2022-2023学年广东省广州市天河区高二（下）期末物理试卷（含解析）

2022-2023学年广东省广州市天河区高二（下）期末物理试卷

一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）

1.  大理石是家居装修常用的石材，它有一定的辐射，其辐射源主要是石材中的氡元素。已知氡核衰变方程为，则以下说法正确的是(    )

A. 一个核含有个质子 B. 射线是穿透力最强的一种放射性射线
C. 核比核的比结合能大 D. 经高温煅烧后石材中的氢半衰期会缩短

2.  如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管和塑料管竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块(    )

A. 在和中都做自由落体运动
B. 在两个下落过程中的机械能都守恒
C. 在中的下落时间比在中的长
D. 落至底部时在中的速度比在中的大

3.  有些金属原子受激后，从某激发态跃迁回基态时，会发出特定颜色的光。图甲所示为钠原子和锂原子分别从激发态跃迁回基态的能级差值，钠原子发出频率为的黄光。可见光谱如图乙所示。锂原子从激发态跃迁回基态发光颜色为(    )
 

A. 红色 B. 黄色 C. 绿色 D. 青色

4.  某国产直升机在我国某地上空悬停，长度为的螺旋桨叶片在水平面内顺时针匀速转动俯视，转动角速度为。该处地磁场的水平分量为，竖直分量为。叶片的近轴端为，远轴端为。忽略转轴的尺寸，则叶片中感应电动势为(    )
 

A. ，端电势高于端电势 B. ，端电势低于端电势
C. ，端电势高于端电势 D. ，端电势低于端电势

5.  质谱仪可以用来分析同位素。如图所示，在容器中有互为同位素的两种原子核，它们可从容器下方的小孔无初速度飘入加速电场，经小孔垂直进入匀强磁场，分别打到、两点，距离分别为 。则分别打到、的原子核质量之比为(    )
 

A.  B.  C.  D.

6.  空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图中虚线所示，一硬质细导线的电阻率为、横截面积为，将该导线做成半径为的圆环固定在纸面内，圆心在上。时磁感应强度的方向如图所示；磁感应强度随时间的变化关系如图所示。则在到的时间间隔内(    )
 

A. 圆环所受安培力的方向始终不变 B. 圆环中的感应电流始终沿逆时针方向
C. 圆环中的感应电动势大小为 D. 圆环中的感应电流大小为

7.  如图所示，将长为的直导线折成边长相等、夹角为的“”形，并置于与其所在平面垂直的、磁感应强度为的匀强磁场中。若“”形导线所受的安培力大小为，则该直导线中通过的电流大小为(    )
 

A.  B.  C.  D.

8.  固定在匀强磁场中的正方形导线框，边长为，其中是一段电阻为的均匀电阻丝，其余三边均为电阻可忽略的铜线。磁场的磁感应强度为，方向垂直纸面向里。现有一段与段的材料、粗细、长度均相同的电阻丝架在导线框上，如图所示。若以恒定的速度从滑向，当其滑过的距离时，通过段电阻的(    )
 

A. 电流大小为，方向由到 B. 电流大小为，方向由到
C. 电流大小为，方向由到 D. 电流大小为，方向由到

二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）

9.  关于世界第一套全超导核聚变实验装置又称“人造太阳”的说法正确的是(    )

A. “人造太阳”的核反应方程是
B. “人造太阳”的核反应方程是
C. “人造太阳”核能大小的计算公式是
D. “人造太阳”释放的能量大小的计算公式是

10.  将一只踩扁的乒乓球放到热水中，乒乓球会恢复原形，则在乒乓球恢复原形的过程中，球内气体(    )

A. 吸收的热量等于其增加的内能 B. 分子平均动能变大
C. 吸收的热量大于其增加的内能 D. 对外做的功大于其吸收的热量

11.  在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有(    )

A. 改用红光作为入射光 B. 改用蓝光作为入射光
C. 增大双缝到屏的距离 D. 增大双缝之间的距离

12.  如图，水平放置的挡板上方有垂直纸面向里的匀强磁场，一带电粒子垂直于挡板从板上的小孔射入磁场，另一带电粒子垂直于磁场且与挡板成角射入磁场，初速度大小相等，两粒子恰好都打在板上同一点图中未标出。不计重力，下列说法正确的是
 

A. 的电性一定相同
B. 的比荷荷质比之比为
C. 若在点左侧，则在磁场中运动时间比长
D. 若在点右侧，则在磁场中运动路程比长

三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

13.  在“测定玻璃的折射率”的实验中，如图所示，某同学，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面所在直线和图中并未直接画的出具体位置．为直线与的交点，在直线上竖直地插上、两枚大头针．

该同学接下来要完成的必要步骤有____________．

       插上大头针，使仅挡住的像

       插上大头针，使挡住的像和的像

       插上大头针，使仅挡住

       插上大头针，使挡住和、的像

过、作直线交于，过作垂直于的直线，连接测量图中角和的大小．则玻璃砖的折射率_______________．
 

如图所示，该同学在实验中将玻璃砖界面和的间距画得过宽．若其他操作正确，则折射率的测量值___________准确值选填“大于”、“小于”或“等于”．


 

14.  如图所示，图甲为热敏电阻的图像，图乙为用此热敏电阻和继电器组成的一简易温控开关，继电器的电阻为。当继电器电流超过时，衔铁吸合，加热器停止加热，实现温控。为继电器线圈供电的电池的内阻不计。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。

提供以下实验器材：电源，电源，滑动变阻器，滑动变阻器，为使该装置实现对之间任意温度的控制，电源应选________填“”或“”；滑动变阻器应选_______填“”或“”。

为了实现恒温箱系统保持温度为，实验时进行了以下操作：

断开开关，滑动变阻器调节至__________填“最大”或“最小”，需将电阻箱调到一固定的阻值________；

将单刀双掷开关向端闭合；

缓慢调节滑动变阻器的阻值观察到继电器的衔铁恰好被吸合；

保持滑动变阻器的位置不变，将单刀双掷开关向另一端闭合，恒温箱系统正常工作；

若恒温箱系统要保持温度为，则需把滑动变阻器调节到_______；若恒温箱系统要保持温度为，则滑动变阻器正常工作时须向_______填“左”或“右”移动滑动触头。

四、计算题（本大题共7小题，共70.0分）

15.  如图所示，是一个光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小。理想变压器原、副线圈的匝数比为，电压表和电流表均为理想交流电表，从某时刻开始在线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为，则电压表的示数为___________，在天逐渐变黑的过程中，电流表的示数___________填“变大”“变小”或“不变”。
 

16.  如图，单匝矩形线圈电阻为，边长分别是和。在磁感应强度为的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动。从图示位置开始计时，则线圈中电流的瞬时表达式___________。
 

17.  如图所示，一玻璃球体的半径为，为球心，为直径。来自点的光线在点射出，出射光线平行于，另一光线恰好在点发生全反射。设空气中的光速为。已知。则玻璃的折射率为___________，光由到经历的时间为___________。
 

18.  质量为、长为的直导线用两等长绝缘细线水平悬挂于。导线中通以如图所示方向的电流，导线保持静止，悬线与竖直方向夹角为，匀强磁场方向沿悬线向下，重力加速度为。则磁感应强度大小___________。
 

19.  工人浇筑混凝土墙壁时，内部形成了一块气密性良好充满空气的空腔，墙壁导热性能良好。

空腔内气体的温度变化范围为，问空腔内气体的最小压强与最大压强之比；

填充空腔前，需要测出空腔的容积。在墙上钻一个小孔，用细管将空腔和一个带有气压传感器的气缸连通，形成密闭空间。当气缸内气体体积为时，传感器的示数为。将活塞缓慢下压，气缸内气体体积为时，传感器的示数为。求该空腔的容积。

20.  如图所示，质量为的导体棒，垂直放在相距为的平行光滑金属轨道上。导轨平面与水平面的夹角为，并处于磁感应强度大小为、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，左侧是水平放置，间距为的平行金属板，和分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值不计其它电阻。重力加速度为。

调节，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过棒的电流及棒的速率；

改变，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为、带电量为的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的。

21.  实验室筛选带电粒子的装置如图。加速器、两板中心开有小孔，板间电压为。速度选择器中，磁场垂直纸面向里，磁感应强度大小为，电场方向未画出。圆心为，半径为的绝缘圆筒，圆筒内存在着垂直纸面向里的匀强磁场，圆筒横截面有三个等间距的小孔、、。一带电量为，质量为的粒子重力不计，由静止经过加速器加速后恰能沿直线通过速度选择器，最终从孔正对圆心射入圆筒。求：

速度选择器中电场强度的大小

若粒子进入绝缘圆筒后，直接从点射出，则圆筒内的磁感应强度为多大？

为了使粒子从点射出后能从点返回筒内，可在圆筒外直线右侧加一垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为。若粒子在运动中与圆筒壁碰撞，以原速率反弹。求可能的大小。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】

【分析】本题考查了半衰期、射线的性质、比结合能等基础知识点，难度不大，关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点，并掌握书写核反应方程的规律．
半衰期的大小与原子核所处的物理环境和化学状态无关；
射线一般伴随着或射线产生，射线的穿透能力最强，电离能力最弱，射线的电离能力最强，穿透能力最弱；
衰变的过程中电荷数守恒、质量数守恒，结合质量数等于质子数和中子数之和判断质子数和中子数的变化．


【解答】、的质子数为个，故A错误；
B、根据质量数与质子数守恒定律，则氡的衰变方程为，为粒子，射线的穿透力最弱，故 B错误；
C、该核反应的过程中释放能量，有质量亏损，所以核的比结合能比核的比结合能大，故C正确；
D、半衰期与外界因素无关，故D错误。  

2.【答案】 

【解析】解：、当小磁块在光滑的铜管下落时，由于穿过铜管的磁通量变化，导致铜管产生感应电流，因磁场，从而产生安培阻力，而对于塑料管内小磁块没有任何阻力，在做自由落体运动，故A错误；
B、由选项分析可知，在铜管的小磁块机械能不守恒，而在塑料管的小磁块机械能守恒，故B错误；
C、在铜管中小磁块受到安培阻力，则在中的下落时间比在中的长，故C正确；
D、根据动能定理可知，因安培阻力，导致产生热能，则至底部时在中的速度比在中的小，故D错误．
故选：．
当小磁块在光滑的铜管下落时，由于穿过铜管的磁通量变化，导致铜管产生感应电流，因磁场，从而产生安培阻力，对于塑料管没有任何阻碍，从而即可求解．
考查安培力产生原因，注意感应电流产生条件，理解涡流的概念．
 

3.【答案】 

【解析】根据题意可知，钠原子从激发态跃迁回基态有

锂原子从激发态跃迁回基态有

联立可得

根据图乙可知锂原子从激发态跃迁回基态发光颜色为红色。

故选A。

4.【答案】 

【解析】

【分析】
螺旋桨叶片在水平面内顺时针匀速转动，切割磁感线产生感应电动势。端转动的线速度大小为，根据求叶片中感应电
动势。根据右手定则判断电势高低。
解决本题的关键要会推导转动切割产生感应电动势的表达式，要掌握应用右手定则判断感应电动势方向的方法。
【解答】
我国某地上空地磁场方向有向下的分量，大小为  ，当螺旋桨叶片在水平面内顺时针匀速转动俯视时，根据右手定则可知，端电势低于端电势；大小为，故D正确，ABC错误。

故选D。

5.【答案】 

【解析】

【分析】
本题考查质谱仪的工作原理，基础题目。
带电粒子在电场中被加速度，根据动能定理求得进入磁场速度，进入磁场洛伦兹力提供向心力，列式求解质量比。
【解答】设原子核的质量为，电荷量为，进入磁场时的速度大小为，则粒子在电场中加速的过程，由动能定理得，得速度为

在磁场中，洛伦兹力提供向心力

代入速度得

由题知  ，  ，因此有

得原子核质量之比为。
故选C。

6.【答案】 

【解析】、根据图像，由楞次定律可知，线圈中感应电流方向一直为顺时针；在时刻，磁场的方向发生变化，故安培力方向在时刻发生变化，至  时段，安培力向左，  至  时段，安培力向右，故AB错误；

、由闭合电路欧姆定律得

又根据法拉第电磁感应定律得

由电阻定律得

联立得

故C错误，D正确。

故选D。

7.【答案】 

【解析】解：导线在磁场内有效长度为：，故该形通电导线受到安培力大小为，解得：，故C正确，ABD错误。
故选：。
由安培力公式进行计算，注意式中的应为等效长度。
本题考查安培力的计算，熟记公式，但要理解等效长度的意义。
 

8.【答案】 

【解析】右移切割磁感线，产生感应电动势，相当于电源，外电路由与并联而成，滑过  时的等效电路如图所示

切割磁感线产生的感应电动势大小为

方向由指向，外电路总电阻为

电路总电流为

段电流大小为

方向由到。

故选A。

9.【答案】 

【解析】“人造太阳”是根据核聚变反应制造的，其核反应方程是

A正确，B错误。

根据爱因斯坦质能方程可知，“人造太阳”释放的能量的计算式为

C错误，D正确。

故选AD。

10.【答案】 

【解析】将踩扁的乒乓球放到热水中，球内气体温度升高，分子平均动能变大，内能增大  ，球内气体体积增大，外界对气体做负功  ，根据热力学第一定律

可知  ，气体吸收热量，且有

 ， 

故选BC。

11.【答案】 

【解析】解：光的干涉现象中，条纹间距公式，
A、红光波长大于黄光波长，则条纹间距增大，故A正确；
B、蓝光波长小于黄光波长，则条纹间距减小，故B错误；
C、增大双缝到屏的距离，条纹间距增大，故C正确；
D、增大双缝之间的距离，条纹间距减小。故D错误。
故选：。
根据双缝干涉条纹的间距公式判断如何增大干涉条纹的间距．
解决本题的关键掌握双缝干涉条纹的间距公式．
 

12.【答案】 

【解析】

【分析】

两粒子最终都打在点，则偏转方向相同，根据左手定则判断粒子的电性是否相同；
分析粒子带正电荷和带负电两种情况下粒子的运动轨迹，根据几何知识求解半径之比，根据洛伦兹力提供向心力求解半径的表达式，再分析两粒子的荷质比之比；
根据图形分析路程的大小关系。
解决该题需要正确作出粒子都带正电和粒子都带负电两种情况下的运动轨迹，能根据几何知识求解轨道半径之比，掌握圆周运动的半径的表达式。

【解答】

A.根据题意可知，两粒子在磁场中的偏转方向相同，所以根据左手定则可知，两粒子的电性相同，故A正确；
令两粒子都带正电，粒子的运动轨迹如图所示，
点在点的左侧，
根据几何知识有：：，
因为，所以粒子做圆周运动的半径为，
则：，
根据图形可知，该种情况下粒子做圆周运动的路程小于粒子的路程，
根据可知，、两粒子的速度相等，粒子的路程小于粒子的路程，所以粒子的运动时间小于粒子；
当两粒子都带负电时，两粒子的运动轨迹如图所示，
点在点的右侧，
根据几何知识有：：，
则：，
根据图形可知，该种情况下粒子做圆周运动的路程大于粒子的路程，故BD正确，C错误。
故选：。

13.【答案】； ；小于。 

【解析】

【分析】

用挡像法确定、的位置。

根据折射定律，求解。

将玻璃砖界面和的间距画得过宽但仍平行，导致角偏大，由折射率公式分析误差。

本题用插针法测量玻璃砖的折射率，数据处理时，每组所测量的折射率是同一介质的，是相关联的，可取平均值。

【解答】

确定大头针的位置的方法是大头针能挡住、的像．确定大头针的位置的方法是大头针能挡住和、的像。
故选BD。

由折射定律可得玻璃砖的折射率为：；

将玻璃砖界面和的间距画得过宽但仍平行，而其他操作正确，导致角偏大，画出光路图，如图所示，由可知，折射率偏小。

14.【答案】；；最大；；；左 

【解析】

【分析】
分析不同温度下热敏电阻的阻值，根据实验要求进行分析，从而明确应采用的电源和滑动变阻器；
滑动变阻器采用限流式接法，故应调节至最大，起保护作用；由题图甲可知时热敏电阻对应阻值为；
当恒温箱内的温度保持，应调节滑动变阻器的阻值，使电流达到，由闭合电路欧姆定律求解电阻阻值，恒温箱系统要保持温度为，热敏电阻阻值变大，滑动变阻器的阻值须变小。
【解答】
为使该装置实现对之间任意温度的控制，滑动变阻器的最大阻值必定大于热敏电阻的电阻变化，故，滑动变阻器选用；
又有继电器电阻，电路中的电流，计算可知，若选用的电源，电路中的最小电流仍大于，无法实现温控功能，而的电源可以满足实验要求，故选用电源；
将滑动变阻器调节至最大，起保护作用；
由题图甲可知时热敏电阻对应阻值为，因此需将电阻箱阻值调到
当恒温箱内的温度保持，应调节滑动变阻器的阻值，使电流达到，由闭合电路欧姆定律得，即，即滑动变阻器的阻值应调节为
恒温箱系统要保持温度为，热敏电阻阻值变大，滑动变阻器的阻值须变小，即向左移动滑动触头。  

15.【答案】       变小 

【解析】依题意，交变电流的电压有效值为

根据理想变压器原副线圈电压比与匝数比的关系，可得

解得

依题意，在天逐渐变黑的过程中光敏电阻的阻值将增大，由欧姆定律，可得

易知副线圈电流将减小，根据

可知原线圈电流随之减小，即电流表的示数变小。

16.【答案】  

【解析】由于线圈绕着垂直于磁场的轴以角速度匀速转动，图示位置开始计时，则线圈处于中性面的垂直面位置，此时磁通量最小，电动势最大，即此时电动势为

则电流的瞬时表达式

17.【答案】         

【解析】设光线在点的入射角为  ，折射角为  ，由几何关系可知，  ，  ，根据折射定律得

代入数据得

光线恰好在点发生全反射，则  为临界角，根据

由几何关系可知

又因为光在该玻璃球内的传播速度为

光由到经历的时间为

联立求得

18.【答案】 

【解析】根据题意，由左手定则可知，直导线所受安培力的方向垂直悬线向上，对直导线受力分析，如图所示

由平衡条件有

又有

联立解得

19.【答案】解：以空腔内的气体为研究对象，最低温度时，压强  ，  ；最高温度时，压强  ，  ；
根据查理定律可知

解得；

设空腔的体积为  ，气缸的容积为  ，以整个系统内的气体为研究对象，则未下压时气体的压强  ，体积 ， 

下压后气体的压强  ，体积 ， 

根据玻意耳定律

解得。

【解析】本题考查了查理定律和玻意耳定律，分析清楚气体状态变化过程，求出气体状态参量，应用气体实验定律即可正确解题。
 

20.【答案】  ，  ；  

【解析】导体棒匀速下滑时，根据力的平衡有

解得

设导体棒产生的感应电动势为  ，则

由闭合电路欧姆定律得

联立解得

由  可知，改变  ，电流不变，设带电微粒在金属板间匀速通过时，板间电压为，电场强度大小为，有

联立解得

21.【答案】  ；  ；  ，，， 

【解析】经加速电场有

解得

经速度选择器有

解得

粒子从入射，直接从出射，则运动轨迹如图

由几何关系可知

得

则对粒子有

解得

粒子在圆筒外可能的运动轨迹如图

由几何关系可知

 ，，，，

粒子运动半径

根据牛顿第二定律有

解得

 ，，，