2023-2024學年安徽省合肥市某中學高二（下）期末考試物理試卷（含解析）

2023-2024學年安徽省合肥市第一中學高二（下）期末考試物理試卷

一、單選題：本大題共8小題，共32分。

1.下列說法正確的是（）

A.布朗運動觀察到的是液體分子的無規(guī)則運動

B.容器內氣體壓強是分子無規(guī)則運動撞擊器壁造成的，故與容器形狀有關

C.隨著物體運動速度增大，其內能也一定增大

D.方解石的雙折射現象說明其具有各向異性的屬性

2.隨著社會的不斷進步，人類對能源的需求越來越大。核反應出+由-加e+X+17.6MW釋放的能量

巨大，可能成為未來的能量來源。下列說法正確的是（）

A.X粒子帶正電

B.該核反應是聚變反應

C.匆e的結合能是17.6MeU

D.出與汩的質量之和小于加e與X的質量之和

3.如圖所示，表示LC振蕩電路某時刻的情況，以下說法正確的是（）

A.電容器正在充電B.電感線圈中的磁場能正在減小

C.電感線圈中的電流正在減小D.此時自感電動勢正在阻礙電流的增加

4.某校實驗小組用如圖所示的電路研究“光電效應”現象，現用頻率為"的紅光照射光電管，

極逸出。下列說法正確的是（）

A,使用藍光照射比紅光照射需要的逸出功更大

B.僅增大入射光的強度，從K極逃逸出的電子的最大初動能可能增大

C.當滑動變阻器的滑片從左向右滑動時，電流表示數不變

D.將電源正負極反接后，當滑動變阻器的滑片從左向右滑動時，電流表示數可能一直減小

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5.如圖所示，水平面上放置一個上下表面均為正方形的霍爾元件，載流子的電荷量大小為e,電源輸出電

壓為力，空間存在豎直向下的勻強磁場，磁感應強度為B。元件前后表面間電勢差為出，前表面的電勢低

于后表面的電勢。下列說法中正確的是（）

A.圖中霍爾元件的載流子帶負電

B.若霍爾元件的電源輸出電壓力變大，則霍爾電勢差6保持不變

C.利用上述物理量可以計算霍爾元件的電阻率

D.該霍爾元件中載流子所受的洛侖茲力方向均垂直于電流方向且指向前表面

6.如圖為交流發(fā)電機的示意圖，矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸。。'勻速轉動，發(fā)電機的電動勢

隨時間的變化規(guī)律為e=20s譏100戊（7）。下列說法正確的是（）

A.此交流電的頻率為100Hz

B.此交流電動勢的有效值為20U

C.當線圈平面轉到圖示位置時產生的電動勢最大

D.當線圈平面轉到平行于磁場的位置時磁通量的變化率最大

7.如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數比為22：1,6是原線圈的中心抽頭，圖中電表均為理想的交

流電表，定值電阻R=10。，其余電阻均不計.從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上如圖乙所示的正弦交

變電壓，則下列說法中正確的是（）

A.當單刀雙擲開關與a連接時，電壓表的示數為14.14U

B.當單刀雙擲開關與a連接且t=0.02s時，電流表示數為零

C.當單刀雙擲開關由a撥向b后，原線圈的輸入功率變大

D.當單刀雙擲開關由a撥向b后，副線圈輸出電壓的頻率增大

8.如圖甲所示，一高度為H的汽缸直立在水平地面上，汽缸壁和活塞都是絕熱的，活塞橫截面積為S,在缸

的正中間和缸口處有固定卡環(huán)，活塞可以在兩個卡環(huán)之間無摩擦運動?；钊路椒忾]有一定質量的理想氣

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體，已知理想氣體內能U與溫度T的關系為。=aT,a為正的常量，重力加速度為g。開始時封閉氣體溫度

為To,壓強等于外界大氣壓強po,現通過電熱絲緩慢加熱，封閉氣體先后經歷了如圖乙所示的三個狀態(tài)變

化過程，貝!］（）

A.活塞質量為萼

<y

B.從b-c過程，氣體對外做功生警

C.從a—d全過程，氣體內能增加3aT0

D.從a—d全過程，氣體吸收的熱量小于其內能的增量

二、多選題：本大題共2小題，共10分。

9.如圖為氫原子的能級圖，已知可見光的光子能量范圍為1.62eU-3.11eU,鋅板的電子逸出功為3.34W,

下列說法正確的是（）

nE/eV

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

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

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

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

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

A.用能量為ll.OeU的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)

B.處于ri=3能級的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線，并且使氫原子電離

C.大量處于幾=3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時，輻射的光子中有兩種不同頻率的光子可使鋅板產生光電效

應現象

D.大量于n=4能級的氫原子向基態(tài)躍遷時所出的光子通過同一雙縫干涉實驗裝置，以幾=4直接躍遷到

n=1能級發(fā)出的光子所形成的干涉條紋最寬

10.如圖所示，在平面直角坐標系xOy中，Oy豎直向下，Ox水平。在第一象限（空間足夠大）存在垂直平面

向外的磁場區(qū)域，磁感應強度沿y軸正方向不變，沿x軸正方向按照B=kx（k>0且為己知常數）規(guī)律變

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化。一個質量為m、邊長為L的正方形導線框，電阻為R,初始時一邊與x軸重合，一邊與y軸重合。將導線

框以速度歷沿無軸正方向拋出，整個運動過程中導線框的兩鄰邊分別平行兩個坐標軸。從導線框開始運動

到速度恰好豎直向下的過程中，導線框下落高度為九，重力加速度為g,則在此過程中，下列說法正確的是

()

A.導線框受到的安培力總是與運動方向垂直

B.導線框下落高度為八時的速度小于嫄弱

C.整個過程中導線框中產生的熱量為()2

D.導線框速度恰好豎直向下時，左邊框的橫坐標為x=瞥

三、實瞼題：本大題共2小題，共18分。

11.在“油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，有下列實驗步驟：

①往邊長約為40cm的淺盤里倒入約2on深的水。待水面穩(wěn)定后將適量的排子粉均勻地撒在水面上；

②用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形狀穩(wěn)定；

③將畫有油膜形狀的玻璃板平放在坐標紙上，計算出油膜的面積，根據油酸的體積和面積計算出油酸分子

直徑的大小；

④用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內每增加一定體積時的滴數，由

此計算出一滴油酸酒精溶液的體積；

⑤將玻璃板放在淺盤上，然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上。

完成下列填空：

(1)上述步驟中，正確的順序是④；(填寫步驟前面的數字)

(2)將1機2的油酸溶于酒精，制成1000mL的油酸酒精溶液；測得1mL的油酸酒精溶液有50滴?，F取一滴該

油酸酒精溶液滴在水面上，測得所形成的油膜的面積是130cm2。由此估算出油酸分子的直徑為

M；(結果保留2位有效數字)

(3)某同學在“用油膜法估測分子的大小”的實驗中，計算出的分子直徑明顯偏大，可能是由于()

4油酸分子未完全散開5計算油膜面積時，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體積時，1mL的溶液滴數多計了10滴

12.電子秤能夠準確地測量物體的質量，其中半導體薄膜壓力傳感器是其關鍵的電學元件。半導體薄膜壓

力傳感器在壓力作用下會發(fā)生微小形變，其阻值RF隨壓力F變化的圖線如圖甲所示。某學習小組利用該元

件和電流表4等器材設計了如圖乙所示的電路，嘗試用該裝置測量物體的質量。已知圖乙中電源電動勢為

3.6U(內阻未知)，電流表4的量程為3OnM,內阻為9.00。重力加速度g取lOm/s?。請回答以下問題：

(1)實驗時發(fā)現電流表4量程偏小，需要將其量程擴大為0.34應該給電流表4(選填“串聯”或

“并聯”)一個阻值為—。的電阻；

(2)用改裝后的電流表按圖乙所示的電路圖進行實驗，壓力傳感器上先不放物體，閉合開關S,調節(jié)滑動變

阻器R的滑片P,使電流表指針滿偏。保持滑片P位置不變，然后在壓力傳感器上放一物體，電流表的示數

為0.24此時壓力傳感器的阻值為0,則所放物體的質量加=kg；

(3)寫出放到傳感器上的物體的質量m與電流表的示數/滿足的函數關系式爪=；(表

達式中除機、/外，其余相關物理量均代入數值)

(4)使用一段時間后，該電源電動勢不變，內阻變大，其他條件不變。調節(jié)滑動變阻器R的滑片P,電流表

指針滿偏后進行測量，則測量結果(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。

四、計算題：本大題共3小題，共40分。

13.如圖所示，活塞將左側導熱汽缸分成容積均為V的4B兩部分，汽缸力部分通過帶有閥門的細管與容積

為《、導熱性良好的汽缸C相連。開始時閥門關閉，4B兩部分氣體的壓強分別為po和1.5po?，F將閥門打

開，當活塞穩(wěn)定時，B的體積變?yōu)?然后再將閥門關閉。已知48、C內為同種理想氣體，細管及活塞的

體積均可忽略，外界溫度保持不變，活塞與汽缸之間的摩擦力不計。求：

(I)閥門打開后活塞穩(wěn)定時，4部分氣體的壓強P4；

(2)活塞穩(wěn)定后，C中剩余氣體的質量“2與最初C中氣體質量Mo之比。

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14.如圖甲所示，虛線MN左、右兩側的空間均存在與紙面垂直的勻強磁場，右側勻強磁場的方向垂直紙面

向外，磁感應強度大小恒為無；左側勻強磁場的磁感應強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，規(guī)定垂直紙

面向外為磁場的正方向，一硬質細導線的電阻率為P、橫截面積為So,將該導線做成半徑為r的圓環(huán)固定在

紙面內，圓心。在MALL,求：

(1)在0?|to內，圓環(huán)中產生的焦耳熱；

(2)t=:時，圓環(huán)受到的安培力。

15.為探測射線，威耳遜曾用置于勻強磁場或電場中的云室來顯示它們的徑跡。某研究小組設計了電場和

磁場分布如圖所示，在。久y平面(紙面)內，在打《久W%2區(qū)間內存在平行V軸的勻強電場，比2-久i=2d。在

比2萬3的區(qū)間內存在垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應強度大小為B，乂3=3d。一未知粒子從坐標原點與

%正方向成8=53。角射入，在坐標為(3d,2d)的P點以速度I;。垂直磁場邊界射入磁場，并從(3d,0)射出磁

場。已知整個裝置處于真空中，不計粒子重力，sin530=0.8o求：

(2)勻強電場電場強度E的大小及左邊界處的值；

(3)若粒子進入磁場后受到了與速度大小成正比、方向相反的阻力，觀察發(fā)現該粒子軌跡呈螺旋狀并與磁

場左邊界相切于點＜2(啊,乃)(未畫出)。求粒子由P點運動到Q點的時間均以及坐標乃的值。

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答案解析

1.D

【解析】4布朗運動是懸浮在液體當中的固體顆粒的運動，反映了液體分子的無規(guī)則運動，/錯誤；

區(qū)容器內氣體壓強是大量氣體分子無規(guī)則運動撞擊器壁造成的，與容器形狀無關，2錯誤；

C隨著物體運動速度增大，其動能增大，可物體的溫度不一定增大，其內能不一定增大，C錯誤；

D有些晶體的光學性質各向異性，因此方解石的雙折射現象說明其具有各向異性的屬性，。正確。

故選。。

2.5

【解析】4根據質量數和電荷數守恒可知，X為中子，不帶電，/錯誤；

2.此反應為核聚變反應，5正確；

C17.6MeP是核反應過程釋放的能量，不是?He的結合能，C錯誤;

D反應過程中釋放能量，因此有能量虧損，故汨與汨的質量之和大于如e與X的質量之和，D錯誤。

故選瓦

3.D

【解析】根據磁感線的方向可以判斷電流方向是逆時針，再根據電容器極板上帶電的性質可以判斷電容器

在放電，4項錯誤；

電容器在放電，所以電流在增加，電場能減小，磁場能增加，自感電動勢正在阻礙電流的增加，8、C項錯

誤，D項正確.

4.D

【解析】4同種材料的逸出功相同，與入射光的顏色無關，是由材料本身的性質決定的，故/錯誤；

8.由愛因斯坦光電效應方程

Ekm=hv-wo

可知，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關，而與入射光的強度無關，故3錯誤；

C光電管兩端所加電壓為正向電壓，當滑動變阻器的滑片從左向右滑動時，正向電壓不斷增大，可能滑片

滑到最右端時電流尚未達到飽和電流，此過程中電流表示數一直增大，故C錯誤；

。.將電源正負極反接后，所加電壓為反向電壓，逸出的光電子要克服電場力做功才能到達4板形成電流，

可能滑動變阻器的滑片滑到最右端時電流表的示數還未減小到零，此過程中電流表示數一直減小，故。正

確。

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故選。。

5.4

【解析】/、若霍爾元件的載流子帶負電，則載流子定向移動的方向與電流方向相反，由左手定則知，載

流子所受的洛侖茲力方向垂直于電流方向且指向前表面，則載流子將偏向前表面，前表面帶負電，其電勢

比后表面低，與題設相符，即假設成立，故/正確；

BC、設霍爾元件上表面的邊長為a,高為h,電荷定向移動的速度為分單位體積的載流子數為N,霍爾元

件的電阻率為P。當霍爾電勢差穩(wěn)定時，載流子所受的電場力和洛倫茲力平衡，則e〃B=e§,又力

-1R,I=Ne-ah-v,R=P七，聯立知，％=得富，可見若霍爾元件的電源輸出電壓力變大，霍爾電勢差

6變大；霍爾元件的電阻率p=既，由于N未知，則利用上述物理量不能計算霍爾元件的電阻率，故

8c錯誤；

。、只有霍爾元件中載流子的速度與電流方向共線時，載流子所受的洛侖茲力方向才垂直于電流方向且指

向前表面，故。錯誤。

6.D

【解析】4根據e=205譏100戊（匕）可知交流電壓的最大值5）?=20匕角速度3=IOOTTrad/s,故交流電

的頻率f=券=嘿勺/z=50”z,故/錯誤；

2.交流電的有效值E=號=患U=1。"匕故3錯誤；

C圖示位置，線圈位于中性面位置，此時穿過線圈的磁通量最大，產生的感應電動勢為零，故C錯誤；

D當線圈平面轉到平行于磁場的位置時，此時穿過線圈的磁通量為零，磁通量的變化率最大，故。正確。

故選：Do

線圈在磁場中轉動產生感應電動勢，根據瞬時感應電動勢的表達式判斷出產生的感應電動勢的最大值和角

速度，即可求得有效值和頻率，明確中性面的特點即可判斷產生的感應電動勢的大小和磁通量的變化率。

7.C

【解析】由圖象可知，電壓的最大值為U,n=311V,交流電的周期為T=2x10-2s,所以交流電的頻率

為/=?50Hz,

311

/、交流電的有效值為U=訪=220人根據電壓與匝數成正比可知，副線圈的電壓為10%故/錯誤；

B、當單刀雙擲開關與a連接時，副線圈電壓為10%所以副線圈電流為14電流表示數為電流的有效值，

不隨時間的變化而變化，

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所以當t=0.02s時，電流表示數為14故8錯誤；

C、當單刀雙擲開關由a撥向6時，原線圈的匝數變小，所以副線圈的輸出的電壓要變大，電阻R上消耗的

功率變大，原線圈的輸入功率也要變大，故C正確；

。、變壓器不會改變電流的頻率，所以輸出電壓的頻率不變，故。錯誤.

故選：C.

8.C

【解析】4氣體在等壓膨脹過程中由受力平衡，有

1.5poS=p()S+Mg

解得

..PoS

”為

故/錯誤；

B.p-T圖像斜率不變時體積不變，只有在bic過程中氣體對外做功

H3

W^1.5pS--=-pSH

0L40

故8錯誤；

C.在a-d全過程中，由理想氣體狀態(tài)方程，有

Po/o_2.0?2.0

~T^=""T2-'

由題目條件可知氣體內能的變化量

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

故C正確；

。從a-d全過程，氣體對外做功，根據熱力學第一定律可知，氣體吸收的熱量大于其內能的增量，故。

錯誤。

故選C。

9.BC

【解析】/、若基態(tài)的氫原子吸收的能量等于11.0W的光子，則能量值為：E=E1

+11.0eV=-13.6eK+ll.OeV=—2.6eU,氫原子沒有該能級，所以處于基態(tài)的氫原子不能吸收11.0W的

光子，故/錯誤；

B、紫外線光子的最小能量為3.11eP,處于n=3級的氫原子的電離能為1.51。，故紫外線可以使處于

n=3能級的氫原子電離，故8正確；

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C、處于n=3能級向基態(tài)躍遷時發(fā)射出光的能量為AE=-1.51eV-(-13.6eV)=12.09W,大于鋅板的

電子逸出功3.34eV,因此能產生光電效應，電子在n=2能級再次向基態(tài)躍遷發(fā)射出光子的能量為

△E'=-3.4ey-(-13.6ey)=10.2eV>3.34ek則可以產生光電效應，處于n=3能級向基態(tài)向n=2躍遷

時發(fā)射出的光的能量為AE"=—1.51eV-(-3.4el/)=1.89eU,小于鋅板的電子逸出功3.34W,所以不能

產生光電效應，故有兩種不同頻率的光產生光電效應，故C正確；

D、雙縫干涉實驗裝置，在光屏上相鄰亮條紋間距△X=5-九由九=4直接躍遷到n=1能級發(fā)出的光子

的頻率最大，則波長最短，所以形成的干涉條紋最窄，故。錯誤。

故選：BCO

解決本題的關鍵知道什么是電離，以及能級的躍遷滿足hy=Em-4，注意吸收光子是向高能級躍遷，釋

放光子是向低能級躍遷，同時掌握吸收或釋放能量要正好等于能級之差。紫外線的頻率大于32leIZ,判斷

幾=3能級的氫原子可以吸收紫外線后，能量是否大于0,即可知是否電離；氫原子從高能級向基態(tài)躍遷時

發(fā)出的光子的最小能量與鋅板的逸出功的關系判斷是否發(fā)生光電效應現象；根據干涉條紋的寬度與光的波

長的關系判斷。

10.CD

【解析】4根據楞次定律可知，導線框內產生的感應電流方向為順時針方向，由于上下兩邊磁場相同，故

上下兩邊所受安培力平衡，而左邊框所受安培力方向向右，右邊框所受安培力方向向左且大于左邊框安培

力的大小，故合力方向水平向左，故/錯誤；

反導線框在豎直方向只受重力作用，故豎直方向做自由落體運動，而水平方向受到大小變化的安培力，故

水平方向減速，則豎直方向下落高度為九時，根據為2=2g/i,可得豎直速度%,=溝瓦而水平速度減為

0,故合速度為歷瓦故2錯誤；

C.在水平方向上安培力做功大小為｝n為2,故導線框產生熱量為故。正確；

D在導線框運動時間內，導線框內磁通量的變化量為/?=也2或感應電流/=黑=警，線框所

受安培力的合力為F=k〃2=隼吃，根據動量定理有￡號，［=隼2=小歷，故導線框速度恰好

豎直向下時左邊框的橫坐標為％=鬻，故。正確。

故選CD。

11.(1)①②⑤③；(2)1.5x10-9；(3)4瓦

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【解析】(1)“油膜法估測油酸分子的大小”實驗步驟為：

配制酒精油酸溶液T測定一滴酒精油酸溶液的體積匕=今(題中的④)一準備淺水盤(①)T形成油膜(②)~描

繪油膜邊緣(⑤)—測量油膜面積(③)—計算分子直徑(③)

正確的順序是④①②⑤③；

(2)計算步驟：

先計算一滴油酸酒精溶液中油酸的體積=一滴酒精油酸溶液的體積x配制比例/=春X高的3=2x

10-5cm3

再計算油膜面積，最后計算分子直徑d=^=2^°-5xl0-2m=1.5X10-9m；

(3)4油酸未完全散開，S偏小，故得到的分子直徑d將偏大，故/正確；

C計算時利用的是純油酸的體積，酒精的作用是更易于油酸平鋪成單層薄膜，自身溶于水或揮發(fā)掉，使測

量結果更精確，故C錯誤；

A計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格，S將偏小，故得到的分子直徑將偏大，故8正確；

D求每滴體積時，1根乙的溶液的滴數誤多記了10滴，由/=5可知，純油酸的體積將偏小，則計算得到的

分子直徑將偏小，故。錯誤。

故選/瓦

故答案為：⑴①②⑤③；(2)1.5x10-9；?MB。

12.⑴并聯；1.0⑵11.0；0.60⑶竿-1.2(4)不變

【解析】(1)由電流表的并聯分流原理可知，需要將其量程擴大，需給電流表力并聯一個電阻，由并聯分流

原理可得被并聯的電阻的阻值：r="=萼黑"0=1.00,此時該大量程電流表的內阻為：r0=

1~lgU.S-SUX1U-0

7^7=0.90；

(2)設電源的內阻為：rlo由甲圖可知，壓力傳感器上先不放物體，其阻值為：RFO=5.00,此時由閉合電

路歐姆定律：E=(RFO+To++R)/；

保持滑片P位置不變，然后在壓力傳感器上放一物體，由閉合電路歐姆定律可得：E={RF+r0+rx+/?)

li，此時八=0.24聯立解得此時壓力傳感器的阻值為：RF=11.0。；由甲圖RF隨壓力F變化的圖線：RF

F

=5+F可得，此時所放物體對傳感器的壓力為：F=6N,可得物體的質量為m=￡=0.60kg；

(3)由以上表達式聯立可得放到傳感器上的物體的質量機與電流表的示數/滿足的函數關系式：機=華

一1.2；

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(4)由實驗誤差分析可知，由于使用一段時間后，該電源電動勢不變，內阻變大，而其他條件不變，由于

此時可調節(jié)滑動變阻器R的滑片P,電流表指針滿偏后進行測量，故仍能使回路中除傳感器外的其它總電阻

不變，故不會影響實驗結果，即測量結果不變。

13.(1)初始時對活塞有

PoS+mg=1.5poS

得至u

mg=0.5p0S

打開閥門后，活塞穩(wěn)定時，對B氣體有

V

l-5p0-V=PB-2

對活塞有

P4s+mg=PBS

所以得到

PA=2.5p0

(2)設未打開閥門前，C氣體的壓強為pco,

對2、C兩氣體整體有

V3VU、

Po'v+Pcoz=PA,(彳+彳)

得至U

27

Pco=

所以，c中剩余氣體的質量時2與最初C中氣體質量Mo之比

M2PA3

Mopco27

【解析】本題主要考查了一定質量的理想氣體的狀態(tài)方程，解題的關鍵點是理解變化前后的氣體狀態(tài)參

量。

(1)根據玻意耳定律和受力平衡結合合適的研究對象聯立等式得出力部分氣體的壓強；

(2)根據玻意耳定律得出體積的變化量，根據體積的比值關系得出質量的比值關系。

14.(1)根據法拉第電磁感應定律可得圓環(huán)中產生的感應電動勢

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2

sc=nrr

由題圖乙可知

ABBo

/一詔

根據閉合電路的歐姆定律有

E

1=R

根據電阻定律有

在。?|to內，根據焦耳定律可得

0_/2R3t。_伊0兀始2(So)337rB什3so

Q岳麗丁。一16p.

1

(2)t=/o時，圓環(huán)受到的安培力大小為

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

聯立解得

3B介2so

F=——；-----

4pto

由左手定則知，方向垂直于MN向左。

【解析】詳細解答和解析過程見【答案】

15.(1)粒子在磁場中，由洛倫茲力提供向心力可得

VQ

qu0B=

又