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河南省许昌市2024-2025学年高二下学期7月期末考试物理试题
一、单选题
1．中国科学院近代物理研究所科研团队首次成功合成新原子核。该原子核存在一种衰变链，其中第1次由衰变成原子核，第2次由衰变成原子核。下列说法正确的是（　　）
A．原子核的比结合能比原子核的比结合能大
B．100个原子核经过一个半衰期后一定还剩余50个
C．原子核发生衰变时需要从外界吸收能量
D．上述两次衰变均为α衰变
2．2025年3月7日，华东理工大学的研究团队成功找到了延长钙钛矿太阳能电池寿命的方法，其特点是成本低、更环保。图甲是该团队研究光电效应的电路图，光电管阴极K为钙金属，逸出功为3.2eV，图乙是氢原子的能级图。下列说法正确的是（　　）
A．若用大量处于能级的氢原子发光照射阴极K，一定能发生光电效应现象
B．若用大量处于能级的氢原子发光照射阴极K，所有光子均能使阴极K发生光电效应现象
C．在光照强度不变的条件下，滑片从左向右滑动过程中，电流表的示数一定一直增大
D．如果将甲图中的电源正负极交换接入电路，调节滑片，一定能使电流表示数为零
3．如图所示，MN为足够大光滑绝缘水平面，A、B是两个关于MN对称的固定点电荷，带电量均为+Q，一个带负电的小球在水平面上P点开始运动，小球始终不离开平面，O为A、B连线与平面的交点，不计小球的大小，则下列判断正确的是（　　）
A．由静止释放小球，此后小球的电势能将一直减小
B．由静止释放小球，此后小球的加速度将一直减小
C．在P点给小球一个初速度，此后小球的电势能可能保持不变
D．在P点给小球一个初速度，若小球经过O点，则小球可能做曲线运动
4．如图所示，M、P、N为一条弹性轻绳上的三点，且。时刻，波源P开始垂直于MN向上起振，振动规律为。此后，测得N点开始起振的时刻为。下列说法正确的是（　　）
A．该波的波长为0.5m
B．该波在上述弹性轻绳上的传播速度为2m/s
C．N点开始起振时方向向下
D．时刻质点M处在正向最大位移处
5．如图所示为半圆形玻璃砖的横截面，直径MN与水平面平行。由红、紫两种单色光组成的细光束沿aM从MN边射入玻璃砖，入射角为β，进入玻璃砖后分成两束光分别经过玻璃砖截面边界上的b、c两点，b、c两点分别位于玻璃砖截面最低点的左右两侧。下列说法正确的是（　　）
A．经过b、c两点的分别是红光和紫光
B．在同种玻璃中，红光的速率比紫光的速率大
C．增大β角，射到c点的光可能会发生全反射
D．光从M点传到c点的时间大于从M点传到b点的时间
6．一定质量的理想气体经历一系列状态变化，其图像如图所示，该气体变化顺序为a→b→c→d→a，图中ab线段延长线过坐标原点，cd线段与p轴垂直，da线段与轴垂直。气体在此状态变化过程中（　　）
A．过程，温度不变，气体吸热
B．过程，气体对外做功，内能减小
C．过程，温度降低，气体可能吸收热量
D．过程，气体放出的热量小于内能的减少量
7．如图所示，绝缘粗糙细杆abc在b处弯折，水平bc段足够长，在虚线AB的右侧区域存在垂直纸面向里的匀强磁场，一带电圆环（可视为点电荷）套在杆上从ab段某处由静止释放，忽略圆环经过弯折处的能量损失，圆环在运动过程中所带电荷量保持不变。下列关于圆环速度v随时间t变化的图像不可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
二、多选题
8．在如图所示的电路中，E为电源，内阻为r，L为小灯泡（灯丝电阻可视为不变），为定值电阻，为光敏电阻，其阻值大小随光强度的增大而减小，V为理想电压表。若将照射的光的强度减弱，则下列说法正确的是（　　）
A．电压表的示数变大 B．电源输出功率变大
C．通过的电流变大 D．小灯泡变暗
9．图甲为小型发电机与理想变压器变压输电过程的示意图，图乙为该发电机产生的电动势随时间的变化规律。理想变压器的匝数比，阻值未知，，灯泡的额定电压为10V，额定功率为5W。不计发电机线圈内阻及交流电流表A的内阻。若灯泡正常发光，下列说法正确的是（　　）
A．时，通过发电机线圈磁通量变化率为零
B．电流表A的示数为
C．电阻
D．发电机的输出功率为22W
10．某健身器的简化装置如图所示，整个装置倾斜放置，与水平面的夹角为θ，两侧平行金属导轨相距为l，导轨上端接一阻值为R的电阻，下端接一电容为C的电容器。在导轨间长为d的区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向下的匀强磁场，质量为m的金属棒PQ水平置于导轨上，用平行两侧导轨的绝缘绳索通过定滑轮与拉杆相连。金属棒向上运动时，闭合，断开，向下运动时，断开，闭合。开始时金属棒静止在磁场下方某位置处，电容器不带电，一位健身者用恒定的拉力竖直向下拉动拉杆，金属棒进入磁场时恰好做匀速运动，再经时间t运动至磁场中间位置时撤去拉力，金属棒恰好能运动到磁场上边界，然后金属棒从磁场上边界由静止开始下滑。其它电阻不计、忽略一切摩擦以及拉杆和绳索的质量，金属棒始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）
A．撤去拉力后金属棒向上做匀减速直线运动
B．拉力的大小为
C．金属棒在磁场中向下运动时加速度逐渐减小
D．电容器储存的电场能最大值为
三、实验题
11．某同学用如图所示装置验证动量守恒定律。斜槽轨道被竖直固定在水平桌面上，其末端Q伸出桌面外且切线水平；挡板b竖直固定，点O是Q点的水平投影点；小钢球1和玻璃球2的大小相等且均可视为质点；图中的P、M、N是小球与挡板的撞击点。请回答下列问题：
（1）用游标卡尺测量出的小钢球的直径如下图所示，可知小钢球直径d= cm。

（2）第一次在不放玻璃球2时，将小钢球1从斜槽上E点由静止释放，它撞击在挡板b上；第二次将玻璃球2放在斜槽末端Q处，小钢球仍从E点由静止释放，它们均撞击在挡板b上。则第一次小钢球1撞击在挡板b上的 点（选填“P”“M”或“N”）。
（3）要完成该实验，必须测量的物理量有 （填正确答案标号）。
A．小钢球1和玻璃球2的质量m1、m2
B．小钢球1或玻璃球2的直径d
C．E、Q之间的竖直高度h
D．Q、O之间的水平距离x
E．OP、OM、ON的长度HP、HM、HN
（4）在误差允许范围内，关系式 成立，说明两球在碰撞过程中动量守恒。（用所测的物理量表示且为最简形式）
12．某同学设计了如图甲、乙所示的实验电路测量某电源的电动势E（约为3V）和内阻r（约为2Ω）。已知电流表的内阻约为1Ω，电压表的内阻约为3kΩ，滑动变阻器最大电阻为20Ω、额定电流为1A，定值电阻。请完成下列步骤中的填空，并按要求作答。
（1）分别将甲、乙两电路中的滑动变阻器的滑片P移至最左端，闭合开关S，移动滑片P改变滑动变阻器的接入阻值，记录几组电压表示数U和对应的电流表示数I；
（2）重复步骤（1），根据甲、乙两组实验数据在同一坐标系内描点作出U—I图像如图丙所示，图中标记为Ⅱ的图线采用的是实验电路 （填“甲”或“乙”）；
（3）为了减小系统误差，本实验应选用图 （填“甲”或“乙”）实验电路，并在图丁中用笔画线代替导线完成你所选出电路图的实物连接 ；
（4）利用图丙提供的信息可以修正该实验的系统误差，则修正后被测电源的内阻 （选用、、、、中的几个量表示）。
四、解答题
13．如图所示，一圆柱形汽缸固定在水平地面上，用质量横截面积的活塞密封着一定质量的理想气体，跨过光滑定滑轮的轻绳两端分别连接着活塞和一质量的重物，左、右两侧的绳均竖直，活塞与汽缸之间的最大静摩擦力与滑动摩擦力相等且为30N。开始时缸内气体的温度为，压强为，活塞与汽缸底部的距离为，重物与水平地面的距离为。外界大气压为，重力加速度。现对缸内气体缓慢加热。求：
(1)重物恰好开始下降时缸内气体的温度；
(2)重物刚与地面接触时缸内气体的温度。
14．如图所示，在空间中存在沿着z轴正方向的匀强磁场或匀强电场，z轴经过O点垂直于坐标系xOy所在的平面，磁感应强度大小为B，电场强度大小为E。将一检测器Q垂直于z轴放置于该空间，检测器中心在z轴上，当粒子撞击检测器Q时，检测器被撞击的位置会发光。在检测器所在平面上建立另一坐标系，，，之间的距离。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴上的A点沿x轴正方向以初速度射入场中，运动过程粒子所受重力可以忽略不计。
(1)若空间内只存在匀强磁场，其轨迹圆的圆心在O点，求A点的位置，用坐标表示；
(2)若空间内只存在匀强电场，求检测器上发光点的位置，用坐标表示；
(3)若空间内同时存在上述的匀强磁场和匀强电场，求检测器上发光点的位置坐标及粒子打在检测器上时速度的大小。
15．如图所示，与水平面夹角为的粗糙金属导轨固定放置，导轨间距。沿导轨向下建立坐标轴，点为坐标原点，为两磁场分界线且垂直于轴，为分界线与导轨的交点。在区域：存在方向垂直导轨平面向下，磁感应强度大小为的匀强磁场；在区域：存在方向垂直导轨平面向上，磁感应强度大小随坐标变化的磁场，变化规律为。导轨上有一U形框分别与重合，U形框质量为，三条边的长度均为，由阻值的金属棒和两根绝缘棒、ef组成。另有质量为、长为、阻值的金属棒处在磁场中，当金属棒、速度为零时，U形框静止在导轨上恰好不下滑，金属棒及U形框与导轨间的动摩擦因数处处相同，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。忽略磁场的边界效应，金属棒及U形框始终与导轨接触良好，形成闭合回路，不计金属导轨及接触点的电阻，重力加速度取。
(1)求U形框与金属导轨间的动摩擦因数μ；
(2)若要保持U形框静止，求金属棒ab允许在磁场中沿导轨向下运动时速度的最大值；
(3)若金属棒ab从处获得一沿导轨向下的初速度，金属棒ab与U形框会发生完全非弹性碰撞，求碰后U形框的最大位移。
参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D A C D B A B CD AC BD
11． 1.070 M AE
12． 甲 甲 见解析
13．(1)
(2)
【详解】（1）分析汽缸中的气体，初态时温度，压强，
末态（重物恰好开始下降时），设汽缸中气体温度为，压强为，活塞处于平衡状态，受力分析有
解得
汽缸中的气体做等容变化，由查理定律有
解得
（2）活塞从开始运动至重物刚好与地面接触过程中，气体做等压变化，设末态温度为，初、末状态的体积分别为，
由盖—吕萨克定律有
解得
14．(1)
(2)
(3)，
【详解】（1）粒子做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有
解得
故A点的位置为
（2）粒子做类平抛运动，则有
解得
则横坐标为
纵坐标与点的纵坐标相同，故发光点的位置为
（3）粒子的运动均可以分解为沿轴方向初速度为零的匀加速直线运动和与平面平行的速度为的匀速圆周运动。结合上述有
可知，恰好完成一周的运动
所以，
故发光点的位置为
粒子的分速度，
则有
15．(1)
(2)
(3)
【详解】（1）对，由平衡条件有
解得
（2）根据法拉第电磁感应定律有
根据闭合电路欧姆定律有
根据平衡条件有
且
联立解得
（3）因为，所以U型框仍静止。对棒，从进入磁场到与U型框碰撞之前，规定方向为正方向，根据动量定理有
且
解得
棒与U型框碰撞，根据动量守恒定律有
解得
对整体从撞后到速度减为0，根据动量定理有
又，
且
联立解得

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