[物理][期末]四川省达州市2023-2024学年高二下学期期末监测试题(解析版)

这是一份[物理][期末]四川省达州市2023-2024学年高二下学期期末监测试题(解析版)，共20页。试卷主要包含了考试结束后，将答题卡收回等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1．本试卷分选择题和非选择题两部分，第Ⅰ卷（选择题）部分1至4页，第Ⅱ卷（非选择题）部分4至6页，共6页，满分100分，考试时间75分钟。
2．答题前，考生务必将自己的姓名、考号用0.5毫米黑色字迹的签字笔或钢笔填写在答题卡上，将条形码贴在答题卡规定的位置上。
3．选择题必须使用2B铅笔将答案标号填涂在答题卡上对应题目标号的位置上，非选择题用0.5毫米黑色字迹的签字笔或钢笔书写在答题卡的对应框内，超出答题区书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上的答案无效。
4．考试结束后，将答题卡收回。
第Ⅰ卷（选择题，共43分）
一、单项选择题（本大题共7个小题，每小题4分，共28分）
1. 关于下列四幅图的说法错误的是（ ）
A. 图甲是链式反应示意图，原子弹就是利用重核裂变的链式反应制成的
B. 图乙中氡的半衰期为3.8天，则经过7.6天后，氡的质量变为原来的四分之一
C. 图丙是放射源放出三种射线在磁场中的运动轨迹，1为α粒子运动轨迹
D. 卢瑟福通过分析图丁中α粒子散射实验的结果，提出了原子核式结构模型
【答案】C
【解析】A．图甲是链式反应示意图，原子弹就是利用重核裂变的链式反应制成的，故A正确，不满足题意要求；
B．图乙中氡的半衰期为3.8天，则经过7.6天后，即两个半衰期后，氡的质量变为原来的四分之一，故B正确，不满足题意要求；
C．图丙是放射源放出三种射线在磁场中运动轨迹，根据左手定则可知1带负电，所以1为粒子运动轨迹，故C错误，满足题意要求；
D．卢瑟福通过分析图丁中α粒子散射实验的结果，提出了原子核式结构模型，故D正确，不满足题意要求。
故选C。
2. 如图所示，甲是一台手摇交流发电机，乙为其内部结构示意图。矩形线圈在匀强磁场中匀速转动便可以产生交变电流，其电动势e随时间t变化的图像如图丙所示，该线圈转动过程中所产生的交流电通过M、N与外电路连接，其中灯泡电阻，线圈电阻，交流电压表可视为理想电表。则（ ）
A. 0.02s时，线圈磁通量为零B. 线圈转动角速度为20πrad/s
C. 电压表示数为10VD. 灯泡在10s内产生的热量为80J
【答案】D
【解析】A．由图丙可知0.02s时，线圈产生电动势为0，此时线圈的磁通量最大，磁通量变化率为0，故A错误；
B．线圈转动角速度为
故B错误；
CD．电动势有效值为
则电路电流为
则电压表示数为
灯泡在10s内产生的热量为
故C错误，D正确。
故选D。
3. 如图1所示，绝缘细线的下端悬挂着一金属材料做成的空心心形挂件，该挂件所在空间水平直线MN下方存在匀强磁场，初始时刻磁场方向垂直挂件平面向里，且大小随时间的变化如图2所示。若某段时间内挂件处于静止状态，则该段时间内挂件中产生的感应电流大小i、通过线框某一横截面电荷量Q多少、挂件所受安培力F大小、细线拉力T大小随时间t变化的规律不可能的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】ABC．根据法拉第电磁感应定律可得电动势为
可知电动势保持不变，设空心心形挂件的电阻为，则电流为
可知挂件中产生的感应电流保持不变；根据
可知图像为过原点的倾斜直线；根据
由于随时间均匀减小，则安培力随时间均匀减小，故ABC正确，不满足题意要求；
D．穿过空心心形挂件的磁通量向里减小，根据楞次定律可知，挂件中感应电流方向为顺时针方向，根据左手定则可知，安培力方向竖直向下，根据受力平衡可得
由于安培力随时间均匀减小，则细线拉力随时间均匀减小，但拉力不会减小到0，故D错误，满足题意要求。
故选D。
4. 如图所示为氢原子的能级图，现有大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，已知氢原子从能级跃迁到能级时辐射光子的波长为656nm，由图可知，以下说法正确的是（ ）
A. 从能级跃迁到能级发出的光波长最长
B. 发生跃迁时最多能辐射3种频率的光
C. 用658nm的光照射可使氢原子从能级跃迁到能级
D. 若金属钾的逸出功为2.25eV，发生跃迁时辐射的光中能使金属钾发生光电效应的仅有3种
【答案】A
【解析】A．从能级跃迁到能级跃迁能级差最小，则辐射光子的频率最小，发出的光波长最长，故A正确；
B．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，发生跃迁时最多能辐射
种
频率的光，故B错误；
C．原子从能级跃迁到能级时辐射光子的波长为656nm，则用658nm的光照射不能使氢原子从能级跃迁到能级，故C错误；
D．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，辐射出6种不同频率的光的能量分别为、、、、、，可知，若金属钾的逸出功为2.25eV，发生跃迁时辐射的光中能使金属钾发生光电效应的仅有4种，故D错误。
故选A。
5. 一定质量的理想气体从状态开始，经过、、、最后回到初始状态，各状态参量如图所示，则下列说法错误的是（ ）
A. 状态的内能小于状态的内能
B. 状态气体分子平均动能等于状态气体分子平均动能
C. 过程气体对外做功小于过程外界对气体做功
D. 气体从状态开始，经过、、、最后回到初始状态，气体在整个过程中从外界吸收的总热量可以用ABCD的面积来表示
【答案】B
【解析】A．根据理想气体状态方程可得
可得，则状态的内能小于状态的内能，故A正确，不满足题意要求；
B．根据理想气体状态方程可得
可得，则状态气体分子平均动能大于状态气体分子平均动能，故B错误，满足题意要求；
C．根据图像与横轴围成的面积表示做功大小，则过程气体对外做功满足
过程外界对气体做功
可知过程气体对外做功小于过程外界对气体做功，故C正确，不满足题意要求；
D．气体从状态开始，经过、、、最后回到初始状态，由于气体的内能变化为0，根据热力学第一定律可知，气体在整个过程中从外界吸收的总热量等于气体对外界做的功，即可以用ABCD的面积来表示，故D正确，不满足题意要求。
故选B。
6. 某工厂用水平绝缘传送带输送完全相同的正方形单匝铜圈。为了检测出个别未闭合的不合格铜圈，让图示传送带以速度v匀速通过一方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场区域，进入磁场前，铜圈与传送带相对静止且等距离排列，根据穿过磁场后铜圈间的距离，就能检测出不合格铜圈。已知铜圈质量为m，边长为L，每条边的电阻为R，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，滑动摩擦因数为u，重力加速度大小为g。则下列判断错误的是（ ）
A. 从上往下看，合格线圈进入磁场过程中会产生顺时针方向感应电流
B. 不合格线圈通过磁场后，会向后面的合格线圈靠近
C. 要使该装置有检测效果，传送带速度必须要大于某一特定值
D. 要利用该系统识别不合格铜圈，铜圈与传送带之间的动摩擦因数必须满足
【答案】B
【解析】A．根据楞次定律可知，从上往下看，合格线圈进入磁场过程中会产生顺时针方向感应电流，选项A正确，不符合题意；
B．合格线圈进入磁场时受向后的安培力做减速运动，不合格线圈中不会产生感应电流，不受安培力，做匀速运动，则不合格线圈通过磁场后，会向前面的合格线圈靠近，选项B错误，符合题意；
C．要使该装置有检测效果，安培力必须要大于最大静摩擦力，即满足
即
即传送带速度必须要大于某一特定值，选项C正确，不符合题意；
D．要利用该系统识别不合格铜圈，铜圈与传送带之间的动摩擦因数必须满足
即
选项D正确，不符合题意。
7. 如图所示，长度为l、质量为m的导体棒用绝缘细线悬挂并垂直纸面放置，导体棒中有方向由a指向b、大小为I的电流，导体棒处在水平向右的待测大小的匀强磁场中，如图1所示。现设法缓慢地逆时针改变匀强磁场方向，使其方向转到水平向左，转动过程中记录细线与竖直方向的夹角与磁场与水平方向夹角的关系，发现当磁场方向与水平方向向左方向夹角为53°时，如图2所示，细线与竖直方向夹角最大，已知重力加速度为g（安培力小于重力）。则通过上述操作，可测得匀强磁场的磁感应强度B的大小为（ ）（，）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】缓慢调节磁场方向时，导体棒受安培力大小不变，对导体棒受力分析，并作出安培力的旋转矢量如图所示
由图可知，当安培力方向与细线拉力方向垂直时，导体棒与竖直方向夹角最大，由图中几何关系可知
解得
二、多项选择题（本大题共3个小题，每个小题5分，漏选得3分，错选或多选不得分）
8. 如图为达州市内最大水电站宣汉江口水电站将电能输送到某学校的输电示意图，两变压器均为理想变压器，输电线的总电阻为5Ω。发电站发电机的输出功率为50kW，输出电压为250V，输电线上损失的功率2kW。若该学校用电电压为200V，发电机的输出电压恒定。下列说法正确的是（ ）
A. 输电线上电流为20A
B. 升压变压器副线圈两端电压为25000V
C. 降压变压器原副线圈匝数比为
D. 夏季来临，天气变得炎热，若将教室里空调和电风扇打开，则输电线上损失的功率会减小
【答案】AC
【解析】A．根据
可得输电线上电流为
选项A正确；
B．升压变压器副线圈两端电压为
选项B错误；
C．降压变压器原线圈电压
则降压变压器的原副线圈匝数比为
选项C正确；
D．夏季来临，天气变得炎热，若将教室里空调和电风扇打开，则消耗的总功率变大，导线上的电流变大，则输电线上损失的功率会变大，选项D错误。
9. 下列有关热现象说法错误的是（ ）
A. 图甲为布朗运动产生原因的示意图，微粒越大，液体分子沿各方向撞击它的数量越多，布朗运动越明显
B. 图乙中，液体表面层分子间相互作用表现为引力，正是因为引力才使得水黾可以停在水面上
C. 丁图分子间作用力与分子间距离示意图，在处引力和斥力等大，分子力为零，分子间势能最小
D. 丙图是气体分子速率分布图，由图可知代表的温度小于代表的温度，但图像与坐标轴包围的面积大于图像与坐标轴包围的面积
【答案】AD
【解析】A．甲图是布朗运动示意图，悬浮在液体中的颗粒越大，某一瞬间跟颗粒碰撞的液体分子数目就会越多，撞击的不平衡性越不明显，布朗运动越不显著，故A错误；
B．图乙中，液体表面层分子间相互作用表现为引力，正是因为表面张力为引力才使得水黾可以停在水面上，故B正确；
C．丁图是分子间作用力示意图，在处引力和斥力等大，分子力为零，分子间势能最小，故C正确；
D．丙图是气体分子速率分布图，温度越高，速率大的分子占总分子数的百分比更大，则代表的温度小于代表的温度；但图像与坐标轴包围的面积等于图像与坐标轴包围的面积，均为1，故D错误。
故AD。
10. 空间有一半径为R磁感应强度为B的圆柱形磁场区域，其横截面如图所示，区域边界由绝缘刚性弹性材料制成，以保证粒子与边界材料碰撞后始终以等大反向的速度反弹。在边界的P点打一小孔，并从小孔处垂直磁场方向对准圆心入射一速度、电荷量q、质量为m的正电粒子，该粒子与磁场区域边界经过三次碰撞后恰好能从P点射出，现欲改变操作使该粒子从P点射入，最终仍然从P点射出，但粒子与边界材料碰撞次数减少一次，合理的操作是（ ）
A. 将粒子的速度变为原来的3倍
B. 将粒子的速度变为原来的倍
C. 将该区域的磁感应强度变为原来的倍
D. 将该区域的磁感应强度变为原来的倍
【答案】BC
【解析】粒子与边界材料碰撞后始终以等大反向的速度反弹，粒子与磁场区域边界经过三次碰撞后恰好能从P点射出，设半径为，由几何关系可知，圆心角为90°，有
现改变操作使该粒子从P点射入最终仍然从P点射出，但粒子与边界材料碰撞次数为2次，设半径为，由几何关系可知圆心角为60°，有
AB．粒子所受洛伦兹力提供向心力，可得
则仅将粒子的速度变为原来的倍，半径可变为原来的倍，符合要求，故A错误，B正确；
CD．仅将该区域的磁感应强度变为原来的倍，半径也可变为原来的倍，满足要求，故C正确，D错误。
第Ⅱ卷（非选择题，共57分）
三、实验题（本题共2个小题，每空2分，共18分）
11. 在“油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，实验步骤如下：
a.将1mL油酸配制成1000mL油酸酒精溶液；
b.用小注射器取一段油酸酒精溶液，并将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，直到1mL时一共滴入50滴；
c.向浅盘中倒入约2cm深的水，并将痱子粉均匀地撒在水面上；
d.用注射器在水面上滴一滴配制好油酸酒精溶液；
e.待油酸薄膜的形状稳定后，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，并用彩笔在玻璃板上描出油酸薄膜的形状，如图所示。
（1）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是______mL；
（2）已知每一小方格的边长为1cm，多于半个的方格算一个，少于半个的方格舍去，数得满足条件方格数为60个，根据上述数据得出油酸分子的直径是______m（保留一位有效数字）；
（3）关于本实验下列说法正确的有______。
A. 油酸酒精溶液长时间放置，会使分子直径的计算结果偏小
B. 若实验过程中痱子粉撒得太多，会使分子直径的计算结果偏小
C. 本实验中用玻璃搅拌油膜，使之形成更规则的图形，可减小实验误差
D. 向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数少记了几滴，会使分子直径的计算结果偏大
（4）在步骤e中，由于水槽边缘不平整，盖在水槽上的玻璃板与形成的油膜并不平行，侧视图如图乙所示，则该情况会导致最终测得油酸分子的半径结果______（填“偏大”或“偏小”）。
【答案】（1） （2） （3）AD （4）偏小
【解析】（1）根据题意可知，每滴纯油酸的体积
（2）多于半个的方格算一个，少于半个的方格舍去，可得油膜面积为
根据上述数据得出油酸分子的直径是
（3）A．油酸酒精溶液长时间放置，会使酒精挥发，油酸的浓度增大，从而每滴纯油酸的体积测量值偏小，造成分子直径的计算结果将偏小，故A正确；
B．若实验过程中痱子粉撒得太多，油酸没有充分散开，导致面积S的测量值偏小，从而会使分子直径的计算结果偏大，故B错误；
C．本实验中将痱子粉均匀地撒在水面上，痱子粉不溶于水又不能搅拌，故C错误；
D．若滴数少记了几滴，使每滴纯油酸的体积测量值偏大，从而造成分子直径的计算结果将偏大，故D正确。
故选AD。
（4）由于玻璃板和油膜平面不平行，导致在玻璃板上描绘的油膜轮廓围成的面积大于油膜的实际面积，所以最终测得的油膜分子半径偏小。
12. 电子秤能够准确地测量物体的质量，其中半导体薄膜压力传感器是其关键的电学元件。半导体薄膜压力传感器在压力作用下会发生微小形变，其阻值随压力F变化的图线如图甲所示。某学习小组利用该元件和电流表A等器材设计了如图乙所示的电路，尝试用该装置测量物体的质量。已知图乙中电源电动势为4.8V（内阻未知），电流表A的量程为30mA，内阻为19Ω。重力加速度g取。请回答以下问题：
（1）实验时发现电流表A量程偏小，需要将其量程扩大到0.6A，应该给电流表A______（选填“串联”或“并联”）一个阻值为______Ω的电阻；
（2）用改装后的电流表按图乙所示的电路图进行实验，压力传感器上先不放物体，闭合开关S，调节滑动变阻器R的滑片P，使电流表指针满偏。保持滑片P位置不变，然后在压力传感器上放一物体，电流表的示数为0.3A，此时压力传感器的阻值为______Ω，则所放物体的质量______kg；
（3）使用一段时间后，该电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变。调节滑动变阻器R的滑片P，电流表指针满偏后进行测量，则测量结果______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】（1）并联 1##1.0 （2）13##13.0 0.8 （3）不变
【解析】（1）[1][2]当小量程的电流表改装成量程较大的电流表时，需要并联一个小电阻，有
即
代入数据解得
（2）[1][2]根据闭合电路欧姆定律可得，当秤盘上不放重物时，调节滑动变阻器使得电流表满偏，有
其中改装电表内阻为
当秤盘上放上重物，且电流表示数为0.3A时，有
根据图线甲
联立得
（3）[1]当电源电动势不变，而内阻增大时，仍可以使得电流表达到满偏，滑动变阻器接入电路的阻值减小，但回路中电源内阻和滑动变阻器接入电路的总电阻不变，所以测量结果不变。
四、解答题（共39分，13题10分，14题12分，15题17分：在答题卡上写出必要的文字说明和主要计算步骤及明确答案）
13. “奔跑校园，活力达州”，达州市第二十三届中小学生田径运动会开幕式上，主办方将色彩缤纷的氢气球飞向广阔天空，将开幕式的气氛推向高潮。若用一个容积为6L、压强为的氦气罐给气球充气（充气前球内气体忽略不计），充气后测得每个气球体积为15L，设充气过程中罐内气体、气球内气体温度始终与大气温度相同，热力学温度T与摄氏温度t之间的关系为，求：
（1）氦气罐充了10个氦气球后，罐内剩余气体的压强恰好为原来的一半；试计算每个氦气球内的压强；
（2）释放后的氦气球会缓缓升向高空，若氦气球释放时温度为27℃，当气球内外压强差达时发生爆裂，若气球爆裂时的体积膨胀为释放时的，爆裂处大气压强为，试求气球爆裂处的摄氏温度。
【答案】（1）2.0×105Pa；（2）
【解析】（1）氦气罐充了10个氦气球后，罐内剩余气体的压强恰好为原来的一半，设每个氦气球内的压强为，根据玻意耳定律可得
其中
，，
解得
（2）由题意可知爆裂时气球内压强为
根据理想气体状态方程可得
其中
可得气球爆裂处的温度为
则气球爆裂处的摄氏温度为
14. 如图所示，空间电场、磁场分界线与电场方向成45°角，分界面一侧为垂直纸面向里的匀强磁场，另一侧为平行纸面向上的匀强电场。一电荷量为+q、质量为m的粒子从P点以速度v沿垂直电场和磁场的方向射入磁场，一段时间后，粒子从Q点进入电场，已知PQ两点间距离为D。（场区足够大，不计粒子重力）则：
（1）求磁场区域的磁感应强度B的大小；
（2）若该粒子第二次进入电场后，恰好可以在电场中再次回到Р点，求电场区域的电场强度E的大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）根据题意，作出粒子的运动轨迹，如图所示
粒子在磁场中做匀速圆周运动，则
根据几何关系有
联立可得
（2）粒子在电场中做类平抛运动，则
联立可得
15. 如下图所示，平行金属导轨、和平行金属导轨、固定在水平台面上，平行金属导轨间距均为，与高度差。导轨、左端接有的电阻，导轨平直部分存在宽度为、磁感应强度方向竖直向上的匀强磁场；其中与是圆心角、半径的圆弧形导轨，与是足够长的水平长直导轨。右侧存在竖直向上的匀强磁场，导体棒质量，接在电路中的电阻；导体棒质量，接在电路中的电阻。导体棒从距离导轨、平直部分处静止释放，恰能无碰撞地从滑入右侧平行导轨，且始终没有与棒相碰。重力加速度取，不计导轨电阻、一切摩擦及空气阻力。求：
（1）导体棒刚进入磁场时的安培力大小；
（2）的大小；
（3）导体棒在平行金属导轨、中产生的焦耳热。
【答案】（1）4.8N；（2）1.5m；（3）1.5J
【解析】（1）根据动能定理可知
解得导体棒a刚进入磁场时的速度大小为
由题可知
电流大小
安培力为
联立解得
（2）由题可知，导体棒a到达时速度方向与水平方向的夹角为，则
由
解得
导体棒a从到的过程中
解得
由题可知在导轨、平直部分从左到右，由动量定理
有
由
联立解得
（3）导体棒a刚进入磁场时，有
解得
根据动量守恒定律可知
解得
导体棒a、b在平行金属导轨PQR、P'Q'R'中产生的总焦耳热与系统减少的动能相等，即
解得