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所属成套资源：2023-2024学年高二下学期期末物理模拟考试
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高二物理期末模拟卷02（人教版2019）- 2023 2024学年高中下学期期末模拟考试
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（全解全析）
注意事项：
1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答第Ⅰ卷时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。
3．回答第Ⅱ卷时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
4．测试范围：选择性必修二和选择性必修三全部内容（人教版2019）。
5．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1．某防盗报警器工作原理如图所示。用紫外线照射光敏材料制成的阴极时，逸出的光电子在电路中产生电流，电流经放大后使电磁铁吸住铁条。当光源与阴极间有障碍物时，警报器响起。下列说法正确的是（ ）
A．若用红外光源代替紫外光源，该报警器一定能正常工作
B．逸出光电子的最大初动能与照射光频率成正比
C．若用更强的同一频率紫外线照射阴极，光电流变大
D．若用更强的同一频率紫外线照射阴极，所有光电子的初动能均增大
【答案】C
【详解】A．由光电效应方程知，紫外光频率大于红外光频率，该光敏材料极限频率未知，不能确保红外光照射会发生光电效应，A错误；
B．由光电效应方程知，逸出光电子的最大初动能与照射光频率有关，但不成正比，B错误；
C．光照强度越强，光电子越多，光电流越大，C正确；
D．由光电效应方程知，光电子的最大初动能只与光的频率有关，与光照强度无关，D错误；
故选C。
2．用各种频率的光照射两种金属材料得到遏止电压Uc随光的频率ν变化的两条图线1、2，图线上有P和Q两点。下列说法正确的是（ ）
A．图线1、2一定平行
B．图线1对应金属材料的逸出功大
C．照射同一金属材料，用Q对应的光比P对应的光产生的饱和电流大
D．照射同一金属材料，用P对应的光比Q对应的光溢出的电子初动能大
【答案】A
【详解】A．根据光电效应方程可得，，可得，由此可知，图线1、2斜率相同，两图线一定平行，故A正确；
B．结合图线可知，图线2对应金属材料的逸出功大，故B错误；
C．P光对应的频率较小，当不能确定光的强度，所以不可以确定饱和光电流的大小，故C错误；
D．P光对应的频率较小，Q光的频率较大，所以照射同一金属材料，用Q对应的光比P对应的光溢出的电子初动能大，故D错误。
故选A。
3．在图（a）的LC振荡演示电路中，开关先拨到位置“1”，电容器充满电后，在时刻开关拨到位置“2”。若电流从传感器的“+”极流入，电流显示为正，图b为振荡电流随时间变化的图线，则下面有关说法正确的是（ ）
A．若电阻R减小，电流变化如图（c）中实线
B．若电阻R减小，电流变化如图（c）中虚线
C．在图（b）中A点时刻电容器上极板带正电
D．电容器内有感应磁场
【答案】D
【详解】A．若电阻R减小，电流值应该比对应时刻的电流值大，故A错误；
B．若电阻R减小，周期不变，故B错误；
C．在图（b）中A点时刻磁场能正在向电场能转化，且方向为正，则电容器上极板带负电，故C错误；
D．电容器内电场不断变化，有感应磁场，故D正确。
故选D。
4．大量处在激发态n的氢原子向基态跃迁时能向外辐射三种波长不同的光子，三种光子的波长分别为、、，且有，波长为的光能使某种金属发生光电效应现象。则下列说法正确的是（ ）
A．
B．波长为的光一定能使该金属发生光电效应现象
C．
D．三种光复合而成的细光束由玻璃射入空气，入射角由0°逐渐增大时，波长为的光先发生全反射
【答案】B
【详解】A．大量氢原子跃迁时向外辐射的光子种类为，解得，A错误；
B．由公式，可知，又，则有，光电效应的产生条件是入射光的频率大于金属的极限频率，的光能使某种金属发生光电效应现象，的光一定能使该金属发生光电效应现象，B正确：
C．由跃迁规律可知，光子的能量一定等于光子、的能量之和，则有，则，C错误；D．由以上分析可知，三种光的折射率关系为，由临界角公式，可知三种光的临界角关系为，所以最先发生全反射的是波长为的光，D错误。
故选B。
5．我国古代对钴的应用，最早用于陶器釉料。钴为银白色铁磁性金属，钴发生一次衰变后成为稳定的镍，衰变过程会放出两束射线，则下列说法正确的是（ ）
A．钴60发生的是衰变
B．钴60比镍60多一个中子
C．射线来自钴60
D．气候的变化会改变钴60的衰变快慢
【答案】B
【详解】A．根据质量数和核电荷数守恒可知，钴60发生的是衰变，A错误；
B．钻60衰变为镍60，有一个中子转变为一个质子和一个电子，因此钻60比镍60多一个中子，B正确；
C．衰变后的新核镍60不稳定处于激发态，会向外辐射射线，C错误；
D．元素的半衰期与外界的温度压强等无关，气候的变化不会改变钻60的半衰期，D错误。
故选B。
6．两端开口、粗细相同的洁净玻璃管A和塑料管B竖直插入水中，管中液面的高度如图所示，则（ ）
A．A中是毛细现象，B中不是毛细现象
B．A中是不浸润现象，B中是浸润现象
C．B壁附近水分子间的作用力表现为引力
D．只减小两管的直径，管中的液面均上升
【答案】C
【详解】AB．浸润液体在细管中上升和不浸润液体在细管中下降的现象都是毛细现象，AB错误；
C．B壁附近水分子间距大，表现为引力，C正确；
D．细管越细，毛细现象越明显，只减小两管的直径，A管液面上升，B管液面下降，D错误。
故选C。
7．随着科技的进步，越来越多的人使用蓝牙耳机，手机与基站及耳机的通信如下图所示．若基站与手机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波，则以下说法正确的是（ ）
A．甲、乙波的频率都比可见光的频率大
B．真空中甲波的传播速度比乙波慢
C．真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物
D．甲波与乙波有可能发生干涉
【答案】C
【详解】A．由图可知甲、乙波的波长都比可见光波长长，由可得，甲、乙波的频率都比可见光的频率小，故A错误；
B．所有频率的电磁波在真空中的传播速度都为，B错误；
C．波长越短的波越不容易发生衍射，甲波波长比乙波长，所以真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物，C正确；
D．甲波与乙波频率不同，不能发生稳定的干涉，D错误。
故选C。
8．如图所示，两相同灯泡A1、A2，A1与一理想二极管连接，线圈的直流电阻不计。下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关S后，A2会立即变亮，然后变的更亮
B．闭合开关S稳定后，A1、A2的亮度相同
C．断开开关S的瞬间，点的电势比点高
D．断开开关S的瞬间，A1会闪亮一下后逐渐熄灭
【答案】A
【详解】AB．闭合开关S瞬间，线圈产生自感电动势，阻碍通过线圈的电流增大，线圈中没有电流，由E、A1、 、A2构成闭合回路，理想二极管处于正向导通状态，因此A2会立即变亮，闭合开关S后，由于线圈的自感电动势是零，且直流电阻不计，则使A1、构成的支路两端电压，A1不亮，此时路端电压直接都加在A2上，因此A2会变的更亮，A正确，B错误；
C．断开开关S的瞬间，线圈产生自感电动势，阻碍通过线圈的电流减小，则自感电动势的向与原电源电动势方向相同，因此点的电势比点低，C错误；
D．断开开关S的瞬间，由于理想二极管具有单向导电性，点的电势比点低，因此二极管处于反向截止状态，L、、A1构成的闭合回路没有电流产生，A1不会闪亮，D错误。
故选A。
9．如图所示为一定质量的理想气体由状态到状态再到状态的图，下列说法正确的是（ ）
A．状态到状态过程，气体密度变大
B．状态到状态过程，气体先放热再吸热
C．、两状态气体分子单位时间内撞击单位面积的次数不相等
D．、两状态气体分子对容器壁上单位面积的平均撞击力相等
【答案】CD
【详解】A．根据可知状态到状态过程，压强减小，温度升高，则体积变大，气体密度变小，选项A错误；
B．状态到状态过程，气体体积一直减小，外界对气体做功，即W>0；温度先升高后降低，则内能先增加后减小，根据∆U=W+Q可知，气体在前一阶段的吸热放热不能确定，后一阶段气体一定放热，选项B错误；
CD．、两状态压强相等，气体分子对容器壁上单位面积的平均撞击力相等，但是温度和体积不等，则气体分子单位时间内撞击单位面积的次数不相等，选项CD正确；
故选CD。
10．某同学将远距离输电实况巧妙的移入室内进行科学实验与研究。如图甲所示，将6卷导线（每卷为100m）串联后接入电路，其中L1、L2两灯完全相同，电表均为理想电表。将学生电源的电压调至4V，可以看到灯L1正常发光，灯L2几乎不亮，此时电流表的示数为250mA，电压表的示数为0.5V；如图乙所示，在两灯附近分别接理想变压器T1和T2，将学生电源的电压仍调至4V，电流表的示数为190mA，电压表的示数为3.8V，可以观察到灯L1和L2的亮度相差不大，不考虑温度对灯丝阻值的影响。下列说法正确的是（ ）
A．6卷导线的总电阻为14Ω
B．乙图电路中6卷导线上损失的总功率约为0.51W
C．变压器T1的匝数比为1：5
D．变压器T2的匝数比为10：1
【答案】ABD
【详解】A．由题可知，甲图中电压表的示数为，电流表的示数为，根据欧姆定律得，６卷导线的电阻为，灯泡电阻为，A正确；
B．乙图中电压表的示数为，电流表的示数为，所以6卷导线上损失的总功率约为，B正确；
C．由上分析可知，图乙中所在回路的电流为，根据变压器的原理，变压器的匝数比为 ，，变压器的匝数比为，C错误，D正确。
故选ABD。
11．如图1所示，大功率家用电器的插头常配备漏电保护装置，工作原理如图2所示，其中“零序电流互感器”可视为闭合铁芯。正常用电时，火线和零线的电流等大反向；出现漏电时，快速响应电路能够在毫秒级的时间内检测到漏电并触发断路器，使触头弹起从而自动切断电源。下列说法正确的是（ ）
A．漏电保护装置应用了电磁感应的原理
B．图2中零线应该置于互感器的外面，否则无法正常使用
C．正常用电时，M和N两点之间没有电压
D．出现漏电时，M和N两点之间没有电压
【答案】AC
【详解】ACD．若火线和零线电流始终等大反向，则穿过零序电流互感器的磁通量不发生变化，零序电流互感器无感应电动势，则与之构成闭合回路的断路器两端MN间无电压，但若发生漏电，则由火线、用电器、零线构成的闭合回路中，流经火线与零线的电流大小将不再相等，从而使穿过零序电流互感器的磁通量发生变化，产生感应电动势，触发断路器，使触头弹起从而自动切断电源，保护电路，即此时断路器两端MN间有电压，由此可知漏电保护装置应用了电磁感应的原理，故AC正确，D错误；
B．图2中若零线置于互感器的外面，则发生漏电时，零序电流互感器不能感应到通过火线的电流变化，因此互感器不能正常使用，只有零线与火线同在互感器里面，互感器通过感应相反电流产生的磁场是否变化从而做出反馈，因此图2中零线应该置于互感器的里面，故B错误。
故选AC。
12．将两个质量均为m的完全相同的分子A、B，从x轴上的坐标原点和r1处由静止释放，如图甲所示。图乙为这两个分子的分子势能随分子间距变化的图像，当分子间距分别为r1、r2和r0时，两分子之间的势能为、0和，取间距无穷远时势能为零，整个运动除分子间的作用力外不考虑其他外力，下列说法错误的是（ ）
A．当分子B到达坐标r0时，两分子之间的分子力为零
B．分子B的最大动能为
C．两分子从静止释放到相距无穷远的过程中，它们之间的分子势能先减小后增大再减小
D．当两分子间距无穷远时，分子B的速度为
【答案】ABC
【详解】A．两个完全相同的分子由静止释放后，A分子向左运动，B分子向右运动，运动性质完全相同，当它们之间距离为时，分子势能最小，分子间作用力为零，此时B向右移动，则A向左移动，则有，此时B分子的坐标应为，故A错误；
B．两分子之间势能为时动能最大，减少的势能为，根据能量守恒，减小的势能转化为两分子的动能，故分子B的最大动能为，故B错误；
C．分子势能是标量，且正负可以表示大小，故它们之间的分子势能是先减小后增大，故C错误；
D．当分子间距无穷远时，减少的势能全部转化为两分子的动能，则，解得，故D正确。
故选ABC。
第Ⅱ卷
二、实验题：本题共2小题，共15分。
13．（6分）某同学用如图甲所示的装置验证查理定律，操作步骤简述如下：
①将一装有细导管的橡皮塞塞住试管口封闭一定质量的气体，细导管的另一端接压强传感器；
②将压强传感器与计算机相连，将一温度传感器也与计算机相连；
③将适量热水（约80℃）倒入大号烧杯中，并将试管浸入热水中至管口与水面相平，再将温度传感器浸没入水中；
④在计算机上打开相应软件，等待水温缓慢下降，计算机将两传感器的示数拟合成一条曲线，如图乙所示为部分图线。
(1)在实验误差允许的范围内，所得的图像是一条直线，说明一定质量的气体，在体积不变时 。（填正确答案标号）
A．压强p与摄氏温度t成正比B．压强p与摄氏温度t成一次函数
(2)若实验过程中有少量气体缓慢逸出，则所得图像为 。（填正确答案标号）
A．B．
(3)另外一位同学用一个较小的试管也按相同的步骤做了该实验，现用计算机将两位同学实验采集的数据描绘在同一个p—t坐标系上，则得到的图像可能是 。（填正确答案标号）
A． B．C．
【答案】(1)B (2)B (3)C
【详解】（1）根据查理定律有，其中的C为与气体的质量成正比的常量，且温度为热力学温度，则有，则有，可知，压强与摄氏温度t成一次函数。故选B。
（2）结合上述可知，根据查理定律，一定质量的气体在体积不变时有，其中C与气体的质量成正比，当有气体逸出时，C减小，则图像上的点与（-273，0）点连线的斜率减小，因为本实验中气体的温度是逐渐降低的，故图像从右向左斜率减小。故选B。
（3）结合上述可知，根据查理定律，一定质量的气体在体积不变时有，其中C与气体的质量成正比，则一定质量的气体在体积不变时，其p—t图像与t轴的交点坐标均为-273℃，只有第三个选择项符合要求。故选C。
14．（9分）如图是“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验电路图。小明在某次实验中，当伏特表示数V时，在开关K断开与闭合时，伏特表的示数分别V和V，已知原副线圈匝数分别匝和匝。实验过程操作规范正确。
（1）下列说法正确的是 （多选）
A．该变压器为理想变压器
B．小于的可能原因是线圈存在电阻
C．的主要原因是变压器使用过程中有能量损耗
D．若以为原线圈、为副线圈，输入和输出电压分别为、，则有
（2）小明利用多用电表粗测副线圈的电阻。测量前先把两支表笔直接接触，调整欧姆调零旋钮，使指针指向表盘的 （选填“电流”或“电阻”）零刻度。测量时指针位置如图所示，则线圈电阻约为 Ω。
（3）小明为了进一步精确测量副线圈的电阻，设计的部分电路如图所示，为了绘制尽可能完整的伏安特性图线，还需连接的导线是 （选填“ab”、“be”或“ce”），开关闭合前，滑动变阻器滑片应置于 （选填“左”或“右”）端。测得线圈上一组电流、电压数据并得到如图所示的伏安特性图线。若将该线圈接在电压为4V的交流电源两端，则通过线圈的电流 0.18A（选填“＞”、“＝”或“＜”）
【答案】（1） BC （2）电阻 22 （3） ab 左 ＜
【详解】（1）A．由题可得，因此，该变压器不满足理想变压器原副线圈比与匝数比之间的关系，因此不是理想变压器，故A错误；
B．开关K闭合后,副线圈中电流增大，相应原线圈内电流增大，但小于，因此线圈存在电阻，使得线圈电阻分压增多，故B正确；
C．变压器不是理想变压器，线圈存在电阻，因此，即，故C正确；
D．变压器使用过程中有能量损耗，若以为原线圈、为副线圈，输入和输出电压分别为、，则有，即，故D错误；故选BC。
（2）使用多用电表测量电阻前，把两支表笔直接接触，调整欧姆调零旋钮，使指针指向表盘的电阻零刻度。多用电表读数时，欧姆挡调在了“”档，指针指在，因此线圈电阻约为。
（3）此电路图的要求为“绘制尽可能完整的伏安特性图线”，即需要选用滑动变阻器的分压式接法，测量电阻电路需要与滑动变阻器的上支路连接，因此需要连接的导线是“ab”。
开关闭合前，需要保证测量电路的安全，即需要测量电路被短路，因此滑动变阻器滑片位置应置于左端。
由线圈的伏安特性图线可知，线圈接在4V的直流电源两端，流过线圈的电流为0.18A，若接在电压为4V的交流电源两端，线圈发生自感产生感应电流，感应电流的方向阻碍原电流的变化，因此通过线圈的电流小于0.18A。
三、计算题：本题共4小题，共37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
15．（6分）一透明材料做成的立方体中空光学元件，中空部分是以立方体中心O为球心的圆球，球心处有一点光源，元件的截面如图所示。已知立方体的边长为2a，中空圆球的半径为r，透明材料的折射率为n=2，真空中光速为c、求：
（1）光线从元件中射出的最短时间t；
（2）元件顶部有光线直接射出区域的面积S。
【答案】（1） ；（2）
【详解】（1）由得
光线从元件中射出的最短时间
（2）设光线恰好发生全反射
元件顶部有光线直接射出区域半径
元件顶部有光线直接射出区域的面积
16．（6分）实验室里有一种用于帮助学生学习气体相关规律的仪器，如图所示，气缸静止平放在实验台上，用横截面积为S的活塞封住一部分空气，高度为h，活塞连同上面的置物平台总质量是M，（以下简称“活塞系统”）。开始时，活塞系统处于静止状态，气缸内温度为环境温度，现在把质量为m的小物块放在置物平台上，为了使活塞保持原位置不变，需要用控温装置改变封闭气体的温度，已知理想状态下大气压强，环境温度为，求：
（1）气体的温度的变化量?
（2）如果保持温度不变，还可以往原有封闭空间充入理想状态下的空气，以保证放置小物块后，活塞的位置不变，则需要充入空气的体积是多少?
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）初态时，对气缸系统进行受力分析有
得
当往活塞系统放置m时，再次对活塞系统受力分析有
得
则
根据查理定律有
求得
（2）由题意知初态时，气体体积
温度不变时，根据玻意耳定律有
求得
则在压强不变的情况下，想要回到原位置，还需要
则根据玻意耳定律有
求得
17．（11分）如图所示，有一足够大绝缘平板MN水平放置，平板上点处持续向上方各方向发射带电小球。射出小球的质量为，电荷量为，小球速度大小均为。在距离MN上方处平行放置一足够大光屏，光屏中心正对平板上的点。在平板和光屏之间有竖直向上的匀强电场，电场强度为。不考虑小球间的相互作用，小球可看做质点，重力加速度为。
（1）求小球打在光屏上的速度大小；
（2）求小球打在光屏上的范围面积；
（3）将电场强度调整为，同时在平板和光屏之间加上垂直纸面向里的匀强磁场，若在纸面内射出的小球打在光屏两侧到的最远距离均为，求所加磁场的磁感应强度大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）小球到达光屏的速度为，从点运动到光屏过程，由动能定理得
又
解得小球打在光屏上的速度大小为
（2）平行于MN发射的小球，落在光屏上距离点最远，由牛顿第二定律得
小球做类平抛运动，则有，
小球打在光屏上的范围面积为
联立解得
（3）电场强度调整为，此时
小球在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得
经分析沿方向发射的小球打在光屏上的距离最远，如图所示
由几何关系可得
可得
又
联立解得
18．（14分）如图所示，间距为L=1.0m的两平行光滑金属导轨由倾斜部分和水平部分（足够长）平滑连接而成，倾斜部分导轨与水平面夹角为θ=30°，导轨上端接有一个电阻R=1.0Ω。空间存在垂直斜面向上和竖直向上的两部分匀强磁场，两磁场互不干扰，大小均为B=2.0T。导体棒a与b的质量均为m=2.0kg，内阻分别为ra=1.0Ω与rb=2.0Ω，两根导体棒垂直导轨放置。现闭合电键K1，断开电键K2，将a棒从某高度由静止释放，经过一段时间，a棒在斜面上达到最大速度v0。已知导体棒与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为g=10m/s2。求：
（1）a棒在斜面上达到的最大速度v0；
（2）a棒在斜面上从静止下滑到刚刚达到最大速度v0的过程中，电阻R产生的焦耳热为0.8J，求该过程中通过电路的电荷量q1；
（3）a棒在离开斜面的瞬间闭合电键K2，断开电键K1，从a棒离开斜面瞬间到刚刚达到实现稳定状态的过程中，求电路中产生的焦耳热，以及流过b棒的电荷量q。
【答案】（1）；（2）；（3），
【详解】（1）当a棒在斜面上匀速运动时，速度达到最大，则有
又，
联立解得a棒在斜面上达到的最大速度为
（2）a棒在斜面上从静止下滑到刚刚达到最大速度v0的过程中，电阻R产生的焦耳热为0.8J，设此过程a棒下滑的距离为，根据能量守恒可得
又
联立解得
则该过程中通过电路的电荷量为
解得
（3）a棒在离开斜面的瞬间闭合电键K2，断开电键K1，a棒与b棒受到的安培力大小相等，方向相反，则两棒组成的系统满足动量守恒，当两棒共速时，达到稳定状态，则有
解得
从a棒离开斜面瞬间到刚刚达到实现稳定状态的过程中，根据能量守恒可知电路中产生的焦耳热为
以b棒为对象，根据动量定理可得
又
联立解得流过b棒的电荷量为
（全解全析）
注意事项：
1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答第Ⅰ卷时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。
3．回答第Ⅱ卷时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
4．测试范围：选择性必修二和选择性必修三全部内容（人教版2019）。
5．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1．某防盗报警器工作原理如图所示。用紫外线照射光敏材料制成的阴极时，逸出的光电子在电路中产生电流，电流经放大后使电磁铁吸住铁条。当光源与阴极间有障碍物时，警报器响起。下列说法正确的是（ ）
A．若用红外光源代替紫外光源，该报警器一定能正常工作
B．逸出光电子的最大初动能与照射光频率成正比
C．若用更强的同一频率紫外线照射阴极，光电流变大
D．若用更强的同一频率紫外线照射阴极，所有光电子的初动能均增大
【答案】C
【详解】A．由光电效应方程知，紫外光频率大于红外光频率，该光敏材料极限频率未知，不能确保红外光照射会发生光电效应，A错误；
B．由光电效应方程知，逸出光电子的最大初动能与照射光频率有关，但不成正比，B错误；
C．光照强度越强，光电子越多，光电流越大，C正确；
D．由光电效应方程知，光电子的最大初动能只与光的频率有关，与光照强度无关，D错误；
故选C。
2．用各种频率的光照射两种金属材料得到遏止电压Uc随光的频率ν变化的两条图线1、2，图线上有P和Q两点。下列说法正确的是（ ）
A．图线1、2一定平行
B．图线1对应金属材料的逸出功大
C．照射同一金属材料，用Q对应的光比P对应的光产生的饱和电流大
D．照射同一金属材料，用P对应的光比Q对应的光溢出的电子初动能大
【答案】A
【详解】A．根据光电效应方程可得，，可得，由此可知，图线1、2斜率相同，两图线一定平行，故A正确；
B．结合图线可知，图线2对应金属材料的逸出功大，故B错误；
C．P光对应的频率较小，当不能确定光的强度，所以不可以确定饱和光电流的大小，故C错误；
D．P光对应的频率较小，Q光的频率较大，所以照射同一金属材料，用Q对应的光比P对应的光溢出的电子初动能大，故D错误。
故选A。
3．在图（a）的LC振荡演示电路中，开关先拨到位置“1”，电容器充满电后，在时刻开关拨到位置“2”。若电流从传感器的“+”极流入，电流显示为正，图b为振荡电流随时间变化的图线，则下面有关说法正确的是（ ）
A．若电阻R减小，电流变化如图（c）中实线
B．若电阻R减小，电流变化如图（c）中虚线
C．在图（b）中A点时刻电容器上极板带正电
D．电容器内有感应磁场
【答案】D
【详解】A．若电阻R减小，电流值应该比对应时刻的电流值大，故A错误；
B．若电阻R减小，周期不变，故B错误；
C．在图（b）中A点时刻磁场能正在向电场能转化，且方向为正，则电容器上极板带负电，故C错误；
D．电容器内电场不断变化，有感应磁场，故D正确。
故选D。
4．大量处在激发态n的氢原子向基态跃迁时能向外辐射三种波长不同的光子，三种光子的波长分别为、、，且有，波长为的光能使某种金属发生光电效应现象。则下列说法正确的是（ ）
A．
B．波长为的光一定能使该金属发生光电效应现象
C．
D．三种光复合而成的细光束由玻璃射入空气，入射角由0°逐渐增大时，波长为的光先发生全反射
【答案】B
【详解】A．大量氢原子跃迁时向外辐射的光子种类为，解得，A错误；
B．由公式，可知，又，则有，光电效应的产生条件是入射光的频率大于金属的极限频率，的光能使某种金属发生光电效应现象，的光一定能使该金属发生光电效应现象，B正确：
C．由跃迁规律可知，光子的能量一定等于光子、的能量之和，则有，则，C错误；D．由以上分析可知，三种光的折射率关系为，由临界角公式，可知三种光的临界角关系为，所以最先发生全反射的是波长为的光，D错误。
故选B。
5．我国古代对钴的应用，最早用于陶器釉料。钴为银白色铁磁性金属，钴发生一次衰变后成为稳定的镍，衰变过程会放出两束射线，则下列说法正确的是（ ）
A．钴60发生的是衰变
B．钴60比镍60多一个中子
C．射线来自钴60
D．气候的变化会改变钴60的衰变快慢
【答案】B
【详解】A．根据质量数和核电荷数守恒可知，钴60发生的是衰变，A错误；
B．钻60衰变为镍60，有一个中子转变为一个质子和一个电子，因此钻60比镍60多一个中子，B正确；
C．衰变后的新核镍60不稳定处于激发态，会向外辐射射线，C错误；
D．元素的半衰期与外界的温度压强等无关，气候的变化不会改变钻60的半衰期，D错误。
故选B。
6．两端开口、粗细相同的洁净玻璃管A和塑料管B竖直插入水中，管中液面的高度如图所示，则（ ）
A．A中是毛细现象，B中不是毛细现象
B．A中是不浸润现象，B中是浸润现象
C．B壁附近水分子间的作用力表现为引力
D．只减小两管的直径，管中的液面均上升
【答案】C
【详解】AB．浸润液体在细管中上升和不浸润液体在细管中下降的现象都是毛细现象，AB错误；
C．B壁附近水分子间距大，表现为引力，C正确；
D．细管越细，毛细现象越明显，只减小两管的直径，A管液面上升，B管液面下降，D错误。
故选C。
7．随着科技的进步，越来越多的人使用蓝牙耳机，手机与基站及耳机的通信如下图所示．若基站与手机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波，则以下说法正确的是（ ）
A．甲、乙波的频率都比可见光的频率大
B．真空中甲波的传播速度比乙波慢
C．真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物
D．甲波与乙波有可能发生干涉
【答案】C
【详解】A．由图可知甲、乙波的波长都比可见光波长长，由可得，甲、乙波的频率都比可见光的频率小，故A错误；
B．所有频率的电磁波在真空中的传播速度都为，B错误；
C．波长越短的波越不容易发生衍射，甲波波长比乙波长，所以真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物，C正确；
D．甲波与乙波频率不同，不能发生稳定的干涉，D错误。
故选C。
8．如图所示，两相同灯泡A1、A2，A1与一理想二极管连接，线圈的直流电阻不计。下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关S后，A2会立即变亮，然后变的更亮
B．闭合开关S稳定后，A1、A2的亮度相同
C．断开开关S的瞬间，点的电势比点高
D．断开开关S的瞬间，A1会闪亮一下后逐渐熄灭
【答案】A
【详解】AB．闭合开关S瞬间，线圈产生自感电动势，阻碍通过线圈的电流增大，线圈中没有电流，由E、A1、 、A2构成闭合回路，理想二极管处于正向导通状态，因此A2会立即变亮，闭合开关S后，由于线圈的自感电动势是零，且直流电阻不计，则使A1、构成的支路两端电压，A1不亮，此时路端电压直接都加在A2上，因此A2会变的更亮，A正确，B错误；
C．断开开关S的瞬间，线圈产生自感电动势，阻碍通过线圈的电流减小，则自感电动势的向与原电源电动势方向相同，因此点的电势比点低，C错误；
D．断开开关S的瞬间，由于理想二极管具有单向导电性，点的电势比点低，因此二极管处于反向截止状态，L、、A1构成的闭合回路没有电流产生，A1不会闪亮，D错误。
故选A。
9．如图所示为一定质量的理想气体由状态到状态再到状态的图，下列说法正确的是（ ）
A．状态到状态过程，气体密度变大
B．状态到状态过程，气体先放热再吸热
C．、两状态气体分子单位时间内撞击单位面积的次数不相等
D．、两状态气体分子对容器壁上单位面积的平均撞击力相等
【答案】CD
【详解】A．根据可知状态到状态过程，压强减小，温度升高，则体积变大，气体密度变小，选项A错误；
B．状态到状态过程，气体体积一直减小，外界对气体做功，即W>0；温度先升高后降低，则内能先增加后减小，根据∆U=W+Q可知，气体在前一阶段的吸热放热不能确定，后一阶段气体一定放热，选项B错误；
CD．、两状态压强相等，气体分子对容器壁上单位面积的平均撞击力相等，但是温度和体积不等，则气体分子单位时间内撞击单位面积的次数不相等，选项CD正确；
故选CD。
10．某同学将远距离输电实况巧妙的移入室内进行科学实验与研究。如图甲所示，将6卷导线（每卷为100m）串联后接入电路，其中L1、L2两灯完全相同，电表均为理想电表。将学生电源的电压调至4V，可以看到灯L1正常发光，灯L2几乎不亮，此时电流表的示数为250mA，电压表的示数为0.5V；如图乙所示，在两灯附近分别接理想变压器T1和T2，将学生电源的电压仍调至4V，电流表的示数为190mA，电压表的示数为3.8V，可以观察到灯L1和L2的亮度相差不大，不考虑温度对灯丝阻值的影响。下列说法正确的是（ ）
A．6卷导线的总电阻为14Ω
B．乙图电路中6卷导线上损失的总功率约为0.51W
C．变压器T1的匝数比为1：5
D．变压器T2的匝数比为10：1
【答案】ABD
【详解】A．由题可知，甲图中电压表的示数为，电流表的示数为，根据欧姆定律得，６卷导线的电阻为，灯泡电阻为，A正确；
B．乙图中电压表的示数为，电流表的示数为，所以6卷导线上损失的总功率约为，B正确；
C．由上分析可知，图乙中所在回路的电流为，根据变压器的原理，变压器的匝数比为 ，，变压器的匝数比为，C错误，D正确。
故选ABD。
11．如图1所示，大功率家用电器的插头常配备漏电保护装置，工作原理如图2所示，其中“零序电流互感器”可视为闭合铁芯。正常用电时，火线和零线的电流等大反向；出现漏电时，快速响应电路能够在毫秒级的时间内检测到漏电并触发断路器，使触头弹起从而自动切断电源。下列说法正确的是（ ）
A．漏电保护装置应用了电磁感应的原理
B．图2中零线应该置于互感器的外面，否则无法正常使用
C．正常用电时，M和N两点之间没有电压
D．出现漏电时，M和N两点之间没有电压
【答案】AC
【详解】ACD．若火线和零线电流始终等大反向，则穿过零序电流互感器的磁通量不发生变化，零序电流互感器无感应电动势，则与之构成闭合回路的断路器两端MN间无电压，但若发生漏电，则由火线、用电器、零线构成的闭合回路中，流经火线与零线的电流大小将不再相等，从而使穿过零序电流互感器的磁通量发生变化，产生感应电动势，触发断路器，使触头弹起从而自动切断电源，保护电路，即此时断路器两端MN间有电压，由此可知漏电保护装置应用了电磁感应的原理，故AC正确，D错误；
B．图2中若零线置于互感器的外面，则发生漏电时，零序电流互感器不能感应到通过火线的电流变化，因此互感器不能正常使用，只有零线与火线同在互感器里面，互感器通过感应相反电流产生的磁场是否变化从而做出反馈，因此图2中零线应该置于互感器的里面，故B错误。
故选AC。
12．将两个质量均为m的完全相同的分子A、B，从x轴上的坐标原点和r1处由静止释放，如图甲所示。图乙为这两个分子的分子势能随分子间距变化的图像，当分子间距分别为r1、r2和r0时，两分子之间的势能为、0和，取间距无穷远时势能为零，整个运动除分子间的作用力外不考虑其他外力，下列说法错误的是（ ）
A．当分子B到达坐标r0时，两分子之间的分子力为零
B．分子B的最大动能为
C．两分子从静止释放到相距无穷远的过程中，它们之间的分子势能先减小后增大再减小
D．当两分子间距无穷远时，分子B的速度为
【答案】ABC
【详解】A．两个完全相同的分子由静止释放后，A分子向左运动，B分子向右运动，运动性质完全相同，当它们之间距离为时，分子势能最小，分子间作用力为零，此时B向右移动，则A向左移动，则有，此时B分子的坐标应为，故A错误；
B．两分子之间势能为时动能最大，减少的势能为，根据能量守恒，减小的势能转化为两分子的动能，故分子B的最大动能为，故B错误；
C．分子势能是标量，且正负可以表示大小，故它们之间的分子势能是先减小后增大，故C错误；
D．当分子间距无穷远时，减少的势能全部转化为两分子的动能，则，解得，故D正确。
故选ABC。
第Ⅱ卷
二、实验题：本题共2小题，共15分。
13．（6分）某同学用如图甲所示的装置验证查理定律，操作步骤简述如下：
①将一装有细导管的橡皮塞塞住试管口封闭一定质量的气体，细导管的另一端接压强传感器；
②将压强传感器与计算机相连，将一温度传感器也与计算机相连；
③将适量热水（约80℃）倒入大号烧杯中，并将试管浸入热水中至管口与水面相平，再将温度传感器浸没入水中；
④在计算机上打开相应软件，等待水温缓慢下降，计算机将两传感器的示数拟合成一条曲线，如图乙所示为部分图线。
(1)在实验误差允许的范围内，所得的图像是一条直线，说明一定质量的气体，在体积不变时 。（填正确答案标号）
A．压强p与摄氏温度t成正比B．压强p与摄氏温度t成一次函数
(2)若实验过程中有少量气体缓慢逸出，则所得图像为 。（填正确答案标号）
A．B．
(3)另外一位同学用一个较小的试管也按相同的步骤做了该实验，现用计算机将两位同学实验采集的数据描绘在同一个p—t坐标系上，则得到的图像可能是 。（填正确答案标号）
A． B．C．
【答案】(1)B (2)B (3)C
【详解】（1）根据查理定律有，其中的C为与气体的质量成正比的常量，且温度为热力学温度，则有，则有，可知，压强与摄氏温度t成一次函数。故选B。
（2）结合上述可知，根据查理定律，一定质量的气体在体积不变时有，其中C与气体的质量成正比，当有气体逸出时，C减小，则图像上的点与（-273，0）点连线的斜率减小，因为本实验中气体的温度是逐渐降低的，故图像从右向左斜率减小。故选B。
（3）结合上述可知，根据查理定律，一定质量的气体在体积不变时有，其中C与气体的质量成正比，则一定质量的气体在体积不变时，其p—t图像与t轴的交点坐标均为-273℃，只有第三个选择项符合要求。故选C。
14．（9分）如图是“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验电路图。小明在某次实验中，当伏特表示数V时，在开关K断开与闭合时，伏特表的示数分别V和V，已知原副线圈匝数分别匝和匝。实验过程操作规范正确。
（1）下列说法正确的是 （多选）
A．该变压器为理想变压器
B．小于的可能原因是线圈存在电阻
C．的主要原因是变压器使用过程中有能量损耗
D．若以为原线圈、为副线圈，输入和输出电压分别为、，则有
（2）小明利用多用电表粗测副线圈的电阻。测量前先把两支表笔直接接触，调整欧姆调零旋钮，使指针指向表盘的 （选填“电流”或“电阻”）零刻度。测量时指针位置如图所示，则线圈电阻约为 Ω。
（3）小明为了进一步精确测量副线圈的电阻，设计的部分电路如图所示，为了绘制尽可能完整的伏安特性图线，还需连接的导线是 （选填“ab”、“be”或“ce”），开关闭合前，滑动变阻器滑片应置于 （选填“左”或“右”）端。测得线圈上一组电流、电压数据并得到如图所示的伏安特性图线。若将该线圈接在电压为4V的交流电源两端，则通过线圈的电流 0.18A（选填“＞”、“＝”或“＜”）
【答案】（1） BC （2）电阻 22 （3） ab 左 ＜
【详解】（1）A．由题可得，因此，该变压器不满足理想变压器原副线圈比与匝数比之间的关系，因此不是理想变压器，故A错误；
B．开关K闭合后,副线圈中电流增大，相应原线圈内电流增大，但小于，因此线圈存在电阻，使得线圈电阻分压增多，故B正确；
C．变压器不是理想变压器，线圈存在电阻，因此，即，故C正确；
D．变压器使用过程中有能量损耗，若以为原线圈、为副线圈，输入和输出电压分别为、，则有，即，故D错误；故选BC。
（2）使用多用电表测量电阻前，把两支表笔直接接触，调整欧姆调零旋钮，使指针指向表盘的电阻零刻度。多用电表读数时，欧姆挡调在了“”档，指针指在，因此线圈电阻约为。
（3）此电路图的要求为“绘制尽可能完整的伏安特性图线”，即需要选用滑动变阻器的分压式接法，测量电阻电路需要与滑动变阻器的上支路连接，因此需要连接的导线是“ab”。
开关闭合前，需要保证测量电路的安全，即需要测量电路被短路，因此滑动变阻器滑片位置应置于左端。
由线圈的伏安特性图线可知，线圈接在4V的直流电源两端，流过线圈的电流为0.18A，若接在电压为4V的交流电源两端，线圈发生自感产生感应电流，感应电流的方向阻碍原电流的变化，因此通过线圈的电流小于0.18A。
三、计算题：本题共4小题，共37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
15．（6分）一透明材料做成的立方体中空光学元件，中空部分是以立方体中心O为球心的圆球，球心处有一点光源，元件的截面如图所示。已知立方体的边长为2a，中空圆球的半径为r，透明材料的折射率为n=2，真空中光速为c、求：
（1）光线从元件中射出的最短时间t；
（2）元件顶部有光线直接射出区域的面积S。
【答案】（1） ；（2）
【详解】（1）由得
光线从元件中射出的最短时间
（2）设光线恰好发生全反射
元件顶部有光线直接射出区域半径
元件顶部有光线直接射出区域的面积
16．（6分）实验室里有一种用于帮助学生学习气体相关规律的仪器，如图所示，气缸静止平放在实验台上，用横截面积为S的活塞封住一部分空气，高度为h，活塞连同上面的置物平台总质量是M，（以下简称“活塞系统”）。开始时，活塞系统处于静止状态，气缸内温度为环境温度，现在把质量为m的小物块放在置物平台上，为了使活塞保持原位置不变，需要用控温装置改变封闭气体的温度，已知理想状态下大气压强，环境温度为，求：
（1）气体的温度的变化量?
（2）如果保持温度不变，还可以往原有封闭空间充入理想状态下的空气，以保证放置小物块后，活塞的位置不变，则需要充入空气的体积是多少?
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）初态时，对气缸系统进行受力分析有
得
当往活塞系统放置m时，再次对活塞系统受力分析有
得
则
根据查理定律有
求得
（2）由题意知初态时，气体体积
温度不变时，根据玻意耳定律有
求得
则在压强不变的情况下，想要回到原位置，还需要
则根据玻意耳定律有
求得
17．（11分）如图所示，有一足够大绝缘平板MN水平放置，平板上点处持续向上方各方向发射带电小球。射出小球的质量为，电荷量为，小球速度大小均为。在距离MN上方处平行放置一足够大光屏，光屏中心正对平板上的点。在平板和光屏之间有竖直向上的匀强电场，电场强度为。不考虑小球间的相互作用，小球可看做质点，重力加速度为。
（1）求小球打在光屏上的速度大小；
（2）求小球打在光屏上的范围面积；
（3）将电场强度调整为，同时在平板和光屏之间加上垂直纸面向里的匀强磁场，若在纸面内射出的小球打在光屏两侧到的最远距离均为，求所加磁场的磁感应强度大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）小球到达光屏的速度为，从点运动到光屏过程，由动能定理得
又
解得小球打在光屏上的速度大小为
（2）平行于MN发射的小球，落在光屏上距离点最远，由牛顿第二定律得
小球做类平抛运动，则有，
小球打在光屏上的范围面积为
联立解得
（3）电场强度调整为，此时
小球在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得
经分析沿方向发射的小球打在光屏上的距离最远，如图所示
由几何关系可得
可得
又
联立解得
18．（14分）如图所示，间距为L=1.0m的两平行光滑金属导轨由倾斜部分和水平部分（足够长）平滑连接而成，倾斜部分导轨与水平面夹角为θ=30°，导轨上端接有一个电阻R=1.0Ω。空间存在垂直斜面向上和竖直向上的两部分匀强磁场，两磁场互不干扰，大小均为B=2.0T。导体棒a与b的质量均为m=2.0kg，内阻分别为ra=1.0Ω与rb=2.0Ω，两根导体棒垂直导轨放置。现闭合电键K1，断开电键K2，将a棒从某高度由静止释放，经过一段时间，a棒在斜面上达到最大速度v0。已知导体棒与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为g=10m/s2。求：
（1）a棒在斜面上达到的最大速度v0；
（2）a棒在斜面上从静止下滑到刚刚达到最大速度v0的过程中，电阻R产生的焦耳热为0.8J，求该过程中通过电路的电荷量q1；
（3）a棒在离开斜面的瞬间闭合电键K2，断开电键K1，从a棒离开斜面瞬间到刚刚达到实现稳定状态的过程中，求电路中产生的焦耳热，以及流过b棒的电荷量q。
【答案】（1）；（2）；（3），
【详解】（1）当a棒在斜面上匀速运动时，速度达到最大，则有
又，
联立解得a棒在斜面上达到的最大速度为
（2）a棒在斜面上从静止下滑到刚刚达到最大速度v0的过程中，电阻R产生的焦耳热为0.8J，设此过程a棒下滑的距离为，根据能量守恒可得
又
联立解得
则该过程中通过电路的电荷量为
解得
（3）a棒在离开斜面的瞬间闭合电键K2，断开电键K1，a棒与b棒受到的安培力大小相等，方向相反，则两棒组成的系统满足动量守恒，当两棒共速时，达到稳定状态，则有
解得
从a棒离开斜面瞬间到刚刚达到实现稳定状态的过程中，根据能量守恒可知电路中产生的焦耳热为
以b棒为对象，根据动量定理可得
又
联立解得流过b棒的电荷量为
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