2023-2024学年河北省石家庄市辛集市高二（下）期末物理试卷（含答案）

这是一份2023-2024学年河北省石家庄市辛集市高二（下）期末物理试卷（含答案），共10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.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r=r0时，分子间作用力最大
B. 当分子间距r=r0时，分子势能最大
C. 当分子间距r>r0，随着r的增大，F减小，Ep增大
D. 当分子间距r ② > ③B. 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 > ③D. 照射到K上时金属的逸出功②最大
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
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. U=mgERR0kL+mgR+rB. U=mgER0R0kL+mgR+r
C. U=mgERR0+rkL+mgRD. U=mgER0R+rkL+mgR0
二、多选题：本大题共3小题，共18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OO′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1Ω，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. t=2s时，穿过线圈abcd的磁通量最小
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
9.在图甲所示的交流电路中，电源电压的有效值为220V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10:1,R1、R2、R3均为固定电阻，R2=R3=20Ω，电压表为理想电表。已知电阻R2中电流i随时间t变化的正弦曲线如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. R1的阻值为100ΩB. 电压表的示数为200V
C. 变压器传输的电功率为40WD. 若拆除R2支路，电压表示数会减小
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UMN=2BLv1
B. 当MN速度为v1时，MN的加速度大小为a=μg+2B2L2v1m(2R+r)
C. 当MN速度为v1时，MN的加速度大小为a=2μg+2B2L2v1m(R+r)
D. MN在平行金属导轨上滑动的最大距离为s=mv0−μmgt(2R+r)2B2L2
三、实验题：本大题共2小题，共16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___________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___________cm2，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
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)。
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
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p0。活塞面积为S，隔板两侧气体体积均为SL0，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12，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)。
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。
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1d 3mU2q、电场强度大小为Ud。一质量为m、电荷量为+q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)。
参考答案
1.D
2.A
3.A
4.D
5.C
6.D
7.C
8.AD
9.ACD
10.BD
11. 2.0×10−11 150 1.3×10−9 AC##CA
12. A D 8.0 漏磁，铁芯或导线发热
13.(1)2p0，23p0；(2)4p0S3g
14.(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：I=ER+r，
电压表的示数U=IR，
解得：v=R+rBLRU；
(2)金属条中的电流为：I=BLvR+r，
金属条安培力大小FA=BIL，
时间 t内金属条克服安培力做功W=FAvt=B2L2v2tR+r=R+rU2tR2，
时间t内人体消耗的能量E=W0.2=5R+rU2tR2。

15.(1) 2qUm ， R=2 33d ；(2) x1= 3d3 ；(3) 4 33d,d,0
(1)粒子在电场加速过程，根据动能定理有
qU=12mv 2
解得
v= 2qUm
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
qBv=mv 2R
结合上述解得
R=2 33d
(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
sinθ=dR
解得
θ=60∘
可知粒子经过P分界面时到z轴距离为
x1=R−Rcs60∘= 3d3
(3)在区域Ⅱ电场中，粒子在 z 轴上移动的时间为
t=dvcsθ
在 x 轴上匀速直线运动，则有
x2=vsinθ⋅t= 3d
所以在 x 轴的横坐标为
x=x1+x2=4 33d
在 y 轴上做初速度为0的匀加速直线运动，则有
y=12at2=d
可知坐标为： 4 33d,d,0 。