[物理]湖北省五市州2023-2024学年高二下学期7月期末联考试题(解析版)

这是一份[物理]湖北省五市州2023-2024学年高二下学期7月期末联考试题(解析版)，共18页。试卷主要包含了选择题的作答，非选择题的作答等内容，欢迎下载使用。

注意事项：
1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
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。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3．非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4．考试结束后，请将本试卷和答题卡一并上交。
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. 宇宙射线进入地球大气层时，同大气作用产生中子，中子撞击大气中的氮引发核反应产生碳14，核反应方程为。原子核X为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】根据电荷数及质量数守恒，可写出该核反应方程为
即原子核X为。
2. 我国国家航天局发布了首颗太阳探测卫星“羲和号”的探日成果，实现了国际首次在轨获取太阳谱线精细结构。是氢原子巴耳末系中频率最小的谱线，其对应的能级跃迁过程为（ ）
A. 从跃迁到B. 从跃迁到
C. 从跃迁到D. 从跃迁到
【答案】D
【解析】由，最小的谱线对应的能级差最小，即
故选D。
3. 如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为，原线圈接在电压为的正弦交流电源上，副线圈中接有阻值为的电阻，下列说法正确的是（ ）
A. 原线圈回路中的电流为10A
B. 副线圈回路中的电流为1A
C. 副线圈的输出功率为2200W
D. 副线圈回路中的电阻上的电压为20V
【答案】B
【解析】D．根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系
解得副线圈回路中的电阻上的电压为
故D错误；
B．副线圈电流
故B正确；
A．根据理想变压器原副线圈电流与线圈匝数的关系
解得原线圈回路中的电流为
故A错误；
C．副线圈的输出功率为
故C错误。
故选B。
4. 公园喷泉的水池底部安装有彩灯，五彩缤纷。在足够大的水池底部有一点光源，到水面距离为，水面上有光射出的区域是一个半径为的圆面，如图所示，则水的折射率为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】设临界角为，则
根据几何关系可得
解得
故选C。
5. 如图所示，单匝矩形线圈的一半处于匀强磁场中，线圈对称轴线与磁场边界重合，线圈按图示方向匀速转动，时刻线圈平面与磁场方向垂直，规定沿方向为电流正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】从时刻开始经过，由楞次定律可知线圈内电流为正方向，时间内，线圈内电流为负方向，线圈产生的感应电动势表达式为
感应电流表达式为
可知感应电流为正弦交变电流。
故选A。
6. 如图所示，质量为、长为的直导体棒用两绝缘细线悬挂于、，并处于竖直方向的匀强磁场中。当导体棒中通以如图所示的电流，导体棒保持静止时，悬线与竖直方向夹角为30°，现通过改变磁感应强度的大小，使悬线与竖直方向的夹角从30°缓慢变为60°。在这一过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 磁场方向竖直向上B. 悬线拉力逐渐减小
C. 磁感应强度大小变为原来的3倍D. 磁感应强度大小变为原来的倍
【答案】C
【解析】A．由三力平衡可知水平向右，根据左手定则判断知磁场方向竖直向下，故A错误；
B．设悬线与竖直方向夹角为，两根悬线对导体棒的拉力为，由三力平衡可知
当夹角由30°变60°，可知拉力变大，故B错误；
CD．悬线与竖直方向夹角为30°时
有
得
夹角为60°时，同理得
则
故C正确，D错误
故选C。
7. 霍尔传感器被广泛应用于汽车中的发动机控制、自动变速器控制、车辆稳定性控制、照明控制等领域。如图所示，长为、宽为、高为，载流子为电子的金属霍尔元件，从左向右通过元件的恒定电流为，垂直前后表面向后的磁感应强度大小为。下列说法正确的是（ ）
A. 元件上表面的电势高于下表面的电势
B. 仅增大霍尔元件的高，上、下表面的电势差不变
C. 仅增大霍尔元件宽，上、下表面的电势差不变
D. 其他条件一定时，磁感应强度越大，上下表面的电势差越小
【答案】B
【解析】A．由于载流子为电子，即负电荷，由左手定则可知上表面会聚集负电荷，则上表面电势低于下表面，故A错误；
B．由电流微观表达式
其中
根据平衡条件，电场力等于洛伦兹力
可得
则与无关，故B正确；
C．由可知，增大，则减小，故C错误；
D．由可知，B越大，越大，故D错误。
8. 图甲为某简谐机械横波在的波形图，图乙为平衡位置为处质点的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A. 该波沿轴正方向传播
B. 该波的波速为
C. 经过6s波上任意质点随波迁移6m
D. 时处质点受回复力最大
【答案】AB
【解析】A．由振动图像可知，该质点向下振动，由波动图像可知波沿正向传播，故A正确；
B．该波的波速为
故B正确；
C．质点不会随波迁移，故C错误；
D．时，处的质点处于平衡位置，回复力为0，故D错误。
9. 石英晶体振荡器的频率稳定性极高，常被用作通信系统和无线电设备的参考频率源，其工作原理与图示的LC振荡电路基本相同。若开始时开关断开，电容器充有一定电荷量，闭合开关即形成振荡电流，则下列说法正确的是（ ）
A. 闭合开关瞬间，电路中电流最大
B. 振荡回路发出的电磁波频率与振荡频率不同
C. 振荡周期与电容器所带电荷量无关
D. 电容器放电完毕瞬间，线圈中磁场能最大
【答案】CD
【解析】A．由电磁振动规律可知，闭合开关瞬间电流最小，故A错误；
B．振动回路发出的电磁波频率与振荡频率相同，故B错误；
CD．由振荡周期公式可知振荡周期与电荷量无关。放电完毕瞬间回路电流最大，线圈中磁场能最大，故CD正确。
故选CD。
10. 如图所示，光滑圆环水平放置并固定，、、为圆环上的三等分点，圆环内有质量为和的小球A和B（）。初始时小球A以初速度沿圆环切线方向运动，与静止的小球B在点发生碰撞，两小球始终在圆环内运动。若小球A与B之间为弹性碰撞，且所有的碰撞位置刚好位于、、点，则小球的质量比可能为（ ）
A. 2B. 3C. 4D. 5
【答案】AD
【解析】两球碰后速度分别为、，根据动量守恒以及机械能守恒可得
联立解得
，
因为所有的碰撞位置刚好位于等边三角形的三个顶点，则
①若第二次碰撞发生在图中的点，则从第一次碰撞到第二次碰撞之间，A、B通过的路程之比为
且
可得
由两质量均为正数，故，即
对第二次碰撞，设A、B碰撞后速度大小分别为，，根据动量守恒以及机械能守恒可得
联立解得
，
故第三次碰撞发生在点、第四次碰撞发生在点，以此类推，满足题意。
②若第二次碰撞发生在图中的点，则从第一次碰撞到第二次碰撞之间，A、B通过的路程之比为
且
可得
两质量均为正数，故，即
根据①的分析可证，，满足题意。
故选AD。
二、非选择题：本题共5小题，共60分。
11. 如图为双缝干涉的实验装置，将双缝干预仪按要求安装在光具座上，已知双缝与屏的距离为L，双缝间距为d。
（1）调理仪器使分划板的中心刻度瞄准一条亮条纹的中心
A．示数如图所示，其读数为___________mm。移着手轮至另一条亮条纹的中心；
B．读出其读数为。
（2）写出计算波长的表达式____________（用、、L、d表示）。
（3）若将滤光片由绿色换成红色，其余条件不变，则屏上干预条纹的间距将___________。（填“增大”“减小”或“不变”）
【答案】（1）11.2 （2） （3）增大
【解析】（1）由图乙所示可知，游标尺是10分度，其精确度为；游标卡尺读数是主尺+游标尺，即示数为
（2）根据双缝干涉条纹的间距公式
知
（3）将滤光片由绿色的换成红色的，波长变长，根据双缝干涉条纹的间距公式
知条纹间距增大。
12. 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、t表示）
（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，。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：
①v0=__________、vA=__________、vB=__________；（用g、x、h、L、θ、α表示）
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。
【答案】（2） （3） ##
【解析】（2）[1]则单摆的周期为
[2]根据单摆的周期公式

解得
（3）①[3]根据机械能守恒定律得
解得
[4]根据机械能守恒定律得
解得
[5]根据平抛运动
，
解得
②[6]根据动量守恒定律得
若满足关系式，则A、B两球碰撞过程中动量守恒。
13. 如图所示，在竖直放置、开口向上的圆柱形绝热容器内用质量分别为、的绝热活塞、密封两段理想气体A、B，活塞横截面积为，均能无摩擦地滑动。初始时容器内气体A、B的温度为27℃，气柱的高度分别为和。现通过电热丝加热气体B，使B气体温度缓慢升高至127℃。大气压强恒为，汽缸足够长，重力加速度大小为。求：
（1）初始状态下A、B两部分气体的压强、；
（2）B气体升温至127℃的过程中，活塞上升的距离。
【答案】（1），；（2）
【解析】（1）初始状态下A、B两部分气体的压强分别为、，根据平衡条件可得
联立解得
，
（2）气体B初始温度
加热后温度
加热后气体A状态参量不变，活塞与活塞上升距离相同，设为，气体B做等压变化
解得
则活塞上升距离为
14. 如图所示，边长为L的等边三角形abc区域外分布范围足够大的匀强磁场，磁场方向垂直abc平面向里，磁感应强度大小B未知。P、Q为ab边界的三等分点，M、N是ac边界的三等分点。带负电的甲、乙两粒子在abc平面内从a点同时垂直磁场方向入射，已知甲、乙粒子入射速度大小相同均为v0，甲粒子沿ca方向射入磁场，恰能从Q点第一次进入三角形abc区域，乙粒子沿垂直ca方向射入磁场，恰能从P点第一次进入三角形abc区域，不计带电粒子重力及粒子间的相互作用力。求：
（1）甲、乙粒子在磁场中圆周运动的轨道半径r1、r2；
（2）甲、乙粒子在磁场中圆周运动的周期T1、T2；
（3）甲、乙粒子第一次运动至N点的时间t甲、t乙。
【答案】（1），；（2），；（3），
【解析】（1）设甲、乙粒子在磁场中圆周运动的轨道半径分别为r1、r2，由几何关系可知
联立可得
（2）甲粒子再次回到a点的轨迹如图
设甲粒子在磁场中圆周运动的周期为T1
解得
乙粒子在磁场中运动的周期为T2
解得
（3）甲粒子第一次到达N点时间为t甲
解得
乙粒子轨迹如图
乙粒子第一次运动至Q点时间为t乙
解得
15. 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、间有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为，“日”字形闭合导体线框沿斜面放置，边平行于边，线框宽为，到的距离为，将金属框由静止释放，边和边都恰好匀速通过磁场。已知、、边的电阻分别为、、，其它部分电阻不计，运动中线框平面始终与磁场垂直，边始终平行，不计空气阻力，重力加速度大小为。求：
（1）边和边通过磁场的速度大小之比；
（2）边刚进入磁场到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，段电阻中产生的焦耳热。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）设边进入磁场时速度大小为，边中电流大小为，则
设线框质量为，对线框有
联立解得
设边进入磁场时速度大小为，边中电流大小为，则
对线框
联立解得
则边和边通过磁场的速度大小之比
（2）对线框，从静止下滑至边刚进入磁场过程，线框加速度大小为，根据牛顿第二定律
根据动力学公式
解得
，，
边和边通过磁场时间分别为和，则
，
解得
，
边刚出磁场到边刚进入磁场过程时间为，则
解得
设整个线框穿过磁场过程中，重力的冲量大小，则
解得
（3）边、边穿过磁场过程中，回路中产生的焦耳热相同设为，则
联立解得
边穿过磁场和边穿过磁场过程过程，边产生焦耳热分别为和
整个线框穿过磁场过程中，中产生的焦耳热，则
联立解得