湖北省黄冈市第一中学2024-2025学年高二上学期12月考试物理试题（Word版附解析）

这是一份湖北省黄冈市第一中学2024-2025学年高二上学期12月考试物理试题（Word版附解析），共20页。试卷主要包含了选择题的作答，非选择题用 0，考生必须保持答题卡的整洁，2 N⋅s；4等内容，欢迎下载使用。
物理试题
命题人：孙勇 审题人：马小枫
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考号（智学网号码）填写在答题卡指定位置上。
2.选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。答在试题卷、草稿纸上无效。
3.非选择题用 0.5 毫米黑色墨水签字笔将答案直接答在答题卡上对应的答题区域内。答在试题卷、草稿纸上无效。
4.考生必须保持答题卡的整洁。考试结束后，只交答题卡。
第I卷（选择题）
一、单选题（共28分）
1．（4分）下列有关物理学史表述不正确的是（ ）
A．英国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律—库仑定律，法国物理学家安培测出静电力常量k的值。
B．丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电流磁效应。
C．德国物理学家欧姆通过实验得出欧姆定律。
D．法国物理学家法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场。
2．（4分）研究人员发现一种具有独特属性的新型合金能够将内能直接转化为电能。具体而言，只要略微提高温度，这种合金就会变成强磁性合金，从而使环绕它的线圈中产生电流，其简化模型如图所示。A为圆柱形合金材料，B为线圈，套在圆柱形合金材料上，线圈的半径大于合金材料的半径。现对A进行加热，下列说法正确的是（ ）
A．B线圈的磁通量将减小
B．B线圈一定有扩大的趋势
C．B线圈中感应电流产生的磁场阻止了B线圈内磁通量的增加
D．若从左向右看B中产生顺时针方向的电流，则A左端是强磁性合金的S极
3．（4分）在某次演练中，一颗炮弹在向上飞行过程中爆炸，如图所示。爆炸后，炮弹分成两部分。若炮弹重力远小于爆炸内力，则关于爆炸后两部分的运动轨迹不可能是（ ）
A．B．
C．D．
4．（4分）如图所示，两根平行长直导线分别水平固定在正方形CEDF的E、F两个顶点处，分别通有大小相等方向相反的电流，E处的电流向里，F处的电流向外。已知C点处的磁感应强度大小为B，则关于D点处的磁感应强度大小和方向，下列说法正确的是（ ）
A．大小为2B，方向竖直向上
B．大小为2B，方向竖直向下
C．大小为2B，方向水平向右
D．大小为B，方向竖直向下
5．（4分）火箭发射领域“世界航天第一人”是明朝的士大夫万户，他把47个自制的火箭绑在椅子上，自己坐在椅子上，双手举着大风筝，设想利用火箭的推力，飞上天空，然后利用风筝平稳着陆。假设万户及其所携设备（火箭、燃料、椅子、风筝等）的总质量为M，点燃火箭后在极短的时间内，质量为m的炽热燃气相对地面以v0的速度竖直向下喷出，忽略空气阻力的影响，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．火箭的推力来源于空气对它的反作用力
B．在燃气喷出后的瞬间，火箭的速度大小为mv0M
C．喷出燃气后，万户及其所携设备能上升的最大高度为m2v022g(M-m)2
D．在火箭喷气过程中，万户及其所携设备的机械能守恒
6．（4分）左图是回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，并与高频电源相连。带电粒子从静止开始运动的速率v随时间t变化如右图，已知tn时刻粒子恰射出回旋加速器，不考虑相对论效应、粒子所受的重力和穿过狭缝的时间，下列判断正确的是（ ）
A．t3-t2>t2-t1>t1
B．
C．粒子在电场中的加速次数为
D．同一D形盒中粒子的相邻轨迹半径之差保持不变
7．（4分）一质量为m的小球从地面竖直上抛，在运动过程中小球受到的空气阻力与速率成正比。它从抛出到落地过程中动量随时间变化的图像如图所示。已知重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A．小球时刻刚好落地
B．小球在运动过程中加速度最大为3g
C．小球从抛出到落地的总时间为3p04mg
D．小球上升和下降过程中阻力的冲量大小不相等
二、多选题（共12分）
8．（4分）下列说法正确的是（ ）
A．当穿过回路的磁通量发生变化时，回路中就产生感应电流
B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关
C．光谱中，可见光从红光到紫光，其波长越来越大
D．不同频率的电磁波在真空中的传播速度相同
9．（4分）目前，霍尔效应已被广泛应用于半导体材料的测试和研究中，例如应用霍尔效应测试半导体是电子型（电子移动）还是空穴型（正电荷移动），研究半导体内载流子浓度（即单位体积内电荷数）的变化等。如图所示，在以下半导体霍尔元件中通以向右的电流，则下列说法正确的是（ ）
A．若上表面电势较低，则该元件为电子型
B．若上表面电势较低，则该元件为空穴型
C．电流一定时，元件内载流子浓度越低，上下表面的电势差越大
D．电流一定时，元件内载流子浓度越低，上下表面的电势差越小
10．（4分）如图甲所示，小球B与小球C用轻弹簧拴接，静放在光滑的水平地面上，此时弹簧处于原长，另有一小球A以8m/s的初速度向右运动，t0时刻球A与球B碰撞瞬间粘在一起，碰后AB的v-t图像如图乙所示。经过Δt时间，弹簧第一次被压缩至最短。已知小球B的质量为3kg，在Δt时间内C球的位移为0.25m，弹簧的劲度系数k=540N/m，弹簧的弹性势能Ep=12kx2（x为弹簧的形变量），整个运动过程中弹簧始终在弹性限度内，小球均可视为质点。下列判断正确的是（ ）
A．t0～间某一时刻弹簧第一次压缩至最短
B．时刻弹簧第一次恢复原长
C．Δt时间内，小球B的位移为712m
D．C球的质量为10kg
第II卷（非选择题）
三、实验题（共18分）
11．（8分）某实验小组验证动量守恒定律的装置如图甲所示。
（1）选择两个半径相等的小球，其中一个小球有经过球心的孔，用千分尺测量两小球直径d，如图乙所示 mm；
（2）用天平测出小球的质量，有孔的小球质量记为m1，另一个球记为；
（3）将铁架台放置在水平桌面上，上端固定力传感器，通过数据采集器和计算机相连；将长约1米的细线穿过小球m1的小孔并挂在力传感器上，测出悬点到小球球心的距离L；
（4）将小球放在可升降平台上，调节平台位置和高度，保证两个小球能发生正碰；在地面上铺上复写纸和白纸，以显示小球落地点；
（5）拉起小球m1由某一特定位置静止释放，两个小球发生正碰，通过与拉力传感器连接的计算机实时显示拉力大小；读出拉力碰前和碰后的两个峰值和，通过推导可以得到m1碰撞前瞬间速度大小v1= ；同样方式可以得到m1碰撞后瞬间速度大小v3；（已知当地的重力加速度为g）
（6）测出小球做平抛的水平位移s和竖直位移h，已知当地的重力加速度为g，则碰后瞬间速度v2= ；
（7）数据处理后若满足表达式： （已知本次实验中m1>m2，速度用、、v3表示）则说明m1与碰撞过程中动量守恒。
12．（10分）某同学在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，实验室提供的器材有：
A．电流表：量程0~0.6A，内阻约1Ω
B．电流表：量程0~3A，内阻约0.2Ω
C．电压表：量程0~3V，内阻约3kΩ
D．电压表：量程0~15V，内阻约15kΩ
E.滑动变阻器（最大阻值20Ω）
F.滑动变阻器（最大阻值1000Ω）
G.开关、导线若干
(1)为了较准确测量电池的电动势和内阻，按照如图甲所示电路图，电压表应该选择 ，电流表应该选择 ，滑动变阻器应该选择 。（均选填仪器前面的字母序号）
(2)在实验中测得多组电压和电流值，得到如图乙所示的U-I图线，由图可知电源电动势E= V。内阻r= Ω。（结果保留三位有效数字）
(3)①按如图甲所示电路图实验时，由于电流表和电压表都不是理想电表，所以测量结果有系统误差。下列说法正确的是 ；
A．引入系统误差的原因是电压表的分流作用
B．引入系统误差的原因是电流表的分压作用
②图丙中实线为小明同学按如图甲所示电路图，正确操作时作出的图线，两条虚线a、b中有一条是测电源电动势E和内阻真实图线，下列说法正确的有 。
A．图线b表示真实图线，小明同学所测电动势大小等于真实值，内阻偏大
B．图线a表示真实图线，小明同学所测电动势和内阻均偏小
(4)现有两个相同规格的小灯泡L1、L2，此种灯泡的I-U特性曲线如图丁所示，将它们并联后与同类型的两节干电池（E=1.5V，）和定值电阻（R0=3Ω）相连，如图戊所示，则两灯泡的实际总功率为 W。（结果保留两位小数）
四、解答题（共42分）
13．（12分）如图所示，宽为d=2米的光滑导轨与水平面成α=37°角，质量为m=1kg、长为L=3m的金属杆水平放置在导轨上。空间存在着竖直向上的大小未知的匀强磁场，当回路总电流为I1=2A时，金属杆恰好能静止。求：
(1)磁感应强度B的大小。
(2)若保持B的大小不变而改变B的方向，使金属杆仍然保持静止，求回路总电流的最小值I2和此时B的方向。
14．（14分）甲小孩乘一辆小车在光滑的水平冰面上以速度v0=5m/s匀速行驶，发现正前方有一静止的乙车，甲小孩迅速拿起车上小球，以相对甲车为u=15m/s的水平速度抛向乙，且被乙接住。已知甲和他的小车及小车上小球的总质量为M1=65kg，每个小球质量m=5kg，乙和他的小车的总质量为M2=40kg，不计空气阻力。求：
（1）甲第一次抛球时对小球的冲量大小(取三位有效数字)；
（2）若甲一次性抛出n个小球，抛出时相对地面的水平速度是v=10m/s，为保证两车不相撞，甲至少抛出多少个小球。
15．（16分）如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一象限内存在一个圆心在y轴上、半径为R的四分之一圆形匀强磁场I，磁感应强度的方向垂直坐标平面向里，大小为mv0qR，在y轴和直线之间有水平向左的匀强电场，在直线的左侧有垂直于坐标平面向外的匀强磁场II。一个电荷量为q、质量为m的带正电粒子从P点以大小为的速度水平向左射入匀强磁场I，P点纵坐标为R，粒子进入电场经电场偏转后，以与y轴负方向成60°角的方向进入匀强磁场II，然后再进入电场并从O点射出电场，不计粒子的重力，求：
（1）粒子在匀强磁场I中运动的时间t；
（2）匀强电场的电场强度E的大小；
（3）匀强磁场II的磁感应强度B的大小。
参考答案：
1．A
【难度】0.94
【知识点】奥斯特实验与安培定则、库仑定律表达式和简单计算、电场线定义及其性质、欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【详解】A．法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律−−库仑定律，静电力常量的数值不是安培由实验得出的，而是麦克斯韦方程组理论推导得来的，A错；
B．丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，B对；
C．德国物理学家欧姆通过实验得出欧姆定律，并指出流过导体的电流与导体两端的电压成正比，跟导体两端的电阻成反比，C对；
D．英国物理学家法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场，D对。
故选A。
2．B
【难度】0.85
【知识点】楞次定律重要结论的推广应用
【详解】AB．现对A进行加热，其磁感应强度增大，A内部磁场与外部磁场方向相反，B线圈的总磁通量与A内部磁场方向相同，磁通量变大，由楞次定律可知，B线圈一定有扩张的趋势，故A错，B对；
C．根据楞次定律可知，B线圈中感应电流产生的磁场阻碍了B线圈内磁通量的增加，而非阻止，故C错误；
D．根据右手螺旋定则和楞次定律可知，若从左向右看B中产生顺时针方向的电流，感应电流磁场向右，则A中原磁场方向向左，A内部磁场大于外部磁场，因此磁场方向要看内部，即A左端是强磁性合金的N极，故D错。
故选B。
3．D
【难度】0.65
【知识点】某一方向上的动量守恒
【详解】A．炮弹爆炸时，内力远大于外力，系统的动量守恒，由图知，A图水平方向满足动量守恒，故A可能，不符合题意；
B．B图水平方向和竖直方向都满足动量守恒，是可能的，故B可能，不符合题意；
C．C图水平方向满足动量守恒，但竖直方向不满足动量，故C可能，不符合题意；
D．D图竖直方向和水平方向都满足动量守恒，是可能的，故D不可能，符合题意。
故选D。
4．D
【难度】0.65
【知识点】磁感应强度的矢量性与叠加
【详解】由于两通电导线中电流大小相等，且C、D两点到两通电导线距离相等，则通电导线在C、D两点产生的磁感应强度大小相等，方向如图所示
由图可知，C点处的磁感应强度大小为B，即
D点处的磁感应强度大小为
BD=2B1=B
方向竖直向下。
故选D。
5．C
【难度】0.65
【知识点】火箭的原理、竖直上抛运动的高度、速度与时间的计算、判断系统机械能是否守恒
【详解】A．火箭的推力来源于喷出的气体对它的反作用力，选项A错误；
B．在燃气喷出后的瞬间，由动量守恒定律
mv0=M-mv
解得火箭的速度大小为
v=mv0M-m
选项B错误；
C．喷出燃气后，万户及其所携设备能上升的最大高度为
h=v22g=m2v022g(M-m)2
选项C对；
D．在火箭喷气过程中释放能量，万户及其所携设备的机械能增加，选项D错误。
故选C。
6．B
【详解】A．粒子在磁场中做匀速圆周运动，由
可得
粒子运动周期为
故周期与粒子速度无关，每运动半周被加速一次，可知
故A错；
BC．根据题意，设粒子加速次后的速度为，由动能定理有
可得
则速度之比为
同理可得
粒子在电场中的加速次数为
故B对，C错误
D．结合上述分析可得，同一D形盒中粒子的相邻轨迹半径之差为
由于随着的增大而改变，则变化，即同一D形盒中粒子的相邻轨迹半径之差会改变，故D错误。
故选B
7．B
【难度】0.4
【知识点】动量定理与v-t图象结合的问题
【详解】A．由图可知，时刻后物体的动量不变，即物体的速度不变，由图可知物体速度不变后，又运动了一段时间，说明时刻物体还没落地，故A错误；
B．设在运动过程中小球受到的空气阻力与速率满足关系式
f=kv
根据动量定理
Δp=FΔt
可知p-t图像的斜率表示合外力，由图可知时刻，p-t图像斜率的绝对值最大，小球的加速度最大，设物体运动过程中的最大加速度为am，有
mg+kv1=mam
其中
v1=p0m
当p=p02时，物体合外力为零，此时有
mg=kv2=kp02m
解得
am=3g
故B对；
C．设从地面抛出到最高点的时间为，上升的高度为h，设最高点到落地的时间为，从地面抛出到最高点由动量定理得
-mgt1-kv1t1=0-p0
即
mgt1+kh=p0
同理下降阶段
mgt2-kv2t2=p02
即
mgt2-kh=p02
联立可得小球从抛出到落地的总时间为
t=t1+t2=3p02mg
故C错；
D．小球上升过程中阻力的冲量大小为
If1=kv1t1=kh
小球下落过程中阻力的冲量大小为
If2=kv2t2=kh
故小球上升和下降过程中阻力的冲量大小相等，故D错误。
故选B。
8．BD
【难度】0.85
【知识点】电磁波的波长和频率的关系、电磁场理论与电磁波的发现、感应电流产生条件的总结、黑体辐射的实验规律
【详解】A．根据电磁感应规律知，当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，回路中就产生感应电流，选项A错；
B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料种类及表面状况无关，选项B正确；
CD．从红光到紫光，波长越来越短，电磁波在真空中的速度均为光速，选项C错，D对。
故选B对。
9．AC
【难度】0.65
【知识点】霍尔效应的原理、霍尔效应的相关计算
【详解】AB.由左手定则，若载流子为正，则上表面电势较高，则该元件为空穴型，若载流子为电子，则上表面电势较低，则该元件为电子型，故A对，B错；
CD.稳定时有
qvB=qUd
可得
U=Bdv
由电流的微观表达式
I=nqSv
可得
v=InqS
代入上式得
U=BdInqS
显然浓度越低，电势差越大，故C对，D错。
故选AC。
10．CD
【难度】0.4
【知识点】利用动量守恒及能量守恒解决（类）碰撞问题
【详解】AB．小球AB碰后与C速度相等时，弹簧第一次压缩最短，根据动量守恒知此时速度
0m2，则碰后m1不反弹，若碰撞过程中动量守恒，规定向右为正方向，则有
m1v1=m1v3+m2v2
可说明m1与碰撞过程中动量守恒。
12．(1) C（1分） A （1分） E（1分）
(2) 1.47/1.48/1.49/1.50 （1分） 1.78/1.79/1.80/1.81/1.82（1分）
(3) A（1分） B（1分）
(4)0.40（3分）
【难度】0.65
【知识点】测量电源电动势和内阻的实验原理、器材、实验电路
【详解】（1）[1]干电池的电动势约为1.5V，所以电压表选C；
[2]因为电源内阻一般为几欧，则短路电流为I=Er，估算短路电流不到1A，为了精确测量，所以选小量程电流表，故应A；
[3]滑动变阻器F的最大阻值过大，在调节时电路中电流都很小，所以滑动变阻器应选择最大阻值较小的滑动变阻器E；
（2）[1]根据路端电压与电流的关系
U=E-Ir
可知图像纵截距表示电源电动势，则
E=1.47V
[2]以上分析可知，图像斜率绝对值表示电源内阻，则
r=1.47-Ω≈1.76Ω
（3）[1]小明实验时，引入系统误差的原因是电压表的分流作用，使电流表示数偏小，A对误，B错；
[2]当外电路短路时，电压表分流为0，短路电流相同，即小明作出的图线和真实图线与横轴交点相同，图线a表示真实图线，根据图线可知所测电动势和内阻均偏小，A错，B对；
（4）图戊中，根据闭合电路欧姆定律得
U+2IR0+2r=E
整理得
I=-12R0+2rU+E2R0+2r
将其I-U图像画在图丁中，如图所示，蓝色图线与纵轴截距为0.30A，与横轴交点为3.00V
两线相交处 I=0.20A，U=1.00V
灯泡的实际功率为 P=IU=0.20A×1.00V=0.20W
则两灯泡的总功率为P总=2P=0.40W
13．(1) 158T
(2) 1.6A,垂直于导轨平面向上
【难度】0.65
【知识点】斜轨道上的导体棒受力分析
【详解】（1）因为空间中存在竖直向上的磁场，根据左手定则确定好安培力方向，对金属杆进行受力分析，如图甲所示
由平衡条件可得
BI1L=mgtanα（2分）
解得
B=mgtanαI1L=158T（2分）
（2）易知求电流I2满足条件的最小值，就是求安培力的最小值，通过受力分析可知安培力垂直于支持力时，安培力达到最小，此时磁感应强度方向垂直于导轨平面向上
由平衡条件可得
F=mgsinα（2分）
即
BI2L=mgsinα（2分）
解得
I2=I1csα=1.6A（2分）
磁感应强度方向垂直于导轨平面向上（2分）
14．（1）69.2 N⋅s；（2）4
【难度】0.65
【知识点】动量定理的内容、含有动量守恒的多过程问题
【详解】（1）甲抛出第一个球前后，甲和小球系统动量守恒有
M1v0=(M1-m)(v球-u）+mv球（3分）
对第一个小球分析，根据动量定理有
I=mv球-mv0（2分）
解得甲第一次抛球时对小球的冲量大小为
I=90013N⋅s=69.2 N⋅s（2分）
（2）以水平向右为正方向，对所有物体组成的系统，根据动量守恒定律有
M1v0=M1+M2v1（2分）
对乙和他的小车及小球组成的系统，根据动量守恒定律有
nmv=nm+M2v1（3分）
联立解得
n=10429=3.6，取4个小球（2分）
可知为保证两车不相撞，甲至少抛出4个小球。
15．（1）πR2v0；（2）3mv02qR；（3）3mv0qR
【难度】0.65
【知识点】粒子由电场进入磁场、粒子由磁场进入电场
【详解】（1）设粒子此时的运动半径为R1，由牛顿第二定律 qv0B1=mR1v02
得 R1=R（2分）
由磁聚焦，粒子在匀强磁场I的轨迹过O点后，沿y轴负方向， 轨迹对应圆心角为90°，粒子在匀强磁场I中运动的时间为
t=14×2πR1v0=πR2v0（2分）
（2）根据上面分析可得当粒子进入电场时速度方向沿y轴负方向，将在电场中作类平抛运动。设加速度大小为a，根据题中粒子经电场偏转后，以与y轴负方向成60°角的方向进入磁场II，可得到达D点时的水平和竖直方向速度关系为
vxvy=tan60° （2分）
即此时水平方向速度为
vx=v0⋅tan60°=3v0（1分）
根据匀变速直线运动公式及牛顿第二定律分别可得
vx2=2a⋅R2，（1分）a=Eqm （1分）
解得
E=3mv02qR（1分）
（3）设粒子第一次进入电场中运动到达D点时竖直位移为h，位移偏向角为
由推论，2tan=tan60。 得 tan=32,则R2h=tan
解得 h=R3（2分）
根据几何知识可得粒子在磁场II中的运动半径为
R2=hsin60°=23R（1分）
粒子到达D点速度为
vD=vycs60°=2v0（1分）
由洛伦兹力作为向心力可得
qvDB2=mvD2R2（1分）
联立解得匀强磁场的磁感应强度B2的大小为
B2=3mv0qR（1分）
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
A
B
D
D
C
B
B
BD
AC
CD