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2024-2025学年安徽省合肥市庐江县高二（下）期末物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.物理学是一门以实验为基础的学科，对于下列教材中所列的实验或生活现象，下列说法正确的是( )
A. 甲图中，使球偏离平衡位置后释放，在振动稳定后，与球距离最近的小球将获得最大的振幅
B. 乙图中，若在的两端接上交流电源电流的大小和方向发生周期性变化，稳定后接在端的交流电流表会偏转
C. 丙图中，肥皂膜看起来常常是彩色的，是由于光的衍射缘故
D. 丁图中的电磁波，可由恒定的电场和恒定的磁场互相激发交替产生
2.关于原子核的相关知识，以下说法正确的是( )
A. 核力普遍存在于原子核与电子之间
B. 氡的半衰期是天，镭的半衰期是年，所以一个确定的氡核一定比一个确定的镭核先发生衰变
C. 核反应中生成物质量等于反应物质量
D. 质子、中子、粒子的质量分别是、、，两个质子和两个中子结合成一个粒子，释放的能量是
3.日晷，又叫圆虹，是一种大气光学现象。该现象是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射而形成的。当光线射入卷层云中的冰晶后，经过两次折射，分散成不同方向的各色光。如图为一束太阳光射到六角形冰晶上的光路图，、为其折射出的两种单色光，比较、两种单色光，下列说法正确的是( )
A. 光比光更容易发生明显衍射现象
B. 在冰晶中，光的传播速度大于光的传播速度
C. 、两种光分别从水射入空气发生全反射时，光的临界角比光的小
D. 用同一双缝干涉实验装置做实验，光的干涉条纹间距小于光的条纹间距
4.某回旋加速器的示意图如图所示，两个相同且正对的半圆形中空金属盒、内分布有垂直金属盒表面的匀强磁场，、缝隙间的狭窄区域有交变电场。初动能为零的带电粒子从缝隙中靠近的圆心处经电场加速后，以垂直磁场的速度进入。粒子由点运动到图中点的过程中，洛伦兹力做的功为，冲量为，则( )
A. ，
B. ，
C. ，
D. ，
5.位于坐标原点处的波源发出一列沿轴正方向传播的简谐横波。时波源开始振动，其位移随时间变化的关系式为，则时的波形图为( )
A. B.
C. D.
6.水晶球是用天然水晶加工而成的一种透明的球形物品。如图甲所示为一个质量分布均匀的透明水晶球，半径为，过球心的截面如图乙所示，为直径，一单色细光束从点射入球内，折射光线与夹角为，出射光线与平行。已知光在真空中的传播速度为，，。下列说法正确的是( )
A. 光束在点的入射角为 B. “水晶球”的折射率为
C. 光在“水晶球”中的传播速度为 D. 光在“水晶球”中的传播时间为
7.一定质量的理想气体从状态温度为开始，经历过程回到状态，其图像如图所示。对于该过程，下列说法正确的是( )
A. 过程中，气体对外做功，温度降低
B. 过程中，气体体积不变，内能增大
C. 在状态，气体温度为
D. 过程中，气体温度先降低后升高
8.氢原子的能级图如图甲所示，一群处于第能级的氢原子向低能级跃迁过程中发出不同频率的光中只有频率为、两种光可让图乙所示的光电管阴极发生光电效应。分别用频率为、的两个光源照射光电管阴极，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法中正确的是( )
A. 一群处于第能级的氢原子，向低能级跃迁过程中最多能发出种不同频率的光
B. 图乙中，用频率的光照射时，将滑片向右滑动，电流表示数可能不变
C. 图丙中，图线所表示的光的光子能量为
D. 处于第能级的氢原子可以吸收一个能量为的光子并电离
二、多选题：本大题共2小题，共10分。
9.某电动牙刷的充电装置含有变压器，用的交流电源给此电动牙刷充电时，变压器副线圈两端的电压为，副线圈的电流为，若将该变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是( )
A. 交变电流的周期为 B. 原线圈的电流为
C. 副线圈两端的电压最大值为 D. 原、副线圈的功率之比为：
10.轴上两波源、的平衡位置坐标分别为、，形成的简谐横波在同种均匀介质中沿轴相向传播，某时刻的波形如图所示。已知波的传播速度为，下列说法正确的是( )
A. 两波源的起振方向相反
B. 从图示时刻经两列波才相遇
C. 从图示时刻经坐标为处质点的运动路程为
D. 各质点振动稳定后，在、之间的连线上共有个加强点不包含、
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某同学用单摆测量重力加速度。
为了减少测量误差，下列做法正确的是______。
A.为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆角较大
B.测量摆球通过最低点次的时间，则单摆周期为
C.摆线尽量细些、长些、伸缩性小些
D.计时的起、止位置选在摆球达到的最高点处
组装好装置，用毫米刻度尺测量摆线长度，用螺旋测微器测量摆球直径。螺旋测微器示数如图甲所示，摆球直径______，记摆长。
多次改变摆线长度，在小摆角下测得不同摆长对应的摆球摆动周期，并作出图像，如图乙所示。根据图线斜率可计算重力加速度______结果保留三位有效数字，取。
若将摆线长度误认为摆长，仍用上述图像法处理数据，得到的重力加速度值将______选填“偏大”“偏小”或“不变”。
12.用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验，实验装置如图所示。
单选关于该实验下列说法正确的是______；
A.实验时要测出封闭气体的质量
B.为增加稳定性，需要用手握住注射器
C.活塞和针筒之间的摩擦并不影响压强的测量
D.为节约时间，实验时应快速推拉柱塞和读取数据
组同学在操作规范、不漏气的前提下，测得多组压强和体积的数据并作出图线，发现图线不通过坐标原点，如图所示，图中横轴截距的绝对值代表的物理含义是______，出现该现象的误差属于______选填“系统误差”或“偶然误差”；
多选另一小组所做的实验中，画出的图像如图所示，则图线发生弯曲的原因可能有______。
A.实验过程中有漏气现象
B.实验过程中有进气现象
C.实验过程中气体温度升高
D.实验过程中气体温度降低
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13.如图所示，一开口向上的导热汽缸置于水平面上，用质量为的活塞封闭了一定质量的理想气体，初始时活塞静止，距气缸底部的距离为。现将质量为的细沙缓慢地倒在活塞上，经过一段时间，重新达到平衡。已知：活塞横截面积为，大气压强为重力加速度，不计一切摩擦，活塞移动的过程中无气体泄漏且外界温度不变。求：
重新达到平衡状态后气体的压强；
重新达到平衡状态后活塞下降的高度。
14.如图所示，两根间距为的足够长光滑金属导轨，平行放置在倾角为的绝缘斜面上，导轨的上端接有电阻，整个装置放在磁感应强度大小为的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直。导轨上有一质量为、电阻为的金属棒与两导轨垂直且接触良好，金属棒以初速度沿着导轨上滑一段距离后到达最高点，不计导轨电阻及感应电流间的相互作用，重力加速度为。求：
金属棒刚上滑瞬间的加速度大小；
金属棒沿着导轨上滑过程中通过的电荷量；
金属棒沿着导轨上滑过程中所用的时间。
15.如图所示，半径为、质量的四分之一光滑圆弧曲面锁定在水平地面上，圆弧曲面在最低点与水平地面相切于点，紧靠圆弧曲面最低点的右侧放置一质量也为的小物块，已知点左侧地面光滑，点右侧地面与物块间的动摩擦因数为。现将质量为的小球从圆弧曲面最高点的正上方位置静止释放，间高度差，已知重力加速度，不计空气阻力，小球与小物块均能视为质点，所有碰撞均为弹性碰撞。
求小球第一次运动到圆弧曲面最低点时对曲面的压力；
小球与小物块第一次碰后立即取走小球，求碰后小物块向右滑行的距离；
小球与物块碰撞后瞬间解除对光滑圆弧曲面的锁定，求碰后小球离开水平地面的最大高度。
答案解析
1.【答案】
【解析】解：甲图，使球偏离平衡位置后释放，在振动稳定后，根据共振条件可知，与球距离最远的两小球将发生共振，获得最大的振幅，故A错误；
乙图，若在的两端接上交流电源电流的大小和方向发生周期性变化，根据感应电流产生条件可知，稳定后接在端的交流电流表会偏转，故B正确；
丙图中，肥皂膜看起来常常是彩色的，是由于光的干涉缘故，故C错误；
丁图中的电磁波，因为恒定的电场和磁场不能激发磁场和电场，则不可由恒定的电场和恒定的磁场互相激发交替产生，故D错误。
故选：。
根据共振现象、感应电流产生条件、光的干涉和麦克斯韦的电磁场理论进行分析解答。
考查共振现象、感应电流产生条件、光的干涉和麦克斯韦的电磁场理论，会根据题意进行准确分析解答。
2.【答案】
【解析】解：质子和质子之间、质子和中子之间、中子和中子之间都存在核力，核力是原子核内核子之间的作用力，核力而不存在于原子核与电子之间，故A错误；
B.半衰期是大量原子的统计规律，对少量和单个原子来讲是没有意义，故B错误；
C.重核裂变过程释放出能量，质量发生亏损，所以生成物质量小于反应物质量，故C错误；
D.根据爱因斯坦质能方程可知，两个质子和两个中子结合成一个粒子，释放的能量为，故D正确。
故选：。
核力是原子核内核子之间的作用力，半衰期是大量原子的统计规律，重核裂变过程释放出能量，质量发生亏损，根据爱因斯坦质能方程求出释放的能量。
根据计算，计算时的单位是“”，的单位是“”，的单位是“”，利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算。
3.【答案】
【解析】解：由图看出，太阳光射入六角形冰晶时，光的折射角小于光的折射角，即，根据折射率公式，可知，因为，所以，故B错误；
C.由分析可知，由临界角公式，可知、两种光分别从水射入空气发生全反射时，光的临界角较小，故C错误；
A.光的折射率大于光的折射率，故光的频率大于光的频率，即，根据，可知，故光的衍射现象更明显，故A正确；
D.由分析可知，根据可知，通过同一装置发生双缝干涉，光的干涉条纹间距大于光的条纹间距，故D错误。
故选：。
根据光路图判断折射率大小，结合波速公式、临界角公式和明显衍射现象的条件和双缝干涉相邻亮纹的间距公式等知识进行分析解答。
考查光的折射和折射率大小，结合波速公式、临界角公式和明显衍射现象的条件和双缝干涉相邻亮纹的间距公式等知识，会根据题意进行准确分析解答。
4.【答案】
【解析】解：由于洛伦兹力始终与运动方向垂直，因此洛伦兹力永不做功，即；
带电粒子在电场中加速，根据动能定理
解得
粒子在磁场中偏转，粒子入射点运动到点时，速度的大小不变，方向发生改变，取在点的出射方向为正方向，根据动量定理
故ABC错误，D正确。
故选：。
由于洛伦兹力始终与运动方向垂直，洛伦兹力永不做功，据此分析作答；粒子运动到点时速度不为零，根据动量定理求解作答。
本题主要考查了回旋加速器的工作原理，带电粒子在电场中的加速，在磁场中的偏转；理解洛伦兹力的特点、掌握动量定理的运用。
5.【答案】
【解析】解：质点做简谐运动，具有周期性，坐标原点处的质点在时刻回到坐标原点处，振动方向沿轴的负方向，该谐横波沿轴正方向传播，故A正确，BCD错误。
故选：。
质点做简谐运动，具有周期性，根据周期性分析坐标原点处的质点在时刻的质点的位置及振动方向，再结合波的传播方向分析作答。
本题主要考查了质点的振动方向与波的传播方向的判断；知道质点的振动和波的传播都具有周期性。
6.【答案】
【解析】解：光路图如图所示：
由几何关系可知，光线射出时的折射角
根据折射定律
在入射点，根据折射定律
根据光路可逆，结合数学知识可知入射角
故A错误，B正确；
光在“水晶球”中传播的距离为，根据数学知识
根据折射率公式，光在“水晶球”中的传播速度
传播时间，故C错误，D正确。
故选：。
根据几何知识求折射角，根据折射定律求折射率、入射角、光速；根据折射率公式、匀速直线运动公式结合数学知识求传播时间。
本题主要考查了光的折射，根据几何知识求解折射角是解题的关键；知道光的折射率与频率的关系，掌握折射定律和折射率公式。
7.【答案】
【解析】解：、由题图可知，过程中，气体体积增大，则气体对外做功，由理想气体状态方程可得：，解得：，由此可知气体的温度升高，故A错误；
B、过程中，由理想气体状态方程可得：，解得：，由此可知气体的温度降低，内能减小，故B错误；
C、过程中，由理想气体状态方程可得：，解得：，故C正确；
D、根据图像中等温线的特点可知过程中温度先升高再降低，故D错误。
故选：。
由理想气体状态判断温度的关系；气体体积增大，气体等温做功，温度降低，内能减小，由图像中等温线的特点判断过程中温度的变化情况。
本题考查了理想气体状态变化的图像问题，根据理想气体状态方程判断各个参量的变化。
8.【答案】
【解析】解：一群处于第能级的氢原子，向低能级跃迁过程中最多能发出种不同频率的光，故A错误；
B.若图乙中光电管两侧所加电压为正向电压，用频率的光照射，将滑片向右滑动时若已经达到饱和光电流，则电流表示数不变，故B正确；
C.图丙中的图线所表示的光的遏止电压较大，则光电子最大初动能较大，所对应的光子能量较大，原子跃迁对应的能级差较大，即对应于由第能级向基态跃迁，则光子能量为，故C错误；
D.处于第能级的氢原子至少要吸收的能量才能电离，故D错误。
故选：。
由玻尔理论分析可能的跃迁，根据排列组合求出辐射电磁波种类；遏止电压较大，光电子最大初动能较大，原子跃迁对应的能级差较大，结合电离条件分析。
本题考查了氢原子能级跃迁理论和光电效应综合应用，解决该题需能通过能级图判断可能的跃迁情况。
9.【答案】
【解析】解：根据变压器原线圈输入电压瞬时值的表达式可知，交流电的周期，故A正确；
变压器原线圈电压的有效值
理想变压器没有能量损失，原、副线圈的功率之比为：；
根据理想变压器的功率关系
原线圈的电流为，故B正确，D错误；
C.根据正弦交变电流有效值与最大值的关系，副线圈两端的电压最大值为，故C错误。
故选：。
A.根据变压器原线圈输入电压瞬时值的表达式求解交流电的周期；
理想变压器没有能量损失，据此求解原、副线圈的功率之比；根据交流电有效值与最大值的关系求解变压器原线圈两端电压的有效值，根据理想变压器原副线圈的功率关系求解作答；
C.根据有效值与最大值的关系求解副线圈两端的电压最大值。
本题主要考查了交流电瞬时值的表达式的理解，要明确正弦交变电流有效值与最大值的关系；要理解并掌握理想变压器的原、副线圈的功率关系。
10.【答案】
【解析】解：最前沿质点的振动方向与波源的起振方向相同；根据上下坡法可知，处的质点的速度方向沿轴负方向，即波源的起振方向沿轴负方向；同理可知，处的质点的起振方向沿轴正方向，即波源的起振方向沿轴正方向，故两波源的起振方向相反，故A正确；
B.同种介质传播，两列波的波速相等，为
设时间两列波相遇，则有
代入数据解得，故B错误；
C.波传播到处所需的时间
波传播到处所需的时间
两列波的周期
从图示时刻经，波还未传播到处，则处质点的振动时间
振幅为
坐标为处质点的运动路程，故C正确；
D.两列波的波速相等，两列波的波长相等，都为，则两列波的周期相等，所以两列波频率相等，因波早振动半个周期，两列波的起振方向相反，则某振动加强点到两波源的距离的路程差等于波长的整数倍，设某振动加强点到点的距离为，到点的距离为，则有
其中
则的取值为，，，，，，，，，，，共个值，排除、两点，则在、之间的连线上共有个加强点，故D正确。
故选：。
A.波最前沿质点的振动方向与波源的起振方向相同，根据“上下坡“法判断起振方向；
B.波在同种均匀介质中匀速传播，根据匀速直线运动公式求解相遇时间；
C.波在同种均匀介质中匀速传播，根据匀速直线运动公式分别求解两列波传播到处的质点所需的时间，从而判断处质点的振动时间和振幅大小，根据“”性质求质点通过的路程；
D.根据振动加强和振动减弱的条件分析。
本题主要是考查波的干涉，关键是知道两列波相遇处是加强或减弱的条件，尤其小心当两波源振动的振动步调相反时，与振动步调相同的情况恰好相反；理解“”性质的含义。
11.【答案】； ； ； 不变
【解析】为了使小球摆动做简谐运动，摆角不能太大，不能大于，故A错误；
B.测量摆球通过最低点次的时间，则单摆周期为
故B错误；
C.为了减小实验误差，摆线尽量细些、长些、伸缩性小些，故C正确；
D.摆球在平衡位置最低点速度最大，计时更准确，所以计时的起、止位置选在平衡位置处，故D错误。
故选：。
由图可知摆球直径为
由单摆周期公式
可得
由图像中的数据可知斜率为
解得重力加速度为
若将摆线长度误认为摆长，则有
整理可得
仍用上述图像法处理数据，图线斜率不变，仍为，故得到的重力加速度值不变。
故答案为：；；；不变。
根据实验原理和误差分析判断；
螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度读数之和；
根据单摆周期公式推导图像对应的函数表达式，结合图像计算；
根据单摆周期公式推导图像对应的函数表达式，结合图像计算判断。
本题关键掌握用单摆测量重力加速度的实验原理和利用图像处理问题的方法。
12.【答案】； 胶管内气体的体积；系统误差；
【解析】实验时只需要保持封闭气体的质量不变，不要测出封闭气体的质量，故A错误；
为了保证气体做等温变化，实验时不能用手握住注射器，且缓慢推拉柱塞，待压强传感器示数稳定后读数，故BD错误；
C.根据实验原理可知，活塞和针筒之间的摩擦并不影响压强的测量，故C正确。
故选：。
设胶管内气体的体积为，根据玻意耳定律
变形得
因此图像的横截距表示胶管内气体的体积，这种误差属于系统误差；
根据一定质量理想气体的状态方程
变形得
若实验过程中有漏气现象，封闭气体的摩尔数变小，图像的斜率变大，图线向上弯曲；若实验过程中有进气现象，封闭气体的摩尔数变大，图像的斜率变小，图线向下弯曲，故A错误，B正确；
实验过程中气体温度升高，图像的斜率变小，图线向下弯曲；实验过程中气体温度降低，图像的斜率变大，图线向上弯曲，故C正确，D错误。
故选：。
故答案为：；胶管内气体的体积；系统误差；。
根据实验原理，正确操作和注意事项分析作答；
根据玻意耳定律求解函数，结合图像横截距的含义分析作答；根据实验原理和实验装置分析误差；
根据一定质量理想气体状态方程求解函数，结合图像斜率的含义分析作答。
本题主要考查了“探究气体等温变化的规律”实验，要明确实验的原理、正确操作和注意事项，掌握玻意耳定律和一定质量理想气体状态方程的运用。
13.【答案】重新达到平衡状态后气体的压强为；
重新达到平衡状态后活塞下降的高度为
【解析】稳定后对活塞及细沙，由平衡条件可得：
代入数据解得：
由平衡条件可得：，解得气体初态时压强为：，初状态时体积为：
末状态时有：，体积为：
气体做等温变化，由玻意耳定律可得：，即有：
代入数据解得：。
答：重新达到平衡状态后气体的压强为；
重新达到平衡状态后活塞下降的高度为。
由平衡条件可得稳定后气体的压强；
由平衡条件可求初状态时的压强，再由玻意耳定律可求下降的高度。
本题是对平衡条件及玻意耳定律的考查，解题的关键是正确分析气体发生的状态变化，准确确定各状态参量。
14.【答案】金属棒刚上滑瞬间的加速度大小为；
金属棒沿着导轨上滑过程中通过的电荷量为量；
金属棒沿着导轨上滑过程中所用的时间为
【解析】根据法拉第电磁感应定律，棒刚上滑瞬间产生的感应电动势
根据闭合电路欧姆定律，通过棒的电流
棒刚上滑瞬间所受安培力
牛顿第二定律
联立解得加速度
根据电流的定义式，流过的电荷量
根据闭合电路欧姆定律
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势
联立解得电荷量
棒上滑过程，取沿轨道向上为正方向，设金属棒沿着导轨上滑过程中所用的时间
根据动量定理
根据上述知
联立解得时间。
答：金属棒刚上滑瞬间的加速度大小为；
金属棒沿着导轨上滑过程中通过的电荷量为量；
金属棒沿着导轨上滑过程中所用的时间为。
根据法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力公式和牛顿第二定律求解加速度；
根据电流的定义式、法拉第电磁感应定律求解电荷量；
根据动量定理求解作答。
本题主要考查了法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、动量定理和牛顿第二定律的运用；明确电流定义式的含义式解题的关键。
15.【答案】小球第一次运动到圆弧曲面最低点时对曲面的压力为，方向竖直向下；
小球与小物块第一次碰后立即取走小球，碰后小物块向右滑行的距离为；
碰后小球离开水平地面的最大高度为
【解析】设小球运动到圆弧曲面最低点时速度为，取最低点为零势能面
根据机械能守恒
解得
小球在圆弧曲面最低点时，根据牛顿第二定律
解得
由牛顿第三定律可得小球运动到圆弧曲面最低点时对曲面的压力大小为
方向竖直向下；
设小球和小物块碰后瞬间速度分别为和，取水平向右为正方向
根据动量守恒定律
弹性碰撞，机械能守恒
联立解得，
设碰后小物块减速运动停下，根据动能定理
解得；
解除锁定后，当小球再次冲上圆弧且和圆弧曲面水平方向有共同速度为时，小球离
开水平地面的高度最大为；
小球和圆弧曲面组成系统水平方向动量守恒，根据动量守恒定律
根据机械能守恒
联立解得。
答：小球第一次运动到圆弧曲面最低点时对曲面的压力为，方向竖直向下；
小球与小物块第一次碰后立即取走小球，碰后小物块向右滑行的距离为；
碰后小球离开水平地面的最大高度为。
根据机械能守恒定律、牛顿定律求解作答；
小球和小物块组成系统满足动量守恒和机械能守恒，根据动量守恒定律和机械能守恒定律求解作答；
当小球和小物块共速时，小球离开水平地面的高度最大，根据水平方向动量守恒和机械能守恒定律求解作答。
本题主要考查了机械能守恒定律、牛顿运动定律、动量守恒定律的运用，理解动量守恒定律的条件是解题的关键。
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