湖南省浏阳市2023-2024学年高二下学期期末质量监测物理试卷（Word版附答案）

这是一份湖南省浏阳市2023-2024学年高二下学期期末质量监测物理试卷（Word版附答案），共15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。

1.日本从2023年8月24日开始将福岛核电站核污水排入海洋，核污水中有一种难以被清除的放射性同位素氚，若进入人体可能会引起基因突变。氚也称超重氢，是氢的同位素之一，有放射性，会发生β衰变，其半衰期为12.43年。下列有关氚的说法正确的是
A. 氚和氢是两种不同的元素
B. 100个氚经过12.43年剩下50个
C. 用中子轰击锂能产生氚，其核反应方程式为： 36Li+01n→24He+13H
D. β射线是高速运动的氦原子核，其穿透能力很强
2.图示为氢原子能级图。一群氢原子处于n=4的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，可以辐射出6种不同频率的光，其中有几种频率的光可以使逸出功为6.20eV的金属板发生光电效应：
A. 4B. 3C. 2D. 1
3.如图所示，L是直流电阻可忽略的线圈，a、b、c是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是( )
A. 开关S闭合瞬间，c灯立即亮，a、b灯逐渐变亮
B. 开关S闭合电路稳定后，a、b灯都亮，c灯不亮
C. 开关S断开后，流过a灯的电流方向与原来相反
D. 开关S断开后，流过c灯的电流方向与原来相反
4.在如图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直．一带电粒子(重力不计)从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动，则该粒子( )
A. 一定带正电
B. 速度v=EB
C. 若速度v>EB，粒子一定不能从板间射出
D. 若此粒子从右端沿虚线方向进入，仍做直线运动
5.关于下列各图，说法正确的是( )
A. 图甲中，实验现象说明薄板材料是非晶体
B. 图乙中，当分子间距离为r0时，分子力为零
C. 图丙中，T1对应曲线为同一气体温度较高时的速率分布图
D. 图丁中，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越明显
6.无线充电是充电器与用电装置之间以磁场传送能量，两者之间不用电线连接，因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露，小功率无线充电常采用电磁感应式，充电原理图简化如图所示。发射线圈所加电压有效值为U=220V的家用交流电，匝数为1100匝，接收线圈的匝数为50匝。若工作状态下，该无线充电装置可视为理想变压器，下列说法正确的是
A. 接收线圈的输出电压的最大值为10V
B. 发射线圈与接收线圈中交变电流的频率之比约为1：22
C. 发射线圈与接收线圈中电流之比约为22：1
D. 若增大接收线圈中的电流，则发射线圈中电流也增大
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
7.关于电磁波，下列叙述正确的是
A. 电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度平行
B. 周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C. 电磁波可以在真空中传播
D. 电磁波的频率越高，在真空中传播的速度越大
8.在如图甲所示的LC振荡电路中，通过P点的电流随时间变化的图像如图乙所示，若把通过P点向右的电流规定为电流i的正方向，则
A. 1.5ms至2ms内，由于电流在减小，可推断磁场能在减小
B. 1ms至1.5ms内，电容器极板上电荷量减小
C. 0至0.5ms内，电容器C正在充电
D. 0.5ms至1ms内，电容器上极板带正电
9.一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程1到达状态b，经历过程2到达状态c，经历过程3到达状态d，经历过程4回到状态a。其体积V与热力学温度T的关系图像如图所示，且cd与V轴平行，ab的延长线过原点，ad与T轴平行。关于这四个过程，下列说法正确的是
A. 在过程1中，理想气体的压强不变
B. 在过程2中，理想气体内能不变
C. 在过程3中，气体对外做功，气体分子平均动能不变
D. 气体在a、b、c、d四个状态时，在状态d时的压强最大
10.某质谱仪的原理图如图所示。加速电场上、下两极板间的电压为U，其中心处和感光片的中心均开有一个小孔(三个小孔共线)，其下有另两块左右相对的极板。在左右极板之间还存在垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B1的匀强磁场。右极板电势高于左极板，他们之间形成电场强度为E的匀强电场。感光片下方存在垂直于纸面向外，磁感应强度大小为B2的匀强磁场。现将质量为m，带电量为+e的质子从加速电场上极板小孔处由静止释放，恰能形成轨迹1。轨迹1、2的半径之比为1:3。下列说法正确的是( )
A. 轨迹1是直径为2mEeB1B2的半圆
B. 将质子换为氘核，并将B2减小到原来的12，即可得到轨迹2
C. 将质子换为氚核，并将B1、B2加倍，为使粒子沿轨迹2运动，应将U、E分别增大到原来的12、4倍
D. 将质子换为α粒子，并将U、E各自增大到原来的4、2倍，即可得到轨迹2
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素
(1)通过实验得知：当磁体向上运动时，电流计指针向右偏转，此时线圈中磁通量在________(选填“增加”或“减少”)。
(2)为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图b的电路。若图b电路连接正确，在闭合开关前滑动变阻器滑片应移至最_____(选填“左”或“右”)端。
(3)若图b电路连接正确，开关闭合后，将铁芯从线圈P中快速抽出时，观察到电流计指针________(选填“偏转”或“不偏转”)。
12.在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：
①往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上；
②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定；
③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小；
④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积；
⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。
完成下列填空：
(1)上述步骤中，正确的顺序是_________。(填写步骤前的数字)
(2)油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸1mL，用注射器测得1mL上述溶液有200滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油酸膜的近似轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为1cm，则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是_________mL，油酸膜的面积是_________cm2。根据上述数据，估测出油酸分子的直径是_________m。(结果均保留两位有效数字)
(3)某学生在做该实验时，发现计算的油酸分子直径偏大，可能的原因是__________。
A.痱子粉撒得过少
B.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
C.计算每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液的滴数多记了几滴
D.在滴入量筒之前，配制的溶液在空气中搁置了较长时间
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.如图所示，两个壁厚可忽略的圆柱形金属筒A和B套在一起，两者横截面积相等，光滑接触且不漏气。将A系于天花板上，用手托住B，使筒底部到顶部的高度为20cm，此时它们密封的气体压强与外界大气压相同，均为1.1×105Pa。然后缓慢松开手，让B下沉，当筒底部到顶部高度变为22cm时，B停止下沉并处于静止状态，下沉过程中气体温度保持不变。求：
(1)此时金属筒内气体的压强；
(2)若当时的温度为308K，欲使下沉后的套筒恢复到下沉前的位置，应将温度变为多少？
14.如图所示，真空区域有宽度为L、磁感应强度为B的矩形匀强磁场，方向垂直于纸面向里，MN、PQ是磁场的边界。质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力)沿着与MN夹角为θ=30∘的方向垂直射入磁场中，刚好垂直于PQ边界射出，并沿半径方向垂直进入圆形磁场。圆形磁场半径为L，方向垂直纸面向外，粒子最后从圆心O的正下方O′点离开磁场。求：
(1)粒子在矩形磁场中运动的轨迹半径；
(2)粒子射入磁场的速度大小；
(3)圆形磁场的磁感应强度。
15.如图所示，空间存在竖直向下的有界匀强磁场B，一单匝边长为L，质量为m的正方形线框abcd放在水平桌面上，在水平外力作用下从左边界以速度v匀速进入磁场，当cd边刚好进入磁场后立刻撤去外力，线框ab边恰好到达磁场的右边界，然后将线框以ab边为轴，以角速度ω匀速翻转到图示虚线位置。已知线框与桌面间动摩擦因数为μ，磁场宽度大于L，线框电阻为R，重力加速度为g，求：
(1)当ab边刚进入磁场时，ab两端的电压Uab；
(2)水平拉力F的大小和磁场的宽度d；
(3)匀速翻转过程中线框产生的热量Q。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】A、氚是氢的同位素，是同种元素，故A错误；
B、半衰期是大量放射性原子衰变的统计规律，对个别(少数)的放射性氚原子核没有意义，故B错误；
C、根据质量数和电荷数守恒，用中子轰击锂能产生氚，其核反应方程式为： 36Li+01n→24He+13H，故C正确；
D、β射线是高速运动的电子流，穿透能力比γ射线弱，故D错误。
2.【答案】B
【解析】一群氢原子处于n=4的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，可以释放6种不同能量的光子，
从n=4跃迁到n=1，辐射的光子能量为12.75eV，
从n=4跃迁到n=2，辐射的光子能量为2.55eV，
由n=4跃迁到n=3，辐射的光子能量为0.66eV。
从n=3跃迁到n=1，辐射的光子能量为12.09eV，
从n=3跃迁到n=2，辐射的光子能量为1.89eV，
由n=2跃迁到n=1，辐射的光子能量为10.2eV。
可见有3种光子能量大于金属板的逸出功6.20eV，所以有3种频率的光能使金属板发生光电效应。故选B。
3.【答案】C
【解析】【分析】
当S闭合或断开时，通过线圈L的电流发生变化，穿过线圈的磁通量变化，根据楞次定律，线圈将产生感应电动势，阻碍原电流的变化，据此分析灯的亮暗变化。
本题考查通断电自感。自感现象，是特殊的电磁感应现象，基本解题思路仍是应用楞次定律和法拉第电磁感应定律进行求解。
【解答】
A.开关S闭合瞬间，a、b灯立即亮，线圈中产生自感电动势阻碍电流的增大，使得c灯逐渐变亮，故A错误;
B.开关S闭合至电路稳定后，L相当于导线，则三灯都亮，故B错误;
CD.开关S断开后，b灯立即熄灭，线圈中产生自感电动势阻碍原电流的减小，则电流将在线圈与a、c灯之间形成新的回路，流过a灯的电流方向与原来相反，流过c灯的电流方向与原来相同，故C正确、D错误。
4.【答案】B
【解析】解：AB、粒子从左射入，不论带正电还是负电，电场力大小为qE，洛伦兹力大小F=qvB，粒子做匀速直线运动故两个力平衡：qvB=qE，速度v=EB。故A错误，B正确。
C、若速度v>EB，则粒子受到的洛伦兹力大于电场力，使粒子偏转，可能从板间射出。故C错误。
D、此粒子从右端沿虚线方向进入，电场力与洛伦兹力在同一方向，不能做直线运动。故D错误。
故选：B。
带电粒子进入复合场，受电场力和洛伦兹力，通过比较电场力和洛伦兹力的大小和方向，判断是否平衡，从而确定能否沿虚线路径通过．
解决本题的关键知道在速度选择器中，从左边射入，速度满足条件，电场力与洛伦兹力平衡与电量、电性无关．
5.【答案】B
【解析】A.图甲中，实验现象说明薄板材料在导热性上具有各向同性，但薄板材料可能是非晶体，也可能是多晶体，A错误；
B.图乙中，当分子间距离为r0时，分子力为零，B正确；
C.图丙中， T2对应曲线为同一气体温度较高时的速率分布图，C错误；
D.图丁中，微粒越小，单位时间内受到液体分子撞击次数越少，不平衡性越明显，布朗运动越明显，D错误。
故选B。
6.【答案】D
【解析】【分析】
本题主要是考查了变压器的知识；解答本题的关键是知道理想变压器的电压之比等于匝数之比，在只有一个副线圈的情况下的电流之比等于匝数的反比。
根据理想变压器的原理分析；发射线圈与接收线圈中磁通量变化的频率相等。
【解答】
A.由理想变压器的原理有UU2=n1n2，代入数据解得U2=10V，这是接收线圈的输出电压的有效值，故A错误；
B.发射线圈与接收线圈中磁通量变化的频率相等，所以发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相等，故B错误；
C.理想变压器的电流之比等于匝数的反比，即I1I2=n2n1=501100=122，故C错误；
D.由I1I2=n2n1可知：若增大接收线圈中的电流，则发射线圈中电流也增大，故D正确。
7.【答案】BC
【解析】【分析】
详细解答和解析过程见【答案】
【解答】
A、电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直，故A错误；
B、根据麦克斯韦电磁场理论，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，相互激发，形成电磁波，故B正确；
C、电磁波的传播不需要靠介质，可以在真空中传播，任何频率的电磁波在真空中的传播速度都相同，故C正确，D错误。
8.【答案】AB
【解析】至2ms内，电流减小，为充电过程，磁场能减小转化为电场能，故A正确；
B.1ms至1.5ms内，电流增大，为放电过程，电容器极板上电荷量减小，故B正确；
C.0至0.5ms内，电流增大，应为放电过程，故C错误；
至1ms内，电流减小，为充电过程，电流方向不变，电容器上极板带负电，故D错误。
故选AB。
9.【答案】AC
【解析】解：A.根据VT=Cp可知，由于过程1中的延长线经过坐标原点O，则过程1是等压变化，故A正确；
B.由图可知，在过程2中温度升高，气体内能增大，故B错误；
C.在过程3中，体积增大，气体对外做功，温度不变，气体分子平均动能不变，故C正确；
D.根据pVT=C可知VT=Cp，坐标原点O与abcd上各点连线的斜率与压强成反比，如图：
；
由图可知，O与c的连线的斜率最小，压强最大，即c状态压强最大，故D错误。
10.【答案】AC
【解析】【分析】
本题考查了质谱仪的模型。由洛伦兹力提供向心力计算半径和直径；根据动能定理计算粒子在加速电场后的速度，再根据在复合场中的受力特点解答；根据复合场的受力平衡，以及磁场中洛伦兹力提供向心力，列式解答；
【解答】
A.设质子进入磁场的速度为v，质子在复合场B1、E中，根据受力平衡可得
eE=evB1
质子在偏转磁场B2中，由洛伦兹力提供向心力可得
evB2=mv2r1
联立解得
r1=mveB2=mEeB1B2
则轨迹1直径为
D1=2r1=2mEeB1B2
故A正确；
B.将质子换为后氘核 12H，并将B2减小到原来的12，质子和氘核 12H在加速电场中，根据动能定理分别可得
eU=12mv2
eU=12×2mv′2
解得
v′v=1 2
质子和氘核 12H在复合场B1、E中，对于质子有
eE=evB1
对于氘核 12H有
eE=evB1>ev′B1
可知氘核 12H不能沿直线穿过复合场B1、E，故不可能得到轨迹2，故B错误；
C.将质子换为氚核 13H，并将B1、B2加倍，质子和氚核 13H在加速电场中，根据动能定理分别可得
eU=12mv2
eU′=12×3mv′2
质子和氚核 13H在复合场B1、E 中，根据受力平衡分别可得
eE=evB1
eE′=ev′⋅2B1
质子和氚核 13H在偏转磁场中，由洛伦兹力提供向心力分别可得
evB2=mv2r1
ev′⋅2B2=3mv′2r2
为使氚核 13H沿轨迹2运动，则有
r2r1=31
联立可得
v′v=21
U′U=3v′2v2=121
E′E=2v′v=41
故C正确；
D.将质子换为α(H24H⁡e)粒子，并将U、E各自增大为U′、E′，质子和α(H24H⁡e)粒子在加速电场中，根据动能定理分别可得
eU=12mv2
2e⋅U′=12×4mv′2
质子和α(H24H⁡e)粒子在复合场B1、E 中，根据受力平衡分别可得
eE=evB1
2e⋅E′=2ev′⋅B1
质子和α(H24H⁡e)粒子在磁场B2中，由洛伦力提供向心力分别可得
evB2=mv2r1
2ev′B2=4mv′2r2
为使α(42He)粒子沿轨迹2运动，则有
r2r1=31
联立可得
v′v=32
U′U=2v′2v2=92
E′E=v′v=32
D错误。
11.【答案】(1)减少;(2)左;(3)偏转.
【解析】解：(1)当磁体向上运动时，穿过螺旋管的磁场为竖直向下，磁通量减少。
(2)闭合开关瞬间，电路中电流增大，电磁铁的磁性增强，穿过螺线管的磁通量增加，会产生感应电流，为了防止产生的感应电流过大烧坏电流表，闭合开关前需要将滑动变阻器的滑片移到最左端，即最大阻值处。
(3)将铁芯从线圈P中快速抽出时，穿过螺线管的磁通量减少，观察到电流计指针偏转。
12.【答案】(1)④①②⑤③
(2)5.0×10−6；40；1.3×10−9；
(3)B。

【解析】(1)“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：配制酒精油酸溶液(教师完成，记下配制比例)→测定一滴酒精油酸溶液的体积 V0=Vnn →准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜边缘→测量油膜面积→计算分子直径，故实验步骤为④①②⑤③；
(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是V=11000×1200mL=5.0×10−6mL，
每一小方格的边长为1cm，由题图可知轮廓中大约有40个小方格，则油酸薄膜的面积40cm2，
油酸分子的直径d=VS=5.0×10−124.0×10−3m=1.3×10−9m；
(3)A.水面上扉子粉撒得过少，油膜边界不明显，往往会造成测量的面积S偏大，导致结果计算偏小，故A错误；
B.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，则测量的面积S偏小，会导致计算结果偏大，故B正确；
C.计算每滴体积时，1mL的溶液的滴数多记了几滴，则计算得到的每滴油滴的体积偏小，会导致计算结果偏小，故C错误；
D.滴入量筒之前配制的溶液在空气中搁置了较长时间，酒精挥发使溶液的浓度变大，则会导致计算结果偏小，故D错误。
故选B。
13.【答案】解：(1)设两者横截面积为S，根据玻意耳定律得p1V1=p2V2
解得p2=p1V1V2=1.1×105×20S22SPa=1.0×105Pa。
(2)根据盖-吕萨克定律得V2T2=V3T3
解得T3=V3T2V2=20×30822K=280K。

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】解：画出轨迹图如图：
；
(1)在矩形磁场区域，根据几何关系L=Rsin60∘
求得R=2 33L。
(2)根据 qvB=mv2R
解得v=2 3qBL3m。
(3)粒子在圆形磁场区域内，根据qvB′=mv2L
解得B′=2 33B。

【解析】本题考查带电粒子在磁场中的运动；解决问题的关键是清楚带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，结合几何关系分析计算。