物理：江西省萍乡市2022-2023学年高二下学期7月期末试题（解析版）

这是一份物理：江西省萍乡市2022-2023学年高二下学期7月期末试题（解析版），共19页。
一、选择题（本题共11小题，每小题4分，共44分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目的要求，第8~11题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
1. 关于热现象，下列说法正确的是（ ）
A. 布朗运动就是分子的无规则运动
B. 一定量的15℃的水变成15℃的水蒸气，内能不变
C. 松土可以破坏土壤里的毛细管，从而保存土壤水分
D. 在完全失重的情况下，气体对器壁的压强为0
【答案】C
【解析】A．布朗运动是固体粒子的无规则运动，是液体分子无规则运动的反映，不是分子运动，故选项A错误；
B．一定量的15℃的水变成15℃的水蒸气，要吸收热量，内能增加，故选项B错误；
C．水和土是浸润，松土可以破坏土壤里的毛细管，减少水分的流失，从而保存土壤水分，故选项C正确；
D．气体对器壁的压强是气体分子对器壁的撞击造成的，完全失重的情况下，压强不为零，故选项D错误。
故选C。
2. 已知一个激光发射器功率为，发射波长为的光，光速为，普朗克常量为，则（ ）
A. 光的频率
B. 单位时间内激光器发射的光子数为
C. 光子的动量为
D. 光子的能量为
【答案】B
【解析】A．根据波速与波长、频率之间的关系可得
故A错误；
BD．该激光光子的能量为
故单位时间内激光器发射的光子数为
故B正确，D错误；
C．根据德布罗意波长计算公式
可得
故C错误。
故选B。
3. 用频率为ν的光去照射某种金属，发生光电效应，若将光的频率变为，则光电子的最大初动能变为原来的3倍，则该金属的截止频率为（ ）
A. vB. C. D.
【答案】B
【解析】根据光电效应方程可知，用频率为ν的光照射时，有
用频率为的光照射时，有
两式联立可得
而
解得截止频率为
故选B。
4. 某科学兴趣小组同学制作了如图所示的水火箭，其工作原理是被压缩的高压空气膨胀使水从水火箭尾部的喷嘴向下高速喷出，饮料瓶受到反作用力而快速上升，短时间内不考虑热传递。在此过程中（ ）

A. 封闭气体的体积增大、压强减小
B. 封闭气体的内能全部转化为水的机械能
C. 单位时间内容器内壁单位面积受到气体分子的撞击次数将增多
D. 气体的温度降低，每一个气体分子的速率都将减小
【答案】A
【解析】A．封闭气体膨胀，体积增大，对外做功，与外界无热交换，则气体内能减小，温度降低，则气体压强减小，选项A正确；
B．根据热力学第二定律可知，封闭气体的内能不可能全部转化为水的机械能，选项B错误；
C．气体压强减小，体积变大，气体数密度减小，气体温度降低，分子平均速率减小，则单位时间内容器内壁单位面积受到气体分子的撞击次数将减小，选项C错误；
D．气体的温度降低，分子平均速率减小，但不是每一个气体分子的速率都将减小，选项D错误。
5. 电磁炮是一种高动能武器，通过给炮弹加速获得更大的动能。图是一种电磁炮简易模型，间距为L的平行导轨水平放置，导轨间存在竖直方向、磁感应强度为B的匀强磁场，导轨一端接电动势为E、内阻为r的电源。带有炮弹的金属棒垂直放在导轨上，金属棒电阻为R，导轨电阻不计。通电后棒沿图示方向发射。则（ ）

A. 磁场方向竖直向下
B. 带有炮弹的金属棒在安培力的作用下做匀加速直线运动
C. 炮弹的出射速度与轨道的长度有关，长度越长，速度一定越大
D. 闭合开关瞬间，安培力的大小为
【答案】D
【解析】A．通电后棒沿图示方向发射，可知安培力水平向右，根据左手定则可知，磁场方向竖直向上，故A错误；
B．由于金属棒运动后会产生反向的动生电动势，使得电路电流减小，金属棒受到的安培力减小，所以带有炮弹的金属棒在安培力的作用下做加速度减小的加速直线运动，故B错误；
C．设轨道足够长，则当金属棒运动产生的电动势等于直流电源电动势时，金属棒开始做匀速直线运动，则有
解得炮弹的出射速度为
可知当轨道足够长时，炮弹的出射速度与轨道的长度无关，故C错误；
D．闭合开关瞬间，回路电流为
安培力的大小为
故D正确。
6. 如图所示是某智能手机所采用的无线充电方式的工作原理示意图（可视为理想变压器）在充电器送电线圈M中接入“220V 50Hz”交流电，手机受电线圈N中感应出交流电，已知手机的充电电流为，则手机充电时（ ）

A. 线圈M中电流为B. 线圈N中电流方向每秒改变50次
C. 线圈M和线圈N的匝数比为1∶44D. 线圈N中电压最大值为
【答案】D
【解析】A．根据理想变压器规律知线圈M和线圈N的功率相等
可得线圈M中电流为
故A错误；
B．一个周期内交流电电流方向改变两次，而理想变压器不会改变交流电的频率，故线圈N中电流的频率也为50Hz，电流方向每秒改变100次，故B错误；
C．线圈M和线圈N的匝数比为
故C错误；
D．由正弦式交变电流规律知线圈N中电压最大值为
故D正确。
故选D。
7. 如图甲所示，某同学在研究电磁感应现象时，将一线圈两端与电流传感器相连，强磁铁从长玻璃管上端由静止下落，电流传感器记录了强磁铁穿过线圈过程中电流随时间变化的图像，时刻电流为0，如图乙所示。下列说法正确的是（ ）

A. 在时刻，穿过线圈的磁通量的变化率最大
B. 在到时间内，强磁铁的加速度大于重力加速度
C. 若将强磁铁两极翻转后重复实验，将先产生负向感应电流，后产生正向感应电流
D. 在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量
【答案】C
【解析】A．时刻，感应电流为零，则产生的感应电动势为零，所以磁通量的变化率为零，故A错误；
B．根据楞次定律“来拒去留”可知到时间内磁铁受到线圈向上的作用力且初始时小于重力，由牛顿第二定律可知开始阶段加速度小于重力加速度，故B错误；
C．根据“增反减同”可知原磁场的磁感应强度方向反向后感应电流的磁场方向变成反向，所以感应电流也变为了反向，即先产生负向感应电流，后产生正向感应电流，故C正确；
D．到的时间内强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量加上线圈内产生的内能，故D错误。
故选C。
8. 氢原子钟现已运用于中国的北斗导航系统中，高性能的原子钟对导航精度的提高极为重要。氢原子能级图如图所示，大量处于n=3能级的氢原子，下列说法正确的是（ ）

A. 这群氢原子向低能级跃迁时可以发出3种不同频率的光
B. 氢原子由n=3能级跃迁到n=2能级时发出的光的波长大于由n=2能级跃迁到n=1能级时发出的光的波长
C. 这群氢原子可以吸收任意的光子能量向高能级跃迁
D. n=3能级的氢原子被电离，至少需要吸收13.6eV的能量
【答案】AB
【解析】A．大量处于n=3能级的氢原子，氢原子向低能级跃迁时可发出种不同频率的光，故A正确；
B．由n=3能级跃迁至n=2能级时发出光子的能量为
氢原子由n=2能级跃迁到n=1能级时发出光子的能量为
根据
光子的能量越大频率越高，所以氢原子由n=3能级跃迁到n=2能级时发出光子的频率小于由n=2能级跃迁至n=1能级时发出光子的频率，频率低，波长长，故B正确；
C．由波尔氢原子理论可知，氢原子由低能级向高能级跃迁，只有吸收等于两个能级的能量差的能量才能向高能级跃迁，故C错误；
D．n=3能级的氢原子被电离，应该至少需要吸收1.51eV的能量，故D错误。
故选AB。
9. 一定量的理想气体从状态a经状态b变化到状态c，其过程如图上的两条线段所示，则气体在（ ）

A. 状态a处的压强大于状态c处的压强
B. 由a变化到b的过程中，气体对外做功
C. 由b变化到c的过程中，气体的压强不变
D. 由a变化到b的过程中，从外界吸收的热量等于其增加的内能
【答案】AB
【解析】AC．根据理想气体状态方程可知
即图像的斜率为，由图可知图线Oa的斜率与Ob相等，大于Oc的斜率，故有
故A正确，C错误；
B．理想气体由a变化到b的过程为等压过程，体积增大，则气体对外做功，故B正确；
D．理想气体由a变化到b的过程中，温度升高，则内能增大，体积增大，气体对外做功，故
由热力学第一定律有
则有
可得
即气体从外界吸热，且从外界吸收的热量大于其增加的内能，故D错误。
故选AB。
10. 如图所示，在光滑绝缘水平面上，一矩形线圈以速度v1开始进入磁场，离开磁场区域后速度为v2。已知磁场区域宽度大于线圈宽度，则线圈（ ）
A. 进、出磁场过程通过截面的电荷量不同
B. 线圈在磁场中匀速运动速度为
C. 进、出磁场过程线圈中感应电流的方向相同
D. 进磁场过程中线圈产生的焦耳热Q1大于出磁场中产生的焦耳热Q2
【答案】BD
【解析】A．根据


解得
又因为

所以

进、出磁场过程通过截面的电荷量相同，故A错误；
B．设线圈在磁场中匀速运动的速度为v，进、出磁场过程中分别根据动量定理得


又因为

解得
线圈在磁场中匀速运动的速度为，故B正确；
C．根据楞次定律，进、出磁场过程线圈中感应电流的方向分别为逆时针和顺时针，故C错误；
D．根据


解得

进磁场过程中线圈产生的焦耳热Q1大于出磁场中产生的焦耳热Q2，故D正确。
故选BD。
11. 如图所示，点为两个半圆的圆心，两个半圆间的区域内（含边界）有垂直纸面向外的磁场（图中没有画出），磁感应强度大小与到圆心的距离成反比。粒子氘核（）和氦核（）分别以一定的速度从左边a、b入口进入，恰好沿着外半圆和内半圆做匀速圆周运动。已知内、外半圆的半径之比为，不计粒子的重力和粒子间的相互作用。下列说法中正确的是（ ）
A. 氘核和氦核的速度大小之比为
B. 氘核和氦核的速度大小之比为2：1
C. 氘核和氦核在磁场中运动时间之比为
D. 氘核和氦核在磁场中运动时间之比为
【答案】AD
【解析】AB．洛伦兹力提供向心力
磁感应强度大小与到圆心距离成反比，有
解得
氘核和氦核的速度大小之比为，故A正确，B错误；
CD．氘核和氦核在磁场中运动时间
可知氘核和氦核在磁场中运动时间之比为，故C错误，D正确。
故选AD。
第Ⅱ卷（非选择题 共56分）
二、非选择题：本题共5小题，共56分
12. 某同学对教材中断电自感实验做了如下改动。在两条支路上分别串联电流传感器，再按教材要求，断开电路并记录下两支路的电流情况如图所示，由图可知：

（1）断电瞬间，灯泡电流瞬间___________；（选填“增大”，“减小”或“不变”）
（2）断电瞬间，灯泡中电流与断开前方向___________；（选填“相同”或“相反”）
（3）在不改变线圈电阻等其他条件的情况下，只将铁芯拔出后重做上述实验，可观察到灯泡在断电后处于亮着的时间将___________。（选填“变长”，“变短”或“不变”）
【答案】（1）增大 （2）相反 （3）变短
【解析】（1）[1]由图可知，断电前，通过灯泡和线圈的电流均恒定，且通过线圈的电流大于通过灯泡的电流。断电瞬间，线圈产生自感电动势阻碍通过其电流减小，而此时灯泡和线圈构成一回路，从而使通过灯泡的电流瞬间增大。
（2）[2]断电前，通过灯泡的电流方向向右，断电瞬间，通过线圈的电流方向不变，与灯泡构成回路后，灯泡电流方向变为向左，即与断电前方向相反。
（3）[3]在不改变线圈电阻等其他条件的情况下，只将铁芯拔出后重做上述实验，线圈的自感系数减小，对电流减小的阻碍能力变弱，所以可观察到灯泡在断电后处于亮着的时间将变短。
13. （1）光电效应实验原理如图1所示，阴极K和阳极A被封闭在真空管内，在两极之间加一直流可变电压，可以对逸出的光电子加减速，可以用数字电压表和数字电流表测出光电管两端电压及其中电流。

（2）实验装置如图2所示，亚克力板背景板一块，用于固定器材①-⑧，
①LED光源盒（红光、蓝光、紫光），
②滑槽移动光具一个，
③GD-28光电盒，④数字电压表，
⑤数字电流表，⑥调节旋钮，
⑦电源换向开关，⑧调光旋钮。
（3）实验步骤：
第一步：断开开关S，打开蓝色光源，移动光具，使蓝光透过光电管盒小孔正对光电管读取电压表和电流表读数。如图3所示。
第二步：闭合开关，加上正向电压，旋转调压旋钮增大光电管两端电压，记录对应电压和电流数值，直至达到饱和电流。
第三步：断开开关，调整电源方向，在光电管两端加载反向电压，记录对应的电压、电流数值，直至电流为___________，记录此刻电压UC，即遏止电压。
第四步：调节调光旋钮，增大蓝光光强，重复第一步至第三步，记录对应的电压、电流数值。
第五步：更换红光和紫光，记录对应的电压、电流数值。
第六步：以电流I为纵坐标，光电管两端加载的电压U为横坐标，绘出I-U图像。
（4）数据记录，部分实验数据如表1所示。根据表1数据，绘出I-U图像，如图4所示。
表1 光电效应实验数据

（5）关于图4所示的实验结论，下列说法正确的是（ ）
A.光的颜色相同但强弱不同时，遏制电压不同
B.不同颜色光的遏制电压相同
C.紫光的遏制电压最高
D.饱和光电流的大小与光的强弱有关，同种颜色光照越强，饱和光电流越大
（6）若图4中紫光的遏止电压为-1.68V，阴极材料的逸出功为1.42eV，则紫光的波长为___________m。 （已知普朗克常量为h=6.63×10-34J∙s）。
【答案】（3）零 （5）CD或DC （6）4.0×10-7
【解析】（3）[1]第三步：断开开关，调整电源方向，在光电管两端加载反向电压，记录对应的电压、电流数值，直至电流为零，记录此刻电压UC，即遏止电压。
（5）[2]A．光的颜色相同，即频率一定，根据
可知遏制电压相同，选项A错误；
B．根据
可知，不同颜色光的频率不同，则遏制电压不相同，选项B错误；
C．紫光的频率最大，则遏制电压最高，选项C正确；
D．饱和光电流的大小与光的强弱有关，同种颜色光照越强，单位时间内逸出光电子数量越多，则饱和光电流越大，选项D正确。
（3）[3]根据
可得
14. 如图所示，一定质量气体放在体积为V0的容器中，室温为T0=300K，有一光滑导热活塞C（不占体积）将容器分为A、B两室，B室的体积是A室的两倍，A室容器上连接有一U形管（U形管内气体体积可忽略不计），两边水银柱的高度差为76cm，B室容器中连接有一阀门K，可与大气相通，外界大气压等于76cm高的水银柱所产生的压强，求：
（1）将阀门K打开后，A室的体积将变为多少？
（2）打开阀门K后，将容器内气体从300K加热到400K，U形管内两边水银面的高度差为多少？
（3）基于第（2）问的操作继续加热气体温度到500K时，U形管内两边水银面的高度差将变为多少？（结果保留三位有效数字）
【答案】（1）；（2）0；（3）8.44cm
【解析】（1）开始时pA0=2p0，，，打开阀门，A室气体等温变化，压强变为pA=p0，体积为VA，根据玻意耳定律得
pA0VA0=pAVA
得
（2）阀门打开，容器内气体始终与外界大气相通，当对容器加热时，活塞C继续向右滑动，当滑至最右端时，温度升至T，此过程为等压过程，根据
解得
T=450K
现T1=400K时，说明加热到400K时活塞不会到最右端，所以水银柱高度差为0；
（3）当容器内温度从450K升至T2=500K，便是等容过程，据查理定律得
解得
pA2=84.44cmHg
所以，此时水银高度差为
15. 中子衰变后可转化成质子和电子。通过测量质子在磁场中的运动轨迹和打到探测板上的计数率（即打到探测板上质子数与衰变产生总质子数N的比值），可研究中子（）的β衰变。如图所示，位于P点的静止中子经衰变可形成一个质子源，该质子源在纸面内可均匀发射N个质子，在P点下方放置有长度为L=2.0m以O为中点的探测板，P点离探测板的垂直距离OP为a，在探测板的上方存在方向垂直直面向里，磁感应强度大小为B的匀强磁场。不考虑粒子之间的相互作用，元电荷e=1.6×10-19C。若质子的动量P=4.8×10-21kgms-1
（1）当a=0.3m，B=0.1T时，求计数率η
（2）若a取不同的值，可通过调节B的大小获得与（1）问中同样的计数率，求B与a的关系并给出B的取值范围。
【答案】（1）；（2），
【解析】（1）根据洛伦兹力提供向心力
可得质子运动半径
运动轨迹如下图

由几何关系可知，当P点的质子出射速度方向由竖直向上逆时针旋转为竖直向下的过程中，质子将打到探测板上，故能够打在探测板上的角度为
可得计数率为
（2）由（1）中分析可知，在确保计数率相同的情况下，只要满足
结合（1）中半径公式可得
若刚好打到探测板最左端时为粒子运动所允许的最大半径，如下图

由几何关系可得
解得
由于
可得
结合B与a的关系可得
16. 如图，两根足够长的光滑固定平行金属导轨与水平面成θ角，导轨间距为d，两导体棒a和b与导轨垂直放置，两根导体棒的质量都为m、电阻都为R，回路中其余电阻不计。整个装置处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度的大小为B。在t =0时刻使a沿导轨向上作速度为v的匀速运动，同时将b由静止释放，b经过一段时间后也作匀速运动。已知d =1m，m = 0.5kg，R =0.5Ω，B=0.5T，θ=30°，g取10m/s2，不计两导体棒间的相互作用力。
（1）为使导体棒b能沿导轨向下运动，a的速度v不能超过多大？
（2）若a在平行于导轨向上的力F作用下，以v1=2m/s的速度沿导轨向上运动，试导出F与b的速率v2的函数关系式并求出v2的最大值；
（3）在（2）中，当t =2s时，b的速度达到5.06m/s，2s内回路中产生的焦耳热为13.2J，求该2s内力F做的功（结果保留三位有效数字）。
【答案】（1）10m/s；（2）8m/s；（3）14.9
【解析】（1）设a的速度为v，由于b初态速度为零，则
对b有
联立三式可得
（2）设a的速度为v1，b的速度为v2，回路电流为I，则
对a有
代入数据得
设b的最大速度为vm，则有
代入数据得
（3）对b有
即
取任意无限小△t时间
代入数据并求和得
即
将t=2s，v2=5.06m/s代入上式得
a的位移
由功能关系知
代入数据得
第一组
第二组
第三组
第四组
蓝光（弱）
蓝光（强）
紫光（弱）
红光（强）
U/V
I/A
U/V
I/A
U/V
I/A
U/V
I/A
-0.9
0.00
-0.9
0.0
-1.2
0.0
-0.2
0.0
0.0
19
0.0
2.4
0.0
0.8
0.0
0.1
1.0
4.9
1.0
6.5
1.0
1.6
1.0
0.2
2.0
7.5
2.0
10.0
2.0
2.1
2.0
0.2
3.0
9.1
3.0
13.3
3.0
2.4
3.0
0.2
4.0
9.9
4.0
15.6
4.0
2.5
4.0
0.2