精品解析：江苏省南京市江宁区2023-2024学年高二下学期期末物理试卷

2023—2024学年第二学期期末试卷 高二物理 本卷：共100分 考试时间：75分钟 注意事项： 1.本试卷共分6页。 2.答题前，考生务必将自己的条形码贴在答题卡上相应位置，将姓名写在答题卡上指定位置，考试结束后交回答题卡。 一、单项选择题（本题共11小题，每小题4分，共44分，每小题只有一个选项最符合题意） 1. 关于分子动理论，下列说法正确的是（　　） A. 气体的膨胀现象说明气体分子间存在斥力 B. 产生布朗运动的原因是大量分子做无规则运动对悬浮的固体微粒各个方向撞击作用的不均衡性造成的 C. 当分子间的距离增大时，分子间的引力增大而斥力减小 D. 冬季女生用梳子梳理长发时，头发容易粘连在梳子上的原因是分子间的引力 2. 关于质量相同的0℃的水和0℃的水蒸气，下列说法中正确的是（　　） A. 分子数相同，分子平均动能不同，分子势能相同，内能不相同 B. 分子数相同，分子平均动能不同，分子势能不同，内能不相同 C. 分子数相同，分子平均动能相同，分子势能不同，内能不相同 D. 分子数不同，分子平均动能相同，分子势能不同，内能不相同 3. 下列说法正确的是（　　） A. 由于液体内部分子力作用，荷叶上的小露珠才呈球形 B. 由于晶体熔化过程中要吸收热量，所以分子的平均动能会变大 C. 天然水晶和熔化后再凝固的水晶（即石英玻璃）都是称为水晶，也都是晶体 D. 当液晶中电场强度不同时就显示不同颜色，这是利用了液晶对光的各向异性 4. 我国“北斗三号”全球组网卫星采用星载氢原子钟。如图为氢原子能级示意图的一部分，则下列说法中正确的是（　　） A. 一个处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生2种谱线 B. 从n=4能级跃迁到n=1能级比从n=3能级跃迁到n=1能级所辐射出电磁波的能量小 C. 原子可吸收大于相邻两个能级差值的一切光子 D. 氢原子核外的电子轨道半径可以是任意值 5. 下列说法正确的是（　　） A. 泊松亮斑证明光具有粒子性 B. 电子束的衍射图样说明电子在运动中具有波动性 C. 质子的德布罗意波长与其动能成反比 D. 光电效应说明光具有波动性 6. 如图所示，天然放射源放射出的射线从容器的小孔射出，经过垂直纸面向里的匀强磁场，射线分裂成a、b、c三束。三者对比后得出下列说法正确的是（　　） A. a称为α射线，电离作用最强，穿透能力最差 B. b称为β射线，电离作用较弱，穿透能力较强 C. c称γ射线，电离作用最弱，穿透能力最强 D. 电离作用最强的是a射线，电离作用最弱的是b射线 7. 下面是四个核反应的方程，下列说法正确的是（　　） ① ② ③ ④ A. ①是核裂变，X1是 B. ②是核聚变，X2是 C. ③是原子核的人工转变，X3是 D. ④是核裂变，X4是 8. 已知氘（）核的质量为，质子（）的质量为，中子（）的质量为，光速为c，则氘核的比结合能为（ ） A. B. C. D. 9. 如图所示，水平桌面上有一闭合铝环，在铝环轴线上方有一条形磁铁，当条形磁铁沿轴线竖直向上迅速运动时，下列判断正确的是（　　） A. 铝环有的收缩趋势，对桌面压力增大 B. 铝环有收缩的趋势，对桌面压力减小 C. 铝环有扩张的趋势，对桌面压力减小 D. 铝环有扩张的趋势，对桌面压力增大 10. 如图所示的LC振荡电路中，某时刻线圈中磁场方向向下，且电路的电流正在减弱，则此时（　　） A. 电容器的A板电势低于B板 B. 电容器两极板间场强正在增强 C. 仅增大电容，充放电时间将变短 D. 线圈中感应电动势正在减小 11. 某同学按照图甲连接好电路，在闭合开关S后用频率为v的光照射光电管时观察到光电效应现象，通过调节滑动变阻器至电流计刚好无电流显示，读取电压表的读数即为遏止电压Uc；改变入射光的频率后，重复上述操作并测出相应遏止电压。图乙是该光电管发生光电效应时的遏止电压与入射光频率v的关系图像，图线与横轴的交点坐标为（a，0），与纵轴的交点坐标为（0，﹣b），已知电子的电荷量为e。下列说法中正确的是（　　） A. 普朗克常量为 B. 断开开关S后，电流表G示数为零 C. 在某频率的光照下，增加照射光的强度后，测得相应遏止电压增大 D. 阴极K的逸出功为be 二、非选择题（本题共5小题，共56分。其中第13~16小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。 12. 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，所使用的可拆变压器如图所示。 （1）变压器铁芯的结构和材料是（　　） A. 整块硅钢铁芯 B. 整块不锈钢铁芯 C. 彼此绝缘的铜片叠成 D. 彼此绝缘的硅钢片叠成 （2）观察两个线圈导线，发现导线的粗细不同，导线细的线圈匝数较______（填“多”或“少”）； （3）将有效值为3V的交流电接入200匝的变压器原线圈两端后，依次测量副线圈不同匝数两端的电压值并填入下表。则根据表中测量数据可判断第3组数据时副线圈的匝数为______匝； 次数 1 2 3 4 5 n2/匝 200 600 1200 1400 U2/V 3 9 12 18 21 （4）实验时，某同学听到变压器内部有轻微的“嗡嗡”声，他做出如下猜想，正确的是（　　） A. “嗡嗡”声来自交变电流在线圈中产生变化磁场时发出的 B. “嗡嗡”声来自副线圈中电流流动的声音 C. 交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发声 （5）之后，该同学又仔细观察铁芯是由相互绝缘的金属片平行叠成，如下图，金属片应平行于（　　） A. 平面abfe B. 平面adhe C. 平面adgf 13. 某广播电台发射功率为20kW、在空气中波长为198.9m的电磁波，电磁波在空中传播的速率为，普朗克常量。（计算结果均保留一位有效数字）求： （1）电磁波的能量子ε的值； （2）该电台每秒钟从天线发射的能量子个数。 14. 一定质量的理想气体，状态从A→B→C的变化过程可用如图所示的p-V图线描述，其中气体在状态A时温度为，试求： （1）气体在状态C时的温度TC； （2）若气体在A→B过程中吸热1000J，则在A→B过程中气体内能的改变量为多少？ 15. 如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈匝数N=500匝，面积，线圈匀速转动的角速度ω=100πrad/s，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，经高压输电，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，两根输电导线的总电阻为R=5Ω，变压器可视为理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为，若用户区标有“220V，8.8kW”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻不可忽略，其它导线的电阻值均可忽略。 （1）求交流发电机产生电动势的最大值； （2）求输电线路上损耗电功率； （3）若升压变压器原、副线圈匝数比为，求交流发电机线圈上热功率Pr。 16. 如图所示，平行光滑金属导轨ABM、CDN固定在地面上，BM、DN水平放置且足够长，导轨在B、D两点处平滑连接，圆弧轨道的最高点与水平轨道的高度差为h=0.8m，水平部分处在磁感应强度大小为B=0.1T、方向竖直向上的匀强磁场中，导轨间距均为L=0.5m。金属棒a、b先后从左侧轨道的最高点无初速度释放，当b棒到达圆弧轨道底部时，a棒已在水平区域且速度大小为，两棒的质量、两棒接入轨道部分的电阻，导轨电阻不计，忽略一切摩擦阻力，重力加速度g取。求： （1）棒a在水平轨道上的最大加速度； （2）整个运动过程中棒b上产生的焦耳热； （3）最终两棒之间的距离。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023—2024学年第二学期期末试卷 高二物理 本卷：共100分 考试时间：75分钟 注意事项： 1.本试卷共分6页。 2.答题前，考生务必将自己的条形码贴在答题卡上相应位置，将姓名写在答题卡上指定位置，考试结束后交回答题卡。 一、单项选择题（本题共11小题，每小题4分，共44分，每小题只有一个选项最符合题意） 1. 关于分子动理论，下列说法正确的是（　　） A. 气体的膨胀现象说明气体分子间存在斥力 B. 产生布朗运动的原因是大量分子做无规则运动对悬浮的固体微粒各个方向撞击作用的不均衡性造成的 C. 当分子间的距离增大时，分子间的引力增大而斥力减小 D. 冬季女生用梳子梳理长发时，头发容易粘连在梳子上的原因是分子间的引力 【答案】B 【解析】 【详解】A．气体的膨胀现象说明分子在做无规则运动，故A错误； B．布朗运动是固体小颗粒受到不同方向的液体分子无规则运动产生的撞击作用的不平衡性引起的，间接证明了液体分子永不停息地做无规则运动，故B正确； C．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，故C错误； D．冬季女生用梳子梳理长发时，头发容易粘连在梳子上的原因是静电力作用，故D错误。 故选B。 2. 关于质量相同0℃的水和0℃的水蒸气，下列说法中正确的是（　　） A. 分子数相同，分子平均动能不同，分子势能相同，内能不相同 B. 分子数相同，分子平均动能不同，分子势能不同，内能不相同 C. 分子数相同，分子平均动能相同，分子势能不同，内能不相同 D. 分子数不同，分子平均动能相同，分子势能不同，内能不相同 【答案】C 【解析】 【详解】质量相同的0℃的水和0℃的水蒸气，它们的物质的量相同，则它们的分子数是相同的。温度相同的物体，分子平均动能相同，所以0℃的水和0℃的水蒸气的分子平均动能相同，由0℃的水变为0℃的水蒸气，需要吸收热量，分子间距离变大，而它们分子平均动能相同，因此分子势能不相同，内能也不相同。 故选C。 3. 下列说法正确的是（　　） A. 由于液体内部分子力作用，荷叶上的小露珠才呈球形 B. 由于晶体熔化过程中要吸收热量，所以分子的平均动能会变大 C. 天然水晶和熔化后再凝固的水晶（即石英玻璃）都是称为水晶，也都是晶体 D. 当液晶中电场强度不同时就显示不同颜色，这是利用了液晶对光的各向异性 【答案】D 【解析】 【详解】A．叶面上的小露珠呈球形是由于在液体表面张力作用下表面收缩的结果，故A错误； B．晶体熔化过程中要吸收热量，但温度不变，分子的平均动能不变，故B错误； C．天然水晶是单晶体，熔化后再凝固的水晶(即石英玻璃)是非晶体，故C错误； D．由液晶各向异性可知，对不同颜色光的吸收强度随电场强度的变化而变化，故D正确； 故选D。 4. 我国“北斗三号”全球组网卫星采用星载氢原子钟。如图为氢原子能级示意图的一部分，则下列说法中正确的是（　　） A. 一个处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生2种谱线 B. 从n=4能级跃迁到n=1能级比从n=3能级跃迁到n=1能级所辐射出电磁波的能量小 C. 原子可吸收大于相邻两个能级差值的一切光子 D. 氢原子核外的电子轨道半径可以是任意值 【答案】A 【解析】 【详解】A．一个处干n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生2种谱线，即3到2、2到1这两种，故A正确； B．从n=4能级跃迁到n=1能级所辐射出电磁波的能量为 从n=3能级跃迁到n=1能级所辐射出电磁波的能量为 即 所以，从n=4能级跃迁到n=1能级比从n=3能级跃迁到n=1能级所辐射出电磁波能量大，故B错误； C．原子可吸收一定等于相邻两个能级差值的光子，故C错误； D．按照波尔理论，核外电子只能在某些特定的圆形轨道上绕核运动，轨道半径不能取任意值，故D错误。 故选A。 5. 下列说法正确是（　　） A. 泊松亮斑证明光具有粒子性 B. 电子束的衍射图样说明电子在运动中具有波动性 C. 质子的德布罗意波长与其动能成反比 D. 光电效应说明光具有波动性 【答案】B 【解析】 【详解】A．泊松亮斑是光的衍射现象，证明光具有波动性，A错误； B．电子束的衍射图样说明电子在运动中具有波动性，B正确； C．根据 解得 质子的德布罗意波长与其动能的平方根成反比，C错误； D．光电效应说明光具有粒子性，D错误。 故选B。 6. 如图所示，天然放射源放射出的射线从容器的小孔射出，经过垂直纸面向里的匀强磁场，射线分裂成a、b、c三束。三者对比后得出下列说法正确的是（　　） A. a称为α射线，电离作用最强，穿透能力最差 B. b称为β射线，电离作用较弱，穿透能力较强 C. c称为γ射线，电离作用最弱，穿透能力最强 D. 电离作用最强的是a射线，电离作用最弱的是b射线 【答案】C 【解析】 【详解】根据运动轨迹结合左手定则可知，a是β射线，b是α射线，c是γ射线，电离能力α>β>γ，穿透能力α<β<γ。 故选C。 7. 下面是四个核反应的方程，下列说法正确的是（　　） ① ② ③ ④ A. ①是核裂变，X1是 B. ②是核聚变，X2是 C. ③是原子核的人工转变，X3是 D. ④是核裂变，X4是 【答案】A 【解析】 【详解】A．核反应方程为 ① ①是重核的裂变，X1是，A正确； B．核反应方程为 ② ②是轻核聚变，X2不是，X2是，B错误； C．核反应方程为 ③ ③是原子核的人工转变，X3不是，X3是， C错误； D．核反应方程为 ④ ④不是核裂变，是衰变，X4是，D错误。 故选A。 8. 已知氘（）核的质量为，质子（）的质量为，中子（）的质量为，光速为c，则氘核的比结合能为（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】质子和中子结合为氘核的过程质量亏损为 由质能方程知，质子和中子结合成氘核时释放的能量为 由于氘核中有两个核子，因此氘核的比结合能为 故A正确，BCD错误。 故选A。 9. 如图所示，水平桌面上有一闭合铝环，在铝环轴线上方有一条形磁铁，当条形磁铁沿轴线竖直向上迅速运动时，下列判断正确的是（　　） A. 铝环有的收缩趋势，对桌面压力增大 B. 铝环有收缩的趋势，对桌面压力减小 C. 铝环有扩张的趋势，对桌面压力减小 D. 铝环有扩张的趋势，对桌面压力增大 【答案】C 【解析】 【详解】根据楞次定律可知：当条形磁铁沿轴线竖直向上迅速移动时，闭合导体环内的磁通量减少，因此线圈做出的反应是面积有扩大的趋势，同时将靠近磁铁，故减少了和桌面的挤压程度，从而使导体环对桌面压力减少，故C正确，ABD错误。 故选C。 10. 如图所示的LC振荡电路中，某时刻线圈中磁场方向向下，且电路的电流正在减弱，则此时（　　） A. 电容器的A板电势低于B板 B. 电容器两极板间场强正在增强 C. 仅增大电容，充放电时间将变短 D. 线圈中感应电动势正在减小 【答案】B 【解析】 【详解】A．此时电流正在减弱，表明电容器正在充电，所以电容器上极板带正电，所以A板电势比B板高，故A错误； BD．电容器正在充电，则电容器两极板间场强正在增强，电场能增加，电路中的磁场能减少，电容器充电变快，线圈中感应电动势增大，故B正确，D错误。 C．由LC电路周期公式 可知仅增大电容，充放电时间将变大，故C错误。 故选B。 11. 某同学按照图甲连接好电路，在闭合开关S后用频率为v的光照射光电管时观察到光电效应现象，通过调节滑动变阻器至电流计刚好无电流显示，读取电压表的读数即为遏止电压Uc；改变入射光的频率后，重复上述操作并测出相应遏止电压。图乙是该光电管发生光电效应时的遏止电压与入射光频率v的关系图像，图线与横轴的交点坐标为（a，0），与纵轴的交点坐标为（0，﹣b），已知电子的电荷量为e。下列说法中正确的是（　　） A. 普朗克常量为 B. 断开开关S后，电流表G的示数为零 C. 在某频率的光照下，增加照射光的强度后，测得相应遏止电压增大 D. 阴极K的逸出功为be 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据爱因斯坦的光电效应方程 根据动能定理，遏止电压与最大初动能关系为 整理为 则图线的斜率为 故A错误； B．断开开关S后，因逸出的电子有初动能，仍可到达阳极，形成电流，电流表G的示数不为零，故B错误； C．由A选项分析可知 可得，在某频率的光照下，遏止电压与光照强度无关，故C错误； D．由 则图线的纵截距为 解得 故D正确。 故选D。 二、非选择题（本题共5小题，共56分。其中第13~16小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。 12. 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，所使用的可拆变压器如图所示。 （1）变压器铁芯的结构和材料是（　　） A. 整块硅钢铁芯 B. 整块不锈钢铁芯 C. 彼此绝缘的铜片叠成 D. 彼此绝缘的硅钢片叠成 （2）观察两个线圈的导线，发现导线的粗细不同，导线细的线圈匝数较______（填“多”或“少”）； （3）将有效值为3V的交流电接入200匝的变压器原线圈两端后，依次测量副线圈不同匝数两端的电压值并填入下表。则根据表中测量数据可判断第3组数据时副线圈的匝数为______匝； 次数 1 2 3 4 5 n2/匝 200 600 1200 1400 U2/V 3 9 12 18 21 （4）实验时，某同学听到变压器内部有轻微的“嗡嗡”声，他做出如下猜想，正确的是（　　） A. “嗡嗡”声来自交变电流在线圈中产生变化磁场时发出的 B. “嗡嗡”声来自副线圈中电流流动的声音 C. 交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发声 （5）之后，该同学又仔细观察铁芯是由相互绝缘的金属片平行叠成，如下图，金属片应平行于（　　） A. 平面abfe B. 平面adhe C. 平面adgf 【答案】（1）D （2）多 （3）800 （4）C （5）B 【解析】 【小问1详解】 为了减小涡流，用相互绝缘的硅钢片叠合而成。 故选D 【小问2详解】 观察两个线圈的导线，发现粗细不同，根据 可知匝数多的电流小，则导线越细，即导线细的线圈匝数多。 【小问3详解】 根据 可知，当时，解得 【小问4详解】 听到变压器内部有轻微的“嗡嗡”声，其原因是交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发声。 故选C。 【小问5详解】 变压器的正视图如图 所以要减小涡流在铁芯中产生的热量，硅钢片应平行于平面adhe。 故选B。 13. 某广播电台发射功率为20kW、在空气中波长为198.9m的电磁波，电磁波在空中传播的速率为，普朗克常量。（计算结果均保留一位有效数字）求： （1）电磁波的能量子ε的值； （2）该电台每秒钟从天线发射的能量子个数。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）每个能量子的能量 （2）则每秒电台发射上述波长的光子数 14. 一定质量的理想气体，状态从A→B→C的变化过程可用如图所示的p-V图线描述，其中气体在状态A时温度为，试求： （1）气体在状态C时的温度TC； （2）若气体在A→B过程中吸热1000J，则在A→B过程中气体内能的改变量为多少？ 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）气体在变化过程中，根据理想气体状态方程 代入数据，解得 （2）气体在变化过程中，体积增大，则气体对外做功，为 根据热力学第一定律 代入数据，解得 15. 如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈匝数N=500匝，面积，线圈匀速转动的角速度ω=100πrad/s，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，经高压输电，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，两根输电导线的总电阻为R=5Ω，变压器可视为理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为，若用户区标有“220V，8.8kW”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻不可忽略，其它导线的电阻值均可忽略。 （1）求交流发电机产生电动势的最大值； （2）求输电线路上损耗的电功率； （3）若升压变压器原、副线圈匝数比为，求交流发电机线圈上的热功率Pr。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）电动势的最大值为 （2）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机恰能正常工作，有 由于 解得 所以输电线路上损耗的电功率为 （3）由于 可得 升压变压器副线圈两端电压为 又由 可得 电动势有效值为 则交流发电机线圈电阻r电压为 根据升压变压器副线圈电流关系 可得 则，交流发电机线圈上的热功率为 16. 如图所示，平行光滑金属导轨ABM、CDN固定在地面上，BM、DN水平放置且足够长，导轨在B、D两点处平滑连接，圆弧轨道的最高点与水平轨道的高度差为h=0.8m，水平部分处在磁感应强度大小为B=0.1T、方向竖直向上的匀强磁场中，导轨间距均为L=0.5m。金属棒a、b先后从左侧轨道的最高点无初速度释放，当b棒到达圆弧轨道底部时，a棒已在水平区域且速度大小为，两棒的质量、两棒接入轨道部分的电阻，导轨电阻不计，忽略一切摩擦阻力，重力加速度g取。求： （1）棒a在水平轨道上的最大加速度； （2）整个运动过程中棒b上产生的焦耳热； （3）最终两棒之间的距离。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）由机械能守恒定律 解得a棒进入水平区域时的速度大小为 金属棒a刚进入磁场时，感应电动势最大，即在水平轨道上加速度最大，且 此时感应电流 由牛顿第二定律有 解得金属棒a在水平轨道上的最大加速度为 （2）b棒到达圆弧轨道底部后做减速运动，a棒做加速运动，设两棒速度相等时速度大小为v，取a、b两棒组成的整体为研究对象，根据动量守恒定律有 代入数据解得 方向水平向右；设整个运动过程中回路产生的总焦耳热为Q，b棒产生的焦耳热为Qb，对a、b两棒由能量守恒定律得 解得 又 解得整个运动过程中金属棒b上产生的焦耳热 （3）设经过时间，b棒到达圆弧轨道底部时，a棒水平位移为x1，对a棒，取水平向右为正方向，由动量定理有 根据法拉第电磁感应定律有 根据闭合电路欧姆定律有 其中 联立以上各式得 解得 设b棒到达圆弧轨道底部后经过时间后两棒速度相同，对b棒，取水平向右正方向，由动量定理有 根据法拉第电磁感应定律有 根据闭合电路欧姆定律有 设时间内b棒与a棒之间的相对位移为x2，则 联立以上各式得 解得 所以最终金属棒a和b之间的距离 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$