山东省济宁市2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题

2023—2024学年度第二学期质量检测 高二物理试题 2024.07 注意事项: 1.答卷前,考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。 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,将本试卷和答题卡一并交回。 一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1.甲图为水黾停在水面上的情景;乙图为分子间作用力与分子间距离的关系;丙图为金刚石微 观结构示意图;丁图中的每条折线表示一个炭粒每隔相同时间位置的连线。下列说法正确的 是 A.水黾能停在水面上是因为其受到了水的表面张力作用 B.当分子间距离为r0 时,分子间作用力为0,分子间没有引力和斥力 C.金刚石晶体中,原子按照一定规则排列,具有空间上的周期性 D.炭粒沿着笔直的折线运动,说明水分子在短时间内的运动是规则的 2.太阳黑子群13679在北京时间2024年05月24日10时49分爆发了一个C4.9级小耀斑,耀 斑从太阳的日冕抛射出高能的电子、离子和原子云气团,其中的一部分射向了地球,使地球上 许多高纬地区出现了美丽壮观的极光。如图所示,科学家发现并证实,这些高能带电粒子流 向两极做螺旋运动,旋转半径不断减小,原因可能是 A.重力对粒子做正功,使其动能增大 B.越接近两极,地磁场的磁感应强度越大 C.洛伦兹力对粒子做负功,使其动能减小 D.空气分子与粒子碰撞,使粒子的带电量减少 )页8共( 页1第 题试理物二高 3.电蚊拍利用高压电击网来击杀飞近的蚊虫,原理如图所示,将锂电池的4V电压通过转换器 转变为交变电压u=4sin10000πt(V),再将其加在理想变压器的原线圈上,副线圈两端接电 击网,电压峰值达到2700V时可击杀蚊虫。电蚊拍正常工作时,下列说法正确的是 A.交流电压表的示数为4V B.副线圈与原线圈匝数比需满足 n2 n1 ≥675 C.电击网上的高频电压的频率为10000Hz D.相比副线圈,原线圈应该用较细的导线绕制 4.如图甲所示,在LC 振荡电路实验中,多次改变电容器的电容C 并测得相应的振荡电流的周 期T;如图乙所示,以C 为横坐标、T2 为纵坐标,将测得的数据标示在坐标纸上并用直线拟 合数据,由图像可得线圈的自感系数约为 A.0.0375H B.0.375H C.2.67H C.26.7H 5.氢原子的能级图如图所示,一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时会辐射出多种不同 频率的光。已知钙的逸出功为3.20eV,下列说法正确的是 A.氢原子向低能级跃迁时可辐射出3种不同频率的光 B.用辐射出的光照射钙板时都能使其发生光电效应 C.氢原子从n=4能级直接跃迁到n=1能级辐射出的光波长最短 D.氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出的光和从n=2能级跃 迁到n=1能级辐射出的光相比,后者的频率较小 )页8共( 页2第 题试理物二高 6.如图甲所示的电路中,已知灯泡电阻不变且阻值为R。闭合开关S后,流过两个电流传感器 的i-t图像如图乙所示。下列说法正确的是 A.线圈的直流电阻小于灯泡电阻R B.断开开关S瞬间,灯泡先闪亮再熄灭 C.闭合开关S瞬间,线圈中的自感电动势和电流均为零 D.由图像中的数据和题干条件可以计算出电源电动势和内阻 7.一定质量的理想气体经过a→b→c→d→a 过程的p-V 图像如图所示,其中ab和cd 图线均 为双曲线的一部分,下列说法正确的是 A.a→b过程中,气体可能向外界放出热量 B.b→c过程中,气体一定向外界放出热量 C.整个过程中气体从外界吸收热量 D.c→d 过程中,在单位时间、单位面积上与器壁碰撞的分子数减少 8.图甲是回旋加速器的工作原理图。A 处的粒子源产生的α粒子(42He)被电场加速,α粒子在 磁场中的动能Ek 随时间t的变化规律如图乙所示,不计α粒子在电场中的加速时间,不考虑 相对论效应带来的影响,下列说法正确的是 A.高频交流电的变化周期等于tn-tn-1 B.在Ek-t图像中有En+1-En <En-En-1 C.不改变任何条件,该装置不能对氘核(21H)加速 D.设第n 次加速后α粒子在D形盒内运动半径为Rn,有Rn+1-Rn <Rn-Rn-1 )页8共( 页3第 题试理物二高 二、多项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。每小题有多个选项符合题目要求,全部 选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。 9.如图所示,平行金属导轨倾角为α,下端与电源相连,匀强磁场垂直于导轨平面向上,一导体 棒垂直于导轨放置,并处于静止状态。下列做法可能使导体棒运动的是 A.仅增大电源电动势 B.仅将电源正负极对调 C.仅增大匀强磁场的磁感应强度 D.仅将匀强磁场的方向反向 10.如图所示,甲图是两种不同单色光照射光电管时光电流与电压的关系图像,乙图是c、d 两 种金属遏止电压与入射光频率之间的关系图像,丙图是放射性元素氡的质量和初始时质量 比值与时间之间的关系图像,丁图是原子核的比结合能与质量数之间的关系图像。下列说 法正确的是 A.a 光光子的能量大于b光光子的能量 B.金属c的逸出功大于金属d 的逸出功 C.每过3.8天要衰变掉质量相同的氡 D.168O原子核比 42He原子核更稳定 11.如图甲所示,虚线框内存在垂直纸面的匀强磁场,磁感应强度随时间的变化规律如图乙所 示,一固定的金属线圈abcd 有部分处于磁场中。则线圈中产生的电流i、线圈受到的安培 力F 与时间t的关系可能正确的是 )页8共( 页4第 题试理物二高 12.如图甲所示,间距L=0.5m的平行光滑金属导轨固定在水平面内,左端用导线连接,导轨处 在竖直向上的匀强磁场中,一根长度也为L、电阻R=2Ω的金属棒放在导轨上,在平行于导 轨向右、大小F=8N的恒力作用下向右运动,金属棒运动过程中,始终与导轨垂直并接触良 好,金属棒运动的加速度与速度的关系如图乙所示。不计导轨及左边导线电阻,导轨足够 长,下列说法正确的是 A.金属棒的质量为5kg B.匀强磁场的磁感应强度大小为8T C.当F 做功为5J时,通过金属棒横截面的电量为1.25C D.若某时刻撤去F,此后金属棒运动过程中加速度大小与速率的关系为a=3.2v 三、非选择题:本题共6小题,共60分。 13.(6分)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中使用可拆式变压器如图所示, 图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100”的匝数。 (1)下列说法正确的是 。 A.实验中,必须在副线圈上接上用电器以形成闭合回路 B.变压器正常工作时,铁芯导电,把电能由原线圈输送到副线圈 C.变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠压而成是为了减小涡流 D.使用多用电表测电压时,先用最大量程挡试测,再选用适当的挡位进行测量 )页8共( 页5第 题试理物二高 (2)用原线圈N1=400匝的变压器实验,测得的实验数据如表所示: 次数 1 2 3 4 U1/V 4.90 6.00 7.50 10.06 U2/V 2.40 2.92 3.70 4.97 根据实验数据可知,该次实验时副线圈的匝数为 (填“200”或“800”或“1600”)。 (3)多次实验后发现原线圈与副线圈的电压之比总是稍大于原线圈与副线圈的匝数之比,可 能的原因是 。(写出两条即可) 14.(8分)某同学通过图甲所示的实验装置,利用玻意耳定律来测定一块形状不规则的易受潮 变质的药品的体积。 实验步骤: ①将药品装进注射器,插入活塞,再将注射器通过软管与传感器A连接; ②移动活塞,读取气体体积V,同时记录对应的传感器数据; ③重复步骤②,得到多组实验数据,建立适当的直角坐标系,如图乙所示。 (1)在实验操作中,下列说法正确的是 。 A.图甲中,传感器A为压强传感器 B.在步骤①中,将注射器与传感器A连接前,应把注射器活塞移至注射器最左端位置 C.为确保读取数据时数据稳定,应当握紧注射器 D.若实验过程中不慎将活塞拔出针筒,应放弃已获数据重新实验 (2)为了在坐标系中获得直线图像,若取y 轴为V,则x 轴为 (填“ 1 p ”或“p”)。 (3)选择合适的坐标后,该同学通过描点作图,得到图像如图乙所示(a、b已知),若不考虑传 感器和注射器连接处的软管容积带来的误差,则药品的体积为 ;若传感器和注射 器连接处的软管容积为c(且保持不变),则药品的体积为 。 )页8共( 页6第 题试理物二高 15.(8分)我国在超导物理的研究中处于世界领先水平,如果能够实现常温超导,用超导体代替 常规导线输电将会节约大量的电能。某远距离输电示意图如图所示,若发电机的功率为 100kW,输出电压为250V,用户电压为220V,升压变压器匝数比n1∶n2=1∶16,降压变压 器匝数比n3∶n4=190∶11。若用超导体代替常规导线,求节省的功率。 16.(10分)气钉枪是一种广泛应用于建筑、装修等领域的气动工具,工作时以高压气体为动力。 如图甲所示是气钉枪和与之配套的气罐、气泵,图乙是气钉枪发射装置示意图,气缸通过细 管与气罐相连。射钉时打开开关,气罐向气缸内压入高压气体推动活塞运动,活塞上的撞针 将钉子打入物体,同时切断气源,然后阀门自动打开放气,复位弹簧将活塞拉回原位置。气 钉枪配套气罐的容积V0=10L,气缸有效容积V=25mL,气钉枪正常使用时气罐内压强范 围为4p0 ~6.5p0,p0 为大气压强,当气罐内气体压强低于4p0 时气泵会自动启动充气,压 强达到6.5p0 时停止充气。假设所有过程气体温度不变,已知气罐内气体初始压强为 6.5p0, 400 401 150 ≈0.69。 (1)当气罐内气体压强降为4p0 时气泵启动对气罐充气,当充气结束时,求气泵共向气罐内 泵入压强为p0 的空气体积ΔV ; (2)通过计算说明充气结束后能否用气钉枪正常射出150个钉子。 )页8共( 页7第 题试理物二高 17.(12分)如图所示,一圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,圆形区 域半径为R,圆心为O,圆形边界上有P、Q、A 三点,其中P、Q 两点连线为直径,OP 与OA 间的夹角为60°。现有大量带负电的粒子以不同的速率从P 点射入圆形区域,入射方向均 与OP 成θ=30°角,带电粒子质量为m,电荷量为-q,不计粒子重力及相互间作用。 (1)求从Q 点射出磁场区域的粒子在磁场中的运动时间t; (2)求从A 点射出磁场区域的粒子速度大小v; (3)垂直PQ 连线方向射出磁场区域的粒子,出射点为C(图中未 画出),求C 点到PQ 连线的距离d。 18.(16分)如图所示,水平面上固定着间距L=1m的两条足够长光滑平行直轨道,轨道左侧连 接一电容器。边界1、2之间轨道为绝缘体,其它部分轨道均为不计电阻的导体,轨道处于竖 直向上的匀强磁场中,边界1左侧磁感应强度B1=4T,边界2右侧磁感应强度B2=2T。 金属棒a 垂直轨道紧靠边界1左侧放置,金属棒b垂直轨道放置在边界2右侧x=4m处。 电容器充电后,接通开关S瞬间,金属棒a 获得向右的速度v0=5m/s。当金属棒a 经过边 界2时,金属棒b以v=4m/s的水平速度开始向左运动。已知金属棒a 质量m1=1kg、电 阻R1=1Ω,金属棒b质量m2=0.5kg、电阻R2=4Ω。两金属棒始终未发生碰撞,且与轨道 接触良好。求: (1)放电前电容器带正电的是哪个极板? 金属棒a 向右加速过程中,电容器释放出的电荷量 q是多少? (2)金属棒b中通过的最大电流Im; (3)在整个运动过程中金属棒b产生的焦耳热Qb; (4)金属棒b向左运动到最大位移时,金属棒a 与金属棒b之间的距离d。 )页8共( 页8第 题试理物二高 2023一2024学年度第二学期质量检测 高二物理试题参考答案及评分标准 2024.07 题号 2 3 5 6 8 9 10 11 12 答案 C B B A D D AC AD BD ABC 13.(6分)(1)CD(2分) (2)200(2分) (3)原、副线圈发热：铁芯在交变磁场的作用下会发热：交变电流产生的磁场不可能完全限制 在铁芯内。（或回答铜损、铁损和磁损，每种原因1分，上限2分）(2分) 14.(8分)(1)AD (2) 1 (3)a a+c(每空2分) 15.(8分)解析：根据题意可知 (1分) U,n2 U, n3 U n (1分) U2=4000V (1分) U3=3800V (1分) 则损失的电压△U=U2一U3=200V… (1分) 输电电流I= P =25A (1分) 则损失的功率△P=△UI=5000W (1分) 所以节省的功率5000W……… (1分) 16.(10分)解析： (1)充气过程为等温变化，有p△V+4pV。=6.5pVa (2分) 解得△V=2.5V。=25L… (2分) (2)设发射第一个钉子有6.5p。V。=p,V。+p1V (2分) 6.5pV 解得p,=V。+V 发射第二个钉子有p,V。=p2V。十p,V (1分) 高二物理试题答案第1页（共3页） 解得p2= 6.5pV8 (V+V)9 发射第三个钉子有pV。=p,V。十p3V…(1分) 解得p3= 6.5pV8 (V。+V)3 由此类推，则发射第150个钉子后，有p= 6.5pV0 (W。+V)两 04000040t44000000044000…0040…44, (1分) 解得p=4.5p。>4p。,故可以正常打出150个钉子……(1分) 17.(12分)解析：(1)如图甲所示， 从Q点射出磁场区域的粒子在磁场中的轨迹对应的圆心角为∠PO,Q60°…(1分) 粒子做圆周运动的周期T= 2πm …(1分) gB 所以粒子在磁场中运动的时间为1=。T= 3Bq (2分) 61 (2)如图乙所示，从A点射出磁场区域的粒子圆心恰好在PA中点。 轨迹半径为rA= (1分) 根据quB= mv2 (1分) rA 可知0=9BR …4……4…t…40…………04……4……………… (2分) 2m (3)如图丙所示，圆心恰好为点A,垂直PQ连线方向射出磁场区域的粒子轨迹所对应圆心 角为120°，根据几何关系可知，CP=√3R… (1分) 可得粒子对应轨迹半径为rc= CP -R 400440040440t4044:4404444000440044440444004440400040 (1分) 3 由几何关系可知出射点到PQ连线的距离为d= (2分) 6 丙 高二物理试题答案第2页（共3页） 18.（16分)解析：(1)N板带正电。……(1分) 取向右为正方向，棒a在通电加速过程中B,I1Lt1=m1v。…(1分) 而g=】1t1…… …(1分) 解得q=1.25C……… (1分) (2)回路最大电动势为Em=B,L(00十)…(1分) En 回路最大电流为Im=R,十R (1分) 解得Im=3.6A 40g00g0400…e0.4g…00…0ge4000e04e。040e4e00g04g044440…04…0000400400g0g40,00g (1分) (3)由动量守恒定律得m100一m2=(m1十m2)0共…(1分) 南能量守恒定律得5m土)m:02二)m十mn+Q …(1分) R2 金属棒b产生的焦耳热为Q。一R,十R。 …（1分) 联立解得Q=10.8J………… ………(1分) (4)设速度向右为正方向，当金属棒b向左运动到最大位移时，金属棒α的速度为v1。 由动量守恒定律得m1v。一m20=11 …(分） 设金属棒b向左运动到最大位移过程用时为t?。 对金属棒a由动量定理得一B212Lt2=m11一m1v。…(1分) B2L△x 通过金属棒a的电荷量为q:=l:t一R,+R。 (1分) 金属棒a与金属棒b之间的距离d=x一△x (1分) 解得d=1.5m…… (1分) 高二物理试题答案第3页（共3页）