福建省泉州市泉港一中.泉州一中.石外分校四校联盟2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题

1 泉州一中、泉港一中、德化一中、厦外石狮分校四校联盟 2023—2024 学年下学期期末考联考 高二年段物理学科试卷 满分：100 分 考试时间：75 分钟 命题人：魏文娟 颜奕男 审核人：庞延理 一、单选题（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．在一个世纪前的物理学大发展中，大量的科学发现促进了人们对微观世界的认识，下列叙 述中正确的是 A．汤姆孙发现阴极射线在磁场中受力情况与正电荷受力相同 B．卢瑟福的 α粒子散射实验表明原子中心有一个极小的核 C．玻尔根据原子光谱认为电子的可能轨道的分布是连续的 D．德布罗意认为实物粒子只有粒子性，完全不具有波动性 2．制造某型芯片所使用的银灰色硅片覆上一层厚度均匀的无色透明薄膜后，在自然光照射下 硅片呈现深紫色。关于此现象的说法正确的是 A．上述现象与彩虹的形成原理相同 B．光在薄膜的下表面发生了全反射 C．薄膜上下表面的反射光发生了干涉 D．薄膜厚度发生变化，硅片总呈现深紫色 3．如图所示为氢原子的能级示意图，基态能量为－E1；氢原子处于激发态第 n 能级的能量 12n E E n = （n=2，3，4，…）。现用某种频率的单色光照射大 量处于 n=1 能级的氢原子，使其刚好跃迁到 n=4 能级。则 A．入射光光子的能量等于 1 16 E B．这些氢原子从 n=4 能级向低能级跃迁，最多可辐射 4 种不同频率的光子 C．氢原子从 n=4 能级向低能级跃迁时，辐射出的波长最长的光子对应的能量为 1 7 144 E D．由激发态跃迁到基态的赖曼系光子能量有可能小于高能级跃迁到 n=2 能级的巴尔末系 光子能量 4．用图甲所示装置研究光电效应，图中电源的极性可以 改变。用单色光照射光电管的阴极 K，并在阳极 A 和 阴极 K 之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑 片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电 压表的示数 U 称为遏止电压。现分别用频率为 ν1 和 ν2 的单色光照射阴极（ν1＜ν2），测量到遏止电压分别 为 U1 和 U2。图乙为频率为 ν1 的单色光的光电流与电 压关系图像。则 A．若用频率更高的光照射光电管，则饱和光电流 a一定增大 B．加正向电压时，将滑片 P 向右滑动，可增大光电子的最大初动能 2 C．由实验数据可得，阴极 K 金属的极限频率 1 2 2 1 c 2 1 U U     − = − D．若入射光频率改为 ν2，则图像与横轴交点在 ν1 光照射时的左侧 二、双选题(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． LC 振荡回路中电流随时间的变化关系，如图甲所示。若以图乙回路中顺时针方向的电流 为正，a、b、c、d 均为电场能或磁场能最大的时刻，则 A．图乙中的 a 是电场能最大的时刻，对应图甲中的 2 T 时刻 B．图乙中的 b 是电场能最大的时刻，随后的 4 T 内电流方向为正 C．图乙中的 c 是磁场能最大的时刻，对应图甲中的 3 4 T 时刻 D．图乙中的 d 是磁场能最大的时刻，随后电容 C的下极板将充上负电荷 6．嫦娥六号探月工程创造了中国在太空探索领域的新纪录。工程中的月球车采用同位素 238 94 Pu 电池为其保暖供电。 238 94 Pu 发生 α 衰变，半衰期为 88 年，已知 238 94 Pu 的质量为 mPu， 234 92 U 的质量为 mU，则 A． 238 94 Pu 发生 α衰变的衰变方程为 238 234 4 94 92 2Pu U He→ + B．一个 238 94 Pu 核衰变为 234 92 U 核释放的能量为 ( ) 2 Pu Um m c− C．月球昼夜温差大， 238 94 Pu 在白天的衰变速度更快 D．20g 238 94 Pu 样品放置 176 年后还将剩余 5g 未衰变 7．如图甲，正方形导线框 abcd放在磁场中静止不动， 线框平面与磁场方向垂直，磁感应强度 B 随时间 t 的变化关系如图乙所示。t=0 时刻，B的方向垂直纸 面向外，设产生的感应电流以逆时针方向为正方向、 ab边所受安培力的方向以垂直 ab边向上为正方向。 则下列关于感应电流 i 和 ab 边所受安培力 F 随时 间 t变化的图像正确的是 A． B． C． D． 3 8．如图，某工厂为了检验正方形线圈的合格率，将线圈放在水平传送带上，传送带所在空间 中存在着竖直向下的匀强磁场，磁场边界 PQ与 MN平行且与线圈速度方向成 45°，磁感 应强度为 B，线圈与传送带一起 以恒定速度 v 向右运动，线圈与 传送带间的动摩擦因数为 μ。线 圈进入磁场过程中线圈恰好不 打滑，最大静摩擦力等于滑动摩 擦力。已知线圈质量为 m，匝数 为 N，边长为 L，总电阻为 R，且 磁场宽度大于 L。则 A．线圈进入磁场过程中，电流方向为 ABCDA B．线圈在进入磁场的过程中通过截面的电荷量为 2NBL R C．在线圈进入磁场的过程中，线圈对传送带的摩擦力始终沿 AC所在直线方向，且最大 值为 2 2 22N B L v R D．在不改变传送带速度的情况下，相同材料、粗细、边长但匝数为 2N的线圈进入磁场 过程会打滑 三、非选择题（共 60 分，考生根据要求作答。） 9．（2 分）两列相干水波在某时刻叠加情况如图所示，实线表示波 峰，虚线表示波谷，两列波的振幅均为 A=2cm，波速均为 v=2m/s， 波长均为 λ=4m。图示时刻，O 点是 AC 和 BD 连线的交点，为 振动 （选填“加强”或“减弱”）点，从图示时刻起经 2s，O点通过的路程为 cm。 10．（3 分）如图,甲、乙两种不同颜色的光，垂直于直角三 棱镜的 AC 边界面射入，照射到斜面上的 D 点，甲光 恰好发生全反射，乙光折射出棱镜。若甲、乙单色光在 该棱镜中传播速度分别为 k1c 和 k2c（c 为真空中的光 速），则可以判断 k1 k2（选填“大于” “等于” 或“小于”）；甲、乙两单色光在该介质中的折射率之比 为 （用 k1、k2 表示）；在同一双缝干涉装置 中,甲光形成的条纹间距 （选填“大于” “等于” 或“小于”）乙光形成的条纹间距。 11．（3 分）在图（a）所示的交流电路中，电源电压的有效值为 U=220V，理想变压器原、副 线圈的匝数比为 10∶1，R1、R2、R3 均为 固定电阻，R2=R3=20Ω，各电表均为理想 电表。已知电阻 R2 中电流 I2 随时间 t 变 化的正弦曲线如图（b）所示。则图中电 流表的示数为 A；电压表 的示数为 V；变压器的输入 功率为 W。 4 12．（6 分）某实验小组通过单 摆实验测定本地重力加速度。 如图甲，将细线的上端固定在 铁架台上，下端系一小钢球， 就做成了单摆。 （1）用游标卡尺测量小钢球 直径，示数如图乙所示，读数 为 mm。 （2）以下是实验过程中的一 些做法，其中正确的 有 。 A．摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽可能长一些 B．摆球尽量选择质量大些、体积小些的 C．为了使单摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆线偏离平衡位置有较 大的角度 D．拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于 5°释放摆球，当摆球振动稳定后，从平衡位 置开始计时，记下摆球做 50 次全振动所用的时间 Δt，由此计算单摆周期 T （3）在实验过程中，用秒表记录了单 摆振动 50 次所用的时间如图丙所 示，该示数为 Δt= s。 （4）测量出多组周期 T、摆长 L数值 后，画出 T2-L图像如图丁所示，图 线斜率的物理意义是 A．g B． 1 g C． 24 g  D． 24 g  13．（7 分）在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，实验步骤如下： A．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。 B．用公式求出薄膜厚度，即油酸分子的大小； C．已知实验室中使用的油酸酒精溶液的体积浓度为 c，根据油酸酒精溶液的浓度，算出 N 滴溶液的体积 V； D．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），再根据方格的边长为 a，求出油膜的面积 S； E．用浅盘装入约 2cm 深的水，在水面上均匀的撒上痱子粉或石膏粉。 （1）将上述实验步骤进行排序，正确的顺序应该是 （写步骤前的序号）； （2）实验中要让油酸在水面尽可能散开，形成 （填“单分子”或“多分子”）油膜，并 将油膜分子看成球形且紧密排列。本实验体现的物理思想方法为( ) A．控制变量法 B．理想模型法 C．极限思想法 D．等效替代法 5 （3）每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积的表达式V0= （用题中字母表示）； 从图中可数出小正方形的有效个数为 。则油酸分子的 直径 d= （用题中字母表示）； （4）学生做完实验后，发现自己所测的分子直径 d 明显偏大。出现 这种情况的原因可能是 。 A．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算 B．油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化 C．计算油膜面积时，只数了完整的方格数 D．求每滴溶液中纯油酸的体积时，1mL 溶液的滴数多记了 5 滴 14．（11 分）导热性能良好、内壁光滑的汽缸开口竖直向上放置，其上端口装有固定卡环，如 图 1 所示。质量 m=0.5kg、横截面积 S=2.5×10-4m2 的活塞将一定质量的理想气体封闭在缸 内。现缓慢升高环境温度，气体从状态 A 变化到状态 C 的 V-T 图像如图 2 所示，已知大 气压强 p0=1.0×105Pa，重力加速度 g=10m/s2．求： （1）状态 C时气体的压强； （2）气体从 A到 C的过程中吸收的热量为 8.4×104J，则此过程气体内能的变化量。 15．（12 分）如图，用一小型交流发电机向较远处用户供电时，为减小输电的功率损耗，使用 两个理想变压器，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。发电机线圈 abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴 OO’匀速转动。已 知线圈 abcd的匝数 N=100，面积 S=0.026m2，线圈匀速转动的角速度 ω=100π rad/s，匀强 磁场的磁感应强度大小 2 TB  = 。输电导线的总电阻 R=12.5Ω，降压变压器原、副线圈的 匝数比为 n3:n4=10:1。用户区标有“220V 8.8kW”的电动机恰能正常工作，用户区输电导 线的电阻可以忽略，发电机线圈电阻不可忽略。求： （1）交流发电机产生的感应电动势的最大值 Em；（计算结果可以保留根号） （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=1:9，求升压变压器原线圈两端的电压 U1。 6 16．（16 分）如图，足够长的“ ”形平行金属导轨 MO、NO’固定在水平绝缘桌面上，导 轨上表面光滑。宽轨间距为 2l，窄轨间距为 l. OO’左侧存在方向竖直向上的匀强磁场，磁 感应强度大小为 B0。两根相同的金属棒 a、b垂直于轨道放置在宽轨段，金属棒质量 a为 m、长度为 2l、阻值为 2r。以 O 为原点，沿 OP 方向建立 x轴，在 OO’右侧存在沿 Ox方 向分布规律为 B=B0+kx（k>0）的竖直向上的磁场。一质量为 m、阻值为 r、三边长度均为 l的“U”形金属框，左端紧靠 OO’平放在桌面上，金属框与金属导轨不接触，左端略高于金 属导轨。初始时，将 b 锁定，a 在水平向右、大小为 F 的恒力作用下，从静止开始运动， 离开宽轨前已匀速。a滑上窄轨瞬间，撤去力 F，同时释放 b。当 a运动至 OO’时，棒 a中 已无电流（b 始终在宽轨），此时撤去 b。金属导轨电阻不计，a 棒、b 棒在金属导轨上运 动时，与导轨始终接触良好，且不发生转动。求： （1）a棒在宽轨上匀速运动时的速度 v0 大小； （2）从撤去外力 F到金属棒 a运动至 OO’的过程中，a棒中产生的焦耳热； （3）若 a棒与金属框碰撞后连接在一起向右运动，求 a棒最终静止时与 OO’的距离。 1 四校联盟 2024年春期末考高二年段物理学科参考答案 1 2 3 4 5 6 7 8 B C C D BD AD AC BC 9．（每空 1分） 加强 16 10．（每空 1分） 小于 k2∶k1 小于 11．（每空 1分） 1 20 40 12．（1+2+1+2分） 18.6 ABD 100.2 D 13. （每空 1分）（1）CEADB或 ECADB （2）单分子 B （3） cV N 8 2 cV Na x 或者 28 cV Na （4）AC 14．（11分） （1）A状态气体压强为 0A mg p p S = + ……1分 由 B变化到 C，由等容变化 CB B C pp T T = ……2分 又 A Bp p= ……1分 联立得 51.6 10 PaCp =  ……1分 （2）从 A到 B为等压过程，外界对气体做功为 ( )A B AW p V V= − − ……2分 根据热力学第一定律 U Q W = + ……2分 联立得 47.2 10 JU =  ……1分 15．（12分） （1） 由 m =E NBS ……2分 解得 m =260 2VE ……1分 （2）设降压变压器原、副线圈的电流分别为 3I 、 4I ， 电动机恰能正常工作，则 M 4 4 = P I U ……1分 解得 4 40AI = 根据理想变压器的变流规律有 3 4 4 3 I n I n = ……1分 解得 3 4AI = 输电线路上损耗的电功率 2 3P I R = ……1分 解得 200WP = ……1分 （3）根据理想变压器的变压规律有 3 3 4 4 n U n U = ……1分 解得 3 2200VU = 升压变压器副线圈两端电压为 2 3 3U U I R= + ……2分 解得 2 2250VU = 根据理想变压器的变压规律有 1 1 2 2 n U n U = ……1分 解得 1 250VU = ……1分 2 16．（16分） （1）设 a棒在宽轨上匀速运动时电流为 I1，根有 0 1 2F B I l=  ……1分 又 11 4 E I r = ……1分 1 0 02E B lv=  ……1分 联立解得 0 2 2 0 Fr v B l = ……1分 （2）设 a棒刚运动至OO时，a、b棒的速度分别为 v1、v2，对 a、b棒根据动量定理分别有 0 1 0B Ilt mv mv− = − ……1分 0 22B I lt mv = ……1分 因为此时回路中无电流，所以有 0 1 0 22B lv B lv=  ……1分 联立解得 1 2 2 0 4 5 Fr v B l = ， 2 2 2 0 2 5 Fr v B l = ……1分（写出一个即可得分） 从撤去外力 F到金属棒 a运动至OO的过程中，回路产生的总焦耳热为 2 2 2 0 1 2 1 1 1 2 2 2 Q mv mv mv= − − ……1分 解得 2 2 4 4 010 mF r Q B l = 根据焦耳定律可得 a棒产生的焦耳热为 2 a r Q Q r r = + ……1分 解得 2 2 4 4 030 a mF r Q B l = ……1分 （3）设 a棒与金属框碰撞后瞬间整体的速度为 v3，有 1 32mv mv= ……1分 金属框右边始终比左边的磁场大 B kl = ……1分 a棒与金属框碰撞后到静止的过程，回路中的平均电流为 2 E I r  = ……1分 可知 2 2 E Blv I r r   = = 根据动量定理有 30 2BI lt mv − = − ……1分 a棒静止时与OO点的距离为 x vt= ……1分 联立解得 2 2 2 6 0 8 5 mFr x k B l = ……1分 第（3）小题若有不同方式表达也可，应酌情给分