陕西省西安市临潼区2023-2024学年高二下学期期末物理试卷（解析版）

这是一份陕西省西安市临潼区2023-2024学年高二下学期期末物理试卷（解析版），共15页。
1．本试题共6页，满分100分，时间75分钟。
2．答卷前，考生务必将自己的姓名和准考证号填写在答题卡上。
3．回答选择题时，选出每小题答案后，用2B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，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
4．考试结束后，监考员将答题卡按顺序收回，装袋整理；试题不回收。
一、选择题（本大题共10小题，计46分。第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分）
1. 某同学自己动手为手机贴钢化膜，贴完后发现屏幕中央有不规则的环形条纹，通过查询相关资料得知，这是由于钢化膜与手机屏幕之间存在空气薄膜造成的，出现环形条纹现象是光的（ ）
A. 衍射现象B. 干涉现象
C. 偏振现象D. 全反射现象
【答案】B
【解析】出现环形条纹是由于从空气膜的两个表面反射的光叠加产生的光的干涉现象。
故选B。
2. 下列说法正确的是（ ）
A. 干簧管是能够感知压力的传感器
B. 医院里常用X射线照射病房和手术室进行消毒
C. LC振荡电路中电流增大时，电容器上的电荷量一定减小
D. 电容器具有“通直流、隔交流、通低频、阻高频”的作用
【答案】C
【解析】A．干簧管通过磁场作用控制簧片接触，属于磁传感器，而非压力传感器压力传感器通常利用压电效应或应变片，故A错误；
B．X射线主要用于医学成像，消毒常用的是紫外线（破坏微生物DNA），故B错误；
C．在LC振荡电路中，电流大小与电容器电荷量变化率相关。当电流绝对值增大时，电容器处于放电阶段，电荷量必然减少（无论电流方向如何），故C正确；
D．电容器实际特性为“隔直流、通交流，容抗随频率升高而减小”，即“通高频、阻低频”。选项D描述相反，故D错误。
故选C。
3. 关于分子动理论，下列说法正确的是（ ）
A. 在显微镜下追踪悬浮于水中的小炭粒的运动情况，图甲中的折线是小炭粒的运动轨迹
B. 图乙为氧气分子在不同温度下的速率分布规律，对应的分子平均动能较小
C. 分子力与分子势能随分子间距变化规律相似，图丙表示分子势能与两分子间距离的关系
D. 图丁为模拟气体压强产生机理的实验，仅增加豆粒数量，可模拟温度降低对气体压强的影响
【答案】B
【解析】A．在显微镜下追踪悬浮于水中的小炭粒的运动情况，图甲中的折线是小炭粒每隔一定时间位置的连线，不是小炭粒的运动轨迹，故A错误；
B．由图可知，对应速率大的分子占据的比例较大，则说明对应的平均动能较大，对应的分子平均动能较小，故B正确；
C．当分子间距离为平衡位置，分子力为0，分子势能具有最小值，但分子势能为负值，则图乙表示分子力与两分子间距离的关系，故C错误；
D．仅增加豆粒的数量，即气体分子数的密度增加，所以可模拟体积减小对气体压强的影响，故D错误。
故选B。
4. 如图所示电路中，线圈L电阻不计，D为理想二极管，下列说法正确的是（ ）
A. S闭合时，A不亮，B立即变亮
B. S闭合时，A立即变亮，B逐渐变亮
C. S断开时，A不亮，B立即熄灭
D. S断开时，A立即变亮，然后逐渐变暗至熄灭
【答案】D
【解析】AB．S闭合时，由于二极管具有单向导电性，A不亮，由于线圈L产生自感电动势阻碍电流增大，B灯逐渐变亮，故AB错误；
CD．S断开时，线圈L产生自感电动势，与两灯构成闭合回路，故A立即变亮，然后逐渐变暗至熄灭，故C错误，D正确。
故选D。
5. 如图所示，两根平行放置的长直导线a和b中通有大小相同、方向相反的电流，a受到的安培力大小为F1。当加入与两导线所在平面垂直的匀强磁场后，b受到的安培力大小变为F2，则此时a受到的安培力大小变为（ ）
A. F1B. F2C. F1-F2D. F1+F2
【答案】B
【解析】长直导线a和b中通有大小相同、方向相反的电流，两导线根据电流的磁效应作用在对方直导线位置的磁场都是垂直于纸面向下，且大小相等。故当加入与两导线所在平面垂直的匀强磁场后，两导线所处位置的合磁场的磁感应强度相同，电流大小又相同，故根据安培力的表达式得长直导线所受的安培力相同，也为F2。
故选B。
6. 一个单摆做受迫振动，其共振曲线（振幅A与驱动力的频率f的关系）如图所示，则（ ）
A. 此单摆的固有周期约为
B. 此单摆的摆长约为1m
C. 若摆长减小，单摆的固有频率减小
D. 若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动
【答案】B
【解析】A、当此单摆的固有频率与驱动力的频率f相等时，得到共振，振幅最大，由图可知，单摆的固有频率为0.5Hz，所以此单摆的固有周期T=2s，故A错误．
B、由单摆的周期公式T=2，T=2s，可求得L1m，故B正确．
C、若摆长减小，单摆固有周期T减小，固有频率增大，故C错误．
D、若摆长增大，单摆的固有周期T增大，固有频率减少，共振曲线的峰将向左移动，故D错误．
故选B
7. 一个矩形导线框abcd全部处于水平向右的匀强磁场中，绕一竖直固定轴匀速转动，如图所示，ad边水平向右。导线框转动过程中磁通量的最大值为时产生感应电动势的有效值为E，则下列说法正确的是（ ）
A. 导线框转动的周期为
B. 当穿过导线框的磁通量为零时，线框的电流方向发生改变
C. 当导线框的磁通量为零时，导线框磁通量的变化率为
D. 从磁通量最大的位置开始计时，导线框产生感应电动势的瞬时值为
【答案】D
【解析】A．导线框转动过程中产生感应电动势最大值为
根据正弦交变电流的最大值与有效值间的关系可得
即
解得，故A错误；
B．当感应电流为零时（即磁通量最大），电流方向发生改变，故B错误；
C．当导线框的磁通量为零时，产生的感应电动势最大为，故C错误；
D．从磁通量最大（即中性面）的位置开始计时，线框产生感应电动势的瞬时值为，故D正确。
故选D。
8. 潜艇在水下活动时需要用声呐对水下物体及舰船进行识别、跟踪、测向和测距。某潜艇声呐发出的一列超声波在时的波动图像如图甲所示，图乙为质点P的振动图像，则下列说法正确的是（ ）
A. 该超声波沿x轴负方向传播
B. 该超声波的波速为
C. 0~1s内，质点P沿x轴运动了
D. 该超声波遇到的障碍物会产生明显的衍射现象
【答案】BD
【解析】A．由图乙可知，在时刻，P质点速度沿y轴正方向，根据上下坡法可知该波沿x轴正方向传播，故A错误；
B．由图甲可知，该波的波长由图2可知
周期为
该波的波速为
故B正确；
C．质点P在平衡位置上下附近振动，不会随波迁移，故C错误；
D．只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能发生明显的衍射现象。障碍物的宽度有1cm，与波的波长大小近似，故会产生明显的衍射现象，故D正确。
故选BD。
9. 为全面推进乡村振兴，某地兴建的小型水电站如图所示。该水电站交流发电机的输出功率，发电机的输出电压，经变压器升压后用总电阻的输电线向远处输电，在用户处的降压变压器输出电压，若升压变压器与降压变压器的匝数比满足。以下说法正确的是（ ）
A. 发电机输出的电流
B. 升压变压器的匝数比
C. 输电的效率为88%
D. 降压变压器输出的电流
【答案】CD
【解析】A．根据电功率公式得发电机输出电流，故A错误；
D．根据理想变压器电流与线圈匝数成反比关系，
又，
解得，故D正确；
C．降压变压器输出功率为
输电的效率为，故C正确；
B．输电线上损失的功率为
又
解得
其中
则升压变压器的匝数比为，故B错误。
10. 如图甲所示，长2m的木板Q静止在某水平面上，t=0时刻，可视为质点的小物块P以水平向右的某初速度从Q的左端向右滑上木板。P、Q的v-t图像如图乙所示。其中a、b分别是0~1s内P、Q的v-t图像，c是1~2s内P、Q共同的v-t图像。已知P、Q的质量均是1kg，g取10 m/s2，则以下判断正确的是（ ）
A. P、Q系统在相互作用的过程中动量不守恒
B. 在0~2s内，摩擦力对Q的冲量是1N·s
C. P、Q之间的动摩擦因数为0.1
D. P相对Q静止的位置在Q木板的右端
【答案】BC
【解析】A.通过数据计算可知 P、Q系统在相互作用的过程中动量守恒，所以A错误；
B．在0~2s内，摩擦力为
在0~2s内，摩擦力对Q的冲量是
所以B正确；
C． P、Q之间动摩擦因数为，有
解得
所以C错误；
D． P相对Q静止时在Q木板相对滑动的距离为
所以P相对Q静止的位置在Q木板的中间，则D错误；
二、实验探究题（本大题共2小题，计18分）
11. 某同学在进行“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。
（1）该实验的科学依据是______。（多选，填正确答案前的标号）
A. 将油膜看成单层油酸分子铺成的B. 不考虑各油酸分子间的间隙
C. 考虑了各油酸分子间的间隙D. 将油酸分子看成球形
（2）该同学的具体操作如下：
①先取1.0mL的油酸注入2000mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到2000mL的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液。然后用滴管吸取制得的溶液，逐滴滴入量筒，滴了50滴时量筒恰好达到1.0mL，则一滴溶液中含有纯油酸的体积为______。
②接着他在边长约为50cm的浅水盘内注入约2cm深的水，将细石膏粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴油酸酒精溶液，待水面上的油酸膜尽可能铺开且稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油酸膜的形状。
③将画有油酸膜形状的玻璃板放在边长为1.0cm的方格纸上，算出完整的方格有126个，大于半格的有21个，小于半格的有19个，则计算油酸分子直径时油膜的面积为______，油酸分子的直径约为______m（结果均保留两位有效数字）。
（3）实验中若在向量筒中滴入1.0mL油酸酒精溶液时，滴数少计了，则会导致测量结果______（选填“偏大”或“偏小”）。
【答案】（1）ABD （2） （3）偏大
【解析】（1）实验中油酸的直径是用油酸的体积除以油膜的面积来计算，所以实验的科学依据是将油膜看成单分子油膜，不考虑油酸分子间的间隙，并把油酸分子看成球形。
故选ABD。
（2）①[1]一滴溶液中含有纯油酸的体积为
③[2]油膜的面积为
[3]油酸分子的直径为
（3）实验中若在向量筒中滴入1.0mL油酸酒精溶液时，滴数少计了，则一滴溶液中含有纯油酸的体积测量值偏大，根据可知，会导致油酸分子的直径测量结果偏大。
12. 某实验小组组装了如图甲所示的实验装置来完成验证动量守恒定律的实验。在小车P的前端粘有橡皮泥，推动小车P使之做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车Q相碰并粘在一起，继续做匀速运动，已知打点计时器所接电源的频率为50Hz。
（1）关于该实验，下列说法正确的是______。（多选，填正确答案前的标号）
A. 实验时小车的速度越大越好
B. 安装好实验装置之后必须抬起长木板平衡摩擦力
C. 先释放推动纸带的小车，再接通打点计时器的电源
D. 两车分别装上橡皮泥和撞针是为了碰撞后使两车粘在一起
（2）若打出的一条纸带如图乙所示，并测得各计数点间距、、、，A点为小车P的起点，应选______（选填“AB”“BC”“CD”或“DE”）段来计算P和Q碰后的共同速度。
（3）已测得小车P的质量为0.5kg，小车Q的质量为0.6kg，由以上测量结果可得系统碰前总动量为______kg·m/s，碰后总动量为______kg·m/s（保留三位有效数字）。该实验结论是：______。
【答案】（1）BD （2）DE （3）1.08 1.06 在误差允许的范围内，系统碰撞前后动量守恒
【解析】（1）AB．实验时小车的速度适当即可，并非越大越好，安装好实验装置之后必须抬起长木板平衡摩擦力，故A错误，B正确；
C．为了打点稳定，应先打开电源然后再让小车运动，故C错误．
D．两车分别装上橡皮泥和撞针是为了碰撞后使两车粘在一起，选项D正确。
故选BD；
（2）因BC段和DE段点迹均匀，则可选择BC段计算碰前速度，应选DE段来计算P和Q碰后的共同速度。
（3）[1]碰前速度
可得系统碰前总动量为
[2]碰后共同速度
碰后总动量为
[3]该实验结论是：在误差允许的范围内，系统碰撞前后动量守恒。
三、计算题（本大题共3小题，计36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13. 如图所示，用横截面积为S、电阻率为的金属丝制成半径为a的金属圆环来研究涡流现象。在金属圆环内有半径为b的圆形区域，区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B随时间t的变化关系为。求：
（1）金属圆环内感应电动势的大小E；
（2）金属圆环中感应电流的方向和感应电流的大小；
（3）金属圆环的发热功率P。
【答案】（1）；（2）逆时针，；（3）
【解析】（1）由B=B0+kt可知
由法拉第电磁感应定律得
（2）根据楞次定律，感应电流的方向为逆时针，金属圆环的电阻为
=
则在金属圆环中的感应电流
（3）金属圆环的发热功率
14. 随着5G、智能车以及算力需求等爆发，有着“电子产品之母”之称的电子级特种树脂高速化发展。如图所示为一电子产品取下的半径为R的半球形电子级特种树脂，球心为O点，A点为R半球面的顶点，且满足AO与底面垂直。一束单色光平行于AO射向半球面的B点，折射后在底面D点（图中未画出）处恰好发生全反射，已知透明树脂的折射率为，求：
（1）B点处入射角的正切值；
（2）该束光在树脂中从B点传播到D点所用的时间。
【答案】（1）3；（2）
【解析】（1）作出该束光的光路图如图所示
则有
其中C为临界角，则有
解得
（2）该束光在树脂中的光速大小为
由几何关系有
故该束光在树脂中从B点射向D点所用的时问是
解得
15. 如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一、二象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，在第四象限存在与y轴正方向成37°角的匀强电场。一质量为m、带电荷量为q的粒子（不计重力）从y轴负半轴上的M点以某一速度进入第三象限，经x轴负半轴上的N点进入磁场，经过一段时间，粒子运动到x轴正半轴上的P点，然后逆着电场线运动到M点，且到达M点时速度刚好为0，已知M、P两点间的电势差为U，粒子从P点运动到M点的时间为，取sin37°=0.6，cs37°=0.8，求：
（1）粒子在P点时的速度大小以及M、P两点间的距离；
（2）匀强磁场的磁感应强度大小；
（3）粒子从M点出发到回到M点的时间。
【答案】（1），；（2）；（3）
【解析】（1）粒子从P点运动到M点，由动能定理有
解得
由匀变速直线运动的规律可知，M、P两点间的距离
解得
（2）由几何关系可知，粒子在P点的速度与x轴的负方向成53°角，根据圆周运动的对称性，粒子在N点的速度与x轴的负方向成53°角，△MNO与△MPO是全等直角三角形
设粒子在磁场中做圆周运动的半径为R，由几何关系有
解得
由洛伦兹力充当向心力，有
解得
（3）粒子从M点运动到N点的时间
粒子从N点运动到P点的时间
粒子从M点出发再回到M点的时间
解得