2022-2023学年高二下学期期末考前必刷卷：物理01卷（人教版2019选择性必修第二册+选择性必修第三册）（全解全析）

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2022-2023学年高二下学期期末考前必刷卷物理·全解全析1．如图甲所示，一条南北走向的小路，路口设有出入道闸，每侧道闸金属杆长L，当有车辆通过时杆会从水平位置匀速转过直到竖起，所用时间为t。此处地磁场方向如图乙所示，B为地磁场总量，为地磁场水平分量，、、分别为地磁场在x、y、z三个方向上的分量大小。则杆在转动升起的过程中，两端电势差的大小计算表达式为（    ） A． B． C． D．【答案】A【解析】杆从水平位置匀速转过直到竖起，所用时间为，可知金属杆的角速度为由于小路沿南北方向，则金属杆转动过程切割磁场分量，则金属杆两端电势差的大小为联立解得故选A。2．下列说法正确的是（　　）A．图甲为氡222的衰变规律，若原来有1000个氡222，经过一个半衰期，一定还剩余500个B．某黑体在不同温度下的辐射强度与波长的关系如图乙所示，则热力学温度T1>T2C．同一光电管的光电流与电压之间的关系曲线如图丙所示，则入射光的频率关系为D．图丁为康普顿效应的示意图，入射光子与静止的电子发生碰撞，碰后散射光的波长变短【答案】B【解析】A．研究单个或少量原子的半衰期无意义，半衰期是统计学规律，只有对大量的原子的研究才有意义，故A错误；B．温度越高，黑体辐射的强度越强，且黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，因此由图乙可知，热力学温度T1>T2，故B正确；C．由爱因斯坦的光电效应方程即光电子的额最大初动能与遏止电压之间的关系有即根据图丙可得因此可知故C错误；D．图丁为康普顿效应的示意图，入射光子与静止的电子发生碰撞，碰撞后有一部分能量转移给了电子，而由光子能量可知，碰撞后光子的频率减小了，则其波长变长，故D错误。故选B。3．关于分子动理论，下列说法正确的是（　　）A．图甲为扩散现象，表明分子间有间隙和分子在做永不停息的无规则运动B．图乙为水中炭粒运动位置的连线图，连线表示炭粒做布朗运动的实际轨迹C．图丙为分子力与分子间距关系图，分子间距从增大时，分子力先变小后变大D．图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线②对应的温度较低【答案】A【解析】A．图甲为扩散现象，表明分子间有间隙和分子在做永不停息的无规则运动，故A正确；B．图乙为水中炭粒运动位置的连线图，连线不表示炭粒做布朗运动的实际轨迹，故B错误；C．图丙为分子力与分子间距关系图，分子间距从增大时，分子力整体表现为引力，且先变大后变小，故C错误；D．图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，温度越高分子热运动越剧烈，分子运动剧烈是指速率大的分子所占的比例大，因此可知，曲线②对应的温度较高，故D错误。故选A。4．如图所示，10匝矩形线框处在磁感应强度的匀强磁场中，绕垂直磁场的轴以恒定角速度在匀强磁场中转动，线框电阻不计，面积为，线框通过滑环与一理想自耦变压器的原线圈相连，副线圈接有一只灯泡L（规格为“”）和滑动变阻器，电流表视为理想电表，则下列正确的是（　　）A．若从图示线框位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为B．当灯泡正常发光时，原、副线圈的匝数比为C．若将滑动变阻器滑片向上移动，则电流表示数增大D．若将自耦变压器触头向下滑动，灯泡会变亮【答案】B【解析】A．若从图示线框位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为故A错误；B．原线圈电压为灯泡电压即副线圈电压为所以原、副线圈的匝数比为故B正确；C．若将滑动变阻器滑片向上移动，滑动变阻器有效电阻增大，则副线圈电流变小，根据电流关系可知原线圈电流减小，即电流表示数变小，故C错误；D．若将自耦变压器触头向下滑动，则副线圈匝数减小，根据变压器电压规律可知副线圈电压减小，所以灯泡会变暗，故D错误。故选B。5．如图所示，是光滑的金属轨道，沿竖直方向，沿水平方向，是一根金属直杆如图所示立在导轨上，直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动，运动过程中Q端始终在上，空间存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，则在杆滑动的过程中，下列判断正确的是（　　）A．感应电流的方向始终是由B．感应电流的方向先是由，后是由C．受磁场力的方向垂直杆向左D．受磁场力的方向先垂直于杆向左下，后垂直于杆向右上【答案】D【解析】AB．在PQ杆滑动的过程中，△POQ的面积先增大，后减小，穿过△POQ磁通量先增大，后减小，根据楞次定律可知感应电流的方向先是由P→Q，后是由Q→P，故AB错误；CD．由左手定则可知PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左下，后垂直于杆向右上，故C错误，D正确。故选D。6．如图所示，一绝缘容器内部为长方体空腔，容器内盛有NaCl的水溶液，容器上下端装有铂电极A和C，置于与容器表面垂直的匀强磁场中，开关K闭合前容器两侧P、Q两管中液面等高，闭合开关后，下列说法正确的是（　　）A．M处钠离子浓度大于N处钠离子浓度B．M处氯离子浓度小于N处氯离子浓度C．M处电势高于N处电势D．P管中液面低于Q管中液面【答案】A【解析】ABC．依据正离子的定向移动方向与电流方向相同，而负离子移动方向与电流方向相反，根据左手定则可知，钠离子、氯离子均向M处偏转，则M处和N处仍呈电中性，因此M处电势和N点电势相等，钠离子、氯离子浓度均大于N处，故A正确，BC错误；D．当开关闭合时，液体中有从A到C方向的电流，根据左手定则可知，液体将受到向M的安培力作用，在液面内部将产生压强，因此P端的液面将比Q端的高，故D错误。故选A。7．某同学根据查阅到的某种热敏电阻的特性曲线（如图1），设计了图2所示的恒温箱温度控制电路。图2中，为热敏电阻，为可变电阻，控制系统可视作的电阻，电源的电动势，内阻不计。当通过控制系统的电流小于时，加热系统将开启，为恒温箱加热；当通过控制系统的电流等于时，加热系统将关闭。下列说法正确的是（　　）A．若要使恒温箱内温度保持20℃，应将调为B．若要使恒温箱内温度升高，应将增大C．若恒温箱内温度降低，通过控制系统的电流将增大D．保持不变，通过控制系统的电流大小随恒温箱内的温度均匀变化【答案】B【解析】A．制系统的电流等于时，电路中的总电阻20℃热敏电阻的阻值为若要使恒温箱内温度保持20℃，应将调为A错误；B．由于加热系统关闭的电流临界值2mA一定，即加热系统关闭的电路中临界的总电阻始终4500Ω。可知若要使恒温箱内保持的温度值升高，即热敏电阻的阻值减小，则必须使增大，B正确；C．若恒温箱内温度降低，热敏电阻阻值增大，通过控制系统的电流减小，C错误；D．根据图1可知，恒温箱内的温度与热敏电阻的阻值成线性关系，通过控制系统的电流可知，通过控制系统的电流大小与热敏电阻的阻值不是线性关系，即保持不变，通过控制系统的电流大小随恒温箱内的温度不是均匀变化，D错误。故选B。8．一根长度为L质量为m的粗细可忽略的导体棒A静止在一个足够长的光滑绝缘半圆柱体顶端，导体棒中通有垂直纸面向外大小为I的电流，其截面如图，现让导体棒由静止滑下，一段时间后从某一位置P离开半圆柱体。若在圆心O处加一根垂直于截面通电情况与A相同的导体棒B（图中未画出），其它条件不变，则关于导体棒A离开半圆柱体的位置说法中正确的是（　　）A．可能在P的左上方B．可能仍在P处C．一定在P、Q之间某处D．可能在Q处【答案】D【解析】假设截面半圆半径为R，体的位置距离OQ的高度为h，此时径向与竖直方向的夹角为，下滑过程中由动能定理可得由右手定则可得O处通电导线在半圆弧处产生的磁场沿圆弧从Q指向A，由左手定则可知导线A受到的安培力始终沿径向指向O，假设磁感应强度为B。则恰离开时有，解得当可得所以会在P点下方某位置离开，包括可以从Q点离开。故选D。9．如图所示为光电效应实验中某金属的遏止电压与入射光的频率的关系图像。仅根据该图像不能得出的是（　　）A．饱和光电流B．该金属的逸出功C．普朗克常量D．该金属的截止频率【答案】ABC【解析】根据光电效应方程可得根据动能定理可得联立可得由于不知道电子的电荷量，故根据该图像不能得出的是：饱和光电流、该金属的逸出功和普朗克常量；图像中横轴截距对应的频率等于该金属的截止频率。故选ABC。10．“天宫课堂”中，王亚平将分别挤有水球的两块板慢慢靠近，直到两个水球融合在一起，再把两板慢慢拉开，水在两块板间形成了一座“水桥”，这一实验展示了水分子间存在作用力。将一个分子P固定在O点，另一个分子Q从图中的A点由静止释放，两分子之间的作用力与间距关系的图像如图所示，则下列说法正确的是（    ）A．分子Q由A到C加速运动B．分子Q在C点时分子势能最大C．分子Q在C点时加速度大小为零D．分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中，加速度先增大后减小再增大【答案】ACD【解析】AB．分子Q在由A运动到C的过程中，一直受引力作用，速度一直增加，动能增加，分子势能减小，在C点的分子势能最小，故A正确，B错误；C．分子Q在C点时受到的分子力为零，故Q在C点时加速度大小为零，故C正确；D．分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中，在C点右侧时，分子间的作用力表现为引力，先增大后减小，然后到C点左侧时分子力为斥力且逐渐变大，故加速度先增大后减小再增大，故D正确。故选ACD。11．一定质量的理想气体从状态a开始，经过如图所示的三个过程回到初始状态a，下列判断正确的是（　　）A．在c→a的过程中外界对气体做的功小于b→c过程中气体对外界做的功B．在b→c的过程中气体从外界吸收的热量小于在c→a过程中气体向外界放出的热量C．在a→b的过程中气体对外界做的功小于气体从外界吸收的热量D．在a→b的过程中气体内能的增加量大于c→a过程中气体内能的减少量【答案】BC【解析】A．p-V图象围成的面积等于气体做功。由图可知，在c→a的过程中外界对气体做的功等于b→c过程中气体对外界做的功，A正确； B．由于而状态b和状态c的气体温度相等，内能相同，状态的温度低，内能小，由可知，在c→a的过程中气体向外界释放的热量大于b→c过程中气体从外界吸收的热量，B正确；C．在a→b的过程中，气体内能增加，则气体对外界做的功小于气体从外界吸收的热量，C正确；D．由B选项可知，在a→b的过程中气体内能的增加量等于c→a过程中气体内能的减少量，D错误。故选BC。12．如图所示，图甲为磁流体发电机原理示意图，图乙为质谱仪原理图，图丙和图丁分别为速度选择器和回旋加速器的原理示意图，忽略粒子在图丁的D形盒狭缝中的加速时间，不计粒子重力，下列说法正确的是（　　）A．图甲中，将一束等离子体喷入磁场，A、B板间产生电势差，B板电势高B．图乙中，两种氢的同位素从静止经加速电场射入磁场，打到A1位置的粒子比荷比较大C．图丙中，粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的速度D．图丁中，粒子被加速的次数与粒子的比荷成反比【答案】AC【解析】A．图甲中，将一束等离子体按图示方向喷入磁场，根据左手定则，正离子所受洛仑兹力向下，正离子向下偏转，同理，负离子向上偏转，A、B间产生电势差，B板电势高，A正确；B．图乙中，根据动能定理根据牛顿第二定律解得比荷小的粒子打的远，所以打到A1位置的粒子比打到A2位置的粒子的比荷小，B错误；C．图丙中，电场强度为E，磁感应强度为B，根据平衡条件解得C正确；D．设D形盒的半径R，设粒子在电场中多次加速后，从回旋加速器中离开的最大速度为，则由牛顿第二定律有化简得粒子离开加速器时的动能为设加速次数为n，D形盒缝隙所加电压为，由动能定理得得粒子被加速的次数与粒子的比荷成正比。D错误。故选AC。三、实验题13．我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律。以下是实验探究过程的一部分（1）如图甲所示，当磁铁的N极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道________。（2）如图乙所示，实验中发现闭合开关时，电流表指针向右偏转。电路稳定后，若向左移动滑片，此过程中电流表指针向_______偏转，若将线圈抽出，此过程中电流表指针向________偏转（均选填“左”或“右”）（3）某同学按图丙完成探究实验，在完成实验后未断开开关，也未把、B两线圈和铁芯分开放置，在拆除电路时突然被电击了一下，要避免电击发生，故在拆除电路前应_________选填“断开开关”或“把、B线圈分开放置”。【答案】     电流表指针偏转方向与电流方向间的关系     右     左     断开开关【解析】（1）[1]如图甲所示，当磁铁的极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道电流表指针偏转方向与电流方向间的关系。（2）[2]如图乙所示，实验中发现闭合开关时，穿过线圈的磁通量增加，电流表指针向右偏；电路稳定后，若向左移动滑动触头，通过线圈的电流增大，磁感应强度增大，穿过线圈的磁通量增大，电流表指针向右偏转；[3]若将线圈抽出，穿过线圈的磁通量减少，电流表指针向左偏转；（3）[4]在完成实验后未断开开关，也未把、两线圈和铁芯分开放置，在拆除电路线圈时，线圈中的电流突然减少，从而出现断电自感现象，线圈中会产生自感电动势，进而突然会被电击了一下；为了避免此现象，则在拆除电路前应断开开关。14．某实验小组用图甲所示的装置探究气体等温变化的规律。用注射器下端的橡胶塞和柱塞封闭一段空气柱，空气柱的体积可以通过刻度读取，空气柱的压强p可以从与注射器内空气柱相连的压力表读取。把柱塞向下压或向上拉，读取几组空气柱的体积与对应的压强数据。（1）实验中下列说法正确的是______。A．推拉柱塞时应尽量缓慢B．推拉柱塞时可手握注射器C．若实验中橡胶塞脱落，可立即装上并继续本次实验（2）小明同学以p为纵坐标、以为横坐标在坐标系中描点作图，作出的图线如图乙所示，图线发生弯曲的原因可能是______。（3）小华同学实验中某些操作不规范，得到了如图丙所示的p-V图像，则实验中气体温度的变化情况是______。【答案】     A     环境温度突然降低     先升高后降低【解析】（1）[1]A．为减小实验误差，推拉柱塞时应尽量缓慢，以防止柱塞移动太快，气体的温度产生变化，A正确；B．推拉柱塞时不能用手握注射器筒上空气柱部分，以防止空气温度产生变化，B错误；C．若实验中橡胶塞脱落，气体的质量变化，需重新做实验，C错误。故选A。（2）[2]对图乙，由理想气体的状态方程可得可知图线发生弯曲的原因可能是：环境温度突然降低，则有的斜率将减小。（3）[3]在 p−V图像中，等温过程对应的图线是一条曲线，对同一气体，等温线离坐标轴越远温度越高，因此 A→B不是等温过程，则有气体温度先升高后降低。 四、解答题15．如图所示，有一小型火力发电站，其发出的电力通过远距离输电供给某大型制造工厂使用。已知升压变压器原、副线圈匝数比，输电线等效电阻，变压器原、副线圈匝数比为，输电过程中所有变压器均为理想变压器。工厂输入电压为工业用电标准电压，即，工厂目前用电功率约为。（1）求输电线上损耗的电功率；（2）经过提能扩产，该工厂的用电功率提升至760kW，为保持不变，求此时发电站的输出电压。【答案】（1）2500W；（2）【解析】（1）工厂目前耗电功率约为，则根据变压器电流与匝数成反比，有解得I2= 5A则输电线上损耗的电功率（2）该工厂耗电功率提升至760kW，即提升至2P，则此时则降压变压器原线圈电流根据变压器电压与匝数成正比，有解得U3= 76000V，导线上的电压此时根据得16．近期在湖南株洲中车动车组调试基地进行了“马德堡半球实验”。实验装置如图甲，实验员取两个完全相同的半球形不锈钢碗，点燃一些纸放到碗内，然后迅速把两只碗扣在一起，再在碗的外面浇水，使其冷却到环境温度300K。在两碗底的铁环上拴上两根铁链，让两组动车朝相反的方向水平缓慢拉铁链，其简化模型如图乙。若已知碗口的横截面积为，实验过程中碗不变形，也不漏气，大气压强。不考虑碗以及铁链的重力的影响，求：（1）若已知碗内气体温度冷却到300K时的压强为，则两只碗刚扣在一起时，碗内空气温度为多少；气体冷却到300K时，每组动车至少需要多大的力才能将两个碗拉开；（2）若实验员改为缓慢抽气的方式使得碗内气体压强减小到某一个值，然后两组动车缓慢拉铁链，通过测力计测出拉力时刚好将两碗拉开，则抽完气后碗内剩余空气质量与最初空气质量的比值k。【答案】（1）500K，8000N；（2）0.1【解析】（1）设两只碗刚扣在一起时碗内空气温度为T，环境温度为，对两碗内密闭气体，由解得对一只碗受力分析有得    （2）设气体压强为时体积为，压强变为p后的总体积为V得由玻意耳定律有 得故17．如图所示，光滑的平行倾斜金属导轨与水平面间的夹角为，下端连接阻值恒为Ω的小灯泡。两导轨之间的一段长为m的矩形区域内有垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。质量kg、电阻Ω的金属棒MN长度等于两平行导轨间距，时刻金属棒从两导轨上部由静止释放，在s时刻进入磁场区域，运动过程中始终与导轨垂直并接触良好，已知从金属棒释放到它离开磁场区，通过小灯泡的电流不变（小灯泡始终安全），导轨电阻不计，重力加速度取m/s，。求：（1）平行导轨的间距；（2）若从开始释放至运动到某一时刻的过程中金属棒MN产生的热量J，则该过程金属棒在磁场中运动的距离及通过金属棒的电荷量。【答案】（1）0.6m；（2）1.5m，1C【解析】（1）导体棒MN在0~0.5s内做初速度为零的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可得解得m/s导体棒MN刚进入磁场时的速度大小为m/s导体棒MN进入磁场做匀速直线运动，磁感应强度保持T不变，根据受力平衡可得又联立解得导体棒MN的长度为（2）在0~0.5 s内，回路产生的感生电动势为V回路中的电流为A导体棒进入磁场前导体棒内产生的热量J则导体棒产生的热量为J时在磁场内运动，设时间为，则解得s导体棒在磁场中运动的距离m导体棒下滑的距离为s时导体棒通过的电荷量C18．如图所示，平面直角坐标系xOy中，x>0区域内存在着方向与x轴负向成45°角的匀强电场E2，电场强度大小E2=V/m，在区域内存在着垂直于xOy平面向里的匀强磁场，在区域内存在沿y轴负方向的匀强电场E1，电场强度大小E1=20V/m，带正电粒子从电场E1中P（−2m，0.5m）点沿x轴正方向以初速度v0=2m/s射出，粒子恰好从坐标原点进入电场E2，该粒子的比荷，不计粒子重力，求：（1）粒子进入磁场时速度的大小和方向；（2）磁感应强度大小；（3）粒子从P点射出到第三次经过y轴时的时间。【答案】（1），速度方向与x轴正向夹角为；（2）；（3）【解析】（1）根据题意可知，粒子在电场中做类平抛运动，设经过时间进入磁场，有解得则有粒子从处进入磁场，其速度大小速度方向与x轴正向夹角为解得（2）由对称性可知，粒子进入电场时速度方向与x轴正向夹角也为，即在磁场中转过角度，设在磁场中圆周运动半径为R，运动轨迹如图所示，由几何关系得则洛仑兹力提供向心力有解得（3）粒子进入电场做匀减速运动，当速度为零时折返，由动能定理有解得在磁场做圆周运动周期粒子在磁场中运动时间粒子在电场中单程运动时间粒子再次进入磁场做圆周运动，转过后垂直进入电场，用时，粒子从P点射出到第三次通过y轴时间