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2022-2023学年广东省清远市高二（下）期末物理试卷-普通用卷
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这是一份2022-2023学年广东省清远市高二（下）期末物理试卷-普通用卷，共14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。
2022-2023学年广东省清远市高二（下）期末物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1. 从微观角度分析宏观现象是学习和认识热现象的重要方法，下列分析正确的是( )
A. 布朗运动就是液体分子的无规则热运动
B. 扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的
C. 热量总是自发地从内能大的物体传递给内能小的物体
D. 水蒸气凝结成小水珠的过程中，水分子间的引力增大，斥力减小
2. 无线话筒是一个将声信号转化为电信号并发射出去的装置，其内部电路中有一部分是LC振荡电路。若话筒使用时，某时刻话筒中LC振荡电路中的磁场方向如图所示，且电流正在增大，则下列说法正确的是( )
A. 电容器正在充电 B. 电容器下板带正电
C. 从上往下看，线圈中的电流沿顺时针方向 D. 电场能正在转化为磁场能
3. 骑自行车既是安全、绿色的出行方式之一，又是比较不错的有氧运动。山地自行车安装了气压式减震装置来抵抗颠簸从而受到不少人的喜爱，其原理如图所示。如果路面不平，随着骑行时自行车的颠簸，活塞上下振动，下列说法正确的是( )
A. 活塞迅速下压时汽缸内的气体对外界做负功
B. 活塞迅速下压时汽缸内的气体温度可能减小
C. 活塞迅速下压时汽缸内的气体的压强变小
D. 活塞迅速下压时汽缸内的气体的内能减小
4. 电磁炉具有无明火、无污染、高效节能等优点，某同学仿照电磁炉原理自己制作了一个简易电磁炉，其结构简图如图所示。在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，接通交流电源，一段时间后杯内的水就会沸腾起来。下列说法正确的是( )
A. 若将交流电源改为恒定电流，则简易电磁炉仍能正常工作
B. 若将金属杯换作陶瓷器皿，则简易电磁炉仍能正常工作
C. 若仅增大交流电的频率，则简易电磁炉的功率增大
D. 在线圈和金属杯之间放一层绝缘垫片，简易电磁炉将不能正常工作
5. 某同学设计了一个烟雾探测器，其原理图如图所示，其中S为光源，C为光电管，它的阴极材料为金属钠。当有烟雾进入探测器时，S发出的光被烟雾散射进入光电管C。光射到光电管中的钠表面产生光电子，当光电流达到一定大小时，探测器触发报警系统报警。已知真空中的光速为c，钠的极限频率为ν0，电子的电荷量为e，下列说法正确的是( )
A. 光源S发出的光只要光照强度足够大，探测器一定可以正常工作
B. 探测器探测到烟雾时，光电子的最大初动能与光源S发出的光的频率成正比
C. 光电管的阴极材料不能用极限频率更低的材料取代
D. 光源S发出光的波长小于cν0
6. 氢原子部分能级示意图如图所示，一个氢原子处于n=4的激发态，当它自发地跃迁到较低能级时，下列说法正确的是( )
A. 氢原子由n=4能级跃迁到n=1能级时，发出光子的频率最小
B. 氢原子由n=2能级跃迁到n=1能级时，发出的光的波长最短
C. 该氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射3种不同频率的光子
D. 氢原子从高能级向低能级跃迁时，会吸收特定频率的光子
7. 相距18 m的甲、乙两条船停在湖中，某时刻开始波源以0．2 Hz的频率上下振动，形成的水波可视为简谐横波，波源和甲、乙两船的相对位置如图所示，通过观察发现当甲船位于波谷时，乙船位于波峰，且两船之间还有一个波峰。下列说法正确的是( )
A. 这列波的速度为2．4 m/s B. 这列波的波长为15 m
C. 这列波的周期为0．5 s D. 一段时间后甲船靠近乙船
二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）
8. 居里夫人是世界上第一位两次获得诺贝尔奖的人。1934年，居里夫人用α粒子轰击铝片获得具有放射性的 1530P,1530P发生衰变生成 1430Si和另一种粒子Y。下列说法正确的是( )
A. 磷肥中若含有 1530P，则 1530P可用作示踪原子来观察磷肥对植物的影响
B. 该反应的核反应方程为 1327Al+24He→1530P+11H
C.
粒子Y是正电子 10e
D. 1430Si的比结合能比 1530P的小
9. 如图所示，磁极间的磁场可视为磁感应强度大小为B的匀强磁场，OO′为垂直于磁场方向的转轴。绕OO′轴匀速转动的矩形线圈abcd的面积为S，匝数为N，电阻为r，转动的角速度为ω，从图示位置开始计时。矩形线圈通过滑环接一电阻箱R，图中电压表为理想交流电表。下列说法正确的是( )
A. 矩形线圈从图示位置转过90°时，电压表的示数为0
B. 矩形线圈经过图示位置时，线圈中的电流方向为a→b→c→d→a
C. 矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωsinωt
D. 电阻R消耗的最大功率为N2B2S2ω28r
10. 观光水池的水面下安装有几个彩色灯泡，岸上的游客看到红灯和绿灯是在同一水平线上，红灯和绿灯均可视为点光源，下列说法正确的是( )
A. 红灯的实际位置比绿灯低
B. 游客看到的灯的深度比灯的实际深度要小
C. 若水池面积足够大，则红灯把水面照亮的面积较大
D. 岸上的人看到的灯实际是光的全反射所成的像
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
11. 学习小组的同学在实验室用单摆测量重力加速度的实验装置如图甲所示，实验步骤如下。
(1)用游标卡尺测量摆球直径的读数如图乙所示，则摆球的直径d=____mm。
(2)按实验装置图安装好实验装置，然后用米尺测量细线悬点到小球上端的长度L，接着将小球拉离平衡位置一个小角度，由静止释放小球，稳定后小球在某次经过平衡位置时开始计时，并计数为0，此后小球每摆到平衡位置一次，计数一次，依次计数为1、2、3、……，当数到20时，停止计时，测得的时间为t。
(3)根据上述实验操作，计算当地重力加速度的表达式g=____(用题中的物理量符号表示)。
(4)多次改变摆线长度，测出对应每次摆线的长度，重复实验步骤(2)，然后计算出每条摆线长度对应的t2，并以t2为纵坐标、L为横坐标，作出的t2−L图线如图丙所示，若图线的斜率为k，则当地重力加速度g=____(用k表示)。
(5)学习小组成员在实验分析的过程中进行了小组讨论，下列相关说法正确的是____(填选项前的字母)。
A．测摆线时若摆线拉得过紧，通过计算表达式得到的g值偏小
B．利用停表计时时，若第一次按下停表有延迟，则利用计算表达式得到的g值偏小
C．若作的是t2−(l+d2)图线，则作出的图线过坐标原点
12. 力敏电阻被广泛应用于汽车电子、医疗设备以及工业机器人等领域。为了研究现有一可视为纯电阻的力敏电阻(型号FSR408)的电阻值随着表面所受压力的变化而变化的情况，新华中学课外兴趣小组的同学设计的实验电路如图所示，已知该力敏电阻的电阻值在100 Ω∼3000 Ω之间变化。除了型号为FSR408的力敏电阻外，兴趣小组现有的器材还有：
直流电源E(电动势约为6 V，内阻约为1 Ω);
电压表(量程为6 V，内阻约为3 kΩ);
电压表(量程为15 V，内阻约为5 kΩ);
电流计(量程为3 mA，内阻为11 Ω);
滑动变阻器R1(最大阻值为10 Ω，额定电流为3 A);
滑动变阻器R2(最大阻值为1 kΩ，额定电流为0．5 A);
开关及导线若干。
(1)实验中要求尽量减小误差，应保证电表在测量时其最大示数超过量程的一半，则滑动变阻器应选择____(填“R1”或“R2”)，电压表应选择____(填“”或“”)。
(2)为了在实验中使电流计符合实验要求，需要给电流计____(填“串”或“并”)联一个阻值为____Ω的定值电阻，就可以将该电流计改装为量程36 mA的电流表。
(3)使用该电路测量时，由于电压表不是理想电表，因此测量值____(填“大于”或“小于”)真实值。
(4)已知力敏电阻(型号FSR408)的电阻值随着表面所受压力的增大而减小。实验中先将滑动变阻器的滑片P移至左端，再闭合开关S1，在给该力敏电阻施加较大的压力时，开关S2需要处于____(填“断开”或“闭合”)状态。移动滑片P至合适位置，若此时电压表示数为量程的三分之二，电流表示数为量程的四分之三，则此时力敏电阻对应的阻值为____Ω(结果保留三位有效数字)。
四、计算题（本大题共3小题，共36.0分）
13. 某透明物质的横截面为半圆，O为该半圆的圆心，半圆的半径为R。如图所示，一小束光线从Q点射入该物质，光线恰好从半圆的中点E射出。已知入射点Q到圆心O的距离为12R，入射光线与竖直方向的夹角α=60°，光在真空中的传播速度为c。求：
(1)该透明物质的折射率;
(2)光线从Q点传播到E点所用的时间。
14. 如图甲所示，一缸壁导热的汽缸水平放置，用质量为m的活塞封闭一定量的理想气体，活塞与汽缸底部用一原长为l0、劲度系数为k的轻质弹簧连接，当封闭气体的热力学温度为T0时，弹簧恰好处于自然状态。现缓慢将汽缸转动到开口向上竖直放置，如图乙所示，此时弹簧被压缩的长度为14l0。已知重力加速度大小为g，活塞面积为S，外界大气压强恒为p0=3mg2S，忽略活塞与汽缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积，环境的热力学温度保持不变。
(1)求弹簧的劲度系数;
(2)现使汽缸内气体的温度缓慢升高，求弹簧恢复原长时，缸内气体的热力学温度T。
15. 如图所示，xOy坐标系中，第三象限存在沿x轴正方向的匀强电场，第四象限与x轴和y轴相切的半径为R的圆形区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ，其边界与x轴的切点为P点。x轴上方存在垂直纸面向外、磁感应强度大小为12B的匀强磁场Ⅱ。在第三象限(−2R,−R)处存在粒子源，带正电粒子由粒子源无初速度释放后进入电场，在电场中加速后进入圆形磁场Ⅰ，又恰好以垂直于x轴的方向经P点进入磁场Ⅱ，最后带电粒子都打到放置在x轴上的收集板上。带电粒子的比荷均为qm，不计粒子间的相互作用和粒子受到的重力。
(1)求第三象限中匀强电场的电场强度大小E;
(2)求带电粒子从粒子源到收集板运动的总时间t;
(3)若粒子源在第三象限(−2R,−R2)处，带电粒子仍能打到放置在x轴上的收集板上，求收集板的最小长度L。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】布朗运动指的是悬浮物(小颗粒)的运动，布朗运动反映了液体分子做无规则热运动，选项A错误;扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的，在液体与液体之间、气体和气体之间、固体和固体之间都可以发生扩散现象，选项B正确;热量总是自发地从温度高的物体传递给温度低的物体，温度高的物体的内能可能大于也可能小于温度低的物体，选项C错误;水分子在气态下分子间距离较大，引力、斥力均忽略不计，凝结成液态后，分子间距离减小，引力和斥力同时增大，选项D错误。
2.【答案】D
【解析】根据安培定则可知，从俯视的视角观察线圈，线圈中的电流沿逆时针方向，选项C错误;电流正在增大，则电容器正在放电，电场能正在转化为磁场能，电容器下板带负电，选项D正确，选项A、B均错误。
3.【答案】A
【解析】
【分析】
由热力学第一定律结合理想气体状态方程可判断压强变化
本题主要考查热力学第一定律及理想气体状态方程，考查知识点针对性强，难度较小，考查了学生掌握知识与应用知识的能力。
【解答】
如果活塞迅速下压，活塞对气体做功，气体来不及散热，由热力学第一定律可知气体内能增加，则温度升高，而气体体积减小，外界对气体做功，由理想气体状态方程pV T =C可知压强增大，故A正确，BCD错误；
故选A。
4.【答案】D
【解析】交流电源产生变化的磁场，通过金属杯的磁通量发生变化而产生涡流，利用涡流来加热食物或者水，如果将交流电源改为恒定电流或者将金属杯换作陶瓷器皿，将不能再产生涡流，即简易电磁炉不能正常工作，选项A、B均错误;仅增大交流电的频率，根据法拉第电磁感应定律可知，涡流增大，简易电磁炉的功率增大，选项C正确;交流电源产生变化的磁场能穿过绝缘垫片，通过金属杯的磁通量仍会发生变化而产生涡流，故电磁炉仍能正常工作，选项D错误。
5.【答案】D
【解析】发生光电效应的条件与光频率有关，与光照强度无关，选项A错误;根据光电效应方程Ekm=hν−hν0可知，探测器探测到烟雾时，光电子的最大初动能与光源S发出的光的频率呈线性关系但不成正比，选项B错误;若用极限频率更低的材料取代钠，则入射光的频率大于光电管阴极材料的极限频率，则探测器仍然可以工作，选项C错误;光照射到钠表面产生光电子，那么光源S发出的光的频率大于钠的极限频率ν0，根据光速、波长和频率的关系可知有c=λν，则光源S发出光的波长小于cν0，选项D正确。
6.【答案】C
【解析】氢原子由n=4能级跃迁到n=3能级时，发出光子的能量最小、频率最小，选项A错误;氢原子由n=4能级跃迁到n=1能级时，发出光子的能量最大、频率最大、波长最短，选项B错误;该氢原子向低能级跃迁时，最多由n=4能级跃迁到n=3能级、由n=3能级跃迁到n=2能级、由n=2能级跃迁到n=1能级，即最多辐射3种不同频率的光子，选项C正确;氢原子从高能级向低能级跃迁时，会发出特定频率的光子，选项D错误。
7.【答案】A
【解析】当甲船位于波谷时，乙船位于波峰，且两船之间还有一个波峰，即两船之间的距离等于1．5个波长，得λ=12 m，选项B错误;这列波的速度v=fλ=2．4 m/s，选项A正确;这列波的周期T=1f=5 s，选项C错误;甲、乙两船上下振动，不随波迁移，即甲、乙两船不会靠近，选项D错误。
8.【答案】AC
【解析】放射性同位素可作为示踪原子，磷肥中的 1530P可用作示踪原子来观察磷肥对植物的影响，选项A正确;根据质量数守恒和电荷数守恒，可知核反应方程为 1327Al+24He→1530P+01n，选项B错误;根据质量数守恒和电荷数守恒，可知 1530P发生衰变时的方程为 1530P→1430Si+10e，粒子Y是正电子(10e)，选项C正确;1530P自发地衰变为 1430Si，放出能量，比结合能增大，因此 1530P的比结合能比 1430Si的小，选项D错误。
9.【答案】BD
【解析】矩形线圈从图示位置转过90°时，矩形线圈位于中性面，此时穿过线圈的磁通量最大，但磁通量变化率为0，线圈的感应电动势为0，但电压表的示数为有效值(示数不为0)，选项A错误;图示位置时，线圈ab端和cd端切割磁感线，根据右手定则知电流方向为a→b→c→d→a，选项B正确;图示位置为垂直中性面位置，由此位置开始计时，矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωcos ωt，选项C错误;根据电源输出功率与外电路电阻的关系可知，当外电路电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，即R=r时，Pm=(NBSω 22r)2r=N2B2S2ω28r，选项D正确。
10.【答案】BC
【解析】
【分析】
根据光的折射率的大小关系及折射定律分析即可。
本题考查光的折射和全反射以及同一介质对不同色光的折射率，考查考生的科学思维。
【解答】
A.水对七种色光的折射率不同，其中对紫光的折射率最大，对红光的折射率最小。人从水面上看水面下的物体，看到的是位置偏高的虚像，折射率越大，虚像的位置离水面越近。所以，要看到七种彩色灯在同一水平线上，安装时，绿色灯的位置较低，红色灯的位置较高。A错误；
B.根据光的折射可知，游客看到的灯的深度比灯的实际深度要小，故B正确；
C.光从水面下向上斜射向空气中时，若入射角达到临界角时，就会发生全反射，所以，能从水面透射出来的光(即能把水面照亮的部分)是一个圆面。根据几何关系可以得到照亮圆面的半径R、灯的实际深度H以及折射率n之间的关系式是：R=H n2−1，折射率越大，R越小，圆的面积越小。则红灯把水面照亮的面积较大，C正确；
D.岸上的人看到的灯实际是光的折射所成的像，故D错误。
11.【答案】(1)14．50
(3)400π2(L+d2)t2
(4)400π2k
(5)C
【解析】(1)游标卡尺的主尺读数为14 mm，游标尺读数为10×0．05 mm，则摆球的直径d=14．50 mm。
(3)根据题意可知，单摆的周期T=t10，单摆的摆长为L+d2，根据单摆周期公式可得g=400π2(L+d2)t2。
(4)根据单摆周期公式和题中条件有t2=400π2(L+d2)g，结合图像有k=400π2g，则g=400π2k。
(5)测摆线时摆线拉得过紧，则摆长的测量值偏大，根据g=4π2lT2可知重力加速度计算值偏大，选项A错误;第一次按下停表有延迟，则测量周期偏小，结合重力加速度计算式可知结果偏大，选项B错误;单摆摆长等于摆线长度与摆球半径之和，若作的是t2−(l+d2)图线，则作出的图线过坐标原点，选项C正确。
12.【答案】(1)R1
(2)并 1
(3)小于
(4)闭合 148
【解析】(1)为了便于操作，则滑动变阻器应选择R1，为了保证电压表在测量时其最大示数超过量程的一半，电压表应选择。
(2)为了在实验中使电流表符合实验要求，需要给电流表并联一个小阻值的定值电阻，根据欧姆定律有3 mA×11 Ω=33 mA×R并，解得R并=1 Ω。
(3)使用该电路测量时，由于电压表的分流，因此测量值小于真实值。
(4)根据题意可知，给该力敏电阻施加较大的压力时，力敏电阻的阻值较小，流过力敏电阻的电流较大，电流表应选择大量程，对应的开关S2需要闭合;根据欧姆定律，力敏电阻对应的阻值R力=4V27mA≈148．1 Ω。
13.【答案】解：(1)光线PQ入射到透明物质表面，设对应折射光线QE的折射角为β，根据几何关系可知
sin β= 55
根据折射定律有
n=sinαsinβ
解得n= 152。
(2)光线在透明物质内传播的速度
v=cn
光线在透明物质内传播的距离
s= 52R
光线从Q点传播到E点所用的时间
t=sv
解得t=5 3R4c。
【解析】略
14.【答案】 (i) k=2mgl0 ；(ii) T=53T0
【解析】解：(1)汽缸水平放置，对活塞受力分析可知，封闭气体的压强p1=p0
汽缸开口向上竖直放置时，设封闭气体的压强为p2，根据等温变化规律有
p1l0S=p2·34l0S
对活塞受力分析有
p0S+mg=k·14l0+p2S
解得k=2mgl0。
(2)当弹簧恢复原长时，缸内气体的压强p3=p0+mgS
根据等容变化定律有p0T0=p3T
解得T=53T0。
15.【答案】解：(1)设粒子在匀强磁场Ⅰ中做匀速圆周运动的半径为r1，根据几何关系有
r1=R
粒子在匀强磁场Ⅰ中做匀速圆周运动时，根据洛伦兹力提供向心力有
Bqv=mv2r1
粒子在电场运动的过程中，根据动能定理有
qE·2R=12mv2−0
解得E=qRB24m。
(2)设粒子在电场中运动的时间为t1，根据匀加速运动的规律有
12vt1=2R
粒子在匀强磁场Ⅰ中做匀速圆周运动的时间
t2=π2Rv
设粒子在匀强磁场Ⅱ中做匀速圆周运动的半径为r2，根据洛伦兹力提供向心力有
12Bqv=mv2r2
粒子在匀强磁场Ⅱ中做匀速圆周运动的时间
t3=πr2v
带电粒子从粒子源到收集板运动的总时间
t=t1+t2+t3
解得t=(4+5π2)mqB。
(3)根据题中条件可知，带电粒子仍从P点进入匀强磁场Ⅱ，设粒子进入匀强磁场Ⅱ时与x轴正方向的夹角为θ，根据几何关系有
r1cos θ+R2=r1
根据几何关系可知，此时带电粒子打在收集板上的落点到P点的距离
d=2r2sin θ
收集板的最小长度
L=2r2−d
解得L=(4−2 3)R。
【解析】略
2022-2023学年广东省清远市高二（下）期末物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1. 从微观角度分析宏观现象是学习和认识热现象的重要方法，下列分析正确的是( )
A. 布朗运动就是液体分子的无规则热运动
B. 扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的
C. 热量总是自发地从内能大的物体传递给内能小的物体
D. 水蒸气凝结成小水珠的过程中，水分子间的引力增大，斥力减小
2. 无线话筒是一个将声信号转化为电信号并发射出去的装置，其内部电路中有一部分是LC振荡电路。若话筒使用时，某时刻话筒中LC振荡电路中的磁场方向如图所示，且电流正在增大，则下列说法正确的是( )
A. 电容器正在充电 B. 电容器下板带正电
C. 从上往下看，线圈中的电流沿顺时针方向 D. 电场能正在转化为磁场能
3. 骑自行车既是安全、绿色的出行方式之一，又是比较不错的有氧运动。山地自行车安装了气压式减震装置来抵抗颠簸从而受到不少人的喜爱，其原理如图所示。如果路面不平，随着骑行时自行车的颠簸，活塞上下振动，下列说法正确的是( )
A. 活塞迅速下压时汽缸内的气体对外界做负功
B. 活塞迅速下压时汽缸内的气体温度可能减小
C. 活塞迅速下压时汽缸内的气体的压强变小
D. 活塞迅速下压时汽缸内的气体的内能减小
4. 电磁炉具有无明火、无污染、高效节能等优点，某同学仿照电磁炉原理自己制作了一个简易电磁炉，其结构简图如图所示。在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，接通交流电源，一段时间后杯内的水就会沸腾起来。下列说法正确的是( )
A. 若将交流电源改为恒定电流，则简易电磁炉仍能正常工作
B. 若将金属杯换作陶瓷器皿，则简易电磁炉仍能正常工作
C. 若仅增大交流电的频率，则简易电磁炉的功率增大
D. 在线圈和金属杯之间放一层绝缘垫片，简易电磁炉将不能正常工作
5. 某同学设计了一个烟雾探测器，其原理图如图所示，其中S为光源，C为光电管，它的阴极材料为金属钠。当有烟雾进入探测器时，S发出的光被烟雾散射进入光电管C。光射到光电管中的钠表面产生光电子，当光电流达到一定大小时，探测器触发报警系统报警。已知真空中的光速为c，钠的极限频率为ν0，电子的电荷量为e，下列说法正确的是( )
A. 光源S发出的光只要光照强度足够大，探测器一定可以正常工作
B. 探测器探测到烟雾时，光电子的最大初动能与光源S发出的光的频率成正比
C. 光电管的阴极材料不能用极限频率更低的材料取代
D. 光源S发出光的波长小于cν0
6. 氢原子部分能级示意图如图所示，一个氢原子处于n=4的激发态，当它自发地跃迁到较低能级时，下列说法正确的是( )
A. 氢原子由n=4能级跃迁到n=1能级时，发出光子的频率最小
B. 氢原子由n=2能级跃迁到n=1能级时，发出的光的波长最短
C. 该氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射3种不同频率的光子
D. 氢原子从高能级向低能级跃迁时，会吸收特定频率的光子
7. 相距18 m的甲、乙两条船停在湖中，某时刻开始波源以0．2 Hz的频率上下振动，形成的水波可视为简谐横波，波源和甲、乙两船的相对位置如图所示，通过观察发现当甲船位于波谷时，乙船位于波峰，且两船之间还有一个波峰。下列说法正确的是( )
A. 这列波的速度为2．4 m/s B. 这列波的波长为15 m
C. 这列波的周期为0．5 s D. 一段时间后甲船靠近乙船
二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）
8. 居里夫人是世界上第一位两次获得诺贝尔奖的人。1934年，居里夫人用α粒子轰击铝片获得具有放射性的 1530P,1530P发生衰变生成 1430Si和另一种粒子Y。下列说法正确的是( )
A. 磷肥中若含有 1530P，则 1530P可用作示踪原子来观察磷肥对植物的影响
B. 该反应的核反应方程为 1327Al+24He→1530P+11H
C.
粒子Y是正电子 10e
D. 1430Si的比结合能比 1530P的小
9. 如图所示，磁极间的磁场可视为磁感应强度大小为B的匀强磁场，OO′为垂直于磁场方向的转轴。绕OO′轴匀速转动的矩形线圈abcd的面积为S，匝数为N，电阻为r，转动的角速度为ω，从图示位置开始计时。矩形线圈通过滑环接一电阻箱R，图中电压表为理想交流电表。下列说法正确的是( )
A. 矩形线圈从图示位置转过90°时，电压表的示数为0
B. 矩形线圈经过图示位置时，线圈中的电流方向为a→b→c→d→a
C. 矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωsinωt
D. 电阻R消耗的最大功率为N2B2S2ω28r
10. 观光水池的水面下安装有几个彩色灯泡，岸上的游客看到红灯和绿灯是在同一水平线上，红灯和绿灯均可视为点光源，下列说法正确的是( )
A. 红灯的实际位置比绿灯低
B. 游客看到的灯的深度比灯的实际深度要小
C. 若水池面积足够大，则红灯把水面照亮的面积较大
D. 岸上的人看到的灯实际是光的全反射所成的像
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
11. 学习小组的同学在实验室用单摆测量重力加速度的实验装置如图甲所示，实验步骤如下。
(1)用游标卡尺测量摆球直径的读数如图乙所示，则摆球的直径d=____mm。
(2)按实验装置图安装好实验装置，然后用米尺测量细线悬点到小球上端的长度L，接着将小球拉离平衡位置一个小角度，由静止释放小球，稳定后小球在某次经过平衡位置时开始计时，并计数为0，此后小球每摆到平衡位置一次，计数一次，依次计数为1、2、3、……，当数到20时，停止计时，测得的时间为t。
(3)根据上述实验操作，计算当地重力加速度的表达式g=____(用题中的物理量符号表示)。
(4)多次改变摆线长度，测出对应每次摆线的长度，重复实验步骤(2)，然后计算出每条摆线长度对应的t2，并以t2为纵坐标、L为横坐标，作出的t2−L图线如图丙所示，若图线的斜率为k，则当地重力加速度g=____(用k表示)。
(5)学习小组成员在实验分析的过程中进行了小组讨论，下列相关说法正确的是____(填选项前的字母)。
A．测摆线时若摆线拉得过紧，通过计算表达式得到的g值偏小
B．利用停表计时时，若第一次按下停表有延迟，则利用计算表达式得到的g值偏小
C．若作的是t2−(l+d2)图线，则作出的图线过坐标原点
12. 力敏电阻被广泛应用于汽车电子、医疗设备以及工业机器人等领域。为了研究现有一可视为纯电阻的力敏电阻(型号FSR408)的电阻值随着表面所受压力的变化而变化的情况，新华中学课外兴趣小组的同学设计的实验电路如图所示，已知该力敏电阻的电阻值在100 Ω∼3000 Ω之间变化。除了型号为FSR408的力敏电阻外，兴趣小组现有的器材还有：
直流电源E(电动势约为6 V，内阻约为1 Ω);
电压表(量程为6 V，内阻约为3 kΩ);
电压表(量程为15 V，内阻约为5 kΩ);
电流计(量程为3 mA，内阻为11 Ω);
滑动变阻器R1(最大阻值为10 Ω，额定电流为3 A);
滑动变阻器R2(最大阻值为1 kΩ，额定电流为0．5 A);
开关及导线若干。
(1)实验中要求尽量减小误差，应保证电表在测量时其最大示数超过量程的一半，则滑动变阻器应选择____(填“R1”或“R2”)，电压表应选择____(填“”或“”)。
(2)为了在实验中使电流计符合实验要求，需要给电流计____(填“串”或“并”)联一个阻值为____Ω的定值电阻，就可以将该电流计改装为量程36 mA的电流表。
(3)使用该电路测量时，由于电压表不是理想电表，因此测量值____(填“大于”或“小于”)真实值。
(4)已知力敏电阻(型号FSR408)的电阻值随着表面所受压力的增大而减小。实验中先将滑动变阻器的滑片P移至左端，再闭合开关S1，在给该力敏电阻施加较大的压力时，开关S2需要处于____(填“断开”或“闭合”)状态。移动滑片P至合适位置，若此时电压表示数为量程的三分之二，电流表示数为量程的四分之三，则此时力敏电阻对应的阻值为____Ω(结果保留三位有效数字)。
四、计算题（本大题共3小题，共36.0分）
13. 某透明物质的横截面为半圆，O为该半圆的圆心，半圆的半径为R。如图所示，一小束光线从Q点射入该物质，光线恰好从半圆的中点E射出。已知入射点Q到圆心O的距离为12R，入射光线与竖直方向的夹角α=60°，光在真空中的传播速度为c。求：
(1)该透明物质的折射率;
(2)光线从Q点传播到E点所用的时间。
14. 如图甲所示，一缸壁导热的汽缸水平放置，用质量为m的活塞封闭一定量的理想气体，活塞与汽缸底部用一原长为l0、劲度系数为k的轻质弹簧连接，当封闭气体的热力学温度为T0时，弹簧恰好处于自然状态。现缓慢将汽缸转动到开口向上竖直放置，如图乙所示，此时弹簧被压缩的长度为14l0。已知重力加速度大小为g，活塞面积为S，外界大气压强恒为p0=3mg2S，忽略活塞与汽缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积，环境的热力学温度保持不变。
(1)求弹簧的劲度系数;
(2)现使汽缸内气体的温度缓慢升高，求弹簧恢复原长时，缸内气体的热力学温度T。
15. 如图所示，xOy坐标系中，第三象限存在沿x轴正方向的匀强电场，第四象限与x轴和y轴相切的半径为R的圆形区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ，其边界与x轴的切点为P点。x轴上方存在垂直纸面向外、磁感应强度大小为12B的匀强磁场Ⅱ。在第三象限(−2R,−R)处存在粒子源，带正电粒子由粒子源无初速度释放后进入电场，在电场中加速后进入圆形磁场Ⅰ，又恰好以垂直于x轴的方向经P点进入磁场Ⅱ，最后带电粒子都打到放置在x轴上的收集板上。带电粒子的比荷均为qm，不计粒子间的相互作用和粒子受到的重力。
(1)求第三象限中匀强电场的电场强度大小E;
(2)求带电粒子从粒子源到收集板运动的总时间t;
(3)若粒子源在第三象限(−2R,−R2)处，带电粒子仍能打到放置在x轴上的收集板上，求收集板的最小长度L。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】布朗运动指的是悬浮物(小颗粒)的运动，布朗运动反映了液体分子做无规则热运动，选项A错误;扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的，在液体与液体之间、气体和气体之间、固体和固体之间都可以发生扩散现象，选项B正确;热量总是自发地从温度高的物体传递给温度低的物体，温度高的物体的内能可能大于也可能小于温度低的物体，选项C错误;水分子在气态下分子间距离较大，引力、斥力均忽略不计，凝结成液态后，分子间距离减小，引力和斥力同时增大，选项D错误。
2.【答案】D
【解析】根据安培定则可知，从俯视的视角观察线圈，线圈中的电流沿逆时针方向，选项C错误;电流正在增大，则电容器正在放电，电场能正在转化为磁场能，电容器下板带负电，选项D正确，选项A、B均错误。
3.【答案】A
【解析】
【分析】
由热力学第一定律结合理想气体状态方程可判断压强变化
本题主要考查热力学第一定律及理想气体状态方程，考查知识点针对性强，难度较小，考查了学生掌握知识与应用知识的能力。
【解答】
如果活塞迅速下压，活塞对气体做功，气体来不及散热，由热力学第一定律可知气体内能增加，则温度升高，而气体体积减小，外界对气体做功，由理想气体状态方程pV T =C可知压强增大，故A正确，BCD错误；
故选A。
4.【答案】D
【解析】交流电源产生变化的磁场，通过金属杯的磁通量发生变化而产生涡流，利用涡流来加热食物或者水，如果将交流电源改为恒定电流或者将金属杯换作陶瓷器皿，将不能再产生涡流，即简易电磁炉不能正常工作，选项A、B均错误;仅增大交流电的频率，根据法拉第电磁感应定律可知，涡流增大，简易电磁炉的功率增大，选项C正确;交流电源产生变化的磁场能穿过绝缘垫片，通过金属杯的磁通量仍会发生变化而产生涡流，故电磁炉仍能正常工作，选项D错误。
5.【答案】D
【解析】发生光电效应的条件与光频率有关，与光照强度无关，选项A错误;根据光电效应方程Ekm=hν−hν0可知，探测器探测到烟雾时，光电子的最大初动能与光源S发出的光的频率呈线性关系但不成正比，选项B错误;若用极限频率更低的材料取代钠，则入射光的频率大于光电管阴极材料的极限频率，则探测器仍然可以工作，选项C错误;光照射到钠表面产生光电子，那么光源S发出的光的频率大于钠的极限频率ν0，根据光速、波长和频率的关系可知有c=λν，则光源S发出光的波长小于cν0，选项D正确。
6.【答案】C
【解析】氢原子由n=4能级跃迁到n=3能级时，发出光子的能量最小、频率最小，选项A错误;氢原子由n=4能级跃迁到n=1能级时，发出光子的能量最大、频率最大、波长最短，选项B错误;该氢原子向低能级跃迁时，最多由n=4能级跃迁到n=3能级、由n=3能级跃迁到n=2能级、由n=2能级跃迁到n=1能级，即最多辐射3种不同频率的光子，选项C正确;氢原子从高能级向低能级跃迁时，会发出特定频率的光子，选项D错误。
7.【答案】A
【解析】当甲船位于波谷时，乙船位于波峰，且两船之间还有一个波峰，即两船之间的距离等于1．5个波长，得λ=12 m，选项B错误;这列波的速度v=fλ=2．4 m/s，选项A正确;这列波的周期T=1f=5 s，选项C错误;甲、乙两船上下振动，不随波迁移，即甲、乙两船不会靠近，选项D错误。
8.【答案】AC
【解析】放射性同位素可作为示踪原子，磷肥中的 1530P可用作示踪原子来观察磷肥对植物的影响，选项A正确;根据质量数守恒和电荷数守恒，可知核反应方程为 1327Al+24He→1530P+01n，选项B错误;根据质量数守恒和电荷数守恒，可知 1530P发生衰变时的方程为 1530P→1430Si+10e，粒子Y是正电子(10e)，选项C正确;1530P自发地衰变为 1430Si，放出能量，比结合能增大，因此 1530P的比结合能比 1430Si的小，选项D错误。
9.【答案】BD
【解析】矩形线圈从图示位置转过90°时，矩形线圈位于中性面，此时穿过线圈的磁通量最大，但磁通量变化率为0，线圈的感应电动势为0，但电压表的示数为有效值(示数不为0)，选项A错误;图示位置时，线圈ab端和cd端切割磁感线，根据右手定则知电流方向为a→b→c→d→a，选项B正确;图示位置为垂直中性面位置，由此位置开始计时，矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωcos ωt，选项C错误;根据电源输出功率与外电路电阻的关系可知，当外电路电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，即R=r时，Pm=(NBSω 22r)2r=N2B2S2ω28r，选项D正确。
10.【答案】BC
【解析】
【分析】
根据光的折射率的大小关系及折射定律分析即可。
本题考查光的折射和全反射以及同一介质对不同色光的折射率，考查考生的科学思维。
【解答】
A.水对七种色光的折射率不同，其中对紫光的折射率最大，对红光的折射率最小。人从水面上看水面下的物体，看到的是位置偏高的虚像，折射率越大，虚像的位置离水面越近。所以，要看到七种彩色灯在同一水平线上，安装时，绿色灯的位置较低，红色灯的位置较高。A错误；
B.根据光的折射可知，游客看到的灯的深度比灯的实际深度要小，故B正确；
C.光从水面下向上斜射向空气中时，若入射角达到临界角时，就会发生全反射，所以，能从水面透射出来的光(即能把水面照亮的部分)是一个圆面。根据几何关系可以得到照亮圆面的半径R、灯的实际深度H以及折射率n之间的关系式是：R=H n2−1，折射率越大，R越小，圆的面积越小。则红灯把水面照亮的面积较大，C正确；
D.岸上的人看到的灯实际是光的折射所成的像，故D错误。
11.【答案】(1)14．50
(3)400π2(L+d2)t2
(4)400π2k
(5)C
【解析】(1)游标卡尺的主尺读数为14 mm，游标尺读数为10×0．05 mm，则摆球的直径d=14．50 mm。
(3)根据题意可知，单摆的周期T=t10，单摆的摆长为L+d2，根据单摆周期公式可得g=400π2(L+d2)t2。
(4)根据单摆周期公式和题中条件有t2=400π2(L+d2)g，结合图像有k=400π2g，则g=400π2k。
(5)测摆线时摆线拉得过紧，则摆长的测量值偏大，根据g=4π2lT2可知重力加速度计算值偏大，选项A错误;第一次按下停表有延迟，则测量周期偏小，结合重力加速度计算式可知结果偏大，选项B错误;单摆摆长等于摆线长度与摆球半径之和，若作的是t2−(l+d2)图线，则作出的图线过坐标原点，选项C正确。
12.【答案】(1)R1
(2)并 1
(3)小于
(4)闭合 148
【解析】(1)为了便于操作，则滑动变阻器应选择R1，为了保证电压表在测量时其最大示数超过量程的一半，电压表应选择。
(2)为了在实验中使电流表符合实验要求，需要给电流表并联一个小阻值的定值电阻，根据欧姆定律有3 mA×11 Ω=33 mA×R并，解得R并=1 Ω。
(3)使用该电路测量时，由于电压表的分流，因此测量值小于真实值。
(4)根据题意可知，给该力敏电阻施加较大的压力时，力敏电阻的阻值较小，流过力敏电阻的电流较大，电流表应选择大量程，对应的开关S2需要闭合;根据欧姆定律，力敏电阻对应的阻值R力=4V27mA≈148．1 Ω。
13.【答案】解：(1)光线PQ入射到透明物质表面，设对应折射光线QE的折射角为β，根据几何关系可知
sin β= 55
根据折射定律有
n=sinαsinβ
解得n= 152。
(2)光线在透明物质内传播的速度
v=cn
光线在透明物质内传播的距离
s= 52R
光线从Q点传播到E点所用的时间
t=sv
解得t=5 3R4c。
【解析】略
14.【答案】 (i) k=2mgl0 ；(ii) T=53T0
【解析】解：(1)汽缸水平放置，对活塞受力分析可知，封闭气体的压强p1=p0
汽缸开口向上竖直放置时，设封闭气体的压强为p2，根据等温变化规律有
p1l0S=p2·34l0S
对活塞受力分析有
p0S+mg=k·14l0+p2S
解得k=2mgl0。
(2)当弹簧恢复原长时，缸内气体的压强p3=p0+mgS
根据等容变化定律有p0T0=p3T
解得T=53T0。
15.【答案】解：(1)设粒子在匀强磁场Ⅰ中做匀速圆周运动的半径为r1，根据几何关系有
r1=R
粒子在匀强磁场Ⅰ中做匀速圆周运动时，根据洛伦兹力提供向心力有
Bqv=mv2r1
粒子在电场运动的过程中，根据动能定理有
qE·2R=12mv2−0
解得E=qRB24m。
(2)设粒子在电场中运动的时间为t1，根据匀加速运动的规律有
12vt1=2R
粒子在匀强磁场Ⅰ中做匀速圆周运动的时间
t2=π2Rv
设粒子在匀强磁场Ⅱ中做匀速圆周运动的半径为r2，根据洛伦兹力提供向心力有
12Bqv=mv2r2
粒子在匀强磁场Ⅱ中做匀速圆周运动的时间
t3=πr2v
带电粒子从粒子源到收集板运动的总时间
t=t1+t2+t3
解得t=(4+5π2)mqB。
(3)根据题中条件可知，带电粒子仍从P点进入匀强磁场Ⅱ，设粒子进入匀强磁场Ⅱ时与x轴正方向的夹角为θ，根据几何关系有
r1cos θ+R2=r1
根据几何关系可知，此时带电粒子打在收集板上的落点到P点的距离
d=2r2sin θ
收集板的最小长度
L=2r2−d
解得L=(4−2 3)R。
【解析】略
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