[物理][期末]广东省梅州市2023-2024学年高二下学期7月期末考试试题(解析版)

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1.答题前，考生务必用黑色字迹的签字笔在答题卡上填写姓名、考号和座位号，再用2B铅笔将与考号和座位号对应的信息点涂黑。
2.答题卡上第一部分必须用2B铅笔作答，将选中项涂满涂黑，黑度以遮住框内字母为准，修改时用橡皮擦除干净。第二部分必须用黑色字迹的签字笔按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，未在对应的答题区域内作答或超出答题区域作答的均无效。
3.考生务必将答案写在答题卡上，在试卷上作答无效。
一、单选题：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，只有一个选项符合题目要求，选对的得4分，选错或不答的得0分。
1. 在物理学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献，关于科学家和他们的贡献，下列说法中正确的是（ ）
A. 赫兹通过测量光电效应中几个重要物理量，算出了普朗克常量h
B. 法拉第提出了场的概念，库仑用电场线和磁感线形象地描述电场和磁场
C. 牛顿发现了万有引力定律，并第一次测定了万有引力常量
D. 盖—吕萨克首先通过实验发现一定质量的理想气体，在压强不变时，体积和热力学温度成正比
【答案】D
【解析】A．密立根通过测量光电效应中几个重要物理量，算出了普朗克常量h，故A错误；
B．法拉第提出了场的概念，法拉第同时提出用电场线和磁感线形象地描述电场和磁场，故B错误；
C．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪什第一次测定了万有引力常量，故C错误；
D．盖—吕萨克首先通过实验发现一定质量的理想气体，在压强不变时，体积和热力学温度成正比，这就是盖—吕萨克定律，故D正确。
2. 三星堆遗址入选世界重大田野考古发现，三星堆遗址距今已有3000至5000年历史，昭示长江流域与黄河流域一样同属中华文明的母体，利用衰变测定年代技术进行考古研究，可以确定文物的大致年代，衰变方程为，的半衰期是5730年，下列说法中正确的是（ ）
A. 若、、X的质量分别是、、，则一个发生衰变释放的能量为
B. 文物所埋藏的环境会影响的半衰期，进而对推算年代造成影响
C. 方程中的X是中子，来源于原子核
D. 方程中的X是电子，来源于核外电子
【答案】A
【解析】A．若、、X的质量分别是、、，根据质能方程可知，一个发生衰变释放的能量为
选项A正确；
B．外部环境不会影响的半衰期，选项B错误；
CD．方程中的X质量数为0，电荷数为-1，是电子，来源于原子核，选项CD错误。
故选A。
3. 如图甲所示，2023年6月14日，我国自主研发的首台兆瓦级漂浮式波浪能发电装置“南鲲号”在广东珠海投入试运行，南鲲号发电原理可作如下简化：海浪带动浪板上下摆动，驱动发电机转子转动，其中浪板和转子的链接装置使转子只能单方向转动，如图乙所示，若转子带动线圈沿逆时针方向转动，并向外输出电流，下列说法正确的是（ ）
A. 图乙中线圈所处位置是中性面
B. 在图乙所示位置时，穿过线圈的磁通量变化率最大
C. 在图乙所示位置时，线圈b端电势高于a端电势
D. 在图乙所示位置时，线圈靠近S极的导线受到的安培力方向向上
【答案】B
【解析】AB．在图乙所示位置时，线圈平面与磁场方向平行，穿过线圈磁通量为0，但穿过线圈的磁通量变化率最大，产生的感应电动势最大，故A错误，B正确；
C．在图乙所示位置时，线圈靠近S极的导线向上切割磁感线，线圈靠近N极的导线向下切割磁感线，根据右手定则可知，线圈中的电流方向由b流向a，由于线圈相当于电源内部，则线圈b端电势低于a端电势，故C错误；
D．在图乙所示位置时，线圈靠近S极的导线电流方向向里，磁场方向向右，根据左手定则可知，安培力方向向下，故D错误。
故选B。
4. 光伏发电是提供清洁能源的方式之一，光伏发电的原理是光电效应，某同学利用如图甲所示的电路研究某种金属的遏止电压与入射光的频率的关系，描绘出如图乙所示的图像，根据光电效应规律，结合图像分析，下列说法正确的是（ ）
A. 滑片P向右移动，电流表示数会变大
B. 仅增大入射光的强度，则光电子的最大初动能增大
C. 由图像可知，该光电管的截止频率为
D. 开关S断开时，若入射光的频率为，则电压表的示数为
【答案】C
【解析】A．滑动变阻器的滑片P向右移动过程中，两极间反向电压逐渐增大，反向电压越大，流过电流表的电流就越小，故A错误；
B．根据光电效应方程
可知，光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，因此增大入射光的强度，光电子的最大初动能不变，故B错误；
C．根据
解得
当遏止电压为零时
故C正确；
D．开关S断开时，光电管是电源，发生光电效应后，其电流强度与光照强度有关，无法判断电压表的示数大小，故D错误。
5. 如图为教材中四幅图，下列相关叙述正确的是（ ）
A. 根据甲图所示的三种射线在磁场中的轨迹，可以判断出“1”为β射线
B. 乙图是氧气分子的速率分布图像，图中温度小于温度
C. 丙图是每隔30s记录了小炭粒在水中的位置，小炭粒做无规则运动的原因是组成小炭粒的固体分子始终在做无规则运动
D. 丁图是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈产生大量热量，从而冶炼金属
【答案】B
【解析】A．根据甲图所示的三种射线在磁场中的轨迹，根据左手定则可知“1”带正电，所以“1”为射线，故A错误；
B．由乙图可知，氧气分子在温度下速率大的分子所占百分比较多，则图中温度小于温度，故B正确；
C．丙图是每隔30s记录了小炭粒在水中的位置，小炭粒做无规则运动的原因是小炭粒受到了不停地做无规则运动的水分子的不平衡的撞击，故C错误；
D．丁图是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时产生交变磁场，从而在金属内部产生很大的涡流，产生大量的热量使金属熔化，故D错误。
6. 电流天平是一种测量磁场力的装置，如图所示。两相距很近的通电平行线圈Ⅰ和Ⅱ，线圈Ⅰ固定，线圈Ⅱ置于天平托盘上。当两线圈中均无电流通过时，天平示数恰好为零。下列说法正确的是（ ）
A. 当天平示数为负时，两线圈中电流方向相同
B. 当天平示数为正时，两线圈中电流方向相同
C. 线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力大于线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力
D. 线圈Ⅱ的匝数越少，天平越灵敏
【答案】A
【解析】AB．当两线圈中电流方向相同时，表现为相互吸引，电流方向相反时，表现为相互排斥，故当天平示数为正时，两线圈相互排斥，电流方向相反，当天平示数为负时，两线圈相互吸引，电流方向相同，故A正确，B错误；
C．线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力是一对相互作用力，等大反向，故C错误；
D．由于线圈Ⅱ放在天平托盘上，线圈Ⅱ的匝数越多，相同情况下受的力越大，天平越灵敏，故D错误。
故选A。
7. 某人设计了如图所示的LC振荡电路来测量微小物体所受的重力，电容器的上极板是一片弹性金属薄膜，微小物体放置在金属膜中央会使其下凹，测量时先把开关拨到a，电路稳定后再把开关拨到b。通过电流传感器测出电流的频率就能测量出微小物体所受的重力。已知该电路振荡电流的频率满足以下关系式，则下列说法正确的是（ ）

A. 物体质量越大，开关拨向a时，电容器存储的电量越小
B. 开关由a拨向b瞬间，流经电流传感器的电流最大
C. 开关由a拨向b后，该LC电路发生阻尼振荡，但周期不变
D. 测量时，传感器检测到的电流频率越大，表示物体质量越大
【答案】C
【解析】A．物体质量越大，金属膜被压弯的程度越大，平行板间的距离减小，
由
知，电容器的电容增大，由
开关拨向a时，电势差不变，物体质量越大，电容器存储的电量越大，A错误；
B．开关由a拨向b瞬间，产生振荡电流，流经电流传感器的电流为零，B错误；
C．振荡电流的周期为
开关由a拨向b后，电容不变，振荡电流周期不变，C正确；
D．测量时，传感器检测到的电流频率越大，由
知电容越小，由
得平行板间的距离增大，表示物体质量越小，D错误。
故选C。
二、多选题：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. 现代养殖鱼塘上方都安装了十几套黑光诱捕灯，如图甲所示，它通过发出的紫色光引诱害虫飞近高压电网来“击毙”害虫，然后直接进行喂鱼，如图乙所示为高压电网工作电路，该变压器原副线圈匝数比为1:10，当原线圈接入交流电压V时，高压电网的电压最大值既可击毙害虫，又不击穿空气而造成短路，则下列说法正确的是（ ）
A. 副线圈输出的交流电频率为500Hz
B. 原线圈电压的有效值为220V
C. 该交流电每秒内电流方向改变50次
D. 副线圈输出的电压最大值为V
【答案】BD
【解析】AC．原线圈接入交变电流的频率为
正弦式交变电流每个周期方向改变两次，所以，该交流电每秒内电流方向改变100次；变压器不能改变交变电流的频率，所以副线圈输出的交流电频率仍为50Hz，故AC错误；
B．原线圈电压的有效值为
故B正确；
D．根据变压器原副线圈电压与匝数关系可知
解得
故D正确。
故选BD。
9. 2020年爆发了新冠肺炎疫情，新冠病毒传播能力非常强，在医院中需要用到呼吸机和血流计检测患者身体情况。血流计原理可以简化为如图所示模型，血液内含有少量正、负离子，从直径为d的血管右侧流入，左侧流出。流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，M、N两点之间可以用电极测出电压U。下列说法正确的是（ ）
A. 负离子所受洛伦兹力方向由M指向N
B. 血液中正离子多时，M点的电势高于N点的电势
C. 血液中负离子多时，M点的电势低于N点的电势
D. 血液流量
【答案】CD
【解析】ABC．根据左手定则可知，正离子受到竖直向下的洛伦兹力，负离子受到竖直向上的洛伦兹力，则正离子聚集在N点一侧，负电荷聚集在M点一侧，则M点的电势低于N点的电势，故AB错误，C正确；
D．正负离子达到稳定状态时，有
可得流速
则流量为
故D正确。
10. 一定质量的理想气体，状态从的变化过程可用如图所示的图线描述，其中为等温线，气体在状态A时的温度为TA=300K，下列说法正确的是（ ）
A. 气体在状态C时的温度
B. 从A到C过程外界对气体做了-600J的功
C. 气体从状态D变化到状态A，单位体积内的气体分子数减小，气体分子的平均动能不变
D. 若气体从D到A过程中外界对气体做功为250J，则气体从（一次循环）过程中气体吸收的热量为250J
【答案】ABD
【解析】A．根据理想气体状态方程得
解得
A正确；
B．从A到C过程气体体积增大，外界对气体做负功

C．气体从状态D变化到状态A，气体体积减小，单位体积内的气体分子数增大；气体从状态D变化到状态A，气体的温度不变，气体分子的平均动能不变，C错误；
D．气体从C到D过程中外界对气体做功为

一次循环气体吸收的热量为

D正确。
三、实验题：本题共2小题，共16分。
11. 刘同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验。
（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40滴时，量筒内溶液的体积恰好达到1.0mL，则一滴溶液中含有纯油酸的体积为________m3。
（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126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________m2，油酸分子的直径约为________m。（结果均保留两位有效数字）
（4）该同学分析实验结果时，发现所测的分子直径数据偏大，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．计算油膜面积时，将所有不足一格的方格计为一格
D．在向量筒中滴入1.0mL油酸酒精溶液时，滴数计少了
【答案】（1） （3） （4）AD##DA
【解析】（1）[1]由题意，可得一滴溶液中含有纯油酸的体积为
（3）[2]完整的方格有126个，大于半格的有21个，应将大于半格的计为一格，小于半格的舍去，可知计算油酸分子直径时油膜的面积为
[3]油酸分子的直径约为
（4）[4]A．油酸未完全散开，则计算油酸分子直径时油膜的面积偏小，由可知，所测分子直径的数据偏大，故A正确；
B．油酸溶液浓度低于实际值，则油酸的体积V偏小，由可知，所测分子直径的数据偏小，故B错误；
C．计算油膜面积时，将所有不足一格的方格计为一格，面积S偏大，由可知，所测分子直径的数据偏小，故C错误；
D．在向量筒中滴入1.0mL油酸酒精溶液时，滴数少计了，可知油酸的体积V偏大，由可知，所测分子直径的数据偏大，故D正确。
故选AD。
12. 酒驾严重危害交通安全，“喝酒不开车”已经成为准则，酒精检测仪核心部件为酒精气体传感器，其电阻R与酒精气体浓度c的关系如图甲所示，某同学想利用该酒精气体传感器及实验室如下器材设计一款酒精检测仪。
A.干电池组（电动势V，内阻Ω）
B.电阻箱（最大阻值9999.9Ω）
C.电压表V（满偏电压0.6V，内阻未知）
D.电阻箱（最大阻值9999.9Ω）
E.多用电表
F.开关及导线若干
（1）该同学用选择开关指向欧姆挡“×100”挡位且已经欧姆调零的多用电表测量电压表V的内阻大小时，发现指针的偏转角度太大，这时他应将选择开关换成欧姆挡的__________（选填“×1k”或“×10”）挡位，然后进行欧姆调零，再次测量电压表V的内阻值，其表盘及指针所指位置如图乙所示，则测量的电压表V的内阻为________Ω（结果保留两位有效数字），该同学进一步用其他方法测得其准确值与多用电表测得的电压表内阻值相等；
（2）该同学设计的测量电路如图丙所示，他首先将电压表V与电阻箱串联改装成量程为3V的电压表；
（3）该同学想将酒精气体浓度为零的位置标注在电压表上0.4V处，则应将电阻箱的阻值调为________Ω；
（4）完成步骤（3）后，某次在实验室中测试酒精浓度时，电压表指针如图丁所示，已知酒精气体浓度在0.2~0.8mg/mL之间属于饮酒驾驶；酒精气体浓度达到或超过0.8mg/mL属于醉酒驾驶，则该次测试酒精气体浓度在________________（选填“饮酒驾驶”或“醉酒驾驶”）范围内。
【答案】（1）×10 80 （3）32.0 （4）醉酒驾驶
【解析】（1）[1] [2] 电阻挡从左到右读数逐渐减小，测量时发现指针向右偏转角度太大，说明电阻太小，选择的挡位太大，所以换成挡位，表盘上的读数为8.0，倍数为，所以测量的电压表内阻为；
（3）[3] 电压表V与电阻箱串联改装成量程为的电压表，则有
由电表改装可知改装后的电压表内阻为
由图甲可知，当酒精气体浓度为零时，该酒精气体传感器电阻
并联电阻为
电压表读数为
则并联电压为
由串联分压原理可知
解得
（4）[4] 电压表指针如图丁所示，并联电压为
由串联分压原理可知
而
联立代入数据解得此时酒精气体传感器的电阻为
由图甲可知酒精气体浓度大于，在醉驾范围内。
四、计算题：本题共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13. 某兴趣小组参考烟雾报警器的原理，设计了一个简易温度报警装置，原理图如图所示，一导热性能良好的汽缸竖直放置于平台上，质量为4kg活塞下方封闭一定质量的理想气体，固定在天花板上的压力传感器与活塞通过刚性竖直轻杆连接，当传感器受到竖直向上的压力大于20N时，就会启动报警装置，已知当外界温度为243K时，压力传感器的示数为0，不计气体体积变化以及一切摩擦，已知大气压强Pa，汽缸的横截面积为2cm2，g=10m/s2，求：
（1）当外界温度为243K时，封闭气体的压强大小；
（2）触发报警装置的环境温度值。
【答案】（1）3×105Pa；（2）324K
【解析】（1）对活塞受力分析有
解得封闭气体的压强大小
（2）当达到报警温度时
由受力分析
由查理定律
解得
14. 在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工序，为了准确地注入离子，需要对离子的运动轨迹进行调控，如图所示便是一种调控粒子轨迹的模型。在xOy平面（纸面）内，在x>0空间存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，第三象限空间存在方向沿x轴正方向的匀强电场。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子（不计重力），以大小为、方向与x轴垂直的速度沿纸面从坐标为（-L，0）的点进入电场中，然后从坐标为（0，-2L）的点进入磁场区域，再次垂直经过x轴之后，最后从y轴正半轴上的点（图中未画出）射出磁场，求：
（1）电场强度的大小E；
（2）粒子到达点时的速度v；
（3）磁场的磁感应强度大小B。
【答案】（1）；（2），速度方向与y轴负向成45°角；（3）
【解析】（1）粒子在电场中做类平抛运动时，如图
x轴方向有
y轴方向有
联立解得
，
（2）进入第二象限的磁场时
则速度大小为
速度方向与y轴负向成
即
（3）由几何关系可知粒子在磁场中的轨道半径
根据洛伦兹力提供向心力，有
解得
15. 如图所示，导体框架的平行导轨间距d＝1m，框架平面与水平面夹角α＝30°，框架处于匀强磁场中且足够长。匀强磁场方向垂直框架平面向上，磁感应强度的大小B＝0.2T，导体棒ab的质量m＝0.2kg，R＝0.1Ω，导体棒水平跨在导轨上，与导轨接触良好，从静止开始无摩擦滑动，其它电阻不计。（g取10m/s2）求：
（1）导体棒ab下滑的最大速度的大小
（2）导体棒以最大速度下滑时，ab棒上的电热功率。
（3）若导体棒从静止开始至最大速度过程中通过导体回路的电量为1.6C，回路产生的焦耳热是多少？
【答案】（1）2.5m/s；（2）2.5W；（3）0.175J
【解析】（1）导体棒切割磁感线产生的感应电动势
E＝Bdv
感应电流
导体棒受到的安培力
导体棒匀速运动时速度最大，由平衡条件得
代入数据解得最大速度大小
v＝2.5m/s
（2）导体棒以最大速度下滑时感应电动势为
E＝Bdv＝0.5V
ab棒上的热功率
（3）由法拉第电磁感应定律得
平均感应电流
通过回路的电荷量
解得导体棒下滑的距离
x＝0.8m
从导体棒开始下滑到最大速度过程，由能量守恒定律得
代入数据解得回路产生的焦耳热
Q＝0.175J