2021长春第二十九中学高二下学期期末考物理试题含答案

长春市第二十九中学2020-2021学年高二下学期期末考试

物理试卷

一、单选题

1.科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素，的半衰期为72万年,其衰变方程为，下列说法正确的是(   )。
A.Y是氦核  B.Y是质子

C.再经过72万年现有的衰变一半 D.再经过14万年，现有的全部衰变

2.一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其V–T图象如图所示．下列说法正确的有(   )

A.A→B的过程中，气体对外界做功 B.A→B的过程中，气体吸收热量

C.B→C的过程中，气体压强不变 D.A→B→C的过程中，气体内能增加

3.如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子。其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙。下列说法正确的是(   )

A.阴极K金属的逸出功为6.75eV     B.氢原子跃迁时共发出4种频率的光

C.保持入射光不变，向右移动滑片P，电流表示数可能变大

D.光电子最大初动能与入射光的频率成正比

4.根据玻尔的氢原子理论，当某个氢原子吸收一个光子后(   )

A.氢原子所处的能级下降         B.氢原子的电势能增大

C.电子绕核运动的半径减小       D.电子绕核运动的动能增大

5.放射性元素衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成，而可以经一次衰变变成（X代表某种元素），也可以经一次衰变变成，和最后都变成，衰变路径如图所示。则下列说法正确的是(   )

A.，

B.是α衰变，是β衰变

C.是α衰变，是β衰变

D.经过一次β衰变和一次α衰变变成

6.卢瑟福通过原子核人工转变实验发现了质子，它的符号是(   )

A. B. C. D.

7.一个德布罗意波波长为的中子和另一个德布罗意波波长为的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波波长为(   )。

A. B. C. D.

8.下列关于布朗运动的说法,正确的是(   )

A.布朗运动是液体分子的无规则运动

B.布朗运动是指悬浮在液体中的固体分子的无规则运动

C.布朗运动说明了液体分子与悬浮颗粒之间存在着相互作用力

D.观察布朗运动会看到,悬浮的颗粒越小,温度越高,布朗运动越剧烈

9.如图所示是玻尔为解释氢原子光谱画出的氢原子能级示意图。大量处于能级的氢原子向低能级跃迁放出若干种频率的光子，设普朗克常量为h，下列说法不正确的是(   )
A.能产生3种不同频率的光子

B.产生的光子的最大频率为

C.当氢原子从能级跃迁到时，氢原子的能量变大

D.若氢原子从能级跃迁到时放出的光子恰好能使某金属

发生光电效应，则当氢原子从能级跃迁到时放出的光子

照到该金属表面时，逸出的光电子的最大初动能为

10.如图所示，长直导线与矩形导线框固定在同一平面内，直导线中通有图示方向的电流。当电流逐渐减弱时，下列说法正确的是(   )

A.穿过线框的磁通量不变 

B.线框中产生顺时针方向的感应电流

C.线框中产生逆时针方向的感应电流 

D.穿过线框的磁通量增大

11.粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中,磁场方向垂直于线框平面,其边界与正方形线框的边平行．现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场,如下图所示,则在移出过程中线框的一边a、b两点间电势差绝对值最大的是(   )

A. B. C. D.

12.在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示（感应电动势的方向即线圈中感应电流的方向），当磁场的感应强度B随时间t如图乙变化时，下图正确表示线圈中感应电动势E变化的是（   ）

A. B.
C. D.

13.在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示。产生的交变电动势图像如图2所示，则（   ）

A．t=0.005s时线框的磁通量变化率为零 

B．t=0.01s时线框平面与中性面重合

C．线框产生的交变电动势有效值为311V 

D．线框产生的交变电动势频率为100Hz

14.含有理想变压器的电路如图所示，、、、规格相同的四只灯泡，端接正弦交流电源，它输出电压的有效值恒定。若开关S闭合后，四只灯泡均正常发光，则变压器原、副线圈匝数比为(   )

A. B. C. D.

15.下面列出的是一些核反应方程，针对核反应方程下列说法正确的是(   )
①
②
③
④

A.核反应方程①是重核裂变，X是α粒子   B.核反应方程②是重核裂变，M是中子

C.核反应方程③是太阳内部发生的核聚变，K是电子

D.核反应方程④是人工核转变方程，Y是中子

16.如图为演示自感现象的实验电路，电感线圈的自感系数较大，调节滑动变阻器R的阻值，且使得滑动变阻器接入电路中的阻值与线圈直流电阻相等，下列判断正确的是(   )

A.接通开关S，灯同时变亮
B.接通开关S，灯逐渐变亮，立即变亮
C.断开开关S，灯立即熄灭
D.断开开关S，灯逐渐熄灭，立即熄灭

17.图1中的理想变压器原、副线圈匝数比，输入端所接电压u随时间t的变化关系如图2所示。灯泡L的电阻恒为，额定电压为24 V。定值电阻，滑动变阻器R的最大阻值为。为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为(   )。
 

A. B. C. D.

二、多选题

18.在图示电路中,理想变压器原、副线圈的匝数比,电表均为理想电表,交流电源的电动势，内阻为1 Ω。若滑动变阻器接入电路的阻值从8 Ω逐渐增大到32 Ω,则此过程中(   )

A.电流表的示数逐渐减小 

B.原线圈两端的电压有效值逐渐增大

C.电压表的示数不变  

D.滑动变阻器消耗的功率先增大后减小

19.一定质量的理想气体的压强P随热力学温度T的变化规律如图所示，a、b、c、d表示四个不同状态，则(   )

A．气体由a变到b，体积不变 

B．气体由a变到c，一定向外界放出热量

C．气体由a变到d，外界对气体做功 D.气体由a变到d，一定从外界吸收热量

20.当一个重核裂变时，它所产生的两个核(   )

A.含有的质子数之和比裂变前重核的质子数少

B.含有的中子数之和比裂变前重核的中子数少

C.裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量

D.可能是多种形式的两个核的组合

三、计算题

21.如图所示，粗细均匀的U形玻璃管竖直固定，左管上端封闭右管开口，管内封闭了一段空气柱，左侧上段水银柱位于封闭端的顶部，长度为，下段水银的两液面的高度差，外界大气压强.已知在温度时，空气柱长度为，随着空气柱温度的变化，空气柱长度发生变化，试求当空气柱的长度变为时，温度为多少摄氏度.

22.如图所示，匀强磁场中有一个用软导线制成的单匝闭合线圈，线圈平面与磁场垂直。已知线圈的面积、电阻，磁场的磁感应强度。现同时向两侧拉动线圈，线圈的两边在时间内合到一起。求线圈在上述过程中：
 

（1）感应电动势的平均值E。

（2）感应电流的平均值I，并在图中标出电流方向。

（3）通过导线横截面的电荷量q。

23.如图所示,某小型水电站发电机的输出功率为10kW,输出电压为400V,向距离较远的用户供电,为了减少电能损失,使用2kV高压输电,最后用户得到220V、9.5kW的电力,求:

(1)水电站升压变压器原、副线圈的匝数比;

 (2)用户降压变压器原、副线圈的匝数比。

参考答案

1.答案：C

解析：本题考查核反应方程质量数和电荷数守恒以及半衰期的概念。根据核反应方程质量数和电荷数守恒可知Y为，A、B项错误；经历一个半衰期，现有的衰变一半；经历两个半衰期，现有的衰变四分之三，C项正确，D项错误。

2.答案：C

解析：A.的过程中，温度不变，体积减小，可知外界对气体做功，故A错误。

B.的过程中，温度不变，内能不变，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律知，W为正，则Q为负，即气体放出热量，故B错误。

C.因为图线中，BC段的图线是过原点的倾斜直线，则程的过程中，压强不变，故C正确。

D.A到B的过程中，温度不变，内能不变，B到C的过程中，温度降低，内能减小，则的过程中，气体内能减小，故D错误。故选：C。

3.答案：C

解析：

4.答案：B

解析：

5.答案：B

解析：

6.答案：A

解析：

7.答案：A

解析：中子的动量，氘核的动量，同向正碰后形成的氚核的动量，所以氚核的德布罗意波波长，A项正确。

8.答案：D

解析：布朗运动是指悬浮在液体中的小微粒的无规则运动,是液体分子无规则运动的反映,选项A、B错误;布朗运动不能说明液体分子与悬浮颗粒之间存在着相互作用力,选项C错误;观察布朗运动会看到,悬浮的颗粒越小,温度越高,布朗运动越剧烈,选项D正确。

9.答案：C

解析：大量氢原子从能级向低能级跃迁能产生种光子，A正确；光子的能量越大，则频率越大，有最大能量的光子是从能级向能级跃迁时产生的，根据公式，解得，B正确；氢原子从高能级向低能级跃迁会释放光子，氢原子能量变小，C错误；若氢原子从能级跃迁到时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应，则当氢原子从能级跃迁到时放出的光子照到该金属表面时，逸出的光电子的最大初动能为，故D正确。

10.答案：B

解析：

11.答案：B

解析：磁场中切割磁感线的边相当于电源,外电路由三个相同电阻串联形成,ACD中a、b两点间电势差为外电路中一个电阻两端电压为:,B图中a、b两点间电势差为路端电压为:,所以a、b两点间电势差绝对值最大的是B图所示,故ACD错误,B正确.

12.答案：A

解析：在内,根据法拉第电磁感应定律,,根据楞次定律,感应电动势的方向与图示箭头方向相同,为正值;在内,磁感应强度不变,感应电动势为零;在内,根据法拉第电磁感应定律,,根据楞次定律,感应电动势的方向与图示方向相反,为负值。故A正确,BCD错误。故选A。

13.答案：B
解析：t=0.005s时线框的电动势最大,根据法拉第电磁感应定律可知,磁通量变化率也为最大,选项A错误;t=0.01s时,电动势为0,故线框平面与中性面重合,选项B正确;由图2可知,线框产生的交变电动势的最大值为311V,有效值为220V,选项C错误;由图2可知,线框转动的周期为0.02s,故线框产生的交变电动势频率为50Hz,选项D错误。

14.答案：B

解析：

15.答案：A

解析：对自由落体运动，有：，

解得：，

规定向下为正方向，对运动的全程，根据动量定理，有：

，

解得。

故选：A。

16.答案：D

解析：由动能定理：

得：

由动量定理：

得：

故D正确，ABC错误

故选：D。

17.答案：D

解析：根据题意可知,的质量为,的质量为，子弹的质量为，子弹刚射入物块时，具有最大速度，此过程中子弹与的动量守恒，以子弹的初速度方向为正，根据动量守恒定律得：

解得：

对子弹、滑块和弹簧组成的系统，速度相等时弹簧被压缩到最短。弹簧压缩的过程中，根据动量守恒定律可得：

由此解得：

18.答案：D

解析：两物体与弹簧组成的系统所受合外力为零，根据动量守恒定律知，，即，所以，选项AB错误；由得，，选项C错误，选项D正确。

19.答案：B

解析：由于小船原来是向东航行的，具有一定的动量，当他将两个质量相等的沙袋以相同的速率向东、西方向抛出时，系统的总动量仍不变；但由于将沙袋抛出了，故船的质量会减小，则它的速度将会增大，故选项B正确。

20.答案：C

解析：

21.答案：B

解析：碰撞过程中系统动量守恒,甲球的动量减小量等于乙球的动量增加量,,B对.

22.答案：B

解析：①式代表衰变不是重核裂变，选项A错误；②是典型的重核裂变，由质量数和电荷数守恒得出M是中子，选项B正确；③是人工核转变方程，K是中子，选项C错误；由质量数和电荷数守恒可知Y代表质子，选项D错误。

23.答案：（1）

（2）

解析：（1）汽缸水平放置时，封闭气体的压强等于大气压，即
汽缸处于竖直位置时，封闭气体的压强
根据玻意耳定律有
解得
所以

（2）设气体的热力学温度上升到时，活塞到汽缸底部的距离为，对于加热过程，由盖-吕萨克定律有
解得
气体对外做功，W取负值，
根据热力学第一定律有

又因为
解得

24.答案：（1）；放出

（2）解：以封闭的空气柱为研究对象，初状态

空气柱的长度变为过程中，假设上段水银柱没有向下移动，则下段水银的两液面高度差变为，空气柱压强变为
假设错误，上段水银柱向下移动，上段水银柱的上方形成真空，时

由理想气体状态方程得
解得，则

解析：（1）选活塞内的密封气体为研究对象，初始状态时，压强，末状态时，压强，根据理想气体状态方程有，解得；下潜过程中温度降低，内能减小，则，气体被压缩，外界对气体做正功，则，由热力学第一定律有，解得，此过程气体放出热量.

25.答案：（1）0.12 V

（2）0.2 A（电流方向见解析图）

（3）0.1 C

解析：（1）由法拉第电磁感应定律得感应电动势的平均值
磁通量的变化，解得
代入数据得。
（2）由闭合电路的欧姆定律可得平均电流
代入数据得
由楞次定律可得，感应电流方向如图。

（3）由电流的定义式可得电荷量
代入数据得。

26.答案：速度与磁感应强度垂直,棒产生的感应电动势

通过棒的感应电流

细棒消耗的电功率

解析：

27.答案：(1)  (2)20Ω  (3)

解析：(1)升压变压器原、副线圈的匝数比为。

(2)输电线上损失的电功率与导线电阻R和输送电流有关,即,而输送电流又取决于输电电压及输送功率,有,所以。

(3)降压变压器原线圈上的电压为。

所以降压变压器原、副线圈匝数比为。

28.答案：(1)设木块从离开平台到落地的时间为t，则有，得

又设木块离开平台时的速度为，由已知可得：，即，

所以木块离开平台边缘时的速度为；

(2)设子弹射入木块后的共同速度为，根据动能定理有：

得：，

子弹射入木块，由于相互作用时间很短，对子弹和木块组成的系统动量守恒，则由动量守恒定律可得：，

即子弹射入木块的初速度为。

解析：

29.答案：1.二者组成的系统动量守恒，取v方向为正，设共同速度为，则有

解得

2.设平板车至少长为L，由能量守恒有

解得

解析：

30.答案：ABD

解析：设滑动变阻器接入电路的阻值为R,电压表示数为U,电流表示数为I,原线圈两端的电压有效值为,电流为,则,电压表的示数,从变压器原线圈两端向右看的等效电阻,,电流表的示数,若R从8 Ω逐渐增大到32 Ω,则从0.5 Ω逐渐增大到2 Ω,则I逐渐减小,A正确;原线圈两端的电压有效值,则逐渐增大,也逐渐增大,由知电压表的示数U也逐渐增大,B正确,C错误;当时滑动变阻器消耗的功率最大,若R从8 Ω逐渐增大到32 Ω,则从0.5 Ω逐渐增大到2 Ω,滑动变阻器消耗的功率先增大后减小,D正确。

31.答案：AB

解析：根据动量守恒知,最后物块获得的速度(最后物块和子弹的公共速度)是相同的,所以A选项是正确的；子弹嵌入下层或上层过程中,系统产生的热量都等于系统减少的动能,而子弹减少的动能一样多(子弹初末速度分别相等);物块能加的动能也一样多,则系统减少的动能一样,故系统产生的热量一样多.所以B选项是正确的；物块获得的动能是相同的,根据动能定理,物块动能的增量等于子弹做的功,所以两次子弹对物块做的功一样多.故C错误；系统产生的热量一样多,产生的热量,因为子弹相对木块的位移两次是不相同的,所以子弹和滑块间的水平作用力不一样大. 故D错误；所以AB选项是正确的

32.答案：BC

解析：小球上升到最高点时与小车相对静止,有共同速度v,在水平方向由动量守恒定律得mv0=2mv,由机械能守恒定律得,联立解得,选项D错误;从小球滑上小车到滚下并离开小车,系统在水平方向动量守恒,由于无摩擦,故机械能守恒,设小球速度大小为v1,小车速度大小为v2,则mv0=mv2-mv1和,解得v2=v0,v1=0,即两者交换速度,选项BC正确,选项A错误。