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2023-2024学年氾水高中高二（下）期末联考物理模拟试卷

一、单选题：本大题共11小题，共44分。

1. 下列实验不能用光的粒子性解释的是（　　）

A. 黑体辐射 B. 光电效应

C. 康普顿效应 D. 电子束衍射

【答案】D

【解析】

【详解】ABC．黑体辐射、光电效应、康普顿效应都说明光具有粒子性，能用光的粒子性解释，故ABC错误；

D．电子束衍射说明电子具有波动性，不能用光的粒子性解释，故D正确。

故选D。

2. 下列说法不正确的是（　　）

A. 做变速运动的电荷会在空间产生电磁波

B. 分子势能和分子间作用力有可能同时随分子间的距离增大而增大

C. 烧热针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡具有各向异性

D. 振荡频率越高，振荡电路发射电磁波的本领越大

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据电磁场理论，做变速运动的电荷会在空间产生电磁波，故A正确；

B．在分子间的距离从平衡位置逐渐增大的开始的一小范围内，分子势能和分子间作用力有可能同时随分子间的距离增大而增大，故B正确；

C．烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明云母具有各向异性，故C错误；

D．理论的研究证明，振荡电路向外界辐射能量的本领，即单位时间内辐射出去的能量，与频率有关，频率越高，发射电磁波的本领越大，故D正确。

本题是选不正确的，故选C。

3. 如图所示，为研究光电效应的装置，若用频率v的光照射光电管，阴极K有光电子逸出，则滑动变阻器的滑片P向a端移动的过程中（　　）

A. 若开关接1时，光电流一直变大

B. 若开关接1时，光电流一直减小，最终可能为零

C. 若开关接2时，光电流一直变大

D. 若开关接2时，光电流一直减小，最终可能为零

【答案】D

【解析】

【详解】AB．若开关接1时，光电管加正向电压，滑片P向a端移动的过程中光电流可能先增大，达到饱和电流后再不变，故AB错误；

CD．若开关接2时，光电管加反向电压，滑片P向a端移动的过程中，光电管两端反向电压增大，光电流一直减小，最终可能为零，故C错误，D正确；

故选D。

4. 如图所示，两端开口的细玻璃管竖直插入水中，由于毛细现象管中水会沿管上升一段高度。如果沿虚线处将玻璃管上方截去，则稳定后的现象是（　　）

A. B.

C. D.

【答案】D

【解析】

【详解】因开始时液柱在管中上升一定高度且液面呈现凹状，可知液体关于玻璃管是浸润的；如果沿虚线处将玻璃管上方截去，则稳定后液面仍呈现凹状，且液体不可能向外喷出。

故选D。

5. 一定质量理想气体的状态变化如图所示，dabc为圆弧，cd为半径相同的圆弧。气体从状态a沿经状态b、c、d，最终回到状态a，则（　　）

A. 从状态a到状态b是等温膨胀过程

B. 从状态a到状态c，气体吸收热量，内能增大

C. 处于状态c时气体分子单位时间撞击单位面积的次数一定比状态a少

D. 从状态a经b、c、d回到状态a，气体吸收热量

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】A．题意可知从状态a到状态b是圆弧而不是双曲线，所以不是等温膨胀过程，故错误；

B．状态a到状态c，气体压强相等，体积增大，根据理想气体状态方程

可知其温度必定升高，内能增加，又对外界做功，根据热力学第一定律，有

气体吸收热量,故B正确；

C．据上一选项分析，在状态c，气体体积较大，分子数密度较小，气体温度升高导致分子平均动能增加，在保持压强不变的情况下单位时间撞击单位面积的次数一定较少，故C正确；

D．状态a经b、c、d回到状态a，气体的温度不变，内能不变，外界对气体做功等于图形的面积，根据热力学第一定律，有

气体放出热量，D错误。

故选BC。

6. 如图，导体棒a放置在光滑绝缘水平面上，固定的长为L的长直导线b与a平行放置在同一水平面上，导体棒a与力传感器相连a、b中分别通有大小为I_a、I_b的恒定电流，I_a方向如图所示，I_b方向未知，导体棒a静止时，通过分析传感器数据，发现a受到b的吸引力大小为F，则I_b的方向和I_a在b处产生的磁感应强度的大小为（　　）

A. 与I_a同向， B. 与I_a同向，

C. 与I_a反向， D. 与I_a反向，

【答案】A

【解析】

【详解】根据同向电流相吸，异向电流相斥，则它们的电流方向相同，a受到的安培力为F，电流为I_a，长度为L，则

所以I_a在b处产生的磁感应强度的大小为

故选A。

7. 如图所示，通入电流为I的导体板放在磁感应强度为B的匀强磁场中，电流与磁场方向垂直时，导体板上、下面A、A'间产生一定的电势差U_H，这种现象称为霍尔效应。导体板中自由电子电荷量为e，导体板的宽度为d，厚度为h，下列说法正确的是（　　）

A. 仅改变I， U_H与h成正比

B. 仅改变d， U_H与d成正比

C. 电势差稳定后，电子受到的洛伦兹力大小为

D. A'面电势比A面电势高

【答案】D

【解析】

【详解】ABC．电势差稳定后，电子受到的电场力与洛伦兹力平衡，可得

可得

导体板通过的电流

可得

则有

可知与h无关，与d成反比，故ABC错误；

D．由题图可知，电流方向向右，电子的定向移动方向向左，由左手定则可知，电子受洛伦兹力方向向上，则导体板上表面带负电，下表面带正电，因此A面电势比面电势低，故D正确。

故选D。

8. 不久前，某移动分公司与华为合作，成功实现该地商用手机下行速率达到5.4Gbps，创下业界最高记录，接近理论极限。产生5G无线信号电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻（　　）

A. 线圈中磁场的方向向上

B. 电容器两极板间电场强度正在变大

C. 电容器正在放电，线圈储存的磁场能正在增加

D. 线路中的电流正在减小且与线圈中感应电流的方向相反

【答案】B

【解析】

详解】A．根据线圈中电流方向，应用右手螺旋定则判断出线圈中磁场方向向下，故A错误；

B．电流方向流向正极板，表示电容器在充电，两极板电荷量增大，板间电场强度在变大，故B正确；

CD．电流方向流向正极板，表示电容器在充电，两极板电荷量增大，电容器中的电场能正在增大，则线圈储存的磁场能正在减小，线路中的电流正在减小，根据楞次定律可知，线圈中感应电流的方向与线路中的电流方向相同，故CD错误。

故选B。

9. 如图为交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴按图示方向匀速转动，转动角速度，线圈的匝数匝、总电阻，线圈围成的面积。线圈两端与阻值的电阻相连，交流电压表可视为理想电表。已知磁场的磁感应强度，图示位置矩形线圈与磁感线平行。则下列说法错误的是（　　）

A. 图示位置时，线圈中的电流最大，电流方向为

B. 电路中交流电压表的示数为90V

C. 从图示位置开始计时，线圈产生的电动势的瞬时值表达式为

D. 线圈由图示位置转过的过程中，通过电阻R的电荷量为

【答案】B

【解析】

【详解】A．图示位置磁通量为零，电动势最大，电流最大，根据右手定则可知，线圈中电流方向为，故A正确；

B．电动势的最大值为

则电动势的有效值为

由闭合电路欧姆定律，可得电路中交流电压表的示数

故B错误；

C．从图示位置开始计时，通过矩形线圈的磁通量随时间t变化的关系式为

故C正确；

D．线圈由图示位置转过的过程中，通过电阻R的电荷量为

故D正确。

本题选错误的，故选B。

10. 圆心为O、半径为R的圆形区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面的匀强磁场（未画出），磁场边缘上的A点有一带正电粒子源，半径OA竖直，MN与OA平行，且与圆形边界相切于B点，在MN的右侧有范围足够大且水平向左的匀强电场，电场强度大小为E。当粒子的速度大小为v₀且沿AO方向时，粒子刚好从B点离开磁场，不计粒子重力和粒子间的相互作用，下列说法不正确的是（　　）

A. 圆形区域内磁场方向垂直纸面向外

B. 粒子的比荷为

C. 粒子在磁场中运动的总时间为

D. 粒子在电场中运动的总时间为

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据题意可知，粒子从A点进入磁场时，受到洛伦兹力的作用，根据左手定则可知，圆形区域内磁场方向垂直纸面向外，故A正确，不符合题意；

B．根据题意可知，粒子在磁场中的运动轨迹如图甲所示

根据几何关系可知，粒子做圆周运动的半径为R，粒子在磁场中运动轨迹所对圆心角为，根据洛伦兹力提供向心力有

所以

故B正确，不符合题意；

C．根据题意可知，粒子从B点进入电场之后，先向右做减速运动，再向左做加速运动，再次到达B点时，速度的大小仍为v₀，再次进入磁场，运动轨迹如图乙所示

粒子在磁场中的运动时间为

故C错误，符合题意；

D．粒子在电场中，根据牛顿第二定律有

解得

结合对称性可得，粒子在电场中运动的总时间为

故D正确，不符合题意。

故选C。

11. 如图所示，两光滑平行长直导轨，间距为d，放置在水平面上，磁感应强度为B的匀强磁场与导轨平面垂直，两质量都为m、电阻都为r的导体棒、垂直放置在导轨上，与导轨接触良好，两棒两导体棒距离足够远，静止，以初速度向右运动，不计导轨电阻，忽略感生电流产生的磁场，则（　　）

A. 导体棒最终速度为 B. 导体棒产生的焦耳热为

C. 通过导体棒横截面的电量为 D. 两导体棒的初始距离最小为

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据楞次定律，导体棒、最终以相同的速度匀速直线运动，设共同速度为，水平向右为正方向，根据动量守恒定律可得

解得

故A错误；

B．设导体棒、在整个过程中产生的焦耳热为，根据能量守恒定律可得

解得

导体棒、的电阻都为r，因此导体棒产生的焦耳热为

故B错误；

C．对导体棒，由动量定理得

因为，故

因此通过导体棒横截面的电量为

故C错误；

D．当导体棒、速度相等时距离为零，则两棒初始距离最小，设最小初始距离为l，则通过导体棒横截面的电量

解得

故D正确。

故选D。

二、实验题：本大题共1小题，共10分。

12. 在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，有下列实验步骤：

①往浅盆里倒入适量的水，待水面稳定后将适量的痱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，待油膜形状稳定。

③将玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，从而估算出油酸分子直径的大小。

④将8mL的油酸溶于酒精中制成10⁴mL的油酸酒精溶液，用注射器将溶液一滴一滴的滴入量筒中，每滴入100滴，量筒内的溶液增加1mL。

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。

（1）上述步骤中，正确的顺序是④①___________（填写步骤前面的数字，前两步已给出）；

（2）完成本实验需要几点假设，以下假设与本实验无关的是（　　）

A. 将油酸分子视为球形 B. 油膜中分子沿直线排列

C. 将油膜看成单分子层 D. 油酸分子紧密排列无间隙

（3）在“油膜法”估测分子大小的实验中，体现的物理思想方法是（　　）（用序号字母填写）

A. 理想模型法 B. 控制变量法 C. 等效替代法

（4）油膜形状稳定后，数得油膜所占格数约为128格（已知坐标纸正方形小方格的边长为1cm，则可估算出油酸分子的直径约为___________m（此空保留一位有效数字）；

（5）实验后，某小组发现自己所测得的分子直径d明显偏小，出现这种情况的可能原因是（　　）

A. 水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开

B. 求每滴溶液体积时，1mL溶液的滴数计多了

C. 将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算

D. 油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化

【答案】（1）②⑤③    （2）B    

（3）A    （4）6×10^-10    （5）BD

【解析】

【小问1详解】

“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：配置油酸酒精溶液④→准备浅水盆，撒上痱子粉①→滴入油酸酒精溶液，形成油膜②→描绘油膜边缘⑤→测量油膜面积，计算分子直径③，故正确顺序为：④①②⑤③。

【小问2详解】

该实验中的理想化假设是：把在水面上尽可能扩散开的油膜视为单分子油膜；不需要考虑分子间隙，把形成油膜的分子看作紧密排列的球形分子；将油酸分子视为球体模型。

故选B。

【小问3详解】

在“油膜法”估测分子大小的实验中，体现的物理思想方法是理想模型法。

故选A。

【小问4详解】

一滴油酸酒精溶液的体积为

一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为

面积超过正方形一般的正方形个数为128个，故油膜的面积为

油酸分子的直径为

【小问5详解】

A．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，则测量的面积S偏小，导致结果偏大，故A错误；

B．求每滴溶液体积时，1mL溶液的滴数计多了，则一滴油酸的体积减小了，会导致计算结果偏小，故B正确；

C．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，则计算时所用的体积数值偏大，会导致结果偏大，故C错误；

D．油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度变大，则会导致计算结果偏小，故D正确。

故选BD。

三、计算题：本大题共4小题，共46分。

13. 如图所示，高为3L的绝热汽缸竖直放置在水平面上，汽缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体。外界大气压强为，活塞横截面积为S，活塞与汽缸之间的最大静摩擦力为。当气体温度为时，活塞与汽缸底部的距离为L，且活塞恰好不下滑，活塞质量、电热丝的体积以及汽缸和活塞的厚度均不计，活塞在移动过程中与汽缸密闭性良好。

（1）对缸内气体缓慢加热，求当活塞刚要向上滑动时缸内气体的温度；

（2）继续对缸内气体缓慢加热，求当活塞恰好上升到汽缸顶部时缸内气体的温度。

【答案】（1）1.5T₀；（2）4.5T₀

【解析】

【详解】（1）开始时，对活塞受力分析可知

当活塞刚要向上滑动时

气体进行等容变化

解得

T₁=1.5T₀

（2）继续对缸内气体缓慢加热，当活塞恰好上升到汽缸顶部时，气体进行等压变化，则

即

解得

T₂=4.5T₀

14. 如图1所示为氢原子的能级图。一群氢原子处于量子数的能级状态。

（1）这群氢原子跃迁时能辐射出几种频率的光子？这些光子中波长最长的光子的能量为多少eV？

（2）用能级跃迁到的能级辐射的光子照射某种金属，测得光电流与电压的关系如图2所示，求光电管阴极金属的逸出功。

【答案】（1）6种，；（2）

【解析】

【详解】（1）根据题意，由可知，跃迁时能辐射出6种频率的光子。由公式可知，波长最长的光子能量最小，对应跃迁的能级差也最小，所以从向跃迁，发出的光子波长最长，即有

（2）的能级跃迁到的能级辐射的光子能量为

由光电流与电压的关系图可知，遏止电压为

逸出光电子的最大初动能

光电管阴极金属的逸出功是

15. 如图所示，MN、PQ是两条水平、平行放置、宽L=5m的光滑金属导轨，垂直轨道平面有磁感应强度B=0.4T的匀强磁场。导轨的右端接理想变压器的原线圈，变压器原、副线圈匝数之比n₁∶n₂=1∶10，副线圈与R=20Ω的电阻组成闭合回路。质量m=0.2kg的导体棒ab垂直MN、PQ放置，从t=0时刻开始在水平外力F作用下在磁场中运动，其速度随时间按v=2sin20πt（m/s）变化。不计导轨、导线、导体棒电阻。求：

（1）在ab棒中产生的电动势的表达式e；

（2）电阻R上的热功率P；

（3）从t=0到t₁=0.125s的时间内，外力F做的功W。

【答案】（1）e=4sin20πt（V）；（2）40W；（3）5.4J

【解析】

【详解】（1）ab棒切割磁感线产生的电动势为

而

可得

（2）设原线圈上电压的有效值为U₁，根据电动势的表达式可知，ab棒切割磁感线产生的电动势的最大值为

根据最大值与有效值之间的关系可得

U₁=V=2V

设副线圈上电压的有效值为U₂，则由原副线圈匝数与电压之间的关系可得

解得

U₂=20V

由此可得电阻R上的热功率

P==40W

（3）该正弦交流电的周期

T=s=0.1s

从t=0到t₁=0.125s，经历了1.25个周期，R上产生的热量

Q=t₁=5J

设在t₁=0.125s时刻，ab棒的速度为v′，则

v′=2sin20πt₁=2m/s

该过程末动能

由能量守恒可得从t=0到t₁=0.125s的时间内，外力F做的功为

W=Q＋E_k=54J

16. 如图甲所示，空间存在一范围足够大的垂直于xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。让质量为m，电荷量为的粒子从坐标原点O沿xOy平面以不同的初速度大小和方向入射到磁场中。不计重力和粒子间的影响。

（1）若粒子以初速度沿y轴正向入射，恰好能经过x轴上的点，求的大小；

（2）已知一粒子的初速度大小为，为使该粒子能经过点，其入射角（粒子初速度与x轴正向的夹角）有几个？并求出对应的值；

（3）如图乙，若在此空间再加入沿y轴正向、大小为E的匀强电场，一粒子从O点以初速度沿y轴正向发射。研究表明：粒子在xOy平面内做周期性运动，且在任一时刻，粒子速度的x分量与其所在位置的y坐标成正比，比例系数与场强大小E无关。求该粒子运动过程中经过的位置中y坐标的最大值。

【答案】（1）；（2）两个，；（3）

【解析】

【详解】（1）当粒子沿y轴正向入射，转过半个圆周至A点，半径

由运动定律有

解得

（2）如图所示，O、A两点处于同一圆周上，且圆心在的直线上，半径为R，当给定一个初速率v时，有2个入射角，分别在第1、2象限，即

另有

解得

（3）粒子在运动过程中仅电场力做功，因而在轨道的最高点处速率最大，用表示其y坐标，由动能定理有

由题知

若时，粒子以初速度沿y轴正向入射，有

在最高处有

联立解得