北京市石景山区2023-2024学年高二下学期期末考试物理试卷

这是一份北京市石景山区2023-2024学年高二下学期期末考试物理试卷，共10页。

本试卷共8页，100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将答题卡交回。
第一部分
本部分共15题，每题3分，共45分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
1．做功和热传递都可以改变物体的内能。下列说法正确的是
A．物体对外做功，内能一定减少
B．物体吸收热量，内能一定增加
C．物体吸收热量，同时对外做功，内能一定减少
D．物体放出热量，同时对外做功，内能一定减少
Ep
O
r1
r0
r
2．分子势能的大小是由分子间的相对位置决定的。分子势能Ep与分子间距离r的关系如图所示，r0为分子间的平衡位置。下列说法正确的是
A．当r = r0时，分子势能最小
B．当r = r1时，分子势能最小
C．当r = r0时，分子力最大
D．当r = r1时，分子力为0
光束
三棱镜
a
b
3．如图所示，一束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b两束单色光。比较a、b两束光，可知
A．玻璃对光束b的折射率较小
B．光束b在玻璃中的传播速度较小
C．从玻璃射向空气，光束b发生全反射的临界角较大
D．光束b的频率较小
4．2021年2月10日，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。若“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动的轨道半径为r，引力常量为G，火星的质量为M，则“天问一号”环绕火星运动的线速度大小为
A． B． C． D．
乙
0.05
0.10
0.15
0.20
t/s
10
-10
0
y/cm
甲
10
-10
6
2
8
4
0
y/cm
P
x/m
Q
5．一列沿x轴传播的简谐横波，在t=0时的波形如图甲所示，P、Q是波上的两个质点，此时质点P沿y轴负方向运动。图乙是波上某一质点的振动图像。下列说法中正确的是
A．该波沿x轴负方向传播
B．图乙可能为Q点的振动图像
C．t = 0.10 s时，质点P沿y轴正方向运动

D．该波的波速为80 m/s
M
m
F
6．1966年曾在地球的上空完成了以牛顿第二定律为基础的测定质量的实验。实验时，用宇宙飞船（质量为M）去接触正在轨道上运行的火箭（质量为m，发动机已熄火），如图所示。接触以后，开动飞船尾部的推进器，使飞船和火箭共同加速，推进器的平均推力为F，开动时间为Δt，测出飞船和火箭的速度变化为Δv。不考虑飞船质量的变化，下列说法正确的是
A．火箭质量m应为
B．宇宙飞船的质量M应为
C．推力F越大，就越大，且与F成正比
D．推力F通过飞船传递给火箭，所以飞船对火箭的弹力大小应为F
7．如图所示，一定量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和C。有关A、B和C三个状态温度TA、TB和TC的关系，正确的是
A．TA＜TB，TB>TCB．TA>TB，TB=TC
C．TA＝TC，TB=TCD．TA＜TC，TB＜TC
x
y
O
A
A′
P
B
C
+Q
－Q
8．如图所示，真空中两个等量异号的点电荷－Q和＋Q分别位于A点和A′点，以AA′连线中点O为原点建立直角坐标系Oxy，B、C、P是坐标轴上的3个点，且BO＝OC。下列说法正确的是
A．沿x轴从B点到C点电势一直保持不变
B．沿y轴从O点到P点电势一直保持不变
C．B点与C点的电场强度大小相等，方向相反
D．P点与O点的电场强度大小相等，方向相反
O
x
r
9．如右图所示，正电荷Q均匀分布在半径为r的金属球面上。
以球心O为原点建立x轴，沿x轴上各点的电场强度大小和电势分
别用E和φ表示。选取无穷远处电势为零，下列关于x轴上各点电
场强度的大小E或电势φ随位置x的变化关系图，正确的是
O
x
E
r
E0
C
O
x
E
D
r
E0
O
x
r
A
O
x
B
r
v
m
n
p
q
10．如图，水平桌面上放置有光滑导轨m和n，在导轨m、n上放置有一对平行导体棒p、q，且始终接触良好。不考虑p、q间的相互作用，重力加速度为g。当一条形磁铁从上方落下的过程中，下列说法正确的是
A．p、q相互远离
B．条形磁铁加速度小于g
C．导轨对桌面的压力减小
D．俯视时导轨与导体棒间一定形成逆时针电流
11．交流发电机的示意图如图所示，矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′逆时针匀速转动，发电机的电动势随时间的变化规律为e =20sin100t V。下列说法正确的是
A．此交流电的频率为100Hz
B．此发电机电动势的有效值为20V
C．当线圈平面转到图示位置时磁通量为0
D．当线圈平面转到图示位置时磁通量的变化率为0
12．如图所示，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，P、Q是两个相同的小灯泡。开始时，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光。断开开关
A．P与Q同时熄灭
B．P比Q先熄灭
C．Q闪亮后再熄灭
D．P闪亮后再熄灭
V
A
R
u ~
13．如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为10:1，其原线圈两端接入正弦式交变电压u，，副线圈通过电流表与变阻器R相连，若交流电压表和交流电流表都是理想电表，则下列说法正确的是
A．电压表的示数为31.1V
B．滑动变阻器的滑片向上滑动，电压表的示数增大
C．滑动变阻器的滑片向上滑动，电流表的示数减小
D．滑动变阻器的滑片向上滑动，变压器的输入功率增大
I
a
b
c
d
14．如图所示的平面内，在通有图示方向电流I的长直导线右侧，固定一矩形金属线框 abcd，ad边与导线平行。调节电流I使得空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，则下列判断正确的是
A．线框中产生的感应电流方向为a→b→c→d→a
B．线框中产生的感应电流逐渐增大
C．线框ad边所受的安培力大小恒定
D．线框整体受到的安培力方向水平向右
笔记本电脑在合上及打开时，屏幕会自己熄灭及亮屏，这是因为其内部含有磁铁和霍尔传感器。霍尔传感器类似于如图装置，当合上屏幕时，屏幕上的磁铁N极会面向下并产生近似磁感应强度B=0.5T的匀强磁场，A、B为两个竖直放置且相距d=0.05mm的平行极板（足够长），并都连接在电脑内的电压传感器，一侧不断有电子（重力不计）以速度v=0.1m/s平行且从两极板中央射入，当监测到某一恒定电压值时，电脑就会熄屏。由此可知，
A．极板B带正电；当电压传感器监测到电压为2.5×10-3V时，电脑屏幕熄屏
B．极板B带负电；当电压传感器监测到电压为2.5×10-3V时，电脑屏幕熄屏
C．极板B带正电；当电压传感器监测到电压为2.5×10-3mV时，电脑屏幕熄屏
D．极板B带负电；当电压传感器监测到电压为2.5×10-3mV时，电脑屏幕熄屏
第二部分
本部分共6题，共55分。
16．（8分）
（1）用油膜法估测油酸分子直径是一种通过测量宏观量来测量微观量的方法。已知1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V，在水面上形成的单分子油膜面积为S，则油酸分子的直径d =__________。
（2）采用图1所示的电路图来测量金属丝的电阻率。
① 实验时，闭合开关S前，滑动变阻器滑片P应处在____（选填“M”或“N”）端。
② 按照图1连接实物图，如图2所示。闭合开关前检查电路时，发现有一根导线接错，该导线为__________（选填“a”“b”或“c”）。若闭合开关，该错误连接会带来的问题有_______________________________________________________。
17．（10分）某实验小组的同学用如图所示的装置做“用单摆测量重力加速度”实验。
（1）实验时除用到秒表、刻度尺外，还应该用到下列器材中的_______(选填选项前的字母)。
A．长约1 m的细线
B．长约1 m的橡皮绳
C．直径约1 cm的匀质铁球
D．直径约10 cm的匀质木球
（2）组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图所示。这样做的目的是
A．保证摆动过程中摆长不变
B．可使周期测量更加准确
C．需要改变摆长时便于调节
D．保证摆球在同一竖直平面内摆动
（3）某同学做实验时，测量摆线长l后，忘记测量摆球直径，画出了T2-l图像，该图像对应下列图中的 图。
A
l
O
B
l
O
C
l
O
D
l
O
（4）某同学居家学习期间，注意到一水龙头距地面较高，而且发现通过调节水龙头阀门可实现水滴逐滴下落，并能控制相邻水滴开始下落的时间间隔，还能听到水滴落地时发出的清脆声音。于是他计划利用手机的秒表计时功能和刻度尺测量重力加速度。为准确测量，请写出需要测量的物理量及对应的测量方法。
18．（8分）如图所示，质量为m的小球A用一不可伸长的轻绳悬挂在O点，在O点正下方的光滑桌面上有一个与A完全相同的静止小球B，B距O点的距离等于绳长L。现将A拉至某一高度，由静止释放，A以速度在水平方向和B发生正碰并粘在一起。重力加速度为g。求：
（1）A释放时距桌面的高度H。
（2）碰撞前瞬间绳子的拉力大小F。
（3）碰撞过程中系统损失的机械能。
19.（8分）导体棒在磁场中切割磁感线可以产生感应电动势。
（1）如图1所示，一长为l的导体棒ab在磁感应强度为B的匀强磁场中绕其一端b以角速度ω在垂直于磁场的平面内匀速转动，求导体棒产生的感应电动势。
（2）如图2所示，匀强磁场的磁感应强度为B，磁感线方向竖直向下，将一长为l、水平放置的金属棒以水平速度v0抛出，金属棒在运动过程中始终保持水平，不计空气阻力。求金属棒在运动过程中产生的感应电动势。
（3）如图3所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动。从图示位置开始计时，求感应电动势随时间变化的规律。
M
N
K
A
-
+
20．（9分）如图所示，电子从灯丝K发出（初速度不计），在KA间经加速电压U1加速后，从A板中心小孔射出，进入由M、N两个水平极板构成的偏转电场，M、N两板间的距离为d，电压为U2，板长为L，电子进入偏转电场时的速度与电场方向垂直，射出时没有与极板相碰。已知电子的质量为m，电荷量为e，不计电子的重力及它们之间的相互作用力。求：
（1）电子穿过A板小孔时的速度大小v；
（2）电子从偏转电场射出时垂直板方向偏移的距离y；
（3）电子从偏转电场射出时的速度方向。
21．（12分）某物理兴趣小组通过以下装置对火车速度和加速度进行测量。如图A所示，在火车头下方安装一枚磁体，并在铁轨下埋设相距r的两个5匝线圈，每匝都为四边封闭的矩形，且都与测量仪器相连。其原理如图B所示，磁体下表面附近的磁感应强度，线圈材质为铜制（其表面有绝缘漆），长度，宽度为，铜丝直径，线圈与测量仪器间的线路阻值及测量仪器内阻忽略不计，测量数据如图C所示。已知常温下铜的电阻率，最终结果保留2位有效数字。
（1）求火车在处时的速度v1大小和在处时的速度v2大小；
A 实验装置示意图
B 实验原理图
C 测量数据
（2）若火车做匀加速直线运动，求火车加速度大小。
参考答案
第一部分共15题，每题3分，共45分。
1．D2．A3．B4．A5．C
6．C7．A8．B9．A10．B
11．C12．D13．C14．D15．D
第二部分共6题，共55分。
16．（8分）
（1）(2分)（2）① M(2分)② b(2分)无论如何移动滑片，电压表和电流表的示数始终为零（无法给待测电阻分压）；当滑片移动到右端时，电源被短路。(2分)
17．（10分）
（1）AC（2分）（2）AC（2分）（3）C （2分）（4）需要测量的物理量：水滴下落的高度h和下落的时间t。测量h的方法：用刻度尺测量水龙头出水口到地面的高度，多次测量取平均值；测量t的方法：调节水龙头阀门，使一滴水开始下落的同时，恰好听到前一滴水落地时发出的清脆声。用手机测量n滴水下落的总时间tn,则t＝tn/n。（4分）
18．（8分）
（1）根据机械能守恒定律，解得（3分）
（2）根据牛顿第二定律有，解得（3分）
（3）设碰撞后A、B的速度为，根据动量守恒定律有
解得（2分）
19．（8分）（1）法一：根据法拉第电磁感应定律
时间内磁通量变化量
解得 （3分）
法二： ，解得 （3分）
（2）导体棒切割磁感线的速度为水平速度，电动势为（3分）
（3）（2分）
20．（9分）
（1）电子加速过程，根据功能关系，有，解得 （3分）
（2）电子在偏转电场中，根据牛顿第二定律，有 （1分）
电子在偏转电场的运动时间 （1分）
电子从偏转电场射出时，沿垂直于极板方向偏移的距离（1分）
得 （1分）
v
vy

答图1
（3）电子从偏转电场射出时，垂直于极板方向的速度 （1分）
速度与水平方向夹角为（如答图所示）
则 （1分）
（12分）
（1）由电阻定律知，线圈1、2阻值
当火车经过线圈上方时，线圈中的感应电动势
由图C可知，在处，感应电流，则
解得
在处，感应电流，则
解得（8分）
（2）由匀加速直线运动知
解得加速度大小（4分）