2023-2024学年湖南省长沙市浏阳市高二（下）期末物理试卷

这是一份2023-2024学年湖南省长沙市浏阳市高二（下）期末物理试卷，共15页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1．（4分）日本从2023年8月24日开始将福岛核电站核污水排入海洋，核污水中有一种难以被清除的放射性同位素氚，若进入人体可能会引起基因突变。氚也称超重氢，是氢的同位素之一，有放射性，会发生β衰变，其半衰期为12.43年。下列有关氚的说法正确的是（ ）
A．氚和氢是两种不同的元素
B．100个氚经过12.43年剩下50个
C．用中子轰击锂能产生氚，其核反应方程式为：
D．β射线是高速运动的氦原子核，其穿透能力很强
2．（4分）图示为氢原子能级图。用光子能量为12.75eV的光照射处于基态的大量氢原子，氢原子辐射出不同频率的光，其中有几种频率的光可以使逸出功为6.20eV的金属板发生光电效应（ ）
A．4B．3C．2D．1
3．（4分）如图所示，L是直流电阻可忽略的线圈，a、b、c是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是（ ）
A．开关S闭合瞬间，c灯立即亮，a、b灯逐渐变亮
B．开关S闭合电路稳定后，a、b灯都亮，c灯不亮
C．开关S断开后，流过a灯的电流方向与原来相反
D．开关S断开后，流过c灯的电流方向与原来相反
4．（4分）在如图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直．一带电粒子（重力不计）从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动，则该粒子（ ）
A．一定带正电
B．速度v
C．若速度v，粒子一定不能从板间射出
D．若此粒子从右端沿虚线方向进入，仍做直线运动
5．（4分）关于下列各图，说法正确的是（ ）
A．图甲中，实验现象说明薄板材料是非晶体
B．图乙当分子间距离为r0时，分子力为零
C．图丙中，T1对应曲线为同一气体温度较高时的速率分布图
D．图丁中，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越明显
6．（4分）无线充电是充电器与用电装置之间以磁场传送能量，两者之间不用电线连接，因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露，小功率无线充电常采用电磁感应式，充电原理图简化如图所示。发射线圈所加电压有效值为U＝220V的家用交流电，匝数为1100匝，接收线圈的匝数为50匝。若工作状态下，该无线充电装置可视为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A．接收线圈的输出电压的最大值为10V
B．发射线圈与接收线圈中交变电流的频率之比约为1：22
C．发射线圈与接收线圈中电流之比约为22：1
D．若增大接收线圈中的电流，则发射线圈中电流也增大
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
（多选）7．（6分）关于电磁波，下列叙述正确的是（ ）
A．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度平行
B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．电磁波可以在真空中传播
D．电磁波的频率越高，在真空中传播的速度越大
（多选）8．（6分）在如图甲所示的LC振荡电路中，通过P点的电流随时间变化的图像如图乙所示，若把通过P点向右的电流规定为电流i的正方向，则（ ）
A．1.5ms至2ms内，由于电流在减小，可推断磁场能在减小
B．1ms至1.5ms内，电容器极板上电荷量减小
C．0至0.5ms内，电容器C正在充电
D．0.5ms至1ms内，电容器上极板带正电
（多选）9．（6分）一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程1到达状态b，经历过程2到达状态c，经历过程3到达状态d，经历过程4回到状态a。其体积V与热力学温度T的关系图像如图所示，且cd与V轴平行，ab的延长线过原点，ad与T轴平行。关于这四个过程，下列说法正确的是（ ）
A．在过程1中，理想气体的压强不变
B．在过程2中，理想气体内能不变
C．在过程3中，气体对外做功，气体分子平均动能不变
D．气体在a、b、c、d四个状态时，在状态d时的压强最大
10．（6分）某质谱仪的原理图如图所示。加速电场上、下两极板间的电压为U，其中心处和感光片的中心均开有一个小孔（三个小孔共线），其下有另两块左右相对的极板。在左右极板之间还存在垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B1的匀强磁场。右极板电势高于左极板，他们之间形成电场强度为E的匀强电场。感光片下方存在垂直于纸面向外，磁感应强度大小为B2的匀强磁场。现将质量为m，带电量为+e的质子从加速电场上极板小孔处由静止释放，恰能形成轨迹1。轨迹1、2的半径之比为1：3。下列说法正确的是（ ）
A．轨迹1是直径为的半圆
B．将质子换为氘核，并将B2减小到原来的，即可得到轨迹2
C．将质子换为氚核，并将B1、B2加倍，为使粒子沿轨迹2运动，应将U、E分别增大到原来的12倍和4倍
D．将质子换为α粒子，并将U、E各自增大到原来的4和2倍，即可得到轨迹2
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11．（8分）某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素。
（1）通过实验得知：当磁体向上运动时，电流计指针向右偏转，此时线圈中磁通量在 （选填“增加”或“减少”）。
（2）为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图b的电路。若图b电路连接正确，在闭合开关前滑动变阻器滑片应移至最 （选填“左”或“右”）端。
（3）若图b电路连接正确，开关闭合后，将铁芯从线圈P中快速抽出时，观察到电流计指针 （选填“偏转”或“不偏转”）。
12．（10分）在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：
①往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上；
②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定；
③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小；
④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积；
⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。
完成下列填空：
（1）上述步骤中，正确的顺序是 。（填写步骤前的数字）
（2）油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸1mL，用注射器测得1mL上述溶液有200滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油酸膜的近似轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为1cm，则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 mL，油酸膜的面积是 cm2。根据上述数据，估测出油酸分子的直径是 m。（结果均保留两位有效数字）
（3）某学生在做该实验时，发现计算的油酸分子直径偏大，可能的原因是 。
A．痱子粉撒得过少
B．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
C．计算每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液的滴数多记了几滴
D．在滴入量筒之前，配制的溶液在空气中搁置了较长时间
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13．（10分）如图所示，两个壁厚可忽略的圆柱形金属筒A和B套在一起，两者横截面积相等，光滑接触且不漏气。将A系于天花板上，用手托住B，使筒底部到顶部的高度为20cm，此时它们密封的气体压强与外界大气压相同，均为1.1×105Pa。然后缓慢松开手，让B下沉，当筒底部到顶部高度变为22cm时，B停止下沉并处于静止状态，下沉过程中气体温度保持不变。求：
（1）此时金属筒内气体的压强；
（2）若当时的温度为308K，欲使下沉后的套筒恢复到下沉前的位置，应将温度变为多少？
14．（12分）如图所示，真空区域有宽度为L、磁感应强度为B的矩形匀强磁场，方向垂直于纸面向里，MN、PQ是磁场的边界。质量为m、电荷量为q的带正电粒子（不计重力）沿着与MN夹角为θ＝30°的方向垂直射入磁场中，刚好垂直于PQ边界射出，并沿半径方向垂直进入圆形磁场。圆形磁场半径为L，方向垂直纸面向外，粒子最后从圆心O的正下方O′点离开磁场。求：
（1）粒子在矩形磁场中运动的轨迹半径；
（2）粒子射入磁场的速度大小；
（3）圆形磁场的磁感应强度。
15．（12分）如图所示，空间存在竖直向下的有界匀强磁场B，一单匝边长为L，质量为m的正方形线框abcd放在水平桌面上，在水平外力作用下从左边界以速度v匀速进入磁场，当cd边刚好进入磁场后立刻撤去外力，线框ab边恰好到达磁场的右边界，然后将线框以ab边为轴，以角速度ω匀速翻转到图示虚线位置．已知线框与桌面间动摩擦因数为μ，磁场宽度大于L，线框电阻为R，重力加速度为g，求：
（1）当ab边刚进入磁场时，ab两端的电压Uab；
（2）水平拉力F的大小和磁场的宽度d；
（3）匀速翻转过程中线框产生的热量Q．
2023-2024学年湖南省长沙市浏阳市高二（下）期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1．（4分）日本从2023年8月24日开始将福岛核电站核污水排入海洋，核污水中有一种难以被清除的放射性同位素氚，若进入人体可能会引起基因突变。氚也称超重氢，是氢的同位素之一，有放射性，会发生β衰变，其半衰期为12.43年。下列有关氚的说法正确的是（ ）
A．氚和氢是两种不同的元素
B．100个氚经过12.43年剩下50个
C．用中子轰击锂能产生氚，其核反应方程式为：
D．β射线是高速运动的氦原子核，其穿透能力很强
【答案】C
【点评】本题主要考查原子物理相关知识，学生需要注意半衰期的适用条件，以及核反应方程中的守恒条件。
2．（4分）图示为氢原子能级图。用光子能量为12.75eV的光照射处于基态的大量氢原子，氢原子辐射出不同频率的光，其中有几种频率的光可以使逸出功为6.20eV的金属板发生光电效应（ ）
A．4B．3C．2D．1
【答案】B
【点评】解决本题的关键要掌握发生光电效应的条件，知道能级跃迁时，辐射或吸收的光子能量与能级差的关系，即Em﹣En＝hν。
3．（4分）如图所示，L是直流电阻可忽略的线圈，a、b、c是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是（ ）
A．开关S闭合瞬间，c灯立即亮，a、b灯逐渐变亮
B．开关S闭合电路稳定后，a、b灯都亮，c灯不亮
C．开关S断开后，流过a灯的电流方向与原来相反
D．开关S断开后，流过c灯的电流方向与原来相反
【答案】C
【点评】本题考查通断电自感。自感现象，是特殊的电磁感应现象，基本解题思路仍是应用楞次定律和法拉第电磁感应定律进行求解。
4．（4分）在如图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直．一带电粒子（重力不计）从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动，则该粒子（ ）
A．一定带正电
B．速度v
C．若速度v，粒子一定不能从板间射出
D．若此粒子从右端沿虚线方向进入，仍做直线运动
【答案】B
【点评】解决本题的关键知道在速度选择器中，从左边射入，速度满足条件，电场力与洛伦兹力平衡与电量、电性无关．
5．（4分）关于下列各图，说法正确的是（ ）
A．图甲中，实验现象说明薄板材料是非晶体
B．图乙当分子间距离为r0时，分子力为零
C．图丙中，T1对应曲线为同一气体温度较高时的速率分布图
D．图丁中，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越明显
【答案】B
【点评】本题关键要熟悉晶体与非晶体的区别，知道温度较高时，分子速率大的分子数占总分子数增大，知道分子力是合力，知道布朗运动的原因。
6．（4分）无线充电是充电器与用电装置之间以磁场传送能量，两者之间不用电线连接，因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露，小功率无线充电常采用电磁感应式，充电原理图简化如图所示。发射线圈所加电压有效值为U＝220V的家用交流电，匝数为1100匝，接收线圈的匝数为50匝。若工作状态下，该无线充电装置可视为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A．接收线圈的输出电压的最大值为10V
B．发射线圈与接收线圈中交变电流的频率之比约为1：22
C．发射线圈与接收线圈中电流之比约为22：1
D．若增大接收线圈中的电流，则发射线圈中电流也增大
【答案】D
【点评】本题主要是考查了变压器的知识；解答本题的关键是知道理想变压器的电压之比等于匝数之比，在只有一个副线圈的情况下的电流之比等于匝数的反比。
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
（多选）7．（6分）关于电磁波，下列叙述正确的是（ ）
A．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度平行
B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．电磁波可以在真空中传播
D．电磁波的频率越高，在真空中传播的速度越大
【答案】BC
【点评】本题主要考查学生对于电磁波传播的特点和形成以及对麦克斯韦理论的基础知识的记忆和理解。
（多选）8．（6分）在如图甲所示的LC振荡电路中，通过P点的电流随时间变化的图像如图乙所示，若把通过P点向右的电流规定为电流i的正方向，则（ ）
A．1.5ms至2ms内，由于电流在减小，可推断磁场能在减小
B．1ms至1.5ms内，电容器极板上电荷量减小
C．0至0.5ms内，电容器C正在充电
D．0.5ms至1ms内，电容器上极板带正电
【答案】AB
【点评】本题主要考查学生对于电磁振荡图像的理解。
（多选）9．（6分）一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程1到达状态b，经历过程2到达状态c，经历过程3到达状态d，经历过程4回到状态a。其体积V与热力学温度T的关系图像如图所示，且cd与V轴平行，ab的延长线过原点，ad与T轴平行。关于这四个过程，下列说法正确的是（ ）
A．在过程1中，理想气体的压强不变
B．在过程2中，理想气体内能不变
C．在过程3中，气体对外做功，气体分子平均动能不变
D．气体在a、b、c、d四个状态时，在状态d时的压强最大
【答案】AC
【点评】本题主要考查了一定质量的理想气体的状态方程，根据公式pV＝CT理解图像的物理意义，同时要结合气体压强的微观意义即可完成分析。
10．（6分）某质谱仪的原理图如图所示。加速电场上、下两极板间的电压为U，其中心处和感光片的中心均开有一个小孔（三个小孔共线），其下有另两块左右相对的极板。在左右极板之间还存在垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B1的匀强磁场。右极板电势高于左极板，他们之间形成电场强度为E的匀强电场。感光片下方存在垂直于纸面向外，磁感应强度大小为B2的匀强磁场。现将质量为m，带电量为+e的质子从加速电场上极板小孔处由静止释放，恰能形成轨迹1。轨迹1、2的半径之比为1：3。下列说法正确的是（ ）
A．轨迹1是直径为的半圆
B．将质子换为氘核，并将B2减小到原来的，即可得到轨迹2
C．将质子换为氚核，并将B1、B2加倍，为使粒子沿轨迹2运动，应将U、E分别增大到原来的12倍和4倍
D．将质子换为α粒子，并将U、E各自增大到原来的4和2倍，即可得到轨迹2
【答案】C
【点评】该题考查质谱仪的原理，解答的关键首先要看粒子能不能匀速通过速度选择器，然后要看粒子在偏转磁场中运动的半径。
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11．（8分）某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素。
（1）通过实验得知：当磁体向上运动时，电流计指针向右偏转，此时线圈中磁通量在 减少 （选填“增加”或“减少”）。
（2）为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图b的电路。若图b电路连接正确，在闭合开关前滑动变阻器滑片应移至最 左 （选填“左”或“右”）端。
（3）若图b电路连接正确，开关闭合后，将铁芯从线圈P中快速抽出时，观察到电流计指针 偏转 （选填“偏转”或“不偏转”）。
【答案】（1）减少；（2）左；（3）偏转。
【点评】本题考查了电磁感应现象产生的条件，理解磁通量变化和闭合电路为产生感应电流的条件是解决此类问题的关键。
12．（10分）在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：
①往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上；
②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定；
③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小；
④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积；
⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。
完成下列填空：
（1）上述步骤中，正确的顺序是 ④①②⑤③ 。（填写步骤前的数字）
（2）油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸1mL，用注射器测得1mL上述溶液有200滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油酸膜的近似轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为1cm，则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 5.0×10﹣6 mL，油酸膜的面积是 40 cm2。根据上述数据，估测出油酸分子的直径是 1.3×10﹣9 m。（结果均保留两位有效数字）
（3）某学生在做该实验时，发现计算的油酸分子直径偏大，可能的原因是 B 。
A．痱子粉撒得过少
B．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
C．计算每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液的滴数多记了几滴
D．在滴入量筒之前，配制的溶液在空气中搁置了较长时间
【答案】（1）④①②⑤③；（2）5.0×10﹣6，40，1.3×10﹣9；（3）B。
【点评】本题关键掌握“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中油膜面积和每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积的确定方法。
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13．（10分）如图所示，两个壁厚可忽略的圆柱形金属筒A和B套在一起，两者横截面积相等，光滑接触且不漏气。将A系于天花板上，用手托住B，使筒底部到顶部的高度为20cm，此时它们密封的气体压强与外界大气压相同，均为1.1×105Pa。然后缓慢松开手，让B下沉，当筒底部到顶部高度变为22cm时，B停止下沉并处于静止状态，下沉过程中气体温度保持不变。求：
（1）此时金属筒内气体的压强；
（2）若当时的温度为308K，欲使下沉后的套筒恢复到下沉前的位置，应将温度变为多少？
【答案】（1）此时金属筒内气体的压强为1.0×105Pa；
（2）若当时的温度为308K，欲使下沉后的套筒恢复到下沉前的位置，应将温度变为280K。
【点评】本题考查玻意耳定律和盖﹣吕萨克定律，按照规范化的解题步骤，列出对应的状态，然后代入数据即可得出正确的结果。
14．（12分）如图所示，真空区域有宽度为L、磁感应强度为B的矩形匀强磁场，方向垂直于纸面向里，MN、PQ是磁场的边界。质量为m、电荷量为q的带正电粒子（不计重力）沿着与MN夹角为θ＝30°的方向垂直射入磁场中，刚好垂直于PQ边界射出，并沿半径方向垂直进入圆形磁场。圆形磁场半径为L，方向垂直纸面向外，粒子最后从圆心O的正下方O′点离开磁场。求：
（1）粒子在矩形磁场中运动的轨迹半径；
（2）粒子射入磁场的速度大小；
（3）圆形磁场的磁感应强度。
【答案】（1）粒子在矩形磁场中运动的轨迹半径；
（2）粒子射入磁场的速度大小；
（3）圆形磁场的磁感应强度。
【点评】本题考查带电粒子在磁场中的运动；解决问题的关键是清楚带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，结合几何关系分析计算。
15．（12分）如图所示，空间存在竖直向下的有界匀强磁场B，一单匝边长为L，质量为m的正方形线框abcd放在水平桌面上，在水平外力作用下从左边界以速度v匀速进入磁场，当cd边刚好进入磁场后立刻撤去外力，线框ab边恰好到达磁场的右边界，然后将线框以ab边为轴，以角速度ω匀速翻转到图示虚线位置．已知线框与桌面间动摩擦因数为μ，磁场宽度大于L，线框电阻为R，重力加速度为g，求：
（1）当ab边刚进入磁场时，ab两端的电压Uab；
（2）水平拉力F的大小和磁场的宽度d；
（3）匀速翻转过程中线框产生的热量Q．
【答案】见试题解答内容
【点评】本题关键是将线框的运动过程分为匀速、匀减速、转动三个过程进行分析，注意最后的翻转过程是正弦式交流电．
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