[物理]重庆市主城四区2023-2024学年高二下学期期末试题(解析版)

这是一份[物理]重庆市主城四区2023-2024学年高二下学期期末试题(解析版)，共18页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题：共10题，共43分
（一）单项选择题：共7题，每题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. 如图是一个竖直放置的肥皂膜，上面出现了彩色的上疏下密条纹。根据提供的信息判断，从侧面观察肥皂膜的形状，最接近的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】由于重力的作用，薄膜呈现下面厚，上面薄的劈尖形状，故从侧面观察肥皂膜的形状，最接近的是C，ABD不符合。
故选C。
2. 如图所示，由条形磁铁做成的磁性小车右边放有一固定的螺线管，绕线两端并联了发光二极管a和b。某时刻磁性小车从图示位置快速沿水平方向离开螺线管，下列所描述的实验现象正确的是（ ）
A. 发光二极管a亮B. 发光二极管b亮
C. 发光二极管a、b均亮D. 发光二极管a、b均不亮
【答案】B
【解析】小车从图示位置快速沿水平方向离开螺线管，根据楞次定律可知，从左向右看，螺线管上产生顺时针的感应电流，发光二极管b亮，a不亮，故B正确，ACD错误。
故选B。
3. 如图甲为手机正在进行无线充电，无线充电的原理图如图乙所示，充电器和手机各有一个线圈，充电器端的叫发射线圈（匝数为n1），手机端的叫接收线圈（匝数为n2），两线圈面积均为S，在∆t内发射线圈产生磁场的磁感应强度增加量为∆B。磁场可视为垂直穿过线圈。下列说法正确的是（ ）
A. 手机端的接收线圈b点的电势低于a点
B. 手机端的接收线圈a和b间的电势差值为
C. 接收线圈和发射线圈是通过自感实现能量传递
D. 增加c、d间电流的变化率，接收线圈a和b间的电势差始终不变
【答案】B
【解析】A．由楞次定律得，手机端的接收线圈b点的电势高于a点，A错误；
B．由法拉第电磁感应定律得：手机端的接收线圈a和b间的电势差值为
B正确；
C．接收线圈和发射线圈是通过互感实现能量传递的，C错误；
D．增加c、d间电流的变化率，将会使磁场的变化率增加，则接收线圈a和b间的电势差变大，D错误。
故选B。
4. 一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p-V图像如图所示。已知该气体在状态A时的热力学温度为300K，关于图示热力学过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 该气体在状态C时的热力学温度为200K
B. 气体从状态A到状态B其分子平均动能增加
C. 该气体从状态A到状态C全程均放出热量
D. 该气体从状态A到状态C与外界交换的热量是200J
【答案】D
【解析】A．由理想气体状态方程得
解得
A错误；
B．气体从状态A到状态BpV乘积减小，温度降低，所以分子的平均动能减小，B错误；
C．气体从状态A到状态B内能减小，体积不变，外界对气体做功为零，气体释放热量；气体由状态B到状态C，温度升高，内能增加，外界对气体做负功，由热力学第一定律得
那么气体由状态B到状态C吸收热量，C错误；
D．该气体从状态A到状态C外界对气体做功为
W=-200J
由热力学第一定律得
=0
解得
Q=200J
所以气体从状态A到状态C从外界吸收热量为200J，D正确。
5. 如图甲所示，一圆形线圈置于垂直纸面向里的磁场中，线圈右端通过导线与两块平行金属板相连接，金属板间宽度d足够大。有一带正电粒子q静止在平行板正中央，从t=0时刻开始，磁场按如图乙所示变化，不计粒子重力。以竖直向上运动为正方向，下列关于粒子在一个周期内的运动图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】0~1s时间，磁场向里均匀变大增大，磁通量变大，根据楞次定律可知，下极板带正电，粒子受电场力向上，加速度向上，1~2s时间，磁场向里减小，磁通量变小，根据楞次定律可知，上极板带正电，粒子受电场力向下，加速度向下，同理2~3s时间，加速度向下，3~4s时间，加速度向上。
根据法拉第电磁感应定律
可知加速度大小不变，v-t图像斜率表示加速度，则速度图像应均匀变化。
故选C。
6. 如图所示为某研究小组设计的非常规变压器，该变压器原线圈上由ac和bd两条导线双线绕制，均为n1匝，a、b、c、d为四个接头。副线圈为单绕线，共n2匝。通过控制A、B接头不同接法会得到不同的实验效果。下列分析正确的是（ ）
A. 若A接a，B接c，且将bc短接，负载R的电压为零
B. 若A从接a改接b，B从接c改接d，负载R消耗的电功率增加
C. 若A接a，B接b，且将cd短接，原副线圈电压之比
D. 若A接a，B接d，且将bc短接，原副线圈电流之比
【答案】D
【解析】A．若A接a，B接c，且将bc短接，原线圈的匝数为 n1匝，负载R的电压不为零，A错误；
B．若A从接a改接b，B从接c改接d，原线圈的匝数为 n1匝，负载R的电压不变，那么负载R消耗的电功率不变，B错误；
C．若A接a，B接b，且将cd短接，就会造成原线圈的电流方向相反，从而穿过原线圈上的磁通量为零，副线圈两端电压则为零，C错误；
D．若A接a，B接d，且将bc短接，原线圈的匝数为 2n1匝，原副线圈电流之比等于匝数反比，即
D正确。
故选D。
7. 半径为L的圆形边界内分布有垂直圆所在平面的磁场，垂直纸而向里的磁感应强度大小为2B，垂直纸面向外的磁感应强度大小为B，如图所示．AEO为八分之一圆导线框，其总电阻为R，以角速度ω绕O轴逆时针匀速转动，从图中所示位置开始计时，用i表示导线框中的感应电流(顺时针方向为正)，线框中感应电流i随时间t变化图像可能是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】当线圈转过0-45°时，产生的感应电流为顺时针方向，电动势，感应电流；当线圈转过45°-90°时，产生的感应电动势为零，感应电流为零；当线圈转过90°-135°时，产生的感应电流为逆时针方向，电动势，感应电流；当线圈转过135°-180°时，产生的感应电动势为零，感应电流为零；当线圈转过180°-225°时，产生的感应电流为顺时针方向，电动势，感应电流；当线圈转过225°-270°时，产生的感应电动势为零，感应电流为零；当线圈转过270°-315°时，产生的感应电流为逆时针方向，电动势，感应电流；当线圈转过315°-360°时，产生的感应电动势为零，感应电流为零；故选B.
（二）多项选择题：共3题，每题5分，共15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5分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。
8. 如图所示，不计电阻、边长为10cm的正方形线框ABCD，置于磁感应强度为0.2T的匀强磁场中，线框匝数为100，某时刻线框开始以的转速绕OO'匀速转动，电刷接头EF串联阻值为10Ω的定值电阻R和理想电流表。从图示位置开始计时，下列说法正确的是（ ）
A. 理想电流表的示数为2A
B. 线框转过90°通过电阻R的电量为0.02C
C. 将电阻R换成电容使其不击穿，其耐压值为20V
D. 线框产生的电动势的瞬时表达式为
【答案】AB
【解析】A．感应电动势最大值为
=20V
有效值为
V
根据欧姆定律可知
A
故A正确；
B．线框转过90°通过电阻R的电量为
C=0.02C
故B错误；
C．电容器的耐压值是指最大值，将电阻R换成电容使其不击穿，其耐压值为20V，故C错误；
D．线框产生的电动势的瞬时表达式为
（V）
故D错误；
故选AB
9. 如图为我国航天领域某透明光学部件截面示意图，其截面一侧是半径为R的四分之一圆弧，其余两侧为直面AC与BC，且AC=BC=R。该部件独特的性能是放在O点的光源发出的光线，在圆弧AB上有三分之二最终能从AC、BC面射出，光速为c。下列说法正确的是（ ）
A. 该透明光学部件的全反射临界角为30°
B. 该透明光学部件的折射率为
C. 光线透过该部件最长时间为
D. 该透明光学部件AC边不透光长度为
【答案】A
【解析】A．圆弧AB上有光不能从AC、BC面射出，结合对称性，作出临界光路图，如图所示
由于放在O点的光源发出的光线，在AB上有三分之二最终能从AC、BC面射出，令临界角为C，则有
解得
故A正确；
B．根据
根据结合上述解得
故B错误；
C．光线沿图中临界点透过该部件时间最长，则有
根据折射率的光速表达式有
解得
故C错误；
D．结合上述，该透明光学部件AC边不透光长度为
结合上述解得
故D错误。
故选A。
10. 如图所示，在水平面内质量为0.2kg的导棒置于AB、CD组成的宽为2m导轨上，导轨电阻不计，导棒电阻，轨道间充满垂直纸面向里的磁感应强度为0.4T的磁场，导轨BD端连接一原副线圈匝数比为2：1的理想变压器，副线圈接有阻值为R=2Ω的电阻。某时刻开始，导棒在外力的作用下以的速度开始运动，向右为正方向，不计一切阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 导棒中产生的电动势e=4sin20πt（V）
B. 原线圈两端的电压
C. 电阻R的消耗功率为2W
D. 0~0.025s内外力对导棒做的功为
【答案】BD
【解析】A．导棒中产生的电动势
故A错误；
B．根据理想变压器的电压比和电流比可得
由闭合电路特点可得
由
综合以上各式可得，原线圈两端的电压
故B正确；
C．电阻R的消耗功率
故C错误；
D．该正弦交流电的周期
刚好是个周期，在这段时间内有效值为，所以在本段时间内产生的热量为
时刻导体棒的速度
由能量守恒定律得0~0.025s内外力对导棒做的功
故D正确。
二、非选择题：共5题，共57分。
11. 某小组同学在学校实验室利用“插针法”测量玻璃砖的折射率，实验原理如图甲所示，他们组提出的处理数据方案是：多次测出入射角i和折射角r，作出sin i-sin r的图像，利用图像求出玻璃的折射率。
（1）下列说法正确的是________。
A. 实验开始后，玻璃砖在纸上的位置不可移动
B. P1、P2及P3、P4之间距离取得小些，可以提高精确度
C. 玻璃砖应选用两光学表面间距较大且两光学表面平行的玻璃砖，以免影响折射率的测定结果
（2）采用该组同学数据处理方案，玻璃折射率计算式为n=_______（用θ1、θ2表示）。
（3）设计好方案后实验操作时发现忘带量角器，只带了刻度尺。于是他们将光线与玻璃砖上aa'表面与bb'表面的交点分别设为O点和P点，过P点做玻璃砖aa'表面的垂线PQ，再将入射光线延长与PQ交于点M，如图乙所示。测得OP=L1，OM=L2，则该玻璃砖的折射率n=_______。
【答案】（1）A （2） （3）
【解析】（1）A．实验开始后，玻璃砖在纸上的位置不可移动，故A正确；
B．P1、P2及P3、P4之间的距离应取得大些，可以提高精确度，故B错误；
C．玻璃砖的形状对测定结果无影响，故C错误；
故选A。
（2）根据折射定律可知
（3）根据几何关系可知
根据折射定律可知
12. 某项目式学习小组，在老师带领下设计了一个汽车轮胎温度报警器，其电路如图甲所示，其中温度传感器RT（核心部件在常温下阻值约为几千欧姆的热敏电阻）与一块变阻箱并联，滑动变阻器R1的最大阻值为10kΩ，电路中没有使用电流表，而是将一块满偏电压表与定值电阻R0=90Ω并联，电源不计内阻，且U=3V。
（1）在连接电路时可供选择的变阻箱有两个不同规格：阻值范围为0-999.99Ω的变阻箱R2；阻值范围为0-9999.9Ω的变阻箱R3。应该选用_________（选填“R2”或“R3”）进行实验。
（2）连接好电路后，在老师的带领下同学们测量温度传感器RT“温度一电阻”变化规律。闭合开关前应将变阻器R1的滑片往_________（选填“a”或“b”）端滑。
（3）将图乙所示的传感器测温探头放在温度不断上升的水中，然后做如下操作：将S2闭合到“1”位置，调节滑动变阻器，使电压表的示数为U0（接近满偏），再迅速将开关S2闭合到“2”位置，调节电阻箱使电压表示数再次为U0（忽略该操作过程液体温度变化），此时变阻箱的阻值就是温度传感器热敏电阻RT在此温度下的阻值。待温度上升下一个记录温度时，重复上述操作得到了下表数据。
请在图丙坐标纸上将剩余的点描完，并绘出热敏电阻，RT的阻值随温度变化规律。__________
（4）有同学利用测出的热敏电阻RT的阻值随温度变化规律，又设计了如图丁所示电路图，采用量程为300μA内阻为90Ω的电流表，将其改装成3mA和15mA的量程，可以实现变档测温，通过控制开关S1能够实现0~40℃和0~100℃的两种测温范围，改装后的电流表不同档位对应不同测温范围。由此可推测Rc=_____Ω。将开关S1接到_____（选填“c”或“d”）测温量程为0~100℃。
【答案】（1） （2）b （3）见解析 （4）2 c
【解析】（1）由于温度传感器RT在常温下阻值约为几千欧姆，则变阻箱应该选用。
（2）闭合开关前，为了保证电表安全，将变阻器R1的滑片往b端滑。
（3）根据表格数据描出剩余点，并作出RT的阻值随温度变化的图线如图所示
（4）[1]采用量程为300μA内阻为90Ω的电流表，将其改装成3mA和15mA的量程，则有
联立解得
，
[2]当开关S1接到c时，改装的电流表量程为15mA，电流表的内阻为
当开关S1接到d时，改装的电流表量程为3mA，电流表的内阻为
当温度为100℃时，，若将开关S1接到c，则有
若将开关S1接到d，则有
可知将开关S1接到c测温量程为0~100℃。
13. 如图所示，“拔火罐”是我国传统医学的一种治疗手段。操作时，医生用点燃的酒精棉球加热一个小罐内的空气，加热后小罐内的温度为67℃，随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位。室温为27℃，大气压。罐内气体可视为理想气体。求：
（1）上罐时忽略罐内空气体积变化，当罐内空气温度回到室温时，罐内空气的压强；
（2）加热过程中罐内溢出的空气质量与加热前罐中空气质量之比。
【答案】（1）Pa；（2）
【解析】（1）加热后小罐内的空气、K=340K
罐内空气温度变为室温时
K=300K
气体做等容变化，则
解得Pa
（2）设室温时气体体积为V，加热过程中，压强不变，则有
解得
加热过程中罐内溢出空气质量与加热前罐中空气质量之比为
14. 如图甲所示，孩子们经常会在平静的水中投掷一块石头激起水波。现对该模型做适当简化，若小孩将小石头垂直于水面投入水中，以小石头入水点为坐标原点O，以此为计时起点，沿波传播的某个方向建立O—x坐标轴，在x轴上离O点不远处有一片小树叶，若水波为简谐横波，如图乙所示t=0.6s时的波动图像，图丙为小树叶的部分振动图像。
（1）请判断小树叶位于P、Q两点中的哪一点？并写出合理的解释；
（2）波源的振动形式第一次传到P点需要的时间；
（3）求质点P在小石头入水后0.6s内运动的总路程。
【答案】（1）小树叶位于P点，见解析；（2）0.2s；（3）0.16m
【解析】（1）根据同侧法可知，0.6s时刻，质点P沿y轴负方向振动，质点Q沿y轴正方向振动，根据图丙可知，0.6s时刻，该质点沿y轴负方向振动，即小树叶位于P点。
（2）根据波长与波速关系有
结合图像解得
根据
结合图像，解得波源的振动形式第一次传到P点需要的时间
（3）结合上述，质点P在小石头入水后0.6s内振动的时间
则质点P在小石头入水后0.6s内运动的总路程为
15. 如图甲所示为简易普通电磁炮原理图。连接在电动势为E内阻为r的电源上的平行光滑导轨水平放置在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，平行导轨宽度为L。将两根质量均为m的ab、cd匀质导棒平行放置在导轨上且接触良好，且与导轨垂直。两导棒与轨道接触点之间的电阻均为R，cd导棒固定在轨道上，导轨电阻忽略。
（1）闭合开关瞬间，此时导棒cd两端的电压为多少？
（2）闭合开关，导棒ab从静止开始运动，求导棒ab的最大速度和加速过程中流过导棒ab的电荷量？
（3）如图乙所示为改进后的电磁炮，其他条件不变，在图甲基础上去掉了导棒cd，加入了电容C，其原理图如图丙。先将开关接到“1”，电容充电结束后将开关拔开并接到“2”，求导体棒的最大动能的极值。
【答案】（1）；（2），；（3）
【解析】（1）闭合开关瞬间，由闭合电路欧姆定律得
此时导棒cd两端的电压为
解得
（2）导棒ab的加速度为零时，速度达到最大，此时导体棒ab中电流为零，则
解得
对导体棒ab由动量定理得
解得
（3）导体棒切割产生的动生电动势与电容器板间电压相等时，导体棒速度最大，则
联立解得
令根据不等式规律
可知当
时导体的最大动能由最大值，则动能的极值为
温度/℃
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
阻值/kΩ
9.99
5.20
3.00
1.60
1.00
0.70
0.83
0.40
0.31
0.24
0.20