蒲江中学2023-2024学年高二下学期期末考试
物理试题
考试时间共：75分钟 满分：100分
第I卷（选择题，共46分）
一、本题包括7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1．在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。下列叙述符合史实的是（ ）
A．奥斯特发现了导线附近小磁针的偏转，从而得出电流的磁效应，首次揭示了电流能够产生磁场
B．只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波
C．库仑提出了库仑定律，并最早用实验测得元电荷e的数值
D．安培（A）不是国际单位制中的基本单位
2.一个单匝矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴做匀速转动。通过线圈的磁通量随时间t的变化规律如图所示，则以下说法正确的是（ ）
A．零时刻线圈位于中性面
B．时刻电流方向发生改变
C．时刻到时刻，感应电动势的平均值为零
感应电动势的有效值为
3、 一块半圆柱形玻璃砖放在空气中，如图所示，一束白光从空气中沿着图示方向射向玻璃砖，经玻璃砖折射后在光屏P上形成彩色光带。下列说法正确的是（ ）
A. 红光穿越玻璃砖的时间比紫光穿越玻璃砖的时间长
B.如果逐渐减小时，则紫光最先消失
光带从左到右排列顺序为红→紫
D. 无论多大，各色光都能从玻璃砖中射出
4. 以下装置涉及电场、磁场的具体应用。下列说法正确的是（ ）
A. 甲装置中通过磁场可以使带电粒子的动能增大
B. 甲装置中带电粒子获得的最大动能与D型盒的半径有关
C. 在乙装置磁场中运动的粒子带负电
D. 在乙装置磁场中运动半径越大的粒子，其质量一定越大
5. 电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分，在电子显微镜中电子枪发射电子束，通过电场构成的电子透镜使其会聚或发散．电子透镜的电场分布如图所示，虚线为等势线．一电子仅在电场力作用下由a运动到d，运动轨迹如图实线所示，b、c是轨迹上的2个点，则下列说法正确的是( )
A. b处的电场强度与c处的电场强度相同 B. 电子运动过程中，加速度大小保持不变
C. 电子运动过程中，动能先增大后减少 D. 电子运动过程中，电势能先增大后减小
6. 一定质量的理想气体从状态a经状态b变化到状态c，其p－图像如图所示，则气体( )
A. 由状态a变化到状态b的过程，气体对外界做正功
B. 由状态b变化到状态c的过程，气体温度升高
C. 由状态a经状态b变化到状态c的过程，气体向外界放热
D. 由状态a经状态b变化到状态c的过程，气体的内能先不变后增大
7. 交警查酒驾使用的酒精测试仪原理如图所示，R为传感器，其阻值随气体中酒精浓度的增大而减小，电源的电动势为E，内阻为r，电流表和电压表均为理想电表。当酒驾驾驶员对着测试仪吹气时( )
A. 电压表的示数变大，电流表的示数变小
B. 酒精气体浓度越大，电源的输出功率越大
C. 电压表示数与电流表示数之比保持不变
D. 电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变
二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。）
8、一列简谐横波，某时刻的波形如图甲所示，P、Q、M为该横波上的三个质点，各自的横坐标分别为x＝6 m、x＝10 m、x＝15 m，从该时刻开始计时，波上质点M的振动图像如图乙所示，则下列说法正确的是( )
A. 该波波速是25 m/s，传播方向沿x轴负方向
B. 若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象，则该波所遇到的波的频率为2.5 Hz
C. 若该波能发生明显的衍射现象，则该波所遇到的障碍物尺寸一定比20 m大很多
D. 从该时刻起，质点Q将比质点P先回到平衡位置
9.如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向向左，L2中的电流方向向上；L1的正上方有a、b两点，它们关于L2对称。整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为B0和B0，方向也垂直于纸面向外。则( )
A. 流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0
B. 流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0
C. 流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0
D. 流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0
10. 如图所示，正方形金属线框abcd从某高度自由下落进入的匀强磁场，从ab边刚进入磁场到cd边刚出磁场过程中，线框中的电流随时间的变化图像如图所示。已知线框边长，总电阻，重力加速度。线框通过磁场过程中ab边始终与磁场边界平行。下列说法正确的是( )
A. 线框质量 B. 磁场宽度
C. cd边刚出磁场时的速度为7.6m/s D. 线框穿过整个磁场过程中产生的焦耳热为0.0556J
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案
第Ⅱ卷（非选择题，共54分）
三、实验题（共15分）
11. （7分）实验室现有下列器材：
电流表G(满偏电流为300 μA，内阻为100 Ω)；
电压表V1(量程为2 V，内阻约为2 000 Ω)；
电阻箱R1(阻值范围0～9 999 Ω)；
电阻箱R2(阻值范围0～999.9 Ω)；
滑动变阻器R3(最大阻值为100 Ω)；
滑动变阻器R4(最大阻值为100 kΩ)；
电源E(电动势6 V，内阻约为0.5 Ω)；
单刀单掷开关S，导线若干．
(1)现需要将电流表G改装成3 V的电压表，需要将电阻箱________(填“R1”或“R2”)的阻值调节为________ Ω，与电流表G________(填“串”或“并”)联；
(2)为了测量电压表V1的内阻，设计如图所示的实验电路(改装后的电压表用V表示)．图中滑动变阻器R应选________(填“R3”或“R4”)，若电压表V的示数为U，V1的示数为U1，变阻箱的示数为R2，则电压表V1的内阻RV的计算公式为RV＝________.
12、（8分）某同学做“用单摆测定重力加速度”的实验。
（1）如图甲，用游标卡尺测量出摆球的直径，其直径为______________ mm。
（2）下列做法正确的是________ （填标号）。
A．摆球应选择质量大并且体积小的球
B．摆线应选择弹性大并且尽可能短的线
C．要使摆球自始至终在同一竖直平面内摆动
D．将摆球从平衡位置拉开一个较大的角度后释放
（3）用刻度尺测量出摆线的长度，计算出单摆的摆长为l，从摆球通过平衡位置开始按下停表计时，测得摆球完成n次全振动所用的总时间为t，可得重力加速度大小g的计算式为 ______________ （用所给物理量的字母表示）。若摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，则计算出的重力加速度g值________ （填“偏大”或“偏小”）。
（4）另一位同学在做实验时，没有游标卡尺，无法准确测量出摆球的直径，在老师的指导下，他多次改变摆线的长度L，测量出对应的单摆周期T，用多组实验数据绘制出 图像如图乙所示，由图乙计算出重力加速度大小为 ________ 保留3位有效数字，取 。
四、计算题（本题包括3小题，共39分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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。）
13. （8分）如图所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在圆柱形汽缸内，质量m＝20 kg、横截面积S＝100 cm2的活塞，可沿汽缸壁无摩擦滑动并保持良好的气密性，整个装置与外界绝热。初始时气体的温度t＝27 ℃，活塞距离汽缸底部的高度h1＝0.8 m，大气压强p0＝1.0×105 Pa。现用电热丝对气体缓慢加热，使活塞上升高度h2＝0.2 m，此过程中气体吸收的热量为500 J，取重力加速度g＝10 m/s2，求：
(1)活塞上升h2＝0.2 m时，气体的温度为多少摄氏度；
(2)此过程中气体内能的增加量。
14．（12分）如图甲所示，MN、PQ是固定于同一水平面内相互平行的粗糙长直导轨，间距L＝2.0m；R是连在导轨一端的电阻，质量m＝1.0kg的导体棒ab垂直跨在导轨上，电压传感器与这部分装置相连。导轨所在空间有磁感应强度B＝0.5T、方向竖直向下的匀强磁场。从t＝0开始对导体棒ab施加一个水平向左的外力F，使其由静止开始沿导轨向左运动，电压传感器测出R两端的电压随时间变化的图线如图乙所示，其中OA段是直线，AB段是曲线、BC段平行于时间轴。假设在从1.2s开始以后，外力F的功率P＝4.5W保持不变。导轨和导体棒ab的电阻均可忽略不计，导体棒ab在运动过程中始终与导轨垂直，且接触良好。不计电压传感器对电路的影响（g＝10m/s2）。求：
（1）导体棒ab做匀变速运动的加速度及运动过程中最大速度的大小；
（2）导体棒ab与导轨间的动摩擦因数μ和电阻R的值。
15. （19分）如图所示，在 平面内，直线 与 轴正方向夹角为45°，直线 左侧存在平行于 轴的匀强电场，方向沿 轴负方向。直线 右侧存在垂直 平面向里的磁感应强度为 的匀强磁场。一带电量为 ，质量为 带正电的粒子（忽略重力）从原点 沿 轴正方向以速度 射入磁场。当粒子第三次经过直线 时，电场方向突然调整为垂直于直线 斜向右下方，电场强度的大小不变，粒子恰好从电场中回到原点 。粒子通过边界时，其运动不受边界的影响。求：
（1）粒子第一次在磁场中做圆周运动的半径和周期；
（2）匀强电场电场强度的大小；
（3）从 点射出至第一次回到 点所用的时间。蒲江中学2023-2024学年高二下学期期末考试
物理试题参考答案
1、A
D
3、B
【解析】红光的折射率最小，紫光的折射率最大，根据，分析得知红光在玻璃砖中传播速度最大，穿越玻璃砖的时间最短；由于白光是复色光，各种色光的折射率不同，折射率最大的偏折程度最大，从玻璃射向空气中时，折射光线更远离法线，在各种色光中，红光的折射率最小，紫光的折射率最大，所以紫光偏折最严重，红光偏折最小，从左到右的排布是由紫→红；根据全反射临界角公式，可知，紫光的临界角最小，如果逐渐减小时，入射角增大，紫光最先发生全反射，最先从彩色光带中消失，D错误，
4、B
【解析】由于洛伦兹力总是不做功，甲装置中通过磁场不可以使带电粒子的动能增大，故A错误；带电粒子在磁场中的轨道半径等于D型盒半径时，粒子具有最大速度，则有
解得，则粒子的最大动能为，故B正确；在乙装置磁场中，根据左手定则可知，粒子带正电，故C错误；在乙装置中，粒子在加速电场中，根据动能定理可得，可得，粒子在磁场中，由洛伦兹力提供向心力可得
可得，可知在磁场中运动半径越大的粒子，越大，但粒子的质量一定越大，故D错误。
5、C
【解析】根据电场线与等势线垂直，且电场线上该点的切线方向为该点的场强方向，由图可知b处电场线的切线方向斜向左上方，c处电场线的切线方向斜向左下方，所以b、c点的电场强度不相同，故A错误；等势线的疏密也可以反映电场的强弱，由a到d等势线先变疏后变密，所以电场强度先减小后增大，则电子的加速度先减小后增大，故B错误；电子从a到d运动时，因为电子仅受电场力，电场力与电子运动方向的夹角先是锐角，后面变成钝角，即电场力先做正功，后做负功，则动能先增大后减小，而电势能先减小后增大，故C正确，D错误。故选C。
6、C
【解析】根据理想气体状态方程＝C可得p＝C，可知p－图像的斜率表示温度，由状态a变化到状态b的过程为等温过程，气体体积减小，外界对气体做正功，温度不变则气体内能不变，由图可知状态b到状态c的过程pV的乘积在减小，气体温度降低，则内能减小，故A、B、D错误；由状态a经状态b变化到状态c的过程，外界对气体一直做正功，始、末状态相比气体内能减小，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知气体向外界放热，故C正确。
7、D
【解析】当酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，传感器电阻R的阻值变小，由可知电流I变大，电流表的示数变大，由，可知电压表的示数变小，A错误；电源的输出功率，因为不知道与r的具体关系未知，故无法确定酒精气体浓度越大时，电源的输出功率如何变化，B错误； 根据欧姆定律可知，电压表示数与电流表示数之比等于电阻R的阻值，阻值随气体中酒精浓度的变化而变化，C错误；由闭合电路欧姆定律可知，既电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变，D正确。故选D。
8、【答案】AD
【解析】因t＝0时刻质点M在平衡位置向上振动，可知波的传播方向沿x轴负方向，波速v＝ ＝ m/s＝25 m/s，A正确；该波周期T＝0.8 s，则波的频率f＝ ＝1.25 Hz，若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定干涉现象，则该波所遇到的波的频率为1.25 Hz，B错误；该波的波长λ＝20 m，若该波能发生明显的衍射现象，则该波所遇到的障碍物尺寸约为20 m或小于20 m，C错误；该时刻质点Q在负向最大位移处向上振动，而质点P在题图所示位置向下振动，则从该时刻起，质点Q将比质点P先回到平衡位置，D正确．
9、【答案】AC
【解析】外磁场、电流的磁场方向如图所示，由题意知
在b点有B0＝B0－B1＋B2，
在a点有B0＝B0－B1－B2，
由上述两式解得B1＝B0，B2＝B0，故A、C正确。
10、AD
【解析】线框进磁场为匀速直线运动，时间为，则匀速的速度为，线框所受的重力与安培力平衡，有，解得线框质量为，故A正确；线框匀速进入磁场后，因双边同向切割磁感线，则无感应电流，不受安培力而只受重力，其加速度为做匀加速直线运动，加速时间为，则有，解得磁场宽度为，故B错误；ab边出磁场时的速度为，线框出磁场的过程做变加速直线运动，时间为，由动量定理有，而流过截面的电量为，联立解得cd边刚出磁场时的速度为；对线框穿过磁场的全过程，由动能定理有，，解得线框穿过整个磁场过程中产生的焦耳热为，故D正确。
11、(1)R1 9 900 串 (2)R3
【解析】(1)将电流表G改装成3 V的电压表，应串联的电阻阻值为R＝ Ω＝9 900 Ω.
故应选择的电阻箱为R1，应调节为9 900 Ω，并与电流表串联．
(2)实验采用了分压式接法，选择阻值较小的R3，方便调节．根据串并联知识可得 ＝ ，
整理可得RV＝ .
12、【答案】（1）20.50 （2）AC 偏小 （4）9.86
【解析】（1）用游标卡尺测量出摆球的直径为20mm+0.05×10=20.50mm。
（2）摆球应选择质量大并且体积小的球，以减小阻力的影响，选项A正确；摆线应选择弹性小并且长度适当的细线，选项B错误；要使摆球自始至终在同一竖直平面内摆动，不能成圆锥摆，选项C正确；摆角不超过5°，不宜过大，否则就不是简谐振动，选项D错误。故选AC。
（3）单摆振动的周期 ，根据 ，可得 ；若摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，则摆长变长，而计算时仍用原来的摆长，则计算出的重力加速度g值偏小；
（4）根据 ，解得 ，可得 ，解得g=9.86m/s2。
13、【答案】(1)102 ℃ (2)260 J
【解析】(1)设气体压强为p，根据活塞受力平衡得
pS＝p0S＋mg，得p＝1.2×105 Pa，气体缓慢加热，做等压变化，有＝，T1＝t＋273 K，解得T2＝375 K
则t2＝102 ℃，故气体的温度102 ℃。
(2)根据热力学第一定律，有ΔU＝W＋Q，其中W＝－pSh2＝－240 J，则有ΔU＝260 J，故此过程中气体内能的增加量为260 J。
14、【答案】（1）vm=1.0m/s；（2）μ=0.2，R=0.4Ω
【解析】（1）导体棒内阻不计，E=U，B、L为常数，在0~1.2s内导体棒做匀加速直线运动，设导体棒加速度为a，t1=1.2s时导体棒速度为v1，由图可知，此时电压U1=0.90V。
E1=U1=BLv1
得v1=0.90m/s
由a=
得a=0.75m/s2
从图可知，t=2.4s时R两端的电压最大，Em=1.0V
由Em=BLvm
得vm=1.0m/s
（2）当t=1.2s时，设拉力为F1，则F1= =5.0N
同理，设t=2.4s时拉力为F2，则F2= =4.5N
根据牛顿第二定律：F1-f-F安1=ma；F2-f-F安2=0
mg-N=0；f=μN
又F安1=BI1L= F安2=BI2L= ；代入数据得μ=0.2，R=0.4Ω
15、【答案】（1） ， ；（2） ；（3）
【解析】（1）带电粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得
故
可得
（2）如图所示，设粒子第一次经过 上的点为 点，粒子第三次经过 上的点为 点。由几何关系可知
过 点后，粒子在新的电场中沿 方向做匀速直线运动，沿 方向的速度大小为
粒子在新的电场中沿垂直于 方向先做匀减速运动后做匀加速直线运动。
解得
（3）根据轨迹图可知，粒子在磁场中时间为
粒子在旧电场中运动的时间为
粒子在新电场中运动的时间为
粒子从 点射出到第一次回到 点的时间为
