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山东省威海市2022-2023学年高二下学期期末物理试题
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山东省威海市2022-2023学年高二下学期期末物理试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列说法正确的是（ ）
A．食盐各个方向的物理性质都是一样的
B．金属没有规则的形状属于非晶体
C．液体是否浸润固体只与液体的性质有关
D．液体表面层分子比较稀疏，分子间的作用力表现为引力
【答案】D
【详解】A．食盐是晶体，具有各向异性，食盐晶体的物理性质沿各个方向是不一样的，故A错误；
B．金属没有规则的形状，属于多晶体，故B错误；
C．种液体是否浸润某种固体，与该种液体的性质以及固体的性质都有关，故C错误；
D．液体表面层分子比较稀疏，分子间的作用力表现为引力，故D正确。
故选D。
2．下列说法中正确的是（ ）
A．扩散是由于相接触的两种物质发生了化学反应而彼此进入对方的现象
B．在高温条件下可以通过分子的扩散在纯净半导体材料中掺入其他元素
C．花粉颗粒越大，与花粉接触的水分子数目越多，撞击越明显，布朗运动越显著
D．布朗运动证明了悬浮在液体中花粉分子在永不停息的做无规则运动
【答案】B
【详解】A．扩散现象是分子热运动引起的分子的迁移现象，没有产生新的物质，是物理现象，故A错误；
B．在高温条件下可以通过分子的扩散在纯净半导体材料中掺入其他元素，故B正确；
C．悬浮在水中的花粉颗粒越大，撞击花粉颗粒的水分子越多，布朗运动越不明显，故C错误；
D．悬浮在水中的花粉颗粒的运动是布朗运动，是由于受到水分子的不平衡撞击而发生的，故反映了水分子的永不停息的无规则运动，故D错误。
故选B。
3．如图所示，A1和A2是两个相同的小灯泡，L是自感系数很大的线圈，自身电阻几乎为零，R为定值电阻。闭合S稳定后再断开S，下列说法正确的是（ ）
A．闭合S，A1、A2立即变亮
B．闭合S，A2先亮，A1逐渐变亮，最后亮度相同
C．断开S，A1逐渐熄灭，A2闪亮一下后逐渐熄灭
D．断开S，A1闪亮一下后逐渐熄灭，A2逐渐熄灭
【答案】C
【详解】AB．闭合S，A2立即变亮，A1由于与自感线圈串联，自感线圈会阻碍电流的通过，因此A1会逐渐变亮，但由于自感线圈电阻几乎为零，稳定后A1所在支路的总电阻小于A2所在支路的总电阻，因此通过A1的电流将大于通过A2的电流，即稳定后A1比A2亮，故AB错误；
CD．断开S，通过自感线圈的磁通量要减小，因此自感线圈将产生自感电动势，与A1、A2构成闭合回路，自感线圈中的电能会逐渐减小为零，但因为在断开S前A1与自感线圈所在支路的电流大于A2所在支路的电流，因此断开S瞬间，通过A2的电流瞬间变大后开始减小，则可知A1逐渐熄灭，而A2闪亮一下后逐渐熄灭，故C正确，D错误。
故选C。
4．“玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜。核电池将衰变释放的核能一部分转换成电能。的衰变方程为，下列说法正确的是（ ）
A．
B．的电离本领比射线弱
C．的比结合能比的大
D．由于月夜寒冷，所以的半衰期变小
【答案】C
【详解】A．根据核反应方程满足质量数守恒，有
解得
故A错误；
B．衰变产生的三种射线，的电离本领最强，其次为射线，最弱的为射线，故的电离本领比射线强，故B错误；
C．比结合能的图像是中核最大，轻核和重核的较小，而重核的比结合能随序数增大而逐渐变小，故的比结合能比的大，故C正确；
D．半衰期由原子核本身的性质决定，与外部环境和化学状态均无关，则月夜寒冷时温度降低，的半衰期不变，故D错误。
故选C。
5．把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关连成如图甲所示的电路，把电压传感器的两端连在电容器的两个极板上。先把开关置于电源一侧，为电容器充电；稍后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。观察计算机显示器显示的电压的波形如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．电压最大时，磁场能也最大
B．第三个四分之一周期内，电路中的电流逐渐增大
C．图乙振幅逐渐减小的主要原因是电路产生热量
D．将电感L和电容C都变为原来的2倍，则电压的变化周期变为原来的4倍
【答案】B
【详解】A．电压最大时，磁场能最小为零，故A错误；
B．由乙图可看出，第三个四分之一周期内，电路中的电压减小，说明电场能转化为磁场能，电路中的电流逐渐增大，故B正确；
C．图乙振幅逐渐减小的主要原因是电路向外射电磁波，电路中的能量在耗散，故C错误；
D．根据，可知将电感L和电容C都变为原来的2倍，则电压的变化周期变为原来的2倍，故D错误。
故选B。
6．如图所示为氢原子的能级图，、、、分别为1、2、3、4能级上的能量，一个氢原子处于的激发态。已知光速为c，普朗克常量为h，下列说法正确的是（ ）
A．氢原子向低能级跃迁可发出3种频率的光
B．氢原子向低能级跃迁发出光的最大波长为
C．氢原子吸收能量为的光子可跃迁到能级
D．氢原子被能量为的电子碰撞可发生电离
【答案】C
【详解】A．根据单个氢原子在不同能级向低能级跃迁时发出的光的种数
则可知，一个处于能级的氢原子跃迁时发出的光最多有2种，故A错误；
B．根据
可知，光的频率越小则波长越大，而根据
可知，放出的能量越小则频率越小，因此该氢原子从能级跃迁到能级时释放的能量最小，则有
解得
故B错误；
C．氢原子若吸收光子进行跃迁，则所吸收光子的能量必须等于能级之间的差值，即若要跃迁到能级，则所吸收的光子的能量必须等于
故C正确；
D．氢原子与实物粒子发生碰撞而发生电离，则实物粒子所具有的能量必须大于等于氢原子所在能级能量的绝对值，即该氢原子被电子碰撞后要发生电离，则该电子的能量为
故D错误。
故选C。
7．某小区的输电线路如图所示，两变压器均为理想变压器，输电线的总电阻。发电站发电机的输出功率为，输出电压为250V，输电线上损失的功率。已知小区用电电压为220V，发电机的输出电压恒定。下列说法正确的是（ ）
A．升压变压器副线圈电压为400V
B．降压变压器原副线圈匝数比为
C．小区用电量增加时，输电线上损耗的功率增大
D．小区用电量增加时，升压变压器副线圈两端电压增大
【答案】C
【详解】A．设升压变压器原副线圈中的电流分别为、，则根据题意有
，
解得
，，
故A错误；
B．根据输电电路中功率之间的关系
，
解得
而
解得
则可得降压变压器原副线圈匝数比为
故B错误；
CD．小区用电量增加时，即并联接入降压变压器所在电路的支路增加，则降压变压器所在回路中的总电阻减小，总电流增加，而不管是升压变压器还是降压变压器，其匝数比不变，因此当降压变压器所在回路中的总电流增大时，升压变压器所在回路中的电流也将增大，发电机的输出电压不变，则可知、不变，而输出电流增加，则输出功率增加，即
均增大，由此可知输电电流增大，则输电线上损耗的功率增大，故C正确，D错误。
故选C。
8．如图所示，一个粗细均匀的单匝正方形闭合线框abcd，在水平拉力作用下，以恒定的速度沿x轴运动，磁场方向垂直纸面向里。从线圈进入磁场开始计时，直至完全进入磁场的过程中，设bc边两端电压为U，线框受到的安培力为F，线框的热功率为P，通过ab边的电荷量为q。下列关于U、F、P、q随时间t变化的关系图像正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【详解】设磁场的虚线边界与x轴的夹角为θ、线框的速度为v、线框的边长为L、磁场的磁感应强度为B，和感应电动势最大的时刻为t0，则在bc边进入磁场的过程中由dc边进入磁场的部分切割磁感线，即在时间段0 ≤ t ≤ t0内有
E1 = Bv2t∙tanθ
由dc边和ab边进入磁场的部分切割磁感线的过程中，即在时间段t0 ≤ t ≤ 2t0内有
E2 = BLv－Bv2(t－t0)∙tanθ
A．设线框一条边的电阻为R，根据以上分析可知，在0 ≤ t ≤ t0的过程中
在t0 ≤ t ≤ 2t0的过程中
故A正确；
B．设线框一条边的电阻为R，根据以上分析可知，在0 ≤ t ≤ t0的过程中
则在0 ≤ t ≤ t0的过程中F—t图像应为曲线，故B错误；
C．设线框一条边的电阻为R，根据以上分析可知，在0 ≤ t ≤ t0的过程中
则在0 ≤ t ≤ t0的过程中P—t图像应为开口向上的抛物线，故C错误；
D．设线框一条边的电阻为R，根据以上分析可知，在0 ≤ t ≤ t0的过程中
则在0 ≤ t ≤ t0的过程中q—t图像应为曲线，故D错误。
故选A。
二、多选题
9．某汽车机舱盖的支撑杆由气缸和活塞组成。打开机舱盖时，气缸内密闭气体膨胀，将机舱盖顶起。在此过程中，气缸内气体可视为理想气体，忽略缸内气体与外界的热交换。对于气缸内的气体，下列说法正确的是（ ）
A．压强减小 B．内能减小
C．分子势能减小 D．平均动能减小
【答案】ABD
【详解】BD．根据热力学第一定律
可知，气体将机舱盖顶起，即气体对外做功，，而忽略缸内气体与外界的热交换，则，因此可知，即气体的内能减小，而对于一定量的理想气体而言，内能减小则温度降低，而温度又是衡量气体分子平均动能的标志，温度降低则分子平均动能减小，故BD正确；
A．根据以上分析，由理想气体状态方程
可知，气缸内密闭气体膨胀，即气体的体积增大，同时气体温度降低，因此可知缸内气体的压强一定减小，故A正确；
C．气缸内气体可视为理想气体，而理想气体不考虑分子势能，认为分子势能始终为零，故C错误。
故选ABD。
10．如图所示为研究光电效应的实验装置，当用能量为的光照射涂有某种金属的阴极K时，电流表有示数。若阴极K与阳极A间的电势差，电流表示数刚好为零，电子的电荷量为e。下列说法正确的是（ ）
A．从金属表面逸出的光电子的最大初动能为
B．此金属的逸出功为
C．将P向右移动，电流表的示数可能先增大后不变
D．将P向右移动，从金属表面逸出的光电子的最大初动能增加
【答案】AC
【详解】A．根据题意，若阴极K与阳极A间的电势差，电流表示数刚好为零，则可知阴极K逸出的光电子的动能完全克服了电场力做功，则有
可得电子额最大初动能
故A正确；
B．根据以上分析可得该金属的逸出功
而光的能量
则可得
故B错误；
C．若光电流已经饱和，则将P向右移动时，电流表的示数不变，若光电流未饱和，则将P向右移动时正向电压增大，则光电子的移动速率增大，而根据
可知，光电流将增大，若在移动的过程中光电流达到饱和，则继续移动P，光电流将不再变化，因此，将P向右移动，电流表的示数可能先增大后不变，故C正确；
D．根据爱因斯坦的光电效应方程
且同种金属的逸出功一定，因此，当照射到阴极K的光的能量一定时，将P向右移动，其逸出的光电子的最大初动能不变，即光电子的最大初动能只与照射光的频率有关，故D错误。
故选AC。
11．图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直于磁场方向的轴匀速转动。线圈的匝数匝、电阻，线圈的两端与的电阻连接，电流表为理想电表，熔断器电阻忽略不计。从时刻开始计时，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按如图乙所示的规律变化。下列说法正确的是（ ）
A．时，电流表示数为零
B．时，线圈中磁通量的变化率为零
C．通过熔断器的电流为
D．从到，通过R的电荷量为
【答案】BD
【详解】A．电流表测的是电流的有效值，发电机工作过程中，任何时间下电流表的示数均为其产生电流的有效值，故A错误；
B．在图像中，图线的斜率表示磁通量的变化率，而根据图乙可知，时，图像的斜率为零，即线圈中磁通量的变化率为零，故B正确；
C．根据图乙可知，时，线圈中磁通量最大，即线圈此时处于中性面位置处，因此线圈转动过程中产生的是正弦式交流电，其电动势的最大值为
电压的有效值为
根据闭合电路的欧姆定律可得其电流的有效值为
故C错误；
D．根据
从到，其磁通量的变化量
则可得
从到，通过R的电荷量为
故D正确。
故选BD。
12．如图所示，足够长的光滑水平金属导轨置于竖直方向的匀强磁场中，磁感应强度为B，右侧导轨宽度为L，左侧导轨宽度为2L。电阻相等的两导体棒a、b垂直静置于导轨上，质量分别为m和2m。现使两导体棒分别获得相反的初速度，在以后的运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．a、b棒最终停止运动
B．稳定后a、b棒均以的速度向左运动
C．通过a棒的电量为
D．a棒产生的焦耳热为
【答案】AC
【详解】B．设向左为正，由动量守恒定律可得
解得a、b棒的共同速度为
由感应电动势，可知a、b棒长度不等，产生的感应电动势不等，故a、b棒在安培力作用下还会减速运动，不会均以的速度向左运动，故B错误；
A．a、b棒在运动中克服安培力做功，动能转化为焦耳热，最终停止运动，故A正确；
C．以向左为正方向，对导体棒a，由动量定理得
则
解得通过a棒的电量为
故C正确；
D．设电路中产生的焦耳热为Q，对a、b系统，根据能量守恒定律得
a棒产生的焦耳热为
故D错误。
故选AC。
三、实验题
13．某小组利用如图甲所示装置测量小车做匀变速直线运动加速度的大小。请回答下列问题：
（1）下列说法正确的是 。
A．细绳与长木板平行
B．先释放小车后接通电源
C．电火花计时器应使用8V交流电源
D．实验开始时小车应离计时器远些
（2）小组选取了如图乙所示的一条纸带，O、A、B、C、D、E为选取的计数点，每两个相邻计数点间还有4个点没有画出，各计数点到O点的距离分别为、、、、。已知交流电源的频率为f，则D点对应的瞬时速度大小为 （用已知字母表示）。
（3）小组根据各计数点的速度v与各计数点到O点的距离s作出图像如图丙所示，则打下O点时小车速度的大小为 m/s，小车加速度大小为 。（结果均保留2位有效数字）
【答案】 A
【详解】（1）[1]A．细绳与木板平行是为了保证小车在整个运动过程中加速度基本不变，如果细绳不与木板平行，则在小车运动过程中绳子与水平面的夹角会发生变化，从而使小车运动方向上的合力发生变化，而根据牛顿第二定律可知，加速度就会发生变化，因此细绳与长木板要平行，故A正确；
B．为了节约纸带，获取更多的数据点，实验过程中应先接通电源再释放小车，故B错误；
C．电磁打点计时器使用的是8V学生交流电源，而电火花计时器应使用220V交流电源，故C错误；
D．由于木板长度有限，为了获取更多的数据点，实验开始时小车应靠近计时器释放，故D错误。
故选A。
（2）[2]对于匀变速直线运动，在某段时间内的平均速度就等于该段时间中间时刻的瞬时速度，因此可得D点的瞬时速度为
根据题意可得
解得
（3）[3]以各计数点的速度v与各计数点到O点的距离s作出图像，则可知O点速度平方所对应的距离为0，通过图像可得
解得
[4]根据匀变速直线运动速度—位移的关系式有
可知该图像的斜率为，则有
可得
14．某小组利用甲、乙所示的装置探究影响感应电流方向的因素。
（1）闭合图甲电路中的电键，观察电流表指针的偏转方向，本次操作的实验目的是 。
（2）如图乙所示，把磁铁的某一个磁极向线圈中插入或从线圈中抽出时，记录磁极运动的四种情况中感应电流的方向，如图丙所示，可知感应电流的方向与哪些因素有关 ？
（3）为了建立感应电流的方向与磁通量变化的联系，需要引入 来转换研究角度。
（4）下列说法正确的是 。
A．实验中需要观察磁铁插入的快慢与电流表指针偏转角度大小的关系
B．感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化是能量守恒定律的必然结果
C．本实验采用了归纳推理的科学方法
D．本实验采用了演绎推理的科学方法
【答案】 找到流过电流表的电流方向与指针偏转方向的关系 原磁场方向、磁通量的变化情况 感应电流的磁场 BC/CB
【详解】（1）[1]闭合图甲电路中的电键，观察电流表指针的偏转方向，本次操作的实验目的是找到流过电流表的电流方向与指针偏转方向的关系。
（2）[2]图丙中做了两组对照实验，分别是：以不同磁极插入和以不同磁极抽出，发现以不同磁极插入时电流方向不同，以不同磁极抽出时电流方向也不同，插入时线圈中磁通量增加，抽出时线圈中磁通量减小，因此可知感应电流的方向与原磁场方向及磁通量的变化情况有关。
（3）[3]感应电流的方向与磁通量的变化不易建立起直接的联系，而我们知道磁体周围存在磁场，感应电流也会产生磁场，因此为了建立感应电流的方向与磁通量变化的联系，需要引入感应电流的磁场来转换研究角度。
（4）[4]A．该实验探究的是影响感应电流方向的因素，而不是磁铁插入的快慢与电流表指针偏转角度大小的关系，故A错误；
B．感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化是能量守恒定律的必然结果，故B正确；
CD．本实验通过对照实验组所得到的结果进行了归纳与推理，因此采用了归纳推理的科学方法，故C正确，D错误。
故选BC。
四、解答题
15．如图所示，理想变压器原线圈接在一台交流发电机上，发电机电动势的峰值为，发电机线圈匀速转动的周期为，两个副线圈分别接有电阻R和灯泡L，电流均为1A，灯泡正常发光。已知灯泡的额定功率为4W，电阻，不计发电机线圈的电阻。
（1）从中性面开始计时，写出发电机电动势瞬时值的表达式；
（2）求三个线圈的匝数之比及原线圈中的电流。
【答案】（1）；（2），
【详解】（1）从中性面开始计时，则发电机电动势的瞬时值表达式满足正弦函数，则有
其中
，
代入上式可得
（2）设灯泡的额定功率为，根据变压器原副线圈匝数比与电压之间的关系有
而
，
根据发电机的峰值可知
则可得
而对于一对多型变压器，根据能量守恒有
其中，由已知条件有
解得
16．甲、乙两辆玩具车在同一水平轨道上沿同一方向运动，乙车在前，以2m/s2的加速度做匀减速直线运动，甲车在后，以4m/s2的加速度做匀加速直线运动。某时刻两车相距10m，甲的速度为2m/s，乙的速度为12m/s，已知甲车能达到的最大速度为6m/s，之后维持匀速运动。从该时刻计时，
（1）经多长时间甲、乙相距最远，最远距离是多少？
（2）经多长时间甲、乙相遇？
【答案】（1）3s，xm = 21m；（2）t = 8s
【详解】（1）甲车匀加速的时间为t1，位移为x1，则
从开始到甲乙共速需要的时间为t2
乙车位移
甲车位移
最远距离
xm = L＋x乙－x甲
解得
xm = 21m
（2）共速后经时间乙车停止运动，则
时间内甲车位移
乙车位移
乙车停止运动时两车距离
乙车停止运动后经时间两车相遇
相遇需要的时间为
解得
17．游乐场的充气碰碰球是由完全封闭的PVC薄膜充气而成的，人钻入洞中，进行碰撞游戏。充气前碰碰球内空气压强为1.1 × 105Pa，体积为1.0m3，现用电动充气泵充气，每秒可充入2.2 × 10－2m3、压强为1 × 105Pa的的空气。充气结束后发现碰碰球体积膨胀了10%，压强变为1.8 × 105Pa，充气过程温度不变，始终为7℃。
（1）求充气的时间；
（2）在某次碰撞游戏中，碰碰球被压缩了0.1m3，求压缩后球内空气的压强，并从微观上解释压强变化的原因（碰撞过程温度不变）；
（3）已知球内空气压强不能超过2 × 105Pa，碰撞时最大压缩量为0.2m3。为了保证在中午27℃的温度下游戏安全，工作人员需要放出一部分空气，求放出空气与球内剩余空气质量之比。（忽略温度变化对球内空气体积的影响）
【答案】（1）t = 40s；（2）p3 = 1.98 × 105Pa，见解析；（3）
【详解】（1）根据波意耳定律有
其中
解得
（2）再根据波意耳定律有
解得
空气质量一定，分子个数一定；温度不变，分子的平均动能不变；体积减小，分子的数密度增大，单位时间、单位面积上碰撞器壁的分子数增多，导致压强增大。
（3）碰撞后球的体积，根据理想气体的状态方程有
放出与剩余空气质量之比
解得
18．如图甲所示，两根足够长的固定的平行光滑金属导轨间距为L，导轨所在平面与水平面的夹角，导轨上端接有阻值为R的电阻。长度均为L的金属棒ab、cd与导轨垂直接触，相距为d，电阻均为R。ab被锁定在导轨上，ab、cd用不可伸长的细线连接，整个装置静止且处在垂直导轨平面向上的磁场中，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。开始时开关S断开，当磁感应强度达到时，细线拉力恰好为零，此时烧断细线并闭合S。已知从闭合S到cd速度达到最大的过程中通过cd的电荷量为q，重力加速度大小为g，cd的质量为m，导轨电阻不计。求
（1）烧断细线前回路中的感应电流的大小；
（2）从开始到烧断细线的时间；
（3）从闭合开关到cd达到最大速度需要的时间；
（4）从闭合开关到cd达到最大速度的时间内ab消耗的电能。
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【详解】（1）导体棒平衡，有
解得电流为
（2）根据全电路的欧姆定律有
解得
（3）从闭合开关到cd棒达到最大速度，需要的时间为，则
由动量定理有
解得
（4）从闭合开关到速度最大，cd下滑的位移为x，则
解得
山东省威海市2022-2023学年高二下学期期末物理试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列说法正确的是（ ）
A．食盐各个方向的物理性质都是一样的
B．金属没有规则的形状属于非晶体
C．液体是否浸润固体只与液体的性质有关
D．液体表面层分子比较稀疏，分子间的作用力表现为引力
【答案】D
【详解】A．食盐是晶体，具有各向异性，食盐晶体的物理性质沿各个方向是不一样的，故A错误；
B．金属没有规则的形状，属于多晶体，故B错误；
C．种液体是否浸润某种固体，与该种液体的性质以及固体的性质都有关，故C错误；
D．液体表面层分子比较稀疏，分子间的作用力表现为引力，故D正确。
故选D。
2．下列说法中正确的是（ ）
A．扩散是由于相接触的两种物质发生了化学反应而彼此进入对方的现象
B．在高温条件下可以通过分子的扩散在纯净半导体材料中掺入其他元素
C．花粉颗粒越大，与花粉接触的水分子数目越多，撞击越明显，布朗运动越显著
D．布朗运动证明了悬浮在液体中花粉分子在永不停息的做无规则运动
【答案】B
【详解】A．扩散现象是分子热运动引起的分子的迁移现象，没有产生新的物质，是物理现象，故A错误；
B．在高温条件下可以通过分子的扩散在纯净半导体材料中掺入其他元素，故B正确；
C．悬浮在水中的花粉颗粒越大，撞击花粉颗粒的水分子越多，布朗运动越不明显，故C错误；
D．悬浮在水中的花粉颗粒的运动是布朗运动，是由于受到水分子的不平衡撞击而发生的，故反映了水分子的永不停息的无规则运动，故D错误。
故选B。
3．如图所示，A1和A2是两个相同的小灯泡，L是自感系数很大的线圈，自身电阻几乎为零，R为定值电阻。闭合S稳定后再断开S，下列说法正确的是（ ）
A．闭合S，A1、A2立即变亮
B．闭合S，A2先亮，A1逐渐变亮，最后亮度相同
C．断开S，A1逐渐熄灭，A2闪亮一下后逐渐熄灭
D．断开S，A1闪亮一下后逐渐熄灭，A2逐渐熄灭
【答案】C
【详解】AB．闭合S，A2立即变亮，A1由于与自感线圈串联，自感线圈会阻碍电流的通过，因此A1会逐渐变亮，但由于自感线圈电阻几乎为零，稳定后A1所在支路的总电阻小于A2所在支路的总电阻，因此通过A1的电流将大于通过A2的电流，即稳定后A1比A2亮，故AB错误；
CD．断开S，通过自感线圈的磁通量要减小，因此自感线圈将产生自感电动势，与A1、A2构成闭合回路，自感线圈中的电能会逐渐减小为零，但因为在断开S前A1与自感线圈所在支路的电流大于A2所在支路的电流，因此断开S瞬间，通过A2的电流瞬间变大后开始减小，则可知A1逐渐熄灭，而A2闪亮一下后逐渐熄灭，故C正确，D错误。
故选C。
4．“玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜。核电池将衰变释放的核能一部分转换成电能。的衰变方程为，下列说法正确的是（ ）
A．
B．的电离本领比射线弱
C．的比结合能比的大
D．由于月夜寒冷，所以的半衰期变小
【答案】C
【详解】A．根据核反应方程满足质量数守恒，有
解得
故A错误；
B．衰变产生的三种射线，的电离本领最强，其次为射线，最弱的为射线，故的电离本领比射线强，故B错误；
C．比结合能的图像是中核最大，轻核和重核的较小，而重核的比结合能随序数增大而逐渐变小，故的比结合能比的大，故C正确；
D．半衰期由原子核本身的性质决定，与外部环境和化学状态均无关，则月夜寒冷时温度降低，的半衰期不变，故D错误。
故选C。
5．把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关连成如图甲所示的电路，把电压传感器的两端连在电容器的两个极板上。先把开关置于电源一侧，为电容器充电；稍后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。观察计算机显示器显示的电压的波形如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．电压最大时，磁场能也最大
B．第三个四分之一周期内，电路中的电流逐渐增大
C．图乙振幅逐渐减小的主要原因是电路产生热量
D．将电感L和电容C都变为原来的2倍，则电压的变化周期变为原来的4倍
【答案】B
【详解】A．电压最大时，磁场能最小为零，故A错误；
B．由乙图可看出，第三个四分之一周期内，电路中的电压减小，说明电场能转化为磁场能，电路中的电流逐渐增大，故B正确；
C．图乙振幅逐渐减小的主要原因是电路向外射电磁波，电路中的能量在耗散，故C错误；
D．根据，可知将电感L和电容C都变为原来的2倍，则电压的变化周期变为原来的2倍，故D错误。
故选B。
6．如图所示为氢原子的能级图，、、、分别为1、2、3、4能级上的能量，一个氢原子处于的激发态。已知光速为c，普朗克常量为h，下列说法正确的是（ ）
A．氢原子向低能级跃迁可发出3种频率的光
B．氢原子向低能级跃迁发出光的最大波长为
C．氢原子吸收能量为的光子可跃迁到能级
D．氢原子被能量为的电子碰撞可发生电离
【答案】C
【详解】A．根据单个氢原子在不同能级向低能级跃迁时发出的光的种数
则可知，一个处于能级的氢原子跃迁时发出的光最多有2种，故A错误；
B．根据
可知，光的频率越小则波长越大，而根据
可知，放出的能量越小则频率越小，因此该氢原子从能级跃迁到能级时释放的能量最小，则有
解得
故B错误；
C．氢原子若吸收光子进行跃迁，则所吸收光子的能量必须等于能级之间的差值，即若要跃迁到能级，则所吸收的光子的能量必须等于
故C正确；
D．氢原子与实物粒子发生碰撞而发生电离，则实物粒子所具有的能量必须大于等于氢原子所在能级能量的绝对值，即该氢原子被电子碰撞后要发生电离，则该电子的能量为
故D错误。
故选C。
7．某小区的输电线路如图所示，两变压器均为理想变压器，输电线的总电阻。发电站发电机的输出功率为，输出电压为250V，输电线上损失的功率。已知小区用电电压为220V，发电机的输出电压恒定。下列说法正确的是（ ）
A．升压变压器副线圈电压为400V
B．降压变压器原副线圈匝数比为
C．小区用电量增加时，输电线上损耗的功率增大
D．小区用电量增加时，升压变压器副线圈两端电压增大
【答案】C
【详解】A．设升压变压器原副线圈中的电流分别为、，则根据题意有
，
解得
，，
故A错误；
B．根据输电电路中功率之间的关系
，
解得
而
解得
则可得降压变压器原副线圈匝数比为
故B错误；
CD．小区用电量增加时，即并联接入降压变压器所在电路的支路增加，则降压变压器所在回路中的总电阻减小，总电流增加，而不管是升压变压器还是降压变压器，其匝数比不变，因此当降压变压器所在回路中的总电流增大时，升压变压器所在回路中的电流也将增大，发电机的输出电压不变，则可知、不变，而输出电流增加，则输出功率增加，即
均增大，由此可知输电电流增大，则输电线上损耗的功率增大，故C正确，D错误。
故选C。
8．如图所示，一个粗细均匀的单匝正方形闭合线框abcd，在水平拉力作用下，以恒定的速度沿x轴运动，磁场方向垂直纸面向里。从线圈进入磁场开始计时，直至完全进入磁场的过程中，设bc边两端电压为U，线框受到的安培力为F，线框的热功率为P，通过ab边的电荷量为q。下列关于U、F、P、q随时间t变化的关系图像正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【详解】设磁场的虚线边界与x轴的夹角为θ、线框的速度为v、线框的边长为L、磁场的磁感应强度为B，和感应电动势最大的时刻为t0，则在bc边进入磁场的过程中由dc边进入磁场的部分切割磁感线，即在时间段0 ≤ t ≤ t0内有
E1 = Bv2t∙tanθ
由dc边和ab边进入磁场的部分切割磁感线的过程中，即在时间段t0 ≤ t ≤ 2t0内有
E2 = BLv－Bv2(t－t0)∙tanθ
A．设线框一条边的电阻为R，根据以上分析可知，在0 ≤ t ≤ t0的过程中
在t0 ≤ t ≤ 2t0的过程中
故A正确；
B．设线框一条边的电阻为R，根据以上分析可知，在0 ≤ t ≤ t0的过程中
则在0 ≤ t ≤ t0的过程中F—t图像应为曲线，故B错误；
C．设线框一条边的电阻为R，根据以上分析可知，在0 ≤ t ≤ t0的过程中
则在0 ≤ t ≤ t0的过程中P—t图像应为开口向上的抛物线，故C错误；
D．设线框一条边的电阻为R，根据以上分析可知，在0 ≤ t ≤ t0的过程中
则在0 ≤ t ≤ t0的过程中q—t图像应为曲线，故D错误。
故选A。
二、多选题
9．某汽车机舱盖的支撑杆由气缸和活塞组成。打开机舱盖时，气缸内密闭气体膨胀，将机舱盖顶起。在此过程中，气缸内气体可视为理想气体，忽略缸内气体与外界的热交换。对于气缸内的气体，下列说法正确的是（ ）
A．压强减小 B．内能减小
C．分子势能减小 D．平均动能减小
【答案】ABD
【详解】BD．根据热力学第一定律
可知，气体将机舱盖顶起，即气体对外做功，，而忽略缸内气体与外界的热交换，则，因此可知，即气体的内能减小，而对于一定量的理想气体而言，内能减小则温度降低，而温度又是衡量气体分子平均动能的标志，温度降低则分子平均动能减小，故BD正确；
A．根据以上分析，由理想气体状态方程
可知，气缸内密闭气体膨胀，即气体的体积增大，同时气体温度降低，因此可知缸内气体的压强一定减小，故A正确；
C．气缸内气体可视为理想气体，而理想气体不考虑分子势能，认为分子势能始终为零，故C错误。
故选ABD。
10．如图所示为研究光电效应的实验装置，当用能量为的光照射涂有某种金属的阴极K时，电流表有示数。若阴极K与阳极A间的电势差，电流表示数刚好为零，电子的电荷量为e。下列说法正确的是（ ）
A．从金属表面逸出的光电子的最大初动能为
B．此金属的逸出功为
C．将P向右移动，电流表的示数可能先增大后不变
D．将P向右移动，从金属表面逸出的光电子的最大初动能增加
【答案】AC
【详解】A．根据题意，若阴极K与阳极A间的电势差，电流表示数刚好为零，则可知阴极K逸出的光电子的动能完全克服了电场力做功，则有
可得电子额最大初动能
故A正确；
B．根据以上分析可得该金属的逸出功
而光的能量
则可得
故B错误；
C．若光电流已经饱和，则将P向右移动时，电流表的示数不变，若光电流未饱和，则将P向右移动时正向电压增大，则光电子的移动速率增大，而根据
可知，光电流将增大，若在移动的过程中光电流达到饱和，则继续移动P，光电流将不再变化，因此，将P向右移动，电流表的示数可能先增大后不变，故C正确；
D．根据爱因斯坦的光电效应方程
且同种金属的逸出功一定，因此，当照射到阴极K的光的能量一定时，将P向右移动，其逸出的光电子的最大初动能不变，即光电子的最大初动能只与照射光的频率有关，故D错误。
故选AC。
11．图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直于磁场方向的轴匀速转动。线圈的匝数匝、电阻，线圈的两端与的电阻连接，电流表为理想电表，熔断器电阻忽略不计。从时刻开始计时，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按如图乙所示的规律变化。下列说法正确的是（ ）
A．时，电流表示数为零
B．时，线圈中磁通量的变化率为零
C．通过熔断器的电流为
D．从到，通过R的电荷量为
【答案】BD
【详解】A．电流表测的是电流的有效值，发电机工作过程中，任何时间下电流表的示数均为其产生电流的有效值，故A错误；
B．在图像中，图线的斜率表示磁通量的变化率，而根据图乙可知，时，图像的斜率为零，即线圈中磁通量的变化率为零，故B正确；
C．根据图乙可知，时，线圈中磁通量最大，即线圈此时处于中性面位置处，因此线圈转动过程中产生的是正弦式交流电，其电动势的最大值为
电压的有效值为
根据闭合电路的欧姆定律可得其电流的有效值为
故C错误；
D．根据
从到，其磁通量的变化量
则可得
从到，通过R的电荷量为
故D正确。
故选BD。
12．如图所示，足够长的光滑水平金属导轨置于竖直方向的匀强磁场中，磁感应强度为B，右侧导轨宽度为L，左侧导轨宽度为2L。电阻相等的两导体棒a、b垂直静置于导轨上，质量分别为m和2m。现使两导体棒分别获得相反的初速度，在以后的运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．a、b棒最终停止运动
B．稳定后a、b棒均以的速度向左运动
C．通过a棒的电量为
D．a棒产生的焦耳热为
【答案】AC
【详解】B．设向左为正，由动量守恒定律可得
解得a、b棒的共同速度为
由感应电动势，可知a、b棒长度不等，产生的感应电动势不等，故a、b棒在安培力作用下还会减速运动，不会均以的速度向左运动，故B错误；
A．a、b棒在运动中克服安培力做功，动能转化为焦耳热，最终停止运动，故A正确；
C．以向左为正方向，对导体棒a，由动量定理得
则
解得通过a棒的电量为
故C正确；
D．设电路中产生的焦耳热为Q，对a、b系统，根据能量守恒定律得
a棒产生的焦耳热为
故D错误。
故选AC。
三、实验题
13．某小组利用如图甲所示装置测量小车做匀变速直线运动加速度的大小。请回答下列问题：
（1）下列说法正确的是 。
A．细绳与长木板平行
B．先释放小车后接通电源
C．电火花计时器应使用8V交流电源
D．实验开始时小车应离计时器远些
（2）小组选取了如图乙所示的一条纸带，O、A、B、C、D、E为选取的计数点，每两个相邻计数点间还有4个点没有画出，各计数点到O点的距离分别为、、、、。已知交流电源的频率为f，则D点对应的瞬时速度大小为 （用已知字母表示）。
（3）小组根据各计数点的速度v与各计数点到O点的距离s作出图像如图丙所示，则打下O点时小车速度的大小为 m/s，小车加速度大小为 。（结果均保留2位有效数字）
【答案】 A
【详解】（1）[1]A．细绳与木板平行是为了保证小车在整个运动过程中加速度基本不变，如果细绳不与木板平行，则在小车运动过程中绳子与水平面的夹角会发生变化，从而使小车运动方向上的合力发生变化，而根据牛顿第二定律可知，加速度就会发生变化，因此细绳与长木板要平行，故A正确；
B．为了节约纸带，获取更多的数据点，实验过程中应先接通电源再释放小车，故B错误；
C．电磁打点计时器使用的是8V学生交流电源，而电火花计时器应使用220V交流电源，故C错误；
D．由于木板长度有限，为了获取更多的数据点，实验开始时小车应靠近计时器释放，故D错误。
故选A。
（2）[2]对于匀变速直线运动，在某段时间内的平均速度就等于该段时间中间时刻的瞬时速度，因此可得D点的瞬时速度为
根据题意可得
解得
（3）[3]以各计数点的速度v与各计数点到O点的距离s作出图像，则可知O点速度平方所对应的距离为0，通过图像可得
解得
[4]根据匀变速直线运动速度—位移的关系式有
可知该图像的斜率为，则有
可得
14．某小组利用甲、乙所示的装置探究影响感应电流方向的因素。
（1）闭合图甲电路中的电键，观察电流表指针的偏转方向，本次操作的实验目的是 。
（2）如图乙所示，把磁铁的某一个磁极向线圈中插入或从线圈中抽出时，记录磁极运动的四种情况中感应电流的方向，如图丙所示，可知感应电流的方向与哪些因素有关 ？
（3）为了建立感应电流的方向与磁通量变化的联系，需要引入 来转换研究角度。
（4）下列说法正确的是 。
A．实验中需要观察磁铁插入的快慢与电流表指针偏转角度大小的关系
B．感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化是能量守恒定律的必然结果
C．本实验采用了归纳推理的科学方法
D．本实验采用了演绎推理的科学方法
【答案】 找到流过电流表的电流方向与指针偏转方向的关系 原磁场方向、磁通量的变化情况 感应电流的磁场 BC/CB
【详解】（1）[1]闭合图甲电路中的电键，观察电流表指针的偏转方向，本次操作的实验目的是找到流过电流表的电流方向与指针偏转方向的关系。
（2）[2]图丙中做了两组对照实验，分别是：以不同磁极插入和以不同磁极抽出，发现以不同磁极插入时电流方向不同，以不同磁极抽出时电流方向也不同，插入时线圈中磁通量增加，抽出时线圈中磁通量减小，因此可知感应电流的方向与原磁场方向及磁通量的变化情况有关。
（3）[3]感应电流的方向与磁通量的变化不易建立起直接的联系，而我们知道磁体周围存在磁场，感应电流也会产生磁场，因此为了建立感应电流的方向与磁通量变化的联系，需要引入感应电流的磁场来转换研究角度。
（4）[4]A．该实验探究的是影响感应电流方向的因素，而不是磁铁插入的快慢与电流表指针偏转角度大小的关系，故A错误；
B．感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化是能量守恒定律的必然结果，故B正确；
CD．本实验通过对照实验组所得到的结果进行了归纳与推理，因此采用了归纳推理的科学方法，故C正确，D错误。
故选BC。
四、解答题
15．如图所示，理想变压器原线圈接在一台交流发电机上，发电机电动势的峰值为，发电机线圈匀速转动的周期为，两个副线圈分别接有电阻R和灯泡L，电流均为1A，灯泡正常发光。已知灯泡的额定功率为4W，电阻，不计发电机线圈的电阻。
（1）从中性面开始计时，写出发电机电动势瞬时值的表达式；
（2）求三个线圈的匝数之比及原线圈中的电流。
【答案】（1）；（2），
【详解】（1）从中性面开始计时，则发电机电动势的瞬时值表达式满足正弦函数，则有
其中
，
代入上式可得
（2）设灯泡的额定功率为，根据变压器原副线圈匝数比与电压之间的关系有
而
，
根据发电机的峰值可知
则可得
而对于一对多型变压器，根据能量守恒有
其中，由已知条件有
解得
16．甲、乙两辆玩具车在同一水平轨道上沿同一方向运动，乙车在前，以2m/s2的加速度做匀减速直线运动，甲车在后，以4m/s2的加速度做匀加速直线运动。某时刻两车相距10m，甲的速度为2m/s，乙的速度为12m/s，已知甲车能达到的最大速度为6m/s，之后维持匀速运动。从该时刻计时，
（1）经多长时间甲、乙相距最远，最远距离是多少？
（2）经多长时间甲、乙相遇？
【答案】（1）3s，xm = 21m；（2）t = 8s
【详解】（1）甲车匀加速的时间为t1，位移为x1，则
从开始到甲乙共速需要的时间为t2
乙车位移
甲车位移
最远距离
xm = L＋x乙－x甲
解得
xm = 21m
（2）共速后经时间乙车停止运动，则
时间内甲车位移
乙车位移
乙车停止运动时两车距离
乙车停止运动后经时间两车相遇
相遇需要的时间为
解得
17．游乐场的充气碰碰球是由完全封闭的PVC薄膜充气而成的，人钻入洞中，进行碰撞游戏。充气前碰碰球内空气压强为1.1 × 105Pa，体积为1.0m3，现用电动充气泵充气，每秒可充入2.2 × 10－2m3、压强为1 × 105Pa的的空气。充气结束后发现碰碰球体积膨胀了10%，压强变为1.8 × 105Pa，充气过程温度不变，始终为7℃。
（1）求充气的时间；
（2）在某次碰撞游戏中，碰碰球被压缩了0.1m3，求压缩后球内空气的压强，并从微观上解释压强变化的原因（碰撞过程温度不变）；
（3）已知球内空气压强不能超过2 × 105Pa，碰撞时最大压缩量为0.2m3。为了保证在中午27℃的温度下游戏安全，工作人员需要放出一部分空气，求放出空气与球内剩余空气质量之比。（忽略温度变化对球内空气体积的影响）
【答案】（1）t = 40s；（2）p3 = 1.98 × 105Pa，见解析；（3）
【详解】（1）根据波意耳定律有
其中
解得
（2）再根据波意耳定律有
解得
空气质量一定，分子个数一定；温度不变，分子的平均动能不变；体积减小，分子的数密度增大，单位时间、单位面积上碰撞器壁的分子数增多，导致压强增大。
（3）碰撞后球的体积，根据理想气体的状态方程有
放出与剩余空气质量之比
解得
18．如图甲所示，两根足够长的固定的平行光滑金属导轨间距为L，导轨所在平面与水平面的夹角，导轨上端接有阻值为R的电阻。长度均为L的金属棒ab、cd与导轨垂直接触，相距为d，电阻均为R。ab被锁定在导轨上，ab、cd用不可伸长的细线连接，整个装置静止且处在垂直导轨平面向上的磁场中，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。开始时开关S断开，当磁感应强度达到时，细线拉力恰好为零，此时烧断细线并闭合S。已知从闭合S到cd速度达到最大的过程中通过cd的电荷量为q，重力加速度大小为g，cd的质量为m，导轨电阻不计。求
（1）烧断细线前回路中的感应电流的大小；
（2）从开始到烧断细线的时间；
（3）从闭合开关到cd达到最大速度需要的时间；
（4）从闭合开关到cd达到最大速度的时间内ab消耗的电能。
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【详解】（1）导体棒平衡，有
解得电流为
（2）根据全电路的欧姆定律有
解得
（3）从闭合开关到cd棒达到最大速度，需要的时间为，则
由动量定理有
解得
（4）从闭合开关到速度最大，cd下滑的位移为x，则
解得
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