[物理][期末]四川省成都市2023-2024学年高二下学期6月期末试题(解析版)

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1．卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．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．持答题卡清洁，不得折叠、污染、破损等，考试结束后，只上交答题卡。
第I卷（选择题）
一、单选题（本题共8小题，共32分，在每小题给出的四个选项中，1-8题只有一项符合题目要求，4分一个）
1. 如图所示，电路中、是两个完全相同的灯泡，是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈，是电容很大的电容器。在刚闭合时与闭合足够长时间之后，、两灯泡的发光情况是（ ）
A. 刚闭合时，亮一下又逐渐变暗
B. 刚闭合时，亮一下又逐渐熄灭
C. 闭合足够长时间后，和一样亮
D. 闭合足够长时间后，、都熄灭
【答案】B
【解析】开关刚闭合时，由于线圈自感系数很大，对电流阻碍作用很强，相当于断路，两灯泡瞬间都亮，但由于线圈电阻可忽略，闭合足够长时间后，线圈相当于导线，灯泡被短路而熄灭，灯泡不受影响，所以灯亮一下又逐渐熄灭，灯一直亮，ACD错误，B正确。
故选B。
2. 如图，一对金属板水平放置，间距足够大，极板间的电压为U，在金属板右侧有一竖直屏。一不计重力的带电粒子从两板中央以水平速度入射，入射方向的延长线与屏的交点为O点，粒子打在屏上的位置与O点的距离为y。将U变为0.5U，变为，保持其他条件不变，粒子打在屏上的位置与O点的距离将变为（ ）
A. 4yB. 2yC. yD. 0.5y
【答案】B
【解析】带电粒子离开电场时速度v与进入电场时的速度夹角为
根据类平抛运动的推论：速度的反向延长线交于水平位移的中点，得偏离O的距离为
当U变为0.5U，变为，其他保持不变时，y变为原来的2倍。
3. 拔罐是中医传统养生疗法之一，以罐为工具，将点燃的纸片放入一个小罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上，造成局部瘀血，以达到通经活络、祛风散寒等作用的疗法。封闭气体质量变化不计，可以看作理想气体。火罐“吸”到皮肤上的短时间内，下列说法正确的是（ ）
A. 火罐“吸”在皮肤上的主要原因是火罐内的气体稍有体积减小，温度降低，压强减小
B. 火罐“吸”在皮肤上的主要原因是火罐内的气体稍有体积减小，温度升高，压强增大
C. 火罐内的气体吸收热量，内能增大
D. 火罐内气体分子单位时间内撞击火罐底部的次数增加
【答案】A
【解析】AB．在刚开始的短时间内，火罐内部气体体积稍有减小，由于火罐导热性良好，所以火罐内气体温度迅速降低，根据理想气体状态方程
可知气体压强减小，在外界大气压的作用下火罐“吸”在皮肤上，故A正确，B错误；
C．气体的体积稍有减小，可忽略，则
而温度迅速降低，则气体内能减小
根据热力学第一定律
可得
即气体向外放热，故C错误；
D．因气体的体积稍有减小，可忽略不计，则单位体积内的分子数不变，而气体的温度降低，则分子的平均动能减小，分子的平均速率变小，则火罐内气体分子单位时间内撞击火罐底部的次数变少，故D错误。
4. 如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2：1，电源的输出电压，定值电阻，，滑动变阻器的最大阻值为5Ω，a、b为滑动变阻器的两个端点，所有电表均为理想电表。现将滑动变阻器滑片P置于b端，则（ ）
A. 电流表示数为
B. 电压表示数为10V
C. 滑片P由b向a缓慢滑动，消耗的功率减小
D. 滑片P由b向a缓慢滑动，变压器的输出功率减小
【答案】C
【解析】AB．题图的电路图可以等效为
设原线圈两端电压为，副线圈两端电压为，又因为理想变压器原副线圈的功率相等，有
整理有
电源的电压输出为
因为电流表和电压表测量的为有效值，电源的有效值为30V，电流表的示数为
原线圈两端电压的有效值为
电压表测量的是副线圈两端的电压，即
整理有
故AB错误：
C．当滑片P从b向a缓慢滑动过程中，阻值变大，根据电流规律可知，总电阻变大，结合之前的分析可知，流过电阻的电流减小，由变压器规律，流过副线圈的电流也成比例减小，电阻不变，电流减小，根据，所以功率减小，故C正确；
D．由之前的分析，可以将电阻与电源放在一起，等效成新电源，其副线圈输出功率变为新电源的输出功率，有电源的输出功率的规律可知，当等效电阻等于新电源的内阻20Ω时，即，其输出功率最大，所以在滑片从b向a缓慢滑的过程中，其副线圆的输出功率先增大，后减小，故D错误。
故选C。
5. B 超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射，探头接收到的超声波信号形成B超图像。如图为探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图像，t=0时刻波恰好传到质点 M。已知此超声波的频率为 下列说法中正确的是（ ）
A. 超声波在血管中的传播速度为
B. 时，质点M恰好在平衡位置向上振动
C. 质点M的振动方程是
D. 内质点 N运动的路程为3.2mm
【答案】D
【解析】A．由图可知超声波的波长为m，则可得其波速为
故A错误；
B．波的周期为
s
=时，质点M与t=0时的运动情况相同，质点M在平衡位置向下振动，故B错误；
C．t=0时，质点M在平衡位置向下振动，质点M的振动方程是
将，代入解得
则质点M的振动方程是
故C错误；
D ．此超声波传到N的时间为
s=s
则时
质点振动的时间为
s=2T
运动路程为
mm
故D正确；
故选D。
6. 如图甲所示，面积为0.2m2的100匝线圈处在匀强磁场中，线圈电阻r＝4Ω，磁场方向垂直于线圈平面向里，已知磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，定值电阻R＝6Ω。下列说法正确的是（ ）
A. 线圈中产生的感应电动势均匀增大
B. a、b两点间电压为2V
C. a、b两点间电压为1.2V
D. a点电势比b点电势低1.2V
【答案】C
【解析】A．结合乙图得
线圈中产生的感应电动势是恒定，故A错误；
BC．根据闭合电路欧姆定律得
故B错误，C正确；
D．根据楞次定律知，电流从a点流出，b点流入，所以a点的电势比b点电势高1.2V，故D错误。
故选C。
7. 新冠肺炎疫情持续期间，医院需要用到血液流量计检查患者身体情况。某种电磁血液流量计的原理可简化为如图所示模型。血液内含有少量正、负离子，从直径为d的血管右侧流入，左侧流出，空间有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，M、N两点之间的电压稳定时测量值为U，流量Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。下列说法正确的是（ ）
A. 离子所受洛伦兹力方向一定竖直向下
B. M点的电势一定高于N点的电势
C. 血液流量
D. 电压稳定时，正、负离子不再受洛伦兹力
【答案】C
【解析】AB．由左手定则可知，水平向左入射的正离子受竖直向下的洛伦兹力，负离子受竖直向上的洛伦兹力，则正电荷聚集在N一侧，负电荷聚集在M一侧，则N点电势高于M点电势，AB错误；
C．电压稳定后，离子所受的洛伦兹力等于电场力，即
可得流速
则流量Q为
C正确；
D．电压稳定时，正、负离子受到的洛伦兹力与电场力平衡，D错误。
故选C。
8. 如图，某小型水电站发电机输出的电功率P=22kW，发电机的输出电压，经变压器升压后向远距离输电，已知升压变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=1∶11，输电线的总电阻为r=22Ω，最后通过降压变压器将电压降为220V向用户供电。若两个变压器均为理想变压器，则下列说法中正确的是（ ）
A. 用户端交流电的频率为200Hz
B. 用户得到的功率为20kW
C. 输电线上损失的功率为550W
D. 降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4=20∶1
【答案】C
【解析】A．由发电机的输出电压为（V）得
则用户端交流电的频率为
故A错误；
B C．由可知升压变压器原线圈的电压
根据升压变压器原副线圈变压比有
解得
升压变压器的输入功率等于输出功率有
解得
则输电线上损耗的功率
用户得到的功率等于降压变压器得到的功率
故B错误，C正确；
D．输电线上的电压为
则降压变压器原线圈电压
降压变压器原副线圈电压比等于匝数比有
故D错误。
二、多选题（9-10题有多项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分，共10分）
9. 如图所示，在竖直平面内有一电场强度为E的匀强电场，电场的等势面如图中实线所示，与水平方向夹角为37°。一个质量为m，电荷量为的小球在A点以初速度竖直上抛，运动轨迹如图中虚线所示，B点是轨迹的最高点。已知重力加速度为g，小球的电荷量。下列说法正确的是（ ）
A. A点电势低于B点电势
B. A、B两点的高度差为
C. A、B两点的电势差为
D. 小球再次回到抛出点等高位置过程电势能的减少量等于动能的增加量
【答案】BD
【解析】由图可知小球向右运动，故电场线方向斜向右上方，受力分析如图所示
A．由于沿着电场线方向电势降低，故根据图像可知A点电势高于B点电势，故A错误；
B．竖直方向上根据动能定理可得
解得A、B两点的高度差为
故B正确；
C．到最高点过程中水平方向运动距离
根据几何关系
A、B两点的电势差为
故C错误；
D．小球再次回到抛出点等高位置过程，根据动能定理可知，电场力做正功，故电场力做功等于动能的增加，且电势能减小，故小球再次回到抛出点等高位置过程电势能的减少量等于动能的增加量，故D正确。
故选BD。
10. 如图所示，MN和PQ是电阻不计的光滑平行金属导轨，弯曲部分与水平直导轨部分平滑连接，导轨两端各接一个阻值为R的定值电阻。水平导轨足够长且处在方向竖直向下的匀强磁场中。接入电路的电阻也为R的金属棒均从离水平导轨高度为h处由静止释放，金属棒与导轨垂直且接触良好，第一次电键K闭合，第二次电键K断开，则下列说法正确的是（ ）
A. 金属棒刚进入磁场时的加速度大小之比为
B. 两次通过金属棒某一横截面的电荷量大小之比为
C. 两次运动金属棒中产生的焦耳热之比为
D. 金属棒在水平导轨上运动的距离之比为
【答案】AC
【解析】A．当金属棒进入磁场瞬间，其速度为v，有
则金属棒进入磁场瞬间，其产生的感应电动势为E，有
则第一次电路中的电流为，有
对导体棒有
则第而次电路中的电流为，有
对导体棒有
所以有
故A项正确；
B．当导体棒进入磁场中，对导体棒由动量定理有
又由于
所以整理有
由于导体棒两次进入磁场的速度大小相同，最后都静止下来，磁场的磁感应强度一致，所以两次通过导体棒的电荷量之比为
故B项错误；
C．设整个电路产生的热为Q，由功能关系有
导体棒第一次进入磁场，由于开关闭合，所以两个电阻并联再与金属棒串联，其总共产生热量为Q，由于
所以金属棒产生的热量为
导体棒第二次进入磁场，开关断开，进入磁场，金属棒与一个电阻串联，其总共产生的热量为Q，由于
所以金属棒产生的热量为
所以
故C项正确；
D．导体棒进入磁场，由动量定理有
结合之前的分析，第一次入磁场有
整理有
第二次进入磁场有
整理有
所以
故D项错误。
故选AC。
第II卷（非选择题）
三、实验题
11. 如图为双缝干涉的实验装置，将双缝干预仪按要求安装在光具座上，已知双缝与屏的距离为L，双缝间距为d。
（1）调理仪器使分划板的中心刻度瞄准一条亮条纹的中心
A．示数如图所示，其读数为___________mm。移着手轮至另一条亮条纹的中心；
B．读出其读数为。
（2）写出计算波长的表达式____________（用、、L、d表示）。
（3）若将滤光片由绿色换成红色，其余条件不变，则屏上干预条纹的间距将_________。填“增大”“减小”或“不变”
【答案】（1）11.2 （2） （3）增大
【解析】（1）由图乙所示可知，游标尺是10分度，其精确度为；游标卡尺读数是主尺+游标尺，即示数为
（2）根据双缝干涉条纹的间距公式
知
（3）将滤光片由绿色的换成红色的，波长变长，根据双缝干涉条纹的间距公式
知条纹间距增大。
12. 某实验小组进行电压表改装实验，现有一块小量程电流表G，满偏电流，内阻未知，现要将其改装成量程为3V的电压表并进行校对。
（1）用多用电表欧姆挡测电流表G的阻值，得粗测值约为105。
（2）精确测量电流表G的内阻；
①按如图所示的电路图连接好电路，先将电阻箱R的阻值调到最大，闭合开关，断开开关，调节电阻箱R，使标准电流表的示数大于量程的，且两电流表的示数都没有超过量程，读出标准电流表的示数为，电阻箱的示数为；
②保持开关闭合，再闭合开关S2，调节电阻箱R，使标准电流表的示数仍为，读出电阻箱的示数为。
以上实验可知电流表G内阻的表达式为_____________（用、表示）。
（3）用该电流表G和电阻箱R改装一个电压表；若通过（2）测量得到表头G内阻为，用该表头和电阻箱R改装成量程为0～3V的电压表，应将电阻箱R与电流表G__________（填“串联”或“并联”），并将电阻箱R的阻值调到__________。
（4）若由于电阻箱老旧，在用标准电压表（内阻视为无穷大）校准时，发现标准表示数3V时，改装好的电压表表头读数为14.5mA，则在不做大的电路改变的情况下，想修正这一误差，可在旧电阻箱旁边（填“串联”或“并联”）__________一个阻值为__________的定值电阻。
【答案】（2） （3）串联 100 （4）并联 1550
【解析】[1]由闭合电路欧姆定律，断开开关S2时
闭合开关S2时
故
解得
[2]用该表头和电阻箱R改装成量程为0～3V的电压表，应将电阻箱R与电流表G串联。
[3]用该表头和电阻箱R改装成量程为0～3V的电压表，需满足
可得
解得
[4]校对电表时标准表示数3V时，改装好的电压表表头读数为14.5mA，改装电压表示数小于真实值，所以是串联电阻分压过大，即分压电阻偏大造成的，所以需要减小分压电阻阻值，即需要在电阻箱旁边并联一个电阻。
[5]修正前
修正后
解得
四、解答题
13. 某材料制作的透明砖的横截面如图所示，ABO为等腰直角三角形，BCO为一个圆，O为其圆心，半径为R。一细光束由AB边中点垂直AB边射入，已知该透明材料的折射率，真空中的光速为c，求：
（1）光束在透明砖内传播的时间（不考虑光在折射时发生的反射）；
（2）光束在AO边发生折射时，折射角的正弦值。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）设光线在透明砖发生全反射的临界角为C，有
所以解得
透明砖中光线图如图所示
光从射入透明砖，其经过四次全反射后传播到AO边D点的过程中，由几何关系有
解得
经过的路程为
光在透明砖中的传播速度为
则光从射入透明砖，经两次全反射后传播到OC边的过程中，传播时间为
（2）有几何关系可知光线到AO边，其光线与法线的夹角为，则有其折射定律有
解得
14. 如图（a），竖直圆柱形汽缸导热性良好，用横截面积为S的活塞封闭一定量的理想气体，活塞质量为，此时活塞静止，距缸底高度为H。在活塞上放置质量为（未知）的物块静止后，活塞距缸底高度为，如图（b）所示。不计活塞与汽缸间的摩擦，已知大气压强为，外界温度为27℃，重力加速度为g，汽缸始终保持竖直。
（1）求图（a）中封闭气体的压强大小；
（2）求图（b）中物块质量。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）对活塞进行分析，根据平衡条件有
解得
（2）活塞从位置H到位置，气体发生等温变化，根据玻意耳定律有
对活塞与物块整体进行分析，根据力的平衡条件有
解得
15. 如图，在平面直角坐标系xOy的第一、四象限内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于坐标平面向外的匀强磁场，第二象限内存在沿x轴正方向的匀强电场．带正电粒子从x轴的A点沿y轴正方向以初速度进入第二象限，经电场偏转从y轴上的M点进入第一象限，又经匀强磁场从x轴上的N点进入第四象限，不计粒子重力．求：
（1）从A点出发到N点所用时间t；
（2）带电粒子的比荷及匀强电场的大小；
（3）撤去匀强磁场，在第一、四象限内施加沿MN方向的匀强磁场，带电粒子仍能过N点，问的大小及带电粒子在磁场中的运动路程．
【答案】（1）；（2）；；（3）；
【解析】（1）从A到M的过程，x方向匀加速
y方向匀速
进入磁场时带电粒子速度
方向与x方向成角。
根据几何关系
得
在磁场中匀速圆周
运动总时间
（2）在磁场中转圈半径
得
在电场中有
得
（3）当磁场沿MN方向，进入磁场时v与B夹角为，带电粒子以沿磁场方向匀速运动，到达N所需时间
同时带电粒子以在垂直磁场的平面内做匀速圆周运动，转圈周期
为了能够到达N点，要求
得
在磁场中运动路程