山西省晋城市部分高中学校2023-2024学年高二下学期7月期末考试物理试卷（Word版附解析）

这是一份山西省晋城市部分高中学校2023-2024学年高二下学期7月期末考试物理试卷（Word版附解析），共12页。

全卷满分100分，考试时间75分钟。
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、班级、考场号、座位号、考生号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本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．同一矩形金属线框在同一匀强磁场中绕垂直于磁场的轴分别以相同的角速度匀速转动，下列四个选项中有一个与其余三个产生的交变电流的有效值不同，则不同的是（ ）
A．B．C．D．
2．中国嫦娥探月工程将玉兔月球车发射到月球背面，它携带的核动力电池在月夜期间为设备提供源源不断的能量，核电池又叫放射性同位素电池，使用钚制作，钚发生衰变释放能量，其衰变方程为，关于该反应，下列说法正确的是（ ）
A．此反应属于β衰变B．比结合能大
C．的质量小于与质量之和D．粒子的穿透力很强
3．如图，空间内存在一水平向右的匀强电场，一质量为m、电荷量为的带电粒子，从A点垂直电场方向射入电场，初速度大小为v，经过电场偏转到达B点时速度大小为2v，已知A、B两点之间沿电场方向的距离为d，不计带电粒子的重力，该匀强电场的电场强度大小为（ ）
A．B．C．D．
4．如图，一热气球静止在地面上，气球内首先被鼓风机充入冷空气。现通过热气球的燃烧器点火，加热气球内部的空气，已知热气球的体积在加热前后保持不变，热气球下端开口处与大气相通，气球内、外气压在加热前后始终为1个大气压，空气可视为理想气体。下列说法正确的是（ ）
A．热气球点火后，气球内的空气质量增大
B．热气球点火后，热气球所受浮力增大
C．热气球点火后，气球内的空气密度减小
D．热气球点火后，气球内壁单位时间、单位面积所受空气分子的撞击次数将增大
5．如图，两种不同的带电粒子a、b经相同的加速电场加速后进入速度选择器（粒子在进入加速电场时的速度可忽略），a、b两种粒子在速度选择器中均沿直线运动，最终经小孔S射入匀强磁场。其中a粒子在磁场中做半径为R的圆周运动。下列说法正确的是（ ）
A．a、b两种粒子可能带异种电荷
B．a、b两种粒子穿过速度选择器的时间不同
C．a、b两种粒子的比荷相同
D．b粒子在磁场中的运动半径可能比R大
6．如图，水下H深处水平放置半径为R的圆形线光源（水面足够大，），水对该线光源发出的单色光的折射率为，水面上有光线射出的面积为（ ）
A．B．C．D．
7．根据玻尔能级理论，氢原子核外电子可在不同的轨道围绕原子核做匀速圆周运动。取无穷远处为零电势能点，氢原子核外电子在半径为r的轨道上电势能，e为电子电荷量，k为静电力常量。已知氢原子在第n能级时的轨道半径满足为第一能级的轨道半径。氢原子在第n能级的总能量为核外电子动能。下列说法正确的是（ ）
A．氢原子的能级越高，核外电子的动能越大
B．氢原子的能量满足
C．氢原子在第n能级时，核外电子的动能为
D．氢原子在第n能级时，氢原子的总能量为
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．有两个不同的电容器和，电容器所带电荷量Q与其两端所加电压U的关系如图所示，图中，电容器储存的电势能，关于两电容器，下列说法正确的是（ ）
A．电容器的电容是的2倍
B．电容器的电容是的
C．当两电容器所带电荷量相同时，电容器储存的电势能大于电容器储存的电势能
D．图中阴影部分代表电容器在时所储存的电势能
9．如图为一列沿x轴传播的机械波在时的波形图，在时，位于处的P点位于x轴的上方且向上振动，在0～4.4s时间内，P点两次到达波峰，两次到达波谷，下列说法正确的是（ ）
A．该机械波沿x轴正方向传播
B．在0～4.4s时间内，P点运动的路程s满足
C．机械波的波速v可能为
D．位于处的质点，在时位于x轴的下方
10．如图甲，左侧水平放置的圆形导线所围区域内有一变化的磁场，圆形区域内的磁通量φ随时间t的变化如图乙所示，磁通量φ取正值时代表磁场方向垂直纸面向外，圆形导线和右侧水平放置的平行导轨相连，已知右侧存在垂直于导轨平面向里的匀强磁场，粗糙的导体棒MN垂直导轨放置，导体棒的电阻为R，左侧圆形导线的电阻为r，其余部分电阻不计，整个过程导体棒都处于静止状态。下列说法正确的是（ ）
A．在时间内，导体棒MN所受摩擦力逐渐变小
B．在时间内，导体棒MN所受摩擦力方向先向右，后向左
C．在时间内，MN两端的电压
D．在时间内，流过电阻R的电荷量为
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11．（6分）如图，小明利用斜面和水平面轨道做验证动量守恒的实验，小明找来两个相同材料制成的小物块P、Q，P、Q与水平面间的动摩擦因数相同，首先让小物块P从斜面上的A点由静止释放，最终小物块P停在B点，在水平轨道B的左侧取一点O，量出OB之间的距离为。将小物块Q置于O点，再次让小物块P从斜面上的A点由静止释放，P、Q两物块在O点相碰后，始终在水平面轨道上运动，最终Q停在O点右侧的C点，P停在O点左侧的D点（图中未标出）。量出OC之间的距离为，OD之间的距离为。
（1）验证动量守恒定律，还需测量的物理量有___________（写出所需要测量的物理量，并写出其符号）。
（2）写出验证动量守恒定律所需要的表达式：___________（用题目中以及第（1）问中表示物理量的符号表示）。
（3）下列措施中，可以提高实验精度的是___________。
A．OB间距离适当取大一些
B．尽可能选弹性好的小物块P、Q，保证P、Q相碰尽量近似弹性碰撞
C．尽可能保证P、Q两物块碰撞为正碰
D．斜面越光滑越好
12．（8分）如图，某同学设计了一个加速度计，将其固定在待测量物体上，能通过电路中电压表的示数反映物体的加速度，其原理如图所示。滑块2可以在光滑的框架1中平移，滑块两侧用相同的轻弹簧3连接，弹簧另一端分别固定在框架内两侧，每根弹簧的劲度系数均为；R为滑动变阻器，4是滑片，O点为滑动变阻器的中点，按图连接电路，滑块2与滑片连接且同步运动。初始时滑块2位于框架中央位置时，滑片4与O点对齐，电压表指针的零点位于表盘中央，此时加速度为零；当P端的电势高于Q端时，指针向零点右侧偏转，此时示数为正；当指针向左侧偏转时示数为负。
（1）当滑块2具有图示方向的加速度a时，电压表的指针将___________（填“向左”或“向右”）偏转。当滑片4与O点对齐时，弹簧___________（填“一定”或“不一定”）处于原长状态。
（2）已知电路中电池的电动势，内阻不计，滑动变阻器R的总阻值为10Ω，总长度为0.2m，滑块2质量为2kg，当滑片4滑到最右侧时，电压表的示数为___________V，此示数代表的加速度大小为___________。将表盘上的电压刻度改为对应的加速度值，即为加速度计。
（3）当电路中的电池用久之后，电动势下降，内阻仍可忽略，则所测出的加速度大小与实际值相比___________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
13．（10分）如图，在光滑水平面上放置质量均为m的A、B小球，两小球间用细线连接，且两小球间夹一处于压缩状态的轻弹簧，弹簧与A球拴接在一起，与B球不拴接。初始时A、B两球均处于静止状态，弹簧储存的弹性势能为，现剪断连接A、B两球的细线，B球脱离弹簧后，与静止在右侧的C球发生弹性正碰，已知碰后B球的速度反向，大小为此时A球速度的，求：
（1）B球刚脱离弹簧时的速度大小；
（2）C球的质量。
14．（14分）如图甲，足够长的间距为L的光滑平行导轨水平放置，导轨中间分布有如图所示的磁场，磁场只分布在图中相连的一个个正方形区域内，每一个正方形区域内的左半侧有垂直于纸面向外的匀强磁场，右半侧有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小均为B。图中正方形abcd中的对角线ac与导轨垂直，导轨右端连接一阻值为R的电阻。一质量为m、长度也为L的细金属棒MN垂直于导轨放置，给金属棒一平行于导轨向右的初速度，当金属棒刚过ac瞬间，其速度大小为。已知金属棒MN的电阻为r，其余电阻不计。
（1）求金属棒MN刚过ac瞬间，回路中的电流；
（2）求金属棒从ac位置运动至d点时，流过回路的电荷量q；
（3）如图乙，撤去导轨右侧的电阻R，加上一个和MN相同的金属棒PQ，将两金属棒用绝缘杆相连，形成组合体，两棒间距为，保证金属棒MN、PQ与平行导轨垂直，给组合体一水平向右的初速度，当金属棒MN位于ac时组合体速度大小为，经过一段时间组合体停止运动，求此时金属棒MN距ac的距离s。
15．（16分）如图，以O为圆心、半径为R的圆形内部为Ⅰ区域，此区域内存在垂直纸面向外的磁感应强度为的匀强磁场（图中未画出）；圆形外部为Ⅱ区域，此区域存在垂直纸面向外的匀强磁场（图中未画出），图中a、b、c为圆上的三个点，ab连线为圆的直径，图中。有一个质量为m、带电荷量为的粒子从a点以某一初速度射入Ⅰ区域，初速度方向与ab连线的夹角，该粒子第一次穿过圆形边界进入Ⅱ区域的位置为b点，经过Ⅱ区域后再次进入Ⅰ区域的位置为c点。该粒子多次穿过圆形边界，第一次回到出发位置a点，整个过程用时记为t（未知）。
（1）求带电粒子的初速度和Ⅱ区域内的磁场的磁感应强度；
（2）求全过程所用时间t；
（3）若将初速度的方向与ab连线的夹角θ改为60°，同时改变粒子的初速度大小和Ⅱ区域的磁感应强度的大小，其余条件不变，以保证粒子第一次穿过圆形边界进入Ⅱ区域的位置仍为b点，经过Ⅱ区域后再次进入Ⅰ区域的位置仍然为c点，求粒子从a点出发，再次回到a点的时间。
2023-2024学年下学期高二年级期末考试
物理参考答案
1．A 解析：A选项中，部分线框在磁场中，与其他选项不同，A正确。故选A。
2．B 解析：此反应属于衰变，A错误；组成原子核的核子越多，结合能越大，则比结合能大，B正确；的质量大于与质量之和，C错误；粒子的穿透力很弱，D错误。故选B。
3．D 解析：根据，可得，D正确。故选D。（用类平抛运动求解也可）
4．C 解析：热气球点火后，气球内的空气质量减小，A错误；热气球点火后，体积不变，热气球所受浮力不变，B错误；热气球点火后，气球内的空气质量减小，体积不变，密度减小，C正确；热气球点火后，温度升高，压强不变，气球内壁单位时间、单位面积所受空气分子的撞击次数将减小，D错误。故选C。
5．C 解析：两种粒子能被相同的加速电场加速，所以他们一定带同种电荷，A错误；两种粒子穿过速度选择器的速度相同，所以时间也相同，B错误；，可得两种粒子的速度相同，则比荷相同，C正确；粒子在磁场中的运动半径，因为两种粒子比荷相同，粒子在磁场中的运动半径也为，D错误。故选C。
6．B 解析：，所以，水面上有光线射出的面积为，B正确。故选B。
7．B 解析：氢原子在第能级时，满足，核外电子的动能为，氢原子的能级越高，核外电子的动能越小，A、C错误；，可知，B正确，D错误。故选B。
8．AD 解析：根据，电容器的电容是的2倍，A正确，B错误；当两电容器所带电荷量相同时，电容器两端电压小，电容器储存的电势能小，根据微元法可知，图中阴影部分代表电容器在时所储存的电势能，C错误，D正确。故选AD。
9．BCD 解析：根据题意可知点在时，振动方向向上，所以机械波沿轴负方向传播，A错误；点振动的时间大于，小于，在时间内，点运动的路程满足，即，B正确；波的周期可以取到，所以波速可能为，C正确；位于处的质点，在时位于轴的下方，D正确。故选BCD。
10．AC 解析：在时间内，磁通量的变化率越来越小，所以感应电动势越来越小，电流越来越小，导体棒所受摩擦力逐渐变小，A正确；在时间内，电流方向不变，导体棒所受摩擦力方向一直向右，B错误；在时间内，两端的电压为，C正确；在时间内，流过电阻的电荷量为，D错误。故选AC。
11．答案：（1）小物块的质量、小物块的质量（2分）
（2）（2分）
（3）AC（2分）
（规定物理量符号与公式中保持一致即可）
解析：（1）（2）根据动量守恒定律有，根据运动学公式有，联立可得，故还需测量的物理量有小物块的质量、小物块的质量。
（3）间距离适当取大一些，可以减小测量距离时的误差，A正确；验证动量守恒定律时，不用保证两物块的碰撞为弹性碰撞，错误；尽可能保证两物块碰撞为正碰，满足动量守恒的条件，可以提高实验精度，C正确；只要保证小物块到达点的速度相同即可，不需要斜面光滑，D错误。
12．答案：（1）向左（1分） 不一定（1分）
（2）4.5（2分） 20（2分）
（3）偏小（2分）
解析：（1）框架向右加速时，滑片向左滑动，此时点电势高于点电势，指针向左偏转，滑片在中间时，滑块所受合力为零即可，弹簧不一定处于原长状态。
（2）当滑片滑到最右侧时，右半边电阻分压为，电压表的示数为，由，代入数据可得。
（3）电动势降低后，同样的位置电阻分压减小，电压表示数减小，所测加速度大小偏小。
13．答案：（1） （2）
解析：（1）根据动量守恒，有
根据机械能守恒，有
联立可得
（2）设球质量为，根据动量守恒，有
根据机械能守恒，有
联立可得
14．答案：（1） （2） （3）
解析：（1）金属棒刚过瞬间，产生的感应电动势
可得
（2）流过回路的电荷量
可得
（3）当组合体速度为时，金属棒和切割磁场产生的电动势之和为
两棒所受安培力之和
根据动量定理，有
解得
15．答案：（1） （2） （3）
解析：（1）作出粒子的轨迹图如图甲所示，根据几何关系可知，粒子在I区域内做圆周运动的半径，粒子在II区域内做圆周运动的半径
根据
得
根据
得
（2）粒子在I区域内运动的总时间
粒子在Ⅱ区域内运动的总时间
全过程所用时间
（3）如图，作出粒子的部分轨迹图如图乙所示，粒子在I区域内运动的总时间
根据几何关系可知
联立可得
粒子在Ⅱ区域内运动的总时间