2023-2024学年安徽省阜阳第一中学高二(下)期末考试物理试卷+答案解析

2023-2024学年安徽省阜阳第一中学高二（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.汤姆孙的粒子散射实验揭示了原子具有核式结构
B.查德威克发现质子的核反应方程为
C.康普顿通过X射线对石墨的散射实验，发现并揭示了光具有波动性
D.核反应堆中镉棒是通过调节中子数目来控制链式反应速度，从而实现可控制的核能释放
2.一列简谐横波某时刻的波形如图所示。

若此时质点P沿y轴正方向运动，下列说法正确的是()
A.该波沿x轴负方向传播
B.该时刻质点P的加速度方向沿y轴负方向
C.个周期内，质点P通过的路程为A
D.一个周期内，质点P沿x轴正方向迁移一个波长
3.一物体做匀加速直线运动，通过一段6m的位移所用时间为3s，紧接着通过下一段6m的位移所用时间为2s，则物体的加速度大小为()
A. B. C. D.
4.如图甲所示为“海影号”电磁推进实验舰艇，舰艇下部的大洞使海水前后贯通。

如图乙所示为舰艇沿海平面的截面简化图，其与海水接触的两侧壁M和N分别连接舰艇内电源的正极和负极，使M、N间海水内电流方向为，此时加垂直纸面向外的磁场，可使M、N间海水受到磁场力作用从而使舰艇被推出。

关于舰艇的前进方向，下列说法正确的是()
A.左
B.右
C.前
D.后
5.如图所示，血压仪由加压气囊、臂带、压强计等构成。

加压气囊可将外界空气充入臂带，压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压强的差值，充气前臂带内气体压强为大气压强，体积为。

每次挤压气
囊都能将的外界空气充入臂带中，经5次充气后，臂带内气体体积变为。

已知大气压强为750mmHg，气体温度不变，忽略细管和压强计内的气体体积，则压强计的示数为()
A.60mmHg
B.90mmHg
C.120mmHg
D.150mmHg
6.2024年3月20日8时31分，探月工程四期“鹊桥二号”中继星由长征八号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射升空，该卫星经地一月转移轨道逐步送入稳定椭圆环月轨道，后经点火减速进入离月球表面高度为h的圆轨道运行。

已知月球半径为R，月球表面重力加速度大小为，下列说法正确的是() A.该卫星的发射速度应大于
B.该卫星在圆轨道运行的角速度大小为
C.该卫星在圆轨道运行的向心加速度大小为
D.该卫星在椭圆环月轨道的周期小于在圆轨道的周期
7.如图所示，某滑块以一定的初速度沿粗糙斜面从底端上滑，到达最高点后又返回到底端，滑块与斜面间的动摩擦因数不变。

关于该滑块，下列说法正确的是()
A.上滑受到的合力等于下滑受到的合力
B.上滑的平均速度小于下滑的平均速度
C.上滑损失的机械能大于下滑损失的机械能
D.上滑经过中点的动能大于下滑经过中点的动能
8.风能是一种清洁无公害可再生能源，风力发电非常环保，且风能蕴量巨大。

如图所示为某风力发电厂向一学校供电的线路图，已知发电厂的输出功率为8kW，输出电压为400V，用户端电压为220V，输电线总电
阻，升压变压器原，副线圈匝数比：，变压器均为理想变压器，下列说法正确的是()
A.输电线上损耗的功率为40W
B.用户端的电流为36A
C.降压变压器的匝数比：
D.若用户端的用电器变多，则输电线上损失的功率会减小
二、多选题：本大题共2小题，共10分。

9.如图甲所示为氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，当电压表示数为7V时，电流表示数恰好为零。

下列说法正确的是()
A.图乙中电源左侧为正极
B.光电管阴极K金属材料的逸出功为
C.这些氢原子跃迁时共发出3种频率的光
D.氢原子跃迁放出的光子中共有3种频率的光子可以使阴极K发生光电效应现象
10.如图所示，矩形薄片霍尔元件处于与薄片垂直、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。

当元件通有大小为I，方向如图所示的电流时，在M、N间出现霍尔电压。

已知薄片内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，薄片的厚度为d，M、N间距离为，P、Q间距离为，则下列说法正确的是()
A.形成电流的电子定向移动方向为
B.M表面电势低于N表面电势
C.自由电子定向移动的速度大小为
D.元件内单位体积内自由电于数为
三、实验题：本大题共2小题，共16分。

11.某同学用“单摆测当地重力加速度大小”的实验装置如图甲所示。

让摆球在竖直平面内摆动，用力传感器得到细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的图像如图乙所示。

关于实验操作，下列说法正确的是_________。

A.摆球尽量选择质量大、体积小的球摆球尽量选择质量小，体积大的球
C.摆线要选择适当细些，长些、弹性好的细线为了使单摆做简谐运动，摆角应不大于
由图乙可知，该单摆的周期__________。

用图乙中字母表示
若摆球的质量为m，则当地重力加速度大小_________。

用题中所给物理量符号表示
12.某同学设计实验“测定金属的电阻率”，要求电压从零开始调节。

已知金属丝的电阻大约为，在用伏安法对金属丝电阻进一步测定时，有如下实验器材可供选择：
直流电源：电压3V，内阻不计；
电流表A：量程，内阻约；
电压表V：量程，内阻约；
滑动变阻器：最大阻值；
滑动变阻器：最大阻值；
开关、导线等。

用螺旋测微器测量金属丝的直径时，测量结果如图甲所示，可知金属丝的直径______mm；用游标卡尺测量金属丝的长度，测量结果如图乙所示，可知金属丝的长度___________cm。

在所给的器材中，滑动变阻器应选______。

填写仪器的字母代号
根据题目要求，在下面方框中画出实验电路图_____。

根据实验原理，测得金属丝的电阻为，则金属丝的电阻率_______用题中所测物理量符号表示
四、计算题：本大题共3小题，共42分。

13.如图所示，一光学器材的横截面为一直角梯形，其中AB平行于DE，。

一平行于底边DE的
单色光从AE边的中点M射入该光学器材，恰好从BD边的中点图中未画出射出该光学器材。

已知
，，光在真空中的传播速度大小为，求：
该光学器材的折射率；
该单色光在该光学器材中的传播时间。

不考虑多次反射
14.如图所示，足够长的U形导体框架的宽度，下端有一阻值为的定值电阻，导轨其余部分电阻忽略不计，其所在平面与水平面成角。

有一磁感应强度大小为的匀强磁场，方
向垂直于导体框平面斜向上一质量、电阻的导体棒MN垂直跨放在U形框架上，某时
刻起将导体棒由静止释放。

已知导体棒与框架间的动摩擦因数，，，重力加速度g取，求∶
导体棒运动过程中的速度最大值；
导体棒加速度大小为时，导体棒两端的电压；
从导体棒开始下滑到速度刚达到最大的过程中，导体棒沿斜面向下运动的位移为，此过程定值电阻R产生的焦耳热。

15.如图甲所示，长度为的粗糙水平地面AB与两个半径均为竖直固定的绝缘光滑细
圆管道在B点平滑相切，过管道圆心的水平界面下方空间有水平向左的电场图中未画出，以A点所在位置为坐标原点，沿AB方向建立x坐标轴，电场强度大小随位置x变化的关系如图乙所示。

质量为、带电量为的小球P静止在A点，另一质量为的光滑绝缘不带电小球Q向右运动，以速度与小球P发生弹性正碰碰撞时间极短，且P、Q间无电荷转移，碰后小球P 可从B点无碰撞进入细管道。

已知小球P与地面间的动摩擦因数，重力加速度g取，不计空气阻力，小球P、Q均可视为质点。

求：
碰后小球P的速度大小；
小球P运动到管道最高点C点时对管道的作用力；
小球P再次到达水平地面时与C点的水平距离。

答案和解析
1.【答案】D
【解析】A.卢瑟福的粒子散射实验揭示了原子具有核式结构，故A错误；
B.卢瑟福发现质子的核反应方程为，故B错误；
C.康普顿通过X射线对石墨的散射实验，发现并揭示了光具有粒子性，故C错误；
D.镉棒能够吸收中子，核反应堆中镉棒是通过调节中子数目来控制链式反应速度，从而实现可控制的核能释放，故D正确。

故选D。

2.【答案】B
【解析】A.由质点的振动方向与波的传播方向在波形图的同侧，可以判断该波沿x轴正方向传播，故A错误；
B.由质点受到回复力的方向指向平衡位置，可以判断该时刻质点P的加速度方向沿y轴负方向，故B正确；
C.由距离平衡位置越远，速度越小，可以判断，个周期内，质点P通过的路程为小于A，故C错误；
D.振动传播的是波的形式与能量，横波上的质点不会随波迁移，只会在原位置的平衡位置振动，故D错误。

故选B。

3.【答案】C
【解析】匀加速直线运动中，中间时刻的速度与平均速度相等
前一段中间时刻的速度为
紧接下一段中间时刻的速度为
两个中间时刻的时间差为
所以加速度为
故选C。

4.【答案】A
【解析】电流方向，磁场方向垂直直面向外，利用左手定则，判断海水受到的安培力向右，根据牛顿第三定律，海水对舰艇的作用力向左，所以舰艇的前进方向向左。

故选A。

5.【答案】D
【解析】设充气前臂带内气体体积为，每次挤压气囊充入气体体积为，充气后臂
带内气体体积为，根据玻意耳定律
其中
解得
压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压强的差值，则压强计的示数为
故选D。

6.【答案】C
【解析】A.该卫星没有脱离地球的引力范围，则卫星的发射速度应小于，选项A错误；
B.根据
而
解得该卫星在圆轨道运行的角速度大小为
选项B错误；
C.根据
该卫星在圆轨道运行的向心加速度大小为
选项C正确；
D.根据开普勒第三定律
因为在椭圆环月轨道的半长轴大于圆轨道的半径，可知该卫星在椭圆环月轨道的周期大于在圆轨道的周期，选项D错误。

故选C。

7.【答案】D
【解析】
A.设滑块的质量为m，斜面的倾角为，滑块与斜面间的动摩擦因数为，上滑受到的合力大小
为
下滑受到的合力大小为
故上滑受到的合力大于下滑受到的合力，故A错误；
B.上滑、下滑过程，滑块均做匀变速直线运动，且上滑的加速度大于下滑的加速度，根据可知，
滑块上滑的时间小于滑块下滑的时间，上滑、下滑过程，滑块的位移大小相等，根据可知，上滑的平均速度大于下滑的平均速度，故B错误；
C.上滑、下滑过程，滑块受到摩擦力大小相等，且上滑、下滑过程，滑块的位移大小相等，摩擦力一直做负功，可知上滑损失的机械能等于下滑损失的机械能，故C错误；
D.上滑、下滑过程，摩擦力一直做负功，故上滑经过中点的动能大于下滑经过中点的动能，故D正确。

故选D。

8.【答案】B
【解析】A.升压变压器原线圈的电流为
输电线电流为
输电线上损耗的功率为
A错误；
B.用户端的电流为
解得
B正确；
C.降压变压器的匝数比为
C错误；
D.若用户端的用电器变多，降压变压器副线圈的电流增大，降压变压器原线圈电流增大，输电线电流增大，则输电线上损失的功率增大，D错误。

故选B。

9.【答案】AD
【解析】A.由于能使光电流为零，说明电源给光电管提供的是反向电压，即与光电光阴极K详解的是电源正极所以图乙中电源左侧为正极，故A项正确；
B.大量能级原子跃迁，其中频率最高的光子的能量为
由于当电压为7V时电流表示数为零，所以光电子的最大初动能为
由光电效应方程有
解得
故B项错误；
C.大量能级原子跃迁，所以其发出的光子的种类为6种，故C项错误；
D.由上述分析可知，阴极K的逸出功为，则该大量原子放出的光子能量分别为
其中光子能量大于的光子有3种，所以氢原子跃迁放出的光子中共有3种频率的光子可以使阴极K 发生光电效应现象，故D项正确。

故选AD。

10.【答案】BC
【解析】A.电子定向移动方向与电流方向相反，应为，故A错误；
B.由左手定则知，电子向M表面偏转，M表面电势低于N表面电势，故B正确；
C.稳定时，洛仑兹力与电场力平衡，有
解得
故C正确；
D.根据电流微观表达式
联立解得
故D错误。

故选BC。

11.【答案】
【解析】摆球尽量选择质量大些、体积小些，可以减小空气阻力引起的误差，故A正确，B错误；
C.摆线要选择适当细些、伸缩性小些的，并且尽可能长一些，可减小摆长的测量误差，故C错误；
D.为了使单摆做简谐运动，摆角应不大于，故D正确。

故选AD。

因为一个周期内摆线的拉力出现两次最大值，两次最小值，由图像可得该单摆的运动周期为。

设单摆的最大摆角为，在最高点时
在最低点时，对摆球受力分析
从最高点到最低点由动能定理得：
由以上三式联立得
12.【答案】
【解析】金属丝的直径
金属丝的长度
为使电压从零开始调节，且调节方便，滑动电阻器应采用分压式接法，滑动电阻器应选择阻值较小的，
故选。

金属丝电阻远小于电压表的内阻，为减小实验误差，电流表采用外接法，实验电路图如图所示。

根据电阻定律
金属丝的横截面积为
金属丝的电阻率
13.【答案】根据题意画出对应的光路图如图所示
根据几何关系可得，，
，
由于，则
故
该单色光在该光学器材中的传播路程为
该单色光在该光学器材中的传播速度为
该单色光在该光学器材中的传播时间为
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】导体棒速度达到最大时，所受外力合力为0，则有
感应电流为
解得
根据牛顿第二定律有
导体棒两端的电压
解得
从导体棒开始下滑到速度刚达到最大的过程中，根据能量守恒定律有
此过程定值电阻R产生的焦耳热
解得
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】对P、Q构成的系统，根据动量守恒与机械能守恒定律有
，
解得
小球P运动到管道最高点C点过程，根据动能定理有
根据图乙可知
解得
小球P运动到管道最高点C点时，令管道对其弹力方向向下，则有
根据牛顿第三定律有
解得
方向竖直向上。

小球到达虚线上时做平抛运动，则有，
解得
小球P飞出后竖直方向做自由落体运动，则有
小球P到达虚线后水平方向做匀加速直线运动，水平方向分加速度为
小球P到达虚线后水平方向分位移
解得小球P再次到达水平地面时与C点的水平距离
【解析】详细解答和解析过程见【答案】。