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2023-2024学年江苏省无锡市高二（下）期末考试物理试卷（含答案）
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这是一份2023-2024学年江苏省无锡市高二（下）期末考试物理试卷（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.全自动洗衣机设有多段水位自动感应装置，该装置采用的可能是下列哪种类型的传感器( )
A. 温度传感器B. 压力传感器C. 霍尔元件D. 干簧管
2.下列反应中能产生链式反应的是( )
A. 1124Na→1224Mg+−10eB. 919F+24He→1022Ne+11H
C. 12H+13H→24He+01nD. 92235U+01n→54140Xe+3894Sr+201n
3.如图所示，曲线a、b、c、d为气泡室中某放射性物质发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直纸面向外。下列判断正确的是( )
A. a、b为γ粒子的径迹B. c、d为γ粒子的径迹
C. a、b为β粒子的径迹D. c、d为β粒子的径迹
4. 14C的半衰期约为5700年。在植物存活其间，其体内 14C与 12C的比例不变;生命活动结束后， 14C的比例持续减少。现通过测量得知，某古木样品中 14C的比例正好是现代植物所制样品的四分之一。则该古木的年代距今约( )
A. 2850年B. 5700年C. 11400年D. 22800年
5.如图所示，长为2l的直导线折成边长相等、夹角为60∘的V形，并固定在绝缘水平桌面(纸面)上，导线所在空间有一匀强磁场，磁感应强度为B，方向竖直向下。当导线中通以图示电流I时，该V形导线受到的安培力( )
A. 大小为 33BIlB. 大小为 3BIlC. 方向向前D. 方向向后
6.某同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律。下列说法正确的是( )
A. 柱塞上涂油的主要目的是为了减小摩擦对实验的影响
B. 柱塞与注射器之间的摩擦不影响压强的测量
C. 为了方便推拉柱塞，应用手握紧注射器再推拉柱塞
D. 实验中为找到体积与压强的关系，需要测量柱塞的横截面积
7.在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环。规定导体环中电流的正方向如图甲所示，磁场方向向上为正方向。当磁感应强度B随时间t按图乙变化时，导体环中感应电流随时间变化的图像是( )
A. B.
C. D.
8.当分子间距离为r0时，分子间的作用力为0。当分子间的距离从0.9r0增大到10r0的过程中，下列说法正确的是
A. 分子间的作用力先减小后增大B. 分子间的作用力先增大后减小
C. 分子势能先减小后增大D. 分子势能先增大后减小
9.一定质量的理想气体从状态a开始。第一次经绝热过程到状态b；第二次先经等压过程到状态c，再经等容过程到状态b。p−V图像如图所示。则( )
A. c→b过程气体从外界吸热
B. a→c→b过程比a→b过程气体对外界所做的功多
C. 气体在状态a时比在状态b时的分子平均动能小
D. 气体在状态a时比在状态c时单位时间内撞击在单位面积上的分子数少
10.如图所示，两电阻不计的足够长光滑导轨倾斜放置，上端连接一电阻R，空间有一垂直导轨平面向上的匀强磁场B，一质量为m的导体棒与导轨接触良好，从某处自由释放，下列四幅图像分别表示导体棒运动过程中速度v与时间t关系、加速度a与时间t关系、机械能E与位移x关系、以及通过导体棒电量q与位移x关系，其中可能正确的是( )
A. B.
C. D.
二、实验题：本大题共2小题，共12分。
11.在“探究影响感应电流方向的因素”实验中
(1)如图甲所示的电路，闭合开关后，观察电流计指针向右偏转，该操作的目的是_____。
(2)如图乙所示，图中用粗线标出了螺线管上导线的绕行方向。某次实验中在条形磁铁插入螺线管的过程中，观察到电流计指针向左偏转。此时螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿_____(填“顺时针”或“逆时针”)方向。
(3)关于该实验，下列说法错误的是______。
A.判断线圈中感应电流的方向，需要先确定线圈的绕法
B.实验中将条形磁体的磁极插入或拔出时，速度大小不影响感应电流方向的判断
C.实验中若条形磁体的磁极未知，则无法判断感应电流方向
12.某同学用如图甲所示器材做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验。
(1)该同学按图乙连接电路，变压器的左侧线圈0、8接线柱与学生电源的“稳压6V”接线柱相连。闭合开关，用多用电表测得右侧线圈0、4接线柱之间的电压为______。
A.0V
(2)正确连接电路后，变压器选用左侧0、2接线柱和右侧0、4接线柱进行实验，用多用电表测得左侧0、2之间的电压为U1，右侧0、4之间的电压为U2，数据如下表所示，可判断学生电源接在了接线柱_____上。(选填“左侧0、2”或“右侧0、4”)。
(3)关于该实验，下列说法正确的是______。
A.变压器正常工作后，通过铁心导电将电能从原线圈传递到副线圈
B.因为实验所用电压较低，通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路
C.需要用到多用电表的交流电流挡进行测量
D.测量结束后，应先断开多用电表，再断开电源
三、计算题：本大题共4小题，共48分。
13.如图，固定汽缸内由活塞封闭一段长为L、温度为T0的气体，活塞的横截面积为S，开始时活塞处于静止状态。用电热丝对气体加热后活塞向左移动了L10，气体内能增加了ΔU，移动过程中活塞与汽缸的摩擦忽略不计，且气体与外界环境没有热交换，已知大气压强为p0。求：
(1)加热后气体的温度T；
(2)加热过程中气体吸收的热量Q。
14.在氢原子光谱中，赖曼线系是电子从较高能级(n=2、3、4，…)跃迁到n=1能级发出的谱线。类似地，有巴耳末系、帕邢系、布喇开系等线系，如图所示。已知氢原子基态能量为E1，普朗克常量为ℎ，电子质量为m，真空中光速为c，氢原子能级公式为En=1n2E1。
(1)求巴耳末系中波长最短的光子能量；
(2)将(1)问中的光子照射极限频率为ν0的金属时发现有光电子逸出，求逸出光电子的物质波的最小波长。
15.一边长为L的正方形导线框abcd，质量为m，电阻为R，由高度ℎ处自由下落，如图所示。其下边ab刚离开磁场后，线框便开始做匀速运动，直到其上边dc穿出匀强磁场为止，此匀强磁场区域宽度为DD>L，磁感应强度为B。求：
(1)ab边进入磁场时线框的加速度；
(2)dc边进入磁场时线框的速度；
(3)线框在穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热。
16.如图甲所示为质谱仪的原理图，加速电压为U。粒子源A持续释放出初速度可忽略、比荷分别k1和k2的两种正电荷，k1>k2。粒子从O点沿垂直磁场边界方向进入匀强磁场，磁场下边界放置胶片C.比荷为k1的粒子恰好打在距O点为L的M点，不计粒子重力和粒子间的相互作用。求：
(1)磁感应强度B的大小；
(2)若加速电压存在波动，在(U−ΔU)到(U+ΔU)之间变化，在胶片上分开两种粒子，ΔU的取值范围；
(3)如图乙所示，若比荷为k1的粒子进入磁场时存在散射角θ=600，粒子在2θ范围内均匀射入，现撤去胶片C，紧靠M点在其左侧水平放置一长度为0.4L的接收器，求接收器中点左右两侧在单位时间内接收到比荷为k1的粒子数之比η。
参考答案
1.B
2.D
3.C
4.C
5.C
6.B
7.C
8.C
9.B
10.C
11.(1)推断电流计指针偏转方向与电流方向的关系
(2)逆时针
(3)C
12.(1)A
(2)右侧0、4
(3)CD
13.(1)加热气体时，气体进行等压变化，则由盖吕萨克定律可得
V1T1=V2T2
即
SLT0=S(L+L10)T
解得
T=1.1T0
(2)该过程中气体对外做功，则
W=−p0ΔLS=−110p0LS
气体与外界环境没有热交换，根据
ΔU=W+Q
则气体吸收的热量
Q=ΔU−W=110p0LS+ΔU
14.(1)巴耳末系中波长最短的光子对应着从 n=∞ 到n=2的跃迁，则光子的能量
E=0−E2=−14E1
(2)将(1)问中的光子照射极限频率为 ν0 的金属时发现有光电子逸出，求逸出光电子的最大初动能
Ekm=E−ℎν0
根据
Ekm=p22m
λ=ℎp
可得物质波的最小波长
λ=ℎ 2m(−E14−ℎν0)
15.(1)依题意，线框进入磁场前做自由落体运动，可得
v12=2gℎ
根据法拉第电磁感应定律，有
E=BLv1
又
I=ER
根据牛顿第二定律，可得
mg−BIL=ma
联立，解得
a=g−B2L2 2gℎmR
(2)设线框匀速运动的速度为 v3 ，则有
mg=F安=B2L2v3R
线框从dc边进入到磁场到ab离开磁场过程，做匀加速直线运动，有
2gD−L=v32−v22
联立，解得
v2= m2g2R2B4L4−2gD−L
(3)由功能关系，可得
mgD+L+ℎ=Q+12mv32
解得
Q=mgD+L+ℎ−m3g2R22B4L4
16.(1)粒子电场中加速qU=12mv2
粒子磁场中匀速圆周运动qvB=mv2r
由几何关系得r=L2
联立得B=2L 2Uk1；
(2)联立可得r=1B 2mUq
由 k1>k2 ，当B和U相同时r1当电压波动时，在胶片上分开两种粒子，需满足2r1max<2r2min
即2B 2U+ΔUk1<2B 2U−ΔUk2
解得k1+k2；
(3)粒子恰好打在接收器中点N时，设粒子进入磁场时速度与竖直方向夹角为β，
则0.2L=2r−2rcsβ=L1−csβ
解得β=37∘
粒子恰好打在接收器最左端时，设粒子进入磁场时速度与竖直方向夹角为a，
则0.4L=2r−2rcsα=L1−csα
解得a=53∘<60∘
进入磁场速度与竖直方向夹角在 45∘ 到 37∘ 的粒子打在接收器中点N左侧，夹角在 0∘ 到 37∘ 的粒子打在接收器中点N右侧。在单位时间内接收到比荷为 k1 的粒子数之比η=2(530−370)2×370=1637。
实验次数
1
2
3
4
5
U1/V
2.01
2.98
3.96
5.06
6.05
U2/V
4.33
6.38
8.41
10.72
12.77
1.全自动洗衣机设有多段水位自动感应装置，该装置采用的可能是下列哪种类型的传感器( )
A. 温度传感器B. 压力传感器C. 霍尔元件D. 干簧管
2.下列反应中能产生链式反应的是( )
A. 1124Na→1224Mg+−10eB. 919F+24He→1022Ne+11H
C. 12H+13H→24He+01nD. 92235U+01n→54140Xe+3894Sr+201n
3.如图所示，曲线a、b、c、d为气泡室中某放射性物质发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直纸面向外。下列判断正确的是( )
A. a、b为γ粒子的径迹B. c、d为γ粒子的径迹
C. a、b为β粒子的径迹D. c、d为β粒子的径迹
4. 14C的半衰期约为5700年。在植物存活其间，其体内 14C与 12C的比例不变;生命活动结束后， 14C的比例持续减少。现通过测量得知，某古木样品中 14C的比例正好是现代植物所制样品的四分之一。则该古木的年代距今约( )
A. 2850年B. 5700年C. 11400年D. 22800年
5.如图所示，长为2l的直导线折成边长相等、夹角为60∘的V形，并固定在绝缘水平桌面(纸面)上，导线所在空间有一匀强磁场，磁感应强度为B，方向竖直向下。当导线中通以图示电流I时，该V形导线受到的安培力( )
A. 大小为 33BIlB. 大小为 3BIlC. 方向向前D. 方向向后
6.某同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律。下列说法正确的是( )
A. 柱塞上涂油的主要目的是为了减小摩擦对实验的影响
B. 柱塞与注射器之间的摩擦不影响压强的测量
C. 为了方便推拉柱塞，应用手握紧注射器再推拉柱塞
D. 实验中为找到体积与压强的关系，需要测量柱塞的横截面积
7.在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环。规定导体环中电流的正方向如图甲所示，磁场方向向上为正方向。当磁感应强度B随时间t按图乙变化时，导体环中感应电流随时间变化的图像是( )
A. B.
C. D.
8.当分子间距离为r0时，分子间的作用力为0。当分子间的距离从0.9r0增大到10r0的过程中，下列说法正确的是
A. 分子间的作用力先减小后增大B. 分子间的作用力先增大后减小
C. 分子势能先减小后增大D. 分子势能先增大后减小
9.一定质量的理想气体从状态a开始。第一次经绝热过程到状态b；第二次先经等压过程到状态c，再经等容过程到状态b。p−V图像如图所示。则( )
A. c→b过程气体从外界吸热
B. a→c→b过程比a→b过程气体对外界所做的功多
C. 气体在状态a时比在状态b时的分子平均动能小
D. 气体在状态a时比在状态c时单位时间内撞击在单位面积上的分子数少
10.如图所示，两电阻不计的足够长光滑导轨倾斜放置，上端连接一电阻R，空间有一垂直导轨平面向上的匀强磁场B，一质量为m的导体棒与导轨接触良好，从某处自由释放，下列四幅图像分别表示导体棒运动过程中速度v与时间t关系、加速度a与时间t关系、机械能E与位移x关系、以及通过导体棒电量q与位移x关系，其中可能正确的是( )
A. B.
C. D.
二、实验题：本大题共2小题，共12分。
11.在“探究影响感应电流方向的因素”实验中
(1)如图甲所示的电路，闭合开关后，观察电流计指针向右偏转，该操作的目的是_____。
(2)如图乙所示，图中用粗线标出了螺线管上导线的绕行方向。某次实验中在条形磁铁插入螺线管的过程中，观察到电流计指针向左偏转。此时螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿_____(填“顺时针”或“逆时针”)方向。
(3)关于该实验，下列说法错误的是______。
A.判断线圈中感应电流的方向，需要先确定线圈的绕法
B.实验中将条形磁体的磁极插入或拔出时，速度大小不影响感应电流方向的判断
C.实验中若条形磁体的磁极未知，则无法判断感应电流方向
12.某同学用如图甲所示器材做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验。
(1)该同学按图乙连接电路，变压器的左侧线圈0、8接线柱与学生电源的“稳压6V”接线柱相连。闭合开关，用多用电表测得右侧线圈0、4接线柱之间的电压为______。
A.0V
(2)正确连接电路后，变压器选用左侧0、2接线柱和右侧0、4接线柱进行实验，用多用电表测得左侧0、2之间的电压为U1，右侧0、4之间的电压为U2，数据如下表所示，可判断学生电源接在了接线柱_____上。(选填“左侧0、2”或“右侧0、4”)。
(3)关于该实验，下列说法正确的是______。
A.变压器正常工作后，通过铁心导电将电能从原线圈传递到副线圈
B.因为实验所用电压较低，通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路
C.需要用到多用电表的交流电流挡进行测量
D.测量结束后，应先断开多用电表，再断开电源
三、计算题：本大题共4小题，共48分。
13.如图，固定汽缸内由活塞封闭一段长为L、温度为T0的气体，活塞的横截面积为S，开始时活塞处于静止状态。用电热丝对气体加热后活塞向左移动了L10，气体内能增加了ΔU，移动过程中活塞与汽缸的摩擦忽略不计，且气体与外界环境没有热交换，已知大气压强为p0。求：
(1)加热后气体的温度T；
(2)加热过程中气体吸收的热量Q。
14.在氢原子光谱中，赖曼线系是电子从较高能级(n=2、3、4，…)跃迁到n=1能级发出的谱线。类似地，有巴耳末系、帕邢系、布喇开系等线系，如图所示。已知氢原子基态能量为E1，普朗克常量为ℎ，电子质量为m，真空中光速为c，氢原子能级公式为En=1n2E1。
(1)求巴耳末系中波长最短的光子能量；
(2)将(1)问中的光子照射极限频率为ν0的金属时发现有光电子逸出，求逸出光电子的物质波的最小波长。
15.一边长为L的正方形导线框abcd，质量为m，电阻为R，由高度ℎ处自由下落，如图所示。其下边ab刚离开磁场后，线框便开始做匀速运动，直到其上边dc穿出匀强磁场为止，此匀强磁场区域宽度为DD>L，磁感应强度为B。求：
(1)ab边进入磁场时线框的加速度；
(2)dc边进入磁场时线框的速度；
(3)线框在穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热。
16.如图甲所示为质谱仪的原理图，加速电压为U。粒子源A持续释放出初速度可忽略、比荷分别k1和k2的两种正电荷，k1>k2。粒子从O点沿垂直磁场边界方向进入匀强磁场，磁场下边界放置胶片C.比荷为k1的粒子恰好打在距O点为L的M点，不计粒子重力和粒子间的相互作用。求：
(1)磁感应强度B的大小；
(2)若加速电压存在波动，在(U−ΔU)到(U+ΔU)之间变化，在胶片上分开两种粒子，ΔU的取值范围；
(3)如图乙所示，若比荷为k1的粒子进入磁场时存在散射角θ=600，粒子在2θ范围内均匀射入，现撤去胶片C，紧靠M点在其左侧水平放置一长度为0.4L的接收器，求接收器中点左右两侧在单位时间内接收到比荷为k1的粒子数之比η。
参考答案
1.B
2.D
3.C
4.C
5.C
6.B
7.C
8.C
9.B
10.C
11.(1)推断电流计指针偏转方向与电流方向的关系
(2)逆时针
(3)C
12.(1)A
(2)右侧0、4
(3)CD
13.(1)加热气体时，气体进行等压变化，则由盖吕萨克定律可得
V1T1=V2T2
即
SLT0=S(L+L10)T
解得
T=1.1T0
(2)该过程中气体对外做功，则
W=−p0ΔLS=−110p0LS
气体与外界环境没有热交换，根据
ΔU=W+Q
则气体吸收的热量
Q=ΔU−W=110p0LS+ΔU
14.(1)巴耳末系中波长最短的光子对应着从 n=∞ 到n=2的跃迁，则光子的能量
E=0−E2=−14E1
(2)将(1)问中的光子照射极限频率为 ν0 的金属时发现有光电子逸出，求逸出光电子的最大初动能
Ekm=E−ℎν0
根据
Ekm=p22m
λ=ℎp
可得物质波的最小波长
λ=ℎ 2m(−E14−ℎν0)
15.(1)依题意，线框进入磁场前做自由落体运动，可得
v12=2gℎ
根据法拉第电磁感应定律，有
E=BLv1
又
I=ER
根据牛顿第二定律，可得
mg−BIL=ma
联立，解得
a=g−B2L2 2gℎmR
(2)设线框匀速运动的速度为 v3 ，则有
mg=F安=B2L2v3R
线框从dc边进入到磁场到ab离开磁场过程，做匀加速直线运动，有
2gD−L=v32−v22
联立，解得
v2= m2g2R2B4L4−2gD−L
(3)由功能关系，可得
mgD+L+ℎ=Q+12mv32
解得
Q=mgD+L+ℎ−m3g2R22B4L4
16.(1)粒子电场中加速qU=12mv2
粒子磁场中匀速圆周运动qvB=mv2r
由几何关系得r=L2
联立得B=2L 2Uk1；
(2)联立可得r=1B 2mUq
由 k1>k2 ，当B和U相同时r1
即2B 2U+ΔUk1<2B 2U−ΔUk2
解得k1+k2；
(3)粒子恰好打在接收器中点N时，设粒子进入磁场时速度与竖直方向夹角为β，
则0.2L=2r−2rcsβ=L1−csβ
解得β=37∘
粒子恰好打在接收器最左端时，设粒子进入磁场时速度与竖直方向夹角为a，
则0.4L=2r−2rcsα=L1−csα
解得a=53∘<60∘
进入磁场速度与竖直方向夹角在 45∘ 到 37∘ 的粒子打在接收器中点N左侧，夹角在 0∘ 到 37∘ 的粒子打在接收器中点N右侧。在单位时间内接收到比荷为 k1 的粒子数之比η=2(530−370)2×370=1637。
实验次数
1
2
3
4
5
U1/V
2.01
2.98
3.96
5.06
6.05
U2/V
4.33
6.38
8.41
10.72
12.77
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