[物理][期末]江苏省南京市六校联合体2023-2024学年高二下学期期末调研测试试卷(解析版)

这是一份[物理][期末]江苏省南京市六校联合体2023-2024学年高二下学期期末调研测试试卷(解析版)，共16页。试卷主要包含了单项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题：本大题共11题，每题4分，共44分。在给出的四个选项中，只有一个选项是最符合题意的。
1. 对下列几种固体物质的认识，正确的是（ ）
A. 石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同
B. 烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体
C. 天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则
D. 玻璃是晶体，它有固定的熔点
【答案】A
【解析】A．石墨和金刚石组成它们的化学元素是相同的，都是碳原子，它们的物理性质不同，是由于碳原子排列结构不同，故A项正确；
B．烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，只能说明云母片是晶体，故B项错误；
C．天然石英表现为各向异性是由于该物质的微粒在空间的排列规则，故C项错误；
D．玻璃没有固定熔点，是非晶体，故D项错误。
2. 如图所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种频率的光。在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的频率依次增大，则正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】从第3能级跃迁到第1能级，能级差最大，可知a光的光子能量最大，频率最大；从第3能级跃迁到第2能级，能级差最小，可知b光的光子能量最小，频率最小；所以频率依次增大的顺序为b、c、a。
故选D。
3. 如图所示，物块A放在木板B上，用水平向左的力推A，A向左运动而B保持静止，已知A、B接触面粗糙，则下列说法正确的是（ ）
A. B对A的摩擦力方向水平向左
B. 桌面对B的摩擦力方向水平向右
C. 桌面和A对B的摩擦力是一对相互作用力
D. 桌面对B的支持力与A对B的压力是一对平衡力
【答案】B
【解析】A. A向左运动而B保持静止，所以A受到B对其水平向右的摩擦力，故A错误；
B.对B受力分析，B受重力、桌面对B的支持力、A对B的压力、A对B水平向左的摩擦力、桌面对B水平向右的摩擦力，故B正确；
C.桌面和A对B摩擦力是不同物体对B的作用力，大小相等，方向相反，是一对平衡力，不是一对相互作用力，故C错误；
D. 桌面对B的支持力大小等于A对B的压力与B的重力大小之和，故D错误。
故选B。
4. “人造太阳”内部发生一种核反应其反应方程为，已知的比结合能为，的比结合能为，的比结合能为，光在真空中的传播速度为c、下列说法正确的是（ ）
A. 核反应方程中为
B. 该核反应是一个吸热反应
C. 的比结合能小于的比结合能
D. 核反应中的质量亏损为
【答案】D
【解析】A．根据质量数和电荷数守恒可知，核反应方程中为，选项A错误；
B．该核反应是一个放热反应，选项B错误；
C．该反应放出核能，生成物更加稳定，比结合能更大，则的比结合能大于的比结合能，选项C错误；
D．根据
可得核反应中的质量亏损为
选项D正确。
故选D。
5. 玉兔二号携带由钚238制成的核电池，钚238衰变的半衰期约为88年，一个由质量为m的钚238制成的核电池，钚238质量减少到，经历的时间为（ ）
A. 44年B. 88年C. 176年D. 264年
【答案】D
【解析】根据半衰期的概念可知
则
n=3
即经历的时间为88×3=264年。
故选D。
6. 如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1：5，原线圈两端的交变电压为（V），氖泡在两端电压达到100V时开始发光，下列说法中正确的是（ ）
A. 开关接通后，氖泡的发光频率为50Hz
B. 开关接通后，电压表的示数为V
C. 开关断开后，电压表的示数变大
D. 开关断开后，变压器的输出功率变小
【答案】D
【解析】A．根据交变电压瞬时值的表达式，交流电的频率
由于氖泡一个周期内发光两次，因此氖泡的发光频率为100Hz，选项A错误；
B．根据正弦交变电流电压的瞬时值的表达式可求得，电压的有效值
根据理想变压器电压与变比关系，副线圈两端电压
电压表示数为100V，故B错误；
C．开关断开后，理想变压器原线圈电压不变，匝数比不变，根据理想变压器电压与匝数关系，可知电压表的示数不变，故C错误；
D．开关断开后，氖泡不工作，负载电流变小，副线圈两端电压不变，根据功率公式P=UI可知，变压器输出功率变小，故D正确。
7. 小明同学在探究查理定律的实验中，先后用两个试管甲、乙，封闭了质量不同、体积不同（V甲>V乙）、但初始温度和压强都相同的同种气体做实验。若将测得气体的压强p与热力学温度T的数据，在同一p-T坐标系中作图，得到的图像应是图中的（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】由理想气体状态方程
（常数）
可知
在体积一定时，理想气体的压强与热力学温度成正比，得到的等压线是一条过绝对零点的直线，这条直线的斜率为；因为开始时二者具有相同的压强和温度，则斜率相同，同时图象均过坐标原点，所以两图象应重合，故A正确，BCD错误。
故选A
8. 如图所示，某“闯关游戏”的笔直通道上每隔10m 设有一个关卡，各关卡同步放行和关闭，放行和关闭的时间分别为5 s 和3 s。 关卡刚放行时，一同学立即在关卡1处以加速度2m/ s2由静止加速到4m/s，然后匀速向前，则最先挡住他前进的关卡是（ ）
A. 关卡2B. 关卡3C. 关卡4D. 关卡5
【答案】B
【解析】在放行5s内，加速时间为t1，t1时间内运动的路程为s1，则
在以后的3s时间内为匀速运动其路程为
s2 =4×3=12m
则5s内共运动距离为
s=s1+s2=4+12=16m
则到关卡3还差4m，还需运动
到达关卡3，此时遇到关闭时间，关卡3最先挡住他。
故选B。
9. 如图1所示，闭合开关，通过调节照射光频率和改变滑动变阻器的滑片位置，使得理想微安表的读数刚好为0，得到理想电压表的示数随着照射光频率的变化图像如图2所示。测得直线的斜率为、横截距为υ0，电子所带电荷量的绝对值为e，则（ ）
A. 图1中端为电源正极
B. K板的逸出功为kυ0
C. 普朗克常量为
D. 图2中纵截距的绝对值为kυ0
【答案】D
【解析】A．由题意可知，光电管加反向电压，则图1中端为电源负极，选项A错误；
BCD．根据光电效应方程可知
即
由图像可知

则K板的逸出功为
普朗克常量为
图2中纵截距的绝对值为：
选项D正确，BC错误。
故选D。
10. 图为航天员转动训练的装置，两个平行的半径均为R的金属大圆环连接着四支间隔相等的金属杆，杆的长度为d，地磁场垂直于杆向下的磁感应强度的分量为B，假设水平分量很小可忽略不计，从右向左看，环以初始角速度ω绕圆心O、转动，下列分析正确的是（ ）
A. 每条杆都没有受到安培阻力作用，装置能一直匀速转动下去
B. 每条金属杆在经过环最高点时切割磁感线产生的感应电动势为
C. 每条金属杆从与圆心O、等高开始转动一周产生正弦式感应电动势
D. 每个圆环也能产生感应电动势
【答案】C
【解析】A．转动过程中，O、上方的两杆与下方两杆产生的感应电动势叠加，有感应电流，则每条杆都受安培力作用，装置不能一直匀速转动下去，故A项错误；
B．每条金属杆在经过环最高点时，速度与磁场垂直，感应电动势为
故B项错误；
C．每条金属杆从与圆心O、等高开始转动时，杆速度方向与磁场平行，则感应电动势从零开始正弦式变化，故C项正确；
D．通过圆环的磁通量不变，不会产生感应电动势，故D项错误。
故选C。
11. 如图所示，两光滑斜面体放置在粗糙水平面上，两斜边紧靠且垂直，左侧斜面体与水平面的夹角。一轻质细杆AB穿有质量为m的小球C（可看成质点），将杆水平置于两斜面体之间，系统恰好处于平衡状态。重力加速度为g，则（ ）
A. 左侧斜面对杆AB的支持力为
B. 右侧斜面体受到地面的摩擦力为
C. 小球距A端与B端距离之比为
D. 保持细杆水平，缩短长度，两斜面体受到的摩擦力均减小
【答案】C
【解析】A．对细杆受力分析，如图所示
根据几何关系可知左侧斜面对杆AB的支持力为
右侧斜面对杆AB的支持力为
故A项错误；
B．根据牛顿第三定律，杆AB对右侧斜面的压力为，其水平分力为
根据平衡条件可知，右侧斜面体受到的摩擦力为，故B项错误；
C．由相似三角形有
又有
解得
故C项正确；
D．保持细杆水平，缩短长度，细杆平行下移，细杆及两斜面受力情况不变，则两斜面体受到的摩擦力均不变，故D项错误。
故选C。
二、非选择题：共5题，共56分，其中12-16题请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
12. 如图所示，是“探究小车速度随时间变化规律”的实验装置。
（1）该实验中，下列操作步骤必要的是___________
A. 需将导轨远离滑轮的一端适当垫高
B. 悬挂的槽码质量应远小于小车的质量
C. 小车运动结束后，先关闭打点计时器再取下纸带
（2）如图所示，是某次正确操作后得到的纸带，已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，由此可测得纸带上打B点时小车的速度为___________m/s，则小车的加速度为___________m/s2（结果均保留两位有效数字）。
（3）如图所示，某同学将正确操作得到的纸带每隔0.1s剪断，得到若干短纸条。再把这些纸条并排贴在一起，使这些纸条下端对齐，作为时间坐标轴，将纸条左上端点连起来，得到一条直线。则该直线___________
A. 可以表示小车位移—时间图像
B. 可以表示小车速度—时间图像
C. 与时间轴夹角的正切为速度大小
D. 与时间轴夹角的正切为加速度大小
（4）利用该装置还可以做实验有___________
A. 探究加速度与力、质量的关系
B. 利用打点计时器测量小车的平均速度和瞬时速度
C. 补偿阻力后，利用小车下滑过程验证机械能守恒定律
【答案】（1）C （2）0.14##0.15##0.16 0.53##0.54##0.55##0.56##0.57 （3）B （4）AB
【解析】（1）A．该实验不需要平衡摩擦力，即不需将导轨远离滑轮的一端适当垫高，选项A错误；
B．该实验只需小车加速运动即可，不需要悬挂的槽码质量应远小于小车的质量，选项B错误；
C．小车运动结束后，先关闭打点计时器再取下纸带，选项C正确。
故选C。
（2）[1]纸带上打B点时小车的速度为
[2]小车的加速度为
（3）AB．因为剪断的纸带所用的时间都是t=0.1s，即时间t相等，所以纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比；而此段纸带的平均速度等于这段纸带中间时刻的速度，最后得出结论纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比，还等于各段纸带中间时刻的速度之比，则图像可以表示小车速度—时间图像，故A错误，B正确；
CD．时间轴并非反映小车运动的时间，无法通过斜率计算速度和加速度，故CD错误；
故选B。
（4）利用该装置还可以做的实验有探究加速度与力、质量的关系和利用打点计时器测量小车的平均速度和瞬时速度实验，但是补偿阻力后，小车下滑过程受的合外力不是重力，则不能验证机械能守恒定律，选项AB正确，C错误。
故选AB。
13. 给某包装袋充入氮气后密封，在室温下，袋中气体压强为1个标准大气压、体积为1L。将其缓慢压缩到压强为2个标准大气压时，求：
（1）气体的体积为多少；
（2）若气体的体积变为0.45L，求剩余气体的质量与漏气前总质量的比值。
【答案】（1）0.5L；（2）
【解析】（1）根据玻意耳定律
有
（2）剩余气体的质量与漏气前总质量的比值
14. 人眼对绿光最为敏感，如果每秒有个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。现有一个点光源以一定的功率均匀地向各个方向发射波长为的绿光，假设瞳孔在暗处的直径为d，不计空气对光的吸收，普朗克常量为，光在真空中传播速度为，求：
（1）能引起视觉的最低能量；
（2）若眼睛最远能在距离光源 处看到这个光源，求该光源的发光功率P。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）绿光的频率为
能引起视觉的最低能量为
（2）根据能量守恒有
该光源的发光功率为
15. 如图所示，竖直放置的U型光滑导轨宽L=1m，与一电容器和理想电流表串联。导轨平面有垂直于纸面向里B=1T的匀强磁场，质量为m=0.01kg的金属棒ab与导轨接触良好，由静止释放后沿导轨下滑，此过程中电流表的示数恒为I=0.05A。重力加速度g取10m/s2，不计一切阻力和电阻，求：
（1）金属棒ab下滑的加速度大小；
（2）电容器的电容；
（3）金属棒下滑h=2m高度时，电容器所储存的电能。
【答案】（1）5m/s2；（2）0.01F；（3）0.1J
【解析】（1）导体棒受安培力
FA=BIL=0.05N
由牛顿第二定律
mg-FA=ma
a=5m/s2
（2）感应电动势
E=BLv
∆Q=C∆U=CBL∆v
又因
Q=It


（3）电能等于克服安培力做的功，则
W=BILh=0.1J
（用能量守恒或解答均给分）
16. 如图所示，一对长平行栅极板水平放置，极板外存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，极板与可调电源相连，正极板上O点处的粒子源垂直极板向上发射速度为v0、带正电的粒子束，单个粒子的质量为m、电荷量为q，一足够长的挡板OM与正极板成30°角倾斜放置，用于吸收打在其上的粒子，C、P是负极板上的两点，C点位于O点的正上方，P点处放置一粒子靶（忽略靶的大小），用于接收从上方打入的粒子，CP长度为L0，忽略栅极的电场边缘效应、粒子间的相互作用及粒子所受重力。
（1）若粒子经电场加速一次后正好打在P点处的粒子靶上，求粒子经过C点时速度大小；
（2）调整电压的大小，使粒子不能打在挡板OM上，求电压的最小值Umin；
（3）若，当电压从零开始连续缓慢增加时，求粒子靶最多能接收到几种能量的粒子（假定在每个粒子的整个运动过程中电压恒定）。
【答案】（1）；（2）；（3）3种
【解析】（1）由几何关系其半径
由于
解得
（2）当电压有最小值时，粒子穿过下方正极板后，圆轨迹与挡板OM相切，此时粒子恰好不能打到挡板上，如图所示
从O点射出的粒子在板间被加速，则
粒子在负极板上方的磁场中做匀速圆周运动
粒子从负极板运动到正极板时速度仍减小到v0，则
由几何关系可知
其中
联立解得
（3）设上方半径为r，下方半径为r0，如图
自下而上由动能定理
由洛仑兹力提供向心力可知
整理有
所以
粒子上下运动2个半圆一次会向右平移
当粒子打到P点时，由几何关系可知
（、1、2、3……）
由题意可知，当粒子第一次经过下方磁场时的轨迹与挡板OM相切时，有最小值，此时，代入可得
由题可知
故
（、1、2、3……）
且
解得
则取、1、2共3种情况打到P点，故有3种能量的粒子。