[物理][期末]广东省中山市2023-2024学年高二下学期7月期末统考试卷(解析版)

这是一份[物理][期末]广东省中山市2023-2024学年高二下学期7月期末统考试卷(解析版)，共20页。试卷主要包含了考生必须保证答题卡的整洁等内容，欢迎下载使用。

注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的学校、班级、姓名、考场号、座位号和准考证号填写在答题卡上，将条形码横贴在答题卡“条形码粘贴处”。
2．作答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔在答题卡上将对应题目选项的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。答案不能答在试卷上。
3．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新答案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答无效。
4．考生必须保证答题卡的整洁。考试结束后，将试卷和答题卡一并交回。
第一卷（选择题，共48分）
一、单项选择题（本题有7小题，每小题4分，共28分．每小题给出的四个选项中只有一项满足题设要求，选对得4分；不选、错选或多选得零分）。
1. 如图，粗细均匀的铜导线制作的正六边形线框，垂直于匀强磁场放置，点与直流电源相接，边受到的安培力大小为，不考虑各边之间的相互作用，则边受到的安培力大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】设总电流为，流过的电流为，流过的电流为，边的电阻为，由并联分流原理可得
解得
，
边受到的安培力大小为
则边受到的安培力大小为
故选C
2. 使用蓝牙耳机可以接听手机来电，已知蓝牙通信的电磁波波段为，可见光的波段为，下列说法正确的是（ ）
A. 在中国空间站可以使用蓝牙耳机收听音乐
B. 真空中蓝牙通信的电磁波波长比可见光的波长短
C. 蓝牙通信的电磁波的能量子比可见光的能量子大
D. 蓝牙通信电磁波在真空中的传播速度比可见光的传播速度小
【答案】A
【解析】A．电磁波传播不需要介质，在中国空间站可以使用蓝牙耳机收听音乐，故A正确；
BD．蓝牙通信电磁波在真空中的传播速度等于可见光的传播速度，都为光速，蓝牙通信电磁波的频率小于可见光的频率，根据可知，真空中蓝牙通信的电磁波波长比可见光的波长长，故BD错误；
C．蓝牙通信电磁波的频率小于可见光的频率，根据可知，蓝牙通信的电磁波的能量子比可见光的能量子小，故C错误。
故选A。
3. 图示为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光。下列说法正确的是（ ）
A. 波动性最强的光是由能级跃迁到能级产生的
B. 频率最小的光是由能级跃迁到能级产生的
C. 这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光
D. 辐射出的这几种光照射逸出功为的金属铂都能发生光电效应
【答案】A
【解析】AB．根据
可知由能级跃迁到能级产生的光，能量最小，频率最小，波长最长，波动性最强，故A正确，B错误；
C．这些氢原子总共可辐射出
种不同频率的光
故C错误；
D．由能级跃迁到能级辐射出的光子能量为
不能使逸出功为的金属铂发生光电效应，
故辐射出的这几种光照射逸出功为的金属铂不都能发生光电效应
故D错误。
故选A。
4. 核污染水中含有多种放射性成分，其中有一种同位素氚可能会引起基因突变，氚会发生衰变，其半衰期为12.43年。用中子轰击金属锂能产生氚，其核反应方程式为，下列有关氚的说法正确的是（ ）
A. 如果金属罐中密封有1kg氚，12.43年后金属罐的质量将减少
B. 氚发生衰变时产生的粒子带负电
C. 中子轰击锂产生氚的核反应，属于重核裂变
D. 氚气在氧气中燃烧生成超重水，化学性质稳定，不再具有放射性
【答案】B
【解析】A．如果金属罐中密封有1kg氚，12.43年后金属罐中的氚会有一半发生衰变，但产生的新物质还在金属罐内，金属罐的质量不会减少，故A错误；
B．氚发生衰变时会放出高速运动的电子，带负电，故B正确；
C．用中子轰击锂能产生氚，属于人工转变，不是重核裂变，故C错误；
D．氚气在氧气中燃烧生成超重水，化学性质稳定，但还是具有放射性，故D错误。
故选B。
5. 电磁轨道炮是利用安培力使金属炮弹获得极大动能的先进武器。如图所示为电磁炮的原理简图，炮弹为阻值为的导体，放置在光滑的电阻不计的金属轨道上，轨道水平放置，电源内阻为。当炮弹放入轨道后，受到垂直纸面向内的匀强磁场对其的安培力作用，使其加速后射出。下列说法正确的是（ ）
A. 电源输出的电能完全转化为了炮弹的动能
B. 炮弹所受到的安培力大小恒定不变
C. 炮弹在轨道上的加速度逐渐减小
D. 炮弹出膛时获得的动能与轨道长度成正比
【答案】C
【解析】A．电源输出的电能并不是完全转化为炮弹的动能，还转化为电路的焦耳热，故A错误；
BCD．炮弹运动过程中切割磁感线产生反向感应电动势，使得电路总电动势逐渐减小，则电路电流逐渐减小，根据可知，炮弹所受到的安培力逐渐变小，合外力逐渐减小，在轨道上的加速度逐渐减小，当反向感应电动势等于电源电动势时，炮弹不再受安培力作用，炮弹速度达到最大，则有
可得
可知不断增加轨道的长度，当炮弹已经达到最大速度后，出膛时获得的动能就不再增加，故BD错误，C正确。
故选C。
6. 如图a所示是高频焊接原理示意图，线圈中通以图b所示的交变电流时（以电流顺时针为正方向），待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流流过工件产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，下列说法正确的是（ ）
A. 待焊接金属工件中产生的感应电流为直流电
B. 图中的交流电的频率越小，焊缝处的温度上升越快
C. 内，工件中的感应电流在减小
D. 内，工件中的感应电流方向为顺时针
【答案】D
【解析】A．因为线圈中通过的是正弦交变电流，电流的变化率在时刻发生变化，金属工件的磁通量的变化率也在变化，根据公式可得，线圈中感应电动势在时刻变化，所以在金属工件中的感应电流是交流电。故A错误；
B．根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中电流变化频率越高，金属工件的磁通量变化频率就越高，根据公式可得，工件中产生的感应电动势就越大，感应电流越大，焊缝处的温度升高的就越快，故B错误；
C．内，线圈中的电流变化率在变大，所以金属工件的磁通量变化率也在增大，根据公式可得，工件中产生的感应电动势在增大，所以工件中的感应电流在增大。故C错误；
D．内，线圈中的电流沿逆时针增大，根据“增反减同”及右手定则可以判断出工件中的感应电流方向为顺时针。故D正确。
故选D。
7. 在图（a）所示的交流电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为，原线圈串联电阻后接交流电源，均为固定电阻，，各电表均为理想电表。已知电阻中电流随时间变化的正弦曲线如图（b）所示。下列说法正确的是（ ）
A. 电流表的示数为B. 原线圈中交流电频率为
C. 交流电源输出电压为D. 电压表的示数为
【答案】D
【解析】A．由图（b）可知，电流表的读数
故A错误；
B．由图（b）可知，交流电的周期
交流电的频率
故B错误；
C．由理想变压器的电流比
解得通过原线圈的电流
由理想电压的电压比得
原线圈电压
交流电源输出电压
故C错误；
D．电压表的示数
故D正确。
故选D。
二、多项选择题（本题有5小题，在每小题给出的4个选项中有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选或不选的得0分，共20分）
8. 如图所示，边长为的等边三角形区域内，存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为。若将质量为、电荷量为的带正电粒于从顶点沿角平分线方向以不同的速率射入磁场区域内，不计粒子重力，则（ ）
A. 粒子可能从点射出
B. 粒子入射速率为时，从点射出
C. 粒子入射时的速率越大，在磁场中的运动时间一定越短
D. 从边射出的粒子，出磁场时的速度方向都相同
【答案】BD
【解析】A．根据左手定则，粒子会向偏转，不可能从点射出，故A错误；
B．根据洛伦兹力提供向心力
若粒子从点射出，根据几何关系有
解得粒子入射速率为
故B正确；
CD．粒子在磁场中的运动周期为
设粒子运动轨迹对应的圆心角为，粒子在磁场中的运动时间为
当粒子的速度小于等于时，粒子都打在边上，其轨迹对应的圆心角都相等，都等于，在磁场中的运动时间相等，则粒子入射时的速率越大，在磁场中的运动时间不一定越短，从边射出的粒子，在磁场中偏转角度相同，出磁场时的速度方向都相同，故C错误，D正确。
故选BD。
9. 下列关于气体、液体和固体性质的说法，正确的是（ ）
A. 因为空气分子在永不停息地做无规则运动，故教室不需要经常开窗通风
B. 中国空间站内，虽然处于失重环境，宇航员仍能够用毛笔写字
C. 浸润液体在毛细管中会上升，通常情况下，毛细管（足够长）越细，液体最大上升高度越高
D. 大块塑料粉碎成形状相同的颗粒，每个颗粒即为一个单晶体
【答案】BC
【解析】A．若不开窗通风，即使空气分子在永不停息地做无规则运动，空气中的氧气消耗过多时，容易引起人体的不适，经常开窗通风，能够保持室内空气新鲜流通，新鲜空气里有充足的氧气，能促进人体新陈代谢，可知，即使空气分子在永不停息地做无规则运动，教室仍然需要经常开窗通风故A错误；
B．墨汁对纸张是浸润液体，可知，中国空间站内，虽然处于失重环境，宇航员仍能够用毛笔写字，故B正确；
C．浸润现象中，附着层内液体分子之间表现为斥力作用，可知，浸润液体在毛细管中会上升，通常情况下，毛细管（足够长）越细，液体最大上升高度越高浸润液体在毛细管中会上升，通常情况下，毛细管（足够长）越细，液体最大上升高度越高，故C正确；
D．大块塑料粉碎成形状相同的颗粒，每个颗粒仍然为非晶体，故D错误。
故选BC。
10. 炎炎夏日，某同学把封闭有少量空气的膨化食品包装袋放入冰箱的冷藏室，若包装袋不漏气，冰箱内、外气压相等且不变，包装袋内的空气可视为理想气体，则经过一段时间后（ ）
A. 包装袋内空气的内能减少
B. 包装袋内空气对外做正功
C. 包装袋内空气的所有分子的动能都减小
D. 单位面积上包装袋内所受到的平均作用力不变
【答案】AD
【解析】A．包装袋内的理想气体温度随着放进冷藏室而降低，故内能减少，故A正确；
B．包装袋内的空气做等压变化，由盖一吕萨克定律有
可得温度降低时，包装袋内的空气体积减小，外界对包装袋内的空气做正功，故B错误；
C．温度降低，分子平均动能减小，但每个分子动能的变化不能确定，故C错误；
D．包装袋内空气的压强不变，故单位面积上包装袋内所受到的平均作用力不变，故D正确。
11. 光电管是一种将光信号转换为电信号的器件。将光电管接入图示电路中，用频率为的光照射板，调节滑动变阻器的滑片，当灵敏电流计的示数为时，电压表的示数为，此电压通常也称为遏止电压。已知普朗克常量为，电子电荷量为，下列说法正确的是（ ）
A. 遏止电压与光电子从板逸出后的初动能成反比
B. 若增大入射光的强度，遏止电压会增大
C. 板材料的逸出功为
D. 仅增大入射光的频率，要使的示数为0，则需向右调节滑片
【答案】CD
【解析】A．根据动能定理
c
整理得
可知遏止电压与光电子从板逸出后的初动能成正比，故A错误；
BC．根据光电效应方程
根据动能定理
可得板材料的逸出功为
遏止电压为
可知遏止电压与入射光的强度无关，故B错误，C正确；
D．仅增大入射光的频率，遏止电压增大，要使的示数为0，则需向右调节滑片，故D正确。
故选CD。
12. 回旋加速器的工作原理如图所示，置于真空中的D形金属盒半径为，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过狭缝的时间可忽略不计，磁感应强度为的匀强磁场与盒面垂直，A处粒子源产生的粒子质量为，电荷量为，在加速器中被加速。设粒子初速度为零，高频交流电压为，加速过程中不考虑重力作用和相对论效应，则（ ）
A. 增大加速电压，粒子达到最大动能所用时间减少
B. 增大加速电压，粒子的最大动能增加
C. 增大磁感应强度，若该粒子仍能正常加速，则交变电流的频率增大
D. 增大磁感应强度，并使粒子正常加速，粒子的最大动能不变
【答案】AC
【解析】A．因粒子达到最大动能
最大动能是一定的，则增大加速电压，粒子被加速的次数较小，则达到最大动能所用时间减少，选项A正确；
B．根据
可知粒子的最大动能与加速电压U无关，选项B错误；
C．根据
可知，增大磁感应强度B，若该粒子仍能正常加速，则交变电流的频率增大，选项C正确；
D．根据
增大磁感应强度B，并使粒子正常加速，粒子的最大动能变大，选项D错误。
故选AC。
第二卷（共52分）
三、实验题（12分）．
13. 两个实验小组做“探究等温情况下一定质量气体的压强与体积的关系”的实验。
（1）第一个实验小组的同学利用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律，注射器中密封了一定质量的气体。
①实验过程中，下列操作正确的是________。（填正确答案标号）
A．应该以较快的速度推拉柱塞来改变空气柱的体积
B．实验前应先利用天平测量出注射器、柱塞及压力表的总质量
C．推拉柱塞时，手不可以握住整个注射器
D．实验过程中要保证橡胶套的密闭性良好，以保证空气柱的质量一定
②实验时，缓慢推动活塞，注射器内气体的体积逐渐减小。若实验过程中环境温度逐渐降低，测得多组空气柱的压强p和体积V的数据，则实验得到的图像应为下图中的________。（填正确答案标号）
（2）第二个实验小组的同学用气体压强传感器做实验，实验装置如图乙所示。在操作规范、不漏气的前提下，测得多组压强p和体积V的数据并作出图像，发现图线不过坐标原点，如图丙所示。造成这一结果的原因是________________________；图丙中的物理含义是________________________。
【答案】（1）CD##DC A （2）胶管的容积不可忽略 连接压强传感器和注射器的胶管的容积
【解析】（1）①[1]A．应该以较慢的速度推拉柱塞来改变空气柱的体积，以避免操作动作过快使空气柱的温度发生改变，A项错误；
B．因压强由压力表测得，不是由平衡条件计算出的，所以实验前不需要利用天平测量出注射器、柱塞及压力表的总质量，B项错误；
C．实验过程中手不能握住注射器前端，以免改变空气柱的温度，使气体发生的不是等温变化，C项正确；
D．实验过程中要保证橡胶套的密闭性良好，以保证空气柱的质量一定，D项正确。
故选CD。
②[2]根据理想气体状态方程
可得
可知随着环境温度逐渐降低，图像的斜率会逐渐减小，A项正确。
（2）[3][4]根据玻意耳定律得
解得
造成这一结果的原因是胶管的容积不可忽略；图丙中的物理含义是连接压强传感器和注射器的胶管的容积。
14. 同学们用可拆变压器探究“变压器电压与匝数的关系”，可拆变压器如图甲、乙所示。
（1）下列说法正确的是______（填正确答案标号）
A. 变压器的铁芯用硅钢片粘合而成，硅元素掺入铁芯有利于减小其电阻率，增强铁芯的导电性能
B. 可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响
C. 实验中为了保证安全，使用的电源电压不宜太高，可以用4节干电池串联作为电源
D. 变压器的副线圈不接用电器时，整个电路就不消耗电能，实验时可以长时间将原线圈接在电源上，没有什么影响
（2）小明同学把交流电源接在原线圈两端，调节学生电源使变压器输入电压为，用多用电表交流电压档测量副线圈两端电压，测量结果如图丙所示，示数为______。
【答案】（1）B （2）4.4
【解析】（1）A．变压器的铁芯用硅钢片粘合而成，硅元素掺入铁芯有利于减小漏磁等误差，故A错误；
B．本实验采用控制变量法，可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故B正确。
C．实验中为了保证安全，使用的电源电压不宜太高，干电池是直流电源，不能作为电源，故C错误；
D．变压器的副线圈不接用电器时，整个电路依然会消耗电能，实验时不可以长时间将原线圈接在电源上，会造成浪费，故D错误；
故选B。
（2）用多用电表交流电压档测量副线圈两端电压，分度值为0.2V，读数为4.4V。
四、计算题（共4题，满分40分。写出必要的文字说明、方程式或重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
15. 图甲中空气炸锅是一种新型的烹饪工具，图乙为某型号空气炸锅的简化模型图，空气炸锅中有一气密性良好的内胆，内胆内的气体可视为质量不变的理想气体，已知胆内初始气体压强为，温度为，现启动加热模式使气体温度升高到，此过程中气体吸收的热量为，内胆中气体的体积不变，求：
（1）此时内胆中气体的压强；
（2）此过程内胆中气体的内能增加量。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）根据题意可知，气体体积不变，气体为等容变化，根据查理定律可得
解得
（2）根据热力学第一定律有
由于气体的体积不变，所以
解得
16. 如图所示，在磁感应强度大小为B＝1T、水平向外的匀强磁场中，把质量为m＝0.2kg、电荷量为q＝0.1C的带负电小球用绝缘细线悬挂在O点，细线长度为L＝1m。现将小球从细线与竖直方向成θ＝37°角时由静止释放，小球在与磁场垂直的竖直面内摆动。不计空气阻力，重力加速度大小g取，sin37°＝0.7，cs37°＝0.8.求：

（1）小球第一次运动到最低点时的速率v。
（2）小球第一次运动到最低点时细线的拉力大小F。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）在从小球开始运动到第一次运动到最低点过程中，洛伦兹力不做功，由动能定理得
求得
（2）在最低点对小球分析
求得
17. 平行金属导轨与如图所示放置，与段水平且粗糙，金属棒与导轨间的动摩擦因数，DE与段倾斜且光滑，与水平面成角，空间中存在匀强磁场（整个装置都在磁场中），磁感应强度为，方向竖直向上，倾斜导轨间距为，水平导轨间距为，金属棒质量均为，接入回路的电阻均为，两金属棒间用轻质绝缘细线相连，中间跨过一个理想定滑轮，两金属棒运动时与导轨充分接触，两金属棒始终垂直于导轨且不会与滑轮相碰，金属导轨足够长，不计导轨电阻，，现将两金属棒由静止释放。
（1）判断两棒运动过程中， 棒中的电流方向，以及两棒各自受到安培力的方向；
（2）求两金属棒的速度的最大值。
【答案】（1）从a到b；水平向右，水平向左；（2）
【解析】（1）将两金属棒由静止释放，由
可知棒沿导轨向下运动，cd棒向右运动，闭合回路中磁通量减小，由楞次定律可知，棒中的电流方向为从a到b。
由左手定则可知棒受到安培力方向水平向右，cd棒到安培力的方向水平向左。
（2）当两金属棒加速度为0时速度最大，设最大速度为vm。对ab棒
对cd棒
此时回路中感应电动势为
由闭合电路欧姆定律可得
解得
18. 如图，在xOy平面第一象限有一匀强电场，电场方向平行y轴向下。在第四象限内存在一有界匀强磁场，左边界为y轴，右边界为的直线。磁场方向垂直纸面向外。一质量为m、带电量为q的正粒子从y轴上P点以初速度v0垂直y轴射入匀强电场，在电场力作用下从x轴上Q点以与x轴正方向成45°角进入匀强磁场。已知，不计粒子重力。求：
（1）电场强度的大小；
（2）要使粒子能再进入电场，磁感应强度B的范围；
（3）要使粒子能第二次进入磁场，磁感应强度B的范围。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）设粒子进入磁场时y方向的速度为，则有
设粒子在电场中运动时间为，则有
，，
联立解得电场强度的大小为
（2）粒子刚好能再进入电场的轨迹如图所示
设此时的轨迹半径为，由几何关系为
解得
粒子在磁场中的速度为
根据牛顿第二定律有
解得
则要使粒子能再进入电场，磁感应强度B的范围为
（3）要使粒子刚好能第二次进入磁场的轨迹如图所示
粒子从P到Q的时间为，则粒子从C到D的时间为，所以
设此时粒子在磁场中的轨道半径为，由几何关系有
可得
根据牛顿第二定律有
则
要使粒子能第二次进磁场，磁感应强度B的范围为
即