[物理][期末]江苏省连云港市2023-2024学年高二下学期6月期末试题(解析版)

这是一份[物理][期末]江苏省连云港市2023-2024学年高二下学期6月期末试题(解析版)，共17页。试卷主要包含了单项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分，每题只有一个选项最符合题意。
1. 火星车用放射性材料作为发电能源。材料中Pu元素是，其半衰期为87.7年，衰变方程为。下列说法正确的是（ ）
A. X为中子
B. 是的同位素
C. Pu核衰变为人工转变
D. 两个Pu原子衰变的时间间隔一定为87.7年
【答案】B
【解析】AC．发生衰变的核反应方程为
X为粒子，属于衰变，故AC错误；
B．是的质子数相等，质量数不相等，是同位素，故B正确；
D．半衰期具有统计学意义，对两个原子不适用，故D错误。
故选B。
2. 一长为l的导体棒在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕其一端b在垂直于磁场的平面内匀速转动，a端的线速度大小为v。下列说法正确的是（ ）
A. 导体棒有恒定电流
B. a端电势高于b端
C. ab间电势差为Blv
D. ab间电势差大于
【答案】B
【解析】CD．导体棒产生的感应电动势为
故CD错误；
A．由于导体棒没有处于闭合回路之中，故有电动势，但没有电流，故A错误；
B．根据右手定则，导体棒中电流方向由b到a，在电源内部电流由电势低处流向电势高处，所以a端电势高于b端，故B正确。
故选B。
3. 太空授课中航天员做了一个“水球开花”实验，将纸做小花轻放在水球表面，纸花迅速绽放，下列说法正确的是（ ）
A. 纸花所受的合外力为零
B. “开花”过程中水面对小花做负功
C. 水球表面上水分子间的作用力表现为斥力
D. 表面层水分子间的平均距离比内部分子间的平均距离大
【答案】D
【解析】ABC．在水球表面分子力表现为引力，纸花绽放的过程，分子力与移动方向相同，可知水面对小花做做正功，纸花所受的合外力不为零，故ABC错误；
D．由于液体表面层由于蒸发等原因等导致分子数较少，则表面层水分子间的平均距离比内部分子间的平均距离大，故水球表面上水分子间的作用力表现为引力，故D正确。
故选D。
4. 如图为研究安培力方向的实验装置。闭合电键，铜棒P从静止向右轻微摆动，空气阻力不计。下列说法不正确的是（ ）
A. 磁铁的A端为N极
B. 向右摆动过程中P的动能一直增加
C. 向右摆动过程中安培力对P一直做正功
D. 向右摆动过程中P的机械能一直增加
【答案】B
【解析】A．由于导体棒向右摆动，故安培力的方向向右，根据左手定则可知，磁铁的A端为N极，A正确，不符题意；
B．导体棒在磁场中运动时，安培力对其做正功，重力对其做负功，其动能可能先增大后减小，B错误，符合题意；
C．根据上述分析可知，导体棒向右摆到时，安培力的方向和位移夹角为锐角，安培力做正功，C正确，不符题意；
D．根据能得转化与守恒可知，向右摆动的过程中，电能转化为机械能，故导体棒的机械能增大，D正确，不符题意。
5. 如图所示，两圆弧形磁极之间放置一矩形线圈，其中A、B为线圈引出的两个接线端，线圈可绕轴转动。下列说法正确的是（ ）
A. 线圈处于非匀强磁场中
B. 图示位置穿过线圈的磁通量不为零
C. 通电后线圈左右两边受安培力相同
D. 若线圈在外力作用下转动，则A端电势始终低于B端
【答案】A
【解析】A．两圆弧形磁极之间的磁场是非匀强磁场中，故A正确；
B．根据对称性结合磁通量的公式可知，图示位置穿过线圈的磁通量为零，故B错误；
C．通电后线圈两边安培力方向不同，故C错误；
D．若线圈在外力作用下转动，产生交变电流，A端电势可能高于B端，故D错误；
故选A。
6. 如图所示，一定质量的理想气体经历状态变化，其中A、B间的虚线是一条等温线。下列说法正确的是（ ）
A. 过程中气体放出热量
B. 过程中气体的内能不变
C. 过程中单位体积内气体分子数减少
D. 过程中气体分子平均动能增加
【答案】C
【解析】A．因为A、B间的虚线是一条等温线，所以AB两状态气体温度相同，则内能相同，而过程中，气体体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律
可知，过程中，气体吸收热量，故A错误；
B．过程中，气体压强不变，体积增大，根据
可知，气体的温度增大，即气体的内能增大，故B错误；
C．过程中，气体质量不变，气体分子数不变，体积增大，所以单位体积内气体分子数减少，故C正确；
D．过程中，气体体积不变，压强减小，根据
可知，气体的温度降低，即气体分子的平均动能减小，故D错误。
故选C。
7. 氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从能级向能级跃迁时辐射出可见光a，从能级向能级跃迁时辐射出可见光b，则（ ）
A. a光光子能量小于b光的光子能量
B. 在真空中传播时，b光的波长较短
C. 处在能级时核外电子离原子核最远
D. 玻尔理论认为处于能级电子的动能小于能级的动能
【答案】D
【解析】AB．根据跃迁规律可知，高能级向低能级跃迁时辐射光子的能量等于这两个能级差，由公式
可知从n=4向n=2跃迁时辐射光子的能量大于从n=3向n=2跃迁时辐射光子的能量，则可见光a的光子能量大于b，又根据光子能量可得a光子的频率大于b，由
可知a光的波长小于b光，故AB错误；
C．一能级是最贴近原子核的能级，所以在n=1能级时核外电子离原子核最近，故C错误
D．根据玻尔理论，库仑力提供向心力，可知，越靠近原子核的速度越大，动能越大，那么处于能级n=4的电子的动能小于能级n=2的动能，故D正确；
8. 如图所示，在变压器输入端加上交流电压（V），原副线圈的匝数比为，在副线圈的输出端串接上一滑动变阻器。下列说法正确的是（ ）
A. 当滑片P上移时，原线圈中的电流变大
B. 当滑片P下移时，原线圈的输入功率变小
C. 原、副线圈中的电流强度之比为
D. 当时，通过其电流的有效值为2.2A
【答案】D
【解析】A．根据
可知，副线圈的电压不变，根据
可知，当滑片P上移时，电阻R的阻值增大，则电流变小，根据变压器原副线圈电流关系可知原线圈的电流变小，故A错误；
B．与A同理，当滑片P下移时，电阻R的阻值减小，则电流变大，根据
可知，副线圈的功率变大，理想变压器原线圈的功率等于副线圈的功率，故原线圈的输入功率也变大，故B错误；
C．原、副线圈中的电流强度之比为
故C错误；
D．原线圈输入电压为
根据
解得
根据
解得
故D正确。
故选D。
9. LC振荡电路中，时刻线圈L中的磁场方向和电容器C极板的带电情况如图所示。规定回路中电流顺时针方向为正，电容器极板间场强方向向下为正，则LC回路中电流i、电容器中电场强度E随时间变化的图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】AB．时刻线圈L中的磁场方向向上，根据安培定则，电流方向为逆时针方向（电流方向为负方向），由于电容器下极板带正电，则此时电容器在充电，磁场能向电场能转化，电流越来越小，当电容器充电完成时，电流为0，然后放电，电流方向为顺时针方向（电流方向为正方向），电场能向磁场能转化，电流越来越大，当电容电量为0时，电流最大，其后磁场能向电场能转化，电流越来越小，当电容器充电完成时，电流为0，然后电路进行电磁振荡，故A错误，B正确；
C．时电容器C下极板带正电，极板间场强方向向上，场强为负，故C错误；
D．时电容器C下极板带正电，极板间场强方向向上，此时电容器在充电，极板间场强会增大而不是减小，故D错误。
10. 具有速度选择器的质谱仪原理如图所示，A为粒子加速器，加速电压为U1；B为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，电场强度为E；C为偏转分离器，磁感应强度为B2，三种粒子、、分别由静止经A加速进入B中，已知通过B进入C中在磁场中做半径为R的圆周运动最终打在D点。下列说法正确的是（ ）
A. 能通过B进入C中打在D点左端
B. 能通过B进入C中打在D点右端
C. 该装置能够测量出的质量
D. 该装置能够测量出的比荷
【答案】BD
【解析】A．加速电场中，根据动能定理有
解得
若粒子能沿直线通过速度选择器，粒子做匀速直线运动，则有
所以
由此可知，不能通过速度选择器，能通过速度选择器，故A错误；
B．当粒子穿过速度选择器，进入偏转分离器中做匀速圆周运动，则
解得
由于与比荷相同，所以两粒子打在偏转分析器的同一位置，故B正确；
C．由于不能通过速度选择器，所以该装置不能测量出的质量，故C错误；
D．由以上分析可得，打在偏转分析器上的粒子的比荷为
故D正确。
故选BD。
二、非选择题：共5题，共60分，其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
11. 某同学设计如图甲装置探究气体压强与体积关系。注射器导热良好且外界环境温度保持不变，重力加速度为g，大气压强为，不计一切摩擦。实验步骤如下：
①测得注射器的柱塞的质量为；
②将注射器竖直固定，向上拉动柱塞一段距离后，用橡胶沙桶套堵住注射孔，封闭一定质量的理想气体；
③在注射器顶端放上沙桶，稳定后测出此时的气体体积V和沙桶（含沙）的总质量m；
④在沙桶依次添加适量沙子，多次重复实验；
⑤以m为纵轴，以为横轴，绘制图像如图乙A。
（1）实验中为了保持封闭气体的温度不变，采取的主要措施比较合理的是______；
A. 在活塞上涂上润滑油，保持良好的密封性
B. 推拉活塞时要缓慢
C. 不要用手直接握在注射器上
D. 实验前注射器内要吸入尽量多的空气
（2）用刻度尺测得注射器刻度上30mL到40mL的长度为1cm，注射器活塞的横截面积______；
（3）实验步骤③中，气体压强表达式______（用、g、S、m、表示）
（4）图乙A中纵轴截距为，则实验时当地的大气压强______（用a、、g、S表示）；
（5）接下来另一同学用该装置重做实验，得到的图像如图乙B，两同学实验操作均无误且选取的坐标标度相同，但两次图像斜率不同，可能的原因是______。
【答案】（1）BC （2）10 （3） （4） （5）封闭气体的质量不同
【解析】（1）A．在柱塞与注射器壁间涂上润滑油的目的是密封气体，不能保持封闭气体的温度不变，故A错误；
B．移动活塞应慢些，因为移动活塞时相当于对气体做功，如果太快，气体的温度会发生变化，故B正确；
C．手不能握住注射器，握住注射器会发生热传递，使气体的温度发生变化，故C正确；
D．只要封闭气体的质量不变，气体的多少不会改变实验数据，故D错误。
故选BC。
（2）注射器活塞的横截面积为
（3）对活塞和沙桶，根据平衡条件
解得
（4）根据玻意耳定律可得
整理可得
所以，纵截距为
解得
（5）由表达式
斜率为
由于另一同学用该装置重做实验，故横截面积相同，斜率不同是由于的乘积不同，即封闭气体的质量不同。
12. 某种材料的逸出功是W，用波长为λ的光照射该材料表面，可以发生光电效应。已知光电子电量e，光速为c，普朗克常量为h。求：
（1）该材料的截止频率；
（2）遏止电压。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）该材料的截止频率为
（2）根据光电效应方程可得
所以
13. 如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，已知在此过程气体吸收了300J的热量，状态A时气体温度为250K。求：
（1）气体在状态B时的温度；
（2）该过程中气体的内能变化量。
【答案】（1）500K；（2）220J
【解析】（1）从状态A到状态B，压强不变，根据盖-吕萨克定律得
解得
（2）从状态A到状态B，气体体积增大，外界对气体做负功
根据热力学第一定律，
得该过程中气体的内能变化量
14. 如图甲所示，足够长平行光滑金属导轨AB、CD固定在水平面上，导轨一端连接电阻R，导轨间距为L，匀强磁场方向垂直于导轨平面向下，磁感应强度为B。一根质量为m、电阻为r、长度也为L的金属棒放在导轨上与导轨垂直且接触良好。现给金属棒一个水平向右的拉力F，使金属棒从静止开始运动，通过金属棒的电流I随时间t变化关系如图乙所示，不计导轨电阻。
（1）求t0时金属棒的速度大小v0；
（2）求拉力F与时间t的关系式；
（3）若通过金属棒的电流强度I的平方随时间t变化的关系图像如图丙，求0~t1时间内拉力F做的功W。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）由图可知，t0时刻，感应电流I0，则
所以
（2）根据闭合电路欧姆定律及图线可得
所以金属棒做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可得
联立可得
（3）根据能量守恒定律可得
联立可得
15. 如图所示，平面直角坐标系xOy中第一象限内有磁场和电场的边界线，线上点的坐标满足直线方程（坐标点的单位为国际单位）。线左侧存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，线右侧存在方向沿x轴正方向的匀强电场坐标原点O处有一粒子源，能沿x轴方向发射出质量为m、电荷量为q、速率不同的带正电粒子。某粒子通过直线上点P（1，），再经t时间垂直经过x轴，不计粒子重力和粒子间相互影响。求：
（1）粒子从O运动到P的时间t1；
（2）粒子通过P处的速度大小v；
（3）匀强电场的场强大小E及能进入电场的粒子的速率范围。
【答案】（1）；（2）；（3），
【解析】（1）粒子在磁场中运动轨迹如图
设粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径为r，根据几何关系有
解得
所以
则轨迹所对应圆心角为
粒子做圆周运动，根据牛顿第二定律
粒子做圆周运动的周期为
则粒子从O运动到P的时间为
（2）粒子做圆周运动，根据牛顿第二定律
可得
（3）粒子从O运动到P沿x轴方向的分速度为
沿y轴方向的分速度为
进入电场后，在沿x轴方向做匀减速直线运动，在y轴方向做匀速直线运动，运动时间为
在沿x轴方向，根据牛顿第二定律
垂直经过x轴，则
以上各式联立，解得
如图所示，当轨迹与边界相切时，为最小速度
设边界与x轴方向的夹角为，则
解得
所以当速度为v时，恰好为最小值，则能进入电场的粒子的速率范围为