江西省萍乡市2022-2023学年高二下学期7月期末考试物理试题

萍乡市2022-2023学年度第二学期期末考试

高  二  物  理

考试时间：75分钟   满分：100分

第Ⅰ卷（选择题    共44分）

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

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

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．                B．                  C．                   D．

4.某科学兴趣小组的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

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。下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

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∶44 D．线圈N中电压最大值为

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

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

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

10.如图所示，在光滑绝缘水平面上，一矩形线圈以速度开始进入磁场，离开磁场区域后速度为。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的速度为

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

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

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. （6分）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”）

13. （8分）（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。

        图1                       图2                         图3

(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。

                                                 图4

（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         nm. (已知普朗克常量为h=6.63×10-34J.S).

14.（12分）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）

15.（12分）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=4.8×10-21kg.m.s-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。

16.（18分）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沿导轨向上做速度为v的匀速直线运动，同时将b由静止释放，b经过一段时间后也做匀速直线运动，不计两导棒间相互作用力，已知θ=300，d=1m，m=0.5kg，B=0.5T, R=0.5Ω,g取10m/s2。

（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的作用下，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）。

参考答案

三、非选择题：本题共5小题，共56分。

12.

（1）       增大    。（2分）

（2）      相反     。（2分）

（3）     变短   。（2分）

13.(3)零（2分） （5）CD （3分，选对一个得2分，选对两个得3分，有选错的不得分）（6） 4.0×10-7（3分）

14. （1）开始时，PA0=2atm,VA0=V0/3,（1分）

打开阀门，A室气体等温变化，压强变为PA=1atm,体积为VA,（1分）

根据玻意耳定律得：PA0VA0=PAVA（1分）

得：VA=2V0/3.（1分）

（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，

根据盖.吕萨克定律得：VA/T0=V0/T,（2分）

               解得：T=450K.（1分）

现T1=400K时，水银柱高度差为0.（1分）

（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：PA/T=PA2/T2.（2分）

          解得：PA2=1.11atm（1分）

所以，此时水银高度差为8.44cm.（1分）

15.

（1）根据洛伦兹力提供向心力：qvB=mv2/R（2分）

质子运动半径：

如图所示：由几何关系可知：图中两个临界角度：

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。（2分）

     可得计数率为：

(2)在确保计数率相同的情况下,只要满足R=a即可。  （1分）

再结合第一问的半径公式可得：  

如图所示：刚好打到探测板最左端的情况为粒子运动所允许的最大半径：

16.（1）设a的速度为v1,由于b初态速度为零，则I=①  (1分)

对b:  F安=BId=②    (1分)

       F安<mgsinθ  ③   (1分)

将①②代入③式得：v1<10m/s.④   (1分)

(2)    设a的速度为v1,b的速度为v2,回路电流为I,

  则：I=⑤  (1分)

对a:mgsinθ +F安=F，即：mgsinθ +=F.  (2分)

         代入数据得：F=3+(N)     (1分)

设b的最大速度为vm,则有:(2分)

代入数据得：vm=8m/s.(1分)，F的范围为3N-5N.(1分)

(3)  设这段过程中b的平均速度为，对地位移为x2.

对b列动量定理得：

即(2分)

代入数据得：x2=5.88  m.（1分）

而a的位移为:x1=v1t=4  m.

由功能关系知：WF=（2分）

代入数据得：WF=14.9J（1分）