山东省临沂市2023-2024学年高二下学期7月期末素养水平监测物理试卷(含答案)

这是一份山东省临沂市2023-2024学年高二下学期7月期末素养水平监测物理试卷(含答案)，共19页。试卷主要包含了单选题，多选题，计算题，实验题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．临沂籍物理学家薛其坤院士荣获2023年度国家最高科学技术奖。薛院士在研究霍尔效应的过程中发现了量子反常霍尔效应现象。如图是某金属材料做成的霍尔元件，所加磁场方向及电流方向如图所示，则( )
A.该霍尔元件的前后两表面间存在电压，且前表面电势高
B.该霍尔元件的前后两表面间存在电压，且前表面电势低
C.该霍尔元件的上下两表面间存在电压，且上表面电势高
D.该霍尔元件的上下两表面间存在电压，且上表面电势低
2．下列说法正确的是( )
A.布朗运动反映了悬浮颗粒分子的无规则运动
B.物体的温度是它的分子热运动动能大小的标志
C.用打气筒打气比较费力，说明分子间存在斥力
D.达到热平衡的系统具有相同的温度
3．如图所示，图像表示LC振荡电路的电流随时间变化的图像。在时刻，回路中电容器的上极板带正电。在下面四段时间里，回路的磁场能在减小，而上极板仍带正电的时间段是( )
A.B.C.D.
4．一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，b→c过程是等容过程，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是( )
A.a→b过程，气体从外界吸收热量全部用于对外做功
B.b→c过程，气体吸热，内能增加
C.c→a过程，气体放热，内能不变
D.a→b过程气体对外界做的功等于c→a过程外界对气体做的功
5．如图所示，在纸面内半径为R的圆形区域中存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，O点为圆形区域的圆心，磁感应强度大小为B，一个比荷绝对值为k的带电粒子以某一速率从M点沿着直径MON方向垂直射入磁场，粒子离开磁场后打在右侧屏上的P点，QP连线过圆心O，QP与MN的夹角，不计粒子的重力，下列说法正确的是( )
A.粒子带正电B.粒子做圆周的运动半径为
C.粒子运动的速率为D.粒子在磁场中运动的时间为
6．如图所示，整个空间中存在方向垂直导轨平面向里的匀强磁场B，导轨间距为L且足够长，左端接阻值为R的定值电阻，导轨电阻不计，现有一长为2L、电阻为2R的均匀金属棒OA垂直放在导轨上，金属棒的下端O在导轨上，沿着导轨以恒定的速度向右运动，金属棒始终与导轨垂直且接触良好，则( )
A.通过定值电阻的电流方向由b到aB.通过定值电阻的电流大小为
C.金属棒OA两端的电压为D.金属棒受到的安培力大小为
7．在图（a）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，、、均为固定电阻，，各电表均为理想电表。已知电阻中的电流随时间t变化的正弦曲线如图（b）所示。下列说法正确的是( )
A.电压表的示数为20VB.电阻
C.电阻消耗功率为20WD.变压器传输的电功率为20W
8．如图所示，直角三角形的AB边长为L，，三角形区域内存在着方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从D点沿着垂直BC边的方向以速度v射入磁场，CD间距离为L，不计粒子受到的重力。下列说法正确的是( )
A.粒子在磁场中运动的最长时间为
B.时，带电粒子垂直于AC边射出磁场
C.若粒子从BC边射出磁场，则
D.若粒子从AC边射出磁场，则
二、多选题
9．将粗细均匀、边长为L的正三角形铜线框用两根不可伸长的绝缘线a、b悬挂于天花板上，置于垂直线框平面向外的大小为B的磁场中，现用细导线给三角形线框通有大小为I的电流，则( )
A.通电后两绳拉力变大B.通电后两绳拉力变小
C.三角形线框安培力大小为BILD.三角形线框安培力大小为2BIL
10．加速度测量仪可测量汽车起步或刹车时的加速度，其结构如图所示。当汽车加速或减速时，元件A发生位移并输出相应的电压信号，已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、电源的电动势为E、内阻不计，滑动变阻器总长为L，电阻分布均匀，汽车静止或匀速时滑片P在滑动变阻器的中点，输出电压为零，则( )
A.电路中电流随加速度的增大而增大
B.弹簧的伸长量为x时，汽车加速度大小为
C.可以测量的最大加速度为
D.输出电压U与加速度a的函数式为
11．大型发电机几乎都是旋转磁极式发电机，如图所示为其原理简图。竖直平面内闭合线圈abcd固定不动，磁铁绕图中的虚线旋转，线圈中就会产生感应电流。若条形磁铁以的角速度匀速转动，且图示时刻N极正在向里转。现以图示时刻为计时起点，则下列推断正确的是( )
A.该发电机产生的交变电流频率是10Hz
B.时线圈中的电流方向为abcda
C.时线圈中的电流最大
D.时线圈中的电流方向发生变化
12．如图所示，空间存在一范围足够大的垂直于xOy平面向里的匀强磁场和沿y轴负方向的匀强电场，磁感应强度为B，电场强度为E，让一带正电的粒子从坐标原点O以的初速度沿x轴正向发射，不计粒子重力影响，则( )
A.粒子始终在第四象限内做周期性运动
B.粒子最初一段径迹是一段抛物线
C.粒子最终以的速度做匀速直线运动
D.粒子运动过程中的最大速度为
三、计算题
13．某一具有速度选择器的质谱仪原理如图所示，甲部分为粒子加速器，加速电压为；乙部分为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为，两板间距离为d，两板间电压为；丙为偏转分离器，磁感应强度为。今有一电荷量为q的正粒子（不计重力），从静止开始经加速后，该粒子恰能沿直线通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动。求：
（1）粒子的比荷；
（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R的大小。
14．如图所示为一个体积为V的简易潜艇模型，储水舱的体积为，当储水舱排空后（里面全部为空气，压强为，没有海水），潜艇静止在海面上有浸没在海水中。当地大气压强为，海水密度为ρ，重力加速度大小为g，假设各深度处海水温度相同，当潜艇用空气压缩泵缓慢排出储水舱上方的部分气体时，可以吸入一定量的海水，使潜艇恰好全部浸没在海水里并处于静止状态，此时储水舱内气体的压强为，求：
（1）潜艇的质量M；
（2）潜艇通过空气压缩泵排出的气体质量与原储水舱中气体质量的比值。
15．如图所示，半径为L的光滑圆形金属轨道固定放置在绝缘水平面上，圆心O处固定一竖直细导体轴。间距为L、与水平面成θ角的足够长平行光滑倾斜导轨通过导线分别与圆形轨道及导体轴相连。倾斜导轨和圆形金属轨道分别处在与各自所在平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小均为B。长度为L的细导体棒OA在水平面内绕O点沿逆时针方向以角速度ω匀速转动时，水平放置在导轨上的导体棒CD恰好静止。已知CD棒在导轨间的电阻值为R，电路中其余部分的电阻均不计，CD棒始终与导轨垂直，各部分始终接触良好，不计空气阻力，重力加速度大小为g。
（1）求CD棒的质量m；
（2）锁定OA棒，CD棒静止释放，求CD棒运动的最大速度；
（3）导体棒OA在水平面内绕O点沿逆时针方向以角速度匀速转动，CD棒静止释放，CD棒从静止释放到达到最大速度所经历的时间为t，求这段时间内导体棒CD前进的距离x。
16．如图所示，三维坐标系Oxyz中，在的区域中存在匀强电场（图中未画出），电场强度为E（E未知），在区域存在方向沿z轴正方向的匀强磁场，磁感应强度大小为（未知），在、区域存在方向沿y轴负方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B（B未知），坐标为的A点有一粒子源，发出沿x轴正方向、质量为m、带电量为的粒子，粒子的初速度大小为，恰好沿直线运动到y轴的P点，通过磁场偏转后经过x轴的M点，经过M点时速度方向与x轴正方向成60°角，粒子的重力不计。
（1）求的大小；
（2）求E的大小和方向；
（3）粒子从M点进入磁场B中，以后始终在磁场B中运动（不会进入电场中），且能通过坐标为的N点，求磁感应强度B的最小值。
四、实验题
17．（1）某兴趣小组在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，下列说法正确的是______
A.滴入油酸酒精溶液时，滴管下端应远离水面
B.滴入油酸酒精溶液后，需尽快描下油膜轮廓，测出油膜面积
C.撒痱子粉时要尽量厚一些，覆盖整个浅盘
D.实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是对油酸溶液起到稀释作用
（2）1000mL油酸酒精溶液中含有纯油酸1mL，用量筒测得100滴上述溶液体积为1mL，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，稳定后油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，正方形方格的边长为1cm，则油酸分子直径约为______m。（保留一位有效数字）
（3）某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏小，可能是因为______。
A.计算每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液的滴数少记了几滴
B.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
C.水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开
D.在滴入量筒之前，配制的溶液在空气中搁置了较长时间
18．某同学制作了一款测温计，该测温计的最高测温为电路图如图甲所示，所使用器材：
定值电阻为10Ω
定值电阻为50Ω
电阻箱（调节范围0~999.9Ω）
金属热电阻
电动势为36V的直流电源（内阻很小可忽略不计）
电压表V量程范围0~3V（内阻很大）
开关，导线若干
金属热电阻的阻值随温度变化图像如图乙所示，操作步骤如下：
（1）先按图连接好电路，电压表的正接线柱应连接______（填“a”或“b”），将传感器置于恒温箱中，将恒温箱温度调为180℃，调节的阻值为______Ω，此时电压表指针指到0刻线；
（2）降低恒温箱温度，电压表示数为1.2V时，恒温箱的温度为______；
（3）依次降低温度，将电压表刻度改为相应的温度刻度；
（4）该测温计能够测量的最低温度为______。
参考答案
1．答案：A
解析：根据题意，由于金属材料的载流子为自由电子，由左手定则可知，自由电子向后表面偏转，则该霍尔元件的前后两表面间存在电压，且前表面电势高。故选A。
2．答案：D
解析：A.布朗运动是指液体或气体中悬浮颗粒的无规则运动，反映了液体或者气体分子的无规则运动，故A错误；B.温度衡量分子热运动的剧烈程度，是分子的平均动能的标志，不是它的分子热运动动能大小的标志，故B错误；C.用气简给自行车胎打气，越打越费力，是因为车胎内的压强增大，而不是说明压缩后的气体分子间有斥力，故C错误；D.温度是描述热运动的物理量，根据热力学第零定律可知，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同，故D正确。故选D。
3．答案：D
解析：根据题意由图可知，在时刻，，电容器充电结束，时间段，电容器放电，回路的磁场能在增大，时间段，电容器充电，回路的磁场能在减小，电容器的下极板带正电，时间段，电容器放电，回路的磁场能在增大，时间段，电容器充电，回路的磁场能在减小，电容器的上极板带正电。故选D。
4．答案：C
解析：A.过程，气体做等压变化，气体体积增大，则气体温度升高，内能增大，由于体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律，气体吸热，故过程，气体从外界吸收的热量一部分用于对外做功，一部分用于增加内能，故A错误；B.过程，气体做等容变化，气体压强减小，则气体温度降低，内能减小，由于体积不变，外界对气体不做功，根据热力学第一定律，气体放热，故B错误；C.过程，气体做等温变化，内能不变，气体体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律，气体放热，故C正确；D.图像与坐标轴围成的面积表示做功，过程图像与坐标轴围成的面积大于过程图像与坐标轴围成的面积，故过程气体对外界做的功大于过程外界对气体做的功，故D错误。故选C。
5．答案：C
解析：根据题意，画出粒子的运动轨迹，如图所示
A.由图可知，粒子在M点受水平向右的洛伦兹力，由左手定则可知，粒子带负电，故A错误;BC.由几何关系可得，粒子做圆周的运动半径为由牛顿第二定律有解得故B错误，C正确;D.粒子在磁场中运动的周期为由几何关系可知，轨迹的圆心角为120°，则粒子在磁场中运动的时间为故D错误。故选C。
6．答案：B
解析：A.导体棒以恒定的速度向右运动切割磁感线产生动生电动势，其大小为由右手定则可知等效电源的正极在上端，则通过定值电阻的电流方向由a到b，故A错误；B.导体棒的上端切割磁感线只产生电动势，下端切割产生的电动势接入电路，其电阻为R，外电路的电阻为R，则通过定值电阻的电流大小为故B正确；C.金属棒OA两端的电压分为两部分，上端为棒的电动势，下端为闭合电路的路端电压，电压为故C错误；D.金属棒的下半部分通电受安培力，大小为故D错误。故选B。
7．答案：A
解析：A.由图（b）可知，电阻中的电流的有效值为由于且和并联，则变压器副线圈的输出电流为变压器副线圈的输出为由电压和电流与线圈匝数关系可得，原线圈的输入电压和输入电流分别为电压表的示数为电阻的阻值为电阻消耗功率为变压器传输的电功率为故选A。
8．答案：B
解析：ACD.粒子带正电，根据左手定则可知，粒子进入磁场后将向上偏转，粒子从BC边离开时，粒子在磁场中运动轨迹对应的圆心角最大，运动时间最长，当离开刚好离AC边相切时，粒子轨迹如图所示
由洛伦兹力提供向心力可得根据几何关系可得联立解得可知粒子在磁场中运动的最长时间为当粒子从BC边射出磁场，则有当粒子从AC边射出磁场，则有故ACD错误；B.若带电粒子垂直于AC边射出磁场，如图所示
根据几何关系可知由洛伦兹力提供向心力可得联立解得故B正确。故选B。
9．答案：AC
解析：AB.根据题意，由左手定则可知，通电后线框所受安培力向下，则通电后两绳拉力变大，故A正确，B错误;CD.根据题意可知，ab间折线是直线长度的2倍，且并联接入电路中，则通过直线电流是折线的2倍，即通过直线的电流为，通过折线的电流为，三角形线框安培力大小为故C正确，D错误。故选AC。
10．答案：BC
解析：A.无论汽车加速或减速，元件A发生位移为多大，滑动变阻器电阻接入电路中电阻不变，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中电流保持不变，故A错误；B.对元件A分析可知，当弹簧的伸长量为x时，受到的弹力大小为根据牛顿第二定律求得汽车加速度大小为故B正确；C.当滑片P在滑动变阻器的B或C端时，弹力最大，此时加速度大小为故C正确；D.当弹簧变化量为x时，由牛顿第二定律分析电路知输出电压U为由联立解得故D错误。故选BC.
11．答案：ABD
解析：A.该发电机产生的交变电流频率是故A正确;B.由题图可知，在时刻穿过线圈的磁通量为0，结合交流电产生的特点可知，时刻该交流电的瞬时值最大，由楞次定律可知，此时线圈中的电流方向为abcda，故B正确;CD.该交流电的周期可知时，磁铁与线圈垂直，穿过线圈的磁通量最大，结合交流电产生的特点可知，此时该交流电的瞬时值为零，线圈中的电流方向发生变化，故C错误，D正确。故选ABD.
12．答案：AD
解析：AC.根据配速法将分解为，且解得根据左手定则可知，沿x轴正方向，则的大小为，方向沿x轴负方向，粒子的运动可看成速度大小为的匀速直线运动和速度大小为的匀速圆周运动的合运动，故粒子始终在第四象限内做周期性运动，故A正确，C错误；B.粒子受到的合外力不恒定，粒子最初一段径迹不是一段抛物线，故B错误；D.当速度大小为的匀速圆周运动的运动方向与运动方向相同时，粒子运动过程中的速度最大，为故D正确。故选AD。
13．答案：（1）；（2）
解析：（1）粒子先经过加速，电压为，速度大小为，由动能定理有
粒子恰能沿直线通过速度选择器，有
联立可得
（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动，有
可得
14．答案：（1）；（2）
解析：（1）根据题意，对潜艇受力分析，由平衡条件有
解得
（2）设潜艇吸入海水的体积，储水舱中剩余气体的体积，由平衡条件有
解得
则储水舱中剩余气体的体积
设排出气体的体积为，则有
解得
则潜艇通过空气压缩泵出的气体质量与原储水舱中气体质量的比值
15．答案：（1）；（2）；（3）
解析：（1）根据题意可知，细导体棒OA在水平面内绕O点沿逆时针方向以角速度ω匀速转动时，感应电动势为
回路中感应电流为
对CD棒受力分析，由平衡条件有
解得
（2）锁定OA棒，CD棒静止释放，最终匀速运动，则有
又有
联立解得
（3）设CD棒速度为v时，经过一小段时间，速度变化量为，对CD棒由动量定理有
又有
从静止释放到速度达到最大的过程，有
最终匀速运动，则有
联立解得
16．答案：（1）；（2），方向沿y轴正方向；（3）
解析：（1）粒子从P点运动到M点，几何关系有
解得
由牛顿第二定律知
解得
（2）由洛伦兹力与电场力平衡
解得
方向沿y轴正方向
（3）粒子在匀强磁场B中运动时，将其分解为沿y轴负方向的匀速直线运动和在xOy平面内的匀速圆周运动，设粒子入射时沿y轴负方向的分速度大小为
粒子在y轴负方向做匀速直线运动得
在xOz平面内，粒子做匀速圆周运动
可得
粒子不会进入电场条件
由上两式得
由
由题意知
联立得
当时，B有最小值，可得
17．答案：（1）D（2）（3）D
解析：（1）A.滴油酸酒精溶液时，针头需远离液面，则油酸酒精溶液滴到水面上时可能会溅起，也不利于形成整片的油膜，则滴管下端应靠近水面，故A错误；B.滴入油酸酒精溶液后，需待油酸溶液全部撒开，形状稳定之后，描下油膜轮廓，测出油膜面积，故B错误；C.撒粉时若过厚，且覆盖整个浅盘，则不利于油酸形成单分子油膜，故C错误；D.用酒精将油酸稀释制成油酸酒精溶液，可以减少滴到水面上油酸的量，使更容易测量油酸的面积，并且当滴到水面上时，酒精迅速溶于水，很容易形成单分子油膜，因此酒精起到稀释作用，故D正确。故选D。
（2）1滴该溶液的油酸体积为
由于每格边长为1cm，则每一格就是，估算油膜面积以超过半格以一格计算，小于半格就舍去的原则，由图可知，共112个小格，则油酸薄膜面积为，则分子的直径为
（3）A.计算每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液的滴数少记了几滴，则计算的体积偏大，直径偏大，故A不符合题意；B.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，则计算的面积偏小，直径偏大，故B不符合题意；C.水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，则计算的面积偏小，直径偏大，故C不符合题意；D.在滴入量筒之前，配制的溶液在空气中搁置了较长时间，油酸溶液真实浓度变大，则计算的体积偏小，直径偏小，故D符合题意。故选D。
18．答案：（1）b；30（2）（4）
解析：（1）与串联，与串联，再并联在36V的直流电源两端，因180℃时电压表指针指到0刻线，即，此后温度降低，热敏电阻的阻值变小，其分得的电压变小，b点的电势升高，电压表显示为正电压，则压表的正接线柱应连接b；
根据金属热电阻的阻值随温度变化函数为
则时，，此时电压表指针指到0刻线，即，有
可得
代入电阻值解得
（2）电动势为的直流电源（内阻很小可忽略不计），则有
当电压表示数为1.2V时，故有
解得
代入到函数，可得温度为
（4）该测温计能够测量的最低温度时，电压表的示数为3V，有
解得
代入到函数，可得最低温度为