[物理][期末]河北省石家庄市辛集市2023-2024学年高二下学期7月期末试题(解析版)

这是一份[物理][期末]河北省石家庄市辛集市2023-2024学年高二下学期7月期末试题(解析版)，共17页。试卷主要包含了本试卷满分100分，答卷前，考生务必将自己的姓名等内容，欢迎下载使用。

注意事项：
1、本试卷满分100分。考试用时75分钟，另附加卷面分5分。
2、答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
3、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，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
4、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. 如图所示的甲、乙两幅图像分别表示两分子间作用力F、分子势能Ep与两分子间距离r的关系图，假定两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为0。下列正确的是（ ）

A. 当分子间距时，分子间作用力最大
B. 当分子间距时，分子势能最大
C. 当分子间距，随着r的增大，F减小，Ep增大
D. 当分子间距，随着r的减小，F增大，Ep增大
【答案】D
【解析】AB．由图像可知，当分子间距时，分子力为0达到最小值、分子势能为负的最小值，故AB错误；
C．当分子间距，随着r的增大，F先增大后减小，一直增大，故C错误；
D．当分子间距，随着r的减小，F增大，增大，故D正确。
2. 在5G技术领域，华为绝对是领跑者。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的是（ ）
A. 5G使用的电磁波是横波
B. 4G使用的电磁波是纵波
C. 5G使用的电磁波在真空中传播速度比4G的快
D. 5G使用的电磁波比4G的更容易绕过障碍物
【答案】A
【解析】AB．电磁场从发生区域由近及远的传播称为电磁波，其传播方向与电场方向、磁场方向均是垂直的关系，故电磁波是横波，故A正确，B错误；
C．任何电磁波在真空中的传播速度都是光速。故C错误；
D．5G使用的电磁波频率大，波长短，不容易绕过障碍物。故D错误。
故选A。
3. 如图所示为洛伦兹力演示仪的示意图。电子枪发出的电子经电场加速后形成电子束，玻璃泡内充有稀薄的气体，在电子束通过时能够显示电子的径迹，励磁线圈能够产生垂直纸面向里的匀强磁场。下列说法正确的是（ ）
A. 仅增大励磁线圈中的电流，运动径迹的半径变小
B. 仅增大励磁线圈中的电流，电子运动的周期将变大
C. 仅升高电子枪加速电场的电压，运动径迹的半径变小
D. 仅升高电子枪加速电场的电压，电子运动的周期将变大
【答案】A
【解析】AC．有题意可得
可得
仅增大励磁线圈中的电流，磁感应强度B变大，则运动径迹的半径变小；仅升高电子枪加速电场的电压U，运动径迹的半径变大，故A正确，C错误；
BD．由
可得电子的周期为
电子周期与电子枪加速电场的电压无关，且仅增大励磁线圈中的电流，电子运动的周期将变小，故BD错误。
故选A。
4. 如图所示是一交变电流的图像，则该交变电流的有效值为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】交变电流一个周期内通过电阻R上产生的热量为
设交流电的有效值为I，则由交流电有效值的定义可知
由以上两式联立解得
故选D。
5. 用图甲所示的电路研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色（频率）等物理量之间的关系.分别用三束光照射同一阴极K进行了三次实验，得到电流表示数I与电压表示数U之间的关系如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 入射光光子的能量①＞②＞③
B. 光电子的最大初动能①＞②＞③
C. 单位时间照射到K上的光子数①＞③
D. 照射到K上时金属的逸出功②最大
【答案】C
【解析】AB．由爱因斯坦光电效应方程得
其中可以看出遏止电压与频率呈线性关系，频率越大，遏止电压越大，所以由图像可知，①光的频率等于③光的频率，③光的频率低于①光的频率，所以入射光光子的能量②＞①=③，光电子的最大初动能②＞①=③，故AB错误；
C．由图可得，①光对应饱和光电流大于③光对应的饱和光电流，因为饱和光电流越大，单位时间内逸出的光电子数越多，且逸出的光电子数等于入射的光子数，所以单位时间照射到K上的光子数①＞③，故C正确；
D．同一阴极K的逸出功相等，故D错误。
故选C。
6. 如图所示，一定质量的理想气体分别经历A→B→D和A→C→D两个变化过程。A→B→D过程，气体对外做功为W1，从外界吸收Q1的热量；A→C→D过程，气体对外做功为W2，从外界吸收Q2的热量。两过程中（ ）
A. A→B→D过程中，气体温度一直不变
B. W1=W2
C. Q1=Q2
D Q1－W1=Q2－W2
【答案】D
【解析】A．根据
由图像可知，A→B→D过程中，乘积先增大后减小，则气体温度先增大后减小，故A错误；
B．根据图像与横轴围成的面积表示做功，可知A→B→D过程气体对外做功大于A→C→D过程气体对外做功，即
故B错误；
CD．根据
由图可知
则有
可知A→B→D过程与A→C→D过程气体的内能变化为0，根据热力学第一定律可得
可得
故C错误，D正确。
故选D。
7. 某同学自制了一台电子秤，原理示意图如图所示。用理想电压表的示数指示物体的质量，托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计，滑动变阻器R的滑动端与弹簧上端连接。当托盘中没有放物体时，滑片恰好指在变阻器的最上端，此时调整电压表示数等于0。设变阻器总电阻为R，长度为L，电源电动势为E、内阻为r，限流电阻阻值为R0，弹簧劲度系数为k，重力加速度为g，不计一切摩擦和其它阻力。则电压表示数U与所称物体质量m的关系式正确的是（ ）

A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】由闭合电路得欧姆定律可得
由电阻定律得
则当弹簧形变量增加x时，由电阻定律可知变阻器接入电路阻值为
由受力分析知
又有
联立解得
故选C。
二、多项选择题：本题共3个小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，每题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. 如图甲所示为手摇发电机的工作原理图，矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴顺时针匀速转动，线圈通过电刷与外电阻R构成回路，图示位置线圈与磁场方向平行。流过电阻R的电流i随时间t变化的图像如图乙所示；若电阻R的阻值为，则下列说法正确的是（ ）

A. 线圈abcd经过图甲所示位置时，d点的电势高于a点的电势
B. 时，穿过线圈abcd磁通量最小
C. 经过4s，电阻R产生的焦耳热为8J
D. 经过4s，电阻R产生的焦耳热为4J
【答案】AD
【解析】A．根据右手定则，ab边切割磁感线产生的感应电流方向为，则d点的电势高于a点的电势，故A正确；
B．时，瞬时电流最小，则磁通量的变化量最小，穿过线圈的磁通量最大，故B错误；
CD．由闭合电路欧姆定律可知，经过4s，电阻R产生的焦耳热为
故C错误，D正确。
9. 在图甲所示的交流电路中，电源电压的有效值为，理想变压器原、副线圈的匝数比为均为固定电阻，，电压表为理想电表。已知电阻中电流随时间变化的正弦曲线如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 的阻值为
B. 电压表的示数为
C. 变压器传输的电功率为
D. 若拆除支路，电压表示数会减小
【答案】ACD
【解析】AB．根据图乙可知通过电阻电流的最大值为
则有效值为
根据并联电路特点和题意可知通过副线圈的电流为
根据理想变压器电流与线圈匝数关系有
解得
根据欧姆定律可知副线圈两端的电压为
根据理想变压器电流与线圈匝数关系有
解得
则电压表的示数为
则
故A正确，B错误；
C．变压器传输的电功率为
故C正确；
D．若拆除支路，则通过副线圈的电流减小，通过原线圈的电流也减小，根据欧姆定律可知电压表示数会减小，故D正确。
故选ACD。
10. 舰载机利用电磁阻尼减速的原理可看作如图所示的过程，在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，有间距为L的水平平行金属导轨ab、cd，ac间连接一电阻R，质量为m、电阻为r的粗细均匀的金属杆MN垂直于金属导轨放置，现给金属杆MN一水平向右的初速度v0，滑行时间t后停下，已知金属杆MN与平行金属导轨间的动摩擦因数为μ，MN长为2L，重力加速度为g，下列说法中正确的是（ ）

A. 当MN速度为v1时，MN两端的电势差为
B. 当MN速度为v1时，MN的加速度大小为
C. 当MN速度为v1时，MN的加速度大小为
D. MN在平行金属导轨上滑动的最大距离为
【答案】BD
【解析】A．根据题意可知，速度为时，单独切割产生的电势差，但由于中间当电源，所以两端的电势差小于感应电动势，故A错误；
BC．速度为时，水平方向受摩擦力、安培力，由牛顿第二定律有
解得
故B正确，C错误；
D．在平行金属导轨上滑动时，由动量定理有
又有
联立解得
故D正确。
故选BD。
三、非选择题：共54分。
11. 某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验。（结果保留两位有效数字）
（1）该同学先取1.0mL的油酸注入2000mL的容量瓶内。然后向瓶中加入酒精，直到液面达到2000mL的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液。然后用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，滴了25滴时量筒恰好达到1.0mL。则一滴溶液中含有纯油酸的体积为____________
（2）接着该同学在边长约为50cm的浅水盘内注入约2cm深的水，将细石膏粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴油酸酒精溶液，待水面上的油酸膜尽可能铺开且稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油酸膜的形状。
（3）将画有油酸膜形状的玻璃板放在边长为1.0cm的方格纸上，算出完整的方格有129个，大于半格的有21个，小于半格的有19个。则计算油酸分子直径时油膜的面积为____________，油酸分子的直径约为____________m
（4）该同学分析实验时查阅资料，发现自己所测的数据偏大，关于出现这种结果的原因，下列说法可能正确的是____________。
A．油酸未完全散开
B．油酸溶液的浓度低于实际值
C．在向量筒中滴入1.0mL油酸酒精溶液时，滴数少计了
D．计算油膜面积时，将所有不足一格的方格计为一格
【答案】（1） （3）150 （4）AC##CA
【解析】（1）[1]一滴溶液中含有纯油酸的体积为
（3）[2]将画有油酸膜形状的玻璃板放在边长为1.0cm的方格纸上，算出完整的方格有129个，大于半格的有21个，小于半格的有19个；则油膜的面积为
[3]油酸分子的直径为
（4）[4]该同学分析实验时查阅资料，发现自己所测的数据偏大，根据
A．油酸未完全散开，则油膜面积测量值偏小，使得分子直径测量值偏大，故A正确；
B．油酸溶液的浓度低于实际值，则一滴溶液中含有纯油酸的体积测量值偏小，使得分子直径测量值偏小，故B错误；
C．在向量筒中滴入1.0mL油酸酒精溶液时，滴数少计了，则一滴溶液中含有纯油酸的体积测量值偏大，使得分子直径测量值偏大，故C正确；
D．计算油膜面积时，将所有不足一格的方格计为一格，则油膜面积测量值偏大，使得分子直径测量值偏小，故D错误。
故选AC。
12. 在探究“变压器的电压与匝数的关系”中，可拆变压器如图所示。

（1）本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是______。
A．控制变量法 B．等效替代法 C．整体隔离法
（2）下列说法正确的是______。
A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B．变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
C．变压器原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时用多用电表的“直流电压挡”
D．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响
（3）若变压器原、副线圈的匝数分别为800和400，测得变压器两端线圈的电压为3.8V和8.0V，可知变压器的原线圈两端电压______（选填“3.8”或“8.0”）V；变压器的电压比与匝数比不相等，可能的原因是__________（写出一条即可）。
【答案】（1）A （2）D （3）8.0 漏磁，铁芯或导线发热
【解析】（1）[1]实验中需要运用的科学方法是控制变量法。例如，可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响。
（2）[2]A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故A错误；
B．变压器开始正常工作后，铁芯不导电，通过电磁感应，把电能由原线圈输送到副线圈，故B错误；
C．变压器原线圈接低压交流电，副线圈产生交变电流，测量副线圈电压时，用多用电表的“交流电压挡”，故C错误；
D．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故D正确。
故选D。
（3）[3]根据可知变压器的原线圈两端电压8.0V；
[4] 变压器的电压比与匝数比不相等，可能的原因是：漏磁，铁芯或导线发热。
13. 水平放置的气体阻尼器模型截面如图所示，汽缸中间有一固定隔板，将汽缸内一定质量的某种理想气体分为两部分，“H”型连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过，连杆与隔板之间密封良好。设汽缸内、外压强均为大气压强。活塞面积为S，隔板两侧气体体积均为，各接触面光滑。连杆的截面积忽略不计。现将整个装置缓慢旋转至竖直方向，稳定后，上部气体的体积为原来的，设整个过程温度保持不变，求：
（i）此时上、下部分气体的压强；
（ii）“H”型连杆活塞的质量（重力加速度大小为g）。
【答案】（1），；（2）
【解析】（1）旋转前后，上部分气体发生等温变化，根据玻意尔定律可知
解得旋转后上部分气体压强为
旋转前后，下部分气体发生等温变化，下部分气体体积增大为，则
解得旋转后下部分气体压强为
（2）对“H”型连杆活塞整体受力分析，活塞的重力竖直向下，上部分气体对活塞的作用力竖直向上，下部分气体对活塞的作用力竖直向下，大气压力上下部分抵消，根据平衡条件可知
解得活塞的质量为
14. 如图甲是一种可测速的跑步机，它的测速原理如图乙所示。该机上底面固定有间距为L、宽度为d的平行金属电极。电极间充满磁感应强度为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场，左侧与电压表和电阻 R 相连接。绝缘橡胶带上每隔距离 d就嵌入一个电阻为r的平行细金属条，跑步过程中，绝缘橡胶带跟随脚步一起运动，金属条和电极之间接触良好且任意时刻仅有一根金属条处于磁场中。现在测出t时间内电压表读数恒为 U，设人与跑步机间无相对滑动，电压表内阻很大(视为理想电表) 。 求：
（1）判断流过电阻R的电流方向(选填从“a到b”或“b到a”)；
（2）此跑步机 t时间内测量的橡胶带运动速度大小；
（3） 若跑步过程中，人体消耗的能量有20%用于克服磁场力做功，求t时间内人体消耗的能量。
【答案】（1）a到b；（2）；（3）
【解析】（1）根据右手定则可知，电流方向是“a到b”
（2）根据法拉第电磁感应定律有
E=BLv
回路中电流大小为
电压表的示数
U=IR
解得
（2）金属条中的电流为
金属条安培力大小
时间 t内金属条克服安培力做功
时间t内人体消耗的能量
15. 如图所示，空间直角坐标系Oxyz中，MN为竖直放置的两金属板构成的加速器，两板间电压为U。荧光屏Q位于Oxy平面上，虚线分界面P将金属板N、荧光屏Q间的区域分为宽度均为d的Ⅰ、Ⅱ两部分，M、N、P、Q与Oxy平面平行，ab连线与z轴重合。区域Ⅰ、Ⅱ内分别充满沿y轴负方向的匀强磁场和y轴正方向匀强电场，磁感应强度大小为、电场强度大小为。一质量为m、电荷量为的粒子，从M板上的a点静止释放，经加速器加速后从N板上的b孔射出，最后打在荧光屏Q上。不考虑粒子的重力，M、N、P、Q足够大，不计MN间的边缘效应。求：
（1）粒子在b点速度大小及在磁场中做圆周运动的半径R；
（2）粒子经过P分界面时到z轴的距离；
（3）粒子打到荧光屏Q上的位置，用坐标（x，y，z表示）。
【答案】（1），；（2）；（3）
【解析】（1）粒子在电场加速过程，根据动能定理有
解得
粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有
结合上述解得
（2）作出粒子在磁场中的运动轨迹如图所示
根据几何关系有
解得
可知粒子经过P分界面时到z轴距离为
（3）在区域Ⅱ电场中，粒子在轴上移动的时间为
在轴上匀速直线运动，则有
所以在轴的横坐标为
在轴上做初速度为0的匀加速直线运动，则有
可知坐标为：。