2023-2024学年重庆市主城区四区高二（下）期末物理试卷（含答案）

这是一份2023-2024学年重庆市主城区四区高二（下）期末物理试卷（含答案），共11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.如图是一个竖直放置的肥皂膜，上面出现了彩色的上疏下密条纹。根据提供的信息判断，从侧面观察肥皂膜的形状，最接近的是( )
A. B. C. D.
2.如图所示，由条形磁铁做成的磁性小车右边放有一固定的螺线管，绕线两端并联了发光二极管a和b。某时刻磁性小车从图示位置快速沿水平方向离开螺线管，下列所描述的实验现象正确的是( )
A. 发光二极管a亮B. 发光二极管b亮
C. 发光二极管a、b均亮D. 发光二极管a、b均不亮
3.如图甲为手机正在进行无线充电，无线充电的原理图如图乙所示，充电器和手机各有一个线圈，充电器端的叫发射线圈(匝数为n1)，手机端的叫接收线圈(匝数为n2)，两线圈面积均为S，在Δt内发射线圈产生磁场的磁感应强度增加量为ΔB。磁场可视为垂直穿过线圈。下列说法正确的是( )
A. 手机端的接收线圈b点的电势低于a点
B. 手机端的接收线圈a和b间的电势差值为n2ΔBSΔt
C. 接收线圈和发射线圈是通过自感实现能量传递
D. 增加c、d间电流的变化率，接收线圈a和b间的电势差始终不变
4.一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p−V图像如图所示。已知该气体在状态A时的热力学温度为300K，关于图示热力学过程中，下列说法正确的是( )
A. 该气体在状态C时的热力学温度为200K
B. 气体从状态A到状态B其分子平均动能增加
C. 该气体从状态A到状态C全程均放出热量
D. 该气体从状态A到状态C与外界交换的热量是200J
5.如图甲所示，一圆形线圈置于垂直纸面向里的磁场中，线圈右端通过导线与两块平行金属板相连接，金属板间宽度d足够大。有一带正电粒子q静止在平行板正中央，从t=0时刻开始，磁场按如图乙所示变化，不计粒子重力。以竖直向上运动为正方向，下列关于粒子在一个周期内的运动图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
6.如图所示为某研究小组设计的非常规变压器，该变压器原线圈上由ac和bd两条导线双线绕制，均为n1匝，a、b、c、d为四个接头。副线圈为单绕线，共n2匝。通过控制A、B接头不同接法会得到不同的实验效果。下列分析正确的是( )
A. 若A接a，B接c，且将bc短接，负载R的电压为零
B. 若A从接a改接b，B从接c改接d，负载R消耗的电功率增加
C. 若A接a，B接b，且将cd短接，原副线圈电压之比U1U2=2n1n2
D. 若A接a，B接d，且将bc短接，原副线圈电流之比I1I2=n22n1
7.半径为L的圆形边界内分布有垂直圆所在平面的磁场，垂直纸面向里的磁感应强度大小为2B，垂直纸面向外的磁感应强度大小为B，如图所示。AEO为八分之一圆导线框，其总电阻为R，以角速度ω绕O轴逆时针匀速转动，从图中所示位置开始计时，用i表示导线框中的感应电流(顺时针方向为正)，线框中感应电流i随时间t变化图像可能是( )
A. B.
C. D.
二、多选题：本大题共3小题，共15分。
8.如图所示，不计电阻、边长为10cm的正方形线框ABCD，置于磁感应强度为0.2T的匀强磁场中，线框匝数为100，某时刻线框开始以n=50 2πr/s的转速绕OO′匀速转动，电刷接头EF串联阻值为10Ω的定值电阻R和理想电流表。从图示位置开始计时，下列说法正确的是( )
A. 理想电流表的示数为2A
B. 线框转过90°通过电阻R的电量为0.02C
C. 将电阻R换成电容使其不击穿，其耐压值为20V
D. 线框产生的电动势的瞬时表达式为e=20 2sin100 2t(V)
9.如图为我国航天领域某透明光学部件截面示意图，其截面一侧是半径为R的四分之一圆弧，其余两侧为直面AC与BC，且AC=BC=R。该部件独特的性能是放在O点的光源发出的光线，在圆弧AB上有三分之二最终能从AC、BC面射出，光速为c。下列说法正确的是( )
A. 该透明光学部件的全反射临界角为30°
B. 该透明光学部件的折射率为 32
C. 光线透过该部件最长时间为2( 2−1)Rc
D. 该透明光学部件AC边不透光长度为 3R
10.如图所示，在水平面内质量为0.2kg的导棒置于AB、CD组成的宽为2m导轨上，导轨电阻不计，导棒电阻r0=1Ω，轨道间充满垂直纸面向里的磁感应强度为0.4T的磁场，导轨BD端连接一原副线圈匝数比为2：1的理想变压器，副线圈接有阻值为R=2Ω的电阻。某时刻开始，导棒在外力的作用下以v=5 2sin20πt(m/s)的速度开始运动，向右为正方向，不计一切阻力，下列说法正确的是( )
A. 导棒中产生的电动势e=4sin20πt(V)B. 原线圈两端的电压
C. 电阻R的消耗功率为2WD. 0～0.025s内外力对导棒做的功为22745J
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某小组同学在学校实验室利用“插针法”测量玻璃砖的折射率，实验原理如图甲所示，他们组提出的处理数据方案是：多次测出入射角i和折射角r，作出sini−sinr的图像，利用图像求出玻璃的折射率。

(1)下列说法正确的是______。
A.实验开始后，玻璃砖在纸上的位置不可移动
B.P1、P2及P3、P4之间的距离取得小些，可以提高精确度
C.玻璃砖应选用两光学表面间距较大且两光学表面平行的玻璃砖，以免影响折射率的测定结果
(2)采用该组同学数据处理方案，玻璃折射率计算式为n= ______(用θ1、θ2表示)。
(3)设计好方案后实验操作时发现忘带量角器，只带了刻度尺。于是他们将光线与玻璃砖上aa′表面与bb′表面的交点分别设为O点和P点，过P点做玻璃砖aa′表面的垂线PQ，再将入射光线延长与PQ交于点M，如图乙所示。测得OP=L1，OM=L2，则该玻璃砖的折射率n= ______。
12.某项目式学习小组，在老师带领下设计了一个汽车轮胎温度报警器，其电路如图甲所示，其中温度传感器RT(核心部件在常温下阻值约为几千欧姆的热敏电阻)与一块变阻箱并联，滑动变阻器R1的最大阻值为10kΩ，电路中没有使用电流表，而是将一块满偏U0=27mV电压表与定值电阻R0=90Ω并联，电源不计内阻，且U=3V。

(1)在连接电路时可供选择的变阻箱有两个不同规格：阻值范围为0−999.99Ω的变阻箱R2；阻值范围为0−9999.9Ω的变阻箱R3。应该选用______(选填“R2”或“R3”)进行实验。
(2)连接好电路后，在老师的带领下同学们测量温度传感器RT“温度一电阻”变化规律。闭合开关前应将变阻器R1的滑片往______(选填“a”或“b”)端滑。
(3)将图乙所示的传感器测温探头放在温度不断上升的水中，然后做如下操作：将S2闭合到“1”位置，调节滑动变阻器，使电压表的示数为U0(接近满偏)，再迅速将开关S2闭合到“2”位置，调节电阻箱使电压表示数再次为U0(忽略该操作过程液体温度变化)，此时变阻箱的阻值就是温度传感器热敏电阻RT在此温度下的阻值。待温度上升下一个记录温度时，重复上述操作得到了下表数据。
(4)请在图丙坐标纸上将剩余的点描完，并绘出热敏电阻，RT的阻值随温度变化规律。

(5)有同学利用测出的热敏电阻RT的阻值随温度变化规律，又设计了如图丁所示电路图，采用量程为300μA内阻为90Ω的电流表，将其改装成3mA和15mA的量程，可以实现变档测温，通过控制开关S1能够实现0～40℃和0～100℃的两种测温范围，改装后的电流表不同挡位对应不同测温范围。由此可推测Rc= ______Ω。将开关S1接到______(选填“c”或“d”)测温量程为0～100℃。
四、计算题：本大题共3小题，共41分。
13.如图所示，“拔火罐”是我国传统医学的一种治疗手段。操作时，医生用点燃的酒精棉球加热一个小罐内的空气，加热后小罐内的温度为67℃，随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位。室温为27℃，大气压P0=1.0×105Pa。罐内气体可视为理想气体。求：
(1)上罐时忽略罐内空气体积变化，当罐内空气温度回到室温时，罐内空气的压强；
(2)加热过程中罐内溢出的空气质量与加热前罐中空气质量之比。
14.如图甲所示，孩子们经常会在平静的水中投掷一块石头激起水波。现对该模型做适当简化，若小孩将小石头垂直于水面投入水中，以小石头入水点为坐标原点O，以此为计时起点，沿波传播的某个方向建立O—x坐标轴，在x轴上离O点不远处有一片小树叶，若水波为简谐横波，如图乙所示t=0.6s时的波动图像，图丙为小树叶的部分振动图像。
(1)请判断小树叶位于P、Q两点中的哪一点？并写出合理的解释；
(2)波源的振动形式第一次传到P点需要的时间；
(3)求质点P在小石头入水后0.6s内运动的总路程。
15.如图甲所示为简易普通电磁炮原理图。连接在电动势为E内阻为r的电源上的平行光滑导轨水平放置在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，平行导轨宽度为L。将两根质量均为m的ab、cd匀质导棒平行放置在导轨上且接触良好，且与导轨垂直。两导棒与轨道接触点之间的电阻均为R，cd导棒固定在轨道上，导轨电阻忽略。
(1)闭合开关瞬间，此时导棒cd两端的电压为多少？
(2)闭合开关，导棒ab从静止开始运动，求导棒ab的最大速度和加速过程中流过导棒ab的电荷量？
(3)如图乙所示为改进后的电磁炮，其他条件不变，在图甲基础上去掉了导棒cd，加入了电容C，其原理图如图丙。先将开关接到“1”，电容充电结束后将开关拨开并接到“2”，求导体棒的最大动能的极值。
参考答案
1.C
2.B
3.B
4.D
5.C
6.D
7.A
8.AB
9.AC
10.BD
11.A csθ1csθ2 L1L2
12.R3 b 2 c
13.解：(1)加热后罐内空气的温度T1=(67+273)K=340K，降温后罐内空气的温度T2=(27+273)K=300K；
哈哈哈根据查理定律p0T1=p1T2
代入数据解得p1=0.882×105Pa
(2)加热过程中，空气做等压变化，设空气体积的变化为ΔV，加热前的温度T2=300K；
好好好根据盖−吕萨克定律VT2=V+ΔVT1
代入数据解得ΔV=215V
根据密度公式m=ρV，则Δm=ρΔV
因此加热过程中罐内溢出的空气质量与加热前罐中空气质量之比Δmm=ΔVV=215VV=2：15
答：(1)当罐内空气温度回到室温时，罐内空气的压强为0.882×105Pa；
(2)加热过程中罐内溢出的空气质量与加热前罐中空气质量之比2：15。
14.解：(1)根据同侧法可知，0.6s时刻，质点P沿y轴负方向振动，质点Q沿y轴正方向振动，根据图丙可知，0.6s时刻，该质点沿y轴负方向振动，即小树叶位于P点。
(2)根据波长与波速关系有
v=λT
结合图像解得
v=0.080.6−0.4m/s=0.4m/s
根据
v=ΔxΔt
结合图像，解得波源的振动形式第一次传到P点需要的时间
Δt=0.2s
(3)结合上述，质点P在小石头入水后0.6s内振动的时间
0.6s−0.2s=0.4s=2T
则质点P在小石头入水后0.6s内运动的总路程为
2×4A=0.16m
答：(1)小树叶位于P点，见解析；(2)0.2s；(3)0.16m。
15.解：(1)闭合开关瞬间，由闭合电路欧姆定律得
I=ER2+r
根据欧姆定律可知此时导棒cd两端的电压为
Ucd=IR2
解得
Ucd=ERR+2r
(2)导棒ab的加速度为零时，速度达到最大，则
BLvm=Ucd=ERR+2r
解得
vm=ER(R+2r)BL
对导体棒ab，由动量定理得
∑BILt=qBL=mvm
解得
q=mER(R+2r)B2L2
(3)先将开关接到“1”，电容器充电结束时电容的电荷量为
Qm=CE
同时，导体棒ab从静止开始做变加速运动，加速度逐渐减小，当流过导体棒的电流为零，导体棒的速度最大，则有
BLv′m=QC
电容在此过程的放电量为
q=Qm−Q
取向左为正方向，对ab运动的全过程根据动量定理有
mv′m−0=qBL
联立解得
v′m=BLCEm+CB2L2=CEmBL+CBL
令t=mBL+CBL，根据不等式规律a+b≥2 ab，则t=2 mC时，导体棒的速度最大，最大速度为
v′m=CE2 mC
此时的动能最大，则有
Ekm=12mv′m2=CE28
答：(1)闭合开关瞬间，此时导棒cd两端的电压为ERR+2r；
(2)导棒ab的最大速度为ER(R+2r)BL，加速过程中流过导棒ab的电荷量为mER(R+2r)B2L2；
(3)导体棒的最大动能的极值为CE28。 温度/℃
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
阻值/kΩ
9.99
5.20
3.00
1.60
1.00
0.70
0.83
0.40
0.31
0.24
0.20