[物理][期末]江西省九江市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]江西省九江市2023-2024学年高二下学期7月期末试题(解析版)，共17页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 如图所示，A、B、C、D四个图是某种单色光形成的干涉或衍射图样。请在四个图当中找出与其他三个不同类型的图样（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】干涉图样的条纹间距相等，衍射图样的中央条纹最宽，所以B是光的干涉图样，ACD是光的衍射图样，故B符合题意。
2. 天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知（ ）
A. ②来自于原子核外的电子
B. ①的电离作用最强，是一种电磁波
C. ③的电离作用较强，是一种电磁波
D. ③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子
【答案】D
【解析】试题分析：因为射线的穿透本领最强，射线的穿透本领最弱，由图可知①为射线，②为射线，③为射线；射线的电子来自原子核内的中子转变为质子时放出的，选项A错误；射线电离作用最强，但它不是电磁波，选项B错误；射线的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子，是一种电磁波，选项C错误，D正确；故选D.
3. 某金属在不同频率光的照射下发生光电效应，产生光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的图像，如图所示，换用其他金属开展相同实验，下列图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】由光电效应方程
结合图像可知，极限频率为νc，有
换用其他金属开展相同实验，不同金属的逸出功不同，故极限频率不一样；但是最大初动能Ek与入射光频率ν的图像的斜率是普朗克常量，为定值。故图像D正确，ABC错误。
故选D。
4. 如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，在磁铁正下方有一个放置在水平桌面上的闭合铜质线圈。将磁铁竖直向下拉至某一位置后放开，磁铁开始上下振动，线圈始终保持静止下列说法正确的是（ ）
A. 磁铁振动过程中，线圈中产生方向不变的感应电流
B. 磁铁振动过程中，线圈对桌面的压力始终大于线圈的重力
C. 磁铁远离线圈时，线圈有缩小的趋势
D. 磁铁振动过程中，属于阻尼振动，弹簧和磁铁组成系统机械能不守恒
【答案】D
【解析】A．穿过线圈的原磁场的方向不变，磁铁向下运动过程，穿过线圈的磁通量增大，磁铁向上运动过程，穿过线圈磁通量减小，根据楞次定律可知，磁铁向上运动与向下运动过程产生的感应电流方向相反，故A错误；
B．磁铁向下运动过程，穿过线圈的磁通量增大，线圈中产生感应电流，磁铁对感应电流的安培力作用效果将阻碍磁通量的增大，即安培力作用下，线圈有向下运动的趋势，即线圈对桌面的压力大于线圈的重力，磁铁向上运动过程，穿过线圈磁通量减小，线圈中产生感应电流，磁铁对感应电流的安培力作用效果将阻碍磁通量的减小，即安培力作用下，线圈有向上运动的趋势，即线圈对桌面的压力小于线圈的重力，故B错误；
C．磁铁远离线圈时，穿过线圈磁通量减小，根据楞次定律可知，磁铁的磁场对线圈的安培力作用使线圈有扩张的趋势，从而阻碍磁通量的减小，故C错误；
D．结合上述可知，磁铁的磁场对线圈有安培力作用，线圈之中感应电流激发的磁场对磁铁有磁场力作用，该磁场力总要阻碍磁铁的相对运动，可知，磁铁振动过程中，属于阻尼振动，弹簧和磁铁组成的系统机械能不守恒，故D正确。
故选D。
5. 图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。以下判断正确的是（ ）
A. 交变电流的有效值为
B. 时线圈位于中性面
C. 时线圈平面与磁场方向平行
D. 时穿过线圈的磁通量最大
【答案】C
【解析】A．根据图像可知，交变电流的最大值为，有效值为
A错误；
BC．0.01s时，线圈转过了半个周期，此时感应电流最大，感应电动势最大，此时线圈平面与磁场方向平行，不位于中性面，B错误，C正确；
D．0.02s时，感应电流最大，此时线圈平面与磁场方向平行，则穿过线圈的磁通量为0，D错误。
故选C。
6. 如图所示，L为电阻可忽略的线圈，R为电阻，C为电容器，开关S处于闭合状态。现突然断开S，并开始计时，电路工作过程中，同时会向外辐射电磁波。下列选项中能正确反映LC回路中电流i（顺时针方向为正）、电容器中电场E（竖直向下为正）、以及两极板间电势差随时间变化的图像是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】AB．因为L为一电阻可忽略的线圈，可知当开关闭合时，电容器带电量为零，通过线圈L的电流向下；断开S后，电流在LC电路中开始振荡，电容器开始充电，电流方向沿逆时针方向（负方向）且电流大小逐渐减小，故A、B错误；
CD．断开S后，电容器开始充电，b板带正电荷且逐渐增加，即负方向的电场强度逐渐增加；则两极板间电势差逐渐增大，且为负方向，故C错误，D正确。
故选D。
7. 如图所示，正弦交流电电压U有效值不变，理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶2，电压表为理想电表，电阻，此时滑动变阻器的滑片P在的中间位置，若将滑动变阻器滑片向上移动过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 滑动变阻器滑片移动前通过三个电阻电流大小相同
B. 电阻的热功率变小
C. 电压表的示数变大
D. 变压器输出功率减小
【答案】D
【解析】A．根据变压器电流与匝数关系
可知，通过与相等为通过电流的一半，故A错误；
BC．将副线圈等效为原线圈中的一个等效电阻，设副线圈的总电阻为，则等效电阻为
其中
解得
若将滑动变阻器滑片向上移动过程中，则减小，即减小，即等效电阻减小，根据“串反并同”可知，与等效电阻串联的的电流、电压、电功率都增大，则原线圈的输入电压
可知，原线圈的输入电压减小，则副线圈的输出电压减小，即电压表的示数减小，故BC错误；
D．变压器的输出功率等于变压器的输入功率为
由数学知识可知，当时，功率最大，将滑动变阻器滑片移动前
所以，若将滑动变阻器滑片向上移动过程中，变压器的输出功率减小，故D正确。
8. 对于“油膜法估测分子的大小”的实验，某同学在实验中最终得到的计算结果比大部分同学的结果偏小，对出现这种结果的原因，下列说法可能正确的是（ ）
A. 计算一滴油酸体积时错误将N滴油酸记为滴
B. 计算油酸膜面积时，错将不完整的方格全部作为完整方格处理
C. 配置好的油酸酒精溶液搁置较长时间后再做实验
D. 水面上痱子粉撒多了，油酸膜没有充分展开
【答案】ABC
【解析】A．计算一滴油酸体积时错误将N滴油酸记为滴，使体积测量值偏小，根据可知直径测量值偏小，故A正确；
B．计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理，油膜面积测量值偏大，根据可知直径测量值偏小，故B正确；
C．油酸酒精溶液配制时间较长，酒精挥发较多，则溶液浓度增大，1滴溶液形成油膜面积变大，得到的分子直径将偏小，故C正确；
D．水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开，油膜面积测量值偏小，根据可知直径测量值偏大，故D错误；
故选ABC。
9. 如图所示，在磁感应强度大小为B、水平向里的匀强磁场中，直线MN既水平又垂直于磁场，磁场空间还有电场强度大小为E、竖直向下的匀强电场。质量为m、电荷量为q的带正电粒子从MN上的a点以大小为v的速度沿MN向右射出，粒子运动的部分轨迹如图中的实线所示，轨迹上的b点在MN上，c点是轨迹的最高点。已知，不计空气阻力和粒子的重力。在粒子从a运动到b的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. c点距MN的距离为
B. a、b两点间的距离为
C. 粒子在c点受到的向心力大小为
D. 粒子运动的加速度大小恒定不变
【答案】ACD
【解析】A．由题意可知，粒子的运动可以分为一个向右的匀速直线运动的分运动，粒子这个分运动所受的洛伦兹力与粒子所受的电场力平衡
速度大小为
则另一个分运动是匀速圆周运动，速度大小为
粒子做匀速圆周运动的周期为
由
解得
粒子从a到c是半个周期，c点距MN的距离为
故A正确；
B．粒子从a到b是做匀速圆周运动的一个周期，分运动匀速圆周运动的位移为零，分运动匀速直线运动的位移大小就是a、b两点间的距离为
故B错误；
C．粒子在c处时速度产生的洛伦兹力与重力平衡，此时速度水平向左沿轨迹的切线方向，故产生的洛伦兹力提供向心力，即
故C正确；
D．粒子做匀速直线运动的分加速度为零，做匀速圆周运动的分加速度大小不变，两个分运动的加速度的矢量和大小不变，故D正确。
故选ACD。
10. 根据分子动理论，气体分子运动的剧烈程度与温度有关，氧气分子在0℃和100℃温度下分子运动速率分布图像如图，下列说法正确的是（ ）
A. 温度升高时，所有分子的速率都增大
B. 不论温度有多高，速率很大和很小的分子总是少数分子
C. 图中两条曲线与横坐标轴所围面积相等
D. 温度升高时，分子的平均动能增加
【答案】BCD
【解析】A．温度升高时，分子平均速率增加，但不是所有分子的速率都增大，选项A错误；
B．分子速率分布总是“中间大，两头小”，即不论温度有多高，速率很大和很小的分子总是少数分子，选项B正确；
C．由题图可知，两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即相等，故C正确；
D．温度升高时，分子的平均动能增加，选项D正确。
故选BCD。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中
（1）在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中（实验装置如图）， 下列说法正确的是（ ）

A．调节光源高度使光束沿遮光简轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝
B．测量某条干涉亮条纹位置时，应使分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐
C．为了减小测量误差，可用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻两条亮条纹间距
D．某同学用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，可以采用的方法是改用蓝光作为入射光
（2）已知双缝到光屏之间的距离L=500mm，双缝之间的距离d=0.50mm，单缝到双缝之间的距离s=100mm，某同学在用测量头测量时， 调整手轮，在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准A亮条纹的中心，然后他继续转动，使分划板中心刻线对准 B亮条纹的中心，前后两次游标卡尺的读数如B位置读数图所示，A位置读数为________ mm，B位置读数为________ mm，则入射光的波长λ=________m（结果保留两位有效数字）。

（3）实验中发现条纹太密，难以测量，可以采用的改善办法有________。
A．改用波长较长的光（如红光）作为入射光 B．增大双缝到屏的距离
C．增大双缝到单缝的距离 D．增大双缝间距
【答案】（1）BC##CB （2）11.1 15.6 （3）AB##BA
【解析】（1）[1]A．调节光源高度使光束沿遮光简轴线照在屏中心后，再放上单缝和双缝，A错误；
B．使分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐，使得移动过程中测出的条纹间距较为准确，B正确；
C．n条亮条纹间存在n-1个相邻间距，则相邻两条亮条纹间距为
C正确；
D．根据
蓝光波长小于黄光波长，则改用蓝光作为入射光会使条纹间距减小，D错误。
故选BC。
（2）[2][3][4]A位置读数为
B位置读数为
入射光波长为
（3）[5]根据
增大条纹间距，改用波长较长的光（如红光），或者增大双缝到屏的距离，或者减小双缝间距。
故选AB。
12. 在“探究变压器两个线圈的电压关系”的实验中，操作步骤如下：
①将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；
②闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；
③将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上小灯泡；
④将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤。
（1）以上操作的合理顺序是________（只填步骤前数字序号）；
（2）如图所示，在实验中，两线圈的匝数，，当将做原线圈时，，副线圈两端电压；原线圈与副线圈对调后，当时，，那么可初步确定，变压器两个线圈的电压、与线圈匝数、的关系是________。
【答案】（1）①③②④ （2）
【解析】（1）[1]在“探究变压器两个线圈的电压关系”的实验中，首先将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；再将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上小灯泡；闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；最后将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤，顺序为①③②④。
（2）[2]两线圈的匝数，，当将做原线圈时，，副线圈两端电压；当原线圈与副线圈对调后，时，，此时为原线圈的电压，而为副线圈的电压，由以上数据可得：。
13. 如上图所示，ABC为直角三棱镜截面图。，AB边长为L，O为BC边中点。一条光线从O点垂直于BC面入射，有光线从AB面射出，现保持入射点O不变，将入射光线绕O点逆时针旋转，入射角由0°逐渐增大，达到某一值时，观察到光线恰好在AB面发生全反射，此时光线恰垂直AC射出，如下图所示，已知光在真空中传播的速度为c，求：
（1）该棱镜的折射率n；
（2）恰好垂直AC射出的光线，在三棱镜中运动的时间。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）恰好发生全反射的光路如图所示
由光线垂直AC出射得
，
可得发生全反射的临界角
所以该棱镜折射率
（2）根据光路可得

光线在三棱镜中传播的速度
光线在三棱镜中运动的时间
联立解得
14. 如图所示，某种喷雾器贮液筒的总容积为6L，关闭喷雾阀门装入4L的药液后将加水口密封盖盖好，拉压一次与贮液筒相连的活塞式打气筒，可以把0.1L压强为latm的空气打进贮液筒，设打气及喷雾过程气体温度不变，大气压强为1atm。求：
（1）用打气筒向贮液筒内打气两次，贮液筒内气体压强为多大？
（2）贮气筒内气体压强达2atm时停止打气，打开喷雾阀门使其缓慢喷雾，直至内外气体压强均相等，这时筒内还剩多少药液？
【答案】（1）1.1atm；（2）2L
【解析】（1）以贮液筒内气体与打入的气体整体为研究对象，初状态
p1=1atm
V1=（2+2×0.1）L=2.2L
末状态体积
V2=2L
根据玻意尔定律得
解得末状态压强
=1.1atm
（2）初状态
=2atm，V2=2L
末状态压强为
p1=1atm
根据玻意尔定律得
解得
筒内还剩液体体积为
15. 如图所示，竖直放置的足够长的光滑平行金属导轨，间距为l，导轨上端接有电阻R，导轨电阻忽略不计。空间有一水平方向的有上边界的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于金属导轨平面向外。质量为m、电阻不计的金属杆MN，从静止开始沿着金属导轨下滑，下落一定高度后进入匀强磁场中，在磁场下落过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好。已知重力加速度为g，不计空气阻力，求：
（1）为保证金属杆刚进入磁场区域时能立刻开始减速，则下落高度（设为H）应当满足的条件；
（2）金属杆进入磁场区域后又继续下落h，求下落高度h内流过金属杆电量；
（3）金属杆在磁场区域稳定下落时，电阻R消耗的功率。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）为达到减速条件，则
此时，感应电动势为
根据欧姆定律，电流为
可得
而安培力
根据速度位移公式
可以解得
（2）根据电流定义式，可得
根据欧姆定律和法拉第电磁感应定律
解得
（3）金属杆在磁场区域稳定下落时
，，，
电阻R消耗的功率
可以解得