福建省厦门市2023-2024学年高二下学期期末质量检测物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1厦门市2023—2024学年第二学期高二期末质量检测试题物理试题满分：100分考试时间：75分钟注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。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；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，将答题卡交回。一、单项选择题：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，只有一项是最符合题目要求的。1.下列四幅图涉及的物理知识中，说法正确的是（）A.图甲中，两分子间距离由变到的过程中分子力做正功B.图乙中，叶片上的露珠呈球形的主要原因是液体重力的作用C.图丙中，花粉颗粒的无规则运动反映了花粉分子的热运动D.图丁中，石蜡在云母片上熔化成椭圆形，说明云母是多晶体〖答案〗A〖解析〗A．图甲中，两分子间距离由变到的过程中，分子势能减小，分子力做正功，故A正确；B．图乙中，叶片上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用，故B错误；C．图丙中，花粉颗粒的无规则运动反映了水分子的无规则热运动，故C错误；D．图丁中，石蜡在云母片上熔化成椭圆形，说明云母具有各向异性，是晶体，故D错误。故选A。2.电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来。车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生交变电流。如图甲所示，时磁场方向恰与线圈平面垂直，磁极匀速转动，线圈中的电动势随时间变化的关系如图乙所示。将两磁极间的磁场近似视为匀强磁场，则（）A.时线圈中磁通量为0B.时线圈中电流方向由P指向QC.时线圈中磁通量变化率最大D.线圈中的电动势瞬时值表达式为〖答案〗C〖解析〗A．时线圈中感应电动势为零，磁通量最大，选项A错误；B．根据右手定则可知，时线圈中电流方向由Q指向P，选项B错误；C．时线圈中感应电动势最大，则磁通量变化率最大，选项C正确；D．线圈中的电动势瞬时值表达式为选项D错误。故选C。3.2024年6月13日，我国科学家通过分析波段的光谱成像数据，首次精确刻画出太阳大气自转的三维图像。氢原子的能级如图所示，是氢原子从能级向能级跃迁产生的谱线，则（）A.图中光子的频率比的低B.一个能量为3.4eV的光子可能使处于能级的氢原子跃迁到能级C.氢原子由能级跃迁到能级，电子的动能减小D.一群处于能级的氢原子向低能级跃迁最多产生6种频率的光〖答案〗D〖解析〗A．图中的是氢原子从能级向能级跃迁释放出的光子，则其能量大于光子能量，所以图中光子的频率比的高，故A错误；B．处于能级的氢原子跃迁到能级需要吸收光子的能量为则一个能量为3.4eV的光子不能使处于能级的氢原子跃迁到能级，故B错误；C．氢原子由能级跃迁到能级，库仑力对电子做正功，电子的动能增大，故C错误；D．一群处于能级的氢原子向低能级跃迁最多产生6种频率的光，故D正确。故选D。4.如图所示，足够长的光滑U形金属导轨固定在绝缘水平面上，其电阻不计，导体棒ab垂直放在导轨上，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中。时，垂直于ab施加水平向右恒力F，使ab从静止开始加速，作用一段时间后，撤掉外力F，运动过程中导体棒始终垂直导轨，下列关于导体棒ab速度随时间变化图像中可能正确的是（）A. B.C. D.〖答案〗A〖解析〗导体棒ab切割磁感线，设电阻为，则导体棒ab所受安培力的大小为对导体棒ab，根据牛顿第二定律F作用时开始逐渐增大，加速度逐渐减小，若至之前撤去F，则根据牛顿第二定律逐渐减小，加速度逐渐减小，若之后一段时间再撤去F，则先以最大速度匀速一段时间，再减速运动，且加速度逐渐减小，根据图中斜率表示加速度，可判断出A图线正确。二、双项选择题：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.“中国环流三号”是我国自主设计研制的可控核聚变大科学装置，也被称为新一代“人造太阳”，其内部的一种核反应方程为，则（）A.X粒子为中子B2个结合成时吸收能量C.的平均结合能比的大D.的核子平均质量比的大〖答案〗AC〖解析〗A．根据质量数与电荷数守恒可知X粒子为中子，故A正确；BC．比结合能（平均结合能）大的原子核稳定，2个结合成一个时，同时释放能量，则更稳定，比结合能大，故B错误，C正确；D．的核子平均质量比的小，故D错误。故选AC。6.如图所示为某发电厂远距离输电的简化电路图，升压变压器与降压变压器视为理想变压器，电表均为理想电表，发电厂的输出电压U和输电线的电阻R均不变，随着发电厂输出功率的增大，则（）A.V示数变大 B.A示数变大C.输电线上损失的功率增大 D.用户得到的电压增大〖答案〗BC〖解析〗A．由于发电厂的输出电压不变，升压变压器的匝数不变，所以升压变压器的输出电压不变，即V示数不变，故A错误；BCD．由于发电厂的输出功率增大，则升压变压器的输出功率增大，又升压变压器的输出电压不变，根据可知，输电线上的电流增大，降压变压器的匝数不变，则降压变压器输出电流变大，即A示数变大，根据可知，输电线上的电压损失增大，由降压变压器的输入电压可知，降压变压器的输入电压减小，降压变压器的匝数不变，所以降压变压器的输出电压减小，根据可知，输电线上损失的功率增大，故BC正确，D错误。故选BC。7.如图所示，边长为L的等边三角形ABC区域内外分别有垂直平面向外和垂直平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小均为B。从AB的中点M处以某一速度沿MC方向发射一粒子，粒子射出后第三次经过磁场边界时的位置为BC中点N，且速度方向垂直于BC。已知粒子质量为m、电荷量为＋q，不计粒子重力，则粒子（）A.做圆周运动的半径为B.运动速度的大小为C.第一次经过N时的速度沿NA方向D.从发射到第一次经过N点的时间为〖答案〗AD〖解析〗A．根据题意，作出粒子运动轨迹根据几何关系可得解得做圆周运动的半径为故A正确；B．根据洛伦兹力提供向心力运动速度的大小为故B错误；C．根据粒子的运动轨迹可知，第一次经过N时的速度沿AN方向，故C错误；D．粒子在磁场中的运动周期为从发射到第一次经过N点的时间为故D正确。故选AD。8.石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状晶格结构新材料，具有丰富的电学性能。现设计一电路测量某二维石墨烯样品单位面积的载流子（电子）数。如图所示，在长为a，宽为b的石墨烯表面加一垂直向里的匀强磁场，磁感应强度为B，电极1、3间接入恒压直流电源、稳定时电流表示数为I，电极2、4之间的电压为U，已知电子电荷量为e，则（）A.电极2的电势比电极4的低B.电子定向移动的速率为C.电极2和4之间的电压与宽度b无关D.二维石墨烯样品单位面积的载流子数为〖答案〗ACD〖解析〗A．根据左手定则，可知电子在洛伦兹力作用下向电极2所在一侧偏转，所以电极2的电势比电极4的低。故A正确；B．当电子稳定通过样品时，其所受电场力与洛伦兹力平衡，则有解得故B错误；C．设样品每平方米载流子(电子)数为n，电子定向移动的速率为v，则时间t内通过样品的电荷量q=nevtb根据电流定义式得联立，解得即电极2和4之间的电压与宽度b无关。故C正确；D．根据C选项分析可知二维石墨烯样品单位面积的载流子数为故D正确。故选ACD。三、非选择题：共60分。其中第9~11小题为填空题，第12，13小题为实验题，第14~16小题为计算题。考生根据要求作答。9.如图所示的电路，由自感线圈、开关、直流电源和两个相同的小灯泡、连接而成。已知自感线圈的自感系数较大，且其直流电阻不计。在开关S闭合的瞬间小灯泡______（选填“先亮”“先亮”或“和同时亮”），断开S后小灯泡______（选填“会”或“不会”）先闪亮一下再灭。〖答案〗和同时亮会〖解析〗[1][2]开关S闭合的瞬间有电流经过小灯泡和，两灯泡同时亮，开关S闭合待稳定后，由于自感线圈的直流电阻不计，灯泡会熄灭，此时经过自感线圈的电流大于开关S闭合的瞬间经过灯泡的电流，再断开的瞬间，自感线圈产生阻碍电流减小的电动势，在自感线圈和灯泡组成的回路中，电流会持续一小段时间，所以灯泡会先闪亮一下再灭。10.如图所示，已知回旋加速器D形盒内的匀强磁场磁感应强度为B，盒的半径为R，粒子在盒间加速时的电压为U。质量为m、电荷量为q的粒子从间隙中心附近M极的某点静止释放。不计粒子重力及粒子间相互作用，粒子获得的最大动能为______；若增大加速电压U，粒子被加速的次数______（选填“增加”“减少”或“不变”）。〖答案〗减少〖解析〗[1]粒子最后离开D型盒，有粒子获得的最大动能为解得[2]根据动能定理有解得粒子被加速的次数若增大加速电压U，粒子被加速的次数减少。11.在光电效应实验中，用频率为的光分别照射到a、b两种金属上，测得相应光电子的最大初动能分别为和。已知金属a的极限频率大于金属b的极限频率，h为普朗克常量，则______（选填“＜”或“＞”），金属a的极限频率为______。〖答案〗＜〖解析〗[1][2]根据又依题意联立，解得，12.晓萌同学利用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律，她在注射器中密封了一定质量的气体。（1）下列实验操作中正确的是______。A.密封气体前，在活塞上均匀涂抹润滑油B.推拉活塞时，用手握住注射器气体部分C.实验时缓慢移动活塞（2）晓萌同学在不同温度下进行了两次实验，得到图象如图乙所示，由图可知一定质量的气体，在温度保持不变的条件下，压强与体积成反比。进一步分析可知两次实验的温度大小关系为______（选填“＜”“＝”或“＞”）。（3）在活塞压缩气体的过程中，气体温度保持不变，气体______（选填“吸热”“放热”或“既不吸热也不放热”）。〖答案〗（1）AC（2）＞（3）放热〖解析〗（1）A．为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是用润滑油涂活塞。故A正确；B．为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是不用手握住注射器封闭气体部分，避免热传递导致温度变化。故B错误；C．为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是缓慢移动活塞，避免做功导致温度变化。故C正确.故选AC。（2）由理想气体状态方程可得结合乙图图像可知两次实验的温度大小关系为（3）由热力学第一定律可知在活塞压缩气体的过程中，外界对气体做正功，气体温度保持不变，气体内能不变，则即气体放热。13.如图所示，小厦同学从家里旧电器上拆得一环形变压器，但变压器的铭牌已经污损无法看清参数。该同学想利用高中所学知识来测量该变压器原、副线圈两端的匝数。（1）操作步骤如下：①结合铭牌残存数据可知图中1、2为输入端，3、4为输出端，用多用电表欧姆挡测量发现都导通；②先在该变压器闭合铁芯上紧密缠绕匝漆包细铜线，并将理想交流电压表接在细铜线两端；③在原线圈（1、2端）上输入有效值为12V的交流电，理想交流电压表的示数为3.0V，则原线圈的匝数n1=______匝；把理想交流电压表接在3、4接线柱上，交流电压表的示数为1.8V，则副线圈的匝数______匝。（2）该变压器使用了两种规格的铜线绕制，结合前面数据可以推想其中较粗的铜线属于______（选填“原线圈”或“副线圈”）。〖答案〗（1）40060（2）副线圈〖解析〗（1）[1]根据解得[2]根据解得（2）由实验数据可知变压器为降压变压器，副线圈电流大一些，所以需要较粗铜线绕制。14.如图所示为一空腔呈猫爪形状且导热性能良好的球形容器，晓萌同学为了测量它的容积，在容器上竖直插入一根两端开口且粗细均匀的玻璃管，密封好接口。玻璃管内部横截面积为S，用一长为h的液柱封闭气体，此时管内气柱长为，外界的温度为。当外界温度缓慢升高到时，管内气柱长度变为，液体未溢出。已知液体的密度为，重力加速度为g，大气压强为，求：（1）温度为时封闭气体的压强p；（2）容器的容积V；（3）外界的温度从变化到过程中，气体对外界所做功W。〖答案〗（1）；（2）；（3）〖解析〗（1）对液柱分析，有解得（2）假设容器的容积为V，对封闭气体分析，其初态体积为其末态体积为由于该过程中气体压强不变，根据盖吕萨克定律有解得}（3）由于该过程中等压变化，其体积变化为该过程气体对外界做功为解得15.某“双聚焦分析器”质谱仪工作原理如图所示，加速器中加速电压为U，静电分析器中有辐向电场，即与圆心等距各点的电场强度大小相同，方向指向圆心。磁分析器中以为圆心、圆心角为90°的扇形区域内，分布着方向垂直于纸面向里的匀强磁场，其左边界与静电分析器的右边界平行。离子源逸出初速度为0、质量为m、电荷量为q的正离子，经加速电场加速后，从M点垂直于进入静电分析器，沿半径为R的圆弧轨道做匀速圆周运动，后从N点射出，然后离子由P点垂直于射入磁分析器中，最后离子垂直从Q点射出。已知，，不计离子重力及离子间相互作用。（1）求离子从加速器射出时速度v的大小；（2）求静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小：（3）若离子源逸出初速度为0、比荷不同的正离子，求能从磁场区域上边界出射的离子比荷k的范围。〖答案〗（1）；（2）；（3）〖解析〗（1）离子经电场直线加速，由动能定理解得（2）离子静电分析器中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律，有联立解得（3）离子在磁分析器中做匀速圆周运动，由题意可知，圆周运动的轨道半径d，根据牛顿第二定律，有解得设在上某点出射的离子电荷量为，质量为，在磁场中运