【物理】重庆市七校联盟2024-2025学年高二下学期期末考试试题（解析版）

这是一份【物理】重庆市七校联盟2024-2025学年高二下学期期末考试试题（解析版），共17页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，填空题，解答题等内容，欢迎下载使用。
第I卷（选择题 共43分）
一、单项选择题：共7小题，每题4分，共28分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 电磁波广泛应用于通信、能源、医学、军事、科研、工业、生活等领域，关于电磁波下列说法正确的是（ ）
A. 赫兹预言了电磁波的存在，麦克斯韦证实了电磁波的存在
B. 微波炉利用紫外线的热效应对食物加热
C. 电磁波不能在真空中传播
D. 紫外线可以用于杀菌消毒，γ射线可以摧毁病变的细胞
【答案】D
【解析】A．麦克斯韦建立了电磁场理论并预言了电磁波的存在，赫兹通过实验首次证实了电磁波的存在，故A错误；
B．微波炉利用微波（约2.45 GHz）使食物中的水分子共振产生热量，而非紫外线。紫外线热效应弱，主要用于杀菌，故B错误；
C．电磁波传播不需要介质，可在真空中传播（如太阳光），故C错误；
D．紫外线具有较高能量，能破坏微生物DNA结构，用于杀菌消毒；γ射线穿透力强，医学上通过高能辐射摧毁病变细胞（如放疗），故D正确。
故选D。
2. 在恒星内部的核聚变反应中，4个质子结合成一个氦核（），并释放正电子，已知质子、氦核的质量分别为和，且正电子的质量可忽略不计。1u=931MeV/c2，c为光速，该反应释放的能量大约为（ ）
A. 6MeVB. 12MeVC. 27MeVD. 52MeV
【答案】C
【解析】根据质能方程
质量亏损
代入数据
能量计算
3. 1995年科学家“制成”了反氢原子，它是由一个反质子和一个围绕反质子运动的正电子组成的，反质子和质子有相同的质量，带有等量异号电荷。反氢原子和氢原子有相同的能级分布，氢原子能级如图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A. 反氢原子光谱与氢原子光谱不相同
B. 大量处于n=4能级的反氢原子向低能级跃迁时，最多可以辐射出6种不同频率的光子
C. 处于基态的反氢原子的电离能是12.6eV
D. 大量处于n=4能级的反氢原子向低能级跃迁时，有5种频率的辐射光子能使逸出功为2.25eV的钾发生光电效应
【答案】B
【解析】A．因为反氢原子和氢原子有相同的能级分布，因此二者具有相同的光谱，故A错误；
B．大量处于n=4能级的反氢原子向低能级跃迁，最多可以辐射出6种不同频率的光子，故B正确；
C．处于基态的反氢原子的电离能是，具有大于或等于能量的光子可以使反氢原子电离，故C错误；
D．大量处于n=4能级的反氢原子向低能级跃迁时，其中从n=4能级、n=3能级、n=2能级跃迁到n=1能级时以及从n=4能级跃迁到n=2能级时，辐射出的光子的能量大于2.25eV，故有4种频率的辐射光子能使逸出功为2.25eV的钾发生光电效应，D错误。
故选B。
4. 理想变压器的原线圈通过a或b与频率为f、电压为u的交流电源连接，副线圈接有三个支路，如图所示（光敏电阻的阻值随着光照增加而减少）。当S接a时，三个灯泡均发光，下列说法正确的是（ ）
A. 若电容C减小，则L1灯泡变暗
B. 若频率f减小，则L2灯泡变暗
C. 若RG上光照减弱，则L3灯泡变亮
D. 若S接到b时，则三个泡均变暗
【答案】A
【解析】A．电容减小，对交流电的阻碍作用增大，则L1灯泡变暗，故A正确；
B．频率f减小，则电感的阻碍作用减小，则L2灯泡变亮，故B错误；
C．光敏电阻光照减弱，阻值增大，由于各支路电压不变，则L3灯泡电流变小，变暗，故C错误；
D．S接到b时，根据变压比可知，副线圈电压增大，则三个泡均变亮，故D错误。
故选A。
5. 2024年4月12日，重庆天空略显昏黄，空气中弥漫着沙尘的气息。据气象监测数据显示，受北方沙尘传输影响，重庆多地空气质量指数上升，市民纷纷表示能感受到空气中颗粒物增多。据专家分析，此次沙尘天气是由于蒙古气旋等天气系统导致蒙古及我国北方地区沙尘扬起，并随气流远距离传输至重庆等南方地区。关于此次沙尘天气下列说法正确的是（ ）
A. 空气中弥漫的沙尘颗粒的运动就是分子热运动
B. 空气中的沙尘颗粒运动的动力来源于分子间相互作用力
C. 沙尘颗粒内部分子运动的速率分布会受温度的影响
D. 对于不同的沙尘颗粒，温度越高，沙尘颗粒的内能就越大
【答案】C
【解析】A．沙尘颗粒是宏观物体，其运动是机械运动，而分子热运动是微观、无规则的运动，两者有本质区别，故A错误；
B．沙尘颗粒的运动由气流（风力）驱动，属于宏观机械力，而非分子间相互作用力，故B错误；
C．根据分子动理论，温度影响分子热运动的速率分布，温度越高，速率较大的分子占比增加。无论沙尘颗粒整体是否运动，其内部分子的速率分布必然受温度影响，故C正确；
D．内能由物质的量、温度、物态等因素共同决定。若不同沙尘颗粒质量不同，温度高的颗粒内能未必更大，故D错误。
故选C。
6. 如图所示，AC金属杆长度为R，绕O点做顺时针的匀速圆周运动，角速度为。OA之间的距离为R，在AC杆转过的区域有足够宽且垂直纸面向里的磁场，磁感应强度为B，则AC之间的电势差为（ ）
A B.
C. D.
【答案】B
【解析】磁场方向垂直纸面向里，杆AC顺时针绕O转动切割磁场，根据右手定则，A点的电势低于C点的电势。
A点的切割速度为
C点的切割速度为
则整个棒的平均速度为
根据法拉第电磁感应定律得
故选B。
7. 如图所示，xOy区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，一不计重力的带电粒子垂直磁场边界从M点以速度大小为射入磁场区域，从N点射出。已知OM=a，ON=，则下列说法正确的（ ）
A. 粒子带负电
B. 粒子做圆周运动的半径大小为3a
C. 若仅减小磁感应强度，则粒子将从N点下方射出
D. 若仅调节入射速度的大小，粒子从y轴上ON之间射出的速度范围为
【答案】D
【解析】A．粒子向左偏转，根据左手定则可知，粒子带正电，故A错误；
B．带电粒子从N点射出，洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动，由几何关系可得
解得r=2a，故B错误；
C．粒子做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有
解得
若减小磁感应强度，则轨道半径增大，可知，粒子可能从N点上方方射出，故C错误；
D．带电粒子从N点射出，则
带电粒子从O点射出，粒子做了半个圆周运动，则半径为， 则
则，即N点的速度大小是O点的速度大小的4倍。故D正确。
故选D。
二、多项选择题：共3小题，每题5分，共15分。每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. 某一可变体积容器内密封一定质量的理想气体，某一阶段时间内，气体从状态A先后变化为状态B和状态C。其压强p随着体积V的变化规律如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A. 从A到B状态过程中，气体的温度保持不变
B. 在A到B再到C到A状态过程中，气体对外界做功为0
C. 从C到A过程中，气体气体分子的平均动能变小
D. 从B到C过程中气体从外界吸收热量
【答案】CD
【解析】AC．气体从A到B状态过程中，由可知，气体从A到B状态过程中
气体从C到A状态过程中
所以从C到A状态过程中温度降低，分子平均动能变小，故A错误，C正确；
D．气体从B到C状态过程，气体温度升高，内能变大，气体体积变大，所以外界对气体做负功，由，可知，故D正确；
B．在A到B再到C到A状态过程中，图像所围的面积为做功，所以该过程气体对外界做功不为零，故B错误。
故选CD。
9. 图为通过远距离输电方式给新能源汽车充电桩供电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T1和降压变压器T2的原、副线圈匝数比分别为、，输电线总电阻为。在T1的原线圈两端接入一电压为的交流电。不考虑其它因素的影响，下列说法正确的是（ ）
A. 充电桩上交流电的频率为100Hz
B. 当充电桩使用个数增多时，T2的输出电压减小
C. 当T1输入功率为时，输电线上损失的电功率为
D. 当T1的输入功率为时，T2的输出电压有效值为
【答案】BD
【解析】A．由可知
则周期为，，故A错误；
B．若充电桩消耗的功率增大，则电源输入总功率变大，因为总电压不变，由可知升压变压器原线圈电流变大，升压变压器副线圈电流变大，则输电线上的损耗电压变大，降压变压器原线圈电压变小，则T2的输出电压减小，故B正确；
C．T1的输入电压为
T1的输入功率为时，则电流为
根据，解得
输电线上损失的电功率为，故C错误；
D．根据，解得
输电线两端的电压为
则
根据，解得，故D正确。
故选BD。
10. 如图，两根相同的半径为L的四分之一光滑圆弧金属导轨与光滑金属直导轨在CC′处平滑连接，两导轨间距为d，固定在水平桌面上，其所在平面竖直并平行。在AA′间接一定值电阻，在DD′间接一个小灯泡。空间充满竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B，图中未画出。现将一质量为m的金属棒MN平行于AA′放在圆弧轨道上距离水平桌面处由静止释放。金属棒运动过程中始终平行于AA′且接触良好，其中定值电阻、小灯泡、接入回路部分金属棒阻值均为R，其余电阻忽略不计。直导轨CD长为L，金属棒恰好停在CD中点位置。不考虑自感现象，流过小灯泡电流未达到额定值。下列说法正确的是（ ）
A. 金属棒在C处时速度最大
B. 金属棒运动过程中安培力始终做负功
C. 小灯泡上消耗的电能为
D. 流过金属棒的电荷量为
【答案】BC
【解析】A．对金属棒，当加速度为0时，其速度最大，金属棒在C处时，受到安培力作用，其合力不为0，所以速度不是最大。故A错误；
B．金属棒一直在切割磁感性，其作用一直是充当回路的电源，所以其受到的安培力一直做负功。故B正确；
C．整个过程中，金属棒下降，其减少的重力势能全部转化为回路的电能，所以
整个回路结构为定值电阻先与小灯泡并联，然后再和金属棒串联
所以
故C正确；
D．由，，
解得
又
所以，故D错误。
故选BC。
第II卷（非选择题 共57分）
三、填空题：本题共2小题，共16分。
11. （1）某实验小组“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，简要步骤如下：
A.用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴数，并算出一滴油酸酒精溶液的体积V0；
B.根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V；
C.用浅盘装入约2cm深的水，然后将爽身粉或石膏粉均匀地撒在水面上；
D.将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上；
E.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数（不足半个的舍去，多于半个的算一个），再根据方格的边长求出油膜的面积S；
F.用公式，求出薄膜厚度，即油酸分子直径的大小；
请将上述实验步骤中错误项修改到横线上：____________。
（2）在步骤D中滴入盛水浅盘中油酸酒精溶液所含的纯油酸的体积为，将画有油膜轮廓的玻璃板放在方格边长为1cm的坐标纸上，水面上散开的油膜轮廓如图所示，数出轮廓内的方格数为84个，油酸分子直径约为________m。（保留两位有效数字）
（3）若某学生计算油酸分子直径的结果偏大，可能是由于_____。
A. 水面上痱子粉撒得较多，油酸未完全散开
B. 油酸酒精溶液浓度计算值低于实际值
C. 计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
D. 求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴
【答案】（1）F.用公式，求出薄膜厚度，即油酸分子直径的大小 （2）4.8×10-10 （3）AC
【解析】（1）体积是一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，用公式，求出薄膜厚度，即油酸分子直径的大小；
（2）数得方格数为84个，所以油膜面积为
分子的直径为
（3）A．计算油酸分子直径的依据是，油酸未完全散开，则油膜面积的测量值偏小，使得油酸分子直径计算值偏大，故A正确；
B．油酸酒精溶液浓度计算值低于实际值，则一滴溶液中纯油酸体积的计算值偏小，使得油酸分子直径计算值偏小，故B错误；
C．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，则油膜面积的测量值偏小，使得油酸分子直径计算值偏大，故C正确；
D．求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴，则导致一滴溶液体积计算值偏小，一滴溶液中纯油酸体积计算值偏小，使得油酸分子直径计算值偏小，故D错误。
故选AC。
12. 为探究影响感应电流的因素，同学们做了如下实验。
（1）第一实验小组用如图甲器材实验。按实验要求在答题卡上补充连接电路。
（2）将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，发现电流计指针右偏，则保持开关闭合，以下操作中也能使电流计右偏的是______。
A. 向A线圈中插入铁芯
B. 拔出线圈A
C. 将滑动变阻器的滑片向左移动
D. 将滑动变阻器的滑片向右移动
（3）第二实验小组用如图乙器材实验。将线圈的两端与电压表相连，再分别使线圈缠绕在距离上管口10cm、15cm、20cm和25cm的位置。将强磁体从长玻璃管上端均静止下落，其加速穿过线圈。对比四次实验，当强磁体穿过线圈的极短时间内，下列说法错误的是 （选填选项前的字母）。
A. 电压表的示数依次变大
B. 线圈内磁通量的变化量相同
C. 强磁体所受的磁场力都是先向上后向下
D. 强磁体损失的机械能越大，产生的电压表示数越大
（4）实验结束后，某同学用如图所示可拆变压器，探究线圈两端电压与匝数的关系，输入输出如图所示。将单刀双掷开关打到1，增大副线圈匝数，小灯泡的亮度将________（填“变亮”“变暗”或“不变”）。该同学利用该装置进一步探究电容器对交变电流的影响，他将开关打到2，小灯泡发光，现增大输入端的交流电源频率，小灯泡的亮度将________（填“变亮”“变暗”或“不变”）。
【答案】（1） （2）AD （3）C （4）变亮 变亮
【解析】（1）补充连接电路，如图
（2）A．将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，发现电流计指针右偏，可知当线圈B中的磁通量增加时，电流计指针右偏。插入铁芯，线圈B中的磁通量增加，电流计指针右偏，故A正确；
B．拔出线圈A，线圈B中的磁通量减少，电流计指针左偏，故B错误；
C．将滑动变阻器的滑片向右移动，线圈A中电流减小，线圈B中的磁通量减少，电流计指针左偏，故C错误；
D．将滑动变阻器的滑片向左移动，线圈A中电流增大，线圈B中的磁通量增加，电流计指针右偏，故D正确。
（3）A．增加线圈与磁体的距离时，磁体穿过线圈的速度增加，引起的磁通量变化率增加，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中感应电动势增加，所以电压表示数变大。电压表的示数依次变大，故A正确，不符合题意；
B．线圈内磁通量的变化量相同，故B正确，不符合题意；
C．根据楞次定律，强磁体所受的磁场力都是向上，故C错误，符合题意；
D．强磁体下落高度越高，穿过线圈时速度越大，根据法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势越大，感应电流越大，强磁体损失的机械能越大，产生的电压表示数越大，故D正确，不符合题意。
故选C。
（4）[1]将单刀双掷开关打到1，增大副线圈匝数，根据原副线圈电压与其匝数成正比，当增大副线圈匝数，小灯泡的电压增大，那么小灯泡的亮度将变亮；
[2]将开关打到2，小灯泡发光，根据容抗公式 ，现增大输入端的交流电源频率，通过电容器的电流更大，灯泡会变亮。
四、解答题：本题共3小题，共41分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13. 无人机在农业领域得到了广泛应用，某型号无人机携带的农药储存罐可视为一个用药液封闭有空气的密闭容器，内部装有一定质量的农药和气体，初始时气体压强为Pa。
（1）当无人机在高空作业时，储存罐内温度不变，罐内气体压强变为，求此时储存罐内气体的体积。
（2）为了保证农药的顺利喷洒，需要向储存罐内注入一定质量的空气，使罐内气体的压强增大到Pa，保持罐内气体温度不变，求注入气体与罐内原有气体质量之比。
【答案】（1）6.25L （2）
【解析】（1）因为气体温度不变，根据玻意耳定律
可得
代入数据得
（2）设注入气体在压强为时的体积为V3， 以储存罐内原有气体和注入气体整体为研究对象，根据玻意耳定律有
代入数据得
注入气体与罐内原有气体质量之比为
14. 某同学家长在操控电磁炉时，感受到了来自金戒指的刺痛。如图所示，该同学为了探究金戒指在变化磁场中的热效应，将金戒指视为半径为r的单匝圆形线圈，线圈接触口处电阻为R0其余电阻可以不计。放置在磁场中，磁感应强度方向垂直于戒指平面。若磁感应强度大小在t时间内从0均匀增加到B，求：
（1）金戒指中的感应电动势和电流；
（2）金戒指中电流产生的热量和通过接触口的电荷量。
【答案】（1） （2），
【解析】（1）根据法拉第电磁感应定律
其中，（S为圆形线圈面积），，
所以感应电动势
因为其余电阻不计，所以电流
（2）电流产生的热量
通过接触处的电荷量
15. 如图甲所示，在平面直角坐标系xy中区域内有范围足够大的匀强磁场，磁感应强度方向垂直于纸面向外。在坐标原点O处有一个离子源。它能够向平面内各个方向均匀发射质量为m，电量为q，速率为的带正电粒子（不计重力）。其中沿Y轴正方向发射的粒子恰好不能离开磁场。不计粒子间的相互作用力和磁场的边界效应。求：
（1）磁感应强度B的大小和粒子在磁场中运动的最短时间。
（2）在磁场边界Y=a上有粒子射出的区域长度和射出粒子数目与离子源发射粒子总数的百分比。
（3）如图乙所示，原磁场不变。现在Y