2023-2024学年安徽省合肥市某中学高二（下）期末考试物理试卷（含解析）

2023-2024学年安徽省合肥市第一中学高二（下）期末考试物理试卷

一、单选题：本大题共8小题，共32分。

1.下列说法正确的是（）

A.布朗运动观察到的是液体分子的无规则运动

B.容器内气体压强是分子无规则运动撞击器壁造成的，故与容器形状有关

C.随着物体运动速度增大，其内能也一定增大

D.方解石的双折射现象说明其具有各向异性的属性

2.随着社会的不断进步，人类对能源的需求越来越大。核反应出+由-加e+X+17.6MW释放的能量

巨大，可能成为未来的能量来源。下列说法正确的是（）

A.X粒子带正电

B.该核反应是聚变反应

C.匆e的结合能是17.6MeU

D.出与汩的质量之和小于加e与X的质量之和

3.如图所示，表示LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是（）

A.电容器正在充电B.电感线圈中的磁场能正在减小

C.电感线圈中的电流正在减小D.此时自感电动势正在阻碍电流的增加

4.某校实验小组用如图所示的电路研究“光电效应”现象，现用频率为"的红光照射光电管，

极逸出。下列说法正确的是（）

A,使用蓝光照射比红光照射需要的逸出功更大

B.仅增大入射光的强度，从K极逃逸出的电子的最大初动能可能增大

C.当滑动变阻器的滑片从左向右滑动时，电流表示数不变

D.将电源正负极反接后，当滑动变阻器的滑片从左向右滑动时，电流表示数可能一直减小

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5.如图所示，水平面上放置一个上下表面均为正方形的霍尔元件，载流子的电荷量大小为e,电源输出电

压为力，空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。元件前后表面间电势差为出，前表面的电势低

于后表面的电势。下列说法中正确的是（）

A.图中霍尔元件的载流子带负电

B.若霍尔元件的电源输出电压力变大，则霍尔电势差6保持不变

C.利用上述物理量可以计算霍尔元件的电阻率

D.该霍尔元件中载流子所受的洛仑兹力方向均垂直于电流方向且指向前表面

6.如图为交流发电机的示意图，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴。。'匀速转动，发电机的电动势

随时间的变化规律为e=20s讥100戊（7）。下列说法正确的是（）

A.此交流电的频率为100Hz

B.此交流电动势的有效值为20U

C.当线圈平面转到图示位置时产生的电动势最大

D.当线圈平面转到平行于磁场的位置时磁通量的变化率最大

7.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为22：1,6是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交

流电表，定值电阻R=10。，其余电阻均不计.从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的正弦交

变电压，则下列说法中正确的是（）

A.当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为14.14U

B.当单刀双掷开关与a连接且t=0.02s时，电流表示数为零

C.当单刀双掷开关由a拨向b后，原线圈的输入功率变大

D.当单刀双掷开关由a拨向b后，副线圈输出电压的频率增大

8.如图甲所示，一高度为H的汽缸直立在水平地面上，汽缸壁和活塞都是绝热的，活塞横截面积为S,在缸

的正中间和缸口处有固定卡环，活塞可以在两个卡环之间无摩擦运动。活塞下方封闭有一定质量的理想气

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体，已知理想气体内能U与温度T的关系为。=aT,a为正的常量，重力加速度为g。开始时封闭气体温度

为To,压强等于外界大气压强po,现通过电热丝缓慢加热，封闭气体先后经历了如图乙所示的三个状态变

化过程，贝!］（）

A.活塞质量为萼

<y

B.从b-c过程，气体对外做功生警

C.从a—d全过程，气体内能增加3aT0

D.从a—d全过程，气体吸收的热量小于其内能的增量

二、多选题：本大题共2小题，共10分。

9.如图为氢原子的能级图，已知可见光的光子能量范围为1.62eU-3.11eU,锌板的电子逸出功为3.34W,

下列说法正确的是（）

nE/eV

8.................................0

4--------------------------0.85

3--------------------------1.51

2----------------------------3.40

1-----------------------------13.6

A.用能量为ll.OeU的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态

B.处于ri=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离

C.大量处于几=3能级的氢原子向基态跃迁时，辐射的光子中有两种不同频率的光子可使锌板产生光电效

应现象

D.大量于n=4能级的氢原子向基态跃迁时所出的光子通过同一双缝干涉实验装置，以几=4直接跃迁到

n=1能级发出的光子所形成的干涉条纹最宽

10.如图所示，在平面直角坐标系xOy中，Oy竖直向下，Ox水平。在第一象限（空间足够大）存在垂直平面

向外的磁场区域，磁感应强度沿y轴正方向不变，沿x轴正方向按照B=kx（k>0且为己知常数）规律变

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化。一个质量为m、边长为L的正方形导线框，电阻为R,初始时一边与x轴重合，一边与y轴重合。将导线

框以速度历沿无轴正方向抛出，整个运动过程中导线框的两邻边分别平行两个坐标轴。从导线框开始运动

到速度恰好竖直向下的过程中，导线框下落高度为九，重力加速度为g,则在此过程中，下列说法正确的是

()

A.导线框受到的安培力总是与运动方向垂直

B.导线框下落高度为八时的速度小于嫄弱

C.整个过程中导线框中产生的热量为()2

D.导线框速度恰好竖直向下时，左边框的横坐标为x=瞥

三、实睑题：本大题共2小题，共18分。

11.在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：

①往边长约为40cm的浅盘里倒入约2on深的水。待水面稳定后将适量的排子粉均匀地撒在水面上；

②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定；

③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子

直径的大小；

④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由

此计算出一滴油酸酒精溶液的体积；

⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。

完成下列填空：

(1)上述步骤中，正确的顺序是④；(填写步骤前面的数字)

(2)将1机2的油酸溶于酒精，制成1000mL的油酸酒精溶液；测得1mL的油酸酒精溶液有50滴。现取一滴该

油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是130cm2。由此估算出油酸分子的直径为

M；(结果保留2位有效数字)

(3)某同学在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，计算出的分子直径明显偏大，可能是由于()

4油酸分子未完全散开5计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格

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C油酸中含有大量酒精D求每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液滴数多计了10滴

12.电子秤能够准确地测量物体的质量，其中半导体薄膜压力传感器是其关键的电学元件。半导体薄膜压

力传感器在压力作用下会发生微小形变，其阻值RF随压力F变化的图线如图甲所示。某学习小组利用该元

件和电流表4等器材设计了如图乙所示的电路，尝试用该装置测量物体的质量。已知图乙中电源电动势为

3.6U(内阻未知)，电流表4的量程为3OnM,内阻为9.00。重力加速度g取lOm/s?。请回答以下问题：

(1)实验时发现电流表4量程偏小，需要将其量程扩大为0.34应该给电流表4(选填“串联”或

“并联”)一个阻值为—。的电阻；

(2)用改装后的电流表按图乙所示的电路图进行实验，压力传感器上先不放物体，闭合开关S,调节滑动变

阻器R的滑片P,使电流表指针满偏。保持滑片P位置不变，然后在压力传感器上放一物体，电流表的示数

为0.24此时压力传感器的阻值为0,则所放物体的质量加=kg；

(3)写出放到传感器上的物体的质量m与电流表的示数/满足的函数关系式爪=；(表

达式中除机、/外，其余相关物理量均代入数值)

(4)使用一段时间后，该电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变。调节滑动变阻器R的滑片P,电流表

指针满偏后进行测量，则测量结果(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。

四、计算题：本大题共3小题，共40分。

13.如图所示，活塞将左侧导热汽缸分成容积均为V的4B两部分，汽缸力部分通过带有阀门的细管与容积

为《、导热性良好的汽缸C相连。开始时阀门关闭，4B两部分气体的压强分别为po和1.5po。现将阀门打

开，当活塞稳定时，B的体积变为?然后再将阀门关闭。已知48、C内为同种理想气体，细管及活塞的

体积均可忽略，外界温度保持不变，活塞与汽缸之间的摩擦力不计。求：

(I)阀门打开后活塞稳定时，4部分气体的压强P4；

(2)活塞稳定后，C中剩余气体的质量“2与最初C中气体质量Mo之比。

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14.如图甲所示，虚线MN左、右两侧的空间均存在与纸面垂直的匀强磁场，右侧匀强磁场的方向垂直纸面

向外，磁感应强度大小恒为无；左侧匀强磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，规定垂直纸

面向外为磁场的正方向，一硬质细导线的电阻率为P、横截面积为So,将该导线做成半径为r的圆环固定在

纸面内，圆心。在MALL,求：

(1)在0〜|to内，圆环中产生的焦耳热；

(2)t=:时，圆环受到的安培力。

15.为探测射线，威耳逊曾用置于匀强磁场或电场中的云室来显示它们的径迹。某研究小组设计了电场和

磁场分布如图所示，在。久y平面(纸面)内，在打《久W%2区间内存在平行V轴的匀强电场，比2-久i=2d。在

比2万3的区间内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，乂3=3d。一未知粒子从坐标原点与

%正方向成8=53。角射入，在坐标为(3d,2d)的P点以速度I;。垂直磁场边界射入磁场，并从(3d,0)射出磁

场。已知整个装置处于真空中，不计粒子重力，sin530=0.8o求：

(2)匀强电场电场强度E的大小及左边界处的值；

(3)若粒子进入磁场后受到了与速度大小成正比、方向相反的阻力，观察发现该粒子轨迹呈螺旋状并与磁

场左边界相切于点＜2(啊,乃)(未画出)。求粒子由P点运动到Q点的时间均以及坐标乃的值。

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答案解析

1.D

【解析】4布朗运动是悬浮在液体当中的固体颗粒的运动，反映了液体分子的无规则运动，/错误；

区容器内气体压强是大量气体分子无规则运动撞击器壁造成的，与容器形状无关，2错误；

C随着物体运动速度增大，其动能增大，可物体的温度不一定增大，其内能不一定增大，C错误；

D有些晶体的光学性质各向异性，因此方解石的双折射现象说明其具有各向异性的属性，。正确。

故选。。

2.5

【解析】4根据质量数和电荷数守恒可知，X为中子，不带电，/错误；

2.此反应为核聚变反应，5正确；

C17.6MeP是核反应过程释放的能量，不是?He的结合能，C错误;

D反应过程中释放能量，因此有能量亏损，故汨与汨的质量之和大于如e与X的质量之和，D错误。

故选瓦

3.D

【解析】根据磁感线的方向可以判断电流方向是逆时针，再根据电容器极板上带电的性质可以判断电容器

在放电，4项错误；

电容器在放电，所以电流在增加，电场能减小，磁场能增加，自感电动势正在阻碍电流的增加，8、C项错

误，D项正确.

4.D

【解析】4同种材料的逸出功相同，与入射光的颜色无关，是由材料本身的性质决定的，故/错误；

8.由爱因斯坦光电效应方程

Ekm=hv-wo

可知，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，而与入射光的强度无关，故3错误；

C光电管两端所加电压为正向电压，当滑动变阻器的滑片从左向右滑动时，正向电压不断增大，可能滑片

滑到最右端时电流尚未达到饱和电流，此过程中电流表示数一直增大，故C错误；

。.将电源正负极反接后，所加电压为反向电压，逸出的光电子要克服电场力做功才能到达4板形成电流，

可能滑动变阻器的滑片滑到最右端时电流表的示数还未减小到零，此过程中电流表示数一直减小，故。正

确。

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故选。。

5.4

【解析】/、若霍尔元件的载流子带负电，则载流子定向移动的方向与电流方向相反，由左手定则知，载

流子所受的洛仑兹力方向垂直于电流方向且指向前表面，则载流子将偏向前表面，前表面带负电，其电势

比后表面低，与题设相符，即假设成立，故/正确；

BC、设霍尔元件上表面的边长为a,高为h,电荷定向移动的速度为分单位体积的载流子数为N,霍尔元

件的电阻率为P。当霍尔电势差稳定时，载流子所受的电场力和洛伦兹力平衡，则e〃B=e§,又力

-1R,I=Ne-ah-v,R=P七，联立知，％=得富，可见若霍尔元件的电源输出电压力变大，霍尔电势差

6变大；霍尔元件的电阻率p=既，由于N未知，则利用上述物理量不能计算霍尔元件的电阻率，故

8c错误；

。、只有霍尔元件中载流子的速度与电流方向共线时，载流子所受的洛仑兹力方向才垂直于电流方向且指

向前表面，故。错误。

6.D

【解析】4根据e=205讥100戊（匕）可知交流电压的最大值5）„=20匕角速度3=IOOTTrad/s,故交流电

的频率f=券=嘿勺/z=50”z,故/错误；

2.交流电的有效值E=号=患U=1。"匕故3错误；

C图示位置，线圈位于中性面位置，此时穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电动势为零，故C错误；

D当线圈平面转到平行于磁场的位置时，此时穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大，故。正确。

故选：Do

线圈在磁场中转动产生感应电动势，根据瞬时感应电动势的表达式判断出产生的感应电动势的最大值和角

速度，即可求得有效值和频率，明确中性面的特点即可判断产生的感应电动势的大小和磁通量的变化率。

7.C

【解析】由图象可知，电压的最大值为U,n=311V,交流电的周期为T=2x10-2s,所以交流电的频率

为/=»50Hz,

311

/、交流电的有效值为U=访=220人根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压为10%故/错误；

B、当单刀双掷开关与a连接时，副线圈电压为10%所以副线圈电流为14电流表示数为电流的有效值，

不随时间的变化而变化，

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所以当t=0.02s时，电流表示数为14故8错误；

C、当单刀双掷开关由a拨向6时，原线圈的匝数变小，所以副线圈的输出的电压要变大，电阻R上消耗的

功率变大，原线圈的输入功率也要变大，故C正确；

。、变压器不会改变电流的频率，所以输出电压的频率不变，故。错误.

故选：C.

8.C

【解析】4气体在等压膨胀过程中由受力平衡，有

1.5poS=p()S+Mg

解得

..PoS

”为

故/错误；

B.p-T图像斜率不变时体积不变，只有在bic过程中气体对外做功

H3

W^1.5pS--=-pSH

0L40

故8错误；

C.在a-d全过程中，由理想气体状态方程，有

Po/o_2.0•2.0

~T^=""T2-'

由题目条件可知气体内能的变化量

4U=a(Td-T0)=3aT0

故C正确；

。从a-d全过程，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体吸收的热量大于其内能的增量，故。

错误。

故选C。

9.BC

【解析】/、若基态的氢原子吸收的能量等于11.0W的光子，则能量值为：E=E1

+11.0eV=-13.6eK+ll.OeV=—2.6eU,氢原子没有该能级，所以处于基态的氢原子不能吸收11.0W的

光子，故/错误；

B、紫外线光子的最小能量为3.11eP,处于n=3级的氢原子的电离能为1.51。，故紫外线可以使处于

n=3能级的氢原子电离，故8正确；

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C、处于n=3能级向基态跃迁时发射出光的能量为AE=-1.51eV-(-13.6eV)=12.09W,大于锌板的

电子逸出功3.34eV,因此能产生光电效应，电子在n=2能级再次向基态跃迁发射出光子的能量为

△E'=-3.4ey-(-13.6ey)=10.2eV>3.34ek则可以产生光电效应，处于n=3能级向基态向n=2跃迁

时发射出的光的能量为AE"=—1.51eV-(-3.4el/)=1.89eU,小于锌板的电子逸出功3.34W,所以不能

产生光电效应，故有两种不同频率的光产生光电效应，故C正确；

D、双缝干涉实验装置，在光屏上相邻亮条纹间距△X=5-九由九=4直接跃迁到n=1能级发出的光子

的频率最大，则波长最短，所以形成的干涉条纹最窄，故。错误。

故选：BCO

解决本题的关键知道什么是电离，以及能级的跃迁满足hy=Em-4，注意吸收光子是向高能级跃迁，释

放光子是向低能级跃迁，同时掌握吸收或释放能量要正好等于能级之差。紫外线的频率大于32leIZ,判断

几=3能级的氢原子可以吸收紫外线后，能量是否大于0,即可知是否电离；氢原子从高能级向基态跃迁时

发出的光子的最小能量与锌板的逸出功的关系判断是否发生光电效应现象；根据干涉条纹的宽度与光的波

长的关系判断。

10.CD

【解析】4根据楞次定律可知，导线框内产生的感应电流方向为顺时针方向，由于上下两边磁场相同，故

上下两边所受安培力平衡，而左边框所受安培力方向向右，右边框所受安培力方向向左且大于左边框安培

力的大小，故合力方向水平向左，故/错误；

反导线框在竖直方向只受重力作用，故竖直方向做自由落体运动，而水平方向受到大小变化的安培力，故

水平方向减速，则竖直方向下落高度为九时，根据为2=2g/i,可得竖直速度%,=沟瓦而水平速度减为

0,故合速度为历瓦故2错误；

C.在水平方向上安培力做功大小为｝n为2,故导线框产生热量为故。正确；

D在导线框运动时间内，导线框内磁通量的变化量为/©=也2或感应电流/=黑=警，线框所

受安培力的合力为F=k〃2=隼吃，根据动量定理有£号，［=隼2=小历，故导线框速度恰好

竖直向下时左边框的横坐标为％=鬻，故。正确。

故选CD。

11.(1)①②⑤③；(2)1.5x10-9；(3)4瓦

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【解析】(1)“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：

配制酒精油酸溶液T测定一滴酒精油酸溶液的体积匕=今(题中的④)一准备浅水盘(①)T形成油膜(②)~描

绘油膜边缘(⑤)—测量油膜面积(③)—计算分子直径(③)

正确的顺序是④①②⑤③；

(2)计算步骤：

先计算一滴油酸酒精溶液中油酸的体积=一滴酒精油酸溶液的体积x配制比例/=春X高的3=2x

10-5cm3

再计算油膜面积，最后计算分子直径d=^=2^°-5xl0-2m=1.5X10-9m；

(3)4油酸未完全散开，S偏小，故得到的分子直径d将偏大，故/正确；

C计算时利用的是纯油酸的体积，酒精的作用是更易于油酸平铺成单层薄膜，自身溶于水或挥发掉，使测

量结果更精确，故C错误；

A计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S将偏小，故得到的分子直径将偏大，故8正确；

D求每滴体积时，1根乙的溶液的滴数误多记了10滴，由/=5可知，纯油酸的体积将偏小，则计算得到的

分子直径将偏小，故。错误。

故选/瓦

故答案为：⑴①②⑤③；(2)1.5x10-9；©MB。

12.⑴并联；1.0⑵11.0；0.60⑶竿-1.2(4)不变

【解析】(1)由电流表的并联分流原理可知，需要将其量程扩大，需给电流表力并联一个电阻，由并联分流

原理可得被并联的电阻的阻值：r="=萼黑"0=1.00,此时该大量程电流表的内阻为：r0=

1~lgU.S-SUX1U-0

7^7=0.90；

(2)设电源的内阻为：rlo由甲图可知，压力传感器上先不放物体，其阻值为：RFO=5.00,此时由闭合电

路欧姆定律：E=(RFO+To++R)/；

保持滑片P位置不变，然后在压力传感器上放一物体，由闭合电路欧姆定律可得：E={RF+r0+rx+/?)

li，此时八=0.24联立解得此时压力传感器的阻值为：RF=11.0。；由甲图RF随压力F变化的图线：RF

F

=5+F可得，此时所放物体对传感器的压力为：F=6N,可得物体的质量为m=£=0.60kg；

(3)由以上表达式联立可得放到传感器上的物体的质量机与电流表的示数/满足的函数关系式：机=华

一1.2；

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(4)由实验误差分析可知，由于使用一段时间后，该电源电动势不变，内阻变大，而其他条件不变，由于

此时可调节滑动变阻器R的滑片P,电流表指针满偏后进行测量，故仍能使回路中除传感器外的其它总电阻

不变，故不会影响实验结果，即测量结果不变。

13.(1)初始时对活塞有

PoS+mg=1.5poS

得至u

mg=0.5p0S

打开阀门后，活塞稳定时，对B气体有

V

l-5p0-V=PB-2

对活塞有

P4s+mg=PBS

所以得到

PA=2.5p0

(2)设未打开阀门前，C气体的压强为pco,

对2、C两气体整体有

V3VU、

Po'v+Pcoz=PA,(彳+彳)

得至U

27

Pco=

所以，c中剩余气体的质量时2与最初C中气体质量Mo之比

M2PA3

Mopco27

【解析】本题主要考查了一定质量的理想气体的状态方程，解题的关键点是理解变化前后的气体状态参

量。

(1)根据玻意耳定律和受力平衡结合合适的研究对象联立等式得出力部分气体的压强；

(2)根据玻意耳定律得出体积的变化量，根据体积的比值关系得出质量的比值关系。

14.(1)根据法拉第电磁感应定律可得圆环中产生的感应电动势

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2

sc=nrr

由题图乙可知

ABBo

/一诏

根据闭合电路的欧姆定律有

E

1=R

根据电阻定律有

在。〜|to内，根据焦耳定律可得

0_/2R3t。_伊0兀始2(So)337rB什3so

Q岳丽丁。一16p.

1

(2)t=/o时，圆环受到的安培力大小为

F=B0I.(2r)+./-(2r)

联立解得

3B介2so

F=——；-----

4pto

由左手定则知，方向垂直于MN向左。

【解析】详细解答和解析过程见【答案】

15.(1)粒子在磁场中，由洛伦兹力提供向心力可得

VQ

qu0B=

又