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高二物理期末模拟卷01（人教版2019）-2023-2024学年高中下学期期末模拟考试
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（全解全析）
注意事项：
1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。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．回答第Ⅰ卷时，选出每小题答案后，用2B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。写在本试卷上无效。
3．回答第Ⅱ卷时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
4．测试范围：选择性必修二和选择性必修三全部内容（人教版2019）。
5．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12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．铑106的半衰期约370天，衰变方程为，下列说法正确的是（ ）
A．根据题中方程式无法判断X粒子的种类
B．采取低温冷冻的措施可适当降低辐射风险和辐射剂量
C．的比结合能比的比结合能大，衰变时释放能量
D．任意370天中，1000个原子核将会有500个发生衰变
【答案】C
【详解】A．根据质量数守恒，X粒子的质量数为0，电荷数守恒，可知X粒子为，故A错误；B．温度与辐射剂量没有关系，也不能降低辐射风险，故B错误；
C．衰变后新核更稳定，即新核比结合能更大，则的比结合能比的比结合能大，且衰变时释放能量，故C正确；
D．半衰期描述的是统计规律，只有对大量原子核才有意义，故D错误。
故选C。
2．在光的照射下物体表面能发射出电子的现象，叫做光电效应。实验发现，用紫外线照射金属锌能产生光电效应，而可见光照射不能使锌发生光电效应，这是因为（ ）
A．可见光的频率小于金属锌的截止频率
B．可见光的波长小于金属锌的极限波长
C．可见光的波长小于紫外线的波长
D．可见光的强度小于紫外线的强度
【答案】A
【详解】AB．根据光电效应方程，有，可见光的频率小于金属锌的截止频率，所以可见光照射不能使锌发生光电效应。又，联立，解得，可知可见光的波长大于金属锌的极限波长，所以可见光照射不能使锌发生光电效应。故A正确；B错误；
C．可见光的波长大于紫外线的波长。故C错误；
D．根据AB选项分析可知，是否发生光电效应与入射光的强度无关。故D错误。
故选A。
3．根据玻尔的原子理论，可认为氢原子的核外电子绕核做匀速圆周运动。若处于基态的氢原子具有的电势能为，当其吸收频率为的光子时恰好发生电离。电子的电荷量为e，质量为m，静电力常量为k，普朗克常量为h。以下说法正确的是（ ）
A．氢原子的核外电子由离核较远轨道跃迁到离核较近轨道上时，原子能量减小
B．氢原子处于基态时的能量是
C．氢原子从基态跃迁到激发态后，核外电子动能增加，电势能减小
D．氢原子处于基态时的轨道半径
【答案】A
【详解】A．氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离原子核较近的轨道上时，能量减小，减小的能量以光子的形式释放出来。故A正确；
B．为发生光电效应的光子能量，并非氢原子基态能量。故B错误；
C．氢原子从基态跃迁到激发态后，其运动半径变大，此时电场力对核外电子做负功，故电势能增大，动能减小。故C错误；
D．根据光电效应逸出功公式可知，因此，电场力提供了电子运动时的向心力，可得，，与之前的公式联立可得，故D错误。
故选A。
4．太赫兹（THz）波是指频率在0.1~10THz（波长为）范围内的电磁波，利用该频段可以加深和拓展人类对物理学、化学、天文学、信息学和生命科学中一些基本科学问题的认识，通过和电磁波谱对比，下列说法正确的是（ ）
A．太赫兹波比红光更容易发生明显衍射
B．太赫兹波比紫外线的能量更大
C．太赫兹波比短波频率更小
D．太赫兹波可以用于工业探伤
【答案】A
【详解】A．发生衍射现象的条件是尺度或者孔径小于波长，太赫兹波长比红光大，更容易发生明显衍射，故A正确；
B．由，可知，波长越大，频率越小，太赫兹波长比紫外线大，频率低于紫外线，根据爱因斯坦的光子说，可知它的光子的能量比紫外线光子的能量更小，故B错误；
C．太赫兹波长比短波小，频率比短波大，故C错误；
D．由于频率越高，其穿透力越强，太赫兹波频率远低于X射线，其比X射线穿透能力更弱，不可以用于工业探伤，故D错误。
故选A。
5．如图所示，水滴在洁净的玻璃面上扩展形成薄层，附着在玻璃上；在蜡面上可来回滚动而不会扩展成薄层。下列说法正确的是（ ）
A．水浸润石蜡
B．玻璃面上的水没有表面张力
C．蜡面上水滴呈扁平形主要是由于表面张力
D．水与玻璃的相互作用比水分子间的相互作用强
【答案】D
【详解】水滴在洁净的玻璃面上扩展形成薄层，是浸润现象，说明水和玻璃的相互作用比水分子之间的相互作用强，玻璃面上的水存在表面张力，在蜡面上可来回滚动而不会扩展成薄层，是不浸润现象，水在蜡面上不浸润，则水分子间表现为引力。故选D。
6．在某物理课堂上老师组织学生进行趣味小活动，让几位同学与一电动势为3V的干电池、开关、一个有铁芯的线圈按图示方式连接，实验中人会有轻微触电的感觉，若开关闭合且达到稳定后线圈中电流为，下列分析正确的是（ ）
A．断开开关时线圈中的电流会逐渐减小
B．断开开关后瞬间流过人体的电流小于
C．人有触电感觉时流过人体的电流方向为A→B
D．人有触电感觉时流过人体的电流大于流过线圈的电流
【答案】A
【详解】A．断开电键时，由于线圈的电流减小而产生自感电动势，而阻碍电流的减小，电流会逐渐减小，故A正确；
C．当断开时，多匝线圈产生自感电动势，电流方向不变，此时线圈的电流从左向右，流过人的电流从右向左，即从B向A，故C错误；
BD．当断开时，多匝线圈电流产生自感现象，从而产生较大的自感电动势，此时人与线圈组成一个闭合的回路，流过人体的电流与流过线圈的电流相等，大于电路稳定时流过人体的电流，因此会有触电感觉，故BD错误。
故选A。
7．1925年，戴维森在一次实验中发现了电子的衍射现象，电子束在多晶Au上的电子衍射图样如图所示，通过大量的实验发现，质子也能产生衍射现象。在某次实验中质子和电子的动能相同，下列说法中不正确的是（ ）
A．电子具有波粒二象性
B．在一定条件下，电子束也能产生干涉现象
C．实验中电子的动量更大
D．实验中电子的物质波更长
【答案】C
【详解】A．电子本身具有粒子性，电子束能产生衍射现象，可知电子具有波粒二象性，故A正确，不符合题意；
B．根据上述，电子具有波粒二象性，由于干涉和衍射是波的特性，可知电子束在一定条件下也能够发生干涉现象，故B正确，不符合题意；
C．根据，，解得，由于质子质量大于电子，当质子和电子的动能相同时，质子的动量更大，故C错误，符合题意；
D．物质波的表达式有，结合上述解得，由于质子质量大于电子，当质子和电子的动能相同时，电子的物质波更长，故D正确，不符合题意。
故选C。
8．为了使在磁场中转动的绝缘轮快速停下来，小明同学设计了以下四种方案：图甲、乙中磁场方向与轮子的转轴平行，图甲中在轮上固定闭合金属线圈，图乙中在轮上固定未闭合金属线圈；图丙、丁中磁场方向与轮子的转轴垂直，图丙中在轮上固定闭合金属线框，图丁中在轮上固定一些细金属棒。四种方案中效果最好的是（ ）
A．甲B．乙C．丙D．丁
【答案】C
【详解】AB．图甲和图乙中当轮子转动时，穿过线圈的磁通量都是不变的，不会产生感生感应电流，则不会有磁场力阻碍轮子的运动，故AB错误；
C．图丙中在轮上固定一些闭合金属线框，线框长边与轮子转轴平行，当轮子转动时会产生感应电动势，形成感应电流，则会产生磁场力阻碍轮子转动，使轮子很快停下来，故C正确；
D．图丁中在轮上固定一些细金属棒，当轮子转动时会产生感应电动势，但是不会形成感应电流，则也不会产生磁场力阻碍轮子转动，故D错误。
故选C。
9．如图所示是一定质量理想气体的状态变化图线。已知是等温膨胀过程，则对于图中所示的4个过程中，以下说法中正确的是（ ）
A．可能既不吸热也不放热
B．过程气体对外做功最多，内能增加也最多
C．各状态下，单位体积内的气体分子个数都相同
D．过程气体内能的减少量不可能恰好等于气体对外做的功
【答案】BC
【详解】由理想气体状态方程得，，，，由于可由图得。
A．温度升高，内能增加，体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体一定吸热。故A错误；
B．过程温度升高最多，内能增加也最多。由气体对外做功公式知，过程气体对外做功最多。故B正确；
C．各状态下，体积相同，分子数也相同，所以单位体积内的气体分子个数都相同，故C正确
D．过程气体内能的减少量可能恰好等于气体对外做的功，由热力学第一定律可知，吸热和放热为0，故D错误。
故选BC。
10．车载手机无线充电是一种方便的充电方式，可以让驾驶者在驾车过程中无须使用充电线连接手机而给手机充电。这种技术利用了电磁感应原理，通过在车内安装一个无线充电器，向放置在充电器上的手机发送电能。整个装置的示意图如图所示，电力输送线圈匝数与接受线圈的匝数之比为22：1，输电线圈的电压。不计充电过程的电能损失。下列说法正确的是（ ）
A．若输电线圈的电流为逆时针方向（俯视图）且增大，则接受线圈的电流方向也为逆时针
B．无线充电的频率为25Hz
C．接受线圈两端电压的有效值为5V
D．接受线圈两端的最大电压为10V
【答案】BC
【详解】A．由楞次定律有，当输电线圈增加逆时针（俯视图）的电流时，则通过接受线圈的磁通量增加，接受线圈产生的磁场与原来的磁场方向相反，则接受线圈的电流方向为顺时针，选项A错误；
B．由，可得频率，选项B正确；
CD．由，可知，接受线圈两端电压的有效值为5V，最大值为，选项C正确、D错误。
故选BC。
11．研究光电效应中遏止电压、光电流大小与照射光的频率及强弱等物理量关系的电路如图甲所示。图中阳极A和阴极K间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调。分别用a、b、c三束单色光照射阴极K，调节A、K间的电压U的大小，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示。已知电子的电荷量为e，则下列说法正确的是（ ）
A．单色光a的频率等于单色光b的频率
B．单色光a的频率大于单色光c的频率
C．单色光a的强度大于单色光b的强度
D．单色光c与单色光a的光子能量之差为
【答案】AD
【详解】A．由图像可知，单色光ab的截止电压相等，根据,可知，单色光a的频率等于单色光b的频率，选项A正确；
B．单色光a的截止电压小于单色光c的截止电压，根据,可知，单色光a的频率小于单色光c的频率，选项B错误；
C．单色光a的饱和光电流小于b的饱和光电流，可知单色光a的强度小于单色光b的强度，选项C错误；
D．根据，可知，，单色光c与单色光a的光子能量之差为，选项D正确。
故选AD。
12．如图甲所示，汽缸内封闭了一定质量的气体（可视为理想气体），可移动的活塞与容器壁光滑接触，开始时活塞处于Ⅰ位置静止，经历某个过程后，活塞运动到Ⅱ位置（图中未标出）重新静止，活塞处于这两个位置时，汽缸内各速率区间的气体分子数n占总分子数N的百分比与分子速率v之间的关系分别如图乙中Ⅰ（实线）和Ⅱ（虚线）所示，忽略大气压强的变化，下列说法中错误的是（））
A．在状态Ⅰ时气体分子平均动能较大
B．在状态Ⅱ时气体的压强较大
C．在状态Ⅰ时汽缸内单位时间、单位面积上碰撞器壁的气体分子数较多
D．每一个气体分子在状态Ⅱ时都比在状态Ⅰ时的速率大
【答案】ABD
【详解】A．由图像乙可知，气体在状态Ⅱ时，速率较大的分子占据的比例较大，则分子平均速率较大，温度较高，A错误；
B．气体进行等压变化，则气体在两个状态的压强相等，B错误；
C．从状态Ⅰ到状态Ⅱ的过程是等压变化，且温度升高，气体的体积变大，气体在状态Ⅰ时分子平均作用力较小，则单位时间、单位面积上碰撞器壁的气体分子数较多，C正确；
D．气体在状态Ⅱ时，速率较大的分子占据的比例较大，则分子平均速率较大，并非每一个分子的速率都大于状态Ⅰ时的速率，D错误。
故选ABD。
第Ⅱ卷
二、实验题：本题共2小题，共15分。
13．（6分）如图所示为J2425型可拆卸式学生变压器，若在图中左侧接线柱“0”和“1”之间接入学生电源的交流5V挡，则应该用多用电表的 挡（选填“”、“”、“”或“mA”）在右侧线圈进行相关测量，此时原线圈接入电路的匝数为 匝，现测得右侧线圈“0”和“2”之间的电压为交流10.3V，小明认为变压比与匝数比有较大误差，分析其原因，主要是 。
A．铁芯未闭合 B．副线圈有电阻
C．铁芯中存在涡流 D．未用电表测定原线圈的电压
【答案】 100 D
【详解】接入交流电经过变压器输出的也是交流电，故应该用多用电表的挡在右侧线圈进行相关测量；
图中J2425型可拆卸式学生变压器各接线柱对应的数字表示倍率为“”的匝数，故此时原线圈接入电路的匝数为，右侧线圈“0”和“2”间的匝数为200匝，当变压器为理想变压器时接入交流5V时输出电压为，故可知右侧线圈“0”和“2”之间的电压不可能超过，若又存在铁芯未闭合、副线圈有电阻和铁芯中存在涡流时右侧线圈“0”和“2”之间的电压只会更小于，故可知测得右侧线圈“0”和“2”之间的电压为交流10.3V时的主要原因是未用电表测定原线圈的实际电压，原线圈的电压实际上高于。故选D。
14．（9分）利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强p和体积V（等于注射器示数V0与塑料管容积ΔV之和），逐次增加砝码质量，采集多组数据。
(1)在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的温度和 。
(2)关于该实验下列说法正确的是_______
A．活塞涂润滑油可减小摩擦，便于气体压强的测量
B．实验时需要测量注射器的内径
C．注射器没有完全竖直而是略微倾斜，对实验结论没有影响
D．外界大气压强发生变化，不会影响实验结论
(3)在实验过程中，实验小组记录了多组数据，其中第3组中空气柱的压强应该填
(4)利用上述表格数据进行描点拟合，作出的图像，更接近真实的是_______
A． B． C． D．
(5)甲乙两同学进行实验时，乙同学在记录数据时漏掉了ΔV，则在计算pV乘积时，甲同学计算结果与乙同学计算结果之差会随p的增大而 （填“增大”、“减小”或“不变”）。
【答案】(1)质量 (2)CD (3)1.2500 (4)B (5)增大
【详解】（1）在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的温度和质量；
（2）A．压强的测量是通过压强传感器，与活塞是否有摩擦无关，选项A错误；
B．由于气体的体积与长度成正比，所以实验中不需要测量注射器的内径，选项B错误；
CD．气体的压强是通过压强传感器测量，则注射器没有完全竖直而是略微倾斜，对实验结论没有影响，外界大气压强发生变化，不会影响实验结论，选项CD正确，故选CD。
（3）根据，可得。
（4）根据，可得，则图像是过原点的直线，但是随气体被压缩，体积较小，会少量漏气，则图像斜率减小，则图像为B。
（5）由于在测量中ΔV是保持不变的，设测量出的注射器示数为V，则准确的表达式应为p（V+ΔV），的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值为pΔV，所以随着压强的增大，ΔV不变，故pΔV增大。
三、计算题：本题共4小题，共37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
15．（6分）使用储气钢瓶时，应尽量避免阳光直射。在某次安全警示实验中，实验员取来一只容积为40L的氧气瓶，瓶内气体压强为1.50MPa。经暴晒后，连同瓶内气体，温度从27℃上升至57℃。认为瓶中气体为理想气体，忽略钢瓶的体积变化。
（1）求暴晒后瓶内气体的压强；
（2）为避免压强过大，储气钢瓶上装有安全阀。重复上述实验时，打开安全阀卸压，待瓶内压强降至1.10MPa时，安全阀关闭。此时，瓶内剩余的气体与原有气体质量之比是多少？
【答案】（1）；（2）2:3
【详解】（1）瓶内气体可视为等容变化，根据查理定律有
其中，
解得
（2）根据理想气体状态方程有
解得
则有
即瓶内剩余的气体与原有气体质量之比为2:3。
16．（6分）如图所示，一半径为R的半球形特种玻璃，除底面外，半球的表面均涂有一层薄薄的吸光物质，球心为为紧贴球面涂层下的一点，且满足与底面垂直．将一单色点光源置于A点，发现半球底面的透光面积占底面面积的，求：
（1）特种玻璃的折射率n；
（2）若半球形特种玻璃的底面涂吸光物质，而其它地方不涂，当点光源从O点向A点移动过程中，距O点多远时，球面上的某些地方开始无光透出．
【答案】（1）2；（2）
【详解】（1）做出光的传播图像，如图
半球底面的透光面积占底面面积的，根据可知
设临界角为C，则有
根据全反射临界角公式有
解得
（2）根据几何关系如图，此时有
得
17．（11分）如图所示，MN和PQ是两根足够长、互相平行、倾斜放置的粗糙金属导轨，导轨间距为L，导轨与水平面的夹角为，质量为的金属杆与导轨间的动摩擦因数为。导轨上端通过导线和开关、分别与阻值为R的定值电阻和一开始不带电的电容器相连，整个装置处在垂直于导轨平面向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。已知重力加速度为g，电容器的电容，导轨及金属杆的电阻不计，金属杆ab始终与导轨垂直且接触良好，不考虑电容器的充放电辐射电磁波的能量。
（1）若闭合，断开，让金属杆由静止释放，求电阻R上的最大电压
（2）若闭合，断开，让金属杆由静止释放到电阻R上的电压达到最大时金属杆运动的位移为，求此过程中产生的总热量；
（3）若断开，闭合，让金属杆由静止释放，当电容器带电量为q时，求金属杆运动的距离x。
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）金属杆由静止释放，稳定后做匀速运动，设电路中的电流为，则
电阻上的最大电压为
解得
（2）金属杆速度达到最大时有
解得
根据功能关系有
解得
（3）设经过极短的时间，金属杆速度的变化为，电容器的充电电流为
根据牛顿第二定律有
解得金属杆做匀加速直线运动的加速度为
当电容器上电量为时，金属杆的速度为，则
根据匀变速直线运动的规律可知
解得
18．（14分）如图所示为某款质谱仪的工作原理示意图，此质谱仪由以下几部分构成：离子源S、加速电场PQ，静电分析器、偏转磁场、记录板，静电分析器通道中心线的半径为R，通道内有均匀辐向的电场，中心线处的电场强度大小为E，记录板MN紧靠静电分析器水平放置，静电分析器和记录板下方分布着范围足够大的匀强磁场，离子源S可以发射初速度不计的正离子，已知该离子源发射的质子经过加速电场加速后进入静电分析器，恰能沿静电分析器中心线做匀速圆周运动，之后竖直向下飞入匀强磁场，最终水平偏转距离d后打在记录板上，设质子的质量为m，电荷量为q，求：
（1）加速电场的电压U；
（2）匀强磁场的磁感应强度大小B；
（3）若匀强磁场区域磁感应强度大小的波动范围为，为使质子与氘核打在记录板上的位置不重合，ΔB的取值范围。
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）设质子经过加速电场加速后速度为v，根据动能定理可得
质子在静电分析器中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律可得
联立解得，
（2）设质子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径为r1，根据几何关系可得
质子在匀强磁场中运动时，根据牛顿第二定律可得
联立解得
（3）氘核在静电分析器和匀强磁场中分别做匀速圆周运动，经过与质子类似的推导可得，氘核在匀强磁场中做圆周运动的半径为
若质子在磁感应强度为与氘核在磁感应强度为时，打在记录板上同一位置，此时二者做圆周运动的半径相等，即
解得
则ΔB的取值范围为
序号
注射器示数V0与塑料管容积之和
空气柱的压强p/105 Pa
1
20
1.0000
2
18
1.1111
3
16
4
14
1.4286
5
12
1.6667
6
10
2.0000
7
8
2.4375
8
6
3.0833
（全解全析）
注意事项：
1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。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．回答第Ⅰ卷时，选出每小题答案后，用2B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。写在本试卷上无效。
3．回答第Ⅱ卷时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
4．测试范围：选择性必修二和选择性必修三全部内容（人教版2019）。
5．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12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．铑106的半衰期约370天，衰变方程为，下列说法正确的是（ ）
A．根据题中方程式无法判断X粒子的种类
B．采取低温冷冻的措施可适当降低辐射风险和辐射剂量
C．的比结合能比的比结合能大，衰变时释放能量
D．任意370天中，1000个原子核将会有500个发生衰变
【答案】C
【详解】A．根据质量数守恒，X粒子的质量数为0，电荷数守恒，可知X粒子为，故A错误；B．温度与辐射剂量没有关系，也不能降低辐射风险，故B错误；
C．衰变后新核更稳定，即新核比结合能更大，则的比结合能比的比结合能大，且衰变时释放能量，故C正确；
D．半衰期描述的是统计规律，只有对大量原子核才有意义，故D错误。
故选C。
2．在光的照射下物体表面能发射出电子的现象，叫做光电效应。实验发现，用紫外线照射金属锌能产生光电效应，而可见光照射不能使锌发生光电效应，这是因为（ ）
A．可见光的频率小于金属锌的截止频率
B．可见光的波长小于金属锌的极限波长
C．可见光的波长小于紫外线的波长
D．可见光的强度小于紫外线的强度
【答案】A
【详解】AB．根据光电效应方程，有，可见光的频率小于金属锌的截止频率，所以可见光照射不能使锌发生光电效应。又，联立，解得，可知可见光的波长大于金属锌的极限波长，所以可见光照射不能使锌发生光电效应。故A正确；B错误；
C．可见光的波长大于紫外线的波长。故C错误；
D．根据AB选项分析可知，是否发生光电效应与入射光的强度无关。故D错误。
故选A。
3．根据玻尔的原子理论，可认为氢原子的核外电子绕核做匀速圆周运动。若处于基态的氢原子具有的电势能为，当其吸收频率为的光子时恰好发生电离。电子的电荷量为e，质量为m，静电力常量为k，普朗克常量为h。以下说法正确的是（ ）
A．氢原子的核外电子由离核较远轨道跃迁到离核较近轨道上时，原子能量减小
B．氢原子处于基态时的能量是
C．氢原子从基态跃迁到激发态后，核外电子动能增加，电势能减小
D．氢原子处于基态时的轨道半径
【答案】A
【详解】A．氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离原子核较近的轨道上时，能量减小，减小的能量以光子的形式释放出来。故A正确；
B．为发生光电效应的光子能量，并非氢原子基态能量。故B错误；
C．氢原子从基态跃迁到激发态后，其运动半径变大，此时电场力对核外电子做负功，故电势能增大，动能减小。故C错误；
D．根据光电效应逸出功公式可知，因此，电场力提供了电子运动时的向心力，可得，，与之前的公式联立可得，故D错误。
故选A。
4．太赫兹（THz）波是指频率在0.1~10THz（波长为）范围内的电磁波，利用该频段可以加深和拓展人类对物理学、化学、天文学、信息学和生命科学中一些基本科学问题的认识，通过和电磁波谱对比，下列说法正确的是（ ）
A．太赫兹波比红光更容易发生明显衍射
B．太赫兹波比紫外线的能量更大
C．太赫兹波比短波频率更小
D．太赫兹波可以用于工业探伤
【答案】A
【详解】A．发生衍射现象的条件是尺度或者孔径小于波长，太赫兹波长比红光大，更容易发生明显衍射，故A正确；
B．由，可知，波长越大，频率越小，太赫兹波长比紫外线大，频率低于紫外线，根据爱因斯坦的光子说，可知它的光子的能量比紫外线光子的能量更小，故B错误；
C．太赫兹波长比短波小，频率比短波大，故C错误；
D．由于频率越高，其穿透力越强，太赫兹波频率远低于X射线，其比X射线穿透能力更弱，不可以用于工业探伤，故D错误。
故选A。
5．如图所示，水滴在洁净的玻璃面上扩展形成薄层，附着在玻璃上；在蜡面上可来回滚动而不会扩展成薄层。下列说法正确的是（ ）
A．水浸润石蜡
B．玻璃面上的水没有表面张力
C．蜡面上水滴呈扁平形主要是由于表面张力
D．水与玻璃的相互作用比水分子间的相互作用强
【答案】D
【详解】水滴在洁净的玻璃面上扩展形成薄层，是浸润现象，说明水和玻璃的相互作用比水分子之间的相互作用强，玻璃面上的水存在表面张力，在蜡面上可来回滚动而不会扩展成薄层，是不浸润现象，水在蜡面上不浸润，则水分子间表现为引力。故选D。
6．在某物理课堂上老师组织学生进行趣味小活动，让几位同学与一电动势为3V的干电池、开关、一个有铁芯的线圈按图示方式连接，实验中人会有轻微触电的感觉，若开关闭合且达到稳定后线圈中电流为，下列分析正确的是（ ）
A．断开开关时线圈中的电流会逐渐减小
B．断开开关后瞬间流过人体的电流小于
C．人有触电感觉时流过人体的电流方向为A→B
D．人有触电感觉时流过人体的电流大于流过线圈的电流
【答案】A
【详解】A．断开电键时，由于线圈的电流减小而产生自感电动势，而阻碍电流的减小，电流会逐渐减小，故A正确；
C．当断开时，多匝线圈产生自感电动势，电流方向不变，此时线圈的电流从左向右，流过人的电流从右向左，即从B向A，故C错误；
BD．当断开时，多匝线圈电流产生自感现象，从而产生较大的自感电动势，此时人与线圈组成一个闭合的回路，流过人体的电流与流过线圈的电流相等，大于电路稳定时流过人体的电流，因此会有触电感觉，故BD错误。
故选A。
7．1925年，戴维森在一次实验中发现了电子的衍射现象，电子束在多晶Au上的电子衍射图样如图所示，通过大量的实验发现，质子也能产生衍射现象。在某次实验中质子和电子的动能相同，下列说法中不正确的是（ ）
A．电子具有波粒二象性
B．在一定条件下，电子束也能产生干涉现象
C．实验中电子的动量更大
D．实验中电子的物质波更长
【答案】C
【详解】A．电子本身具有粒子性，电子束能产生衍射现象，可知电子具有波粒二象性，故A正确，不符合题意；
B．根据上述，电子具有波粒二象性，由于干涉和衍射是波的特性，可知电子束在一定条件下也能够发生干涉现象，故B正确，不符合题意；
C．根据，，解得，由于质子质量大于电子，当质子和电子的动能相同时，质子的动量更大，故C错误，符合题意；
D．物质波的表达式有，结合上述解得，由于质子质量大于电子，当质子和电子的动能相同时，电子的物质波更长，故D正确，不符合题意。
故选C。
8．为了使在磁场中转动的绝缘轮快速停下来，小明同学设计了以下四种方案：图甲、乙中磁场方向与轮子的转轴平行，图甲中在轮上固定闭合金属线圈，图乙中在轮上固定未闭合金属线圈；图丙、丁中磁场方向与轮子的转轴垂直，图丙中在轮上固定闭合金属线框，图丁中在轮上固定一些细金属棒。四种方案中效果最好的是（ ）
A．甲B．乙C．丙D．丁
【答案】C
【详解】AB．图甲和图乙中当轮子转动时，穿过线圈的磁通量都是不变的，不会产生感生感应电流，则不会有磁场力阻碍轮子的运动，故AB错误；
C．图丙中在轮上固定一些闭合金属线框，线框长边与轮子转轴平行，当轮子转动时会产生感应电动势，形成感应电流，则会产生磁场力阻碍轮子转动，使轮子很快停下来，故C正确；
D．图丁中在轮上固定一些细金属棒，当轮子转动时会产生感应电动势，但是不会形成感应电流，则也不会产生磁场力阻碍轮子转动，故D错误。
故选C。
9．如图所示是一定质量理想气体的状态变化图线。已知是等温膨胀过程，则对于图中所示的4个过程中，以下说法中正确的是（ ）
A．可能既不吸热也不放热
B．过程气体对外做功最多，内能增加也最多
C．各状态下，单位体积内的气体分子个数都相同
D．过程气体内能的减少量不可能恰好等于气体对外做的功
【答案】BC
【详解】由理想气体状态方程得，，，，由于可由图得。
A．温度升高，内能增加，体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体一定吸热。故A错误；
B．过程温度升高最多，内能增加也最多。由气体对外做功公式知，过程气体对外做功最多。故B正确；
C．各状态下，体积相同，分子数也相同，所以单位体积内的气体分子个数都相同，故C正确
D．过程气体内能的减少量可能恰好等于气体对外做的功，由热力学第一定律可知，吸热和放热为0，故D错误。
故选BC。
10．车载手机无线充电是一种方便的充电方式，可以让驾驶者在驾车过程中无须使用充电线连接手机而给手机充电。这种技术利用了电磁感应原理，通过在车内安装一个无线充电器，向放置在充电器上的手机发送电能。整个装置的示意图如图所示，电力输送线圈匝数与接受线圈的匝数之比为22：1，输电线圈的电压。不计充电过程的电能损失。下列说法正确的是（ ）
A．若输电线圈的电流为逆时针方向（俯视图）且增大，则接受线圈的电流方向也为逆时针
B．无线充电的频率为25Hz
C．接受线圈两端电压的有效值为5V
D．接受线圈两端的最大电压为10V
【答案】BC
【详解】A．由楞次定律有，当输电线圈增加逆时针（俯视图）的电流时，则通过接受线圈的磁通量增加，接受线圈产生的磁场与原来的磁场方向相反，则接受线圈的电流方向为顺时针，选项A错误；
B．由，可得频率，选项B正确；
CD．由，可知，接受线圈两端电压的有效值为5V，最大值为，选项C正确、D错误。
故选BC。
11．研究光电效应中遏止电压、光电流大小与照射光的频率及强弱等物理量关系的电路如图甲所示。图中阳极A和阴极K间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调。分别用a、b、c三束单色光照射阴极K，调节A、K间的电压U的大小，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示。已知电子的电荷量为e，则下列说法正确的是（ ）
A．单色光a的频率等于单色光b的频率
B．单色光a的频率大于单色光c的频率
C．单色光a的强度大于单色光b的强度
D．单色光c与单色光a的光子能量之差为
【答案】AD
【详解】A．由图像可知，单色光ab的截止电压相等，根据,可知，单色光a的频率等于单色光b的频率，选项A正确；
B．单色光a的截止电压小于单色光c的截止电压，根据,可知，单色光a的频率小于单色光c的频率，选项B错误；
C．单色光a的饱和光电流小于b的饱和光电流，可知单色光a的强度小于单色光b的强度，选项C错误；
D．根据，可知，，单色光c与单色光a的光子能量之差为，选项D正确。
故选AD。
12．如图甲所示，汽缸内封闭了一定质量的气体（可视为理想气体），可移动的活塞与容器壁光滑接触，开始时活塞处于Ⅰ位置静止，经历某个过程后，活塞运动到Ⅱ位置（图中未标出）重新静止，活塞处于这两个位置时，汽缸内各速率区间的气体分子数n占总分子数N的百分比与分子速率v之间的关系分别如图乙中Ⅰ（实线）和Ⅱ（虚线）所示，忽略大气压强的变化，下列说法中错误的是（））
A．在状态Ⅰ时气体分子平均动能较大
B．在状态Ⅱ时气体的压强较大
C．在状态Ⅰ时汽缸内单位时间、单位面积上碰撞器壁的气体分子数较多
D．每一个气体分子在状态Ⅱ时都比在状态Ⅰ时的速率大
【答案】ABD
【详解】A．由图像乙可知，气体在状态Ⅱ时，速率较大的分子占据的比例较大，则分子平均速率较大，温度较高，A错误；
B．气体进行等压变化，则气体在两个状态的压强相等，B错误；
C．从状态Ⅰ到状态Ⅱ的过程是等压变化，且温度升高，气体的体积变大，气体在状态Ⅰ时分子平均作用力较小，则单位时间、单位面积上碰撞器壁的气体分子数较多，C正确；
D．气体在状态Ⅱ时，速率较大的分子占据的比例较大，则分子平均速率较大，并非每一个分子的速率都大于状态Ⅰ时的速率，D错误。
故选ABD。
第Ⅱ卷
二、实验题：本题共2小题，共15分。
13．（6分）如图所示为J2425型可拆卸式学生变压器，若在图中左侧接线柱“0”和“1”之间接入学生电源的交流5V挡，则应该用多用电表的 挡（选填“”、“”、“”或“mA”）在右侧线圈进行相关测量，此时原线圈接入电路的匝数为 匝，现测得右侧线圈“0”和“2”之间的电压为交流10.3V，小明认为变压比与匝数比有较大误差，分析其原因，主要是 。
A．铁芯未闭合 B．副线圈有电阻
C．铁芯中存在涡流 D．未用电表测定原线圈的电压
【答案】 100 D
【详解】接入交流电经过变压器输出的也是交流电，故应该用多用电表的挡在右侧线圈进行相关测量；
图中J2425型可拆卸式学生变压器各接线柱对应的数字表示倍率为“”的匝数，故此时原线圈接入电路的匝数为，右侧线圈“0”和“2”间的匝数为200匝，当变压器为理想变压器时接入交流5V时输出电压为，故可知右侧线圈“0”和“2”之间的电压不可能超过，若又存在铁芯未闭合、副线圈有电阻和铁芯中存在涡流时右侧线圈“0”和“2”之间的电压只会更小于，故可知测得右侧线圈“0”和“2”之间的电压为交流10.3V时的主要原因是未用电表测定原线圈的实际电压，原线圈的电压实际上高于。故选D。
14．（9分）利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强p和体积V（等于注射器示数V0与塑料管容积ΔV之和），逐次增加砝码质量，采集多组数据。
(1)在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的温度和 。
(2)关于该实验下列说法正确的是_______
A．活塞涂润滑油可减小摩擦，便于气体压强的测量
B．实验时需要测量注射器的内径
C．注射器没有完全竖直而是略微倾斜，对实验结论没有影响
D．外界大气压强发生变化，不会影响实验结论
(3)在实验过程中，实验小组记录了多组数据，其中第3组中空气柱的压强应该填
(4)利用上述表格数据进行描点拟合，作出的图像，更接近真实的是_______
A． B． C． D．
(5)甲乙两同学进行实验时，乙同学在记录数据时漏掉了ΔV，则在计算pV乘积时，甲同学计算结果与乙同学计算结果之差会随p的增大而 （填“增大”、“减小”或“不变”）。
【答案】(1)质量 (2)CD (3)1.2500 (4)B (5)增大
【详解】（1）在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的温度和质量；
（2）A．压强的测量是通过压强传感器，与活塞是否有摩擦无关，选项A错误；
B．由于气体的体积与长度成正比，所以实验中不需要测量注射器的内径，选项B错误；
CD．气体的压强是通过压强传感器测量，则注射器没有完全竖直而是略微倾斜，对实验结论没有影响，外界大气压强发生变化，不会影响实验结论，选项CD正确，故选CD。
（3）根据，可得。
（4）根据，可得，则图像是过原点的直线，但是随气体被压缩，体积较小，会少量漏气，则图像斜率减小，则图像为B。
（5）由于在测量中ΔV是保持不变的，设测量出的注射器示数为V，则准确的表达式应为p（V+ΔV），的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值为pΔV，所以随着压强的增大，ΔV不变，故pΔV增大。
三、计算题：本题共4小题，共37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
15．（6分）使用储气钢瓶时，应尽量避免阳光直射。在某次安全警示实验中，实验员取来一只容积为40L的氧气瓶，瓶内气体压强为1.50MPa。经暴晒后，连同瓶内气体，温度从27℃上升至57℃。认为瓶中气体为理想气体，忽略钢瓶的体积变化。
（1）求暴晒后瓶内气体的压强；
（2）为避免压强过大，储气钢瓶上装有安全阀。重复上述实验时，打开安全阀卸压，待瓶内压强降至1.10MPa时，安全阀关闭。此时，瓶内剩余的气体与原有气体质量之比是多少？
【答案】（1）；（2）2:3
【详解】（1）瓶内气体可视为等容变化，根据查理定律有
其中，
解得
（2）根据理想气体状态方程有
解得
则有
即瓶内剩余的气体与原有气体质量之比为2:3。
16．（6分）如图所示，一半径为R的半球形特种玻璃，除底面外，半球的表面均涂有一层薄薄的吸光物质，球心为为紧贴球面涂层下的一点，且满足与底面垂直．将一单色点光源置于A点，发现半球底面的透光面积占底面面积的，求：
（1）特种玻璃的折射率n；
（2）若半球形特种玻璃的底面涂吸光物质，而其它地方不涂，当点光源从O点向A点移动过程中，距O点多远时，球面上的某些地方开始无光透出．
【答案】（1）2；（2）
【详解】（1）做出光的传播图像，如图
半球底面的透光面积占底面面积的，根据可知
设临界角为C，则有
根据全反射临界角公式有
解得
（2）根据几何关系如图，此时有
得
17．（11分）如图所示，MN和PQ是两根足够长、互相平行、倾斜放置的粗糙金属导轨，导轨间距为L，导轨与水平面的夹角为，质量为的金属杆与导轨间的动摩擦因数为。导轨上端通过导线和开关、分别与阻值为R的定值电阻和一开始不带电的电容器相连，整个装置处在垂直于导轨平面向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。已知重力加速度为g，电容器的电容，导轨及金属杆的电阻不计，金属杆ab始终与导轨垂直且接触良好，不考虑电容器的充放电辐射电磁波的能量。
（1）若闭合，断开，让金属杆由静止释放，求电阻R上的最大电压
（2）若闭合，断开，让金属杆由静止释放到电阻R上的电压达到最大时金属杆运动的位移为，求此过程中产生的总热量；
（3）若断开，闭合，让金属杆由静止释放，当电容器带电量为q时，求金属杆运动的距离x。
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）金属杆由静止释放，稳定后做匀速运动，设电路中的电流为，则
电阻上的最大电压为
解得
（2）金属杆速度达到最大时有
解得
根据功能关系有
解得
（3）设经过极短的时间，金属杆速度的变化为，电容器的充电电流为
根据牛顿第二定律有
解得金属杆做匀加速直线运动的加速度为
当电容器上电量为时，金属杆的速度为，则
根据匀变速直线运动的规律可知
解得
18．（14分）如图所示为某款质谱仪的工作原理示意图，此质谱仪由以下几部分构成：离子源S、加速电场PQ，静电分析器、偏转磁场、记录板，静电分析器通道中心线的半径为R，通道内有均匀辐向的电场，中心线处的电场强度大小为E，记录板MN紧靠静电分析器水平放置，静电分析器和记录板下方分布着范围足够大的匀强磁场，离子源S可以发射初速度不计的正离子，已知该离子源发射的质子经过加速电场加速后进入静电分析器，恰能沿静电分析器中心线做匀速圆周运动，之后竖直向下飞入匀强磁场，最终水平偏转距离d后打在记录板上，设质子的质量为m，电荷量为q，求：
（1）加速电场的电压U；
（2）匀强磁场的磁感应强度大小B；
（3）若匀强磁场区域磁感应强度大小的波动范围为，为使质子与氘核打在记录板上的位置不重合，ΔB的取值范围。
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）设质子经过加速电场加速后速度为v，根据动能定理可得
质子在静电分析器中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律可得
联立解得，
（2）设质子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径为r1，根据几何关系可得
质子在匀强磁场中运动时，根据牛顿第二定律可得
联立解得
（3）氘核在静电分析器和匀强磁场中分别做匀速圆周运动，经过与质子类似的推导可得，氘核在匀强磁场中做圆周运动的半径为
若质子在磁感应强度为与氘核在磁感应强度为时，打在记录板上同一位置，此时二者做圆周运动的半径相等，即
解得
则ΔB的取值范围为
序号
注射器示数V0与塑料管容积之和
空气柱的压强p/105 Pa
1
20
1.0000
2
18
1.1111
3
16
4
14
1.4286
5
12
1.6667
6
10
2.0000
7
8
2.4375
8
6
3.0833
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