[物理]四川省乐山市2023-2024学年高二下学期期末考试试题(解析版)

这是一份[物理]四川省乐山市2023-2024学年高二下学期期末考试试题(解析版)，共16页。试卷主要包含了考试结束后，将答题卡交回等内容，欢迎下载使用。

本试题卷共四个大题，共6页，满分100分，考试时间75分钟。考生作答时，须将答案答在答题卡上，在本试题卷、草稿纸上答题无效。
注意事项：
1．答第Ⅰ卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号、考试科目用铅笔涂写在答题卡上。
2．每小题选出答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦擦干净后，再涂选其它答案，不准答在试题卷上。
3．考试结束后，将答题卡交回。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 人类对原子结构的认识经历了一段漫长的时期，其中提出原子的“核式结构模型”，被称为“近代原子核物理之父”的物理学家是（ ）
A. 汤姆孙B. 卢瑟福C. 玻尔D. 密立根
【答案】B
【解析】提出原子的“核式结构模型”，被称为“近代原子核物理之父”的物理学家是卢瑟福。
故选B。
2. 做简谐运动的物体，当物体的位移为正值时，下列说法正确的是（ ）
A. 速度一定为正值，回复力一定为正值
B. 速度一定为负值，回复力一定为负值
C. 速度不一定为正值，回复力一定为正值
D. 速度不一定为正值，回复力一定为负值
【答案】D
【解析】当物体的位移为正值时，速度不一定为正值，回复力一定为负值，故ABC错误，D正确。
故选D。
3. 如图是某交变电流的图像，这一交变电流的电流有效值为（ ）
A. B. 3AC. D.
【答案】A
【解析】设这一交变电流的电流有效值为，根据有效值定义可得
解得
故选A。
4. 如图，一束光从真空中沿半径射入半球形玻璃砖，在O点分为两束单色光a、b。单色光a、b在真空中的波长分别为、，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为、，O为玻璃砖球心。则下列说法正确的是（ ）
A. ，B. ，
C. ，D. ，
【答案】C
【解析】根据全反射临界角公式
由图可知单色光a的临界角较小，则有
由于玻璃砖对单色光a的折射率较大，则单色光a的频率大于单色光b的频率，则单色光a的波长小于单色光b的波长，即。
故选C。
5. 矩形线圈的匝数为10匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过每一匝线圈的磁通量随时间变化的规律如图所示。已知取3.14，下列说法正确的（ ）
A. 正弦式交流电的频率为5Hz
B. 时，线圈中感应电动势达到最大值
C. 线圈中感应电动势的最大值为314V
D. 1s内电流方向变换50次
【答案】C
【解析】A．正弦式交流电的频率为
故A错误；
B．时，线圈中磁通量最大，线圈位于中性面，感应电动势为0，故B错误；
C．线圈中感应电动势的最大值为
故C正确；
D．1个周期电流方向改变2次，1s内电流方向变换100次，故D错误。
故选C。
6. 如图是LC振荡电路和通过点Q的电流随时间变化的规律。若把流过点Q向右的电流规定为正方向，则下列说法正确的是（ ）
A. 在内，电容器C在放电
B. 在内，电容器C上极板带正电
C. 在内，电场能正在转化为磁场能
D. 在内，点Q的电势比点P的高
【答案】B
【解析】AC．由图像可知，在内，电流逐渐减小，则磁场能逐渐减小，电场能逐渐增大，即磁场能正在转化为电场能，电容器正在充电，故AC错误；
BD．在内，电流方向为正方向，即电流方向由下极板流向上极板，且电容器正在充电，则电容器C上极板带正电，点Q的电势比点P的低，故B正确，D错误。
故选B。
7. 如图是电容式位移传感器的简化原理图，1为与被测物体相连的动极板，2为平行板电容器的静止极板（一般称为定极板），1和2之间充满空气的间隙随着物体的位移而发生改变。已知两极板分别带上等量异种电荷且电荷量恒定不变，则下列说法正确的是（ ）
A. 被测物体向上移动，极板间的电势差增大
B. 被测物体向上移动，极板间的电势差减小
C. 被测物体向下移动，极板间的场强增大
D. 被测物体向下移动，极板间的场强减小
【答案】A
【解析】AB．根据
可知被测物体向上移动，极板间距增大，则电容器的电容减小，由
可知当极板上电荷量恒定不变时，极板间的电势差增大。故A正确；B错误；
CD．根据
联立，解得
可知，被测物体向下移动，极板间场强不变。故CD错误。
故选A。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 古有“长袖善舞”之说，水袖作为我国戏曲的表现道具，体现了中国古典舞的气韵。图1是时水袖形成的一列简谐横波，图2是平衡位置位于处的质点M的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A. 该列横波沿x轴正方向传播
B. 该列横波传播速度为20cm/s
C. 质点M的振动方程为
D. t=1.25s时，质点N回到平衡位置
【答案】BC
【解析】A．由图2可知时质点M向y轴负方向振动，结合图1可知该列横波沿x轴负方向传播，故A错误；
B．由图1可知波长
由图2可知周期
则该列横波传播速度为
故B正确；
C．由图1可知振幅
又
由于时质点M向y轴负方向振动，所以时质点M在平衡位置向y轴正方向振动，质点M的振动方程为
故C正确；
D．由
由于波的传播也是波形的传播，由于波沿x轴负方向传播，t=1.25s时，图1中处的波形传播到处，即t=1.25s时，质点N在波峰位置，故D错误。
故选BC。
9. 一光电管的阴极K用截止频率为的金属制成，把此光电管接入电路，如图所示。闭合开关S，用频率的紫外线射向阴极K，电流表有示数。已知普朗克常量为h，每一个光电子的电荷量为e，则下列说法正确的是（ ）
A. 此时发生光电效应，有
B. 逸出的光电子最大初动能为
C. 若要电流表示数为零，光电管两极需加电压为
D. 入射光的频率增大，电流表的示数一定增大
【答案】AC
【解析】A．用频率的紫外线射向阴极K，电流表有示数，说明发生了光电效应现象，则
故A正确；
B．逸出的光电子最大初动能为
故B错误；
C．由
解得
故C正确；
D．增大入射光的频率，根据光电效应方程知，光电子的最大初动能增大，光电子数目不会增多，则光电流不会增大，故D错误。
故选AC。
10. 如图，理想变压器原副线圈的匝数之比为2∶1，原线圈一侧接入一输出电压有效值恒为的正弦式交流电源，接入电路的四个定值电阻阻值关系为。则下列说法正确的是（ ）
A. S断开时，
B. S闭合前后，消耗的功率之比为64∶25
C. S闭合前后，两端的电压之比为5∶4
D. S闭合后，、消耗的功率之比为1∶2
【答案】BD
【解析】A．设，S断开时，设原线圈的电流为I1，原线圈两端电压为，副线圈的电流为I2，根据变压器知识可知
解得
，
由图可知
，
解得
，，
故A错误；
B． S闭合前，消耗的功率为
S闭合后，设原线圈的电流为，副线圈的电流为，副线圈两端电压为，则有
，，
解得
，
则S闭合后，消耗的功率为
S闭合前后，消耗的功率之比为
故B正确；
C． S闭合前，两端的电压为
S闭合后，两端电压为
S闭合前后，两端的电压之比为
故C错误；
D．S闭合后，消耗的功率为
S闭合后， 消耗的功率为
S闭合后，、消耗的功率之比为
故D正确。
故选BD。
三、实验题：本题共2小题，共15分。
11. 在“测量玻璃折射率”的实验中，某同学使用平行玻璃砖，操作正确后得到了图1所示的实验光路图及相关角度。
（1）如果有多块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选择宽度______（选填“大”或者“小”）的玻璃砖进行实验；
（2）操作过程中为得到更好的实验效果，下列操作中正确的是______；
A. 入射角应选择尽量小些
B. 大头针插在纸面上时可以不与纸面垂直
C. 大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些
D. 改变入射角的大小，多做几次实验
（3）此玻璃砖的折射率计算式为______（用图中的表示）；
（4）若该同学画玻璃砖的界面时，不小心将两界面、间距画得比玻璃砖实际宽度大些，如图2所示，则他所测得的折射率______（选填“偏大”“偏小”或者“不变”）。
【答案】（1）大 （2）CD （3） （4）偏小
【解析】（1）为了减小实验的误差，应选用宽度较大的玻璃砖来测量。
（2）A．为了减小测量的相对误差，选择的入射角应尽量大些，故A错误；
B．为了准确确定入射光线和折射光线，大头针应垂直地插在纸面上，故B错误；
C．为了减小角度引起的误差，大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些时，故C正确；
D．改变入射角的大小，多做几次实验，能更好的得到实验结论，故D正确。
故选CD。
（3）此玻璃砖的折射率计算式为
（4）作出光路图，如图所示
实线是真实的光路图，虚线是玻璃砖宽度画大后的光路图，由图看出，在这种情况测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实的折射角偏大，根据折射定律可知，测得的折射率偏小。
12. 在“单摆测重力加速度”的实验中，某同学想到利用手机传感器、小铁球、小磁粒进行以下实验：
①如图1（a）所示将小磁粒吸附在小铁球正下方使小磁粒轴线与摆线共线，用铁夹将摆线上端固定在铁架台上，组装完成实验装置如图1（b）所示；
②用刻度尺测量摆线长度为l，没有测量小铁球直径和小磁粒的厚度；
③将手机磁传感器置于小磁粒平衡位置正下方，利用磁传感器测量磁感应强度随时间的变化；
④将带有小磁粒的铁球由平衡位置拉开一个小角度，由静止释放，运行手机软件记录磁感应强度的变化曲线如图2所示。
试回答以下问题：
（1）由图2可知，单摆的周期为______；
（2）改变摆线长度l，重复步骤②③④的操作，可以得到多组周期T和摆线长度l的值，以______（选填“”“”或者“”）为纵坐标，l为横坐标，描点作图。若得到的图像如图3所示，图像的斜率为k，则重力加速度的测量值为______；
（3）使用上述数据处理方法，在不考虑其他测量误差的情况下，步骤②的操作对重力加速度的测量值______（选填“有”或“无”）影响。
【答案】（1） （2） （3）无
【解析】（1）根据单摆的运动规律可知，一个周期内应该有两个电磁感应的最大值；由图2可知，单摆的周期为
（2）[1][2]设摆线下端与小铁球和小磁粒整体的重心距离为，根据单摆周期公式可得
可得
则以为纵坐标，l为横坐标，描点作图；若得到的图像如图3所示，图像的斜率为k，则有
可得重力加速度的测量值为
（3）使用上述数据处理方法，在不考虑其他测量误差的情况下，步骤②的操作不影响图像的斜率，所以对重力加速度的测量值无影响。
四、计算题：本题共3小题，共42分。计算题要求写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，只写出最后答案的不能给分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13. 如图所示，三角形ABC为三棱镜的横截面，真空中一细束单色光从ABC的侧面AC上中点D点入射，改变入射角i，当AC侧面的折射光线与BC边平行时，恰好没有光线从AB侧面边射出棱镜，已知，且，，真空中的光速为c，结果可以使用分数表示，求：
（1）该棱镜对该单色光的折射率；
（2）该单色光从D点入射到第一次从棱镜中射出传播的时间。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）根据题意画出该单色光在三棱镜中的光路图
单色光在AB边恰好发生全反射，由几何关系可得
又
可得
（2）由几何关系可得单色光的三棱镜中的传播距离为
已知可得，单色光的三棱镜中的传播速度为
单色光的三棱镜中的传播时间为
14. 战绳运动是一项超燃脂的运动。某次健身时，有两位健身者甲、乙分别抓住相同的战绳上下舞动形成向右传播的简谐波，如图1所示。某时刻开始计时，时两列波的图像如图2所示，P、Q曲线分别为甲、乙的一个绳波，O点为手握的绳子一段，向右为x轴正方向。已知绳波的速度为，求：
（1）甲、乙的绳端振动频率和之比；
（2）以图2所示为时刻，写出乙运动员的绳中，平衡位置为4m处质点的振动方程。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）由波形图可知
，
由可得
（2）振动方程为，由波形图可知绳波乙的振幅
绳波乙的周期
平衡位置为4m位置处的质点，再过会运动到负向最大位移处可得
解得
所以平衡位置为4m位置处的质点的振动方程为
15. 如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈abcd匝数N=100匝，面积S=0.03m2，线圈匀速转动的角速度ω=100π rad/s，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的总电阻为R10Ω，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为n3：n410：1，若用户区标有“220V，8.8kW”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻r不可忽略。求：
（1）交流发电机产生电动势的最大值Em；
（2）输电线路上损耗的电功率ΔP；
（3）若升压变压器原、副线圈匝数比为n1：n21：8，交流发电机线圈电阻r上的热功率与输电线上损耗的电功率之比。
【答案】（1）；（2）160W；（3）4：1
【解析】（1）电动势的最大值
（2）设降压变压器原、副线圈电流分别为，电动机恰能正常工作，有
由于，解得
所以输电线路上损耗的电功率
（3）由于，可得
升压变压器副线圈两端电压
又由，可得
又升压变压器的原线圈输入功率
又
解得
故发电机线圈内阻上消耗的热功率
所以