2023-2024学年江苏省南京市江宁区高二（下）期末物理试卷（含答案）

这是一份2023-2024学年江苏省南京市江宁区高二（下）期末物理试卷（含答案），共11页。试卷主要包含了单选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.关于分子动理论，下列说法正确的是( )
A. 气体的膨胀现象说明气体分子间存在斥力
B. 产生布朗运动的原因是大量分子做无规则运动对悬浮的固体微粒各个方向撞击作用的不均衡性造成的
C. 当分子间的距离增大时，分子间的引力增大而斥力减小
D. 冬季女生用梳子梳理长发时，头发容易粘连在梳子上的原因是分子间的引力
2.关于质量相同的0℃的水和0℃的水蒸气，下列说法中正确的是( )
A. 分子数相同，分子平均动能不同，分子势能相同，内能不相同
B. 分子数相同，分子平均动能不同，分子势能不同，内能不相同
C. 分子数相同，分子平均动能相同，分子势能不同，内能不相同
D. 分子数不同，分子平均动能相同，分子势能不同，内能不相同
3.下列说法正确的是( )
A. 由于液体内部分子力作用，荷叶上的小露珠才呈球形
B. 由于晶体熔化过程中要吸收热量，所以分子的平均动能会变大
C. 天然水晶和熔化后再凝固的水晶(即石英玻璃)都是称为水晶，也都是晶体
D. 当液晶中电场强度不同时就显示不同颜色，这是利用了液晶对光的各向异性
4.我国“北斗三号”全球组网卫星采用星载氢原子钟。如图为氢原子能级示意图的一部分，则下列说法中正确的是( )
A. 一个处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生2种谱线
B. 从n=4能级跃迁到n=1能级比从n=3能级跃迁到n=1能级所辐射出电磁波的能量小
C. 原子可吸收大于相邻两个能级差值的一切光子
D. 氢原子核外的电子轨道半径可以是任意值
5.下列说法正确的是( )
A. 泊松亮斑证明光具有粒子性
B. 电子束的衍射图样说明电子在运动中具有波动性
C. 质子的德布罗意波长与其动能成反比
D. 光电效应说明光具有波动性
6.如图所示，天然放射源放射出的射线从容器的小孔射出，经过垂直纸面向里的匀强磁场，射线分裂成a、b、c三束。三者对比后得出下列说法正确的是( )
A. a称为α射线，电离作用最强，穿透能力最差
B. b称为β射线，电离作用较弱，穿透能力较强
C. c称为γ射线，电离作用最弱，穿透能力最强
D. 电离作用最强的是a射线，电离作用最弱的是b射线
7.下面是四个核反应的方程，下列说法正确的是( )
① 92235U+01n→3895Sr+54138Xe+3X1 ② 12H+X2→24He+01n
③ 1224Mg+24He→1327Al+X3 ④ 92238U→90234Tℎ+X4
A. ①是核裂变，X1是 01nB. ②是核聚变，X2是 12H
C. ③是原子核的人工转变，X3是 01nD. ④是核裂变，X4是 24He
8.已知氘(12H)核的质量为mD，质子(11H)的质量为mp，中子(01n)的质量为mn，光速为c，则氘核的比结合能为( )
A. 12(mp+mn−mD)c2B. 13(mp+mn−mD)c2
C. 12mDc2D. 13mDc2
9.如图所示，水平桌面上有一闭合铝环，在铝环轴线上方有一条形磁铁，当条形磁铁沿轴线竖直向上迅速运动时，下列判断正确的是( )
A. 铝环有的收缩趋势，对桌面压力增大B. 铝环有收缩的趋势，对桌面压力减小
C. 铝环有扩张的趋势，对桌面压力减小D. 铝环有扩张的趋势，对桌面压力增大
10.如图所示的LC振荡电路中，某时刻线圈中磁场方向向下，且电路的电流正在减弱，则此时( )
A. 电容器的A板电势低于B板B. 电容器两极板间场强正在增强
C. 仅增大电容，充放电时间将变短D. 线圈中感应电动势正在减小
11.某同学按照图甲连接好电路，在闭合开关S后用频率为v的光照射光电管时观察到光电效应现象，通过调节滑动变阻器至电流计刚好无电流显示，读取电压表的读数即为遏止电压Uc；改变入射光的频率后，重复上述操作并测出相应遏止电压。图乙是该光电管发生光电效应时的遏止电压与入射光频率v的关系图像，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0,−b)，已知电子的电荷量为e。下列说法中正确的是( )
A. 普朗克常量为ℎ=ab
B. 断开开关S后，电流表G的示数为零
C. 在某频率的光照下，增加照射光的强度后，测得相应遏止电压增大
D. 阴极K的逸出功为be
二、实验题：本大题共1小题，共8分。
12.在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，所使用的可拆变压器如图所示。
(1)变压器铁芯的结构和材料是( )
A.整块硅钢铁芯 B.整块不锈钢铁芯
C.彼此绝缘的铜片叠成 D.彼此绝缘的硅钢片叠成
(2)观察两个线圈的导线，发现导线的粗细不同，导线细的线圈匝数较_____(填“多”或“少”)；
(3)将有效值为3V的交流电接入200匝的变压器原线圈两端后，依次测量副线圈不同匝数两端的电压值并填入下表。则根据表中测量数据可判断第3组数据时副线圈的匝数为_____匝；
(4)实验时，某同学听到变压器内部有轻微的“嗡嗡”声，他做出如下猜想，正确的是( )
A.“嗡嗡”声来自交变电流在线圈中产生变化磁场时发出的
B.“嗡嗡”声来自副线圈中电流流动的声音
C.交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发声
(5)之后，该同学又仔细观察铁芯是由相互绝缘的金属片平行叠成，如下图，金属片应平行于( )
A.平面abfe B.平面adℎe C.平面adgf
三、计算题：本大题共4小题，共48分。
13.某广播电台发射功率为20kW、在空气中波长为198.9m的电磁波，电磁波在空中传播的速率为3×108m/s，普朗克常量6.63×10−34J⋅s。(计算结果均保留一位有效数字)求：
(1)电磁波的能量子ε的值；
(2)该电台每秒钟从天线发射的能量子个数。
14.一定质量的理想气体，状态从A→B→C的变化过程可用如图所示的p−V图线描述，其中气体在状态A时温度为TA=300K，试求：
(1)气体在状态C时的温度TC；
(2)若气体在A→B过程中吸热1000J，则在A→B过程中气体内能的改变量ΔU为多少？
15.如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈匝数N=500匝，面积S=2.32×10−2m2，线圈匀速转动的角速度ω=100πrad/s，匀强磁场的磁感应强度B= 210πT，输电时先用升压变压器将电压升高，经高压输电，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，两根输电导线的总电阻为R=5Ω，变压器可视为理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为n3:n4=10:1，若用户区标有“220V，8.8kW”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻不可忽略，其它导线的电阻值均可忽略。
(1)求交流发电机产生电动势的最大值Em；
(2)求输电线路上损耗的电功率ΔP；
(3)若升压变压器原、副线圈匝数比为n1:n2=1:20，求交流发电机线圈上的热功率Pr。
16.如图所示，平行光滑金属导轨ABM、CDN固定在地面上，BM、DN水平放置且足够长，导轨在B、D两点处平滑连接，圆弧轨道的最高点与水平轨道的高度差为ℎ=0.8m，水平部分处在磁感应强度大小为B=0.1T、方向竖直向上的匀强磁场中，导轨间距均为L=0.5m。金属棒a、b先后从左侧轨道的最高点无初速度释放，当b棒到达圆弧轨道底部时，a棒已在水平区域且速度大小为v1=2m/s，两棒的质量ma=mb=0.1kg、两棒接入轨道部分的电阻Ra=Rb=0.1Ω，导轨电阻不计，忽略一切摩擦阻力，重力加速度g取10m/s2。求：
(1)棒a在水平轨道上的最大加速度；
(2)整个运动过程中棒b上产生的焦耳热；
(3)最终两棒之间的距离。
参考答案
1.B
2.B
3.D
4.A
5.B
6.C
7.A
8.A
9.C
10.B
11.D
12.(1)D
(2)多
(3)800
(4)C
(5)B

13.(1)每个能量子的能量
E=ℎν=ℎcλ=6.63×10−34×3×108198.9J=1×10−27J
(2)则每秒电台发射上述波长的光子数
N=PtE=20×103×11×10−27个=2×1031个

14.(1)气体在 A→C 变化过程中，根据理想气体状态方程
pAVATA=pCVCTC
代入数据，解得
TC=450K
(2)气体在 A→B 变化过程中，体积增大，则气体对外做功，为
W=−p×ΔV=−2×105×2×10−3J=−400J
根据热力学第一定律
ΔU=W+Q
代入数据，解得
ΔU=600J

15.(1)电动势的最大值为
Em=NBSω=500× 210π×2.32×10−2×100πV=116 2V
(2)设降压变压器原、副线圈的电流分别为 I3 、 I4 ，电动机恰能正常工作，有
I4=P用U4=8800220A=40A
由于
I3I4=n4n3=110
解得
I3=4A
所以输电线路上损耗的电功率为
ΔP=I32R=80W
(3)由于
U3U4=n3n4
可得
U3=2200V
升压变压器副线圈两端电压为
U2=U3+I3R=2220V
又由
U1U2=n1n2
可得
U1=111V
电动势有效值为
E=Em 2=116V
则交流发电机线圈电阻r电压为
Ur=E−U1=5V
根据升压变压器副线圈电流关系
I1I2=I1I3=n2n1
可得
I1=80A
则，交流发电机线圈上的热功率为
Pr=UrI1=400W

16.(1)由机械能守恒定律
mbgℎ=12mbv02
解得a棒进入水平区域时的速度大小为
v0=4m/s
金属棒a刚进入磁场时，感应电动势最大，即在水平轨道上加速度最大，且
Em=BLv0=0.2V
此时感应电流
I=EmRa+Rb=1A
由牛顿第二定律有
BIL=ma
解得金属棒a在水平轨道上的最大加速度为
a=0.5m/s2
(2)b棒到达圆弧轨道底部后做减速运动，a棒做加速运动，设两棒速度相等时速度大小为v，取a、b两棒组成的整体为研究对象，根据动量守恒定律有
mbv0+mav1=(mb+ma)v
代入数据解得
v=3m/s
方向水平向右；设整个运动过程中回路产生的总焦耳热为Q，b棒产生的焦耳热为Qb，对a、b两棒由能量守恒定律得
(mb+ma)gℎ=12(mb+ma)v2+Q
解得
Q=0.7J
又
QbQ=RbRa+Rb=12
解得整个运动过程中金属棒b上产生的焦耳热
Qb=0.35J
(3)设经过时间 Δt1 ，b棒到达圆弧轨道底部时，a棒水平位移为x1，对a棒，取水平向右为正方向，由动量定理有
−BILΔt1=mav1−mav0
根据法拉第电磁感应定律有
E=ΔΦΔt1
根据闭合电路欧姆定律有
I=ERa+Rb
其中
ΔΦ=B×ΔS=BLx1
联立以上各式得
−B2L2x1Ra+Rb=mav1−mav0
解得
x1=16m
设b棒到达圆弧轨道底部后经过时间 Δt2 后两棒速度相同，对b棒，取水平向右为正方向，由动量定理有
−BI′LΔt2=mbv−mbv0
根据法拉第电磁感应定律有
E′=ΔΦ′Δt2
根据闭合电路欧姆定律有
I′=E′Ra+Rb
设 Δt2 时间内b棒与a棒之间的相对位移为x2，则
ΔΦ′=B×ΔS′=BLx2
联立以上各式得
−B2L2x2Ra+Rb=mbv−mbv0
解得
x2=8m
所以最终金属棒a和b之间的距离
Δx=x1−x2=8m
次数
1
2
3
4
5
n2/匝
200
600
1200
1400
U2/V
3
9
12
18
21