福建省福州第一中学2023-2024学年高二下学期期末考物理试题

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（完卷时间 50 分钟，满分 100 分）（考试过程请勿使用计算器）
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一、单项选择题(本大题共 4 小题，每小题 5 分，共 20 分。每小题只有一个选项正确。)
1 ．下列说法正确的是 ( )
A ． 甲图中动圈式扬声器的工作原理是电流的磁效应
B ．乙图中荷叶上的露珠呈椭球形，说明露珠浸润荷叶
C ．丙图中石英玻璃是由天然石英熔化后再凝固形成，它属于多晶体
D ．丁图中玻璃管的裂口在火焰上烧熔后，其尖端会变钝，是液体表面张力作用的结果
2 ．五一假期济宁太白湖公园的湖水里安装了一批圆形线状光源，将该光源水平放置于湖水下方 m 处，
该光源发出红光时，可在水面上观察到红色亮环，如图所示。已知水对红光的折射
率为 ，则亮环的宽度 d 为 ( )
A ．0.3m B ．0.4m C ．0.5m D ．0.6m
3 ．如图所示，汽缸开口向上置于水平面上，活塞与汽缸之间有一个气球，气球内、外有质量相等的同种气 体，活塞静止，此时气球外部气体甲的压强小于气球内部气体乙的压强。现缓慢向下推动活塞，使其下降 一段距离，气体甲的压强仍小于气体乙的压强。已知汽缸内和气球内的气体均可视为理想气体，活塞与汽 缸均绝热，活塞与汽缸壁之间无摩擦，气球导热良好。则此过程中 ( )
A ．气体甲内能增加量大于气体乙内能增加量
B ．气体甲的每个气体分子做无规则热运动的速率均加快 C ．活塞对气体甲做的功等于气体甲内能增加量
D ．活塞对气体甲做的功小于甲、乙两部分气体内能增加量之和
4 ．一面积为 S 的单匝矩形线框的电阻为 R ，垂直通过线框的磁感应强度 B 与时间 t 的关系图像如图所示，
下列说法正确的是 ( )
A ．交流电的周期为 2t0
B ．磁通量绝对值的最大值为
C ．t0 时刻线框的感应电流为 0
D ．该线框中交变电流的有效值为
二、双项选择题（本题共 4 小题，每小题 6 分，共 24 分。每小题给出的四个选项中，有两个 选项正确，全部选对的得 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错或不选的得 0 分。）
5．如图所示，某种材料制成太阳能电池的主体部分由 P 型半导体和 N 型半导体结合而成。当太阳光照射到 该材料上时，材料吸收光子发生内光电效应， 自由电子向 N 型一侧移动，从而在两端形成电势差。已知该 材料至少需要吸收能量为 E 的光子才能发生内光电效应，普朗克常量为h ，光束为 c ，则 ( )
A ．通过负载的电流方向从上至下
B ．该材料发生光电效应的极限波长为
C ．太阳光的强度越强，则通过负载的电流越大
D ．改用紫外线照射该材料，则不能发生内光电效应
6 ． Cu 原子核静止时有19% 的可能发生 β+ 衰变，方程为Cu →
Ni + e ，并放出能量为Ey 的y 光子。已
知 Cu 、Ni 和e 的质量分别记为m1、m2 和m3 ，衰变放出光子的动量可忽略，该过程释放的核能除去y 光
子的能量Ey 外全部转化为Ni 和e 的动能。在匀强磁场中衰变产生的Ni 和 e ，两者速度方向均与磁场垂
直，做匀速圆周运动，则下列说法正确的是 ( )
A ． Ni 和e 在磁场中匀速圆周运动轨迹为内切圆 B ． Ni 的比结合能大于Cu 的比结合能
C ．生成物的总动能为Ek = (m1 - m2 - m3 )c2 - Ey
D ． Ni 的动能为EkNi =
7 ．如图所示为竖直放置的上粗下细密闭细管，水银柱将气体分隔为 A 、B 两部分，初始温度相同。使 A 、B
升高相同温度达到稳定后，体积变化量的绝对值为ΔVA 、ΔVB ，压强变化量为ΔpA 、ΔpB ，则下列说法正确的 是（重力加速度为 g） ( )
A ．初始状态满足 pB=pA+ρgh ，ρ为水银的密度，h 为水银柱长度
B . ΔVA>ΔVB
C . ΔpA<ΔpB
D ．液柱将向上移动
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8 ．如图所示，足够长的倾角为θ的光滑斜面底端固定一轻弹簧，弹簧的上端连接质量为 m 的薄钢板，钢板 静止时弹簧的压缩量为x0 。质量为 m 的物块从斜面上 A 点滑下，与钢板碰撞后二者（不粘连）立刻一起做
简谐运动且运动到最高点时恰好不分开。不计空气阻力，下列说法正确的是 ( )
A ．碰撞后二者向下运动到最低点的过程中速度一直减小
B ．碰撞后物块、钢板和弹簧构成的系统机械能守恒
C ．简谐运动的振幅为x0
D ．弹簧弹力的最大值为4mg sinθ
三、填空题（每空 2 分，共 22 分）
9 ．如图所示为材料的 同心圆弧横截面，O 为圆心， OA = AB = R 。一束光
垂直 AB 从 D 点入射，进入材料后在 BC 界面恰好发生全反射后从 C 点射出，
已知这种材料对该种光的折射率为 ，光速为 c ，则光在这种材料的临界
角为 。光在这种材料中传播的时间为 。
10 ．在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图所示。
(1)下列说法中正确的是 ( )
A ．滤光片应置于单缝与双缝之间 B ．拨杆的作用是为了调节缝的宽度
C ．仅增大单缝与双缝间距，干涉条纹变密 D ．仅增大双缝与毛玻璃屏间距，干涉条纹变疏
(2)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第 1 条亮纹，此时手轮上螺旋测微器示数 如图甲所示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第 6 条亮纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上 的示数为 mm。
(3)设图甲、乙的读数分别为 x1和 x2.则两相邻亮条纹间距△x= （用所给物理量的符号表示）。
(4)若将该实验装置全部浸入到某种绝缘透明均匀介质中做相同的实验，发现两相邻亮条纹中央之间的距离 变为原来的一半，则该透明介质的折射率n= 。
11．在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：
①往边长约为 40cm 的浅盘里倒入约 2cm 深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上；
②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定；
③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子 直径的大小；
④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数， 由 此计算出一滴油酸酒精溶液的体积；
⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。
完成下列填空：
(1)上述步骤中，正确的顺序是 。（填写步骤前的数字）
(2)油酸酒精溶液的浓度为每 1000mL 溶液中有纯油酸 1mL ，用注射器测得 1mL 上述溶液有 200 滴，把一滴 该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油酸膜的近似轮廓如图所示，图中正方 形小方格的边长为 1cm ，则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 mL ，油酸膜的面积是 cm2 。根据上述数据，估测出油酸分子的直径是 m 。（结果均保留两位有效数字）
(3)某学生在做该实验时，发现计算的油酸分子直径偏大，可能的原因是 。
A ．痱子粉撒得过少
B ．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
C ．计算每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL 的溶液的滴数多记了几滴
D ．在滴入量筒之前，配制的溶液在空气中搁置了较长时间
四、计算题（共 34 分。解答应有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。解题过程中
需要用到，但题目中没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明。只写出最后答案的不能 得分。有数值计算的，答案中必须写出数值和单位。）
12 ．（16 分）如图所示，有一个竖直放置的容器，横截面积为 S，有一隔板放在卡槽上将容器分隔为容积 均为V0 的上下两部分，另有一只气筒分别通过单向进气阀与容器上下两部分连接（气筒连接处的体积不计， 抽气、打气时气体温度保持不变），初始时 m 、n 均关闭，活塞位于气筒最右侧，上下气体压强均为大气压 强p0 ，活塞从气筒的最右侧运动到最左侧完成一次抽气，从最左侧运动到
最右侧完成一次打气。重力加速度为 g。
（1）活塞完成一次抽气、打气后，隔板与卡槽未分离，此时容器上下两部 分气体压强之比为 3:5 ，求气筒的容积；
（2）当完成抽气、打气各 2 次后，隔板与卡槽仍未分离，则隔板的质量至 少是多少？
13 ．（18 分）磁悬浮列车可简化为如下情境：固定在列车下端的矩形金属框随车平移，金属框与轨道平行
的一边长为d，轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场，如图乙所示，磁感应强度随到MN 边界的距离大 小而按图丙所呈现的正弦规律变化，其最大值为B0 。磁场以速度v1 、列车以速度v2 沿相同的方向匀速行驶，
且v1 > v2 ，从而产生感应电流，金属线框受到的安培力即
为列车行驶的驱动力。设金属框电阻为 R，轨道宽为 l，求：
（1）线框在运动过程中所受安培力的最大值；
（2）如图丙所示， t = 0时刻线框左右两边恰好和磁场 I 的两边界重合，写出线框中感应电流随时间变化的表达式；
（3）从t = 0时刻起列车匀速行驶 s 距离的过程中，矩形金 属线框产生的焦耳热。