精品解析：福建福州高级中学2025-2026学年高二下学期期末（第四学段）考试物理试题

福州高级中学2025—2026学年第四学段考试 高二物理试题 试卷总分：100分 完卷时间：75分钟 一、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. 2025年5月10日，中国自主研发的“人造太阳”装置“中国环流三号”首次在实验室里实现了1.17亿度的原子核温度和1.6亿度的电子温度，并直接输出了电力。这一成就意味着在直径不到10米的装置中，造出了一个比太阳核心温度还高8倍的“小太阳”，并且发电成本接近煤电水平，仅为0.18元/度。这一知识涉及高中物理课本中的“核聚变”，属于《原子物理》相关知识。下列关于原子物理相关知识说法正确的是（　　） A. 为“核聚变”的核反应方程式 B. 在反应中，钡核的比结合能比铀核的比结合能大 C. 核反应属于α衰变 D. 目前世界上主流的核电站都利用了“核聚变”的原理 【答案】B 【解析】 【详解】A．铀−235吸收中子后裂变为钡和氪，属于核裂变而非核聚变，故A错误； B．核裂变产物的比结合能大于初始重核的比结合能，钡核比铀核更稳定，故B正确； C．该反应是α粒子轰击氮核的人工核反应，并非自发的α衰变，故C错误； D．目前核电站均基于核裂变技术，核聚变尚未商用，故D错误。 故选B。 2. 两列频率相同、振幅分别为5cm和7cm的横波发生干涉时，某一时刻的图样如图，实线表示波峰，虚线表示波谷，关于质点M、N、K的下列说法中正确的是（　　） A. 质点M为振动减弱的点 B. 质点N的振幅为4cm C. 经过一段时间，质点N、K的位移大小不可能相等 D. 由图中时刻再经过周期时，质点K的位移为零 【答案】D 【解析】 【详解】A．质点M处于两列波的波峰相遇位置，是振动加强点，并非振动减弱点，故A错误； B．质点N处于一列波的波峰与另一列波的波谷相遇位置，是振动减弱点，振幅为，故B错误； C．N是振幅2cm的振动减弱点，K是振幅12cm的振动加强点，二者均做简谐运动，振动过程中位移在和范围内按正弦规律变化，存在某时刻二者位移大小相等，故C错误； D．题图时刻K处于一列波的波谷与另一列波的波谷相遇的点，在振动的最低点，经过​周期后，会振动到平衡位置，位移为零，故D正确。 故选D。 3. 如图某种手机防窥膜由透明介质和对光完全吸收的屏障构成，屏障垂直于屏幕平行排列，可实现对像素单元可视角度θ的控制。发光像素单元紧贴防窥膜下表面，位于相邻两屏障正中间。不考虑光的衍射，下列说法正确的是（ ） A. 增大手机屏幕亮度可以提高防窥效果 B. 防窥膜实现防窥效果主要是靠光的全反射 C. 从上往下看，看到的图像比发光像素单元位置低 D. 其他条件不变时，透明介质的折射率越小，可提高防窥效果 【答案】D 【解析】 【详解】A．增大手机屏幕亮度不改变光的折射率，即不改变光的传播路径，不可以提高防窥效果，故A错误； B．防窥屏实现防窥效果的原理是因为某些角度范围内的光被屏障吸收，能射出到空气中的光其入射角都小于临界角，没有发生全反射，故B错误； C．根据光路可逆，可知从上往下观察手机屏幕，看到的图像比发光像素单元位置高，故C错误； D．透明介质的折射率越小，则在空气中的折射角越小，则由几何关系可知，可视角度θ越小，即可提高防窥效果，故D正确。 故选D。 4. 新能源汽车已走进我国千家万户，新能源汽车电池中常用到的石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状晶格结构的新材料，主要作为改性添加剂或功能涂层常应用于磷酸铁锂电池等多类电池，具有丰富的电学性能。为测量某二维石墨烯样品单位面积的载流子（电子）数n，设计了如图所示的实验电路。在长为a，宽为b的石墨烯表面加一垂直向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，电极1、3间通以恒定电流I，电极2、4间将产生电压U。已知电子的电荷量为e。则下列说法正确的是（　　） A. 电极2的电势高于电极4 B. 电极2、4间的电压U与样品的长度a有关 C. 电极1、3间的电流I恒定时，电极2、4间的电压U与单位面积的载流子数n无关 D. 要测出该石墨烯样品单位面积的载流子数n，无需测量该样品的长和宽 【答案】D 【解析】 【详解】A．电流从电极1流向电极3，载流子是电子，因此电子定向运动方向为从3指向1。根据左手定则（负电荷洛伦兹力四指指向运动反方向），电子受到的洛伦兹力指向电极2一侧，电子向电极2偏转聚集，因此电极2电势低于电极4，故A错误； BC．当电子受力平衡时，洛伦兹力等于电场力，有 可得 单位时间内通过垂直电流方向（宽度）的电荷量 二维下垂直电流方向的“横截面积”是单位厚度等效下的长度，即 整理得 将代入电压公式，得 可以看出电压和样品长度无关，且电流恒定时，和单位面积载流子数成反比，故BC错误； D．由​变形得 该式中仅需要测量电流、磁感应强度、霍尔电压，结合已知的元电荷即可求出单位面积载流子数，无需测量样品的长和宽，故D正确。 故选D。 二、双选题（每题6分，共24分，每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. 如图（a）为一列简谐横波在t=0.5s时刻的波形图，介质中的两个质点P、Q此刻离开平衡位置的位移分别为0.5A、-0.5A，图（b）是质点Q的振动图像。下列说法正确的是（　　） A. 该波沿x轴负方向传播 B. t=0.5s时刻，质点P、Q都在减速 C. t=2.0s时刻，质点Р正在沿y轴负方向振动 D. 该波在传播过程中遇到尺寸为20cm的障碍物时不能发生明显的衍射现象 【答案】AC 【解析】 【详解】A．由图乙可知，质点Q在时刻向y轴负方向振动，由图甲根据同侧法可知，该简谐横波沿x轴负方向传播，故A正确； B．时，质点P、Q正向下运动，越靠近平衡位置速度越大，所以质点P速度增大，质点Q速度减少，故B错误； C．由图乙知波的传播周期为 从到经历了，所以在时质点P在y轴下方正沿y轴负方向振动，故C正确； D．由图甲可知，该波的波长 则该波遇到尺寸为的障碍物时能发生明显的衍射现象，故D错误。 故选AC。 6. 如图，甲、乙为原来都静止在同一匀强磁场中的两个放射性元素原子核的变化示意图，磁场方向垂直纸面向里，其中一个发生α衰变，另一个发生β衰变，运动方向都与磁场方向垂直。、与、的运动轨迹如图所示，下列说法中正确的是（　　） A. 甲为衰变，乙为衰变 B. 顺时针转动，顺时针转动 C. 顺时针转动，逆时针转动 D. 动能比小，动能比小 【答案】AC 【解析】 【详解】A．放射性元素放出α粒子时，α粒子与反冲核的速度相反，而电性相同，均带正电，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圆；而放射性元素放出β粒子时，β粒子与反冲核的速度相反，而电性相反，反冲核带正电，β粒子带负电，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的轨迹应为内切圆；故甲为衰变，乙为衰变，A正确； BC．粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得 解得带电粒子在磁场中的运动的半径，根据动量守恒可知，发出的粒子与反冲核的动量p等大反向，而反冲核的电荷量大，故轨迹半径小，故b为α粒子运动轨迹，c为β粒子运动轨迹，根据左手定则可知，ab均沿逆时针转动，顺时针转动，逆时针转动，故C正确，B错误； D．根据可知，因（α粒子）的质量比小，可知动能比大，（β粒子）的质量比d小，可知c的动能比大，D错误。 故选AC。 7. 如图，质量为M的小车静止在光滑水平面上，小车AB段是半径为R的四分之一光滑圆弧轨道，BC段是长为L的粗糙水平轨道，两段轨道相切于B点。一质量为m的可视为质点的滑块，从小车上的A点由静止开始沿轨道下滑，然后滑入BC轨道，最后恰好停在C点。已知小车质量M=5m，滑块与轨道BC间的动摩擦因数为，重力加速度为g，则（　　） A. 全过程滑块在水平方向上相对地面的位移的大小为R+L B. 全过程小车相对地面的位移大小为 C. 小车在运动过程中速度的最大值为 D. 、L、R三者之间的关系为 【答案】CD 【解析】 【详解】AB．滑块与小车组成的系统水平方向动量守恒，由人船模型特点有 由上两式解得 全过程滑块在水平方向上相对地面的位移的大小为， 全过程小车相对地面的位移大小为，所以AB错误； C．滑块滑到圆弧轨道最低点时，小车速度最大，滑动与小车组成的系统水平方向动量守恒，则有 由上两式解得 小车在运动过程中速度的最大值为，故C正确； D．滑块最后恰好停在C点时，小车也停止运动，全程由能量守恒定律则有 解得 故D正确。 故选CD。 8. 某兴趣小组模拟电动汽车再生制动能量回收系统，设计了如图所示电路。平行且间距为的足够长光滑金属导轨固定在水平面，金属杆垂直静置在导轨上，整个装置处于磁感应强度大小为、方向竖直向下的匀强磁场中。导轨通过单刀双掷开关分别与电源、电容器连接，电源的电动势为、内阻为，电容器的电容为、初始电荷量为零。先将开关拨到1，杆从静止开始加速运动，达到最大速度后再将开关拨到2，杆给电容器充电，实现动能回收。杆的质量为、接入电路的电阻为，不计导轨电阻，下列说法正确的是（　　） A. 开关拨到1瞬间，杆的加速度大小为 B. 开关拨到1后，杆能达到的最大速度为 C. 开关拨到2后，杆做减速运动直到速度为零 D. 电容器的电容越大，则最终储存的电荷量越多 【答案】BD 【解析】 【详解】A．开关拨到1瞬间，杆中的电流 对杆进行分析，根据牛顿第二定律有 解得，故A错误； B．开关拨到1后，杆开始做加速运动，杆相当于一个电源，回路总电动势减小，回路电流减小，杆所受安培力减小，杆开始做加速度减小的减速运动，当加速度减为0时，即杆的电动势与电源电动势相等时，杆速度达到最大值，杆开始做匀速直线运动，则有 解得，故B正确； C．开关拨到2后，电容器开始充电，回路中有充电电流，电容器相当于一个电源，电容器充电过程，极板所带电荷量增大，电容器极板间电压增大，回路总的电动势减小，充电电流减小，杆所受安培力减小，杆开始做加速度减小的减速运动，当加速度减为0时，即杆的电动势与电容器极板电压相等时，杆开始做匀速直线运动，故C错误； D．开关拨到2后，令电容器极板间电压为U，结合上述有 根据电容定义式有 对杆进行分析，根据动量定理有 其中 解得 可知，电容器的电容越大，则最终储存的电荷量越多，故D正确。 故选BD。 三、填空题（共9分） 9. 如图所示，矩形导线框的匝数为，面积为，处在磁感应强度大小为的匀强磁场中，矩形导线框以角速度绕垂直磁场方向的轴匀速转动，线框与理想变压器原线圈相连。理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶4，图示时刻线框平面与磁感线垂直并以此时刻为计时起点，交流电压表、均视为理想电表，不计线框的电阻。线框从图示位置开始转过90°的过程中，产生的平均电动势为__________；线圈在图示位置电压表的示数为__________。 【答案】 ①. ②. 【解析】 【详解】[1]根据法拉第电磁感应定律可得，线框从图示位置开始转过90°的过程中，产生的平均电动势为 又有 联立解得 [2]线圈转动过程中，感应电动势最大值为 有效值为 不计线框的电阻，则有 由变压器电压与线圈匝数关系可得 10. 如图，粗细均匀且上端开口的玻璃管竖直放置，管内用长h=4cm的水银封闭着一段长的空气柱。已知大气压强，则管内气体的压强________cmHg。将玻璃管缓慢转至水平，管内气体温度保持不变，则此时管内空气柱长度________cm，此过程中管内气体________（填“吸热”“放热”或“不吸热也不放热”）。 【答案】 ①. 80 ②. 4.0 ③. 吸热 【解析】 【详解】[1]管竖直时，管内气体的压强 [2]将玻璃管缓慢转至水平，根据玻意耳定律可知 其中 解得 [3]此过程中管内气体温度不变，则内能不变，体积变大，对外做功，根据热力学第一定律可知，气体吸热。 11. 如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边有固定挡板，一轻质弹簧将挡板和条形磁铁连接起来，此时台秤读数为。现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒，当导体棒中通以方向如图所示的电流后，台秤读数为，则弹簧长度将______（选填“变长”或“变短”）______（选填“大于”、“等于”或“小于”） 【答案】 ①. 变短 ②. 大于 【解析】 【详解】[1] 以导体棒为研究对象，根据左手定则判断可知，其所受安培力方向为斜向右下方，根据牛顿第三定律知，磁铁受到的安培力方向斜向左上方，则磁铁将向左运动，弹簧被压缩，长度将变短 [2]由于磁铁受到的安培力方向斜向左上方，对弹簧秤的压力减小，则F1大于F2 四、实验题（共11分） 12. 如图甲所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，平行玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面和，O为直线AO与的交点，在直线OA上竖直地插上，、两枚大头针。 （1）该同学接下来要完成的两个必要步骤是__________。（多选） A. 插上大头针，使P3仅挡住P2的像 B. 插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像 C. 插上大头针P4，使P4仅挡住P3的像 D. 插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像 （2）下列措施能够提高实验准确度的是__________。 A. P₃和P₄之间的距离适当减小 B. 选用宽度较大的玻璃砖 C. 用入射界面与出射界面平行的玻璃砖 D. P₁、P₂连线与玻璃砖分界面法线的夹角适当减小 （3）如图乙所示，正确作出光路图后，以入射点O为圆心，为半径作圆，圆与入射光线、折射光线分别交于A、D两点，再过A、D作法线的垂线，垂足分别为B、C点，测得，，则玻璃的折射率为__________（结果保留三位有效数字）。 （4）在确定玻璃砖边界线时，下列情形会导致折射率的测量值偏小的是__________。 A. 玻璃砖下移 B. 玻璃砖上移 C. 两直线间距宽于玻璃砖 D. 两直线间距窄于玻璃砖 【答案】（1）BD （2）B （3）1.61 （4）C 【解析】 【小问1详解】 AB．确定大头针的位置的方法是插上大头针，使挡住、的像，故A错误，B正确； CD．确定大头针的位置的方法是插上大头针，使挡住和、的像，C错误，D正确。 故选BD。 【小问2详解】 A．为减小作图误差，和之间的距离应适当增大，故A错误； B．光在宽度较大的玻璃砖中的传播路程较长，入射点与出射点之间的距离较大，角度测量越准确，误差越小，故B正确； C．玻璃砖无需平行，故C错误； D．、连线与玻璃砖分界面法线的夹角适当增大，折射现象更明显，误差较小，故D错误。 故选B。 【小问3详解】 由折射定律得 【小问4详解】 AB．光路图如图A、B所示 由图可知两图的折射角不变，则不会产生误差，故AB错误； CD．光路图如图C、D所示 由图可知C图中折射角偏大，则折射率偏小，D图中折射角偏小，则折射率偏大，故C正确，D错误。 故选C。 13. 二氧化锡半导体型酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化规律如图甲所示，某同学利用该传感器设计酒精气体浓度测试仪，所用的器材规格如下： A．二氧化锡半导体型酒精气体传感器 B．直流电源（电动势为，内阻为） C．电压表（量程为，内阻非常大） D．电阻箱（最大阻值为） E．定值电阻 F．单刀双掷开关一个，导线若干 该同学设计了如图乙所示的电路，据此回答下列问题： （1）将开关向端闭合，调节电阻箱，当电阻箱的阻值为时，电压表示数为，可得定值电阻的阻值为________。 （2）将开关向端闭合时，可测量酒精气体的浓度。某次测量时，电压表示数为，此时酒精气体浓度为________。测量过程中，电压表示数越大，所测酒精气体浓度________（选填“越大”或“越小”）。 （3）酒精气体浓度满足“”可判定为酒驾，酒精气体浓度满足“”可判定为醉驾。若测试时电压表示数为，则可判定驾驶员________（选填“状态正常”“酒驾”或“醉驾”）。测试时电压表示数超过________可判定驾驶员醉驾。 【答案】（1）9 （2） ①. 0.2 ②. 越大 （3） ①. 酒驾 ②. 1.8 【解析】 【小问1详解】 开关接时，​、与电源内阻串联，电压表测的电压。根据闭合电路欧姆定律可得 且 整理得 【小问2详解】 [1]开关接、电压表示数仍为，说明电路总电阻、电流和接时相同，因此 结合图甲可得，此时酒精浓度 [2]电压表示数，越大说明电路电流越大，总电阻越小，即​越小；由图甲可知，越小，酒精浓度越大，因此电压表示数越大，所测浓度越大。 【小问3详解】 [1]当电压表示数时，电流 由闭合电路欧姆定律得 由图甲可知对应 对应 因，则，即酒驾。 [2]当时，，总电阻 电流 电压表示数 因此电压表示数超过时，，可判定为醉驾。 五、计算题（本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 14. 如图甲所示，空间中有一平行于纸面固定的正方形线框，以其对角线所在直线MN为界，MN左侧存在着方向垂直于纸面的磁场，其磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，以垂直纸面向里为正方向，磁场的变化周期T=3s。已知正方形线框的边长L=2m，总电阻。求： （1）0~1s内线框中的感应电流方向和大小I1； （2）1.25s时线框受到的安培力大小F； （3）线框中产生感应电流的有效值I。 【答案】（1）逆时针方向 0.3A （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 0~1s内线框中产生的感应电动势大小均为 感应电流为 根据楞次定律可知0~1s内线框中的感应电流方向为逆时针方向； 【小问2详解】 1~2s内线框中产生的感应电动势大小均为 感应电流为 1.25s时的磁感应强度为 1.25s时线框受到的安培力大小 【小问3详解】 设线框感应电流的有效值为I，则有 解得 15. 在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工序。如图所示是离子注入简化工作原理的示意图，一个粒子源于处不断释放质量为，带电量为的离子，其初速度视为零，经电压为的加速电场加速后，沿图中半径为的圆弧形虚线通过圆弧形静电分析器（静电分析器通道内有均匀径向分布的电场）后，从点沿直径方向进入半径为的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向外。经磁场偏转，离子最后垂直打在平行PQ放置且与PQ等高的硅片上，硅片到PQ的距离为，不计离子重力。求： （1）离子进入静电分析器时的速度大小； （2）静电分析器通道内虚线处电场强度的大小和圆形磁场的磁感应强度大小； （3）若匀强磁场的磁感应强度大小可以调节，要让从点沿直线方向进入圆形匀强磁场区域的离子全部打在硅片上，求磁感应强度大小的取值范围。 【答案】（1） （2）， （3） 【解析】 【小问1详解】 离子在加速电场中运动，由动能定理   解得 【小问2详解】 ① 静电分析器中，径向电场力提供离子圆周运动的向心力   代入 化简得：  ② 离子沿直径进入磁场，偏转后速度水平向右垂直打在硅片上，可得偏转角为。对圆形磁场中沿直径入射的离子，由几何关系得离子轨迹半径 。 洛伦兹力提供向心力   代入，化简得 【小问3详解】 设离子在磁场中轨迹半径为，由 可知越大，越小。 硅片与等高，因此只有离子打在硅片上（为交点纵坐标）才符合要求，推导得与满足 离子全部打在硅片上。 将代入不等式   解得 16. 如图甲，在绝缘水平地面上有一带正电的小物块A和不带电的匀质绝缘薄板B，B右端与一水平轻弹簧栓接，弹簧右端固定，空间存在水平向右的匀强电场。开始时弹簧处于原长，B静止且右端位于点，点左侧地面粗糙、右侧地面光滑。已知电场强度大小为，A的质量为2kg、电荷量为，B的质量为6kg、长度为，A、B与点左侧地面间的动摩擦因数均为0.5，弹簧劲度系数为。初始时A与B左端的距离为20m。将A由静止释放，A与B发生弹性碰撞后立即撤去电场，碰撞时间可忽略不计，弹簧始终处于弹性限度内，A可视为质点且运动过程中电荷量保持不变，取重力加速度大小，求： （1）A、B碰撞前瞬间A的速度大小； （2）A、B碰后0.2s时A与B左端的距离； （3）从碰后B刚好完全进入光滑地面区域开始计时，B运动的图像如图乙所示，图线在、时刻的斜率均为零，求从到的时间内B与地面之间摩擦产生的热量。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 A与B左端的距离为，设A、B碰撞前瞬间A的速度大小为，根据动能定理 解得 【小问2详解】 设碰撞后 A 的速度为​，B 的速度为​A、B 发生弹性碰撞， 根据动量守恒 机械能守恒 解得(向左)，（向右） 以A为研究对象，根据牛顿第二定律 0.2s 内A 向左的位移 解得（向左） 薄板B的长度，当B向右的位移为时，根据牛顿第二定律 解得，B向右为匀变速运动 0.2s 内B 的位移 解得（向右） A、B 左端距离 【小问3详解】 时刻，B向左运动，加速度为零（斜率为零），合力为零，设B进入光滑区长度为 由受力平衡可得 解得 时刻，B开始向右运动，加速度为零，合力为零，B板全在粗糙区内，设B板右端距离O点距离为 由受力平衡可得 解得 设时刻B板右端距离O点距离为，从碰撞结束到的过程中，应用动能定理 解得 从​到的时间内B与地面之间摩擦产生的热量 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 福州高级中学2025—2026学年第四学段考试 高二物理试题 试卷总分：100分 完卷时间：75分钟 一、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. 2025年5月10日，中国自主研发的“人造太阳”装置“中国环流三号”首次在实验室里实现了1.17亿度的原子核温度和1.6亿度的电子温度，并直接输出了电力。这一成就意味着在直径不到10米的装置中，造出了一个比太阳核心温度还高8倍的“小太阳”，并且发电成本接近煤电水平，仅为0.18元/度。这一知识涉及高中物理课本中的“核聚变”，属于《原子物理》相关知识。下列关于原子物理相关知识说法正确的是（　　） A. 为“核聚变”的核反应方程式 B. 在反应中，钡核的比结合能比铀核的比结合能大 C. 核反应属于α衰变 D. 目前世界上主流的核电站都利用了“核聚变”的原理 2. 两列频率相同、振幅分别为5cm和7cm的横波发生干涉时，某一时刻的图样如图，实线表示波峰，虚线表示波谷，关于质点M、N、K的下列说法中正确的是（　　） A. 质点M为振动减弱的点 B. 质点N的振幅为4cm C. 经过一段时间，质点N、K的位移大小不可能相等 D. 由图中时刻再经过周期时，质点K的位移为零 3. 如图某种手机防窥膜由透明介质和对光完全吸收的屏障构成，屏障垂直于屏幕平行排列，可实现对像素单元可视角度θ的控制。发光像素单元紧贴防窥膜下表面，位于相邻两屏障正中间。不考虑光的衍射，下列说法正确的是（ ） A. 增大手机屏幕亮度可以提高防窥效果 B. 防窥膜实现防窥效果主要是靠光的全反射 C. 从上往下看，看到的图像比发光像素单元位置低 D. 其他条件不变时，透明介质的折射率越小，可提高防窥效果 4. 新能源汽车已走进我国千家万户，新能源汽车电池中常用到的石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状晶格结构的新材料，主要作为改性添加剂或功能涂层常应用于磷酸铁锂电池等多类电池，具有丰富的电学性能。为测量某二维石墨烯样品单位面积的载流子（电子）数n，设计了如图所示的实验电路。在长为a，宽为b的石墨烯表面加一垂直向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，电极1、3间通以恒定电流I，电极2、4间将产生电压U。已知电子的电荷量为e。则下列说法正确的是（　　） A. 电极2的电势高于电极4 B. 电极2、4间的电压U与样品的长度a有关 C. 电极1、3间的电流I恒定时，电极2、4间的电压U与单位面积的载流子数n无关 D. 要测出该石墨烯样品单位面积的载流子数n，无需测量该样品的长和宽 二、双选题（每题6分，共24分，每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. 如图（a）为一列简谐横波在t=0.5s时刻的波形图，介质中的两个质点P、Q此刻离开平衡位置的位移分别为0.5A、-0.5A，图（b）是质点Q的振动图像。下列说法正确的是（　　） A. 该波沿x轴负方向传播 B. t=0.5s时刻，质点P、Q都在减速 C. t=2.0s时刻，质点Р正在沿y轴负方向振动 D. 该波在传播过程中遇到尺寸为20cm的障碍物时不能发生明显的衍射现象 6. 如图，甲、乙为原来都静止在同一匀强磁场中的两个放射性元素原子核的变化示意图，磁场方向垂直纸面向里，其中一个发生α衰变，另一个发生β衰变，运动方向都与磁场方向垂直。、与、的运动轨迹如图所示，下列说法中正确的是（　　） A. 甲为衰变，乙为衰变 B. 顺时针转动，顺时针转动 C. 顺时针转动，逆时针转动 D. 动能比小，动能比小 7. 如图，质量为M的小车静止在光滑水平面上，小车AB段是半径为R的四分之一光滑圆弧轨道，BC段是长为L的粗糙水平轨道，两段轨道相切于B点。一质量为m的可视为质点的滑块，从小车上的A点由静止开始沿轨道下滑，然后滑入BC轨道，最后恰好停在C点。已知小车质量M=5m，滑块与轨道BC间的动摩擦因数为，重力加速度为g，则（　　） A. 全过程滑块在水平方向上相对地面的位移的大小为R+L B. 全过程小车相对地面的位移大小为 C. 小车在运动过程中速度的最大值为 D. 、L、R三者之间的关系为 8. 某兴趣小组模拟电动汽车再生制动能量回收系统，设计了如图所示电路。平行且间距为的足够长光滑金属导轨固定在水平面，金属杆垂直静置在导轨上，整个装置处于磁感应强度大小为、方向竖直向下的匀强磁场中。导轨通过单刀双掷开关分别与电源、电容器连接，电源的电动势为、内阻为，电容器的电容为、初始电荷量为零。先将开关拨到1，杆从静止开始加速运动，达到最大速度后再将开关拨到2，杆给电容器充电，实现动能回收。杆的质量为、接入电路的电阻为，不计导轨电阻，下列说法正确的是（　　） A. 开关拨到1瞬间，杆的加速度大小为 B. 开关拨到1后，杆能达到的最大速度为 C. 开关拨到2后，杆做减速运动直到速度为零 D. 电容器的电容越大，则最终储存的电荷量越多 三、填空题（共9分） 9. 如图所示，矩形导线框的匝数为，面积为，处在磁感应强度大小为的匀强磁场中，矩形导线框以角速度绕垂直磁场方向的轴匀速转动，线框与理想变压器原线圈相连。理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶4，图示时刻线框平面与磁感线垂直并以此时刻为计时起点，交流电压表、均视为理想电表，不计线框的电阻。线框从图示位置开始转过90°的过程中，产生的平均电动势为__________；线圈在图示位置电压表的示数为__________。 10. 如图，粗细均匀且上端开口的玻璃管竖直放置，管内用长h=4cm的水银封闭着一段长的空气柱。已知大气压强，则管内气体的压强________cmHg。将玻璃管缓慢转至水平，管内气体温度保持不变，则此时管内空气柱长度________cm，此过程中管内气体________（填“吸热”“放热”或“不吸热也不放热”）。 11. 如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边有固定挡板，一轻质弹簧将挡板和条形磁铁连接起来，此时台秤读数为。现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒，当导体棒中通以方向如图所示的电流后，台秤读数为，则弹簧长度将______（选填“变长”或“变短”）______（选填“大于”、“等于”或“小于”） 四、实验题（共11分） 12. 如图甲所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，平行玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面和，O为直线AO与的交点，在直线OA上竖直地插上，、两枚大头针。 （1）该同学接下来要完成的两个必要步骤是__________。（多选） A. 插上大头针，使P3仅挡住P2的像 B. 插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像 C. 插上大头针P4，使P4仅挡住P3的像 D. 插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像 （2）下列措施能够提高实验准确度的是__________。 A. P₃和P₄之间的距离适当减小 B. 选用宽度较大的玻璃砖 C. 用入射界面与出射界面平行的玻璃砖 D. P₁、P₂连线与玻璃砖分界面法线的夹角适当减小 （3）如图乙所示，正确作出光路图后，以入射点O为圆心，为半径作圆，圆与入射光线、折射光线分别交于A、D两点，再过A、D作法线的垂线，垂足分别为B、C点，测得，，则玻璃的折射率为__________（结果保留三位有效数字）。 （4）在确定玻璃砖边界线时，下列情形会导致折射率的测量值偏小的是__________。 A. 玻璃砖下移 B. 玻璃砖上移 C. 两直线间距宽于玻璃砖 D. 两直线间距窄于玻璃砖 13. 二氧化锡半导体型酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化规律如图甲所示，某同学利用该传感器设计酒精气体浓度测试仪，所用的器材规格如下： A．二氧化锡半导体型酒精气体传感器 B．直流电源（电动势为，内阻为） C．电压表（量程为，内阻非常大） D．电阻箱（最大阻值为） E．定值电阻 F．单刀双掷开关一个，导线若干 该同学设计了如图乙所示的电路，据此回答下列问题： （1）将开关向端闭合，调节电阻箱，当电阻箱的阻值为时，电压表示数为，可得定值电阻的阻值为________。 （2）将开关向端闭合时，可测量酒精气体的浓度。某次测量时，电压表示数为，此时酒精气体浓度为________。测量过程中，电压表示数越大，所测酒精气体浓度________（选填“越大”或“越小”）。 （3）酒精气体浓度满足“”可判定为酒驾，酒精气体浓度满足“”可判定为醉驾。若测试时电压表示数为，则可判定驾驶员________（选填“状态正常”“酒驾”或“醉驾”）。测试时电压表示数超过________可判定驾驶员醉驾。 五、计算题（本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 14. 如图甲所示，空间中有一平行于纸面固定的正方形线框，以其对角线所在直线MN为界，MN左侧存在着方向垂直于纸面的磁场，其磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，以垂直纸面向里为正方向，磁场的变化周期T=3s。已知正方形线框的边长L=2m，总电阻。求： （1）0~1s内线框中的感应电流方向和大小I1； （2）1.25s时线框受到的安培力大小F； （3）线框中产生感应电流的有效值I。 15. 在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工序。如图所示是离子注入简化工作原理的示意图，一个粒子源于处不断释放质量为，带电量为的离子，其初速度视为零，经电压为的加速电场加速后，沿图中半径为的圆弧形虚线通过圆弧形静电分析器（静电分析器通道内有均匀径向分布的电场）后，从点沿直径方向进入半径为的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向外。经磁场偏转，离子最后垂直打在平行PQ放置且与PQ等高的硅片上，硅片到PQ的距离为，不计离子重力。求： （1）离子进入静电分析器时的速度大小； （2）静电分析器通道内虚线处电场强度的大小和圆形磁场的磁感应强度大小； （3）若匀强磁场的磁感应强度大小可以调节，要让从点沿直线方向进入圆形匀强磁场区域的离子全部打在硅片上，求磁感应强度大小的取值范围。 16. 如图甲，在绝缘水平地面上有一带正电的小物块A和不带电的匀质绝缘薄板B，B右端与一水平轻弹簧栓接，弹簧右端固定，空间存在水平向右的匀强电场。开始时弹簧处于原长，B静止且右端位于点，点左侧地面粗糙、右侧地面光滑。已知电场强度大小为，A的质量为2kg、电荷量为，B的质量为6kg、长度为，A、B与点左侧地面间的动摩擦因数均为0.5，弹簧劲度系数为。初始时A与B左端的距离为20m。将A由静止释放，A与B发生弹性碰撞后立即撤去电场，碰撞时间可忽略不计，弹簧始终处于弹性限度内，A可视为质点且运动过程中电荷量保持不变，取重力加速度大小，求： （1）A、B碰撞前瞬间A的速度大小； （2）A、B碰后0.2s时A与B左端的距离； （3）从碰后B刚好完全进入光滑地面区域开始计时，B运动的图像如图乙所示，图线在、时刻的斜率均为零，求从到的时间内B与地面之间摩擦产生的热量。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $