[物理][期末]四川省安宁河高中振兴联盟2023-2024学年高二下学期6月期末试题(解析版)

这是一份[物理][期末]四川省安宁河高中振兴联盟2023-2024学年高二下学期6月期末试题(解析版)，共21页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验探究题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1. 关于分子动理论，下列说法正确的是（ ）
A. 布朗运动说明固体小颗粒中的分子在永不停息地做无规则的运动
B. 分子间同时存在引力和斥力，当分子间距r>r0时，分子力表现为引力
C. 当分子间距r=r0时，分子力F为零，分子势能也为零
D. 0℃的冰变为0℃的水，其内能不变
【答案】B
【解析】A．布朗运动说明液体分子在永不停息地做无规则的运动。故A错误；
B．分子间同时存在引力和斥力，当分子间距r>r0时，分子力表现为引力。故B正确；
C．当分子间距r=r0时，分子力F为零，分子势能最小。故C错误；
D．0℃的冰变为0℃的水，温度不变，分子的平均动能不变，但由于吸热，水的内能增大。故D错误。
故选B。
2. 关于电场和磁场，下列说法正确的是（ ）
A. 电场和磁场都是理想化物理模型，现实中并不存在
B. 放入电场或磁场中的带电粒子一定会受到力的作用
C. 法拉第引入了磁感线，可以形象地描述磁场的大小和方向
D. 由公式可知，E的方向与F的方向相同
【答案】C
【解析】A．电场和磁场都是真实存在的，故A错误；
B．放入电场中的带电粒子一定会受到电场力的作用，放入磁场中的带电粒子只有存在垂直于磁场方向的分速度时才会受到磁场力的作用。故B错误；
C．法拉第引入了磁感线，可以形象地描述磁场的大小和方向，故C正确；
D．公式是电场强度的定义式，只能计算大小，电场强度E的方向与正电荷的受力方向相同。故D错误。
3. 图甲为一列简谐横波在t=1s时刻的波形图，A、B、P分别是平衡位置在 处的质点，图乙为质点 P 的振动图像，下列说法中正确的是（ ）
A. 该列波沿x轴正向传播
B. t=1s时质点A沿y轴正方向运动
C. 时质点A 回到平衡位置
D. t=1s到t=2s的时间内， 质点 B 运动的路程为20cm
【答案】D
【解析】A．由P点的振动图像可知，在t=1s时质点P在平衡位置沿y轴正向运动，结合波形图可知，该列波沿x轴负向传播，选项A错误；
B．由“同侧法”可知，t=1s时质点A沿y轴负方向运动，选项B错误；
C．波速
时波向左传播
则此时质点A 不在平衡位置，选项C错误；
D．t=1s到t=2s的时间内，即经过0.5T， 质点 B 运动的路程为2A=20cm，选项D正确。故选D。
4. 如图所示，两条间距l=1m的光滑金属导轨制成倾角37°的斜面和水平面，一质量为m=1kg的金属杆水平地放在斜面导轨上，空间存在着垂直于金属杆的匀强磁场，当回路电流 I=4A时，金属杆恰能静止， 磁感应强度的最小值为（ ）
A. 1.5TB. 2.0TC. 2.5TD. 3.0T
【答案】A
【解析】对金属杆受力分析，如图
当安培力与斜面平行时，磁感应强度取最小值，可得
解得
5. 家用小烤箱的简化模型如图所示。若烤箱内密封有一定质量的可视为理想气体的空气，气体初始压强，温度。现通电加热使气体温度升高到540K的过程中气体吸收的热量为9300J。下列关于烤箱内气体的说法正确的是（ ）
A. 气体内能的增加量为9300JB. 所有气体分子的速率均变大
C. 气体的压强变为D. 该过程气体对外做功
【答案】A
【解析】AD．根据热力学第一定律
由于气体的体积不变，所以
则有
故A正确，D错误；
B．由于气体温度升高，则气体分子的平均动能增大，分子平均速率增大，但不是所有气体分子的速率均变大，故B错误；
C．气体发生等容变化，则有
解得
故C错误。
6. 如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中匀速转动可以产生交变电流。线圈的匝数 N=10匝，线圈的面积 ，线圈的转速n=50r/s，磁感应强度 ，线圈电阻r=1Ω，电阻R=9Ω。则从图示位置开始计时有（ ）
A. 线圈转动产生的感应电动势的峰值为10V
B. 线圈转动产生的感应电动势表达式为
C. 电流表的示数为1A
D. 电阻R的热功率为18W
【答案】C
【解析】A．线圈的角速度为
则线圈转动产生的感应电动势的峰值为
故A错误；
B．从图示位置开始计时，则线圈转动产生的感应电动势表达式为
故B错误；
CD．电动势有效值为
则电路电流为
可知电流表的示数为；电阻R的热功率为
故C正确，D错误。
故选C。
7. 某实验小组拆下一个小电风扇的电动机，并把它接入如下电路中，闭合开关时观察到灯泡几乎不发光，电动机不转动，用电表测得电动机两端的电压、电流。减小电阻箱的阻值为2Ω时，灯泡恰好正常发光，电动机正常工作。已知电源的电动势、内阻，小灯泡的额定电压、额定功率。根据以上信息，可知（ ）
A. 电动机线圈的电阻为
B. 电动机正常工作时电流为A
C. 电动机正常工作时的输出功率为5W
D. 电动机正常工作时，电源的输出功率为9W
【答案】D
【解析】A．电动机不转动，用电表测得电动机两端的电压、电流，则电动机线圈的电阻为
故A错误；
BC．电阻箱阻值为2Ω时，灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，则电路电流为
根据闭合电路欧姆定律可得
可得电动机两端电压为
则电动机正常工作时的输出功率为
故BC错误；
D．电动机正常工作时，电源输出电压为
则电源的输出功率为
故D正确。
8. 如图甲所示，两平行金属板A、B的板长和板间距均为d，两板之间的电压随时间周期性变化规律如图乙所示。一不计重力的带电粒子束先后以速度从O点沿板间中线射入极板之间，若时刻进入电场的带电粒子在时刻刚好沿A板右边缘射出电场，则（ ）

A. 时刻进入电场的粒子离开电场时速度大小为
B. 时刻进入电场的粒子离开电场时速度大小为
C. 时刻进入电场的粒子在两板间运动过程中的最大速度为
D. 时刻进入电场的粒子在两板间运动过程中离A板的最小距离为0
【答案】B
【解析】A．依题意可知粒子带负电，由受力分析可知，时刻进入电场粒子，沿电场方向在内向上做匀加速运动，在内向上做匀减速运动，根据对称性可知，在时刻，沿电场方向的速度刚好减为0，则粒子离开电场时速度大小为，故A错误；
B．时刻进入电场的粒子，沿电场方向在内向下做匀加速运动，在内向下做匀减速运动，根据对称性可知，在时刻，沿电场方向的速度刚好减为0，则粒子离开电场时速度大小为，故B正确；
CD．时刻进入电场的粒子，沿电场方向在内向上做匀加速运动，在内向上做匀减速运动，在内向下做匀加速运动，在内向下做匀减速运动；可知粒子在时刻的速度最大，在时刻与A板的距离最小；设粒子在电场中的加速度大小为，对于时刻进入电场的粒子，在时刻刚好沿A板右边缘射出电场，则有
，
可得
对于时刻进入电场的粒子，在时刻沿电场方向的分速度为
则时刻进入电场的粒子在两板间运动过程中的最大速度为
在内粒子向上运动的位移大小为
则时刻进入电场的粒子在两板间运动过程中离A板的最小距离为
故CD错误。
故选B。
二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
9. 下列关于甲、乙、丙、丁四幅图的说法，正确的是（ ）
A. 图甲中，当两导体棒以相同初速度沿导轨向右运动时，回路中没有感应电流
B. 图乙中，水平放置的闭合导体圆环一条直径正上方的水平直导线中通有交变电流，圆环中有感应电流
C. 图丙中，绕轴OO'旋转导体框，导体框中有感应电流
D. 图丁中，将条形磁铁靠近不闭合的线圈，线圈中没有感应电流
【答案】AD
【解析】A．图甲中，当两导体棒以相同初速度和加速度沿导轨向右运动时，两导体棒保持相对静止，穿过回路的磁通量不发生变化，不能产生感应电流，故A正确；
B．图乙中，由对称性可知穿过闭合环中的磁通量始终为0，磁通量不发生变化，在闭合的导体环中不能产生感应电流，故B错误；
C．图丙中，转轴与磁感应强度平行，则旋转导体框，穿过导体框磁通量始终为0，磁通量不发生变化，在闭合的导体环中不能产生感应电流，故C错误；
D．图丁中，将条形磁铁靠近不闭合的线圈，磁通量不断增大，因线圈没有闭合，则线圈只有电动势没有感应电流，故D正确。
故选AD。
10. 安宁河流域某水电站采用高压输电给远方的用户供电，变压器均视为理想变压器，输电线的总电阻为5Ω。某时刻测得发电机的输出功率为3×106kW，输电电压为500kV的超高压，则下列说法正确的是（ ）
A. 输电线上输送的电流大小为
B. 输电线上由电阻造成的损失电压为 30kV
C. 输电线上损失的功率为
D. 保持输送电功率不变的条件下，改用1000kV特高压输电，输电线上损失的功率为9×10⁴kW
【答案】BC
【解析】A．由
可得输电线上输送的电流大小为
A错误；
B．输电线上由电阻造成的损失电压为
B正确；
C．输电线上损失的功率为
C正确；
D．改用1000kV特高压输电，可得输电线上输送的电流大小为
输电线上损失的功率为
D错误。
故选BC。
11. 利用电场和磁场控制带电粒子的运动是现代电子设备的常见现象。如图所示，两水平正对放置的平行金属板 MN和PQ之间存在竖直向下的匀强电场E（未知），两金属板的板长和间距均为 平行金属板间有垂直纸面向里的磁场，N、Q连线右侧空间有垂直纸面向外的磁场，两磁感应强度均为B。质量为2m0、速度为 v0、带电量为+q的粒子甲和质量为m0、速度为2v0、带电量也为+q的粒子乙先后从M、P的连线中点 O处沿两平行金属板中轴线进入后，甲粒子恰好沿轴线射出金属板，乙粒子恰好从MN板右侧 N点射出，此时速度方向与水平方向夹角 不计粒子大小及重力，关于两粒子的运动情况，下列说法正确的是（ ）
A. 金属板间电场强度为
B. 甲、乙两粒子在平行金属板间的运动时间之比为2：1
C. 甲、乙两粒子在射出平行金属板的速度之比为
D. 甲、乙两粒子在 N、Q 连线右侧的运动时间之比为6：5
【答案】AD
【解析】A．甲粒子恰好沿轴线射出金属板，则有
解得
故A正确；
B．甲粒子做匀速直线运动，有
解得
乙粒子的运动可分解为匀速圆周运动和静止开始的匀加速直线运动，沿电场线方向，有
解得
可得
故B错误；
C．甲粒子做匀速直线运动，射出平行金属板的速度为v0，乙粒子运动过程中，洛伦兹力不做功，只有电场力做功，则有
解得
可得
故C错误；
D．甲、乙粒子在N、Q 连线右侧磁场中均做匀速圆周运动，可得
根据
解得
两粒子的轨迹如图所示
可得
解得
故D正确。
故选AD。
三、实验探究题（本题共2小题，共15分。）
12. 安宁联盟某中学物理兴趣小组在某次实验探索过程中，需要测定一未知电阻的大小。
（1）该小组先利用多用表“×100Ω”档粗略测量该电阻的阻值时，指针的偏转情况如下图甲，则测得的阻值为______Ω。
（2）为进一步准确测得该电阻的阻值，该小组设计了如下图乙的电路并通过如下步骤完成测量。
①仅闭合开关S1，计下电流表的示数为I1；
②闭合开关S1和S2，计下电流表的示数为I2；
若定值电阻的阻值为R0，忽略电流表和电源的内阻，则带测电阻的阻值。 ______用I1、I2、R0表示）。
（3）为减小实验的系统误差，请你从选材方面提出一条合理的建议并简要说明理由：______。
【答案】（1）6.0×10²或600 （2） （3）①定值电阻R0的阻值与 Rx的阻值相当，以保证两次电流有明显变化；②电流表适当，确保最大电流近乎满偏，减小相对误差
【解析】（1）用多用表“×100Ω”档粗略测量该电阻的阻值为
（2）由闭合电路欧姆定律
，
联立可得
（3）为减小实验的系统误差，从选材方面提出的合理建议为：①定值电阻R0的阻值与 Rx的阻值相当，以保证两次电流有明显变化；②电流表适当，确保最大电流近乎满偏，减小相对误差。
13. 某物理兴趣小组选用以下器材测定电池组的电动势和内阻，要求测量结果尽量准确。
A. 待测电池组电动势约为3V，内阻约为0.7Ω；
B.电压表 V （量程3V， 内阻约 5kΩ）；
C.电流表A （量程60mA， 内阻
D. 定值电阻 R1（阻值1Ω）
E.定值电阻 R2（阻值81Ω）；
F.滑动变阻器 R3(0~50Ω，允许最大电流为1A）；
G. 开关一只， 导线若干。
（1）实验小组设计的电路如图甲所示，虚线框内是将电流表A 改装成量程为0.6A的电流表，需要______（选填“串联”或“并联”）一个定值电阻______（选填“R1”或“R2”）
（2）实验中测得V表示数U和A表示数I的多组数据，作出的 U—I图线如图乙所示，则该电池组的电动势。 E=______V，内阻r=______Ω（结果保留两位有效数字）
（3）如图丙所示，将实验所用的电池组串联一个小灯泡和一个定值电阻。 ，图丁是小灯泡的电压和电流关系图像，试估算小灯泡的实际功率是______W。（结果保留两位有效数字）
【答案】（1）并联 R1 （2）2.9 0.74 （3）0.23
【解析】（1）[1]将电流表A 改装成量程为0.6A的电流表，需要并联一个定值电阻。
[2]根据
解得
则并联定值电阻R1。改装后电流表的电阻为
（2）根据闭合电路欧姆定律，可得
结合乙图可知
，
解得
（3）在丙图电路中，把定值电阻R0看成电池组的一部分，则其内阻为
在丁图中做出电源的特征曲线，如图所示
两图线的交点横纵坐标分别表示小灯泡的电流和电压值，所以小灯泡的实际功率是
四、计算题（本题共3小题，共38分。解答应当写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的，不能得分。）
14. 凉山南红玛瑙是近年新发现的南红玛瑙矿石，产于四川凉山美姑县，又称为美姑玛瑙。近几年由于凉山南红玛瑙的高品质，凉山南红玛瑙成了奇石玩家们追逐的对象，保值收藏的奇货。如图是一块加工后的南红玛瑙，虚线AO 右侧是半径为R 的 圆弧AB，左侧是等腰直角三角形，弧PB长度是弧PA长度的2倍。一束单色光平行OB边从 P点射入玛瑙，折射光线与OA所成锐角为60°。已知光在真空中的传播速度为c，求：
（1）玛瑙的折射率；
（2）通过计算说明该单色光能否从Q点射出玛瑙。
【答案】（1） ；（2） 不能
【解析】（1）作出过P点的法线，如图，弧PB长度是弧PA长度的2倍
由几何关系， 可得
=i=60°
根据折射率的定义式
可得
（2）由几何关系，可知
作出过Q点的法线，AQ界面的入射角θ为75°，根据
可得
即
C < 60°< 75°
故光线会在Q点发生全反射，不会从Q点出射。
15. 如图所示，足够长的两平行光滑金属导轨、固定在水平桌面上，其间矩形区域内有方向竖直向上、磁感应强度的匀强磁场。水平导轨左侧平滑连接有倾角、动摩擦因素的倾斜金属导轨，倾斜导轨最上端接有一个阻值的电阻。水平导轨右侧平滑连接竖直放置的光滑半圆弧导轨，圆弧半径。现有一质量为、接入阻值的金属棒在倾斜导轨上离水平桌面高处静止释放，最终恰好能沿圆弧轨道通过半圆弧最高点。已知重力加速度，导轨间距均为，感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计，运动过程中金属棒始终与导轨垂直且接触良好。求：
（1）金属棒刚进入磁场时受到安培力F的大小；
（2）金属棒整个运动过程中电阻R产生的焦耳热；
（3）矩形磁场沿导轨方向的长度。
【答案】（1）；（2）；（3）。
【解析】（1）根据动能定理有
根据法拉第电磁感应定律有
根据欧姆定律有
金属棒刚进入磁场时受到安培力
（2）设金属棒在位置的速度为，则有
金属棒从位置运动到位置过程，由动能定理得
又
，
故
（3）设金属棒穿过磁场区域时的速度为，金属棒从该位置运动到位置的过程，由动能定理得
金属棒穿过磁场区域的过程，由动量定理得
又有
解得
16. 如图所示，在平面直角坐标系xOy中，第一象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为 B1，第四象限内存在沿x轴负向的匀强电场，。质量为m，电荷量为q的带正电的粒子，以初速度v0由坐标原点沿与x轴正向成 的方向进入第一象限，经磁场B1偏转后从x轴上的A 点（L，0）进入第四象限（不计粒子重力），求：
（1）第一象限内，磁感应强度B1的大小；
（2）若该粒子从y轴负向上的C点（未标出）离开第四象限，粒子从坐标原点O到C的时间t；
（3）若第三象限内存在一磁感应强度为，垂直纸面向外的矩形匀强磁场，粒子由C点进入第三象限后，经该磁场的偏转，最终垂直于x轴负半轴离开第三象限，求该矩形磁场的最小面积。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）粒子在第一象限内
解得
又
解得
（2）粒子在第一象限内
A到C 过程，粒子做匀变速曲线运动，在 A 点
水平方向上
解得
故
（3）在C 点时
故
又
解得
又
故最小面积