福建厦门2024年高二下学期期末质检物理试题+答案

厦门市2023—2024学年第二学期高二期末质量检测试题
物理试题
满分：100分 考试时间：75分钟
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。

2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号；非选择题时，将答案写在答题卡上。

写在本试卷上无效。

3．考试结束后，将答题卡交回。

一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是最符合题目要求的。

1．下列四幅图涉及的物理知识中，说法正确的是（ ）
A ．图甲中，两分子间距离由1r 变到2r 的过程中分子力做正功
B ．图乙中，叶片上的露珠呈球形的主要原因是液体重力的作用
C
D ．图丁中，石蜡在云母片上熔化成椭圆形，说明云母是多晶体
2．电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来。

车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生交变电流。

如图甲所示，0t =时磁场方向恰与线圈平面垂直，磁极匀速转动，线圈中的电动势随时间变化的关系如图乙所示。

将两磁极间的磁场近似视为匀强磁场，则（ ）
A ．0t =时线圈中磁通量为0
B ．1t t =时线圈中电流方向由P 指向Q
C ．1t t =时线圈中磁通量变化率最大
D ．线圈中的电动势瞬时值表达式为m 2πcos t e
E T
=
3．2024年6月13日，我国科学家通过分析αH 波段的光谱成像数据，首次精确刻画出太阳大气自转的三
维图像。

氢原子的能级如图所示，αH 是氢原子从3n =能级向2n =能级跃迁产生的谱线，则（ ）
A ．图中βH 光子的频率比αH 的低
B ．一个能量为3.4eV 的光子可能使处于2n =能级的氢原子跃迁到3n =能级
C ．氢原子由3n =能级跃迁到2n =能级，电子的动能减小
D ．一群处于4n =能级的氢原子向低能级跃迁最多产生6种频率的光
4．如图所示，足够长的光滑U 形金属导轨固定在绝缘水平面上，其电阻不计，导体棒ab 垂直放在导轨上，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中。

0t =时，垂直于ab 施加水平向右恒力F ，使ab 从静止开始加速，作用一段时间后，撤掉外力F ，运动过程中导体棒始终垂直导轨，下列关于导体棒ab 速度随时间变化图像中可能正确的是（ ）
A ．
B ．
C ．
D ．
二、双项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。

每小题有两个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

5．“中国环流三号”是我国自主设计研制的可控核聚变大科学装置，也被称为新一代“人造太阳”，其内
部的一种核反应方程为223112H H He X +→+，则（ ）
A ．X 粒子为中子
B ．2个2
1H 结合成32He 时吸收能量 C ．32He 的平均结合能比2
1H 的大
D ．32He 的核子平均质量比21H 的大
6．如图所示为某发电厂远距离输电的简化电路图，升压变压器与降压变压器视为理想变压器，电表均为理想电表，发电厂的输出电压U 和输电线的电阻R 均不变，随着发电厂输出功率的增大，则（ ）
A ．○
V 示数变大
B ．○A 示数变大
C ．输电线上损失的功率增大
D ．用户得到的电压增大
7．如图所示，边长为L 的等边三角形ABC 区域内外分别有垂直平面向外和垂直平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小均为B 。

从AB 的中点M 处以某一速度沿MC 方向发射一粒子，粒子射出后第三次经过磁场边界时的位置为BC 中点N ，且速度方向垂直于BC 。

已知粒子质量为m 、电荷量为＋q ，不计粒子重力，则粒子（ ）
A ．做圆周运动的半径为
1
6
L B ．运动速度的大小为
3qBL
m
C ．第一次经过N 时的速度沿NA 方向
D ．从发射到第一次经过N 点的时间为
11π3m
qB
8．石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状晶格结构新材料，具有丰富的电学性能。

现设计一电路测量某二维石墨烯样品单位面积的载流子（电子）数。

如图所示，在长为a ，宽为b 的石墨烯表面加一垂直向里的匀强磁场，磁感应强度为B ，电极1、3间接入恒压直流电源、稳定时电流表示数为I ，电极2、4之间的电压为U ，已知电子电荷量为e ，则（ ）
A ．电极2的电势比电极4的低
B ．电子定向移动的速率为U v Ba
=
C ．电极2和4之间的电压与宽度b 无关
D ．二维石墨烯样品单位面积的载流子数为BI n eU
=
三、非选择题：共60分。

其中第9~11小题为填空题，第12，13小题为实验题，第14~16小
题为计算题。

考生根据要求作答。

9．（3分）如图所示的电路，由自感线圈、开关、直流电源和两个相同的小灯泡1L 、2L 连接而成。

已知
自感线圈的自感系数较大，且其直流电阻不计。

在开关S 闭合的瞬间小灯泡______（选填“1L 先亮”“2L 先亮”或“1L 和2L 同时亮”），断开S 后小灯泡2L ______（选填“会”或“不会”）先闪亮一下再灭。

10．（3分）如图所示，已知回旋加速器D 形盒内的匀强磁场磁感应强度为B ，盒的半径为R ，粒子在盒间加速时的电压为U 。

质量为m 、电荷量为q 的粒子从间隙中心附近M 极的某点静止释放。

不计粒子重力及粒子间相互作用，粒子获得的最大动能为______；若增大加速电压U ，粒子被加速的次数______（选填“增加”“减少”或“不变”）。

11．（3分）在光电效应实验中，用频率为ν的光分别照射到a 、b 两种金属上，测得相应光电子的最大初动能分别为k a E 和k b E 。

已知金属a 的极限频率大于金属b 的极限频率，h 为普朗克常量，则k a E ______k b E （选填“＜”或“＞”
），金属a 的极限频率为______。

12．（6分）晓萌同学利用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律，她在注射器中密封了一定质量的气体。

（1）下列实验操作中正确的是______。

A ．密封气体前，在活塞上均匀涂抹润滑油 B ．推拉活塞时，用手握住注射器气体部分 C ．实验时缓慢移动活塞
（2）晓萌同学在不同温度下进行了两次实验，得到的1
p V
−
图象如图乙所示，由图可知一定质量的气
体，在温度保持不变的条件下，压强与体积成反比。

进一步分析可知两次实验的温度大小关系为1T ______2T （选填“＜”
“＝”或“＞”）。

（3）在活塞压缩气体的过程中，气体温度保持不变，气体______（选填“吸热”“放热”或“既不吸热也不放热”）。

13．（6分）如图所示，小厦同学从家里旧电器上拆得一环形变压器，但变压器的铭牌已经污损无法看清参数。

该同学想利用高中所学知识来测量该变压器原、副线圈两端的匝数。

（1）操作步骤如下：
①结合铭牌残存数据可知图中1、2为输入端，3、4为输出端，用多用电表欧姆挡测量发现都导通； ②先在该变压器闭合铁芯上紧密缠绕100n =匝漆包细铜线，并将理想交流电压表接在细铜线两端； ③在原线圈（1、2端）上输入有效值为12V 的交流电，理想交流电压表的示数为3.0V ，则原线圈的匝数
1n =______匝；把理想交流电压表接在3、4接线柱上，交流电压表的示数为1.8V ，则副线圈的匝数2n =
______匝。

（2）该变压器使用了两种规格的铜线绕制，结合前面数据可以推想其中较粗的铜线属于______（选填“原线圈”或“副线圈”）。

14．（11分）如图所示为一空腔呈猫爪形状且导热性能良好的球形容器，晓萌同学为了测量它的容积，在容器上竖直插入一根两端开口且粗细均匀的玻璃管，密封好接口。

玻璃管内部横截面积为S ，用一长为h 的液柱封闭气体，此时管内气柱长为1L ，外界的温度为1T 。

当外界温度缓慢升高到2T 时，管内气柱长度变为2L ，液体未溢出。

已知液体的密度为ρ，重力加速度为g ，大气压强为0p ，求：
（1）温度为1T 时封闭气体的压强p ； （2）容器的容积V ；
（3）外界的温度从1T 变化到2T 过程中，气体对外界所做功W 。

15．（12分）某“双聚焦分析器”质谱仪工作原理如图所示，加速器中加速电压为U ，静电分析器中有辐
向电场，即与圆心1O 等距各点的电场强度大小相同，方向指向圆心1O 。

磁分析器中以2O 为圆心、圆心角为90°的扇形区域内，分布着方向垂直于纸面向里的匀强磁场，其左边界2O S 与静电分析器的右边界平行。

离子源逸出初速度为0、质量为m 、电荷量为q 的正离子，经加速电场加速后，从M 点垂直于1O M 进入静电分析器，沿半径为R 的圆弧轨道做匀速圆周运动，后从N 点射出，然后离子由P 点垂直于2O S
射入磁分析器中，最后离子垂直2O T 从Q 点射出。

已知2O Q d =，2O T =，不计离子重力及离子间
相互作用。

（1）求离子从加速器射出时速度v 的大小；
（2）求静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E 的大小：
（3）若离子源逸出初速度为0、比荷不同的正离子，求能从磁场区域上边界2O T 出射的离子比荷k 的范围。

16．（16分）如图甲所示，足够长的水平金属导轨CD 、EF 固定在地面上，间距1m L =，一质量1kg m =的金属棒GH 垂直放置在导轨上，DF 左侧存在方向竖直向下、磁感应强度大小11T B =的匀强磁场。

一匝数500n =匝、面积20.2m S =的螺线管竖直放置，通过单刀双掷开关K 与导轨相连，整个螺线管中存在方向竖直向上的匀强磁场，其磁感应强度2B 随时间t 变化的关系图像如图乙所示。

0t =时K 与1相连，金属棒由静止释放，当120s t =时金属棒速度5m/s v =，K 瞬间切换到2，222.5s t =时金属棒速度恰好减
为0。

已知螺线管电阻 2.5r =
Ω，金属棒电阻 2.5R =Ω，其余电阻不计，金属棒GH 与导轨间的动摩擦因数0.1µ=，重力加速度g 取210m/s ，求：
（1）金属棒刚释放时加速度的大小； （2）0~20s 内金属棒位移的大小；
（3）0~22.5s 内整个电路产生的焦耳热。

厦门市2023—2024学年第二学期高二期末质量检测
物理参考答案
一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是最符合题目要求的。

1 2 3 4 A
C
D
A
二、双项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。

每小题有两个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

5 6 7 8 AC
BC
AD
AD
三、非选择题：共60分。

其中第9~11小题为填空题，第12，13小题为实验题，第14~16小题为计算题。

考生根据要求作答。

9．1L 和2L 同时亮（2分） 会（1分）
10．
222
2q B R m
（2分） 减少（1分） 11．＜（1分） ka
E h
ν−
（2分） 12．（1）AC （2）＞ （3）放热 13．（1）③400 60 （2）副线圈 14．（11分＝3分＋5分＋3分）
解：（1）对液柱受力分析有0p S hSg pS ρ+= 解得0p p gh ρ=
+
（2）假设容器的容积为V ，对封闭气体分析，其初态体积为11V V L S =+ 其末态体积为22V V L S =+
由于该过程中气体压强不变，根据盖—吕萨克定律有
12
12
V V T T = {或：根据盖—吕萨克定律有
1212
V L S V L S
T T ++=
解得()122121T L T L S V T T −=−} （3）由于该过程中等压变化，其体积变化为()2121V V V L L S ∆=−=−
该过程气体对外界做功为W p V =
⋅∆ 解得()21W
L L pS =−
15．（1）离子经电场直线加速，由动能定理2
12
qU mv =
解得v =
（2）离子在静电分析器中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律，有
2v qE m R = 联立解得2U
E R
=
（3）离子在磁分析器中做匀速圆周运动，由题意可知，圆周运动的轨道半径d
根据牛顿第二定律，有2v qvB m d =
解得B = 设在2O T 上某点出射的离子电荷量为q ′，质量为m ′，在磁场中运动的轨道半径为r ，则
在磁场中有2m v q vB r
′′= 在电场中有2
m v q E R ′′= 可得22q d q m r m ′=⋅′
由此可知离子的比荷与运动半径的平方成反比，当离子运动半径最小时，比荷最大，当离子运动半径最大时，比荷最小。

作出符合条件的离子的运动轨迹如图所示。

①在2O 处被检测到的离子的运动半径最小，离子的比荷最大。

设此离子的运动半径为1r ，由几何关系可知112
r d =
由212
11q d q m r m =⋅ 可得离子比荷的最大值为1114q q k m m
== ②在T 处被检测到的离子的运动半径最小，离子的比荷最大，设此离子的运动半径为2r ， 由几何关系可知(
))
2
2
222r d r −+
= 解得22r d =
由222
22q d q m r m =⋅ 可得离子比荷的最小值为22214q q k m m
== 因此，范围为
144q q
k m m
≤≤
16．（1）法拉第电磁感应定律2
B E n
S t
∆=∆
欧姆定律E
I r R
=
+ 牛顿第二定律1B IL mg ma µ−= 21m/s a = （2）由动量定理可得
1111E B Lv B L t mgt mv r R µ−⋅−=+或11111
lim n
i n i E B Lv t
B L mgt mv r R n µ→∞=−⋅−=+∑
整理得221111B L EL
B t x mgt mv r R r R
µ−−=++ 75m x =
（3）当020s t <<，111B iLt mgt mv µ−=
得11B Lq mgt mv µ−= 当2022.5s t <<，()()12121B Lv t t mg t t mv R
µ
−−+−=
−
得()121B L x mg t t mv R µ
−+−=−
′ 020s t <<，螺线管产生的电能W qE =
整个电路产生的焦耳热()Q W mg x x µ=
−+′ 得168.75J Q =。