2023-2024学年湖南省张家界市普通高中高二（上）期末联考物理试卷(含解析）

这是一份2023-2024学年湖南省张家界市普通高中高二（上）期末联考物理试卷(含解析），共22页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.少量的胡椒粉和粗盐不小心混在一起了怎么办，教你如，将塑料汤勺在毛衣上摩擦后，靠近胡椒粉和盐的混合物，就把它们分开，这是因为塑料汤勺摩擦后( )
A. 带电，会吸引轻小的胡椒粉B. 变热，可以将粗盐熔化
C. 带电，会排斥粗盐和胡椒粉D. 变热，会排斥轻小的胡椒粉
2.闭合金属线圈或线框在磁场中运动的情景如下各图所示，有关线圈或线框中磁通量变化或产生感应电流的说法中正确的有( )
①甲图，线框从P进入垂直纸面的匀强磁场区域到达Q的过程中，线框中始终有感应电流
②乙图，磁感线方向向右，垂直纸面的线圈从P到达Q的过程中，线圈中有感应电流
③丙图，线圈从磁铁的上端M到达N的过程中，线圈中磁通量先增大后减小
④丁图，与通电导线(无限长)在同一平面内的线框沿导线向右运动过程中，线框中有感应电流
A. ①③B. ①④C. ②③D. ②④
3.金属球甲所带的电荷量为−2Q，完全相同的金属球乙所带的电荷量为+6Q，当两球之间的距离为r时，两球之间的库仑力为F1；现将两球充分接触后并放回到原来的位置，则两球之间的库仑力为F2，两球可视为点电荷，则下列说法正确的是( )
A. +2Q的正电荷从乙转移到甲B. −2Q的负电荷从甲转移到乙
C. F1=F2D. F1=3F2
4.如图所示，带电粒子沿带电平行板中线射入，带电粒子偏转射出电场，平行板之间电场为匀强电场，不计重力影响，则下列说法正确的是( )
A. 若射入的初速度加倍，侧移量加倍B. 若射入的初速度加倍，偏转角减半
C. 若两板间电压U加倍，侧移量加倍D. 若两板间电压U加倍，偏转角加倍
5.如图是一个多用电表的简化电路图，S为单刀多掷开关，通过操作开关可以接通1，也可以接通2、3、4、5或6。下列说法正确的是( )
A. 当开关S分别接1或2时，测量的是电流，其中S接1时量程较小
B. 当开关S接3时，测量的是电阻，图中A是黑表笔
C. 当开关S接4时，A表笔电势比B表笔高
D. 当开关S分别接5和6时，测量的是电压，其中S接6时量程较大
6.如图所示为两个固定在同一水平面上的点电荷，距离为d，电荷量分别为+Q和−Q。在它们的中垂线上水平固定一根内壁光滑的绝缘细管，一电量为+q的小球缓慢经过细管，则小球( )
A. 小球的加速度先减小后增加B. 小球的速度先减小后增加
C. 受到的库仑力最大值为8kQqd2D. 管壁对小球的弹力最大值为4kQqd2
7.如图所示，用直流电动机提升重物，电动机线圈的电阻为2Ω，重物的质量m=20kg。电源内阻为1Ω，不计电动机转子转动时的摩擦。当电动机以v=1m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I=4A。重力加速度g取10m/s2，则下列说法正确的是( )
A. 电动机的发热功率为32W
B. 电动机将电能转化为机械能的效率约为86.2%
C. 电源的电动势为62V
D. 电动机两端的电压为8V
8.2020年2月，中国科学家通过冷冻电镜捕捉到新冠病毒表面S蛋白与人体细胞表面ACE2蛋白的结合过程，首次揭开了新冠病毒入侵人体的神秘面纱。电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分，在电子显微镜中电子枪发射电子束，通过电场构成的电子透镜使其会聚或发散。电子透镜的电场分布如图所示，虚线为等势线。一电子仅在电场力作用下运动，运动轨迹如图实线所示，a、b、c、d是轨迹上的四个点，下列说法正确的是( )
A. 电子从a运到d的过程，做匀加速运动
B. 电子从a运动到d的过程，电势能先减小后增大
C. a处的电场强度与d处的电场强度相同
D. 电子在a处受到的电场力方向与a处虚线垂直
二、多选题（本题共7小题，共35分）
9.一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10V、17V、26V。下列说法正确的是( )
A. 坐标原点处的电势为1V
B. 电场强度的大小为2V/cm
C. 电子在a点的电势能比在b点的低7eV
D. 电子从b点运动到c点，电场力做功为9eV
10.电磁炉是利用电磁感应加热原理制成的电气烹饪器具，如图所示是电磁炉的工作示意图，它不用明火或传导式加热而让热量直接在锅底产生，因此热效率得到了极大的提高。下列关于电磁炉的说法正确的是( )
A. 提高励磁线圈中电流变化的频率，可提高电磁炉的加热效果
B. 炊具中的涡流是由励磁线圈中的恒定电流的磁场产生的
C. 利用陶瓷材料制成的炊具可以在电磁炉上正常加热
D. 电磁炉工作时，炉面板中将产生强大的涡流
11.下列说法正确的是( )
A. 甲图中，利用回旋加速器加速粒子，所加电压U越大，粒子射出时动能越大
B. 乙图中，可以用增大等离子体的速度的方法来增大磁流体发电机的电动势
C. 丙图中，带正电的粒子(不计重力)从P点进入速度选择器，当速度v>EB时向上极板偏转
D. 丁图中，霍尔元件由金属材料构成，通过图示方向电流后上表面电势高
12.如图是一小型交流发电机供电原理图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向匀强磁场，理想变压器原、副线圈分别与发电机和灯泡连接，灯泡上标有“6V，3W”字样且正常发光(除灯泡外不计其余电阻)从某时刻开始计时，发电机输出端的电流随时间变发电机化图像如图乙，下列说法正确的是( )
A. 当t=0.04s时发电机线圈平面与磁场方向垂直
B. 发电机输出电流的瞬时值i= 2sin(50πt)A
C. 变压器原、副线圈匝数之比为 2∶4
D. 发电机1分钟内产生的电能为180J
13.如图甲所示，一个单摆做小角度摆动，该运动可看成简谐运动。从某次摆球到达右侧最大位移处开始计时，摆球相对平衡位置的位移x随时间t变化的图像如图乙所示，取重力加速度大小g=10m/s2，π2≈10。下列说法正确的是( )
A. 单摆的摆长约为0.16m
B. 单摆的位移x随时间t变化的关系式为x=4cs2.5πtcm
C. 单摆的摆长约为1m
D. 从t=0.4s到t=0.6s的过程中，摆球的加速度逐渐增大，速度逐渐减小
14.如图所示，图甲为沿x轴传播的一列简谐横波在t=0.5s时刻的波动图像，图乙为参与波动质点P的振动图像，则下列判断正确的是( )
A. 该波的传播速率为4m/s
B. 该波的传播方向沿x轴正方向
C. 经过0.5s时间，质点P沿波的传播方向移动了2m
D. 该波在传播过程中若遇到大小为2m的障碍物，能发生明显衍射现象
15.如图为一半圆形玻璃砖，圆心为O，半径为R，直线OO′垂直于竖直放置的屏幕。现将一束绿光由空气从P点垂直AB射入玻璃砖，在Q点发生折射后恰好在屏幕上O′点出现光斑。已知PO=R2，OO′= 3R，光在空气中的速度为c、下列说法正确的是( )
A. 玻璃砖对绿光的折射率为 2
B. 玻璃砖对绿光的临界角为60°
C. 绿光从P传至Q经历的时间为3R2c
D. 将绿光换为红光射入玻璃砖时，光斑出现在O′点的上方
三、实验题（本题共2小题，共18分）
16.在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中，按图1所示连接电路。电源电动势为8.0V，内阻可以忽略。单刀双掷开关S先跟2相接，某时刻开关改接1，一段时间后，把开关再改接2。实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况。
(1)电容器充电后，开关S改接2使电容器进行放电，此过程得到的图像如图2所示，如果不改变电路其他参数，只减小电阻R的阻值，则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将_____(选填“减小”“不变”或“增大”)。
(2)若实验中测得该电容器在整个放电过程中释放的电荷量Q=3.44×10−3C，则该电容器的电容为_____μF。
(3)关于电容器在整个充，放电过程中的q−t图像和UAB−t图像的大致形状，可能正确的有_____(q为电容器极板所带的电荷量，UAB为A，B两板的电势差)
17.某实验小组为了测量某金属丝的电阻率和电池的电动势及内阻，设计了如图所示的实验电路。实验器材有：螺旋测微器、刻度尺、一节待测电池、开关S1、单刀双掷开关S2、阻值为R0的定值电阻、电压表、均匀电阻丝(电阻丝总阻值大于R0，并配有可在电阻丝上移动的金属夹P)、导线若干。请回答下列问题：
(1)将金属丝拉直并固定在绝缘支架的A、B接线柱上，用螺旋测微器取几个不同的位置测量金属丝直径，某次测量示数如图所示，则d=_____mm；
(2)连接好实验电路，开关S，置于1，闭合开关S1，记录电压表示数为U0；先将金属夹P移动到位置_______(选填“A”或“B”)，然后将开关S2置于2，移动金属夹P，直到电压表的示数为U0，用刻度尺测出金属丝AP段的长度为L0；
(3)用测得的物理量和已知的物理量表示金属丝电阻率的表达式为__________。
(4)开关S2置于2，闭合开关S1，多次改变金属夹P的位置，记录金属丝AB的长度L和电压表的示数U，得到多组数据；
(5)以1L为横坐标、1U为纵坐标，描绘1U−1L图像测程图像中直线的斜率为k，纵轴截距为b。若不计电压表内阻的影响，电池电动势、电池内阻分别为E1、r1，用R0、L0、k、b分别表示E1=_________，r1=______，若考虑电压表内阻的影响，电池内阻为r2，r2_______r1。(选填“>”“=”或“
【解析】(1)[1]螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和，所以
d=2.000mm
(2)[2]为了保证电路安全，金属丝应在最大阻值处，所以先将金属夹P移动到B位置；
(3)[3]根据等效原理可知金属丝的阻值为R0，根据电阻定律有
R0=ρL0πd22
解得
ρ=πd2R04L0
(5)[4][5]根据闭合电路欧姆定律有
E=U+URr
R=ρLπd22
变形可得
1U=1E+rπd24Eρ⋅1L
根据图像的斜率与截距结合电阻率表达式
ρ=πd2R04L0
解得
E=1b ， r=kR0bL0
[6]引起该实验误差的主要原因是由于电压表的分流作用造成电流总是比电池实际输出电流小，从而导致测电源电动势的测量值小于真实值，内阻的测量值也小于真实值，所以真实值大于测量值。
12.【答案】解：(1)粒子进入静电分析器后，在指向圆心的电场力作用下做匀速圆周运动，有qE0=mv2R，
解得v= qE0Rm。
(2)粒子重力不计，在加速电场中只受电场力作用，会做匀加速直线运动，末速度为 v ，有qU=12mv2−0，
解得U=mv22q=12E0R。
(3)加速电场中的场强E=Ud=E0R2d，
则粒子在加速电场中的加速度a=Eqm=qE0R2md，
设粒子在加速电场中做匀加速直线运动的时间为 t1 ，则t1=va=2d mqE0R，
设粒子在静电选择器中做匀速圆周运动运动的时间为 t2 ，则t2=πRv=π mRqE0，
故粒子运动的总时间为t=t1+t2=2d mqE0R+π mRqE0= mqE0(2d 1R+π R)。

【解析】(1)粒子进入静电分析器后，由电场力提供向心力，据此可求粒子离开加速电场时的速度大小；
(2)粒子在加速电场中加速运动，根据动能定理列式可求加速电压；
(3)加速电场中，根据牛顿第二定律以及运动学公式求时间，在静电分析器中根据圆周运动规律求时间，进而得到总时间。
13.【答案】(1)4r、6r的电阻并联后阻值为R并=4r⋅6r4r+6r=2.4r
根据闭合电路欧姆定律可得UC=Er+2.4r+1.6r⋅1.6r=825E
由电容定义式可得C=QU=qUC=25q8E；
(2)小球下落过程，在电场中做减速运动，由于电容器下极板带正电，可得小球带正电荷。
(3)由动能定理可得mg(2d+d)−qUC=0−0
解得m=qUC3gd=8qE75gd。

【解析】解题的关键是明确电路结构，知道电容器在电路中相当于断路，电容器两端的电压等于与其并联的电阻的电压。根据闭合电路欧姆定律求阻值为1.6r的电阻的电压，根据电容的定义式可求出电容。小球从释放到下极板，根据动能定理结合电场力做功公式可求小球质量。
14.【答案】A
【解析】【分析】
本题主要考查单摆以及振动图象，明确图象的意义是解决问题的关键。
由振动图象可知单摆周期，根据单摆周期公式即可求得单摆的摆长；由振动图象读出振幅，根据周期求得角速度ω，由振动图象即可求得单摆的位移x随时间t变化的关系式；根据振动图象可知从t=0.4s到t=0.6s的过程中摆球的运动情况，即可知摆球的回复力的变化情况。
【解答】
AC．由振动图象读出周期T=0.8s，根据单摆周期公式T=2π Lg=0.8s，解得：L=0.16m，故A正确，C错误；
B.由振动图象读出振幅A=2cm，又ω=2πT=2.5πrad/s，则单摆的位移x随时间t变化的关系式为
x=Asin(ωt+φ)，代入数据得x=2sin(2.5πt+π2)cm，故B错误；
D.同理可以看出从t=0.4s到t=0.6s的过程中，摆球靠近平衡位置，则加速度逐渐减小，速度逐渐增大，故D错误。
故选A．
15.【答案】ABD
【解析】A.由图甲可知，波长为 4m ，由图乙可知，周期为 1s ，该波的传播速率为
故A正确；
B.由图乙可知， t=0.5s 时刻，质点 P 沿 y 轴正方向振动，结合图甲，由同侧法可知，该波的传播方向沿 x 轴正方向，故B正确；
C.简谐横波沿 x 轴传播，质点只在自己的平衡位置附近上下振动，并不沿波的传播方向向前传播，故C错误；
D.由于波长为
λ=4m>2m
则该波在传播过程中若遇到大小为 2m 的障碍物，能发生明显衍射现象，故D正确。
故选ABD。
16.【答案】CD
【解析】A.根据几何关系，有
sin∠PQO=OPPQ=R2R=12
可得
∠PQO=30∘
又因 OO′= 3R ，根据几何关系可得
∠QOO′=∠OO′Q=30∘
可得折射角为
γ=60∘
根据折射率公式
n=sinγsin∠PQO= 3
故A错误；
B.根据临界角公式
sinC=1n
可得临界角为
C=arcsin 33≠60∘
故B错误；
C.绿光在介质中的速度为
v=cn
传播的距离为
sPQ=Rcs30∘
绿光从P传至Q经历的时间为
t=sPQv
联立可得
t=3R2c
故C正确；
D.红光的折射率小于绿光的折射率，那么红光从玻璃砖折射后的折射角比绿光的小，所以光斑出现在O′点的上方，故D正确。
故选CD。
17.【答案】(1) 10m/s ，方向向左；(2) 5m/s ，方向水平向右；(3) 200J
【解析】(1)设滑块B下滑过程到达水平轨道的速度为 vB ，根据机械能守恒可得
vB= 2gℎ=10m/s
方向向左；
碰后滑块B刚好能返回到出发点，则碰后滑块B的速度大小为
vB′=10m/s
(2)以向右为正方向， A、B 碰撞过程，根据动量守恒可得
mAvA−mBvB=mAvA′+mBvB′
解得第一次碰撞后滑块 A 的瞬时速度为 vA′=5m/s ，方向水平向右。
(3)根据能量守恒可知，两潧块在第一次碰撞过程中损失的机械能为
ΔE=12mAvA2+12mBvB2−12mAvA′2+12mBvB′2
解得
ΔE=200J
18.【答案】A
【解析】A.提高励磁线圈中电流变化的频率，可以提高产生交变磁场变化的频率，从而提高穿过炊具底面磁通量的变化率，进而增大涡流，提高电磁炉的加热效果，故A正确；
B.炊具中的涡流是由励磁线圈中的交变电流的磁场产生的，故B错误；
C.陶瓷是绝缘体，无法形成涡流，所以利用陶瓷材料制成的炊具无法在电磁炉上正常加热，故C错误；
D.电磁炉工作时，炊具底面将产生强大的涡流，故D错误。
故选A。
19.【答案】BC
【解析】A.由洛伦兹力提供向心力可得
qvB=mv2R
解得回旋加速器的最终速度为
v=qRBm
则最大动能为
Ek=12mv2=q2R2B22m
可知粒子最终动能与加速电压无关，故A错误；
B.对磁流体发电机有
qvB=Udq
解得
U=dvB
可通过增大离子体的速度的方法来增大发电机的电动势，故B正确；
C.根据左手定则与电场力方向特征，带正电的粒子所受洛伦兹力方向向上，电场力方向向下，由于 v>EB ，则
qvB>Eq
粒子向上极板偏转，故C正确；
D.由左手定则可知自由电子向上偏转，即上表面将聚集负电荷，所以上表面的电势比下表面的低，故D错误。
故选BC。
20.【答案】ABD
【解析】解：A、由图乙可知当t=0.04s时，磁通量最大，电流最小，故发电机内线圈平面与磁场方向垂直，故A正确；
B、由图乙可知周期T=0.04s，则圆频率：ω=2πT=50π，则发电机输出电流的瞬时值为：i= 2sin(50πt)A，故B正确；
C、由题可知，灯泡正常发光，所以流过灯泡的电流：I2=PU=36A=0.5A，发电机输出的电流：I1=Im 2= 2 2A=1A，所以变压器原、副线圈匝数之比为：n1n2=I2I1=12，故C错误；
D、发电机1分钟内产生的电能即为小灯泡消耗的电能：W=UI2t=6×0.5×60J=180J，故D正确。
故选：ABD。
由题图乙可知交流电的大小，从而确定磁场与线圈平面的位置关系；
根据题乙求出电流的最大值、周期，计算出角速度，从而得到瞬时值；
由灯泡标有“6V 3W”字样且正常发光，结合理想变压器的规律，即电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，输入功率等于输出功率进行解答。
本题考查交变电流的产生及有效值的定义，要注意明确电流表示数、机器铭牌上所标的电流值、电压值等均为有效值，掌握住理想变压器的电压、电流与匝数之间的关系。
21.【答案】(1)5m/s；(2)1C；(3)0.25J
【解析】(1)导体棒 ab 匀速运动时，受力平衡，即
F=FA=BIL=0.1N
则
I=1A
感应电动势
E=IR+r=0．5V
又
E=BLv
解得
v=5m/s
(2)由于
I=BLvR+r
q=IΔt
x=vΔt
可知
q=BLxR+r
解得
q=1C
(3)撤去外力后，导体棒 ab 的动能转化为总的焦耳热，即
Q=12mv2
导体棒 ab 上产生的焦耳热
Qab=rR+r⋅Q
解得
Qab=0．25J