[物理][期末]江西省部分地区2023-2024学年高二下学期7月期末考试试题(解析版)

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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. 1932年，美国物理学家安德森在宇宙射线实验中发现了正电子，证实了反物质的存在。实验中，安德森记录了正电子在云室中由上向下经过6mm铅板的轨迹如图所示，匀强磁场方向垂直于纸面，正电子穿过铅板会有部分能量损失，其他能量损失不计，则可判定正电子（ ）
A. 所在磁场方向一定垂直于纸面向里
B. 穿过铅板后受到洛伦兹力变大
C. 穿过铅板后做圆周运动的半径变大
D. 穿过铅板后做圆周运动的周期变大
【答案】A
【解析】A．根据左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，故A 正确；
B．根据
可知正电子速度减小，受到的洛仑兹力减小，故B 错误；
C．设正电子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，根据牛顿第二定律有
解得
所以运动半径减小，故C错误；
D．正电子在磁场中做匀速圆周运动的周期
解得
可知穿过铅板前后，运动的周期不变，故D错误。
故选A。
2. 如图是电磁波发射电路中的LC电磁振荡电路，某时刻电路中正形成如图所示方向的电流，此时电容器的上极板带负电，下极板带正电。下列说法正确的是（ ）
A. 该时刻电容器处于放电状态
B. 该时刻线圈中的磁场能正在增大
C. 若在线圈中插入铁芯，则发射电磁波的频率变小
D. 若增大电容器极板间的距离，则发射电磁波的频率变小
【答案】C
【解析】AB．此时电容器正在充电，电场能增大，磁场能减小。故AB错误；
C．根据
若在线圈中插入铁芯，则L变大，发射电磁波的频率变小。故C 正确；
D．根据

若增大电容器极板间距离，则电容C 减小，f变大。故D错误。
3. 如图为A、B 两分子间的分子势能。 与两分子间距离x的变化关系曲线，其中A分子固定在坐标原点O，B分子从位置处由静止释放，A、B两分子间仅存在分子力作用，下列说法正确的是（ ）
A. B分子从位置运动到位置过程中，速度在增大，分子力也在增大
B. B分子在位置时，速度最大，分子动能和分子势能之和大于0
C. B分子从位置运动到位置过程中，分子力对其做正功
D. B分子位置和位置间做往复运动
【答案】D
【解析】A．B分子从位置运动到位置过程中，分子势能减小，动能增大，速度在增大，则分子力做正功，分子表现为斥力，分子力在减小，故A错误；
B．B分子在位置时，分子势能最小，动能最大，速度最大，分子动能和分子势能之和保持不变，则分子动能和分子势能之和小于0，故B错误；
C．B分子从位置运动到位置过程中，分子力表现为引力，分子力对其做负功，故C错误；D．根据能量守恒，B分子在位置和位置间做往复运动，故D正确。
4. 图甲为交流发电机示意图，图中两磁极之间的磁场可近似为匀强磁场，A为理想电流表，线圈绕垂直于磁场的水平轴 沿逆时针方向匀速转动。从图示位置开始计时，电刷E、F 之间的电压随时间变化的图像如图乙所示。已知，其它电阻不计，下列说法正确的是（ ）
A. 时，线圈平面与磁感线垂直
B. t=0时，线圈中感应电流的方向为ABCDA
C. E、F之间电压的瞬时值表达式为
D. 当线圈从图示位置转过时，电流表的示数为0.5 A
【答案】C
【解析】A．t=0.01s时，电动势有最大值，根据
可知穿过线圈平面的磁通量最小，线圈平面与磁感线平行。故A 错误；
B．t=0时，根据楞次定律可知，线圈中感应电流的方向为DCBAD。故B错误；
C．由乙图可知E、F之间电压的瞬时值表达式为
故C 正确；
D．电流表示数为有效值，所以
故D错误。
故选C。
5. 为监测某化工厂的污水（导电液体）排放量，某物理兴趣小组的同学在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计。该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为，左右两端开口。如图，在垂直于前、后两面方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场，在上、下两个面分别固定有金属板M、N作为电极，V为理想电压表。当含有大量负离子的污水从左向右流经该装置时，下列说法正确的是（ ）
A. M板的电势低于 N板的电势
B. 若导电液体的流速为，M、N两电极间将产生电势差
C. 若仅增大导电液体中离子的浓度，电压表示数将增大
D. 若已知M、N 电极间的电势差为U，则液体流量为
【答案】B
【解析】A．根据左手定则可知，负电离子受到的洛伦兹力指向N板，故M板的电势高于N板的电势，故A错误；
BD．若导电液体的流速为，根据受力平衡可得
解得
当电压表的示数为 U 时，液体流量为
联立解得
故B正确，D错误；
C．根据
若仅增大导电液体中离子的浓度，电压表示数保持不变，故C错误。
故选B。
6. 圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向上滑动，下列说法正确的是（ ）
A. 线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流
B. 穿过线圈a的磁通量变大
C. 线圈a有缩小的趋势
D. 线圈a对水平桌面的压力FN将增大
【答案】A
【解析】AB．当滑动触头向上滑动时电阻增大，由闭合电路欧姆定律可知通过线圈的电流减小，线圈产生的磁场减弱，故穿过线圈的磁通量减小；根据中的电流方向和安培定则可知产生的磁场方向向下穿过线圈，根据楞次定律，中的感应电流的磁场要阻碍原来磁场的减小，故的感应电流的磁场方向与产生的磁场的方向相同，根据安培定则可知线圈中感应电流方向俯视应为顺时针方向，故A正确，B错误；
C．直接根据楞次定律的第二描述“感应电流产生的效果总是阻碍引起感应电流的原因”，因为滑动触头向上滑动导致穿过线圈的磁通量减小，故只有线圈面积增大时才能阻碍磁通量的减小，故线圈应有扩张的趋势，故C错误；
D．开始时线圈对桌面的压力等于线圈的重力，当滑动触头向上滑动时，线圈的电流减小，线圈产生的磁场减小，根据楞次定律可知，此时两线圈互相吸引，故线圈对水平桌面的压力将减小，故D错误；
故选A。
7. 如图所示为长度相同、平行硬通电直导线a、b的截面图，a导线固定在O点正下方的地面上，b导线通过绝缘细线悬挂于O点，已知，a导线通以垂直纸面向里的恒定电流，b导线通过细软导线与电源相连（忽略b与细软导线之间的相互作用力）。开始时，b导线静止于实线位置，Ob与竖直方向夹角为，将b中的电流缓慢增加，b缓慢移动到虚线位置再次静止，虚线与Ob夹角为（）。通电直导线的粗细可忽略不计，b导线移动过程中两导线始终保持平行。已知通电长直导线周围的磁感应强度大小的计算公式为，式中I为导线上的电流大小，r为某点距导线的距离，k是常数。重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. b中的电流方向为垂直纸面向里
B. b在实线位置时和在虚线位置时，其电流强度之比为1：4
C. b缓慢移动的过程中，细线对b的拉力逐渐变大
D. 若在虚线位置将b中电路突然切断，则该瞬间b的加速度为
【答案】D
【解析】A．对导线b受力分析，a、b导线间为斥力时b导线才能平衡，根据“同向电流吸引，反向电流排斥” ，可知b中的电流方向为垂直纸面向外，故A错误；
C．b导线受力分析如图1所示，与力的矢量三角形相似，有
不变，而Ob长度也不变，所以拉力T不变，故C错误；
B．ab长度变长，也得变大，但是到达虚线位置后，由题目可知，a导线在处、b处产生的磁感应强度大小之比为
又
则
整理得到
故B错误；
D．若在虚线位置将电路断开，使b中无电流，b受到的安培力变为零，b受重力和细线的拉力开始做圆周运动，受力分析如图2所示，沿半径方向
沿切线方向
所以加速度为
故D正确。
故选D。
8. 一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再到状态C，最后回到状态A。其状态变化过程的图像如图所示，已知该气体在状态A时的体积为，下列说法正确的是（ ）
A. 气体从状态A到状态B的过程中从外界吸收热量
B. 气体在状态A时的密度大于在状态C时的密度
C. 气体在状态B时的体积为
D. 气体在状态C时的体积为
【答案】AC
【解析】A．气体从状态A到状态B的过程，温度不变，内能不变，压强减小，则体积变大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，故A正确；
BD．由图像可知
可知气体在A、C两状态的体积相同，则气体在状态C时的体积为，气体在状态A时的密度等于在状态C时的密度，故BD错误；
C．从A到B由玻意耳定律可得
解得气体在状态B时的体积为
故C正确。
故选AC。
9. 风能是一种清洁无公害可再生能源，风力发电非常环保，且风能蕴量巨大，如图为某风力发电厂向一学校供电的线路图。已知发电厂的输出功率为10 kW，输出电压为250 V，用户端电压为220 V，输电线总电阻，升压变压器原、副线圈匝数比 变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A. 输电线上损耗的功率为 320 W
B. 用户端的电流为40 A
C. 降压变压器的匝数比
D. 降压变压器的匝数比
【答案】AC
【解析】A．根据题意，由
可得升压变压器原线圈的电流
输电线上的电流
则输电线上损耗的功率
A 项正确；
B．用户端的功率
解得
B错误；
CD．则降压变压器的匝数比
解得
D 错误，C 正确。
故选AC。
10. 如图，将一半径为R的半球形玻璃砖放置在水平面，以球心Ｏ为原点建立一维坐标系Ｏy，Ｏy与水平面垂直，MN为玻璃砖直径。一束半径为R的光束沿垂直水平面射向玻璃砖，光束中心与玻璃砖球心Ｏ重合。距离球心Ｏ为0.5R的光线从半球面上的P点射出后与y轴相交于Q点，光线PQ与y轴的夹角为，不考虑光线在玻璃砖中的反射。下列说法正确的是（ ）
A. 沿球心Ｏ入射的光线从空气进入玻璃砖中传播的速度不变
B. 该玻璃砖的折射率
C. 半球形玻璃砖上有光线射出部分球冠的底面积为
D. 半球形玻璃砖上有光线射出部分球冠的底面积为
【答案】BD
【解析】A．光线在玻璃砖中传播的速度所以光线在玻璃砖中传播的速度减小，故A错误；
B．由几何关系，入射角θ满足
解得
θ=30°
折射角
由折射定律
故B正确；
CD．设临界角为C，根据临界角公式
解得
底面积的半径
半球形玻璃砖上有光线射出部分球冠的底面积
故C错误，D正确。
二、非选择题：本题共5 小题，共54分。
11. 在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中。
（1）本实验用到的研究方法是________________（选填“等效替代法”“控制变量法”或“理想模型法”）。
（2）实验中下列操作方法正确的是 。
A. 可以直接用注射器将一滴纯油酸滴入水中
B. 当油膜散开稳定后，再用玻璃板描下油膜边缘的形状
C. 计算油膜面积时，不足半个的舍去，多于半个的算一个
（3）将1 cm³油酸溶于酒精中，制成200 cm³油酸酒精溶液。已知1cm³溶液中有50滴，现取一滴油酸酒精溶液滴到水面上，随着酒精溶于水后，油酸在水面上形成一单分子薄层。已测出这薄层的面积为0.15 m²，由此估测油酸分子的直径为____________m（结果保留2位有效数字）。
【答案】（1）理想模型法 （2）BC （3）
【解析】（1）本实验采用了理想模型法。
（2）A．先将纯油酸用酒精稀释，再用注射器将一滴油酸酒精溶液滴入水中。故A 错误；
B．待油膜形状稳定后，在玻璃板上描下油膜边缘的形状。故B正确；
C．计算油膜面积时，不足半个舍去，多于半个的算一个。故C正确。
故选BC。
（3）1 滴油酸酒精溶液中含有的油酸体积为
油酸分子的直径为
12. 如图甲，某实验小组用电压传感器研究电感线圈特性，图甲中三个灯泡相同，灯泡电阻不变。t=0时，闭合开关S，当电路达到稳定状态后再断开开关，与传感器相连的电脑记录的电感线圈L两端电压u随时间t变化的u-t图像如图乙所示。不计电源内阻，电感线圈L的自感系数很大且不计直流电阻。
（1）开关S闭合瞬间，流经灯 L₁的电流I₁________（选填“大于”“小于”或“等于”）流经灯L₂的电流I₂，灯L₃亮度变化情况是____________（选填“逐渐变亮”或“突然变亮”）。
（2）开关S断开瞬间，灯 L₂____________（选填“会”或“不会”）闪亮。
（3）图乙中电压 U₁与 U₂的比值为__________。
【答案】（1）等于 逐渐变亮 （2）不会 （3）3∶4
【解析】（1）（1）[1][2]开关闭合瞬间，由于电感线圈的自感系数很大，所以灯L₃没有电流通过，灯L₁和L₂串联，流经灯L₁和L₂的电流 由于与线圈串联，线圈阻碍逐渐减小，则L₃逐渐变亮。
（2）电路稳定时L₂和L₃电流相等，则开关断开的瞬间，线圈充当电源作用，由于电流有惯性，经过灯L2的电流与电路稳定时电流相同，所以灯L2不会闪亮，而是逐渐熄灭。
（3）开关闭合瞬间，L₁和L₂串联，电压传感器测量 L₂两端电压，则
稳定后，通过L₃的电流为
开关断开瞬间，自感电流与原电流等大，则
得
13. 如图是一种身高、体重测量仪，其工作原理如下：顶部探头向下发射波速为v的超声波，超声波遇障碍物经反射后返回，被探头接收，从而记录从发射到接收的时间间隔。其底部有一质量未知的测重面板置于压力传感器上，传感器输出电压与作用其上的压力满足U （k为比例常数）。当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为，输出电压为当小明同学站上测重台时，测量仪记录的时间间隔为输出电压为，重力加速度大小为g。求小明同学的身高h和质量。
【答案】；
【解析】当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为超声波往返的时间，所以该仪器能测量的最大高度为
当小明同学站上测重台时，测量仪记录的时间间隔为，则其头顶距离测量仪的距离为
所以，小明同学的身高为
当测重台没有站人时，测重面板的重力等于对传感器的压力，根据题意，有
解得
当小明同学站在上去之后，传感器受到压力等于测重面板和人的重力之和，即
联立，解得
14. 2024年5月3日，嫦娥六号顺利发射，标志着我国朝“绕月一探月一登月”的宏伟计划又迈出了坚实的一步。假设在不久的将来，中国载人飞船在月球表面成功着陆。航天员身着出舱航天服，首先从太空舱进入到气闸舱，再关闭太空舱舱门，然后将气闸舱中的气体缓慢抽出，最后打开气闸舱门，航天员再从气闸舱出舱活动。已知气闸舱的容积为 舱中气体的初始压强为。为了给航天员一个适应过程，先将气闸舱的压强降至 ，航天员的体积不计。假设气闸舱的温度保持不变，在此过程中，求：
（1）抽出的气体在 压强下的体积；
（2）气闸舱内存留气体的质量与原气闸舱内气体质量之比。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）以气闸舱内原有气体为研究对象，体积为 压强为 降压后气体的压强为 ，体积为V₂，由玻意耳定律可得
设抽出的气体在 时的体积为 ，转换到压强为 压强下的体积的 ，由玻意耳定律可得
解得
（2）以气闸舱内原有气体为研究对象，压强为 体积为 抽气后气闸舱内存留气体的体积为
气闸舱内存留气体的质量与原气闸舱内气体质量
解得
15. 如图，光滑金属导轨，，其中为半径为的圆弧导轨，是间距为3L且足够长的水平导轨，是间距为2L且足够长的水平导轨。金属导体棒M、N质量均为m，接入电路中的电阻均为R，导体棒N静置在间，水平导轨间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。现将导体棒M自圆弧导轨的最高点处由静止释放，两导体棒在运动过程中均与导轨垂直且始终接触良好，导轨电阻不计，重力加速度大小为g。求：
（1）导体棒M运动到处时，对导轨的压力；
（2）导体棒M由静止释放至达到稳定状态的过程中，通过其横截面的电荷量；
（3）在上述过程中导体棒N产生的焦耳热。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）M棒从圆弧导轨滑下过程，根据动能定理可得
运动到处时，根据牛顿第二定律可得
联立解得
由牛顿第三定律可知，导体棒M运动到处时，对导轨的压力。
（2）两金属棒最终分别做匀速直线运动，则有
，
又有
解得
分别对M、N应用动量定理，对M有
对N有
又有
解得
，，
（3）全过程系统能量守恒
又有
联立解得