2023-2024学年广东省广州市荔湾区高二（下）期末物理试卷（含解析）

2023-2024学年广东省广州市荔湾区高二（下）期末
物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.如图在中国空间站中，宇航员将两块带有半个水球的板慢慢靠近，直到水球融合在一起，再把两板缓慢拉开，水在两块板间形成了一座“水桥”，放开双手后，两板吸引到了一起下列说法正确的是( )
A. 两块板在缓慢拉开的过程中，水分子之间只有引力
B. 两块板在缓慢拉开的过程中，水分子总势能减少
C. 两板吸引到了一起的过程中，分子力做负功
D. 靠近前两板上的水形成半球状是因为水表面存在张力
2.如图甲所示，在一根水平张紧的绳子挂上个完全相同的摆球，、单摆的摆长相同且小于单摆的摆长当单摆振动时，其余各摆也振动起来图乙是单摆稳定后的振动图像，重力加速度为，不计空气阻力，则下列说法正确的是( )
A. 振动稳定时摆的频率最小
B. 振动稳定时摆的周期大于
C. 振动稳定时摆的振幅大于摆的振幅
D. 若该装置放在月球上进行同样实验，将变小
3.如图所示，用光敏电阻和继电器组成的一个简单照明自动控制电路，能够实现“日出路灯熄，日落路灯亮”，光线越强光敏电阻的阻值越小下列说法正确的是( )
A. 光线越弱，电路中的电流越小，继电器越容易吸引衔铁
B. 为了在更暗的光线下才亮灯，可以减小滑动变阻器的阻值
C. 为节约能源，减少亮灯时间，可以减小继电器中线圈的匝数
D. 只有电路中产生变化的电流，继电器才能产生磁场吸引衔铁
4.如图所示，在做“测量玻璃的折射率”实验时，先在白纸上放置一块两面平行的玻璃砖，描出玻璃砖的两个边和，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，然后在另一侧透过玻璃砖观察，再插上大头针和，并作出光路图，根据光路图通过计算得出玻璃的折射率关于此实验，下列说法中错误的是( )
A. 大头针须挡住及、的像
B. 若增大入射角，沿入射的光线可能会发生全反射
C. 利用量角器量出、，可求出玻璃砖的折射率
D. 如果误将玻璃砖的边画到，折射率的测量值将偏小
5.如图所示为远距离输电的简化示意图，和为理想升压变压器和理想降压变压器，已知变压器的原、副线圈匝数比为，变压器的原、副线圈匝数比为，变压器原、副线圈两端的电压分别为，，变压器原、副线圈两端的电压分别为、，发电厂输出电压恒定，输电线的总电阻为则下列说法正确的是( )
A. 的频率大于的频率
B. 用户增多，、均不变
C. 通过变压器原线圈的电流等于通过变压器副线圈的电流
D. 用户增多，输电线上损耗的电功率不变
6.某汽车的四冲程内燃机利用米勒循环进行工作，米勒循环不仅能够抑制发动机爆震，还能降低氮氧化物的排放如图所示为一定质量的理想气体所经历的米勒循环，该循环可视为由两个绝热过程、，两个等容过程、和一个等压过程组成对该气体研究，下列说法正确的是( )
A. 在的过程中，活塞对其做的功全部用于增加内能
B. 在状态和时气体分子的平均动能可能相等
C. 在的过程中，单位时间内撞击气缸壁的分子数不变
D. 在一次循环过程中气体吸收的热量小于放出的热量
7.图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极、间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，匝数为匝，电阻为的矩形线圈绕垂直于匀强磁场的水平轴匀速转动，磁通量随时间变化的图像如图乙所示。接入电路的电阻，以下判断正确的是( )
A. 电流表的读数为
B. 和时，线圈垂直中性面
C. 线圈的感应电动势表达式为：
D. 时，磁通量变化率达到最大，其值为
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.一简谐横波沿轴方向传播，在时刻，该波的波形图如图甲所示，、是介质中的两个质点图乙表示介质中质点的振动图像下列说法正确的是( )
A. 该横波传播的速度为
B. 该横波沿轴正方向传播
C. 时，质点的加速度的大小比质点的大
D. 时，质点的回复力最大，并指向平衡位置
9.广播电台的天线可以看成是开放电路，下图是无线电波发射的示意图，下列说法正确的是( )
A. 开关闭合瞬间，电路中的电流最大
B. 无线电波是一种电磁波，可以在真空中传播
C. 当线圈中电流变为零时，磁场能开始转化为电场能
D. 由于线圈和互感作用，线圈上产生感应电动势
10.如图甲所示，线框放在光滑的水平面上，虚线框内有竖直向下的匀强磁场，设图甲所示的磁场方向为正方向，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。边长为、电阻为的正方形均匀线框有一半处在磁场中，线框在外力的作用下保持静止，此时线框边的发热功率为，则下列说法正确的是( )
A. 线框中的感应电流为
B. 、两端电势差
C. 一个周期通过边的电量为
D. 在前半个周期内线框受到向右的外力作用，且
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.史上最早设计并做出“双缝干涉实验”的是英国物理学家托马斯杨，下图是这个实验的初始版本，他用蜡烛作为光源，在蜡烛后面挡上一片厚纸片，并在纸片上戳一个很小的孔，让光线透过，并用一面镜子反射透过的光线，然后用一个厚约为的纸片把这束光从中间分成两束，结果在光屏上看到明暗相间的条纹．
实验中纸片______填，处可看成是双缝．
______填“能”或“不能”通过上下移动光屏使纸片正下方的点形成暗条纹．
以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离______．
A.将的厚纸片改用
B.将蜡烛向厚纸片小孔靠近
C.将光源由黄色光改为绿色光
12.为了测量当地的重力加速度，某学校科技兴趣小组利用激光切割机切割出如图甲所示半径为的两块完全相同的金属工件，然后将两块金属板正对平行固定，在两板之间形成距离为的较为光滑的圆槽轨道。现将直径为的小球放入轨道，使之做简谐运动，等效为单摆运动。
实验前用螺旋测微器测量小球的直径，如图丙所示，则小球的直径_____。
更换大小相同，质量更大的小球进行实验，小球的运动周期将_____填“变大”“变小”“不变”
图乙为小球在圆槽轨道最低点时的示意图，该单摆的等效摆长_____。用，，表示
若等效摆长为，取值为，从小球运动到最低点开始计时，并记为第次，第次经过最低点时用时，则计算重力加速度为_____。结果保留位有效数字
反思与评价，该装置与线摆相比，缺点：_____；优点：_____；缺点和优点各写出一条即可
四、计算题：本大题共3小题，共36分。
13.交通标志表面的反光膜是用具有回归反射结构的材料制成的，图甲是一种反光膜结构图，反光膜上表面平整，下表面凹凸不平呈锯齿状，与密封层相连形成多个完全相同的空气腔如图乙是光线从点垂直射入薄膜，恰好在反光膜下表面点发生全反射，，，真空中光速，测得，，求：
反光膜的折射率．
完成光线在直角微棱镜型反光膜中光路图和运动的时间．
14.如图所示，将一个瓶内气体温度为，体积为，压强为标准大气压，塞紧橡皮塞的导热玻璃空瓶，放入到的室温中进行冷却，稳定时橡皮塞向下运动，若气体向外放出热量，外界对气体做功，橡皮塞的上下表面积，标准大气压为，不考虑橡皮塞的质量，橡皮塞与玻璃的最大静摩擦力。
求瓶内气体内能的变化量；
求冷却后，瓶内气体的压强；
冷却后至少要用多大竖直向上的力，才能刚好拔动活塞。
15.如图甲所示，两根平行导轨以倾斜角固定在地面上，相距为，电阻不计，磁感应强度为的匀强磁场垂直于平行导轨所在的整个平面，导轨下端接有阻值为的电阻，沿导轨斜向上建立坐标轴质量为、电阻为的金属棒垂直导轨放置在处，其与金属导轨的动摩擦因数为，在金属棒上施加轴方向的外力，使金属棒开始做简谐运动，当金属棒运动到时作为计时起点，其速度随时间变化的图像如图乙所示，其最大速度为求：
简谐运动过程中金属棒的电流与时间的函数关系；
在时间内通过金属棒的电荷量；
在时间内外力所做的功．
答案解析
1.
【解析】A.两块板在缓慢拉开的过程中，水分子之间既有引力也有斥力，选项A错误
B.两块板在缓慢拉开的过程中，分子力做负功，则水分子总势能增大，选项B错误
C.两板吸引到了一起的过程中，分子力做正功，选项C错误
D.靠近前两板上的水形成半球状是因为水表面存在张力，选项D正确。
故选D。
2.
【解析】当单摆振动时，摆做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率，则振动稳定时三个摆的振动频率相等，故A错误；
由图乙知振动稳定时摆的周期等于，则摆的周期等于，故B错误；
根据，摆长相同，固有周期相同，固有频率相同，则摆产生共振，振动稳定时振幅最大，摆的振幅大于摆的振幅，故C正确；
根据，月球上重力加速度变小，若该装置放在月球上进行同样实验，将变大，故 D错误。
3.
【解析】A、光线越弱光敏电阻的阻值越大，电磁铁所在电路的电流越小，电磁铁的磁性越弱，越不容易吸引衔铁，故A错误；
B、衔铁恰好不被电磁铁吸合时，对应的电磁铁所在电路的电流是一个恒定值，此时电路中的总电阻也是一个恒定值，为了在更暗的光线下才亮灯，即光敏电阻阻值更大时，此时对应滑动变阻器的阻值应该更小，即可以减小滑动变阻器的阻值，故B正确；
C、为节约能源，减少亮灯时间，应该让电磁铁的吸引力变强，更容易吸下衔铁从来断开照明电路，故可以增加继电器中线圈的匝数，故C错误；
D、电磁铁利用的是电流的磁效应，不是电磁感应，只要通过电磁铁的电流足够大即可吸引衔铁，不需要变化的电流，故D错误。
故选B。
4.
【解析】A.确定大头针的位置的方法是大头针能挡住和、的像，故A正确，不符合题意；
B.根据光的可逆性原理，只要光线可以从上表面射入，在玻璃中发生折射，就一定可以从下表面射出，所以增大入射角，沿入射的光线可能会发生全反射，故 B错误，符合题意；
C.利用量角器量出、，可求出玻璃砖的折射率，故C正确，不符合题意；
D.如果误将玻璃砖的边画到，则折射角将偏大，折射率的测量值将偏小，故D正确，不符合题意。
5.
【解析】A、由变压器的工作原理可知的频率等于的频率，故 A错误
C.假设通过变压器原、副线圈的电流分别为、，通过变压器原、副线圈的电流为、，则由变压器的工作原理得、，解得，故C正确
变压器原、副线圈匝数比不变，原线圈输入电压不变，则副线圈输出电压不变，即、不变，，，，，则有，用户增多时，副线圈并联的用电器增多，则负载电阻减小，所以流过变压器副线圈的电流增大，原线圈的电流也随之增大，由可知，输电线消耗的电功率增大，由可知增大，减小，由可知减小，故BD错误。
故选C。
6.
【解析】A、在过程中为绝热压缩，外界对气体做功，，根据热力学第一定律，可知，即外界对其做的功全部用于增加内能，故A正确；
B、从到为绝热膨胀，有，，根据热力学第一定律，可知，温度降低；从到，体积不变，由查理定律，可知压强减小，则温度降低；到过程为等压压缩过程，温度降低，则状态的温度高于状态态温度，温度是分子平均动能的量度，故时分子的平均动能大于时分子的平均动能，故B错误；
C、过程中，气体体积不变，压强增大，则气体的温度一定升高，气体分子的热运动更加剧烈，分子的密度没有改变的情况下，分子在单位时间内单位面积上与器壁的碰撞数会增多，故C错误；
D、从过程系统从外界吸收热量，从系统对外做功，从系统放出热量，系统外界对系统做功，放出热量，从外界对系统做功，根据图象“面积”即为气体做功大小，可知到过程气体做功，图象中围成的图形的面积为气体对外做的功，整个过程气体能内能变为零，则，即，即在一次循环过程中吸收的热量大于放出的热量，故D错误。
7.
【解析】A.根据图乙可知，最大电动势为
所以电路中的电压的有效值为
电路中的电流，即电流表的示数为
故A错误；
B.线圈位于中性面时，磁通量最大，当 和 时，根据图乙可知，此时磁通量均为最大值，所以 和 时，线圈位于中性面位置，故B错误；
C.图甲中线圈与中性面垂直，此时感应电动势最大，感应电动势最大值为
所以感应电动势表达式为
故C错误；
D. 时，磁通量最小，即磁通量的变化率最大，根据公式
可知磁通量的变化率为
故D正确。
故选D。
8.
【解析】A.波的传播速度为 ，A错误；
B. 时刻点向上振动，则该波沿 轴正方向传播，B正确；
C.时刻点在平衡位置向下振动，速度最大，加速度为零， 点在波谷位置，加速度最大，速度最小为零， 质点的加速度的大小比质点的大，C正确；
D. 时，质点在波峰位置，回复力最大并指向平衡位置，D正确。
9.
【解析】A.开关闭合瞬间，电容器开始放电，电流从零开始增大，不是最大，故A错误；
B.无线电波是电磁波，可以在真空中传播，故B正确；
C.当线圈中电流变为零时，磁场能已经完全转化为电场能，不是开始转化，故C错误；
D.由于线圈和互感作用，线圈上会产生感应电动势，故D正确。
10.
【解析】A.线框边的发热功率为，则
可得，线框中的感应电流为
选项A正确；
B.由楞次定律可知，线圈中的感应电流为顺时针方向，根据法拉第电磁感应定律
则、两端电势差
选项B正确；
C.一个周期通过边的电量为
选项C错误；
D.由左手定则可知，在前半个周期内线框受到向左的安培力，则受到向右的外力作用，且时刻外力为
且安培力随时间会逐渐减小，选项D错误。
故选AB。
11.；不能；。
【解析】在双缝干涉实验中，需要两束相干光源，它们通过两个小孔或缝隙后，会在光屏上形成明暗相间的干涉条纹。根据题目描述，纸片处被分成两束光，因此处可看成是双缝。
对于双缝干涉实验，明暗条纹的位置是由光的波长、双缝间距以及光屏到双缝的距离共同决定的。因此，不能通过简单地上下移动光屏来改变某一点是亮条纹还是暗条纹。
要增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离，即增大干涉条纹的间距：
A.减小双缝间距：将的厚纸片改用，双缝间距减小，干涉条纹间距增大，因此，选项 A是正确的；
B.将蜡烛向厚纸片小孔靠近：这样做会改变光源到双缝的距离，但并不会改变干涉条纹的间距，因此，选项 B是错误的；
C.将光源由黄色光改为绿色光：黄色光的波长比绿色光长，根据干涉条纹间距的公式其中是相邻两条亮条纹之间的距离，是双缝到光屏的距离，是双缝间距，是光的波长，波长越长，干涉条纹间距越大，因此，将光源由黄色光改为绿色光会减小干涉条纹间距，选项 C是错误的。
12.
不变

小球所受摩擦阻力可能会大一些 可以使小球更好的在同一竖直面内摆动

【解析】小球的直径
根据单摆的振动周期
可知，更换大小相同，质量更大的小球进行实验，小球的运动周期将不变。
根据几何关系可得小球在最低点时，其重心到圆槽平面的距离为
该单摆的等效摆长为
依题意，单摆的振动周期为
由
代入数据，解得
反思与评价，该装置与线摆相比，缺点：小球所受摩擦阻力可能会大一些；优点：可以使小球更好的在同一竖直面内摆动。
13.解：点发生全反射有
解得
光路图如图：
由几何关系得
联立
解得
14.由热力学第三定律有
气体向外放出热量
外界对气体做功
则瓶内气体内能的变化量为
由于橡皮塞与玻璃的最大静摩擦力
则设冷却后，瓶内气体的压强为 ，此时瓶塞向下缓慢运动直至停止，但是有向下运动的趋势，即受到竖直向上的最大静摩擦力，由平衡条件有
代入数据解得冷却后，瓶内气体的压强为
由受力分析可知，冷却后要能刚好拔动活塞，则此时摩擦力向下，且是最大静摩擦力，设至少要用竖直向上的力为 ，则有
解得

15.对棒：电动势，
速度，
角速度，
电流，
解得。
由，
，
，
联立解得则。
由动能定理，
，
，
，
又电流有效值为，
解得，
联立解得。
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