[物理][期末]江苏省扬州市2023-2024学年高二下学期6月期末试题(解析版)

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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. 下列属于电磁波的是（ ）
A. 超声波B. α射线C. β射线D. γ射线
【答案】D
【解析】超声波属于声波，是机械波，α射线是氦原子核流，β射线是电子流，γ射线是电磁波。
故选D。
2. 如图所示，长为L的金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。棒中通以大小为I，方向M→N的恒定电流，平衡时两悬线与竖直方向的夹角均为θ，则棒受到安培力的大小为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】由于磁场与通电导体棒垂直，所以通电导体棒所受的安培力大小为
故选A。
3. 碳素墨水滴入水中，逐渐混合均匀。关于该现象的分析正确的是（ ）
A. 混合均匀是由于重力作用
B. 混合均匀是由于水的对流作用
C. 混合均匀是由于微粒受分子引力作用
D. 若滴入热水中，混合均匀的过程进行得更迅速
【答案】D
【解析】根据分子动理论知识可知，混合均匀是扩散现象，水分子做无规则运动，碳粒做布朗运动，由于布朗运动的剧烈程度与颗粒大小和温度有关，所以使用碳粒更小的墨汁，布朗运动会更明显，则混合均匀的过程进行得更迅速。
4. 如图所示，把一条细棉线的两端系在铁丝环上，使环上布满肥皂液的薄膜，这时膜上的棉线是松弛的，用烧热的针刺破a侧的薄膜，观察到棉线的形状以及受力正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】先把个棉线圈拴在铁丝环上，再把环在肥皂液里浸一下，使环上布满肥皂液薄膜。膜中分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力，所以产生收缩效果；用烧热的针刺破a侧的薄膜，b中的水膜能使b的面积最小。
5. 如图所示是研究自感现象的电路图，L是自感系数很大的线圈，其直流电阻几乎为零，两个灯泡A、B完全相同，下列说法正确的是（ ）
A. 开关闭合瞬间，灯B不亮
B. 电路稳定时，灯A、B一样亮
C. 开关断开瞬间，流过灯B的电流向左
D. 开关断开瞬间，灯A、B同时熄灭
【答案】C
【解析】A．开关闭合瞬间，线圈L相当于电源，根据楞次定律，线圈L左端正极，右端负极，灯A和灯B同时亮，A错误；
B．电路稳定时，线圈L相当于导线，灯B被短路，灯B不亮，灯A亮，B错误；
CD．开关断开瞬间，线圈L相当于电源，给灯B供电，B灯闪亮一下再熄灭，A灯立即熄灭；根据楞次定律，线圈L的右端为正极，流过灯B的电流向左，C正确，D错误。
6. 根据玻尔理论，下列说法正确的是（ ）
A. 能级越高，原子越不稳定
B. 当氢原子从激发态跃迁到基态时，需要吸收光子
C. 处于基态氢原子只有吸收能量为13.6eV的光子才能电离
D. 电子沿某一轨道绕核运动时，其辐射出的光子的频率等于圆周运动的频率
【答案】A
【解析】A．能级越高，原子越不稳定，故A正确；B．当氢原子从激发态跃迁到基态时，需要放出光子，故B错误；C．处于基态的氢原子吸收能量为13.6eV的光子或者吸收能量大于13.6eV的实物粒子的能量发生电离，故C错误；D．电子沿某一轨道绕核运动时，其辐射出的光子的频率与圆周运动的频率没有关系，故D错误。
7. 如图所示，横截面积为S单匝矩形线框在匀强磁场中绕轴以角速度ω转动，已知磁感应强度大小为B。则下列说法正确的是（ ）
A. 图示位置线框的电动势为零
B. 电动势的最大值为
C. 电动势的有效值为
D. 图示位置线框中的电流方向为逆时针
【答案】B
【解析】A．图示位置线框的电动势为
故A错误；
B．电动势的最大值为
故B正确；
C．根据有效值的定义
解得电动势的有效值为
故C错误；
D．根据右手定则，图示位置线框中的电流方向为顺时针，故D错误。
故选B。
8. 在光电效应实验中，某同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间关系曲线，下列图像中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】由于紫光的频率较大，根据光电效应方程可知，紫光所对应的遏止电压较大，同时饱和光电流与光强有关，光照强度越大，饱和光电流越大。
故选A。
9. 下列四幅图中表明光具有粒子性实验是（ ）
A. 图甲和图乙B. 图乙和图丙
C. 图乙和图丁D. 图丙和图丁
【答案】C
【解析】甲为光的干涉实验，说明光具有波动性；乙为光电效应实验，说明光具有粒子性；丙为衍射实验，说明光具有波动性；丁为康普顿散射实验，说明光具有粒子性。
故选C。
10. 如图所示为回旋加速器示意图，质子源置于盒的圆心附近，不计质子通过D形盒狭缝的时间，则（ ）
A. 仅增大加速电压，质子运动时间变长
B. 仅增大加速电压，质子获得最大动能不变
C. 仅增大磁感应强度，质子运动时间变长
D. 仅增大磁感应强度，质子获得的最大动能增大
【答案】B
【解析】A．根据
仅增大加速电压，则每加速一次质子获得的速度变大，由
质子轨道半径变大，加速器半径一定，则加速的次数减小，在磁场中做圆周运动的圈数减小，因质子在磁场中运动的周期
不变，可知质子运动时间变短，故A错误；
B．根据
得
动能
仅增大加速电压，质子获得的最大动能不变，仅增大磁感应强度，质子获得的最大动能增大，故B正确；
CD．仅增大磁感应强度，质子在磁场中运动的周期
发生变化，若不改变交流电频率，回旋加速器不能正常工作，故CD错误。
故选B。
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. 某同学在研究变压器电压与线圈匝数的定量关系实验中，按照如图所示的电路图连接电路并进行实验，已知左边是原线圈，右边是副线圈。
（1）当原线圈接入10V交流电源时，先用电压表V2的__________（“大量程”或“小量程”）试测，然后选择合适的量程继续测量。
（2）该同学在研究过程中，第一次铁芯上方有横挡铁芯，第二次无横挡铁芯，其他条件均相同，电压表V2第一次的读数__________（“大于”、“等于”或“小于”）第二次读数。
（3）另一同学在做实验时，发现电压表V2没有示数，可能的原因是（ ）
A. 原线圈接入直流电B. 电压表V2断路C. 原线圈匝数过少
【答案】（1）大量程 （2）大于 （3）AB
【解析】（1）当原线圈接入10V交流电源时，先用电压表V2的大量程试测，然后选择合适的量程继续测量，理由是用小量程挡测量可能损坏交流电压表。
（2）第一次铁芯上方有横挡铁芯，则变压器磁损较少，所测电压较大。
（3）发现电压表V2没有示数，则可能为原线圈接入直流电或者电压表V2断路，若原线圈匝数过少，则V2示数较大。
故选AB。
12. 某小组同学利用如图（a）所示的实验装置探究气体等温变化的规律。
（1）下列哪些操作是必需的（ ）
A. 调节空气柱长度时柱塞应缓慢地向下压或向上拉
B. 测量空气柱的直径
C. 读取压力表示数和空气柱的长度
D. 在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞
（2）某次实验时，压力表的示数如图（b）所示，则空气柱的压强为__________；
（3）某同学依据记录的数据绘制出的p-V图像类似于双曲线，能否说明空气柱的压强与体积成反比？如果能，请说明理由；如果不能，请写出你的改进措施。_______，_________________________________。
【答案】（1）AC （2）1.20 （3）不能 需画出图像，若为过原点的倾斜直线，才能判断空气柱的压强与体积成反比
【解析】（1）A．为防止气体的温度变化，调节空气柱长度时柱塞应缓慢地向下压或向上拉，故A正确；
B．该实验气体的体积为
其中S为空气柱的横截面积，由于空气柱的横截面积S不变，所以用L代替V，只需要读取空气柱的长度，不需要测量空气柱的直径，故B错误；
C．读取压力表示数和空气柱的长度，以确定气体的压强和体积，故C正确；
D．为了方便读取封闭气体的体积不需要在橡胶套处接另一注射器，故D错误。
故选AC。
（2）由图可知，空气柱的压强为
（3）[1]若p-V图像类似于双曲线，不能否说明空气柱的压强与体积成反比；
[2]应该进一步作出图像，若为过原点的倾斜直线，才能判断空气柱的压强与体积成反比。
13. 如图所示，一定质量理想气体被活塞封闭在竖直放置的绝热气缸中，活塞的质量为m、底面积为S，质量也为m的圆柱体静置在活塞上，此时封闭气体的温度为T，活塞与缸底距离为2h。现接通电热丝加热气体，一段时间后活塞缓慢升高了h，忽略活塞与气缸间的摩擦，已知外界大气压强为p0，重力加速为g。求：
（1）该过程温度升高了多少；
（2）若该过程气体吸收热量Q，求此过程气体内能的增加量。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）由于气体发生等压变化，则
解得
所以
（2）对金属块和活塞整体受力分析可得
所以
所以
根据热力学第一定律
可得
14. 一个静止的钚核发生衰变放出一个粒子变为铀核，已知钚核的质量为，铀核的质量为，放出的粒子质量为，光速为c，普朗克常量为h。求：
（1）铀核的中子数并写出核反应方程；
（2）衰变放出频率为v的γ光子，求衰变后生成物的总动能。
【答案】（1）143，；（2）
【解析】（1）轴235的中子数
根据质量数守恒和电荷数守恒，可知放出的粒子为，核反应方程
（2）质量亏损
释放的核能
由能量守恒定律得
解得
15. 如图甲所示，空间存在竖直向上的有界匀强磁场，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。时刻，水平面内有一个导线框ABC，在外力作用下以1m/s的速度匀速进入磁场，线框完全进入磁场后立刻保持静止。已知导线框边长，，总电阻为0.25Ω。求：
（1）时的电动势；
（2）时线框中的电流大小；
（3）规定顺时针方向为电流的正方向，请作出0~1s内导线框中的电流i随时间t变化的图像。
【答案】（1）0.15V；（2）；（3）
【解析】（1）根据线框做匀速运动，t1时间内的位移x1为
此时切割有效长度为l，根据三角形相似得
解得

根据法拉第电磁感应定律得

（2）0.7s时，线框已经完全进入磁场中，线框有效面积
电动势为
电流强度为
（3）0.5s末电流最大
电流方向顺时针，为正值
0.5～1.0s电流为 ，方向逆时针，为负值。电流随时间的关系如图
16. 现代科技中常用电场和磁场来控制带电粒子的运动。如图甲所示，在竖直平面内建立坐标系，在区域存在磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场，在O点沿y轴正方向放置足够长的荧光屏A。第三象限内存在沿y轴正方向的匀强电场，在点处沿x轴正方向射出速度为的粒子，恰好以的速率从O点射入磁场、粒子的质量为m，电荷量为，不计粒子的重力及粒子间的相互作用。，。求：
（1）该粒子击中荧光屏A的位置Q；
（2）该粒子从P运动到Q的时间；
（3）如图乙所示，移去荧光屏A，在处，平行于x轴放置一足够长的档板C，在电场中P、O两点之间有一连续分布的曲线状粒子源，其形状的曲线方程为，。该粒子源沿x轴正方向以速度持续发射与P点处相同的粒子，粒子按y坐标均匀分布，粒子源发射一段时间后停止发射，粒子击中挡板C立即被吸收。求击中挡板C的粒子数与发射的总粒子数之比。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）如图所示，粒子在第一象限做匀速圆周运动，设速度方向与y轴正方向成夹角
由
可知
，
得
由几何关系知
联立解得Q点坐标
（2）粒子在电场中P→O，x方向匀速直线运动
粒子在磁场中匀速圆周运动周期
粒子在场中O→Q
联立解得
粒子从P到Q的时间
（3）经分析，所有粒子经电场偏转后均从O点进入磁场，且均经过Q点进入第二象限。如图所示
设发射粒子的初始位置纵坐标为，从O点进入第一象限与x轴正方向夹角为，其轨迹恰好与挡板相切，粒子经过O点速度
粒子圆周运动的半径
由
联立解得
粒子在电场中做匀变速曲线运动，由
得
，
且
联立解得
所以