[物理][期末]四川省眉山市2023-2024学年高二下学期6月期末考试试题(解析版)

这是一份[物理][期末]四川省眉山市2023-2024学年高二下学期6月期末考试试题(解析版)，共19页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1. 在如图所示的电路中，L是直流电阻可以忽略的电感线圈，闭合开关S，电路稳定后突然断开开关S并开始计时，已知LC振荡电路的振荡周期为T，则在时间内（ ）
A. 电容器在放电
B. 电场能转化为磁场能
C. A板所带的负电荷增加
D. L产生的自感电动势增大
【答案】D
【解析】闭合开关S，电路稳定后，由于电感线圈直流电阻可以忽略，则此时通过线圈的电流最大；突然断开开关S并开始计时，则在时间内，线圈电流逐渐减小，但电流的变化率增大，所以L产生的自感电动势增大；磁场能逐渐减小，电场能逐渐增大，电容器处于充电过程；电流方向由B板流向A板，则A板所带的正电荷增加。
故选D。
2. 能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一。以下不能体现能量守恒定律的是（ ）
A. 楞次定律
B. 动量守恒定律
C. 闭合电路欧姆定律
D. 热力学第一定律
【答案】B
【解析】A．楞次定律的实质机械能向电能转化的过程，是能量守恒定律在电磁现象中的具体表现，故A错误；
B．动量守恒定律不能体现能量守恒，故B错误；
C．由闭合电路的欧姆定律
可得
即电源的总功率等于输出功率与内阻功率之和，直接体现了能量守恒，故C错误；
D．热力学第一定律是描述做功与热传递改变物体的内能之间的关系，则能体现能量守恒定律，故D错误。
故选B。
3. 下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（ ）
A. 图甲为氧气分子在不同温度下的速率分布图像，由图甲可知状态③的温度最高
B. 图乙中，小草上的露珠呈球形的主要原因是液体重力的作用
C. 图丙中，洁净的玻璃板接触水面，要使玻璃板离开水面，拉力必须大于玻璃板受到的重力，其原因是玻璃板受到大气压力作用
D. 图丁中，由气体的摩尔体积、摩尔质量和阿伏加德罗常数，可以估算出气体分子的体积和质量
【答案】A
【解析】A．图甲中，温度越高，速率大的分子占比越大，则状态③的温度最高，故A正确；
B．图乙中，小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用，故B错误；
C．图丙中，洁净玻璃板接触水面，要使玻璃板离开水面，拉力必须大于玻璃板的重力，其原因是水分子和玻璃分子之间存在分子引力，故C错误；
D．图丁中，由气体的摩尔质量和阿伏加德罗常数，可以估算出气体分子的质量，用气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数可以估算出气体分子占据的空间体积，而不是分子的体积，故D错误。
4. 如图为远距离输电示意图，其中升压变压器输入的正弦式交流电的电压有效值保持不变，输入功率，升压变压器原副线圈的匝数比为，降压变压器原副线圈的匝数比为，输电线路总电阻。为了安全测量输电线路中的电压和电流，现在输电线路的起始端接入甲、乙两个特殊的变压器，甲、乙原副线圈匝数比分别为和，以上变压器均为理想变压器。下列判断正确的是（ ）
A. 电压表示数为200VB. 电流表示数为4A
C. 输电线路的中损失的功率D. 用户得到的电压为
【答案】B
【解析】A．升压变压器次级电压
电压表示数为
选项A错误；
B．输电线上的电流
电流表示数为
选项B正确；
C．输电线路的中损失的功率
选项C错误；
D．降压变压器输入电压
用户的电压为
选项D错误。
故选B。
5. 高压汞灯，UV光刻机的紫外光源，它可以产生365nm、404nm、436nm、546nm和579nm五条尖锐的光谱线，但这些光中只有h线（404nm）是光刻机所需要的。高压汞灯辐射的光通过图中的三棱镜分离后形成a、b、c、d、e五束，其中适合UV光刻机的是（ ）
A. aB. bC. dD. e
【答案】C
【解析】根据折射率的定义式有
由图可知，五束光在空气中的入射角相等，a、b、c、d、e五束光在介质中的折射角依次减小，
可知
折射率越大，波长越小，
则有
由于只有h线（404nm）是光刻机所需要，根据题中给出的五条尖锐的光谱线的波长大小关系，可知，只有d光束适合UV光刻机。
故选C。
6. 某同学设计了一个电磁推动的火箭发射装置，如图所示．竖直固定在绝缘底座上的两根长直光滑导轨，间距为l．导轨间加有垂直于导轨平面向里的匀强磁场B，绝缘火箭支撑在导轨间，总质量为m，金属棒EF的电阻为R，并通过电刷与电阻可忽略的导轨良好接触．引燃火箭下方的推进剂，迅速推动刚性金属棒CD（电阻可忽略且和导轨接触良好）向上运动，回路CEFDC的面积减小，感应出强电流，EF产生电磁推力推动火箭加速运动，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 火箭开始加速运动时，回路CEFDC中感应电流的方向沿逆时针
B. 若在火箭运动前CD上升的高度为h，则流过EF某一横截面的电荷量为
C. 若EF刚要启动时的加速度大小为a，则此时回路中的感应电流为
D. 若火箭上升高度H时的速度为v，则安培力对EF做的功为
【答案】B
【解析】A．由右手定则可得，CD在上升的过程中，产生的电流由D到C，则火箭开始加速运动时，回路CEFDC中感应电流的方向沿顺时针，A错误；
B．由、、可得
结合
可得
B正确；
C．对EF进行受力分析，由牛顿第二定律可得
解得
C错误；
D．当火箭上升的高度为H时获得的速度为v，由动能定理可得
解得
D错误。
故选B。
7. 如图所示，先后用一垂直于cd边的恒定外力以速度和匀速把一正方形导线框拉出有界的匀强磁场区域，，拉出过程中ab边始终平行于磁场边界。先后两次把导线框拉出磁场情况下，下列结论正确的是（ ）
A. 感应电流之比
B. 外力大小之比
C. 拉力的功率之比
D. 拉力的冲量大小之比
【答案】B
【解析】A．根据
可得感应电流之比
故A错误；
B．根据
可得外力大小之比
故B正确；
C．根据
可得拉力的功率之比
故C错误；
D．根据
又
联立，解得
可得拉力的冲量大小之比
故D错误。
故选B。
8. 若甲、乙图中的、所表示的电压、周期值是相同的，一定值电阻接到如图甲所示的正弦交流电源上，消耗的电功率为；若该电阻接到如图乙所示的方波交流电源上，消耗的电功率为。两个完全相同的电热器，分别通以如图丙、丁所示的交变电流（丙图曲线为正弦曲线的一部分），在一段相同且较长时间内，它们的发热量之比为，电流的峰值之比为。则（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】甲图所示交流电的电压有效值为
乙图所示电压的有效值为
解得
又
则有
丙图所示交流电的有效值为
解得
丁图所示交流电的有效值为
又因为在一段相同且较长时间内发热量之比为，由焦耳定律可得
即
由此可得
二、多选题
9. 下列所示的图片、示意图或实验装置都来源于课本，则以下说法正确的是（ ）
A. 甲图是太阳通过小圆孔成的像
B. 乙图是薄膜干涉的应用，可用来检测平面的平整程度
C. 丙图是双缝干涉的原理图，若P处光程差等于光的波长的整数倍，则P处是亮条纹
D. 丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在肥皂膜上，出现竖直干涉条纹
【答案】BC
【解析】A．甲图是小孔衍射的图样，太阳通过小圆孔成的像属于光的直线传播，故A错误；
B．乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度。若干涉条纹是相互平行的直的干涉条纹则表明平面平整，故B正确；
C．图是双缝干涉原理图，根据叠加原理可知，若P处光程差等于光的波长的整数倍，则P处是亮条纹，故C正确；
D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现水平干涉条纹，故D错误。
10. 一定质量的理想气体从状态A开始，经历四个过程、、、回到原状态，其图像如图所示，其中DA段为双曲线的一支。下列说法正确的是（ ）
A. 外界对气体做功
B. 气体的内能增加
C. 气体向外界放热
D. 容器壁单位时间单位面积内受到气体分子撞击的次数增加
【答案】CD
【解析】A．过程，气体体积变大，气体对外做功，故A错误；
B．过程，气体体积不变，根据理想气体状态方程
可知压强减小，气体温度降低，内能减小，故B错误；
C．过程，气体压强不变，体积减小，即外界对气体做功，依据理想气体状态方程可得气体温度降低，气体内能减小，所以根据热力学第一定律
其中
，
可知
气体向外界放热，故C正确；
D．过程为等温变化，而气体压强变大，故单位面积单位时间，气体撞击器壁次数变多，故D正确。
故选CD
11. 如图甲所示，一个矩形金属框ABCD通过细杆悬挂在竖直平面内，悬点P为AB边中点。金属框边AB水平，平行AB边的虚线EF下方存在有随时间变化的匀强磁场，磁场范围足够大、方向垂直纸面（竖直平面）。若金属框的重量忽略不计，规定金属框所受安培力向上为正方向，时起，金属框所受安培力F随时间t的变化图像如图乙所示。取垂直纸面向外为磁感应强度的正方向，则时刻起磁感应强度B随时间t的变化图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】BD
【解析】AB．在一个周期内，安培力F先正向线性增大，再反向线性减小，且增大时的变化率比减小时的变化率大；根据左手定则可知，线圈内的磁通量垂直纸面向外时，感应电流先沿顺时针方向，再沿逆时针方向，由楞次定律可知，磁通量先增大后减小，则磁感应强度先增大后减小；由可知，顺时针的电流大于逆时针的电流，由，可知前者的磁感应强度的变化率大于后者的变化率，故A错误，B正确；
CD．根据左手定则可知，线圈内的磁通量垂直纸面向里时，感应电流先沿逆时针方向，再沿顺时针方向，由楞次定律可知，磁通量先增大后减小，则磁感应强度先增大后减小；由可知，逆时针的电流大于顺时针的电流，则前者的磁感应强度的变化率大于后者的变化率，故C错误，D正确。
故选BD。
12. 为了研究电感现象，宇航员在空间站进行如图所示的研究。L为自感系数较大的电感线圈，且直流电阻不计；AB为两个完全相同的灯泡，且它们的额定电压均等于电源的电动势。则（ ）
A. 合上K的瞬间，A先亮，B后亮
B. 合上K的瞬间，A、B同时亮
C. 断开K以后，B变得更亮，A缓慢熄灭
D. 断开K后，A熄灭，B重新亮后再熄灭
【答案】BD
【解析】AB．合上K的瞬间，自感系数很大的电感线圈阻碍电流增大，电源的电压同时加到两灯上，A、B同时亮，故A错误，B正确；
CD．合上K电流稳定后电感线圈相当于导线，B灯被短路，B熄灭，A灯更亮，断开K，A灯立即熄灭，线圈L中电流减小，产生自感电动势，感应电流流过B灯，刚开始时电流比原来通过B灯的电流大，B闪亮一下后熄灭，故C错误，D正确。
三、实验题
13. 某同学用DIS来研究一定质量的气体在温度不变时压强与体积的关系，实验装置如图甲所示。
（1）关于实验过程，下列说法错误的是__________。
A. 改变体积时，要缓慢推拉注射器活塞
B. 为防止漏气，针管与活塞之间要涂润滑油
C. 可以用手握紧针筒以方便推拉活塞
（2）启用系统“绘图”功能，计算机将显示压强与体积的关系图线。该同学在不同温度下做了两次实验，获得的图像如图乙所示，则__________。（填“＞”“＝”或“＜”）
（3）该同学发现图线不过坐标原点，可能原因是__________。
A. 连接注射器和压强传感器的细管中有气体体积未计入
B. 实验过程中出现漏气现象
C. 实验过程中气体温度降低
【答案】（1）C （2）＜ （3）A
【解析】（1）A．为了保持封闭气体的温度不变，要缓慢推拉注射器活塞。若推动活塞速度过快，会引起气体的温度逐渐升高，故A正确，不符合题意；
B．为防止漏气，针管与活塞之间要涂润滑油，故B正确，不符合题意；
C．本实验条件是温度不变，用手握住注射器含有气体的部分，会使气体温度升高，故手不能握住注射器，故C错误，符合题意。
（2）根据理想气体状态方程变形得
则图线的延长线过原点，且温度越高直线的斜率越大，由图线可知
（3）图线不过原点，在轴上有截距，说明当体积为0时，仍有压强，是连接注射器和压强传感器的细管中有气体体积未计入。
14. 在“探空变压器練两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。
（1）本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的有关系，实验中需要运用的科学方法是 ；
A. 控制变量法B. 等效替代法C. 整体隔离法
（2）如图给出的器材中，本实验需要用到的有哪些 ；
A. B.
C. D.
（3）下列做法正确的是 ；
A. 为了人身安全，只能使用低压直流电源，所用电压不要超过12V
B. 为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测
C. 观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数多
D. 变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
（4）在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“800”两个接线柱上，用电表测得副线圈的“0”和“400”两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线圈的输入电压可能为 （填字母）。
A. 1.5VB. 3.0VC. 6.0VD. 7.0V
【答案】（1）A （2）BD （3）B （4）D
【解析】（1）实验中需要运用的科学方法是控制变量法。
故选A。
（2）实验中需要交流电源和交流电压表（万用表），不需要干电池和直流电压表。
（3）A．变压器改变的是交流电压，因此为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用交流电压不能超过12V，而用直流电压变压器不能工作，故A错误；
B使用多用代表测电压时，先用最高量程挡测试，再选用恰当的挡位进行测量，故B正确；
C．观察两个线圈的导线，发现粗细不同，由变压器工作原理
则匝数少的电流大，则导线越粗，即导线粗的线圈匝数少；故C错误；
D．变压器的工作原理是电磁感应现象，即不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用，不是铁芯导电，传输电能，故D错误。
故选B。
（4）若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数的关系
若变压器的原线圈接“0“和”800”两个接线柱，副线圈接“0”和“400”两个接线柱，可知原副线圈的匝数比为2：1，副线圈的电压为3V，则原线圈的电压为
V
考虑到不是理想变压器，有漏磁等现象，则原线圈所接的电源电压大于6V，可能为7V。
故选D。
四、解答题
15. 某学习小组测量半径为R的透明半圆柱体玻璃的折射率，其横截面如图所示为半圆形，是通过透明玻璃体横截面圆心O的直线，用激光笔沿平行于的直线射向该柱体，B为入射点，角。为出射光线，与相交，夹角。已知光在真空中的传播速度为c，求：
（1）透明玻璃半圆柱体材料对该激光束的折射率；
（2）激光束在半圆柱体中传播的最短时间。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）作出光路图，如下图所示
光线经过两次偏折后有
解得
由折射定律得
解得
（2）设光束在半圆柱体中的传播路程为，由几何关系
传播时间
解得
16. 如图所示，内壁光滑的薄壁圆柱形导热汽缸开口朝下，汽缸高度为h，横截面积为S。汽缸开口处有一厚度可忽略不计的活塞。缸内封闭了压强为的理想气体。已知此时外部环境的热力学温度为T0，大气压强为，活塞的质量为，g为重力加速度。
（1）若把汽缸放置到热力学温度比外部环境低的冷库中，稳定时活塞位置不变，求稳定时封闭气体的压强；
（2）若把汽缸缓缓倒置，使开口朝上，环境温度不变，求稳定时活塞到汽缸底部的距离。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）由题意知封闭气体做等容变化，根据查理定律有
求得
（2）稳定时，对活塞分析
，
根据玻意耳定律有
求得
17. 如图所示，两根电阻不计、足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ固定在绝缘水平面上，导轨间距为L，导轨所在空间存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场，两根金属杆a、b间隔一定距离静止于导轨上，两杆与导轨垂直且接触良好，杆a、b的电阻分别为R和3R，杆a、b的质量分别为3m和m。现使杆a获得一个大小为、水平向右的初速度。
（1）当杆b的速度大小为时（两杆未相撞），求此时杆b受到的安培力大小F；
（2）若整个运动过程中两杆未相撞，求整个运动过程中杆a产生的焦耳热；
（3）若初始位置时两杆之间的距离，通过计算判断两杆在整个运动过程中是否相撞。
【答案】（1）；（2）；（3）会相撞
【解析】（1）以向右为正方向，金属杆a、b组成的系统在水平方向受力平衡，由动量守恒定律可得
得
回路中产生的感应电动势为
回路中的电流
杆b受到的安培力大小
（2）在整个运动中，金属杆a、b组成的系统动量守恒，则有
由能量守恒定律可知
a产生的焦耳热
（3）设初始位置时两杆之间距离至少为x，取在很短时间∆t内，利用动量定理对杆b分析，则有
两边求和可得
即为
由于
得
所以会相撞。