湖北省部分普通高中2024-2025学年高二上学期期中考试物理（B卷）试卷（Word版附解析）

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（时间：75分钟 满分：100分 考试时间：2024年11月22日）
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。
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。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. “化风为电，御风而行”。2023年 6 月 28日，全球首台16兆瓦海上风电机组在三峡集团福建海上风电场顺利完成吊装，并于7月 19日成功并网发电。下列关于能源知识的说法正确的是（ ）
A. “兆瓦”是能量单位
B. 风能属于不可再生能源
C. 风力发电实现了空气动能与电能的转化
D. 各种不同形式的能量在相互转化的过程中不需要做功
【答案】C
【解析】
【详解】A．瓦是功率的单位，“兆瓦”是较大的功率单位，故A错误；
B．风能属于可再生能源，故B错误；
C．风力发电实现了空气动能与电能的转化，故C正确；
D．功是能量转化的量度，各种不同形式的能量在相互转化的过程中需要做功，故D错误。
故选C。
2. 关于做简谐运动物体的位移、速度、加速度的关系，下列说法正确的是（ ）
A. 位移减小时，速度增大，加速度也增大
B. 位移方向总跟加速度方向相反，但跟速度方向相同
C. 物体靠近平衡位置运动时，速度方向跟位移方向相同
D. 物体的位移方向改变时，加速度方向也改变
【答案】D
【解析】
【详解】A．位移减小时，速度增大，加速度减小，故A错误；
B．根据
可知，位移方向总跟回复力方向相反，即与加速度方向相反，但跟速度方向可能相同，也可能相反，故B错误；
C．物体靠近平衡位置运动时，速度方向跟位移方向可能相同，也可能相反，故C错误；
D．根据
可知，物体的位移方向改变时，回复力方向改变，则加速度方向改变，故D正确。
故选D。
3. 某一电源的路端电压与电流的关系和电阻的电压与电流的关系如图所示。用此电源和电阻组成电路，可以同时接入电路，也可以单独接入电路。为使电源输出功率最大，可采用的接法是（ ）
A. 将单独接到电源两端B. 将并联后接到电源两端
C. 将串联后接到电源两端D. 将单独接到电源两端
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】由图可知，电源内阻及的阻值为
，，
当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，所以将单独接到电源两端，电源有最大输出功率。
故选A。
4. 如图甲所示在一条张紧的绳子上挂几个摆，a、c摆的摆长相同且小于b摆的摆长。当a摆振动的时候，通过张紧的绳子给其他各摆施加驱动力，使其余各摆也振动起来。图乙是c摆稳定以后的振动图像，重力加速度为g，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A. 单摆的固有周期关系为
B. 摆振动达到稳定时，c摆振幅较大
C. 达到稳定时b摆的振动周期最大
D. 由图乙可知，此时b摆的振动周期小于
【答案】B
【解析】
【详解】A．由单摆的周期公式
可知a、b、c单摆的固有周期关系为
=<
故A错误；
B．根据单摆的周期公式
=
故c摆发生共振，达到稳定时，c摆振幅较大，故B正确；
CD．受迫振动的周期等于驱动力的周期，故三个单摆的周期相同，故
故CD错误。
故选B。
5. 郑钦文在巴黎奥运会网球比赛夺得金牌，如图所示是她在比赛中击球一瞬间的图片，她在用网球拍打击飞过来的网球时，网球拍打击网球的力的冲量（ ）
A. 与球的动量变化相等B. 比球撞击球拍的力的冲量大得多
C. 方向一定与网球飞来的方向相反D. 与球撞击球拍的力的冲量大小相等
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据动量定理可知，网球拍打击网球的力和网球自身重力的合力的冲量等于球的动量变化，故A错误；
BD．球拍对球的力和球对球拍的力是相互作用力，大小相等，方向相反，作用时间相同，所以网球拍打击网球的力的冲与球撞击球拍的力的冲量大小相等，故B错误，D正确；
C．网球拍打击网球的力的冲量与网球拍打击网球的力的方向相同，可能与网球飞来的方向相反，也可能成一定角度，故C错误。
故选D。
6. 肉眼看到的一次闪电，其过程是很复杂的。当雷雨云移到某处时，云的中下部是强大负电荷中心，云底相对的下地面变成正电荷中心，云底会出现大气被强烈电离的一段气柱，半径约100米。在某一次闪电前云地之间的电势差约为，云地间距离约为1km；第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6C，闪击持续时间约为。假定闪电前云地间的电场是均匀的。根据以上数据，下列判断正确的是（ ）
A. 闪电电流瞬时值约为B. 被电离的气柱的阻值约为
C. 被电离的气柱的电阻率约为D. 闪电前云地间的电场强度约为
【答案】C
【解析】
【详解】A．由电流的定义可得，闪电电流的瞬时值约为
故A错误；
B．欧姆定律可得
即被电离的气柱的阻值约为，故B错误；
C．由电阻定律可得
可得被电离的气柱的电阻率为
故C正确；
D．由于闪电前云地间的电场可看作匀强电场，可得
故D错误。
故选C。
7. 下图是某款理发用的电吹风的简化电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成。当闭合开关S1、S2后，电动机驱动风叶旋转，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出。已知电吹风的额定电压为220 V，吹冷风时的功率为200 W，吹热风时的功率为2400 W。关于该电吹风，下列说法正确的是（ ）
A. 电动机电阻为242 Ω
B. 电热丝的电阻为22 Ω
C. 当电吹风吹热风时，电热丝每秒消耗的电能为2400 J
D. 当电吹风吹热风时，电动机每秒消耗的电能为2600 J
【答案】B
【解析】
【详解】B．根据题述，电吹风的额定电压为220 V，吹冷风时的功率为
吹热风时的功率为
可知电热丝的功率为
根据
可得电热丝的电阻
故B正确；
A．由于电动机不是纯电阻，故其电阻
故A错误；
CD．当电吹风吹热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为
电动机每秒钟消耗的电能为
故CD错误。
故选B。
8. 某同学在探究单摆运动中，图a是用力传感器对单摆运动过程进行测量的装置图，图b是与力传感器连接的计算机屏幕所显示的F-t图像，根据图b的信息，π2≈g，下列说法正确的是（ ）
A. 用米尺量得细线长度L，即摆长为L
B. 摆球所受重力和摆线对摆球拉力的合力充当单摆的回复力
C. 从t=0时刻开始摆球第一次摆到最低点的时刻为0.5s
D. 由图可计算出单摆的摆长为0.64m
【答案】CD
【解析】
【详解】A．摆长应为绳长与小球半径之和，故A错误；
B．单摆运动的回复力是摆球重力在垂直摆线方向上的分力，而不是摆球所受重力和摆线对摆球拉力的合力，故B错误；
C．摆球第一次摆到最低点时，力传感器显示的力最大，根据题图乙的信息可得，所对应的时刻为0.5s，故C正确；
D．根据题图乙的信息可得，单摆周期为
由单摆周期公式
可得摆长为
故D正确。
故选D。
9. 如图所示，电路中电源电动势为E，内阻为r，、为定值电阻，为光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小。若照射光敏电阻的光照强度减弱，电压表示数的变化量绝对值为，电流表示数的变化量绝对值为，两电表均为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A. 电流表的示数变大，电压表的示数变小
B. 和的比值为
C. 有从左向右的电流流过
D. 的功率变小，电源的输出功率可能变大
【答案】BD
【解析】
【详解】A．光照强度减弱，电阻增大，总电流减小，路端电压增大，电流表示数变小，分压减小，电压增大，电压表示数增大，A错误;
B．由闭合电路欧姆定律可知电压表示数的变化量等于及r串联部分电压的变化量，故有，B正确;
C．电容器电压增大，电容器充电，电容器左极板带负电右极板带正电，充电时有从右向左的电流流过，C错误;
D．总电流变小，由功率关系可知的功率变小，电源的输出功率为，可知当外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，由于题干信息无法判断外电阻与内阻的大小关系，所以电源的输出功率可能变小也可能变大，也可能不变，故D正确。
故选 BD。
10. 如图所示，质量均为m的木块A和B，并排放在光滑水平面上，A上固定一竖直轻杆，轻杆上端的O点系一长为l的细线，细线另一端系一质量为2m的小球C，现将小球C拉起使细线水平伸直，并由静止释放球C，则下列说法正确的是（ ）（重力加速度为g）（ ）
A. 运动过程中，A、B、C组成的系统动量守恒
B. A、B即将分离时，B的速度大小为
C. C球向左运动到最高点时速度不为零
D. C球第一次摆到最低点的过程中，木块A、B向右移动的距离为
【答案】BCD
【解析】
【详解】A．运动过程中，A、B、C组成的系统在水平方向受合外力等于零，因此水平方向动量守恒，竖直方向动量不守恒，则系统的总动量不守恒，故A错误；
B．C球摆到最低点过程中，A、B以共同速度向右运动，到最低点A、B开始分离，此过程系统在水平方向动量守恒，设A、B共同速度为v1，则有
联立解得
故B正确；
C．对AC，水平方向动量守恒，C球向左运动到最高点时，二者共速，则
解得
故C正确；
D．由人船模型可得
解得
故D正确。
故选BCD。
二、非选择题：本题共5小题，共计60分。
11. 用如图甲所示的实验装置来寻找碰撞中的不变量。
（1）将轨道右端垫高是为了补偿阻力。先将小车B移走，给小车A一个合适的初速度，使其先后通过光电门1和光电门2，测量出遮光时间t1和t2，若t1（2）用游标卡尺测量遮光片的宽度d，结果如图乙所示，则遮光片的宽度d=______mm；
（3）补偿阻力后，将小车B静止放置在两光电门之间，给小车A一个合适的初速度，使其先单独通过光电门1，再与小车B碰撞后一起通过光电门2，光电门1记录的遮光时间为t1=0.025s，光电门2记录的遮光时间为t2=0.052s，已知小车A、遮光片和撞针的总质量为200g，小车B和橡皮泥的总质量为212g，则两小车碰撞前，小车A通过光电门1时质量与速度的乘积的大小为______kg·m/s，碰撞后两小车的质量与速度的乘积之和的大小为______kg·m/s。（结果均保留两位有效数字）
【答案】（1）增大 （2）6.25
（3） ①. 0.050 ②. 0.049
【解析】
【小问1详解】
A先后通过光电门1和光电门2的遮光时间分别为
若
则
说明A做减速运动，则应该适当增大垫块的高度，使A做匀速运动。
【小问2详解】
游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和，所以
【小问3详解】
[1][2]两小车碰撞前，小车A通过光电门1的速度大小为
此时小车A质量与速度的乘积的大小为
碰撞后两小车的速度为
碰撞后两小车的质量与速度乘积之和为
12. 一位同学想将一个量程约为6V（有清晰刻度但没有示数）、内电阻约在范围内的伏特表改装成一个量程为15V的伏特表，可以使用的实验器材如下：
A.电源（电动势约15V，内电阻小于）
B.标准电压表（量程为15V，内电阻约）
C.电阻箱（阻值范围）
D.电阻箱（阻值范围）
E.滑动变阻器（阻值为）
F.滑动变阻器（阻值为）
G.电键S和导线若干
为了正确改装，需要测量出伏特表的量程和内电阻，该同学的实验操作过程为：
（1）将实验仪器按图甲所示电路连接，电阻箱应选______，滑动变阻器应选______（用仪器前的字母序号表示）；
（2）将电阻箱阻值调至最大，将滑动变阻器的滑片P移至滑动变阻器的接近右端处，闭合电键；接着调节电阻箱直至伏特表满偏，记录此时电阻箱的阻值和标准电压表的示数；
（3）向左移动滑片P至滑动变阻器的另一位置，再次调节电阻箱直至伏特表满偏，记录此时电阻箱的阻值和标准电压表的示数；
（4）重复步骤（3）3~5次；
（5）该同学将实验中记录的各组电阻箱的阻值和标准电压表的示数的数据在图中正确地描好点（如图乙），请你在图中完成图线______。
（6）根据图线可以求得伏特表的量程为______V，内电阻为______
（7）将伏特表与一个阻值为______的电阻串联就可以组成量程为15V的伏特表。
【答案】 ① D ②. E ③. ④. 5 ⑤. 13000 ⑥. 17000
【解析】
【详解】（1）[1][2]根据
改装成15V的电压表需串联的电阻超过，故电阻箱选D；分压电路滑动变阻器选总阻值较小的E。
（5）[3]图线如下
（6）[4][5]根据题意图线的方程为
故有
得
（7）[6]根据并联分压的关系可知
得
13. 如图所示，已知电源电动势，内阻，保护电阻。
（1）当电阻箱读数为多少时，保护电阻消耗的电功率最大？并求这个最大值；
（2）求电源最大输出功率。
【答案】（1）0，8W
（2）9W
【解析】
【小问1详解】
由于为定值电阻，所以当通过的电流最大时，消耗的电功率最大，根据闭合电路欧姆定律可知，此时电路总电阻最小，则此时电阻箱阻值为；电路最大电流为
消耗的最大电功率为
【小问2详解】
电源的输出功率为
可知当时，电源输出功率最大，此时有
电源最大输出功率为
14. 如图（a）所示，门球又称槌球，比赛时以球槌击球，球过球门即可得分。如图（b）所示，某次比赛中完全相同的1号球、3号球与门洞恰好位于一条直线上，两球之间的距离l1=5m，3号球与球门之间的距离l2=2m。运动员用球槌水平打击1号球，使其获得向右的初速度v0=6m/s，经过一段时间后，该球以v1=4m/s的速度与3号球发生碰撞（碰撞时间极短），碰后1号球又向前运动了x=0.25m后停下来。已知两球质量均为m=0.25kg，将两球的运动视为一条直线上的滑动，并且两球与地面间的滑动摩擦因数µ相同，重力加速度g取10m/s2。
（1）求球与地面的动摩擦因数µ；
（2）求两球碰撞过程1球对3球做的功W；
（3）通过分析，判断3号球能否进门得分。
【答案】（1）0.4 （2）1.125J
（3）3号球能够进门得分
【解析】
【小问1详解】
根据动能定理
解得
【小问2详解】
设球1碰后速度为v2，根据动能定理
解得
设球3碰后速度为v3，根据动量守恒定律
解得
根据动能定理知
解得
【小问3详解】
设3号球碰后运动的距离为x′，根据动能定理
解得
故3号球能够进门得分。
15. 已知质量为m0的物体在受到的回复力作用下，将做简谐运动。如图，一竖直光滑的足够长圆管，内有一劲度系数为k的轻质弹簧，弹簧下端固定于地面上，上端与一质量为m的圆盘a相连，圆盘a静止时所在位置为O。另一质量为3m的圆盘b从距O高度为的P点由静止开始下落，与a发生碰撞，瞬间粘在一起向下运动，运动的最低点为Q。两圆盘厚度不计，半径相同且略小于圆管半径。在运动过程中，弹簧形变始终在弹性限度内，且当形变量为x时，弹性势能为。重力加速度为g，忽略一切阻力。求：
（1）整个运动过程系统损失的机械能；
（2）圆盘a、b碰后做简谐运动的振幅；
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问1详解】
b从P点到O点有
碰撞过程有
联立解得
【小问2详解】
圆盘a处于O点时，弹簧压缩了l0，有
碰后a、b一起运动了l1到达最低点Q，有
解得
a、b处于平衡位置M时，弹簧压缩了l2，由胡克定律得
故振幅为
所以