[物理][期末]江西省上饶市2023-2024学年高二下学期期末教学质量检测试卷(解析版)

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一、选择题：本题共10小题，共46分。第1－7题只有一个选项符合题目要求，每小题4分；第8－10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。
1. 关于分子动理论，下列说法正确的是（ ）
A. 当分子间的距离减小，分子间作用力一定减小
B. 当物体的温度升高，物体所包含的所有的分子速率都会增大
C. 悬浮在水中的花粉颗粒越大，布朗运动就越明显
D. 温度越高，扩散现象越明显
【答案】D
【解析】A．分子间距离为平衡位置时，分子力为零，所以当分子间的距离减小，分子间作用力不一定减小，还要看分子间距离与平衡位置的大小关系。故A错误；
B．当物体的温度升高，物体所包含的分子平均速率会增大。故B错误；
C．悬浮在水中的花粉颗粒越小，布朗运动就越明显。故C错误；
D．温度越高，扩散现象越明显。故D正确。
故选D。
2. 一直以来，对于测定从海洋表层到深层整个全水柱的颗粒物输出通量都是一个很大的挑战，放射性元素因其合适的半衰期（24.1天）和超强的颗粒物活性而被广泛应用于示踪颗粒物的循环以及和生物有关的海洋过程。的衰变反应方程为，下列相关表述正确的是（ ）
A. 该衰变是α衰变B. X是质子
C. X是电子D. 升温可以改变衰变的快慢
【答案】C
【解析】ABC．根据核反应过程质量数守恒、电荷数守恒可得X的质量数为0，电荷数为-1，可知X是电子，故AB错误；C正确；
D．半衰期由原子核内部结构决定，与外界因素无关。故D错误。
故选C。
3. 我国自主研发的氢原子钟现已运用于中国的北斗导航系统中，高性能的原子钟对导航精度的提高起到了很大的作用，同时原子钟具有体积小、重量轻等优点，氢原子钟通过氢原子能级跃迁而辐射的电磁波校准时钟，氢原子能级示意图如图所示，已知可见光光子的能量范围1.61eV～3.10eV，则下列说法正确的是（ ）
A. 玻尔理论认为电子的轨道半径可以是任意值
B. 氢原子从能级跃迁到能级辐射的光子是可见光光子
C. 氢原子由高能级向低能级跃迁时放出光子，能量减小
D. 可见光光子能量越大，衍射现象越明显
【答案】C
【解析】A．玻尔理论认为原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径是量子化的，A错误；
B．氢原子从能级跃迁到能级辐射的光子的能量大小为
已知可见光光子的能量范围为1.61eV～3.10eV，该光子的能量不在可见光光子的能量范围内，不是可见光光子，B错误；
C．高能级具有的能量高，低能级具有的能量低，氢原子由高能级向低能级跃迁时能量以光的形式释放，会放出光子，能量减小，C正确；
D．可见光光子能量越大，其频率越大，波长越小，衍射现象越不明显，D错误；
故选C。
4. 如图所示，为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半径为r的半圆柱形，O为半圆的圆心，MN为直径，A点为弧形面上的点，且。一细光束由空气从A点斜射入，入射角，CD为光传感器，用以探测光的强度。已知该透明介质的折射率为，则下列说法正确的是（ ）
A. 光束在A点只发生折射现象，没有反射现象
B. 光束在A点折射角为30°
C. 光束射到MN时发生全反射
D. 若仅将光束改为频率更大的光束，光束可能在MN发生全反射不能到达光传感器
【答案】B
【解析】A．光束在A点既发生折射现象，又有反射现象，故A错误；
B．设光束在A点折射角为，如图所示
由折射定律
得
故
故B正确；
C．该光束发生全反射的临界角的正弦值
因为
故光束射到MN时入射角小于临界角，不会发生全反射，故C错误；
D．若仅将光束改为频率更大的光束，则折射率更小，由
但是当
时，才等于发生全发射的临界角，因为
一定小于临界角，若仅将光束改为频率更大光束，光束不可能出现在MN发生全反射不能到达光传感器的现象，故D错误。
故选B。
5. 如图甲，内壁光滑、足够长的气缸静置在水平面上，气缸内接有一加热丝，质量不计的活塞与气缸封闭一定质量的理想气体。现给电热丝通电对内部的气体加热，测出多组气体体积V与对应温度T的值，做出V－T图像如图乙所示，则气体由状态a到状态b的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 气体对外做功，气体的压强增大
B. 气体对外做功，气体的压强不变
C. 气体的压强不变，气体的内能减小
D. 气体的压强增大，气体的内能也增大
【答案】B
【解析】由图像可知，气体由状态a到状态b的过程中，满足
可知气体压强保持不变；由于气体体积变大，所以气体对外做功，气体温度升高，所以气体内能增大。
故选B。
6. 学完电磁感应涡流的知识后，某个同学回家制作了一个简易加热器，如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的是（ ）
A. 将金属杯换为陶瓷杯
B. 增加线圈的匝数
C. 取走线圈中的铁芯
D. 将交流电源换成电动势更大的直流电源
【答案】B
【解析】由题意可知，本题是涡流现象的应用，即采用线圈产生变化的磁场使金属杯产生感应电流，从而进行加热。A．将金属杯换为陶瓷杯，陶瓷杯不产生感应电流，不会产生涡流，无法加热杯内的水，A不符合题意；
B．由法拉第电磁感应定律可知，增加线圈的匝数，可以提高金属杯产生的感应电动势，进而增大金属杯的感应电流，提高加热功率，则可以缩短加热时间，B符合题意；
C．取走线圈中的铁芯，线圈产生的磁场减弱，金属杯产生的感应电动势减小，进而金属杯的感应电流减小，加热功率减小，则会增加加热时间，C不符合题意；
D．将交流电源换成电动势更大的直流电源，线圈不产生变化的磁场，金属杯不会产生感应电流，不会产生涡流，D不符合题意；
故选B。
7. 如图所示为某实验小组研究光电效应现象的实验电路图，照射光的频率大于光电管阴极K的截止频率，普朗克常数为h，闭合电键，调节滑动变阻器滑片，下列说法正确的是（ ）
A. 若发现电压表的示数增大，电流表的示数减小，则电源的左侧为正极
B. 欲测量遏止电压来计算光电子的最大初动能，电源左侧应是正极
C. 若调节滑动变阻器使电流表的示数刚好为零，此时电压表的示数应等于
D. 若照射光的频率增大为，则逸出的光电子最大初动能增大
【答案】D
【解析】A．若发现电压表的示数增大，电流表的示数减小，说明电源的正负极与光电效应产生的电流方向相反，则电源的左侧为负极，故A错误；
B．欲测量遏止电压来计算光电子的最大初动能，应使电源的正负极与光电效应产生的电流方向相反，则电源的左侧为负极，故B错误；
C．若调节滑动变阻器使电流表的示数刚好为零，则此时电压表的示数为遏止电压，根据爱因斯坦的光电效应方程可得
且
则电压表的示数为
故C错误；
D．根据爱因斯坦的光电效应方程可得
且
照射光的频率为时，此时逸出的光电子的最大初动能为
若照射光的频率增大为，则逸出的光电子最大初动能为
逸出的光电子最大初动能增大，故D正确；
故选D。
8. 为测量储物罐中不导电液体的高度，有人设计了一个监测液面高度变化的传感器。将与储物罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储物罐中，电容C可通过开关S与电感L或电源相连，如图所示。当开关从a拨到b后，由电感L和电容C构成的回路中产生振荡电流。通过检测振荡电流的频率变化，可以推知液面的升降情况。关于此装置下面说法正确的是（ ）
A. 检测到振荡电流的频率增加，说明液面高度在降低
B. 检测到振荡电流的频率增加，说明液面高度在升高
C. 开关从a拨到b之后的半个周期内，回路中的磁场能先减小后增大
D. 开关从a拨到b之后的半个周期内，回路中的磁场能先增大后减小
【答案】AD
【解析】AB．振荡电流的频率
检测到振荡电流的频率增加，说明电容器的电容减小，根据
则减小，即液面高度在降低，故A正确，B错误；
CD．开关从a拨到b之前，电容C左侧为正极，从a拨到b之后电容C作为电源放电，放电完成后，电感产生的反向感应电流为电容C充电，充电结束后，电容C左侧变为负极，此过程恰好为半个周期，此后电容C再次放电充电，电容左侧又变为正极，此时恰好经历一个周期。当开关从a拨到b之后的半个周期内，电容C先作为电源放电，电容C中的电场能转化为电感L中的磁场能，磁场能增大，当电容C放电完成后，电感L为电容充电，电感L的磁场能转化为电容C中的电场能，故开关从a拨到b之后的半个周期内，回路中的磁场能先增大后减小，故C错误，D正确；
故选AD。
9. 某地兴建的小型水电站输电系统如图所示，升压变压器的原、副线圈匝数比为1∶10，降压变压器的原、副线圈匝数比为9∶1，中间高压输电电路总电阻为R，发电厂输出的交流电表达式为，中间高压输电线上的电流为10A。若家庭电路中灯泡恰好正常工作，额定电压为220V，变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A. 中间高压输电线上损失的电压为200V
B. 中间高压输电线上损失的电功率为2200W
C. 升压变压器输入功率为22kW
D. 升压变压器输入功率为2.2kW
【答案】BC
【解析】A．发电厂输出的交流电压的有效值
升压变压器的原、副线圈匝数比为1∶10，则升压变压器副线圈电压的有效值
由于家庭电路中灯泡恰好正常工作，额定电压为220V，即降压变压器的副线圈电压的有效值
降压变压器的原、副线圈匝数比为9∶1，则降压变压器主线圈电压的有效值
故中间高压输电线上损失的电压
故A错误；
B．中间高压输电线上的电流
中间高压输电线上损失的电功率
故B正确；
CD．由于变压器均为理想变压器，故变压器无功率损失，升压变压器输入功率与输出功率相等，故升压变压器输入功率
故C正确，D错误；
故选BC。
10. 如图所示，在xOy平面直角坐标系中，虚线OO'与x轴正方向的夹角为，与y轴之间存在垂直纸面向里磁感应强度为B的匀强磁场，第二象限存在沿y轴正方向的匀强电场。一带负电的粒子从x轴负半轴的P点以初速度进入电场，与x轴正方向的夹角为，经电场偏转后从点M（0，L）垂直y轴进入磁场，粒子恰好不从O'O边界射出磁场。不计粒子重力，下列正确的是（ ）
A. P点坐标
B. 粒子在电场中运动的时间
C. 粒子的比荷为
D. 电场强度大小为
【答案】AC
【解析】AB．根据逆向思维，粒子从P点到M点的逆运动为从M点到P点的类平抛运动，则
，
，
解得
，
故P点坐标为，粒子在电场中运动的时间为，故A正确，B错误；
C．粒子恰好不从O'O边界射出磁场，粒子在磁场中运动轨迹如图所示
根据几何关系有
根据洛伦兹力提供向心力
解得粒子的比荷为
故C正确；
D．沿电场方向，根据动能定理有
且
联立可得电场强度大小为
故D错误
故选AC。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 光的干涉在生活中运用非常广泛，如在检测工件平整度、立体电影等方面都有涉及。在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中：
（1）如图甲所示，光具座放置的光学元件有光源、遮光筒和其他元件，其中c、d元件的名称依次是________（选填“A”或“B”）。
A. 双缝、光屏
B. 单缝、光屏
（2）下列说法正确的是________（选填“A”或“B”）。
A. 调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心前，应放上单缝和双缝
B. 用测量头测量时，应使分划板中心刻线与亮条纹的中心对齐
（3）以下操作中一定能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离的是______（选填“A”或“B”）。
A. 只将红色滤光片改为绿色滤光片
B. 只增大图中的c和d之间的距离
（4）若在另一次实验操作中，发现测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图乙所示，则________（选填“A”或“B”）。
A. 此现象是光源强度不够造成的
B. 此情形下波长的测量值大于真实值
【答案】（1）A （2）B （3）B （4）B
【解析】（1）如图甲所示，光具座放置的光学元件有光源、遮光筒和其他元件，其中c、d元件的名称依次是双缝、光屏。
（2）A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心前，不应放上单缝和双缝，故A错误；
B．用测量头测量时，应使分划板中心刻线与亮条纹的中心对齐，故B正确。
故选B。
（3）根据相邻条亮纹间距公式
A．只将红色滤光片改为绿色滤光片，由于红光的波长大于绿光的波长，则相邻条亮纹间距减小，故A错误；
B．只增大图中的c和d之间的距离，即增大双缝与光屏的距离，则相邻条亮纹间距增大，故B正确。
故选B.
（4）A．图乙所示出现的问题是分刻板中心刻度线与干涉条纹不平行，应调节测量头使干涉条纹与分划板中心刻线在同一方向上，故A错误；
B．此情形将造成条纹间距的测量值偏大，根据
可知波长的测量值将偏大，故B正确。
故选B。
12. 在用油膜法估测油酸分子直径大小的实验中：
（1）该实验过程中，体现的物理思想方法是________（选填“A”或“B”）。
A. 理想模型法
B. 控制变量法
（2）若实验时痱子粉撒得太厚，会导致所测的分子直径________（选填“偏大”或“偏小”）；
（3）若已知纯油酸的密度为ρ，摩尔质量为M，在测出油酸分子直径d后，还可以继续测出阿伏加德罗常数________（用题中给出的物理量符号表示）。
【答案】（1）A （2）偏大 （3）
【解析】（1）用“油膜法”估测分子大小的实验中，是将油酸分子近似看成球形，并且油膜呈单分子分布的、分子间没有空隙。以上思路是将油膜想象成一种理想模型，故体现的物理思想是理想模型法。
故选A。
（2）若实验时痱子粉撒得太厚，油酸分子无法充分展开，测得油膜面积会偏小，根据
会导致所测的分子直径偏大。
（3）一个油酸分子的质量为
阿伏加德罗常数为
13. 一种新型的气垫运动鞋能有效为运动员的脚提供缓冲保护。运动鞋气垫内封闭着一定质量的气体（可视为理想气体），温度为时，压强为。
（1）缓慢踩压气垫，气垫内气体温度可视为不变，当气垫内气体压强变为时，该气体的体积变为原来的几倍；
（2）某次跑步过程中，气垫内气体被反复压缩、扩张，最终气垫内气体恢复初始体积，温度变为，求此时气垫内气体压强p。
【答案】（1）倍；（2）
【解析】（1）缓慢踩压气垫，气垫内气体温度可视为不变，当气垫内气体压强变为，根据玻意耳定律可得
解得
可知气体的体积变为原来的倍。
（2）某次跑步过程中，气垫内气体被反复压缩、扩张，最终气垫内气体恢复初始体积，温度变为，根据查理定律可得
解得此时气垫内气体压强为
14. 英国物理学家J.J.汤姆孙认为阴极射线是带电粒子流，为了证实这点，从1890年起他进行了一系列实验研究，下图是实验过程中利用磁场改变粒子运动方向的原理示意图。一束电子流以速率v通过一个处于矩形空间的磁感应强度大小为B的匀强磁场（边界有磁场），速度方向与磁场垂直，且在A点的速度方向沿着AD边，矩形空间边长分别为和a，电子刚好从矩形的A、C两个顶点间通过，已知电子电荷量为e，求：
（1）电子在磁场中的飞行时间t；
（2）电子的质量m。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）电子在磁场中做匀速圆周运动，做辅助线找到轨迹圆的圆心如图所示，
由几何关系，可知
解得
可得
解得
电子在磁场中的飞行时间
（2）根据
联立，解得
15. 如图所示，两根足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在倾角的斜面上，间距为，空间分布着磁感应强度大小为，方向垂直导轨平面向上的匀强磁场。将两根金属棒a、b放置在导轨上，并将b用轻绳通过定滑轮和物块c连接。已知两棒的长度均为L，电阻均为，a、b、c质量均为，金属棒a、b始终与导轨垂直且接触良好，不考虑其他电阻，不计一切摩擦，重力加速度大小为。
（1）将金属棒b锁定，释放金属棒a，求金属棒a的最终速度大小；
（2）将金属棒a锁定，同时由静止释放金属棒b和物块c，求刚释放的瞬间金属棒b的加速度，并定性说明金属棒b的加速度以后将如何变化；
（3）将金属棒a锁定，若同时给金属棒b以5m/s沿导轨向上的初速度，给物块c以5m/s竖直向下的初速度，已知经1.61s时金属棒b的速度减为3m/s，求此时金属棒b沿导轨向上滑动的距离s。
【答案】（1）；（2）；方向沿导轨向上；见解析；（3）
【解析】（1）将金属棒b锁定，释放金属棒a，当金属棒a匀速下滑，有
又
根据闭合电路欧姆定律
联立，解得
（2）将金属棒a锁定，同时由静止释放金属棒b和物块c，刚释放的瞬间对b、c组成的系统受力分析，可得
解得
方向沿导轨向上，可知金属棒b将加速上滑，切割磁感线产生感应电动势，在闭合回路中产生感应电流，所以金属棒b会受到沿导轨向下的安培力作用，有
根据
可知随着速度的增加，安培力逐渐增大，其加速度逐渐减小，直至为零。
（3）对b、c组成的系统，由动量定理可得
根据动能定理，有
联立，解得