山西省临汾市部分学校2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题（原卷版+解析版）

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本试卷满分100分，考试用时75分钟。
注意事项：
1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
4．本试卷主要考试内容：人教版选择性必修第一册、第二册、第三册前三章。
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 下列四幅图对应的说法正确的有（ ）
A. 图甲中食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的
B. 图乙是玻璃管插入水中的情形，表明水不能浸润玻璃
C. 图丙中悬浮在液体中微粒的运动反映了液体分子的无规则热运动
D. 图丁中液体表面层的分子间距离小于液体内部分子间距离，是液体表面张力形成的原因
【答案】C
【解析】
【详解】A．图甲中食盐晶体是单晶体，其物理性质沿各个方向不一样，具有各向异性，故A错误；
B．图乙是玻璃管插入水中的情形，根据图像可知，在附着层内液体分子之间呈现斥力效果，该现象是浸润，表明水能浸润玻璃，故B错误；
C．图丙中悬浮在液体中微粒的运动是布朗运动，布朗运动反映了液体分子的无规则热运动，故C正确；
D．图丁中液体表面层的分子间距离大于液体内部分子间距离，分子之间表现为引力效果，这是液体表面张力形成的原因，故D错误。
故选C。
2. 下列应用动量定理解释的现象，说法合理的是（ ）
A. 易碎物品运输时要用柔软材料包装，这样做是为了增加重量以减小作用力
B. 消防员进行翻越障碍物训练时，落地总要屈腿，这样可以减少人的动量变化量
C. 运动员在跳高时，总是落到沙坑里或海绵上，这样做是为了延长着地过程的作用时间
D. 从同一高度落下的玻璃杯，掉在水泥地上容易打碎，而掉在草地上不容易打碎，其原因是掉在水泥地上的玻璃杯动量改变大，掉在草地上的玻璃杯动量改变小
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A．由△p=Ft可知，动量变化相等时，时间t越长，力F越小，因此易碎品运输时要用柔软材料包装，是为了延长作用时间以减小作用力，故A错误；
B．消防员进行翻越障碍物训练时，落地时的速度一定，则人的动量变化一定，屈腿是延长时间t，可以减小人所受到的平均冲击力，故B错误；
C．跳高运动员在落地的过程中，动量变化一定。由动量定理可知，运动员受到的冲量I一定；跳高运动员在跳高时跳到沙坑里或跳到海绵垫上可以延长着地过程的作用时间t，由I=Ft可知，延长时间t可以减小运动员所受到的平均冲力F，故C正确；
D．玻璃杯两次与地面碰撞过程，初动量相同，末动量为零，两次的动量变化量相同，但在水泥地上碰撞过程时间短，则动量的变化快，根据动量定理知，相互作用力大，掉在草地上的杯子动量改变慢，相互作用力小，故D错误。
故选C。
3. 在相同的外界环境中，两个相同的集气瓶中分别密闭着质量相同的氢气和氧气，如图所示。若在相同温度、压强下气体的摩尔体积相同，则下列说法正确的是（ ）
A. 氢气的密度较小B. 氧气的密度较小C. 氢气的压强较小D. 氧气的分子数较少
【答案】D
【解析】
【详解】AB．两个相同的集气瓶中分别密闭着质量相同的氢气和氧气，根据
气体的体积和质量都相同，所以密度也相同，故AB错误；
CD．气体的分子数为
由于氢分子的摩尔质量较小，则其分子数较多，相同温度下，氢气的压强更大，故C错误，D正确。
故选D。
4. 一简谐振子沿x轴振动，平衡位置在坐标原点，振动周期大于。振子沿x轴正方向经过平衡位置时开始计时，时刻时刻时刻。该振子的振幅和周期分别为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】若振子的振幅为0.1m，根据简谐运动的周期性和对称性，如图甲所示
有
则周期的最大值为
s
不符合题意；
若振子振幅为0.2m，由简谐运动的周期性和对称性可知，振子由x=-0.1m运动到x=0.1m时，如图乙所示
有
则周期的最大值为
s
不符合题意；
若振子的振幅为0.2m，振子由x=-0.1m运动到x=0.1m，需时间再经到x=0.1m，如图丙所示
则根据简谐运动的周期性有
所以最大周期为
s
故选A。
5. 两分子间的分子力与分子间距离的关系图像如图甲所示，分子势能与分子间距离的关系图像如图乙所示。图甲中为分子斥力和引力平衡时两分子间的距离，为分子力为引力且最大时两分子间的距离；图乙中为分子势能为0时两分子间的距离，为分子势能最小时两分子间的距离。规定两分子间的距离为无限远时分子势能为0，下列说法正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】A．当分子间的距离为时，分子力表现为斥力，有，选项A错误；
B．当分子间的距离为时，分子势能最小，两分子间的斥力与引力相等，，选项B正确；
CD．因，有，选项CD均错误。
故选B。
6. 某时刻振荡电路的自感线圈L中的电流产生的磁场的磁感应强度方向如图所示．下列说法正确的是（ ）
A. 若电容器上极板带正电，则电容器正在放电
B. 若电容器上极板带负电，则线圈中的电流正在增大
C. 若磁场正在增强，则电容器两极板间的电场强度正在增大
D. 若磁场正在减弱，则线圈的自感电动势正在减小
【答案】A
【解析】
【详解】A．根据磁感应强度的方向可知，回路中的电流为逆时针方向，则若电容器上极板带正电，则电容器正在放电，选项A正确；
B．若电容器上极板带负电，则电容器正在充电，则线圈中的电流正在减小，选项B错误；
C．若磁场正在增强，则回路中电流正在变大，电容器在放电，即电容器两极板间的电场强度正在减小，选项C错误；
D．若磁场正在减弱，则回路中电流正在变小，电容器在充电，电流减小的越来越快，则线圈的自感电动势正在增加，选项D错误。
故选A
7. 吸盘挂钩里的吸盘工作原理的示意图如图所示，使用时先把吸盘紧挨竖直墙面，按住锁扣把吸盘紧压在墙上，挤出吸盘内部分空气，然后把锁扣扳下，使外界空气不能进入吸盘。由于吸盘内外存在压强差，因此吸盘被紧压在墙壁上，挂钩上即可悬挂适量物体。轻质吸盘导热良好、有效面积，锁扣扳下前密封空气的压强与外界大气压强相等，扳下锁扣后吸盘内气体体积变为原来的两倍。已知大气压强，吸盘挂钩能够承受竖直向下的最大拉力与其和墙壁间正压力相等，空气可视为理想气体，取重力加速度大小。该吸盘能悬挂的物体的最大质量为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】设锁扣扳下前密封空气的体积为，根据玻意耳可得
解得
设吸盘与墙壁间的正压力大小为，则有
设该吸盘能悬挂的物体的最大质量为，根据受力平衡可得
又
联立解得
故选C。
8. 关于热力学定律，下列说法正确的是（ ）
A. 物体的温度可以达到零下300℃
B. 第二类永动机违背了能量守恒定律
C. 做功和热传递对改变物体的内能是等效的
D. 利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，可将海水的部分内能转化为机械能
【答案】CD
【解析】
【详解】A．零下273℃是低温的极限，则物体的温度不可以达到零下300℃，选项A错误；
B．第二类永动机违背了热力学第二定律，不违背能量守恒定律，选项B错误；
C．做功和热传递对改变物体的内能是等效的，选项C正确；
D．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，符合能量守恒定律，所以这在原理上是可行的，故D正确。
故选CD。
9. 夏季持续高温，用户用电量激增，用户端电压有所降低。如图所示，a、b端接入电压不变的正弦交流电源，理想降压变压器原线圈与定值电阻r串联，副线圈接有三个阻值均为R的定值电阻，当开关S闭合后，下列说法正确的是（ ）
A. 变压器的输入电压降低B. 变压器的输入电流减小
C. 电阻r消耗的功率不变D. a、b端的输入功率增加
【答案】AD
【解析】
【详解】变压器的副线圈的总电阻设为，则变压器可等效为在原线圈电路中接入一个等效电阻，该等效电阻为
其中
解得
ABC．当开关S闭合后，副线圈中并联接入一个电阻后，副线圈的等效电阻减小，即原线圈中的等效电阻减小，根据“串反并同”，可知与串联的定值电阻r的电流、电压、电功率都增大，即变压器的输入电流增大，变压器的输入电压为
电源的电压U不变，定值电阻r的电压增大，所以变压器的输入电压减小，故A正确，BC错误；
D．a、b端的输入功率为
电源的电压U不变，定值电阻r的电流增加，所以a、b端的输入功率增加，故D正确。
故选AD。
10. 如图所示，光滑平行轨道的水平部分（虚线右侧）存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场，轨道宽度为d。轨道右侧接有电阻为R的定值电阻，将一根质量为m、长度为d的均质金属棒从段距水平轨道高为h处无初速释放，金属棒进入磁场后开始减速，恰好能到达轨道右端，金属棒运动过程中始终与导轨接触良好且与导轨垂直，电路中除电阻R以外的电阻均不计，不计空气阻力，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A. 金属棒的最大速度为
B. 金属棒减速时的最大加速度为
C. 定值电阻R产生的总焦耳热为
D. 金属棒在磁场中运动的距离为
【答案】AC
【解析】
【详解】A．金属棒下落过程，根据动能定理
解得
故A正确；
B．金属棒刚进入水平轨道时，速度最大，安培力最大，加速度最大，此时，产生的感应电动势为
电路中的电流为
安培力为
联立，解得
根据牛顿第二定律
解得
故B错误；
C．金属棒进入磁场后开始减速，恰好能到达轨道右端，根据能量守恒
故C正确；
D．金属棒在磁场中运动过程，根据动量定理
其中
解得
故D错误。
故选AC
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某研究性学习小组自己动手设计实验，测量半径为R的半圆柱形玻璃砖的折射率，利用插针法在方格坐标纸测定半圆柱形玻璃砖折射率的记录情况如图甲所示，虚线为直径与玻璃砖相同的圆，回答下列问题∶
（1）玻璃砖所在位置为图甲中的___________（填“上半圆”或“下半圆”）。
（2）玻璃砖的折射率___________。（保留两位有效数字）
（3）小组同学让半圆柱形玻璃砖的平面部分水平，如图乙所示，在底部固定一小电珠P，当P发光时，在玻璃砖平面上方能看到一圆形亮斑，该亮斑的面积___________。
【答案】（1）下半圆 （2）1.5
（3）
【解析】
【小问1详解】
根据玻璃中的光线与法线的夹角小，显然玻璃砖所在位置为题图甲中的下半圆。
【小问2详解】
根据题图甲中光线可知。
【小问3详解】
设玻璃砖的临界角为C，亮斑的半径为r，则有
，
解得
12. 某同学用注射器和压强传感器探究一定质量的气体发生等温变化时所遵循的规律。实验装置如图甲所示，用活塞和注射器外筒封闭一定量的气体，其压强可由左侧的压强传感器测得。
（1）有关该实验的说法，正确的是______。
A. 实验时注射器必须水平放置
B. 注射器内部的横截面积的具体数据必须测出
C. 注射器旁的刻度尺的刻度只要均匀即可，无须标注单位
（2）进行实验操作时，推拉活塞不能过快，其原因是______。
A. 防止封闭气体的温度发生改变
B. 防止封闭气体的质量发生改变
（3）该同学首先在实验室Ⅰ进行了实验，下表为记录的实验数据，其中有一次记录的实验数据错误，记录错误的是______（填错误数据对应的实验序号）。
（4）该同学利用同一装置对同一封闭气体在另一温度稍低的实验室Ⅱ进行了实验，根据实验室Ⅰ、Ⅱ记录的数据用正确的方法作出的图像如图乙所示，根据实验室Ⅱ记录的数据作出的图像应为______（填“①”或“②”）。
【答案】（1）C （2）A
（3）4 （4）②
【解析】
【小问1详解】
A．实验时用压强传感器测量压强，则注射器没必要必须水平放置，选项A错误；
B．注射器内部的横截面积的具体数据不需要必须测出，只需要用气柱的长度代替体积即可，选项B错误；
C．注射器旁的刻度尺的刻度只要均匀即可，无须标注单位，选项C正确。
故选C。
【小问2详解】
若推拉活塞过快，则气体的温度会发生变化，则进行实验操作时，推拉活塞不能过快，故选A。
【小问3详解】
由表中数据可知pL乘积约为12×105Pa∙cm，可知第4组数据乘积11.34×105Pa∙cm，偏离较大。
【小问4详解】
根据
可得
温度越低，则图像的斜率越小，可知根据实验室Ⅱ记录的数据作出的图像应为②。
13. 钻石中的碳原子（每个碳原子占据一个正方体）以网状结构紧密地堆在一起，钻石是自然界中最硬的物质，图为2克拉（1克拉=0.2g）的钻石。已知碳原子的直径，碳元素的相对原子质量为12，阿伏加德罗常数。求：
（1）该钻石含有的碳原子个数N；
（2）钻石的密度。（两问结果均保留两位有效数字）
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）碳的摩尔质量，2克拉的钻石质量，设2克拉钻石的物质的量为n，则有
解得
个
（2）设该钻石的体积为V，每个碳原子占据的体积为，则有
解得
14. 如图所示，半径为R的圆形区域内存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场（未画出），一质量为m、带电荷量为的微粒从圆上的N点以一定的速度沿图中虚线方向射入磁场，从圆上的M点离开磁场时的速度方向与虚线垂直。已知圆心O到虚线的距离为，不计微粒所受的重力，求：
（1）微粒在磁场区域内运动的时间t；
（2）微粒到圆心O的最小距离d。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设微粒的速度大小为v，微粒在匀强磁场中运动的轨道半径为r，则有
解得
由于偏转角为，则轨迹对应的圆心角也为，则有
解得
（2）作出粒子的运动轨迹如图所示
A点为微粒运动轨迹的圆心，设圆心O到MA的距离为x，到MC的距离为y，则有
，，
解得
微粒到圆心O的最小距离为
联立解得
15. 一定质量的理想气体，从状态到状态，再到状态，最后回到状态，如图所示，图中、均为已知量，气体在状态时的热力学温度为，求：
（1）气体在状态时的热力学温度；
（2）气体在状态时的热力学温度；
（3）在过程中，外界对气体做的总功；
（4）在的循环中，气体从外界吸收（或向外界放出）的热量。
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】
【详解】（1）根据理想气体状态方程有
解得
（2）根据理想气体状态方程有
解得
（3）B→C过程中，气体体积缩小，图像与坐标轴所围的面积即为外界对气体做的功，则有
解得
（4）从状态到状态，气体体积不变，即
气体从的初、末内能不变，即
设气体从外界吸收的热量为，结合热力学第一定律有
解得
即气体从外界吸收的热量为。实验序号
1
2
3
4
5
封闭气柱长度L/cm
12.00
11.00
10.00
9.00
8.00
封闭气柱的压强
1.00
1.09
1.20
1.26
150