福建省厦门市2024-2025学年高二下学期期末质量检测物理试卷（解析版）

这是一份福建省厦门市2024-2025学年高二下学期期末质量检测物理试卷（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。
本试卷共8页，考试时长75分钟，满分100分。
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将答题卡交回。
一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1. 有关下列四幅图的描述，说法正确的是（ ）
A. 图甲中汤姆孙对阴极射线的研究揭示了原子核有复杂的结构
B. 图乙中卢瑟福通过粒子散射实验发现了质子
C. 图丙三种射线中射线的穿透本领最强
D. 图丁中氡原子核的半衰期为3.8天
【答案】D
【解析】A．图甲中汤姆孙对阴极射线的研究发现了电子，故A错误；
B．图乙中卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，故B错误；
C．射线的穿透能力是三者中最强的，故C错误；
D．由图可得氡原子核的半衰期为3.8天，故D正确。
故选D。
2. 红，蓝两种单色光分别通过同一套单缝衍射仪器后得到各自的衍射图样如图甲乙所示，分别通过同一套双缝干涉仪器后得到各自的双缝干涉图样如图丙丁所示，四幅图中黑色部分表示亮条纹，则其中红光形成的图样是（ ）
A. 甲、丙B. 乙、丁C. 乙、丙D. 甲、丁
【答案】A
【解析】干涉图样为等间距的，因为红光波长比蓝光的长，所以由
可知蓝光的间距较小，所以图样丙为红光的干涉图样，图样丁为蓝光的干涉图样。衍射图样为中间宽两侧窄的特点，且波长越长，衍射现象越明显，故图样甲为红光的衍射图样，图样乙为蓝光的衍射图样。
故选A。
3. 如图甲所示，“竹筒炮”是一种深受80后小时候喜爱的自制玩具，其原理如图乙所示，一两端开口、横截面积的圆竹管，A、B处分别用湿纸团1、2塞紧，将管中空气密封。初始时管内压强与大气压相同，用细木棍将湿纸团1从A处向右快速推动至处时，湿纸团2恰好开始向右运动。已知湿纸团2在B处与竹筒间最大静摩擦力为，大气压强为，若管中密闭空气视为理想气体，快速推动湿纸团1的过程视为绝热过程，则湿纸团1被推至处时管内气体（ ）
A. 压强为B. 压强为
C. 温度与初始时相同D. 温度比初始时更低
【答案】B
【解析】AB. 对湿纸团2分析可知
解得压强为，选项A错误，B正确；
CD. 气体绝热，则Q=0，体积减小，则W>0，根据热力学第一定律可知
可知温度比初始时更高，选项CD错误。
故选B。
4. 如图所示，在虚线MN右侧存在方向垂直纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，单匝矩形线圈abcd的面积为，ad边与MN重合，线圈绕ad边以角速度匀速转动。从图示位置开始计时，则线圈（ ）
A. 在图示位置的电流方向沿a→d→c→b→a
B. 在图示位置的电动势瞬时值为20V
C. 一个周期内电动势的有效值为10V
D. 在0~0.01s内，平均电动势的大小为10V
【答案】C
【解析】AB．图示位置为中性面，此时瞬时电动势以及电流均为0，故A错误；
C．电动势的最大值为
根据
解得一个周期内电动势的有效值为
故C正确；
D．周期为
则在0~0.01s内，平均电动势的大小为
故D错误。
故选C。
二、双项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有两个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
5. 太阳风是从太阳上层大气射出的带电粒子流，当太阳风掠过地球时，会引起地磁暴并影响通信。一定区域内的地磁场可视为方向垂直纸面向里的匀强磁场，太阳风中的某带电粒子以垂直该磁场方向的速度射入，其运动轨迹如图所示。已知带电粒子在运动过程中与空气分子碰撞，动能不断减小，带电量及质量均保持不变，则该粒子（ ）
A. 从a运动到bB. 从b运动到a
C. 带正电D. 带负电
【答案】AD
【解析】AB．带电粒子动能减小，速度v减小，由洛伦兹力提供向心力
可得轨道半径
速度v减小，则r减小，从轨迹看，粒子运动轨迹半径逐渐减小，所以粒子是从a运动到b，A正确，B错误；
CD．磁场方向垂直纸面向里，粒子从a到b，根据左手定则（伸开左手，让磁感线穿入手心，四指指向正电荷运动方向或负电荷运动的反方向，大拇指指向洛伦兹力方向），粒子所受洛伦兹力指向轨迹圆心，可判断粒子带负电，C错误，D正确。
故选AD。
6. 如图所示为氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，辐射出频率不同的光子，分别用这些光照射逸出功为3.34eV的锌板，则（ ）
A. 这些氢原子最多可以辐射出10种不同频率的光子
B. 辐射出的光子中，从能级跃迁到能级的光子波长最长
C. 辐射出的光子中，有5种频率的光可以使锌板发生光电效应
D. 锌板逸出的光电子中，初动能的最大值为9.72eV
【答案】AD
【解析】A．这些氢原子最多可以辐射出种不同频率的光子，选项A正确；
B．辐射出的光子中，从能级跃迁到能级的能级差最大，则辐射的光子频率最大，波长最短，选项B错误；
C．辐射出的光子中，大于3.34eV的光子有4种，分别是5→1（光子能量13.06eV），4→1（光子能量12.75eV），3→1（光子能量12.09eV），2→1（光子能量10.2eV），即有4种频率的光可以使锌板发生光电效应，选项C错误；
D．锌板逸出的光电子中，初动能的最大值为Ekm=(13.06-3.34)eV=9.72eV，选项D正确。
故选AD。
7. 门磁装置是一种新型防盗设备，其简化结构如图所示，永磁铁固定在门框上，霍尔元件固定在门板上，其长、宽、高分别为l、b、h，元件通有如图所示方向的恒定电流I。门关闭时霍尔元件在永磁铁正下方，门打开时，霍尔元件所在位置磁场的磁感应强度减小导致霍尔电压发生变化，当电压达到某设定值时报警器发出警报。若达到报警条件时霍尔元件与永磁铁之间的距离越小则设备灵敏度越高，则（ ）
A. 门打开时，霍尔电压升高
B. 门打开时，霍尔电压降低
C. 适当增大b，该设备将更加灵敏
D. 适当增大h，该设备将更加灵敏
【答案】BD
【解析】AB．电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡
有
结合电流的微观定义式有
联立得
门打开时，霍尔元件所在位置磁场磁感应强度减小，霍尔电压降低，故A错误，B正确；
CD．由
可知：霍尔电压与无关，适当增大h，其它条件不变情况下，该设备将更加灵敏，故C错误，D正确。
故选BD。
8. 如图所示，间距为L的两根足够长的光滑平行金属导轨倾斜固定放置，导轨平面倾角为，平行于底边的虚线ef下方存在垂直轨道平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一质量为m、电阻为R的导体棒垂直导轨放置于ef上方的无磁场区，导轨上端接有电动势的电源。将导体棒由静止释放后，第一次到达ef进入磁场时速度大小为，一段时间后再次回到ef位置时速度大小为，已知除导体棒外，其余电阻均不计，重力加速度大小为g，则（ ）
A.
B. 导体棒第一次到达ef进入磁场瞬间的加速度大小
C. 导体棒从第一次到达ef到再次回到ef所用的时间
D. 导体棒从第一次到达ef到再次回到ef所用的时间
【答案】BC
【解析】A．因导体棒上要产生焦耳热，由能量守恒可知第一次经过ef的动能大于再回到ef时的动能，即，A错误；
B．由法拉第电磁感应定律有导体棒第一次到达ef由于切割产生电动势为
由闭合电路欧姆定律有
由牛顿第二定律有
联立解得导体棒第一次到达ef进入磁场瞬间的加速度大小，B正确；
CD．导体棒从第一次到达ef到再次回到ef的过程中由动量定理有
联立解得导体棒从第一次到达ef到再次回到ef所用的时间，C正确；D错误。
故选BC。
三、非选择题：共60分，其中第9~11小题为填空题，第12、13小题为实验题，第14~16小题为计算题。考生根据要求作答。
9. 如图甲所示，半径为r的圆形区域内存在垂直纸面向里的磁场，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示，图中和均为已知量。半径为2r的单匝金属圆环垂直磁场方向放置，圆形磁场区域与金属圆环为同心圆，则时间内，圆环中感应电动势的大小为______，感应电流方向为______（选填“顺时针”或“逆时针”）。
【答案】 逆时针
【解析】[1]根据图乙可知
根据法拉第电磁感应定律有
其中
解得
[2]原磁场的磁感应强度增大，方向垂直于纸面向里，穿过圆环的磁通量增大，根据楞次定律可知，圆环中感应电流方向为逆时针。
10. 在LC振荡电路中，某时刻电容器中的电场方向和线圈中的磁场方向如图所示，则此时电路中的电流方向为______（选填“顺时针”或“逆时针”），电容器正在______（选填“充电”或“放电”）。
【答案】顺时针 放电
【解析】[1][2]由螺线管中的磁场方向结合右手定则可知，此时电路中的电流方向为顺时针，电容器上极板带正电，正在放电。
11. 中国自主研发的全超导托卡马克装置EAST（东方超环）在2025年1月20日创造了新的世界纪录，成功实现1亿摄氏度下等离子体稳态运行1066秒。该装置内部发生的核反应方程为，已知的平均结合能分别为1.09MeV，2.78MeV，7.03MeV，则X为______（选填“质子”“中子”或“电子”），该核反应释放的能量为______MeV。
【答案】中子 17.60##17.6
【解析】[1]根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，为中子；
[2]核反应释放的能量为
12. 小厦用可拆变压器探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，可拆变压器零部件如图甲所示。
（1）关于该实验，以下说法正确的是（ ）
A. 为减小涡流影响，变压器铁芯由彼此绝缘的硅钢片叠成
B. 实验中需要用到的电表为直流电压表
C. 绕制原、副线圈的导线粗细应相同
D. 实验中所听到轻微的“嗡嗡”声是电流在铁芯中流动的声音
（2）将学生电源输出电压调到4V，使用可拆变压器原线圈上的“0”和“4”两个接线柱，要求输出电压为8V左右，在图乙中完成实物连线。
（3）某同学做实验时，输入端电压为8V，可拆变压器及原、副线圈接线情况如图丙所示，其中原线圈所连接接线柱为“0”“4”，副线圈所连接接线柱为“0”“2”，则副线圈所接电压表读数最有可能为（ ）
A. 15.8VB. 7.8VC. 3.8VD. 1.8V
【答案】（1）A （2） （3）D
【解析】（1）A．为减小涡流影响，变压器铁芯由彼此绝缘的硅钢片叠成，选项A正确；
B．实验中需要用到的电表为交流电压表，选项B错误；
C．变压器原线圈电压高，通过的电流小，应该用较细的线圈绕制，副线圈电压低，通过的电流大，应该用较粗的线圈绕制，故C错误；
D．实验中所听到轻微的“嗡嗡”声是交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发声，故D错误。
故选A。
（2）将低压交流电源、开关与变压器原线圈组成闭合回路；将电压表分别接在变压器原副线圈两端，如图所示
（3）根据理想变压器电压与匝数比的关系，变压器副线圈两端电压
而图丙中两线圈的铁芯之间没有连接横梁的铁芯，则磁损较大，故副线圈电压要小于4V，且相差较大，故ABC错误，D正确。
故选D。
13. 全自动洗衣机的水位控制装置中使用了压力传感器，工作原理如下：
（1）如图甲所示，与洗衣缸相连的气室中会封闭一定质量的空气，气室上部与压力传感器的膜盒连通；
（2）向洗衣缸注水时，气室内被密封的空气压强增大，使压力传感器的膜片向上凸起，如图乙所示。气室中的空气可视为理想气体，整个进水过程可视为等温过程，若某时刻气室内空气体积为注水前的，则此时气室内的压强为原来的______倍；
（3）如图丙所示，当进水量达到设定值时，传感器控制电路关闭进水阀门，同时接通洗涤电动机电源，开始洗涤衣物，则图中A是______（选填“洗涤电动机”或“进水阀门”）的控制开关。
（4）一台旧洗衣机的压力传感器膜片长期反复形变，导致弹性降低（更小的压力即可使膜片凸起），则该旧洗衣机的实际进水量______（选填“大于”“小于”或“等于”）原来设定的进水量。
【答案】（2） （3）洗涤电动机 （4）小于
【解析】[1]进水过程为等温过程，由玻意耳—马略特定律得
则
[2]要水位达到一定后才开始洗涤工作，并且同时关闭进水，由丙图可看出图中A是洗涤电动机。
[3]进水量越少，气室体积越大，由玻意耳—马略特定律可知，气室体积越大，压强越小，而压强越小，则压力越小，由于更小的压力即可使膜片凸起，则该旧洗衣机的实际进水量小于原来设定的进水量。
14. 如图所示，一开口向下、内壁光滑的圆柱形绝热气缸用杆竖直固定，顶部装有体积可忽略的电热丝，下方用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞下端与一劲度系数的轻弹簧相连，弹簧下端连接一压力传感器，可显示弹簧弹力的大小。初始时，封闭气体温度，活塞到气缸顶端距离，压力传感器示数恰为零。电热丝工作后，气缸内温度缓慢升高，活塞缓慢向下移动。已知活塞质量、横截面积，大气压强，重力加速度大小g取，求：
（1）初始时，气缸内气体的压强；
（2）压力传感器示数为50N时，气缸内气体的压强；
（3）压力传感器示数为50N时，气缸内气体的温度。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）初始时，对活塞由受力分析，由平衡条件
解得
（2）压力传感器示数为时，对活塞由平衡条件
解得
（3）压力传感器示数为时，弹簧形变量设为，则
对气缸内气体，由理想气体状态方程，有
解得
15. 晓萌同学设计了一个货物缓降模型，其简化结构如图所示，边长为L的单匝正方形线框abcd总电阻为R，质量为m，通过绝缘细绳跨过滑轮与质量为2m的货物相连，线框上方有两个矩形磁场区域Ⅰ、Ⅱ，磁感应强度大小均为B，方向分别为垂直纸面向里、向外，区域Ⅰ、Ⅱ宽度均为L。货物由静止释放，当ab边进入磁场Ⅰ时，线框恰能匀速运动，不计摩擦，重力加速度大小为g，求：
（1）ab边刚进入磁场Ⅰ时线框的速度大小；
（2）ab边刚进入磁场Ⅱ时线框的电流大小和加速度大小；
（3）若cd边刚离开磁场Ⅱ时的速度大小，求线框穿越磁场区域Ⅰ、Ⅱ的过程中产生的焦耳热。
【答案】（1） （2）， （3）
【解析】（1）边刚进入磁场Ⅰ时，线框匀速运动，
对线框与重物组成整体
得
（2）边刚进入磁场Ⅱ时，线框此时速度大小仍为，则，
得
对线框
对重物
得
（3）线框穿越两个磁场过程中，重物下降，线框上升，由能量守恒定律
得
16. 某种离子注入器由离子源、加速电场、磁分析器和控制区组成，其简化原理图如图所示。加速电场两板间电压为U，磁分析器截面ACDF为矩形，其中有方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，控制区的截面GHIJ是高度为的长方形，上边界GH足够长且与磁分析器下边界FD平行。离子源产生荷质比为的正离子由静止经加速电场加速后水平向右运动，自M点垂直于磁分析器AF边进入磁场，偏转后从FD边上的N点射出磁场，进入下方控制区。已知，忽略空气阻力，不计离子重力和离子间相互作用，求：
（1）离子射出加速电场时速度的大小；
（2）离子在磁分析器中运动的时间；
（3）以G为坐标原点，GI方向为y轴正方向建立如图所示坐标系，控制区中存在垂直纸面向里的磁场，磁感应强度大小沿y轴正方向按的规律均匀变化，k为已知的常数且。若入射的离子恰好无法穿过控制区下边界，求的大小。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）
解得
（2）离子在磁分析器中运动：
解得
根据几何关系
解得
因此夹角为
根据轨迹图可以得到轨迹所对应的圆心角
离子在磁分析器中运动的周期
离子在磁分析器中运动时间
代入可得
（3）以G为坐标原点，GH方向为x轴正方向建立坐标系
方向
解得