2022-2023学年陕西省渭南市临渭区高二（下）期末物理试卷（含解析）

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2022-2023学年陕西省渭南市临渭区高二（下）期末物理试卷
一、选择题（本大题共13小题，共52分）
1. 按经典的电磁理论，关于氢原子光谱的描述应该是(    )
A. 线状谱 B. 连续谱 C. 吸收光谱 D. 发射光谱
2. 如图所示，一天然放射性物质发出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如图所示)。调整电场强度E和磁感应强度B的大小，使得在MN上只有两个点受到射线的照射，则下面判断正确的是(    )


A. 射到b点的一定是α射线 B. 射到b点的一定是β射线
C. 射到b点的一定是α射线或β射线 D. 射到b点的一定是γ射线
3. 一个氘核( 12H)和一个氚核( 13H)结合成一个氦核并放出一个中子时，质量亏损为Δm，已知阿伏加德罗常数为NA，真空中的光速为c，若1 mol氘和1 mol氚完全发生上述核反应，则在核反应中释放的能量为(    )
A. NAΔmc2 B. 2NAΔmc2 C. 12NAΔmc2 D. 5NAΔmc2
4. 如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路．虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场．方向垂直于回路所在的平面．回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直．从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是(    )

A. 感应电流方向先逆时针，后顺时针 B. CD段直线始终不受安培力
C. 感应电动势平均值E=12Bav D. 感应电动势平均值E=14πBav
5. 如图所示，MN、PQ是间距为L的平行金属导轨，置于磁感应强度为B、方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中，M、P间接有一阻值为R的电阻.一根与导轨接触良好、有效阻值为r的金属导线ab垂直导轨放置，并在水平外力F的作用下以速度v向右匀速运动，则(不计导轨电阻)(    )


A. 通过电阻R的电流方向为P→R→M
B. ab两点间的电压为BLv
C. a端电势比b端高
D. 外力F做的功等于电阻R上产生的焦耳热
6. 如图所示，等腰三角形内以底边中线为界，左右两边分布有垂直纸面向外和垂直纸面向里的等强度匀强磁场，它的底边在x轴上且长为2L，高为L.纸面内一边长为L的正方形导线框沿x轴正方向做匀速直线运动穿过匀强磁场区域，在t=0时刻恰好位于图中所示位置．以顺时针方向为导线框中电流的正方向，在下面四幅图中能够正确表示电流−位移(I−x)关系的是(    )
A. B.
C. D.
7. 如图所示，理想变压器的a、b端加上一交流电压(电压有效值保持不变)，副线圈c、d端所接灯泡L恰好正常发光。此时滑动变阻器的滑片P位于图示位置。现将滑片下移，则以下说法中正确的是(    )

A. 灯仍能正常发光，原线圈输入电流变小 B. 灯不能正常发光，原线圈输入功率变大
C. 灯不能正常发光，原线圈输入电压变大 D. 灯仍能正常发光，原线圈输入功率不变
8. 如图所示为一个圆环形导体，圆心为O，有一个带正电的粒子沿图中的直线从圆环表面匀速飞过，则环中的感应电流的情况是(    )

A. 沿逆时针方向 B. 沿顺时针方向
C. 先沿逆时针方向后沿顺时针方向 D. 先沿顺时针方向后沿逆时针方向
9. 如图所示，与轻弹簧相连的物体A停放在光滑的水平面上．物体B沿水平方向向右运动，跟与A相连的轻弹簧相碰．在B跟弹簧相碰后，对于A、B和轻弹簧组成的系统，下列说法中正确的是(    )
A. 弹簧压缩量最大时，A、B的速度相同
B. 弹簧压缩量最大时，A、B的动能之和最小
C. 弹簧被压缩的过程中系统的总动量不断减小
D. 物体A的速度最大时，弹簧的弹性势能为零
10. 如图所示为氢原子的能级图，A、B、C分别表示电子在三种不同能级跃迁时放出的光子，则下列判断中正确的是(    )

A. 能量和频率最大、波长最短的是B光子
B. 能量和频率最小、波长最长的是C光子
C. 频率关系为：νB>νA>νC，所以B的粒子性最强
D. 波长关系为：λB>λA>λC
11. 天然放射性元素 90232Tℎ(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后，变成  82208Pb(铅)。下列判断中正确的是(    )
A. 衰变过程共有6次α衰变和4次β衰变 B. 铅核比钍核少8个质子
C. β衰变所放出的电子来自原子核外 D. 钍核比铅核多24个中子
12. 地球年龄有多大？一直是科学研究的问题，其中一种方法是利用天然放射性元素的衰变规律探测．通过对古老岩石中铀和铅的含量的测定，设铀核衰变后全部变成铅核，通过计算推出该岩石中含有铀是岩石形成初期的一半，铀238的相对含量随时间变化关系如图所示，由此可判断(    )

A. 铀238的半衰期为90亿年
B. 地球年龄大约45亿年
C. 被测定的岩石在90亿年后铀铅粒子比例约为1：4
D. 被测定的岩石在90亿年后铀铅粒子比例约为1：3
13. 如图所示，矩形线圈abcd与可变电容器C、理想电流表A组成闭合电路．线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，转动的角速度ω=100π rad/s.线圈的匝数N=100，边长ab=0.2 m，ad=0.4 m，电阻不计．磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小B= 216πT.电容器放电时间不计．下列说法正确的是．(    )

A. 该线圈产生的交流电动势峰值为50 V
B. 该线圈产生的交流电动势有效值为25 2V
C. 电容器的耐压值至少为50 V
D. 电容器的电容C变大时，电流表的示数变小
二、非选择题（48分）
14. 用如图所示的装置进行以下实验：

A.先测出滑块A、B的质量M、m及滑块与桌面间的动摩擦因数μ，查出当地的重力加速度g；
B.用细线将滑块A、B连接，使A、B间的弹簧压缩，滑块B紧靠在桌边；
C.剪断细线，测出滑块B做平抛运动落地点到重垂线的水平距离x1和滑块A沿桌面滑行的距离x2；
(1)为探究碰撞中的不变量，写出还需测量的物理量及表示它们的字母：_______；
(2)若动量守恒，需验证的关系式为__________________________________。

15. 如图1所示，斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号，当加在它的输入端A的电势逐渐上升到1.6V，输出端Y会突然从高电平跳到低电平0.25V，而当输入端A的电势下降到0.8V时，输出端Y会从低电平跳到高电平3.4V.如图2所示是一个温度报警器的简易电路图，RT为热敏电阻，R1为可变电阻(最大阻值为1kΩ)，蜂鸣器工作电压3～5V，热敏电阻的阻值随温度变化如图3所示，若要求热敏电阻在感测到80℃时报警，则R1应调至______kΩ；若要求热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，R1的阻值应______(选填“增大”、“减小”或“不变”)。


16. 扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象。如图，截面积为S的热杯盖扣在水平桌面上，开始时内部封闭气体的温度为300K，压强为大气压强p0。当封闭气体温度上升至303K时，杯盖恰好被整体顶起，放出少许气体后又落回桌面，其内部气体压强立刻减为p0，温度仍为303K.再经过一段时间，内部气体温度恢复到300K.整个过程中封闭气体均可视为理想气体。求：

(1)当温度上升到303K且尚未放气时，封闭气体的压强；
(2)当温度恢复到300K时，竖直向上提起杯盖所需的最小力。
17. 如图所示，导轨OM和ON都在纸面内，导体AB可在导轨上无摩擦滑动，若AB以5m/s的速度从O点开始沿导轨匀速右滑，导体与导轨都足够长，它们每米长度的电阻都是0.2Ω，磁场的磁感应强度为0.2T.问：
(1)3s末夹在导轨间的导体长度是多少？此时导体切割磁场产生的感应电动势多大？回路中的电流为多少？
(2)3s内回路中的磁通量变化了多少？此过程中的平均感应电动势为多少？
18. 如图所示，质量M=2kg的滑块套在光滑的水平轨道上，质量m=1kg的小球通过长L=0.5m的轻质细杆与滑块上的光滑轴O连接，小球和轻杆可在竖直平面内绕O轴自由转动，开始轻杆处于水平状态，现给小球一个竖直向上的初速度v0=4m/s，g取10m/s2。
(1)若锁定滑块，试求小球通过最高点P时对轻杆的作用力大小和方向。
(2)若解除对滑块的锁定，试求小球通过最高点时的速度大小。


答案和解析

1.【答案】B 
【解析】按着经典理论，氢原子光谱的描述应该是连续谱，答案为B

2.【答案】C 
【解析】
【分析】
αβ射线分别带正电和负电，在电磁场中受到电场力和洛伦兹力，γ射线不带电，不受电场力和洛伦兹力。
本题考查了αβγ三种射线的带电性质，结合力学的受力分析即可判断。
【解答】
因为γ射线不带电，所以射到b点的一定不是γ射线；αβ射线在电磁场中受到电场力和洛伦兹力：若电场力大于洛伦兹力，说明射线是α；若洛伦兹力大于电场力说明是β射线，故C正确。
故选C。  
3.【答案】A 
【解析】
【分析】
该题主要考查质能方程相关知识。解决本题的关键是掌握爱因斯坦质能方程，并能灵活运用，同时理解质量亏损与核反应方程的书写规律。

【解答】
根据爱因斯坦的质能方程，一个氘核( 12H)和一个氚核( 13H)结合成一个氦核并放出一个中子释放的能量为Δmc2，1 mol氘和1 mol氚完全发生上述核反应，释放的能量为上述反应的NA倍，即NAΔmc2．
故选A。
  
4.【答案】D 
【解析】
【分析】
本题由楞次定律可判断电流方向，由左手定则可得出安培力的方向；由法拉第电磁感应定律可得出电动势的平均值。
对于电磁感应问题，往往根据法拉第电磁感应求感应电动势的平均值，公式E=BLvsinα，既可以感应电动势的平均值，也可以求电动势的瞬时值。
【解答】
A，在闭合电路进入磁场的过程中，通过闭合电路的磁通量逐渐增大，磁场方向向里，根据楞次定律可知感应电流的方向为逆时针方向不变，故A错误；
B，由于CD段导线与磁场垂直同，必定受到安培力作用，根据左手定则判断得知，CD段受安培力向下，故B错误；
CD，由法拉第电磁感应定律可得感应电动势平均值E=ΔΦΔt=B⋅12πa22av=14πBav，故C错误，D正确。
故选D。  
5.【答案】C 
【解析】
【分析】
本题主要考查部分导体切割磁感线产生感应电动势问题，主题的关键是熟练掌握右手定则。导体棒ab做切割磁感线运动，相当于电源，根据右手定则可判断感应电流的方向，根据切割公式求解感应电动势的大小，根据欧姆定律分析a、b之间的电压，根据能量守恒定律可判断，外力做的功等于整个电路中产生的焦耳热。属于一般题，难度不算大。
【解答】
AC.由右手定则可知，通过电阻R的电流方向为M→R→P，a端电势比b端高，故A错误C正确；
B.ab产生的电动势为：E=BLv，则a、b两点间的电压为Uab=ERR+r=BLvRR+r，故B错误；
D.ab棒向右做匀速直线运动，根据能量守恒定律可知：外力F做的功等于电路中产生的焦耳热，大于R上产生的焦耳热，故D错误。
故选C。  
6.【答案】B 
【解析】
【分析】
将整个过程分成三个位移都是L的三段，根据楞次定律判断感应电流方向．由感应电动势公式E=Blv，l是有效切割长度，分析l的变化情况，确定电流大小的变化情况．
本题考查对感应电势势公式E=Blv的理解，要理解l是有效的切割长度，当左右两边切割磁感线时，总的感应电动势等于两边产生的感应电动势之和．
【解答】
位移在0～L过程：磁通量增大，由楞次定律判断得知感应电流方向为顺时针方向，为正值。感应电流I=BlvR=BxvR，I均匀增大直到BLvR；
位移在L～2L过程：线框右边下部分和左边下部分都切割磁感线，根据右手定则判断可知，线框产生的感应电流方向沿逆时针方向，为负值。左右两边有效切割长度之和始终等于L，产生的感应电动势不变，则感应电流大小不变，为I=BLvR；
位移在2L～3L过程：磁通量减小，由楞次定律判断感应电流方向为顺时针方向，为正值，感应电流大小为I=B(2L−x)vR，I均匀减小直到零；根据数学知识可知B正确，ACD错误。
故选B。  
7.【答案】A 
【解析】副线圈电压由原线圈电压和匝数比决定，则副线圈电压不变，因为副线圈两端的电压没发生变化，所以灯仍能正常发光；当滑片下移时，由于滑动变阻器的电阻增大，所以副线圈中的电流减小，原线圈中输入的电流也变小，且输入的功率变小，故A正确，BCD错误。
故选A。


8.【答案】D 
【解析】由题意可知，带正电的粒子从圆环表面匀速飞过，形成向右的电流，周围会产生磁场，根据安培定则，由图可知，虚线上方磁场向外，而虚线下方磁场向里，总的磁通量是向外的。
由于在进入时磁通量增大，出来时磁通量减小，则由楞次定律可知，感应电流的方向先顺时针后逆时针。
故选D。


9.【答案】ABD 
【解析】【试题解析】
解：A、滑块B与弹簧接触时，弹簧发生形变，产生弹力，可知B做减速运动，A做加速运动，当两者速度相等时，弹簧的压缩量最大，故A正确。
B、A、B组成的系统动量守恒，压缩量最大时，弹性势能最大，根据能量守恒，此时A、B的动能之和最小，故B正确。
C、弹簧在压缩的过程中，A、B组成的系统动量守恒，故C不正确。
D、当两者速度相等时，弹簧的压缩量最大，然后A继续做加速，B继续做减速，弹簧逐渐恢复原长，当弹簧恢复原长时，A的速度最大，此时弹簧的弹性势能为零，故D正确。
故选：ABD。
解决本题的关键知道A、B组成的系统动量守恒，以及能够根据受力情况判断出弹簧从原长压缩到最大，再恢复原长的过程中，A、B的运动情况．


10.【答案】ABC 
【解析】根据玻尔理论可知：A光子的能量 EA=ℎγA=10.2eV ，B光子的能量 EB=ℎγB=12.09eV ，C光子的能量 EC=ℎγC=0.66eV ，所以B光子能量最大，频率最高，C光子能量最小，由 c=λf 可知，波长与频率成反比，则B光子波长最小，C光子波长最长，故AB正确．由上可知频率关系为： γB>γA>γC ，光子频率越高，粒子性越强，则B的粒子性最强，故C正确．由 c=λγ 可知，波长与频率成反比，波长关系为： λB<λA<λC ，故D错误．故选ABC．

11.【答案】AB 
【解析】
【分析】
正确解答本题的关键是理解α、β衰变的实质，正确根据衰变过程中质量数和电荷数守恒进行解题。原子核发生β衰变中放出的电子是原子核内的中子转化为质子而释放的电子。
本题主要考查了质量数和电荷数守恒在衰变过程中的应用，是考查基础知识和规律的好题。
【解答】
ABD.根据质量数和电荷数守恒可知，铅核比钍核少90−82=8个质子，少16个中子；
发生α衰变是放出 24He，发生β衰变是放出电子 −10e，设发生了x次α衰变和y次β衰变，则根据质量数和电荷数守恒有：
2x−y+82=90，4x+208=232，解得x=6，y=4，故衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变，故AB正确，D错误；
C.原子核发生β衰变中放出的电子是原子核内的中子转化为质子和电子，故C错误。
故选AB。  
12.【答案】BD 
【解析】解：A、由于测定出该岩石中含有的铀是岩石形成初期时的一半，由图象可知对应的时间是45亿年，即地球年龄大约为45亿年，半衰期为45亿年，故A错误，B正确；
C、由图象知，90亿年对应的NN0=14，设铅原子的数目为N′，则：NN+N′=14，所以，NN′=13，即90亿年时的铀铅原子数之比为1：3，故C错误，D正确。
故选：BD。
由于测定出该岩石中含有的铀是岩石形成初期时的一半，由图象可以判断地球的年龄，再根据图象列出90亿年对应的比例关系，求出原子数之比．
本题比较新颖，考查了半衰期的概念，题目难度不大，关键是能够从图象中获取有用物理信息．

13.【答案】B 
【解析】该交流电的瞬时值表达式为e= NBSωsin ωt=50 2sin 100π t V，其峰值为50 2V，所以A、C均错．由于一个周期内只有半个周期产生感应电动势，所以有E2R T=502R×T2+0，解得E=25 2V，即B正确．C变大时电容器对交流电的阻碍作用减小，电流表的示数变大，所以D错．
综上ACD错误，故选B．

14.【答案】  桌面离水平地面的高度ℎ     M 2μgx2−mx1 g2ℎ=0 
【解析】(1)要找出碰撞中的不变量，应测出两滑块各自的速度。取向右方向为正，剪断细线后，A向右做匀减速运动，根据公式 v2−v02=2ax 可得，A的初速度为
vA′= 2ax2= 2μgx2
B向左做平抛运动，设桌面高度为ℎ，则有
ℎ=12gt2 ， x1=vB′t
解得
vB′=−x1 g2ℎ
故要算出 vB′ ，还应测出ℎ。
(2)若mv为不变量，碰前有
MvA+mvB=0
碰后有
MvA′+mvB′=0
联立有
MvA+mvB=MvA′+mvB′
代入得，需验证的关系式为
M 2μgx2−mx1 g2ℎ=0


15.【答案】0.42  减小 
【解析】解析：热敏电阻在80℃时的电阻是RT=80Ω，斯密特触发器输入端A的电势是0.8V时，输出端Y的电压为3.4V，这时蜂鸣器开始工作。由串联电路分压特点知：R1RT=U1UT=5−0.80.8。
∴R1=80×4.20.8Ω=420Ω=0.42kΩ。
由热敏电阻的阻值随温度变化的图象可知，温度升高时，热敏电阻的阻值减小，而斯密特触发器输入端的电压仍保持不变，则电阻R1的阻值应减小。
故答案：0.42；减小。
非门的特点是输入状态和输出状态完全相反。根据门电路的特点做出输出状态的电势随时间的变化图线。
根据温度求出热敏电阻的阻值，通过串并联的特点求出R1的阻值。
解决本题的关键掌握电流表、电压表改装的原理，以及掌握门电路的特点以及串并联电路的特点，并能灵活运用。

16.【答案】解：(1)以开始封闭的气体为研究对象，由题意可知，初状态温度T0=300 K，
压强为p0，末状态温度T1=303 K，压强设为p1，
由查理定律得：p0T0=p1T1…①
代入数据得：p1=101100p0…②
(2)设热杯盖的质量为m，刚好被顶起时，由平衡条件得：
p1S=p0S+mg…③
放出少许气体后，以杯盖内的剩余气体为研究对象，由题意可知，初状态温度T2=303 K，压强p2=p0，末状态温度T3=300 K，压强设为p3，
由查理定律得：
p2T2=p3T3…④
设提起杯盖所需的最小力为F，由平衡条件得：
F+p3S=p0S+mg…⑤
联立②③④⑤式，代入数据得：F=20110100p0S。 
【解析】(1)分析初末状态的气体状态参量，由查理定律可求得后来的压强；
(2)对开始杯盖刚好被顶起列平衡方程；再对后来杯内的气体分析，由查理定律及平衡关系列式，联立求解最小力。
本题考查气体实验定律及共点力的平衡条件应用，要注意明确前后气体质量不同，只能分别对两部分气体列状态方程求解。

17.【答案】解：(1)夹在导轨间的部分导体切割磁感线产生的电动势才是电路中的感应电动势，3s末时刻，夹在导轨间导体的长度为：
l=vt⋅tan30°=5×3×tan30°=5 3m
此时感应电动势为：E=Blv=0.2×5 3×5V=5 3V
电路电阻为：R=(15+5 3+10 3)×0.2Ω=8.196Ω
感应电流为：I=ER=1.06A
(2)3s内回路中磁通量的变化量为：△ϕ=BS−0=0.2×12×15×5 3Wb=15 32Wb
3s内电路产生的平均感应电动势为：E−=△ϕ△t=15 323V=4.33V；
答：(1)3s末夹在导轨间的导体长度是5 3m，此时导体切割磁场产生的感应电动势为5 3V，回路中的电流为1.06A。
(2)3s内回路中的磁通量变化了15 32Wb，此过程中的平均感应电动势为4.33V。 
【解析】(1)先由运动学公式和几何关系求出3s末导体棒的有效切割长度，结合切割产生的感应电动势E=BLv和闭合电路欧姆定律求出电流强度的大小；
(2)根据法拉第电磁感应定律E−=△ϕ△t求出平均感应电动势。
对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，重点是分析安培力作用下导体棒的平衡问题，根据平衡条件列出方程；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系等列方程求解。

18.【答案】(1)2N，方向竖直向上；(2)2m/s 
【解析】(1)设小球能通过最高点，且此时的速度为v1，在上升过程中，因只有重力做功，小球的机械能守恒。则
12mv12+mgL=12mv02
解得
v1= 6m/s
设小球到达最高点时，轻杆对小球的作用力为F，方向向下，则
F+mg=mv12L
解得
F=2N
由牛顿第三定律可知，小球对轻杆的作用力大小为2N，方向竖直向上。
(2)解除锁定后，设小球通过最高点时的速度为v2，此时滑块的速度为v。在上升过程中，因系统在水平方向上不受外力作用，水平方向的动量守恒。以水平向右的方向为正方向，有
mv2−Mv=0
在上升过程中，因只有重力做功，系统的机械能守恒，则
12mv22+12Mv2+mgL=12mv02
解得
v2=2m/s