精品解析：江苏省连云港市2023-2024学年高二下学期6月期末物理试题

2023~2024学年第二学期期末调研考试 高二物理试题 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】 【详解】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】 【详解】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，将纸做的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】 【详解】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】 【详解】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。 故选B。 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】 【详解】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】 【详解】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光的光子能量小于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】 【详解】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； 故选D。 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】 【详解】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】 【详解】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。 故选B。 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】D 【解析】 【详解】A．在加速电场中，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错误； 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D。 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】 【小问1详解】 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。 【小问2详解】 注射器活塞的横截面积为 【小问3详解】 对活塞和沙桶，根据平衡条件 解得 【小问4详解】 根据玻意耳定律可得 整理可得 所以，纵截距为 解得 【小问5详解】 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】 【详解】（1）该材料截止频率为 （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】 【详解】（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】 【详解】（1）由图可知，t0时刻，感应电流为I0，则 所以 （2）根据闭合电路欧姆定律及图线可得 根据图象 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】 【详解】（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 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023~2024学年第二学期期末调研考试 高二物理试题 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原子衰变时间间隔一定为87.7年 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 3. 太空授课中航天员做了一个“水球开花”实验，将纸做的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 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 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 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 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光的光子能量小于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 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 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. 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. 该装置能够测量出质量 D. 该装置能够测量出的比荷 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______。 12. 某种材料逸出功是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。 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。 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。 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。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$