30WbB.時，線圈中的電流改變方向C.0~5s內，線圈都有擴張的趨勢D.0~5s內，b點電勢均比a點電勢高【答案】D【解析】A．當時，，穿過平面的磁通量，故A錯誤；BD．磁場先向里減小，再向外增大，由楞次定律可判斷出在5s內的感應電流方向始終相同，且為線圈順時針方向，則b點電勢均比a點電勢高，故B錯誤，D正確；C．根據“增縮減擴”的規(guī)律可判斷出線圈在內具有擴張趨勢，而在內具有收縮趨勢，故C錯誤。故選D。6.如圖所示為電流天平，可以用來測量虛線框內勻強磁場的磁感應強度B。它的右臂掛著邊長為L的正方形線圈abcd，匝數為n，ab、cd邊水平，線圈的一半處于勻強磁場內，磁場方向與線圈平面垂直。當線圈中通入逆時針方向電流I時，調節(jié)砝碼使兩臂達到平衡。撤去磁場后，需要在左盤中增加質量為m的砝碼，才能使兩臂再次達到新的平衡。則（）A.磁場方向垂直紙面向里，磁感應強度的大小為B.磁場方向垂直紙面向外，磁感應強度的大小為C.磁場方向垂直紙面向里，磁感應強度的大小為D.磁場方向垂直紙面向外，磁感應強度的大小為【答案】A【解析】撤去磁場后，線圈所受安培力消失，左盤需增加質量為的砝碼才能平衡，對右盤砝碼及線圈整體進行受力分析可判斷出線圈所受總安培力方向為豎直向上，且大小由左手安培定則可得磁感應強度方向為垂直紙面向里，匝線圈所受總安培力解得故選A。7.圖甲為“魔幻飛碟變形球”，用腳將其踩扁，松開腳一段時間后球會彈起。其簡化模型如圖乙，兩物塊A、B拴接在輕彈簧兩端。通過物塊A向下壓縮彈簧至某一位置后由靜止釋放，則物塊B會被彈起離開地面，空氣阻力和彈簧的質量忽略不計。下列說法正確的是（）A.松開腳，B離開地面前，A、B以及彈簧組成的系統(tǒng)機械能不守恒B.松開腳，B離開地面后，A、B以及彈簧組成的系統(tǒng)動量守恒C.松開腳，B離開地面之前，地面對B彈力的沖量大于A動量的變化量D.從B離開地面到彈簧第一次恢復原長的過程中，A的動量變化量小于B的動量變化量【答案】C【解析】A．松開腳后，A、B及彈簧組成的系統(tǒng)只有系統(tǒng)內部彈力做功，則系統(tǒng)機械能守恒，故A錯誤；B．B離開地面以后，A、B及彈簧組成的系統(tǒng)在豎直方向合力不為0，所以動量不守恒，故B錯誤；C．B離開地面之前，對系統(tǒng)A、B及彈簧組成的系統(tǒng)在豎直方向使用動量定理，選取豎直向上為正方向，可得顯然地面對B的沖量，故C正確；D．從B離開地面到彈簧第一次恢復原長過程中，對A在豎直方向使用動量定理有對B有可得A的動量變化量大于B的動量變化量，故D錯誤。故選C。8.一列簡諧橫波在時的波動圖像如圖甲所示，質點M、N剛好在平衡位置，質點P在波峰。質點N的振動圖像如圖乙所示，下列說法正確的是（）A.波沿x軸負方向傳播B.波沿x軸正方向傳播C.時，質點M的振動速度正在增大D.時，質點N的振動加速度正在增大【答案】BD【解析】AB．由圖可知質點N在時刻在向下振動，可判斷出波沿x軸正方向傳播，故A錯誤，B正確；C．由圖乙可知周期為4s，當時，質點M在平衡位置上方朝最大位移處運動，振動速度正在減小，故C錯誤；D．時，質點N在平衡位置下方朝最大位移處運動，則質點N的振動加速度正在增大，故D正確。故選BD。9.如圖所示，小球A、B質量分別為m、2m，小球B置于光滑水平面上，小球A從高為h處由靜止開始向下擺動，并在最低點與小球B相碰，不計空氣阻力。則碰后A球能夠擺起的最大高度可能為（）A B. C. D.【答案】AB【解析】對小球A從高為h處向下擺動過程由機械能守恒得如果A、B小球發(fā)生彈性碰撞，則取水平向左為正方向，水平方向滿足動量守恒系統(tǒng)機械能守恒碰后對A球有解得如果A、B小球發(fā)生完全非彈性碰撞，則水平方向滿足動量守恒碰后對小球A由機械能守恒得解得則碰后A球能夠擺起的最大高度。10.如圖所示，圓形區(qū)域內存在磁場Ⅰ，方向垂直xOy平面向外，半徑為R，圓心位于原點O，磁感應強度大小為（未知），擋板MN平行于x軸，與磁場Ⅰ邊界相切于P點，P點處開有小孔。MN下方存在垂直平面向里磁場Ⅱ，磁感應強度大小為。位于磁場Ⅰ左側，長為的粒子源關于x軸對稱，沿x軸正方向持續(xù)發(fā)射速率為v、質量為m、電量為的粒子，射出的粒子個數沿y軸方向均勻分布。所有粒子經磁場Ⅰ偏轉后均從P點射出，厚度不計的擋板KL垂直于MN，，帶電粒子的重力及粒子間的相互作用忽略不計，粒子打在擋板上均被擋板吸收。下列說法正確的是（）A.磁場Ⅰ的磁感應強度的大小為B.粒子在MN上能夠達到的區(qū)間長度為C.打在L處的粒子進入磁場Ⅱ時與PN的夾角為45°D.擋板KL左側面吸收的粒子數與粒子源發(fā)出粒子數的比值為【答案】AC【解析】A．粒子均過P點，粒子在磁場中圓周運動的軌道半徑對粒子，根據洛倫茲力提供向心力有解得故A正確；B．從P點出射的粒子與豎直方向的最大夾角為，根據幾何關系可知解得從P點射出時與負軸范圍為范圍內，粒子在MN下方磁場中圓周運動的軌道半徑為，根據得從P點出射的粒子能打到MN上的范圍為A、B之間，由幾何關系可知解得故B錯誤；C．由幾何關系可知，剛好打到L處的粒子，在P點出射速度時與豎直方向夾角滿足解得故C正確；D．從右下方射出P點，與與豎直方向夾角夾角的粒子可達到擋板左側，設距軸下方距離為的粒子過P點時，與負方向夾角為，則有解得則故D錯誤。故選AC。二、非選擇題：本題共5小題，共60分。11.用如圖甲所示的氣墊導軌來驗證動量守恒定律。在氣墊導軌的右端裝有位移傳感器（圖中未畫出），A、B兩物塊（可視為質點）沿同一直線運動并發(fā)生正碰，若A物塊的質量為，B物塊的質量為，電腦記錄下A、B兩物塊與傳感器的距離x隨時間t變化的數據，并繪制出A、B兩物塊的圖像，分別如圖乙中a、b所示。（1）碰撞前B物塊的速度大小為______m/s，碰撞后A物塊的速度大小為______m/s；（結果均保留兩位有效數字）（2）由題中數據結合圖像中提供的信息，可判斷兩滑塊組成的系統(tǒng)在相互作用過程中動量______。（選填“守恒”或“不守恒”）【答案】（1）2.01.0（2）守恒【解析】（1）[1]由圖像的斜率可知，碰撞前B物塊的速度大小為[2]碰撞后A物塊的速度為，負號代表方向為負，即碰撞后A物塊的速度大小為。（2）碰前A的速度為碰后B的速度為以向左為正方向，代入數據滿足所以兩滑塊組成的系統(tǒng)在相互作用過程中動量守恒。12.某同學利用如圖甲所示的一半徑較大的固定光滑圓弧面測定當地重力加速度。該同學將小鐵球從最低點移開一小段距離由靜止釋放，則小鐵球的運動可等效為一單擺的簡諧運動。具體步驟如下：①用游標卡尺測量小球的直徑d；②用秒表測量小鐵球的運動周期T；③更換不同的小鐵球進行實驗，正確操作，根據實驗記錄的數據，繪制如圖乙所示的圖像，橫縱軸截距分別為a、b。（1）測量小鐵球運動周期時，開始計時的位置為圖甲中的______；（選填“A”、“O”或“”）（2）由圖像可得當地的重力加速度______，圓弧的半徑______。（3）該同學查閱資料得知，單擺做簡諧運動的周期是初始擺角很小時的近似值，實驗過程中初始擺角對周期T有一定的影響，與初始擺角θ的關系如圖丙所示。若實驗時該同學釋放小鐵球的位置離O點較遠，初始擺角接近15°，若只考慮初始擺角的影響，重力加速度的測量值會______。（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）【答案】（1）O（2）（3）偏小【解析】（1）O點運動速度最快，造成的時間誤差最小，故從O點開始計時。（2）[1][2]由單擺周期公式可得變形可得由可知，解得，（3）根據單擺周期公式有，解得，由題意得，故，故填“偏小”。13.某城市公園在布置燈光秀時，為了做出燈光特效，工作人員在面積足夠大的湖中離水面深處水平放置一長度為的細燈帶發(fā)光體，截面圖如圖所示。該發(fā)光體通電后能發(fā)出單色光，水的折射率，忽略燈帶發(fā)光體的粗細，已知，。求：（1）該單色光由水中進入空氣時的臨界角C；（2）夜間通電后，被該細燈帶照亮的湖面區(qū)域的面積S?！敬鸢浮浚?）（2）【解析】（1）根據全反射臨界角公式有解得（2）如圖，點光源在深為的水底照亮圓形區(qū)域半徑為根據幾何關系可知解得細燈帶照亮的湖面區(qū)域的面積為聯(lián)立得：14.如圖所示，質量、半徑的光滑圓弧軌道C靜置于光滑水平面上，O為圓心，P為軌道最低點，圓弧軌道C左側地面上靜置一質量的水平木板B，木板B的上表面與圓弧軌道P點等高。某時刻質量的滑塊A以水平速度從木板B左端滑上，當木板B與圓弧軌道C碰撞前瞬間，滑塊A與木板B恰好共速，且滑塊A剛好位于木板B的右端。木板B與圓弧軌道C碰后粘合在一起，木板B與滑塊A之間的動摩擦因數，重力加速度，滑塊A可視為質點，求：（1）木板B的長度L；（2）從滑塊開始運動至木板與圓弧軌道碰后瞬間的過程中損失的動能；（3）滑塊A相對P點能夠上升的最大高度h。【答案】（1）（2）（3）【解析】（1）設木塊A與木板B第一次共速，根據動量守恒定律有解得根據能量守恒定律有解得（2）A與B第一次共速過程中，產生的熱量為解得：B與C碰后瞬間速度大小為，根據動量守恒定律有解得此過程損失的動能為解得從滑塊開始運動至木板與圓弧軌道碰后瞬間的過程中損失的動能為解得（3）A上升到最高點時，A、B、C達共速，根據動量守恒定律有解得根據能量守恒定律有解得15.如圖所示，豎直平面內有無限長、不計電阻的兩組平行光滑金屬導軌，寬度均為L，用電阻不計的導線連接，虛線下方軌道間存在勻強磁場區(qū)域Ⅰ和Ⅱ，磁感應強度大小分別為B和2B，方向垂直平面向里。金屬桿甲、乙與導軌等寬，質量分別為m和2m，電阻均為R，甲、乙靠在導軌上，與導軌接觸良好。金屬桿甲從磁場Ⅰ邊界上方高h（未知）處由靜止釋放，金屬桿乙靜置在磁場Ⅱ中的上邊緣，在金屬桿甲進入磁場的同時由靜止釋放金屬桿乙。重力加速度為g，空氣阻力不計。（1）當時，金屬桿甲剛進入磁場Ⅰ的瞬間，求甲、乙兩桿的加速度大小；（2）當時，在流經甲桿的電量為q的過程中，求