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2021-2022学年山东省菏泽市高二下学期期末考试物理试题 解析版
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这是一份2021-2022学年山东省菏泽市高二下学期期末考试物理试题 解析版，共21页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 2020年12月4日，新一代“人造太阳”一中国环流二号M装置（HL—2M）正式建成并实现首次放电，为我国核聚变堆的自主设计与建造打下坚实基础。“人造太阳”实验的可控热核反应的方程是，反应原料氘（H）可以在海水中提炼，氚核（）可以用中子轰击锂核（）得到。下列说法正确的是（ ）
A. 可控热核反应前后核子数相等，生成物的质量等于反应物的质量
B. 中子轰击锂核（）反应方程为，其中X为
C. 中子轰击锂核（）发生了α衰变
D. 氘核（）和氚核（）的比结合能均小于氦核（）的比结合能
【答案】D
【解析】
【详解】A．可控热核反应属于轻核聚变反应，反应前后核子数相等，存在质量亏损，即生成物的质量小于反应物的质量，A错误；
B．根据电荷数与质量数守恒，可知X的电荷数与质量数分别为
3-1=2
1+6-3=4
则X为，B错误；
C．中子轰击锂核（Li）反应方程属于人工核转变，C错误；
D．热核反应释放能量，根据结合能与比结合能，可知氘核（H）和氚核（H）的比结合能均小于氦核（He）的比结合能，D正确。
故选D。
2. 如图为普通核反应堆的结构示意图，通过铀235链式反应实现核能的可控释放。下列关于核反应堆工作中的说法正确的是（ ）
A. 正常运行的反应堆，水泥防护层外能检测到大量粒子
B. 中子速度越快越容易发生链式反应
C. 通过改变镉棒的插入深度来控制反应速度
D. 铀核裂变时释放能量的多少与生成物种类无关
【答案】C
【解析】
【详解】A．正常运行的反应堆主要的辐射有辐射和中子辐射，所以水泥防护层外不可能检测到大量粒子，故A错误；
B．中子速度越快越不容易使链式反应发生，故B错误；
C．利用镉棒对中子吸收能力强的特点，通过改变镉棒的插入深度，从而改变中子的数量来控制反应速度，故C正确；
D．核裂变释放的能量与反应前后质量亏损有关，铀核裂变时会因产物种类不同导致质量亏损不同，释放能量不同，故D错误。
故选C。
3. 关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A. 电磁波是一种纵波
B. 变化的电场和磁场由近及远向周围传播形成了电磁波
C. 电场或磁场随时间变化时一定会产生电磁被
D. 麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波存在
【答案】B
【解析】
【详解】A．电磁波能够发生偏振现象，说明电磁波是一种横波，A错误；
B．根据麦克斯韦电磁理论，变化的电场激发出磁场，变化的磁场激发出电场，电场和磁场由近及远向周围传播形成了电磁波，B正确；
C．均匀变化的电场激发出恒定的磁场，该磁场不会激发出电场，而均匀变化的磁场激发出恒定的电场，该电场不会激发出磁场，即均匀变化的电场或均匀变化的磁场不会产生电磁波，C错误；
D．赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，D错误。
故选B。
4. 王亚平曾在第一次太空授课中展示了完美的“太空水球”，液晶电视图像色彩更加绚丽，解释上述现象用到的有关知识中说法正确的是（ ）
A. 表面张力能够使液体表面积收缩到最小
B. 表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部
C. 将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体
D. 液晶的所有物理性质均表现为各向异性
【答案】A
【解析】
【详解】A．液体由于表面张力作用，有使其表面积收缩到最小的趋势，A正确；
B．表面张力的方向跟液面相切，垂直于液面的边界线，B错误；
C．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒仍然是晶体，C错误；
D．液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似具有各向异性，不是所有物理性质均表现各向异性，D错误。
故选A。
5. 某同学学习了电磁感应相关知识后，做了探究性实验：将闭合线圈按图示方式放在电子秤上，手握条形磁铁在线圈的正上方静止，此时电子秤的示数为m0。将条形磁铁（ ）
A. 插入线圈的过程中，电子秤的示数小于
B. 抽出线圈的过程中，线圈对条形磁铁的作用力竖直向上
C. 插入线圈的过程中，线圈中感应电流沿逆时针方向（俯视）
D. 匀速插入线圈的过程中，磁铁减少的重力势能等于线圈中产生的焦耳热
【答案】C
【解析】
【详解】A．将条形磁铁插入线圈或从线圈中抽出的过程，穿过线圈的磁通量发生了变化，线圈中产生了感应电流，线圈与条形磁铁会发生相互作用，根据楞次定律的推论“来拒去留”可知，在将磁铁插入线圈（无论是匀速、加速还是减速）的过程中，线圈与磁铁相互排斥，导致电子秤的示数大于，故A错误；
B．根据楞次定律推论“来拒去留”可知抽出线圈的过程中，线圈对条形磁铁的作用力竖直向下，故B错误；
C．根据楞次定律可知插入线圈的过程中，线圈中感应电流沿逆时针方向（俯视），故C正确；
D．匀速插入线圈的过程中，磁铁受到重力、拉力、斥力作用，重力和拉力的合力所做的功等于线圈中产生的焦耳热，故D错误。
故选C。
6. 如图所示，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于圆环内径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动，运动过程中小球的电荷量不变。若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B=kt（k为取正值的常数）的磁场，那么（ ）
A. 小球仍做匀速圆周运动
B. 小球受到的磁场力不断增大
C. 小球运动过程中向心力是由洛伦兹力提供的
D. 小球先沿逆时针方向减速运动，后沿顺时针方向加速运动
【答案】D
【解析】
【详解】磁感应强度竖直向上，B随时间成正比增加，由楞次定律可知，变化的磁场产生的感生电场沿顺时针方向；小球带正电，小球所受电场力沿顺时针方向，与小球的运动方向相反，小球做减速运动，当小球速度减小到零后，小球反向做加速运动，即沿顺时针方向加速运动，速度不断增加；
AD．根据以上分析知小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后沿顺时针方向做加速运动，小球不能做匀速圆周运动，故A错误，D正确；
B．由于小球的速度先减小后增大，由洛伦兹力公式
f=qvB
可知，小球受到的磁场力先减小后增大，故B错误；
C．小球运动过程中向心力是由洛伦兹力与管壁的弹力的合力提供的，选项C错误；
故选D。
7. 图甲为某实验小组探究光电效应规律的实验装置，用a、b、c三束单色光分别照射同一光电管，得到光电流与对应电压之间的关系图像如图乙所示，下列判断正确的是（ ）
A. 单色光的强度Ia>Ib>Ic
B. 单色光的频率va>vb>vc
C. 逸出光电子的最大初动能Eka>Ekb>Ekc
D. 从开始照射到产生光电流的时间ta>tb>tc
【答案】A
【解析】
【详解】A．由乙图可知，在电压相同时，a的光强最大，其次是b的光强，最后是c的光强，故A正确；
B．由爱因斯坦的光电效应方程可得单色光的频率越大光电子的最大初动能越大，且遏止电压与光电子的最大初动能成正比，所以遏止电压越大，频率越大，应该是
vb > va =vc
故B错误；
C．由
可知，光电子的最大初动能与遏止电压成正比，所以
Ekb>Eka=Ekc
故C错误；
D．光电效应的发生不需要时间，光电流是瞬间产生的，所以三束入射光的光电流发生的时间是相等的，故D错误。
故选D。
8. 一定质量的理想气体从状态甲变化到状态乙，再从状态乙变化到状态丙，其图像如图所示。则该理想气体（ ）
A. 由甲到乙再到丙，内能先增大后减小
B. 甲、丙两状态下分子的平均动能相同
C. 由乙到丙，气体吸收1000J的热量
D. 由乙到丙，分子对容器壁单位面积的平均作用力减小
【答案】B
【解析】
【详解】B．根据理想气体状态方程
将甲、丙两状态下气体压强和气体体积代入可知，甲、丙两状态下气体温度相等。理想气体分子平均动能只与温度有关，甲、丙两状态下分子平均动能相同，B正确
A．从甲到乙，气体做等容变化，压强减小，温度减小，内能减小，结合B选项可知，由甲到乙再到丙，内能先减小后增大，A错误；
C．由乙到丙，气体体积增大，系统对外做功，即
且B选项中已分析知乙到丙过程气体内能增大，即，根据热力学第一定律
可知
即吸收热量大于1000J，C错误；
D．由乙到丙，气体压强不变，可知分子对容器壁单位面积的平均作用力不变，D错误。
故选B，
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有错选的得0分。
9. 如图所示，某小型发电站发电机输出的交流电压为500V，输出的电功率为50kW，用总电阻为3的输电线向远处送电，发电站要安装一升压变压器，到达用户再用降压变压器变为220V供用户使用（两个变压器均为理想变压器）。若要求输电线上损失功率为输电功率的0.6%，下列说法正确的是（ ）
A. 输电线上的电流为10A
B. 升压变压器的匝数比为1：100
C. 降压变压器的输入电压为4970V
D. 若用户用电功率减少，电路的输电效率也减小
【答案】AC
【解析】
【详解】A．输电线上损失的功率为
输电线上的电流为
A正确；
升压变压器副线圈两端的电压为
由
得
B错误；
C．输电线上损失的电压为
降压变压器输入电压为
C正确；
D．用户用电功率减少，则电路中的电流减少，输电线上损失的功率减少，电路的输电效率增大。D错误；
故选AC。
10. 氢原子的能级图如图所示，现有大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁，下列说法正确的是（ ）
A. 这些氢原子一定能发出6种不同频率的可见光（可见光能量范围：1.62～3.11eV）
B. 氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级时，核外电子电势能减小、动能增加
C. 氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级释放光子波长最大
D. 已知钠的逸出功为2.29eV，则氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级释放的光子从金属钠的表面打出光电子的最大初动能为10.46eV
【答案】BD
【解析】
【详解】A．n=4能级跃迁最多辐射的光子的种类有
其中光子的能量分别为
可知，合计有2种不同频率的可见光，A错误；
B．氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级时，库仑力对核外电子做正功，电子电势能减小，由于
则有
可知氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级时，轨道半径减小，动能增大，B正确；
C．氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级释放的光子能量最大，根据
可知该光的波长最小，C错误；
D．n=4能级跃迁到n=1能级释放的光子能量为12.75eV，根据光电效应方程有
D正确。
故选BD。
11. 1930年美国物理学家劳伦斯提出回旋加速器的设想，1932年研制成功。如图所示为两个半径为R的中空半圆金属盒D1、D2置于真空中，D1、D2间接有电压为U的交变电压对粒子加速，D1圆心O处粒子源产生的粒子初速度为零、质量为m、电荷量为q。匀强磁场垂直两盒面，磁感应强度大小为B，不考虑电场的变化对磁场的影响，忽略粒子的重力及在两金属盒之间运动的时间，下列说法正确的是（ ）
A. 交变电压的周期为
B. 粒子最终射出D形盒时的动能为
C. 粒子在两金属盒之间加速总次数为
D. 粒子第一次加速后和第二次加速后速度之比是1：2
【答案】ABC
【解析】
【详解】A．粒子做圆周运动，洛伦兹力提供向心力
粒子速度
粒子做圆周运动周期为
A正确；
B．粒子最终运动圆周半径为R有
动能为
B正确；
C．粒子加速过程，假设加速n次，由动能定理则有
则
C正确；
D.两次加速过程由动能定理
得
D错误；
故选ABC。
12. 如图所示，两足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ水平放置，导轨间距为L，虚线OO'垂直导轨，OO'两侧导轨所在空间区域存在着磁感应强度大小均为B的方向相反的竖直匀强磁场，两长度均为L、电阻均为R、质量均为m的金属导体棒a、b垂直导轨放在OO'左右两侧，并与导轨保持良好接触，不计其它电阻。现给导体棒a一个瞬时冲量，使a获得一个水平向右的初速度，下列关于a、b两棒此后整个运动过程的说法正确的是（ ）
A. a、b两棒组成的系统动量守恒
B. a、b两棒最终都将以大小为的速度做匀速直线运动
C. 整个过程中，流过a棒的电荷量为
D. 整个过程中，a棒上产生的焦耳热为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．由题意可知，a、b两棒中的电流大小相等，由左手定则可知，安培力方向相同，则系统的合力不为0，系统动量不守恒，故A错误；
B．由题意分析可知，a棒向右做减速运动切割磁感线，b棒向左加速运动切割磁感线，当两棒速度相等时回路中的电流为0，分别对两棒应用动量定理且取向左为正方向，有
解得
故B正确；
D．由能量守恒可得
解得
故D错误；
C．对a棒由动量定理且取向右为正方向
即
解得
故C正确。
故选BC。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 在用“油膜法估测油酸分子的大小”的实验中：
（1）取0.1mL纯油酸配制成250mL油酸酒精溶液，用注射器针头把该溶液逐滴滴入量筒，直到量筒达到1.0mL为止，恰好共滴了100滴。则1滴该溶液中含有的纯油酸体积为_____________m3。
（2）甲、乙、丙、丁四位同学分别在四个实验小组做实验，但都存在操作错误或不规范现象。
A．甲在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小一些。则这样测得的分子直径比实际值偏____________（大、小、不变）。
B．乙在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器把溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针头比原来的粗，每滴油酸酒精溶液的体积比原来的大。则这样测得的分子直径比实际值偏____________（大、小、不变）。
C．丙在计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格，导致计算的面积比实际面积大一些。则这样测得的分子直径比实际值偏____________（大、小、不变）。
D．丁在实验过程中选用的水盘水面较小，导致油酸分子不能充分扩散。则这样测得的分子直径比实际值偏____________（大、小、不变）。
【答案】 ①. ②. 大 ③. 小 ④. 小 ⑤. 大
【解析】
【详解】（1）[1]依题意，可得1滴该溶液中含有的纯油酸体积为
（2）A．[2]甲同学，因不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小一些，这样导致算出的油酸体积比实际偏大，根据
可知油酸分子直径的计算结果比实际值偏大；
B．[3]乙同学，由于拿错的针管比原来的粗，实际滴入的纯油酸变多，则在水面上形成的油膜面积变大，而一滴溶液的体积还是按照之前注射器计算的算，根据
可知测得的分子直径比实际值偏小；
C．[4]丙同学，把凡是半格左右的油膜都算成了一格，则计算的面积比实际面积大，根据
可知油酸分子直径的计算结果比实际值偏小；
D．[5]丁在实验过程中选用的水盘水面较小，导致油酸分子不能充分扩散，不能形成单分子油膜，使得测定的油膜面积偏小，根据
则这样测得的分子直径比实际值偏大。
14. 某同学利用实验室中的自耦变压器做“探究变压器线圈两端的电压与匝数关系”的实验。图甲为变压器的实物图，图乙为其内部结构图，图丙为实验原理图。除自耦变压器外实验室还提供了如下器材。
A．直流电压表；B．多用电表；C．220V交流电源；D．交直流学生电源；E．低压直流电源；F．滑动变阻器“20，2A”；G．滑动变阻器“5，0.5A”；H．开关、导线若干。
回答下列问题：
（1）实验中电源应选用______，测量电压电表应选用______，滑动变阻器应选用______；
（2）实验中原线圈的匝数用图甲刻度盘上的______表示，副线圈的匝数用图甲刻度盘上的手柄上的指针指示刻度表示。
（3）为了实验过程中的安全，下列做法正确的是______
A．为了人身安全，只能使用低压电源，所用电压不要超过12V
B．连接好电路后，应先检查电路连接是否正确，再接通电源进行实验
C．因为使用电压较低，通电时可用手直接接触裸露的导线、接线柱
D．为了测量电表的安全，测量电压时，先选用最大量程试测
（4）实验中想通过调节滑动变阻器改变副线圈上的电压，是否可行？______
（5）下表为某次实验得到的数据，从数据上发现电压比总小于匝数比，除测量误差外造成这一结果的主要原因是（说出两个原因）：①______②______
表1：实验数据记录表（表盘总刻度为240U1=12V）
【答案】 ①. D ②. B ③. F ④. 总刻度 ⑤. ABD ⑥. 不可行 ⑦. 有漏磁（磁损） ⑧. 铁芯发热（铁损）或线圈导线发热（线圈有电阻）
【解析】
【详解】（1）[1]变压器工作必须针对交流电，为了确保安全，选用交流学生电源D；
[2]由于测量的是交流电压，因此选用多用电表B的交流挡位；
[3]为确保安全，选用额定电流为2A的滑动变阻器F。
（2）[4] 原线圈的匝数是线圈的总匝数，用图甲刻度盘上的总刻度表示。
（3）[5] A．在实验中为了确保人身安全，需要使用低压电源，且电压不要超过12V，A正确；
B．为了确保安全，实验时，连接好电路后，应先检查电路连接是否正确，再接通电源进行实验，B正确；
C．即使使用电压较低，为了确保实验数据的可靠精确性，通电时也不能手直接接触裸露的导线、接线柱，C错误；
D．为了测量电表的安全，测量电压时，先选用最大量程试测，再选用小一点的量程，确保精度，D正确。
故选ABD。
（4）[6]根据变压器的电压匝数关系可知，副线圈两端电压由原线圈电压与匝数比决定，与滑动变阻器的阻值大小无关，因此实验中想通过调节滑动变阻器改变副线圈上的电压，不可行。
（5）[7][8]由于电压比总小于匝数比，说明副线圈中磁通量的变化率总小于原线圈中磁通量的变化率，原因在于该变压器并不是理想的变压器，在实际运用中既有有漏磁（磁损），又有铁芯发热（铁损）或线圈导线发热（线圈有电阻）。
15. 为防控COVID－19病毒，办公室等公共场所加强了消毒措施，如图所示为喷洒消毒液的喷壶。壶内消毒液的体积为0.4L，壶内的上部密封了1.2atm的空气0.5L。反复按压压杆A，再充入1atm的空气0.2L。设在所有过程中壶内空气可看作理想气体，且温度不变。（已知外界大气压为1 atm，1 atm=1.0×105 Pa）求：
(1)充入1 atm的空气0.2 L后壶内气体的压强；
(2)按下按柄B，消毒液从喷嘴喷出，喷洒一段时间后消毒液无法再喷出，此时壶内还有消毒液，在此过程中壶内气体质量保持不变，忽略壶内液体上方导管中液柱对壶内气体压强的影响，求壶内剩余消毒液的体积。
【答案】(1)1.6atm；(2)0.1L
【解析】
【分析】
【详解】(1)由题意知
p1=1.2atm，V1=0.5L，p0=1atm，
根据玻意耳定律可得
解得
(2)喷洒时，喷壶内的气体压强为1atm，由玻意耳定律
解得
故喷壶内剩余消毒液的体积为
16. 某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示，在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为，磁场均沿半径方向（除两区域外其它位置磁场可以忽略）。匝数为N的矩形线圈abcd的边长ab=cd=l、bc=ad=2l。线圈以角速度绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场。在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r，外接电阻为R。求：
（1）线圈切割磁感线时，感应电动势的大小Em；
（2）流过R的电流的有效值I。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）bc、ad边的运动速度
感应电动势
解得
（2）一个周期内，通电时间
R上消耗的电能
且
电流
解得
17. 如图所示，半径为R的圆形区域，圆心位于平面直角坐标系原点O，其内充满垂直于xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B0；在第四象限x≥R空间充满沿y轴正方向的匀强电场。位于x轴上的离子源以恒定速度射出电荷量为q、质量为m的正离子，离子沿x轴正方向进入磁场，经坐标点（4R，0）离开电场。已知离子离开磁场时速度方向与x轴正方向的夹角=60°。忽略离子间的相互作用，不计重力。求
（1）离子在圆形区域中运动时的速度的大小v；
（2）电场强度的大小E。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）粒子在圆形磁场中运动时，洛伦兹力充当向心力、则
由几何知识得
解得
（2）进入电场区时，纵坐标为
进入电场时速度沿坐标轴分解
粒子在电场中x轴方向做匀速直线运动，运动时间
粒子在y轴方向做匀变速直线运动，加速度
解得
18. 如图甲所示，足够长的光滑平行导轨MN、PQ竖直放置，间距L＝1m，磁感应强度为B=4T的匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的M与P两端连接阻值R=4Ω的电阻，金属导体棒ab水平紧贴在导轨上。现在外力F的作用下，使金属棒ab由某一初速度沿导轨向上运动，运动过程中流过电阻R的电流i随时间t变化的图像如图乙所示，0~1s外力F恒等于18N，不计导轨和金属导体棒的电阻，取g=10m/s2，求：
（1）金属导体棒ab的质量m；
（2）金属棒ab在1~2s通过电阻R的电量q；
（3）金属棒ab在0~2s机械能的变化量△E。
【答案】（1）1kg；（2）3C；（3）56J
【解析】
【分析】
【详解】（1）由图像0~1s电流是一个定值，可知导体棒0~1s做匀速直线运动
由
得
m=1kg
（2）1~2s电流
i=2t
得
另法：由图像的物理意义可知，图线与横轴所围成的面积表示电量，故金属棒ab在1~2s通过电阻R的电量
q=3C
（3）因
由图像可知0~1s电流i=2A
得
由以上式结合1~2s图像i=kt可知1~2s做匀加速直线运动
即2s时的速度
（t≥1s）
又0~1s金属棒上升的高度
1~2s金属棒上升的高度
金属棒ab在0~2s机械能的变化量
得
△E=56J
实验次数
1
2
3
4
5
指针指示刻度
40
60
80
120
200
U2/N
1.90
2.92
3.94
5.96
9.98
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 2020年12月4日，新一代“人造太阳”一中国环流二号M装置（HL—2M）正式建成并实现首次放电，为我国核聚变堆的自主设计与建造打下坚实基础。“人造太阳”实验的可控热核反应的方程是，反应原料氘（H）可以在海水中提炼，氚核（）可以用中子轰击锂核（）得到。下列说法正确的是（ ）
A. 可控热核反应前后核子数相等，生成物的质量等于反应物的质量
B. 中子轰击锂核（）反应方程为，其中X为
C. 中子轰击锂核（）发生了α衰变
D. 氘核（）和氚核（）的比结合能均小于氦核（）的比结合能
【答案】D
【解析】
【详解】A．可控热核反应属于轻核聚变反应，反应前后核子数相等，存在质量亏损，即生成物的质量小于反应物的质量，A错误；
B．根据电荷数与质量数守恒，可知X的电荷数与质量数分别为
3-1=2
1+6-3=4
则X为，B错误；
C．中子轰击锂核（Li）反应方程属于人工核转变，C错误；
D．热核反应释放能量，根据结合能与比结合能，可知氘核（H）和氚核（H）的比结合能均小于氦核（He）的比结合能，D正确。
故选D。
2. 如图为普通核反应堆的结构示意图，通过铀235链式反应实现核能的可控释放。下列关于核反应堆工作中的说法正确的是（ ）
A. 正常运行的反应堆，水泥防护层外能检测到大量粒子
B. 中子速度越快越容易发生链式反应
C. 通过改变镉棒的插入深度来控制反应速度
D. 铀核裂变时释放能量的多少与生成物种类无关
【答案】C
【解析】
【详解】A．正常运行的反应堆主要的辐射有辐射和中子辐射，所以水泥防护层外不可能检测到大量粒子，故A错误；
B．中子速度越快越不容易使链式反应发生，故B错误；
C．利用镉棒对中子吸收能力强的特点，通过改变镉棒的插入深度，从而改变中子的数量来控制反应速度，故C正确；
D．核裂变释放的能量与反应前后质量亏损有关，铀核裂变时会因产物种类不同导致质量亏损不同，释放能量不同，故D错误。
故选C。
3. 关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A. 电磁波是一种纵波
B. 变化的电场和磁场由近及远向周围传播形成了电磁波
C. 电场或磁场随时间变化时一定会产生电磁被
D. 麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波存在
【答案】B
【解析】
【详解】A．电磁波能够发生偏振现象，说明电磁波是一种横波，A错误；
B．根据麦克斯韦电磁理论，变化的电场激发出磁场，变化的磁场激发出电场，电场和磁场由近及远向周围传播形成了电磁波，B正确；
C．均匀变化的电场激发出恒定的磁场，该磁场不会激发出电场，而均匀变化的磁场激发出恒定的电场，该电场不会激发出磁场，即均匀变化的电场或均匀变化的磁场不会产生电磁波，C错误；
D．赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，D错误。
故选B。
4. 王亚平曾在第一次太空授课中展示了完美的“太空水球”，液晶电视图像色彩更加绚丽，解释上述现象用到的有关知识中说法正确的是（ ）
A. 表面张力能够使液体表面积收缩到最小
B. 表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部
C. 将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体
D. 液晶的所有物理性质均表现为各向异性
【答案】A
【解析】
【详解】A．液体由于表面张力作用，有使其表面积收缩到最小的趋势，A正确；
B．表面张力的方向跟液面相切，垂直于液面的边界线，B错误；
C．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒仍然是晶体，C错误；
D．液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似具有各向异性，不是所有物理性质均表现各向异性，D错误。
故选A。
5. 某同学学习了电磁感应相关知识后，做了探究性实验：将闭合线圈按图示方式放在电子秤上，手握条形磁铁在线圈的正上方静止，此时电子秤的示数为m0。将条形磁铁（ ）
A. 插入线圈的过程中，电子秤的示数小于
B. 抽出线圈的过程中，线圈对条形磁铁的作用力竖直向上
C. 插入线圈的过程中，线圈中感应电流沿逆时针方向（俯视）
D. 匀速插入线圈的过程中，磁铁减少的重力势能等于线圈中产生的焦耳热
【答案】C
【解析】
【详解】A．将条形磁铁插入线圈或从线圈中抽出的过程，穿过线圈的磁通量发生了变化，线圈中产生了感应电流，线圈与条形磁铁会发生相互作用，根据楞次定律的推论“来拒去留”可知，在将磁铁插入线圈（无论是匀速、加速还是减速）的过程中，线圈与磁铁相互排斥，导致电子秤的示数大于，故A错误；
B．根据楞次定律推论“来拒去留”可知抽出线圈的过程中，线圈对条形磁铁的作用力竖直向下，故B错误；
C．根据楞次定律可知插入线圈的过程中，线圈中感应电流沿逆时针方向（俯视），故C正确；
D．匀速插入线圈的过程中，磁铁受到重力、拉力、斥力作用，重力和拉力的合力所做的功等于线圈中产生的焦耳热，故D错误。
故选C。
6. 如图所示，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于圆环内径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动，运动过程中小球的电荷量不变。若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B=kt（k为取正值的常数）的磁场，那么（ ）
A. 小球仍做匀速圆周运动
B. 小球受到的磁场力不断增大
C. 小球运动过程中向心力是由洛伦兹力提供的
D. 小球先沿逆时针方向减速运动，后沿顺时针方向加速运动
【答案】D
【解析】
【详解】磁感应强度竖直向上，B随时间成正比增加，由楞次定律可知，变化的磁场产生的感生电场沿顺时针方向；小球带正电，小球所受电场力沿顺时针方向，与小球的运动方向相反，小球做减速运动，当小球速度减小到零后，小球反向做加速运动，即沿顺时针方向加速运动，速度不断增加；
AD．根据以上分析知小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后沿顺时针方向做加速运动，小球不能做匀速圆周运动，故A错误，D正确；
B．由于小球的速度先减小后增大，由洛伦兹力公式
f=qvB
可知，小球受到的磁场力先减小后增大，故B错误；
C．小球运动过程中向心力是由洛伦兹力与管壁的弹力的合力提供的，选项C错误；
故选D。
7. 图甲为某实验小组探究光电效应规律的实验装置，用a、b、c三束单色光分别照射同一光电管，得到光电流与对应电压之间的关系图像如图乙所示，下列判断正确的是（ ）
A. 单色光的强度Ia>Ib>Ic
B. 单色光的频率va>vb>vc
C. 逸出光电子的最大初动能Eka>Ekb>Ekc
D. 从开始照射到产生光电流的时间ta>tb>tc
【答案】A
【解析】
【详解】A．由乙图可知，在电压相同时，a的光强最大，其次是b的光强，最后是c的光强，故A正确；
B．由爱因斯坦的光电效应方程可得单色光的频率越大光电子的最大初动能越大，且遏止电压与光电子的最大初动能成正比，所以遏止电压越大，频率越大，应该是
vb > va =vc
故B错误；
C．由
可知，光电子的最大初动能与遏止电压成正比，所以
Ekb>Eka=Ekc
故C错误；
D．光电效应的发生不需要时间，光电流是瞬间产生的，所以三束入射光的光电流发生的时间是相等的，故D错误。
故选D。
8. 一定质量的理想气体从状态甲变化到状态乙，再从状态乙变化到状态丙，其图像如图所示。则该理想气体（ ）
A. 由甲到乙再到丙，内能先增大后减小
B. 甲、丙两状态下分子的平均动能相同
C. 由乙到丙，气体吸收1000J的热量
D. 由乙到丙，分子对容器壁单位面积的平均作用力减小
【答案】B
【解析】
【详解】B．根据理想气体状态方程
将甲、丙两状态下气体压强和气体体积代入可知，甲、丙两状态下气体温度相等。理想气体分子平均动能只与温度有关，甲、丙两状态下分子平均动能相同，B正确
A．从甲到乙，气体做等容变化，压强减小，温度减小，内能减小，结合B选项可知，由甲到乙再到丙，内能先减小后增大，A错误；
C．由乙到丙，气体体积增大，系统对外做功，即
且B选项中已分析知乙到丙过程气体内能增大，即，根据热力学第一定律
可知
即吸收热量大于1000J，C错误；
D．由乙到丙，气体压强不变，可知分子对容器壁单位面积的平均作用力不变，D错误。
故选B，
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有错选的得0分。
9. 如图所示，某小型发电站发电机输出的交流电压为500V，输出的电功率为50kW，用总电阻为3的输电线向远处送电，发电站要安装一升压变压器，到达用户再用降压变压器变为220V供用户使用（两个变压器均为理想变压器）。若要求输电线上损失功率为输电功率的0.6%，下列说法正确的是（ ）
A. 输电线上的电流为10A
B. 升压变压器的匝数比为1：100
C. 降压变压器的输入电压为4970V
D. 若用户用电功率减少，电路的输电效率也减小
【答案】AC
【解析】
【详解】A．输电线上损失的功率为
输电线上的电流为
A正确；
升压变压器副线圈两端的电压为
由
得
B错误；
C．输电线上损失的电压为
降压变压器输入电压为
C正确；
D．用户用电功率减少，则电路中的电流减少，输电线上损失的功率减少，电路的输电效率增大。D错误；
故选AC。
10. 氢原子的能级图如图所示，现有大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁，下列说法正确的是（ ）
A. 这些氢原子一定能发出6种不同频率的可见光（可见光能量范围：1.62～3.11eV）
B. 氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级时，核外电子电势能减小、动能增加
C. 氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级释放光子波长最大
D. 已知钠的逸出功为2.29eV，则氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级释放的光子从金属钠的表面打出光电子的最大初动能为10.46eV
【答案】BD
【解析】
【详解】A．n=4能级跃迁最多辐射的光子的种类有
其中光子的能量分别为
可知，合计有2种不同频率的可见光，A错误；
B．氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级时，库仑力对核外电子做正功，电子电势能减小，由于
则有
可知氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级时，轨道半径减小，动能增大，B正确；
C．氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级释放的光子能量最大，根据
可知该光的波长最小，C错误；
D．n=4能级跃迁到n=1能级释放的光子能量为12.75eV，根据光电效应方程有
D正确。
故选BD。
11. 1930年美国物理学家劳伦斯提出回旋加速器的设想，1932年研制成功。如图所示为两个半径为R的中空半圆金属盒D1、D2置于真空中，D1、D2间接有电压为U的交变电压对粒子加速，D1圆心O处粒子源产生的粒子初速度为零、质量为m、电荷量为q。匀强磁场垂直两盒面，磁感应强度大小为B，不考虑电场的变化对磁场的影响，忽略粒子的重力及在两金属盒之间运动的时间，下列说法正确的是（ ）
A. 交变电压的周期为
B. 粒子最终射出D形盒时的动能为
C. 粒子在两金属盒之间加速总次数为
D. 粒子第一次加速后和第二次加速后速度之比是1：2
【答案】ABC
【解析】
【详解】A．粒子做圆周运动，洛伦兹力提供向心力
粒子速度
粒子做圆周运动周期为
A正确；
B．粒子最终运动圆周半径为R有
动能为
B正确；
C．粒子加速过程，假设加速n次，由动能定理则有
则
C正确；
D.两次加速过程由动能定理
得
D错误；
故选ABC。
12. 如图所示，两足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ水平放置，导轨间距为L，虚线OO'垂直导轨，OO'两侧导轨所在空间区域存在着磁感应强度大小均为B的方向相反的竖直匀强磁场，两长度均为L、电阻均为R、质量均为m的金属导体棒a、b垂直导轨放在OO'左右两侧，并与导轨保持良好接触，不计其它电阻。现给导体棒a一个瞬时冲量，使a获得一个水平向右的初速度，下列关于a、b两棒此后整个运动过程的说法正确的是（ ）
A. a、b两棒组成的系统动量守恒
B. a、b两棒最终都将以大小为的速度做匀速直线运动
C. 整个过程中，流过a棒的电荷量为
D. 整个过程中，a棒上产生的焦耳热为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．由题意可知，a、b两棒中的电流大小相等，由左手定则可知，安培力方向相同，则系统的合力不为0，系统动量不守恒，故A错误；
B．由题意分析可知，a棒向右做减速运动切割磁感线，b棒向左加速运动切割磁感线，当两棒速度相等时回路中的电流为0，分别对两棒应用动量定理且取向左为正方向，有
解得
故B正确；
D．由能量守恒可得
解得
故D错误；
C．对a棒由动量定理且取向右为正方向
即
解得
故C正确。
故选BC。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 在用“油膜法估测油酸分子的大小”的实验中：
（1）取0.1mL纯油酸配制成250mL油酸酒精溶液，用注射器针头把该溶液逐滴滴入量筒，直到量筒达到1.0mL为止，恰好共滴了100滴。则1滴该溶液中含有的纯油酸体积为_____________m3。
（2）甲、乙、丙、丁四位同学分别在四个实验小组做实验，但都存在操作错误或不规范现象。
A．甲在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小一些。则这样测得的分子直径比实际值偏____________（大、小、不变）。
B．乙在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器把溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针头比原来的粗，每滴油酸酒精溶液的体积比原来的大。则这样测得的分子直径比实际值偏____________（大、小、不变）。
C．丙在计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格，导致计算的面积比实际面积大一些。则这样测得的分子直径比实际值偏____________（大、小、不变）。
D．丁在实验过程中选用的水盘水面较小，导致油酸分子不能充分扩散。则这样测得的分子直径比实际值偏____________（大、小、不变）。
【答案】 ①. ②. 大 ③. 小 ④. 小 ⑤. 大
【解析】
【详解】（1）[1]依题意，可得1滴该溶液中含有的纯油酸体积为
（2）A．[2]甲同学，因不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小一些，这样导致算出的油酸体积比实际偏大，根据
可知油酸分子直径的计算结果比实际值偏大；
B．[3]乙同学，由于拿错的针管比原来的粗，实际滴入的纯油酸变多，则在水面上形成的油膜面积变大，而一滴溶液的体积还是按照之前注射器计算的算，根据
可知测得的分子直径比实际值偏小；
C．[4]丙同学，把凡是半格左右的油膜都算成了一格，则计算的面积比实际面积大，根据
可知油酸分子直径的计算结果比实际值偏小；
D．[5]丁在实验过程中选用的水盘水面较小，导致油酸分子不能充分扩散，不能形成单分子油膜，使得测定的油膜面积偏小，根据
则这样测得的分子直径比实际值偏大。
14. 某同学利用实验室中的自耦变压器做“探究变压器线圈两端的电压与匝数关系”的实验。图甲为变压器的实物图，图乙为其内部结构图，图丙为实验原理图。除自耦变压器外实验室还提供了如下器材。
A．直流电压表；B．多用电表；C．220V交流电源；D．交直流学生电源；E．低压直流电源；F．滑动变阻器“20，2A”；G．滑动变阻器“5，0.5A”；H．开关、导线若干。
回答下列问题：
（1）实验中电源应选用______，测量电压电表应选用______，滑动变阻器应选用______；
（2）实验中原线圈的匝数用图甲刻度盘上的______表示，副线圈的匝数用图甲刻度盘上的手柄上的指针指示刻度表示。
（3）为了实验过程中的安全，下列做法正确的是______
A．为了人身安全，只能使用低压电源，所用电压不要超过12V
B．连接好电路后，应先检查电路连接是否正确，再接通电源进行实验
C．因为使用电压较低，通电时可用手直接接触裸露的导线、接线柱
D．为了测量电表的安全，测量电压时，先选用最大量程试测
（4）实验中想通过调节滑动变阻器改变副线圈上的电压，是否可行？______
（5）下表为某次实验得到的数据，从数据上发现电压比总小于匝数比，除测量误差外造成这一结果的主要原因是（说出两个原因）：①______②______
表1：实验数据记录表（表盘总刻度为240U1=12V）
【答案】 ①. D ②. B ③. F ④. 总刻度 ⑤. ABD ⑥. 不可行 ⑦. 有漏磁（磁损） ⑧. 铁芯发热（铁损）或线圈导线发热（线圈有电阻）
【解析】
【详解】（1）[1]变压器工作必须针对交流电，为了确保安全，选用交流学生电源D；
[2]由于测量的是交流电压，因此选用多用电表B的交流挡位；
[3]为确保安全，选用额定电流为2A的滑动变阻器F。
（2）[4] 原线圈的匝数是线圈的总匝数，用图甲刻度盘上的总刻度表示。
（3）[5] A．在实验中为了确保人身安全，需要使用低压电源，且电压不要超过12V，A正确；
B．为了确保安全，实验时，连接好电路后，应先检查电路连接是否正确，再接通电源进行实验，B正确；
C．即使使用电压较低，为了确保实验数据的可靠精确性，通电时也不能手直接接触裸露的导线、接线柱，C错误；
D．为了测量电表的安全，测量电压时，先选用最大量程试测，再选用小一点的量程，确保精度，D正确。
故选ABD。
（4）[6]根据变压器的电压匝数关系可知，副线圈两端电压由原线圈电压与匝数比决定，与滑动变阻器的阻值大小无关，因此实验中想通过调节滑动变阻器改变副线圈上的电压，不可行。
（5）[7][8]由于电压比总小于匝数比，说明副线圈中磁通量的变化率总小于原线圈中磁通量的变化率，原因在于该变压器并不是理想的变压器，在实际运用中既有有漏磁（磁损），又有铁芯发热（铁损）或线圈导线发热（线圈有电阻）。
15. 为防控COVID－19病毒，办公室等公共场所加强了消毒措施，如图所示为喷洒消毒液的喷壶。壶内消毒液的体积为0.4L，壶内的上部密封了1.2atm的空气0.5L。反复按压压杆A，再充入1atm的空气0.2L。设在所有过程中壶内空气可看作理想气体，且温度不变。（已知外界大气压为1 atm，1 atm=1.0×105 Pa）求：
(1)充入1 atm的空气0.2 L后壶内气体的压强；
(2)按下按柄B，消毒液从喷嘴喷出，喷洒一段时间后消毒液无法再喷出，此时壶内还有消毒液，在此过程中壶内气体质量保持不变，忽略壶内液体上方导管中液柱对壶内气体压强的影响，求壶内剩余消毒液的体积。
【答案】(1)1.6atm；(2)0.1L
【解析】
【分析】
【详解】(1)由题意知
p1=1.2atm，V1=0.5L，p0=1atm，
根据玻意耳定律可得
解得
(2)喷洒时，喷壶内的气体压强为1atm，由玻意耳定律
解得
故喷壶内剩余消毒液的体积为
16. 某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示，在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为，磁场均沿半径方向（除两区域外其它位置磁场可以忽略）。匝数为N的矩形线圈abcd的边长ab=cd=l、bc=ad=2l。线圈以角速度绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场。在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r，外接电阻为R。求：
（1）线圈切割磁感线时，感应电动势的大小Em；
（2）流过R的电流的有效值I。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）bc、ad边的运动速度
感应电动势
解得
（2）一个周期内，通电时间
R上消耗的电能
且
电流
解得
17. 如图所示，半径为R的圆形区域，圆心位于平面直角坐标系原点O，其内充满垂直于xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B0；在第四象限x≥R空间充满沿y轴正方向的匀强电场。位于x轴上的离子源以恒定速度射出电荷量为q、质量为m的正离子，离子沿x轴正方向进入磁场，经坐标点（4R，0）离开电场。已知离子离开磁场时速度方向与x轴正方向的夹角=60°。忽略离子间的相互作用，不计重力。求
（1）离子在圆形区域中运动时的速度的大小v；
（2）电场强度的大小E。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）粒子在圆形磁场中运动时，洛伦兹力充当向心力、则
由几何知识得
解得
（2）进入电场区时，纵坐标为
进入电场时速度沿坐标轴分解
粒子在电场中x轴方向做匀速直线运动，运动时间
粒子在y轴方向做匀变速直线运动，加速度
解得
18. 如图甲所示，足够长的光滑平行导轨MN、PQ竖直放置，间距L＝1m，磁感应强度为B=4T的匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的M与P两端连接阻值R=4Ω的电阻，金属导体棒ab水平紧贴在导轨上。现在外力F的作用下，使金属棒ab由某一初速度沿导轨向上运动，运动过程中流过电阻R的电流i随时间t变化的图像如图乙所示，0~1s外力F恒等于18N，不计导轨和金属导体棒的电阻，取g=10m/s2，求：
（1）金属导体棒ab的质量m；
（2）金属棒ab在1~2s通过电阻R的电量q；
（3）金属棒ab在0~2s机械能的变化量△E。
【答案】（1）1kg；（2）3C；（3）56J
【解析】
【分析】
【详解】（1）由图像0~1s电流是一个定值，可知导体棒0~1s做匀速直线运动
由
得
m=1kg
（2）1~2s电流
i=2t
得
另法：由图像的物理意义可知，图线与横轴所围成的面积表示电量，故金属棒ab在1~2s通过电阻R的电量
q=3C
（3）因
由图像可知0~1s电流i=2A
得
由以上式结合1~2s图像i=kt可知1~2s做匀加速直线运动
即2s时的速度
（t≥1s）
又0~1s金属棒上升的高度
1~2s金属棒上升的高度
金属棒ab在0~2s机械能的变化量
得
△E=56J
实验次数
1
2
3
4
5
指针指示刻度
40
60
80
120
200
U2/N
1.90
2.92
3.94
5.96
9.98
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