2023-2024学年四川省攀枝花市高二（下）期末物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年四川省攀枝花市高二（下）期末物理试卷（含解析），共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.下列物质不属于晶体的是( )
A. 金刚石B. 玻璃C. 明矾D. 雪花
2.一定质量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量3×106J，对外界做功1.2×106J，则该理想气体的( )
A. 温度升高，密度减小B. 温度降低，密度减小
C. 温度升高，密度增大D. 温度降低，密度增大
3.如图所示为氧气分子在0∘C和100∘C下的速率分布曲线，
由图可知下列说法中正确的是( )
A. 实线对应氧气温度为100∘C的情形
B. 虚线对应氧气分子平均动能较小的情形
C. 0∘C时速率在300～400m/s之间的氧气分子最多
D. 0∘C的氧气中速率大的分子所占的比例比100∘C的氧气多
4.两个周期均为T的振源P、Q振动步调相同，振幅分别为A、2A，在空间中传播后形成两列简谐波，某时刻在两列波相遇的区域内形成如图的波形，实线为波峰，虚线为波谷。a、b、d三点为线线相交的位置，c点是a、b两点连线的中点。下列说法中正确的是( )
A. a点是静止的，它偏离平衡位置的位移总是3A
B. b点是振动的，其振幅为3A
C. c点是静止的，它偏离平衡位置的位移总是A
D. d点是振动的，其振幅为3A
5.如图所示是LC振荡电路和通过电路中P点的电流i随时间t变化的规律。若规定流过P点向左为电流的正方向，则下列说法中正确的是( )
A. 在0～t1内，电容器C在放电B. 在t1～t2内，电容器C上极板带负电
C. 在t2～t3内，磁场能在向电场能转化D. 在t3～t4内，P点电势比Q点电势高
6.2024年4月20日，碳14靶件从秦山核电站重水堆机组中成功抽出，这是中国首次利用核电商用堆批量生产碳14同位素，中国也从此彻底破解了国内碳14同位素依赖进口的难题，实现碳14供应全面国产化。已知碳14的半衰期为5700±40年，则96g碳14大约经过多少时间后还剩下3g( )
A. 17100±120年B. 22800±160年C. 28500±200年D. 34200±240年
7.某一远距离输电线路分别用U和kU两种电压来输电，若输送功率相同，则在两种情况下输电线上损失的功率之比为( )
A. k2：1B. k：1
C. 1：k2 D. 1：k
8.一定量的理想气体从状态a经状态b、c再回到状态a的循环过程中，其压强p与体积V的变化关系如图所示。关于该循环过程，下列说法中正确的是( )
A. 状态a时气体的温度最高
B. a→b过程中气体从外界吸热
C. b→c过程中气体从外界吸收的热量为p0V0
D. c→a过程中外界对气体做功为3p0V0
9.如图所示，一根粗细均匀的U形玻璃管在竖直平面内放置，左端封闭，右端通大气，大气压强p=76cmHg。管内左右水平面的高度差ℎ=16cm，左管内空气柱的长度L=19cm。如果让该管在原来的竖直平面内自由下落，稳定时两边水银面的高度差为( )
A. 12cmB. 16cmC. 20cmD. 24cm
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
10.一根实际的光导纤维从内到外一般由纤芯、包层、涂层和护套四部分组成，光信号在纤芯中传播。如图所示，一束复色光以入射角i从空气射入一段圆柱状光纤的纤芯后分成了a、b两束单色光，已知i=45°，下列说法中正确的是( )
A. 纤芯的折射率小于包层的折射率
B. a光在光纤内的传播速度大于b光的传播速度
C. a光在光纤中传播的时间比b光短
D. 入射角i越小，a、b光各自在光纤中传播的时间越长
11.一列简谐横波沿x轴传播，t=0.6s时的部分波形如图甲所示，P是介质中位于x=6cm处的一个质点，其振动图像如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A. 这列波的波速为10cm/s
B. 这列波的传播方向沿x轴向右
C. t=1.2s时位于x=8cm处的质点沿y轴负方向运动
D. x=8cm处质点从t=0.6s开始至第5次到达波峰所需的时间为5.9s
12.如图所示，M、N之间接入电压U0=100V的正弦交变电流，理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2=2:5，定值电阻R1、R2的阻值分别为4Ω、50Ω，R3是总阻值为100Ω的滑动变阻器，各电表均可视为理想电表，开始时滑动变阻器的滑片P刚好位于正中间，题中所提到的电流、电压均指有效值，则下列说法中正确的是( )
A. 电流表示数为5A
B. 电压表示数为200V
C. 定值电阻R1和R2的电压之比为2:5
D. 将滑动变阻器滑片P上滑至a端时，电压表示数约143V
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
13.某物理实验小组利用如图甲所示的装置测量重力加速度，据此回答以下问题：
(1)用螺旋测微器测量摆球直径，读数如图乙所示，则摆球的直径d=______mm。测量摆线长为l，则单摆摆长L=______(用题中所给字母表示)。
(2)下列关于本实验的操作中正确的是_______。
A.摆线要选择适当细些、长些、弹性好的细线
B.摆球尽量选择质量大些、体积小些的
C.为了保证小球做简谐运动，细线摆角应小于10°
(3)为了提高实验精度，在实验中多次改变摆长L并测出相应的周期T，从而绘制出L−T2图线，如图丙所示，则当地的重力加速度g=______m/s2(保留两位有效数字)。
14.用压强传感器研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图甲所示，其原理如图乙所示。用注射器密闭一定质量的气体并通过导管接入压强传感器，压强传感器通过数据采集器与计算机相连，由计算机获得气体的压强数值。从注射器上的刻度可以直接读出气体的体积。实验步骤如下：
(i)按照图乙所示，把注射器活塞顶端移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接，并仔细检查装置的密封性；
(ii)记录活塞顶端位置对应的刻度V和对应的压强p；
(iii)缓慢推动活塞，记录多组体积和压强的测量值，将数据填入如下的表格中；
(iv)建立p−1V坐标系，根据表格记录值将所测数据在坐标系中描点，作p−1V图像；
(v)进行实验分析，得出结论。
据此回答以下问题：
(1)关于该实验的操作，下列说法中正确的是_______。
A.活塞上应该涂润滑油
B.不能用手握注射器推拉活塞
C.改变体积后要快速记录压强数据
(2)步骤(iii)中需要缓慢推动活塞，其原因是______。
(3)根据表中数据在图丙中作出p−1V图像。图像后半部分发生弯曲，你认为其原因可能是：______。分析原因写出你认为可以避免图像弯曲的方法：______。
(4)通过数据处理分析，可得出压强与体积关系为：“在误差允许范围内，一定质量的气体在温度不变时，压强与体积______”。
四、计算题：本大题共4小题，共43分。
15.如图所示，某透明棱镜的横截面ABC为直角三角形，其中∠A=30°、∠B=60°，棱镜外部为真空，一束单色光从AB边的中点P沿平行于AC方向射入棱镜，恰好经过△ABC的顶点C；保持该光束入射方向不变，将入射点沿AB边分别向上、下移动到M、N点(图中未画出)后光束都能恰好经过BC边的中点Q。已知BC=a，光在真空中的速率为c，只计一次反射，求：
(1)该棱镜对该束光的折射率n；
(2)分别从M、N点入射后的光在棱镜中传播的时间差Δt。
16.一列沿x轴传播的简谐横波，t=0时的波形如图中实线所示，t=0.5s时的波形如图中虚线所示，求：
(1)该简谐横波的传播速度；
(2)x轴上的质点随波振动的周期。
17.如图所示，边长l=10cm、匝数n=100匝的正方形线圈位于磁感应强度B=0.1T的匀强磁场中，绕垂直于磁感线方向的轴OO′以ω=100πrad/s的角速度匀速转动，当线圈平面与磁场方向平行时开始计时，已知线圈总电阻r=1Ω，外电路电阻R=4Ω，求：
(1)线圈中交变电流瞬时值i随时间t变化的关系式；
(2)从计时起点开始，线圈转过60°的过程中通过电阻R的电荷量q；
(3)每秒钟电阻R上产生的焦耳热Q。
18.如图所示，有一粗细均匀的“山”字形玻璃管，左端封闭、右端开口，中部用一活塞封闭，底部水平。玻璃管内用如图所示的水银柱在左侧竖直管内封闭有长度l1=30cm的理想气体，左侧竖直管内的水银柱长ℎ1=30cm，右侧竖直管内的水银柱长ℎ2=54cm，中部竖直管内的水银柱足够长。已知外界大气压强p0=76cmHg，保持环境温度T1=300K不变，现用外力缓慢向下推活塞，使左侧竖直管内的气柱长变为l2=25cm；再固定活塞，对左侧玻璃管中的气体缓慢加热，使气柱长又变回l1。玻璃管的粗细不计，求：
(1)使左侧竖直管内的气柱长度变为25cm的过程中，活塞向下移动的距离s；
(2)左侧竖直管内的气柱长度又变回l1时，封闭理想气体的温度T2。
答案解析
1.B
【解析】分子整齐规则排列的固体叫做晶体。常见的晶体有金属、海波、冰(雪花)、石英、水晶、金刚石、食盐、明矾等。分子杂乱无章排列的固体叫做非晶体。非晶体在熔化吸热时，温度不断地升高。常见的非晶体有石蜡、玻璃、沥青、松香、橡胶、塑料等。
故选B。
2.A
【解析】外界对气体做功
W=−1.2×106J
气体从外界吸收热量
Q=3×106J
根据热力学第一定律 ΔU=W+Q ，可得
ΔU=1.8×106J>0
说明气体内能增大，温度升高；气体对外界做功，体积V增大，而气体的质量一定，由 ρ=mV 知，气体密度减小。
故选A。
3.C
【解析】AB.温度越高，分子平均动能越大，速率大的分子比例越高，所以实线对应的氧气温度为 0∘C ，虚线对应的氧气温度为 100∘C ，虚线对应氧气分子平均动能较大的情形，故AB错误；
C. 0∘C 时速率在300～400m/s之间的氧气分子最多，故C正确；
D. 0∘C 的氧气中速率大的分子所占的比例比 100∘C 的氧气小，故D错误。
故选C。
4.B
【解析】A.图中a点位置波峰与波峰叠加，表明其振动加强，其振动的振幅为3A，它偏离平衡位置的位移在 −3A∼3A 之间变化，故A错误；
B.图中b点位置波峰与波峰叠加，表明其振动加强，其振动的振幅为3A，故B正确；
C.c点是a、b两点连线的中点，根据图像可知，a、b、c三点位于两波源连线的中垂线上，由于两波源振动步调相同，则c点是振动加强点，其振幅为3A，它偏离平衡位置的位移在 −3A∼3A 之间变化，c点并不是静止的，故C错误；
D.图中d点位置波峰与波谷叠加，表明其振动减弱，由于两波源振幅分别为A、2A，则其振幅为A，它偏离平衡位置的位移在 −A∼A 之间变化，故D错误。
故选B。
5.C
【解析】A.由图可知，在 0∼t1 内，电流值正在减小，所以电容器正在充电，故A错误；
B.由图可知，在 t1∼t2 内，电流值正在负向增大，所以电容器正在放电，且电流为顺时针，所以电容器C上极板带正电，故B错误；
C.由图可知，在 t2∼t3 内，电流值正在减小，所以电容器正在充电，所以磁场能在向电场能转化，故C正确；
D.由图可知，在 t3∼t4 内，电流值正在正向增大，所以电容器正在放电，且电流为逆时针，电容器C下极板带正电，所以P点电势比Q点电势低，故D错误。
故选C。
6.C
【解析】由半衰期的公式
m=m0(12)tT
代入数据得
3=96×(12)t5700±40
t=28500±200年
故选C。
7.A
【解析】由功率相同，可以得到电流关系
U×I1=kU×I2
I1I2=k1
输电线路的电阻一定，所以损失的功率之比为
P1P2=I 12RI 22R=k21
故A正确。
故选A。
8.D
【解析】A.根据理想气体状态方程
pVT=C
可知， pV 值越大，温度越高，由图可知，状态a时 pV 值不是最大，所以状态a时气体的温度不是最高，故A错误；
B. a→b 过程，气体体积不变，即气体做功为零。气体压强减小，即温度降低，内能减小，根据热力学第一定律 ΔU=W+Q 可知，气体向外界放热，故B错误；
C. b→c 过程，气体体积增大，对外做功为
W=−pΔV=−2p0V0 pV 值增大，气体温度升高，内能增大，根据热力学第一定律 ΔU=W+Q 可知
Q>W
所以气体从外界吸收的热量大于 2p0V0 ，故C错误；
D. c→a 过程中，气体体积减小，外界对气体做功， p−V 图线与横轴围成的面积表示做功，所以做功为 3p0V0 ，故D正确。
故选D。
9.D
【解析】设未下落时闭管内空气压强为 p1 ，则有
p1=p+pℎ=76+16cmHg=92cmHg
当管和其中水银都以重力加速度g自由下落时，水银处于失重状态，此时水银内任何处的压强都为 p ，从而可知闭管内空气压强也变为 p 。若此时闭管内空气柱长度为 L′ ，则在温度不变时由玻意耳定律可得
p1LS=pL′S
可得
L′=p1Lp=92×1976cm=23cm
可知封闭管内水银面下降了4cm，所以两管内液面差变为
Δℎ=ℎ+2×4cm=24cm
故选D。
10.BC
【解析】A.因在纤芯发生全反射，可知纤芯的折射率大于包层的折射率，故A错误；
B.由图可知，在光导纤维内，a光的折射程度较小，则a光的折射率较小，根据 v=cn 可知，a光的传播速度大于b光的传播速度，故B正确；
C.设光射入纤芯的折射角为 θ ，光纤长度为L，则光的路程为
s=Lsinθ
又
n=sinisinθ
v=cn
可知光在光纤中传播的时间为
t=sv=2Lsinicsin2θ
由题意可知
2θ<2i=90∘
因为a光的折射角大于b光的折射角，所以a光在光纤中传播的时间比b光短，故C正确；
D.在发生全反射的条件下，i越小，则光在端面上的折射角越小，射到纤芯和包层的交界面上的入射角越大(设为α)，则a、b光在纤芯中的传播时间
t=sv=dsinαcn=ndc•sinα
则t越小，故D错误。
故选BC。
11.ABD
【解析】A.由图甲可知波长为 λ=12cm ，由图乙可知周期为 T=1.2s ，所以波速为
v=λT=10cm/s
故A正确；
B.由图乙可知，t=0.6s时质点P沿y轴负方向振动，由图甲根据“同侧法”可知，这列波的传播方向沿x轴向右，故B正确；
C.由图甲根据“同侧法”可知，t=0.6s时 x=8cm 处的质点沿y轴负方向运动，经过时间 Δt=0.6s=T2 到t=1.2s时根据简谐运动的对称性可知， x=8cm 处的质点沿y轴正方向运动，故C错误；
D.从t=0.6s开始 x=8cm 第一次到达波峰，波需传播的距离为
x1=λ−(9−8)cm=11cm
第一次到达波峰所需时间为
t1=x1v=1.1s
第5次到达波峰所需的时间为
t=4T+t1=5.9s
故D正确。
故选ABD。
12.AD
【解析】AB.根据理想变压器电压与电流关系
u1u2=I2I1=n1n2
结合欧姆定律
I1=U0−u1R1
I2=u2R2+R32
解得
I1=5A
u2=200V
电压表示数为
U=u22=100V
故A正确，B错误；
C. 定值电阻R1和R2的电流之比为
I1I2=n2n1=52
电阻之比为
R1R2=225
所以电压之比为
U1U2=I1R1I2R2=15
故C错误；
D. 将滑动变阻器滑片P上滑至a端时，根据理想变压器电压与电流关系
u1u2=I2I1=n1n2
结合欧姆定律
I1=U0−u1R1
I2=u2R2+R3
解得
u2=15007V
电压表示数约
U=2u23=10007V≈143V
故D正确。
故选AD。
13.(1) 10.145 l+d2
(2)BC
(3) 9.8

【解析】(1)[1]根据螺旋测微器的读数规则，摆球的直径为
d=10mm+14.5×0.01mm=10.145mm
[2]测量摆线长为l，则单摆摆长为
L=l+d2
(2)A.为减小实验误差，摆线要选择适当细些、长些，弹性小些的细线，故A错误；
B.量大、体积小的摆球可以减小空气阻力带来的影响，故B正确；
C.一个小球和一根细线就可以组成一个单摆，单摆在摆角很小的情况下做简谐运动，为了保证小球做简谐运动，细线摆角应小于10°，故C正确。
故选BC。
(3)根据单摆周期公式
T=2π Lg
可得
L=g4π2T2
有图可知 L−T2 图线的斜率为
k=0.994
即满足
g4π2=0.994
解得当地的重力加速度为
g≈9.8m/s2
14..(1)AB
(2)确保密闭气体温度与外界温度相同，保持温度不变。
(3) 环境温度降低 在恒温箱中进行实验
(4)成反比

【解析】(1)A.为确保装置的气密性需要活塞上应该涂润滑油，故 A正确；
B. 为确保装置的温度不受手温度的影响，不能用手握注射器推拉活塞，故B正确；
C. 改变体积后要确保气体压强稳定后才能记录压强数据，故C错误。
故选AB。
(2)活塞对气体做功会使气体温度有所变化，缓慢推动活塞是为了让气体跟外界充分热交换，保证密闭气体的温度不变。
(3)[1][2]由图像结合气体状态方程
pV=nRT
图像斜率变小的原因可能是装置漏气，此种原因小问(1)已做考察，另一种原因是气体温度变小了，为避免此种情况发生，应在恒温条件下进行实验，如在恒温箱中进行实验。
(4)由实验数据结合图像分析， p−1V 图线是一条倾斜直线，所以可以得出一定质量的气体，温度不变时，压强与体积成反比。
15.1)单色光从AB边的中点P沿平行于AC方向射入棱镜，光路图如图所示
有几何关系可知
θ1=60∘
θ2=30∘
所以，该棱镜对该束光的折射率为
n=sinθ1sinθ2= 3
(2)将入射点沿AB边分别向上移动到M点后光路图如图所示
由几何关系可知， DQ 与 AB 平行，其中
MD=AM=AD2cs30∘=a2
所以光的路程为
xM=MD+DQ=a2+a=3a2
光速为
v=cn
传播时间为
tM=xMv=3 3a2c
将入射点沿AB边分别向下移动到N点后光路图如图所示
由几何关系可知，光的路程为
xN=NQ=a
传播时间为
tN=xNv= 3ac
分别从M、N点入射后的光在棱镜中传播的时间差为
Δt=tM−tN= 3a2c

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
16.(1)若波沿x轴正方向传播，则传播的距离为
Δx=nλ+34λ=(4n+3)m (n=0,1,2,3…)
则波速为
v=ΔxΔt=(8n+6)m/s (n=0,1,2,3…)
若波沿x轴负方向传播，则传播的距离为
Δx=nλ+14λ=(4n+1)m (n=0,1,2,3…)
则波速为
v=ΔxΔt=(8n+2)m/s (n=0,1,2,3…)
(2)若波沿x轴正方向传播，则周期为
T=λv=24n+3s (n=0,1,2,3…)
若波沿x轴负方向传播，则周期为
T=λv=24n+1s (n=0,1,2,3…)

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
17.(1)线圈中产生的感应电动势的最大值为
Em=nBSω=100×0.1×0.12×100πV=10πV
感应电流的最大值为
Im=EmR+r=2πA
线圈中交变电流瞬时值i随时间t变化的关系式
i=Imcsωt=2πcs100πtA
(2)从计时开始，线圈逆时针转过60°的过程中，由平均感应电动势
E=nΔΦΔt
平均感应电流为
I=ER+r
通过电阻R的电荷量为
q=It
又
ΔΦ=BSsin60∘−0
解得
q= 3100C
(3)线圈转动过程中电流的有效值为
I=Im 2= 2πA
电阻产生的热量为
Q=I2Rt=8π2J

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
18.(1)原来左侧竖直管内封闭气体的压强为
p1=p0+ρgℎ2−ℎ1=100cmHg
用外力缓慢向下推活塞，使左侧竖直管内的气柱长变为l2=25cm，对左侧竖直管内封闭气体由玻意尔定律得
p1Sl1=p2Sl2
解得
p2=120cmHg
左侧竖直管内水银柱上升的高度
Δl1=l1−l2=5cm
右侧竖直管内水银柱上升的高度
Δl2=120+30+5−76−54cm=25cm
活塞向下移动的距离
s=Δl1+Δl2=30cm
(2)固定活塞，对左侧玻璃管中的气体缓慢加热，使气柱长又变回l1。则左侧玻璃管中的水银柱下降5cm，右侧玻璃管中的水银柱上升5cm，左侧玻璃管中的气体压强为
p3=120+2×5cmHg=130cmHg
对左侧玻璃管中的气体由查理定律可得
p1T1=p3T2
解得
T2=390K

【解析】详细解答和解析过程见【答案】次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
压强p/kPa
101.0
112.2
126.2
134.7
144.3
155.0
168.2
179.6
189.2
体积V/ml
20
18
16
15
14
13
12
11
10
1V/×10−2ml−1
5.00
5.56
6.25
6.67
7.14
7.69
8.33
9.09
10.00