广东省广州市2024-2025学年高二下学期期末联考物理试卷（解析版）

这是一份广东省广州市2024-2025学年高二下学期期末联考物理试卷（解析版），共16页。试卷主要包含了考生必须保持答题卡的整洁等内容，欢迎下载使用。
本试卷共7页，15小题，满分100分。考试用时75分钟。
注意事项：
1、答卷前，考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的姓名、考生号、试室号和座位号填写在答题卡上，并在答题卡相应位置上填涂考生号。
2、作答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡对应题目选项的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。答案不能答在试卷上。
3、非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新答案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答无效。
4、考生必须保持答题卡的整洁。考试结束后，将试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 以下图片源于教材，对其描述正确的是（ ）
A. 图甲是玻璃管插入水槽的情形，表明水不能浸润玻璃
B. 图乙中水黾能停在水面，是因它受到的液体表面张力与重力平衡
C. 图丙为电子束穿过多晶体金的衍射图样，说明电子具有波动性
D. 图丁为用不同颜色的光照射同一光电管得到的光电流I与电压U关系图，则a光频率最高
【答案】C
【解析】A．图甲水面向下凹，表明水能浸润玻璃，故A错误；
B．因为液体表面张力的存在，所以图乙中水黾能停在水面上，但表面张力方向总跟液面相切，且与分界线垂直，对水黾受力分析可知受到重力和支持力，二者平衡，故B错误；
C．图丙为电子束穿过多晶体金Au的衍射图样，衍射是波的特有现象，则说明电子具有波动性，故C正确；
D．图丁中，由爱因斯坦光电效应方程
且
a光和b光的截止电压相等，c光的截止电压最高，则可知c光的频率最高，故D错误。
故选C。
2. 2025年3月9日，国内首款碳微型核电池“烛龙一号”正式发布。具有放射性，半衰期长达5730年，理论上可为脑机接口、心脏起搏器等植入式设备提供永久能源。衰变方程为，则（ ）
A. X来自碳原子的核外电子
B. 衰变过程属于重核裂变
C. 的比结合能小于的比结合能
D. 如果温度升高，的半衰期会变短
【答案】C
【解析】AB．根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，X为电子，所以衰变过程属于衰变；X是由原子核内中子转化为质子和电子释放出来的电子，故AB错误；
C．衰变后的比衰变前的更稳定，所以的比结合能小于的比结合能，故C正确；
D．半衰期只由原子核自身决定，如果温度升高，的半衰期不变，故D错误。
故选C。
3. 在广州，某同学研究单摆做受迫振动时振幅与驱动力频率关系，其共振曲线如图所示。则该单摆（ ）
A. 摆长约为
B. 驱动力频率增大时，振幅增大
C. 驱动力频率增大时，振动频率不变
D. 若该实验移至上海、共振曲线的峰值将向右偏移
【答案】D
【解析】A．由题图可知，该单摆的固有频率为，则固有周期为
根据
可得该单摆的摆长约为，故A错误；
B．当驱动力频率等于该单摆的固有频率时，振幅最大，所以驱动力频率增大时，振幅不一定增大，故B错误；
C．驱动力频率增大时，振动频率也随着增大，故C错误；
D．若该实验移至上海，由于上海的重力加速度大于广州的重力加速度，所以固有周期变小，固有频率变大，则共振曲线的峰值将向右偏移，故D正确。
故选D。
4. 某同学利用如图所示装置测量某种单色光的波长。实验过程中观察到分划板中心刻线与第1条亮条纹中心对齐时，手轮读数为；转动手轮，分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐时，手轮读数为。已知双缝到光屏的距离为，双缝间距为，则该单色光的波长为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】相邻条纹间距为
根据，可得该单色光的波长为
故选B。
5. 氢原子能级图如图所示，现有大量氢原子从能级自发向低能级跃迁。已知金属锌的逸出功为，可见光的光子能量范围为。则大量氢原子跃迁时（ ）
A. 最多可辐射出3种不同频率的光子
B. 最多可辐射出3种不同频率的可见光
C. 从向能级跃迁发出的光最容易发生衍射
D. 辐射出的不同频率的光子最多有3种能使锌发生光电效应
【答案】D
【解析】A．大量氢原子从能级自发向低能级跃迁，根据
可知最多可辐射出6种不同频率的光子，故A错误；
B．根据，，，，，
已知可见光的光子能量范围为，则最多可辐射出2种不同频率的可见光，故B错误；
C．从向能级跃迁发出的光，光子能量最大，频率最大，波长最短，最不容易发生衍射，故C错误；
D．已知金属锌的逸出功为，可知辐射出的不同频率的光子最多有3种能使锌发生光电效应，故D正确。
故选D。
6. 智能停车位下方埋有由自感线圈L和电容器C构成的振荡电路，如图甲所示。当车辆靠近自感线圈L时，相当于在线圈中插入铁芯，使其自感系数变大，引起电路中振荡电流的频率变化（振荡频率公式）。某次振荡电路中的电流随时间变化如图乙所示（顺时针为正方向），则（ ）
A. 过程，电容器C放电
B. 时刻，自感线圈L的磁场能为零
C. 由图乙可判断汽车正驶入智能停车位
D. 过程，A点的电势大于B点的电势
【答案】C
【解析】A．由图乙可知，过程，电流逐渐减小，则线圈中的磁场能逐渐减小，电容器中的电场能逐渐增大，所以电容器在充电，故A错误；
B．由图乙可知，时刻，电流最大，所以自感线圈L磁场能最大，故B错误；
C．由图乙可知，振荡电路的周期变大，根据可知，线圈自感系数变大，则汽车正驶入智能停车位，故C正确；
D．过程，电流逐渐增大，磁场能增大，电场能减小，电容器正在放电，且电流方向由上极板流向下极板，则上极板带正电，下极板带负电，所以A点的电势大于B点的电势；过程，电流逐渐减小，磁场能减小，电场能增大，电容器正在充电，且电流方向由上极板流向下极板，则上极板带负电，下极板带正电，所以A点的电势小于B点的电势，故D错误。
故选C。
7. 根据篮球对地冲击力的大小可判断篮球的性能。某同学将一质量为的篮球从的高处自由下落，测出篮球从开始下落至反弹到最高点所用时间为，反弹高度为，。则篮球对地面的平均冲击力大小为（不计空气阻力）（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】根据自由落体公式 ，代入 ，
求得球下落时间
反弹高度 ，由竖直上抛公式
求得球反弹后回到最高点时间
总时间 ，则球与地面的接触时间
球下落末速度 （方向向下，取负）
反弹初速度 （方向向上，取正）
则球的动量变化
对球根据动量定理，有
解得地面对篮球的冲击力
根据牛顿第三定律，可知篮球对地面的平均冲击力大小为 ，故选A。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 图甲为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0.1s时刻的波形图，该时刻波恰好传播至Q点。图乙为质点M、N、P中某一质点的振动图像，则（ ）
A. 图乙是质点N振动图像
B. 该波的传播速度大小为1m/s
C. 波源的起振方向沿y轴正方向
D. x=10cm处的质点第一次到达波峰位置的时刻是t=0.9s
【答案】AD
【解析】A．由图甲可知，t=0.1s时刻质点N处于波峰位置，图乙中质点在t=0.1s时刻处于波峰位置，所以图乙是质点N的振动图像，故A正确；
B．由题图可知，波长为λ=4cm，周期为0.4s，则波速为，故B错误；
C．根据波形平移法可知，Q点的起振方向沿y轴负方向，则波源的起振方向沿y轴负方向，故C错误；
D．根据波形平移法可知，从t=0.1s时刻到x=10cm处的质点第一次到达波峰位置所用时间为
则x=10cm处的质点第一次到达波峰位置的时刻是t=0.9s，故D正确。
故选AD
9. 云南—广东特高压直流输电示范工程是世界上第一个直流输电工程，是我国电网建设史上一个里程碑。如图是某段输电过程的简化示意图，发电站输出电压稳定，经升压后被整流成的直流电，长距离输电到达广东后被逆变成交流电，再被降压至后供用户使用。若直流输电线电阻为，假设电压在整流和逆变前后有效值不变，不计变压器、整流器和逆变器消耗的电能。当发电站输出功率为500万千瓦，则（ ）
A. 输电线电流为
B. 输电导线上损耗的电压为
C. 降压变压器匝数比为
D. 输送功率不变，若电压经升压和整流后为，输电线消耗功率变为原来的2倍
【答案】BC
【解析】AB．输电线电流为
输电导线上损耗的电压为
故A错误，B正确；
C．降压变压器原线圈的输入电压为
则降压变压器匝数比为
故C正确；
D．输送功率不变，若电压经升压和整流后为，则输电线电流变为原来的2倍，根据可知，输电线消耗的功率变为原来的4倍，故D错误。
故选BC。
10. 图甲为气压式升降椅，它通过气缸上下运动来支配椅子升降，其简易结构如图乙所示，圆柱形气缸与椅面固定连接，柱状气动杆与底座固定连接。气缸气密性、导热性能良好。设气体的初始状态为A，某人坐上椅面保持不动，椅子缓慢下降一段距离后达到稳定状态B，此过程温度不变。然后开空调暖风，一段时间后室内温度上升到设定温度，稳定后气体状态为C；接着人慢慢离开座椅，椅子重新处于另一个稳定状态D。则气体（ ）
A. 关系如图丙所示
B. 关系如图丁所示
C. 从B到C的过程，气体对外做的功大于气体吸收的热量
D. 处于状态D时，单位时间单位面积碰撞容器壁的分子数比状态A少
【答案】AD
【解析】AB．由题意可知，A到B的过程中，气体等温压缩，压强增大，体积减小；从B到C的过程中，气体等压升温，温度升高，体积增大；从C到D的过程中，等温膨胀，压强减小，体积增加，而且此时D状态的压强又恢复到最初A状态的压强，其图像和图像如图所示
故A正确，B错误；
C．从B到C的过程，气体等压升温，温度升高，体积增大，气体内能增大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体对外做的功小于气体吸收的热量，故C错误；
D．由于状态D与状态A的压强相等，状态D时的温度高于状态A时的温度，状态D时的分子平均动能大于状态A时的分子平均动能，根据压强微观意义可知，处于状态D时，单位时间单位面积碰撞容器壁的分子数比状态A少，故D正确。
故选AD。
三、实验与探究（共16分）
11. 物理是一门以实验为基础的科学，下面是某同学做实验过程中的部分步骤：
（1）在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图甲所示。
①观察变压器的铁芯，它的结构和材料是______。
A、整块硅钢铁芯
B、整块不锈钢铁芯
C、绝缘的硅钢片叠成
②观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数______。
（2）①用油膜法估测油酸分子大小的实验，将浓度为0.10%的油酸酒精溶液一滴一滴滴入量筒，100滴溶液恰好1mL。向浅盘中倒入适量的水，并向水面均匀地撒入痱子粉，把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜形状稳定后，在浅盘上盖上透明塑料盖板，并描出油酸膜的轮廓，如图乙所示。已知正方形网格的边长为1cm，则估测出油酸分子的直径为______m。（保留2位有效数字）
②直接测1滴油酸酒精溶液的体积误差较大，本实验采用累计的方法。下列实验也采用了该方法的是（ ）
A、“用单摆测定重力加速度”实验中，测量单摆的周期
B、“用双缝干涉测光的波长”实验中，测量相邻条纹间距
C、“验证动量守恒定律”实验中，获得小球落点的平均位置
D、用螺旋测微器在电阻丝上的三个不同位置测出电阻丝直径，再求出直径平均值
【答案】（1）C 少 （2）1.8×10−9 AB
【解析】（1）①[1]为了减小涡流引起的磁损耗，变压器的铁芯，它的结构和材料是绝缘的硅钢片叠成。
故选C。
②[2]根据电阻定律有
导线越粗，导线电阻越小，根据电流匝数关系有
可知，匝数越少，电流越大，为了减小能量损耗，导线粗的线圈匝数少。
（2）①[1]每格边长为1cm，一个格子的面积为1cm2，按超过半格以一格计算，小于半格就舍去的原则，估算出55格，故油膜面积为
1滴油酸酒精溶液中含油酸的体积
分子直径为
②[2] A．“用单摆测定重力加速度”实验中，测量单摆的周期时记录N次全振动的时间t，采用累计法，单摆周期，故A正确；
B．“用双缝干涉测光的波长”实验中，测量第1亮条纹和第N亮条纹间距d，则测量相邻条纹间距，也采用的累计法，故B正确；
C．“验证动量守恒定律”实验中，获得小球落点的平均位置，是为了减小偶然误差，故C错误；
D．用螺旋测微器在电阻丝上的三个不同位置测出电阻丝直径，再求出直径平均值，是为了减小偶然误差，故D错误。
12. 某同学利用气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图所示。安装好器材后，进行了以下操作：
第一步：将两片相同规格的遮光片分别固定在滑块1和滑块2上后，用天平测得滑块1和2的总质量分别为m1、m2；
第二步：打开气泵，仅将滑块1放在光电门1的左侧，轻推滑块1后发现通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间，则应将气垫导轨的______（填“左侧”或“右侧”）调高一些。重复多次，直至气垫导轨调至水平状态。
第三步：将滑块1放在光电门1左侧，滑块2放在光电门2的右侧。轻推两滑块，它们相向运动并发生碰撞，光电门记录的挡光时间如下表所示。
（1）该同学选用的是______（选填字母）组滑块进行的实验
A.
B.
C.
（2）若满足关系式_______________，即验证了碰撞前后两滑块组成的系统动量守恒。（用已测物理量表示）
（3）该同学取下滑块1和滑块2，换另一组滑块进行实验，将滑块3放到光电门1的左侧，滑块4静止在光电门1与光电门2之间，向右轻推滑块3使它与滑块4相碰。光电门1记录遮光时间为t1，光电门2先后记录两次遮光时间依次为t2、t3。如果满足表达式______（用t2、t3表示），则两滑块的碰撞为弹性碰撞。
【答案】右侧 （1）B （2） （3）
【解析】[1]将滑块1放在光电门1的左侧，轻推滑块1后发现通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间，则说明滑块1做加速运动，所以应将气垫导轨的右侧调高一些，重复多次，直至气垫导轨调至水平状态。
[2]根据表中信息可知，碰后滑块1和滑块2一起运动，即二者发生完全非弹性碰撞。
故选B。
[3]选取向左为正方向，若碰撞过程动量守恒，则
即
[4]若二者发生弹性碰撞，则，
联立可得
四、计算题（共38分。写出必要的文字说明、公式和重要演算步骤，只写出最后答案的不给分。有数值计算的题，答案中应明确写出数值和单位）
13. 2025年3月21日神舟十九号航天员圆满完成出舱任务。当航天员执行出舱任务前，需先进行泄压，即将气闸舱内的大部分气体抽到密封舱内后，才能打开出舱舱门。若泄压前，气闸舱内的气体压强为p0，体积为V0；密封舱内气体的压强为p0，体积为10V0，泄压后密封舱内气体压强为1.094p0。泄压过程中，两舱内温度保持297K不变，气体为理想气体并忽略航天员对气体的影响，抽气泵与连接管道气体体积不计。
（1）泄压后打开舱门前，求气闸舱内的压强p1为多少；
（2）太空中稀薄气体压强近似为0.001p0，温度为99K。打开舱门一段时间后，则舱内剩余空气的质量是原来的多少？
【答案】（1）0.06p0 （2）5%
【解析】（1）将密封舱和气闸舱内的气体看作一个系统，泄压过程为等温变化，由玻意耳定律得
解得
（2）泄压后，气闸舱开舱门前p1=0.06p0，体积为V0，T=297K，打开舱门后p′=0.001p0，T′=99K，由理想气体状态方程得
解得
则舱内剩余空气的质量与原来空气质量的比值为
即舱内剩余空气的质量是原来的5%。
14. 如图所示，一直角三棱镜截面，，，O为的中点，边长为L。平行于边的激光从的中点D射入该棱镜，折射光线照射到的中点E。已知光在真空中的速度c，不考虑光的多次反射。
（1）求三棱镜的折射率n；（可保留根号）
（2）通过计算判断激光是否能够从边射出，并规范画出激光在三棱镜中传播的光路图；
（3）求激光在三棱镜中传播的时间。
【答案】（1） （2）不能， （3）
【解析】（1）过D点作AB边的垂线即法线，设入射光线与法线的夹角为，在介质中的折射光线与法线的夹角为，由几何关系可知
根据相似三角形
所以
则
（2）全反射的临界角满足
解得临界角满足
过E点作AC边的垂线交AB边为O，则
则激光不能够从边射出。光路图如下图所示，其中F为CB的中点。
（3）由上图可知
激光在三棱镜中的传播速度
所以激光在三棱镜中的传播时间
15. 如图所示，半径的光滑四分之一圆弧轨道固定在水平面，其末端与足够长水平面平滑连接。水平面的段粗糙，其他段光滑。一个半径的光滑四分之一弧形槽，静置在水平面上，其左端和水平面相切于D点。一小滑块Q从A点正上方处由静止释放，经轨道，进入水平面，从B运动到C所用时间，与静止在C点的小滑块P发生正碰，Q、P碰撞过程系统损失的动能为碰前瞬间Q动能的。已知小滑块Q的质量，小滑块P的质量，它们与水平面间的动摩擦因数均为，重力加速度g取滑块均可视为质点。求：
（1）Q经过B时的速度大小；
（2）Q、P第一次碰撞后，Q、P的速度大小；
（3）要使P滑上光滑的弧形槽后不能从其上端飞出且能够与Q再次碰撞，弧形槽质量M的范围。（Q追不上弧形槽）
【答案】（1） （2）， （3）
【解析】（1）Q经过B，根据机械能守恒，解得
（2）对Q，从B运动到C，设Q与P碰撞前的速度为，根据运动学公式，其中加速度满足，解得，解得
Q、P第一次碰撞，根据动量守恒
根据能量守恒，其中
解得，
（3）对P，当P在弧形槽的最高点刚好与弧形槽共速时，根据水平方向动量守恒
根据能量守恒定律
解得弧形槽质量，这是弧形槽的最大质量。
P能够与Q再次碰撞，即P与弧形槽相互作用之后的速度大小刚好为，方向向右，P与弧形槽相互作用相当于一次弹性碰撞，根据弹性碰撞的规律，，解得
代入上述公式，P与弧形槽分离后速度变为，解得，这是弧形槽的最小质量。
即弧形槽质量M的范围光电门1
光电门2
碰前
T1
T2
碰后
T3
无数据