山东省泰安市2023-2024学年高二下学期7月期末考试物理试卷（Word版附解析）

这是一份山东省泰安市2023-2024学年高二下学期7月期末考试物理试卷（Word版附解析），共35页。试卷主要包含了 下列有关热学问题说法正确的是等内容，欢迎下载使用。

1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用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。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共50分。在每小题给出的四个选项中，第1~10题只有一项符合题目要求，每题3分。
1. 关于固体、液体的性质，下列说法正确的是（ ）
A. 虽然金属具有确定的熔点，但金属没有规则的形状，因此金属不属于晶体
B. 可根据各向同性或各向异性来鉴别晶体和非晶体
C. 玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，其尖端变钝，是液体表面张力作用的结果
D. 唐诗《观荷叶露珠》中有“霏微晓露成珠颗”的诗句，诗中荷叶和露水表现为浸润
2. 胶片电影利用光电管把“声音的照片”还原成声音，原理如图所示，在电影放映机中用频率为的一极窄光束照射声音轨道，由于胶片上各处的声音轨道宽窄不同，在胶片移动的过程中，通过声音轨道后的光强随之变化，射向光电管后，在电路中产生变化的电流，b为电源负极，经放大电路放大后，通过喇叭就可以把声音放出来。则（ ）
A. 保持光的频率不变，把滑动变阻器的滑动触头向左滑，电路中的电流一定增大
B. 减小光的频率，增加光照强度，一定可以还原出声音
C. 只增大光的频率，一定可以还原出声音
D. 逸出光电子的最大初动能与照射光频率成正比
3. 如图所示为钳形电流表的结构图和外形图，据图判断下列说法正确的是（ ）
A. 钳型电流表的变压器是一个降压变压器
B. 通过钳型表的导线增加为两圈，所测得的电流将会加倍
C. 读数时要使铁芯保持张开
D. 载流导线中的电流在铁芯中产生了稳定的磁场
4. 一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如V-T图中的实线ab所示，线ab与过原点的虚线斜率相同。在该过程中（ ）
A. 气体压强不变
B. 气体压强减小
C. 气体从外界吸热
D. 外界对气体做正功
5. 某时刻LC振荡电路的自感线圈L中的电流产生的磁场的磁感应强度方向如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 若电容器上极板带正电，则电容器正在充电
B. 若电容器上极板带负电，则线圈中的电流正在减小
C. 若磁场正在增强，则线圈中的电流正在减小
D. 若磁场正在减弱，则线圈的自感电动势正在减小
6. 甲、乙、丙、丁四幅图涉及不同原子物理知识，下列说法正确的是（ ）

A. 图甲说明少量电子的运动表现为粒子性，大量电子的运动表现为波动性
B. 图乙的粒子散射实验中，当显微镜放在D位置时，荧光屏上观察到大量闪光
C. 图丙中14C的半衰期是5730年，则20个14C经过11460年还剩5个
D. 图丁中轧制钢板时需要动态监测钢板的厚度，探测器接收到的可能是射线
7. 钠的放射性同位素经过一次衰变后产生稳定的镁（）。已知的半衰期为15h，将一个放射强度为每秒次的溶液样本注射到某病人血液中，45h后从该病人体内抽取6mL的血液，测得其放射强度为每秒5次。下列说法正确的是（ ）
A. 该衰变过程为衰变B. 进入到血液后半衰期变长
C. 45h后样本放射强度变为原来的D. 该病人体内血液的总体积约为4.8L
8. 如图所示，某同学用x-t图像研究无人机从地面启动在竖直方向上的运动情况，图像中Oa段为抛物线，其方程为 ab段和cd段为直线，其直线方程分别是： 则无人机（ ）
A. 在a点对应的位移为8m
B. 在bc段的速度变化量为6m/s
C. 在bc段的加速度方向先向上后向下
D. 在cd段减速上升
9. 下列有关热学问题说法正确的是（ ）
A. 图甲为中间有隔板的绝热容器，隔板左侧装有理想气体，右侧为真空。现抽掉隔板，稳定后气体内能减小
B. 图乙是理想气体分子速率的分布规律，气体在①状态下的分子平均动能小于②状态下的分子平均动能
C. 图丙为布朗运动示意图，悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间跟它相撞的液体分子越多，撞击作用的不平衡性表现得越不明显
D. 图丁是分子势能Ep与分子间距r的关系示意图，r>r₁时分子力表现为引力
10. 如图，理想变压器原、副线圈匝数比 是两个完全相同的灯泡。当开关S1闭合、S2断开时，输入端电压有效值为U1、功率为P1，R1的功率为PR1，两灯泡均正常发光；当开关S2闭合、S1断开时，输入端电压有效值为U2、功率为P2，R2的功率为PR2，两灯泡均正常发光。下列关系式正确的是（ ）
A. B. C. D.
二、多选题：11~15共5道题，每题4分，共20分。全部选对得4分，对而不全得2分，错选0分。
11. 1995年科学家“制成”了反氢原子，它是由一个反质子和一个围绕反质子运动的正电子组成的，反质子和质子有相同的质量，带有等量异号电荷。反氢原子和氢原子有相同的能级分布，氢原子能级如图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A 反氢原子光谱与氢原子光谱不相同
B. 大量处于n=4能级的反氢原子向低能级跃迁时，有4种频率的辐射光子能使逸出功为2.25eV的钾发生光电效应
C. 基态反氢原子能吸收11eV的光子而发生跃迁
D. 一个处于n=4能级的反氢原子向低能级跃迁时，最多可以辐射出3种不同频率的光子
12. 如图所示，细线一端固定在O点，另一端系一质量为m的小球，当小球受到竖直平面内与水平方向夹角为60°的拉力F作用时，小球恰好静止于A点且OA水平拉直。现让小球绕O点顺时针缓慢向下运动，保持拉力F与OA的夹角不变，小球可视为质点，重力加速度为g，则OA由水平变到竖直过程中绳子OA中的拉力（ ）
A. 最小值为B. 最小值为
C. 最大值为D. 最大值为
13. 随着自动驾驶技术不断成熟，北京、上海等城市某些特定地区相继出现无人驾驶网约车，给市民出行带来方便。如图所示是两辆无人驾驶汽车在某一水平直线道路上同时同地出发运动的v—t图像，其中乙车为匀加速直线运动，甲车经匀加、匀速、匀减、静止、匀加等运动过程，两车能安全错车，均可看做质点，对两车在0~16s的运动过程，下列说法正确的是（ ）
A 乙车经8s追上甲车
B. 乙车经追上甲车
C. 乙车追上甲车前两车最远相距20m
D. 乙车追上甲车后两车最远相距50m
14. 我国自主研发的聚变-裂变混合反应堆的主体部分由“聚变堆芯”和“裂变包层”组成，“聚变堆芯”中氘、氚燃料发生可控热核聚变反应，输出大量高能中子，“裂变包层”中的在高能中子的作用下可转变为，经过两次衰变后可变成，发生裂变反应能够稳定、可控地输出巨大的能量。1个 核“捕捉”一个中子发生裂变反应，可产生两个新核X1、X2，同时产生x个中子。已知 核、 X1核、X2核和中子的质量分别为m、m1、m2和mn，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（ ）
A. “聚变堆芯”中发生的核反应方程为
B. 衰变为 发生了2次β衰变
C. 新核X1的比结合能小于核的比结合能
D. 1个 核发生裂变反应释放的能量
15. 如图所示，将一个半球体置于水平地面上，经过球心有一内径很小的光滑竖井，柔软光滑的轻绳绕过井口，一端连着竖直悬于竖井中，另一端沿着球面与相连，两物体均可看成质点，整个装置处于静止状态。已知此时与半球体的球心O的连线与水平方向成θ=37°角 与半球面的动摩擦因数为0.5，并假设所受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则下列说法正确的是（ ）
A. 的最小值为
B. 的最小值为
C. 的最大值为2
D. 的最大值为
三、实验题（本题共14分，16题6分，17题8分）
16. 实验小组利用图甲所示装置探究弹力与弹簧形变量的关系。重物放在水平放置的力传感器上面，轻质弹簧一端与重物相连，另一端与跨过处于同一水平高度的两个光滑定滑轮的细线的M端相连，调整滑轮1的位置，使其下方的细线处于竖直状态。初始时，细线各部分均伸直但无张力，滑轮2的右侧竖直固定一刻度尺，调整刻度尺的高度，使其零刻度线恰与细线的N端点对齐。现缓慢竖直向下拉端点N，分别记录端点N移动的距离x及对应的力传感器的示数。F -x关系如图乙所示，图中 、均为已知量，当地的重力加速度为g。
（1）由图乙可得弹簧的劲度系数k=_____，重物的质量m=_____。
（2）若拉动端点N时偏离了竖直方向，则弹簧劲度系数的测量值与其真实值相比将_____（填“偏大”“偏小”或“相等”）。
17. 用如图所示装置“验证玻意耳定律”。注射器针筒上所标刻度是注射器的容积，最大刻度为Vm，注射器活塞已装上钩码框架，如图所示。此外，还有一架托盘天平、若干钩码、一把刻度尺、一个针孔橡皮帽和少许润滑油，重力加速度为g。
（1）下面是实验步骤，试将空格内容补充完整。
①记下气压计所示的大气压强。用刻度尺测出注射器针筒上全部刻度的长度L，算出针筒的横截面积为_______。
②称出注射器的活塞和钩码框架的总质量M。
③把适量的润滑油抹在注射器的活塞上，将活塞插入外筒中，上下拉动活塞，使活塞与针筒的间隙内均匀地涂上润滑油。
④把活塞插到适当的位置，将注射器针筒上的小孔用橡皮帽堵住。
⑤在钩码框架两侧挂上钩码，记下挂上的钩码的质量。在达到平衡后，记下注射器中空气柱的体积，算出此时空气柱的压强________（用题目给出的已知量的符号表示）。
⑥增加钩码的个数，使钩码的质量增大为，达到平衡后，记下空气柱的体积 。算出此时空气柱的压强。
⑦如果在误差允许范围内等式 成立，即可验证玻意耳定律。
（2）对本实验下列说法正确的是 。
A. 固定注射器针筒时必须保持针筒竖直
B. 在实验过程中要用手抓牢注射器以保证其不晃动，以便眼睛平视，读数准确
C. 在活塞与针筒的间隙内均匀地涂上润滑油的目的是为了减小摩擦，没有其它作用
D. 改变钩码质量后不要立即读数，待稳定后再读数
（3）实验中测出了注射器内封闭气体的几组压强p和体积V的值后，用p作纵轴，作横轴，画出 图像如图实线所示，图像出现弯曲的可能原因是
A. 实验过程中气体温度升高
B. 实验过程中气体温度降低
C. 实验过程中堵住针孔的橡皮帽漏气
D. 在计算压强时，没有计入由于活塞和框架的重力引起的压强
四、计算题（18题12分，19题12分，20题12分）
18. 风力发电机的工作原理可以简化为如图所示的模型：风轮通过齿轮箱带动矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生交变电流，并通过变压器和远距离输电线路给用户供电。若发电机的矩形线圈处于磁感应强度大小为 的水平匀强磁场中，线圈面积、匝数N = 200匝、总电阻 线圈绕垂直于磁场的水平轴匀速转动，其输出端通过电刷与升压变压器的原线圈相连，输出的电压 降压变压器原、副线圈的匝数比为5：1，降压变压器的副线圈连接用电户，两变压器间的输电线损耗的功率占发电机输出功率的 两变压器均为理想变压器。若用这个供电设备给某学校供电，该校获得的工作电压220V、电功率5.5kW。求
（1）输电线的总电阻R；
（2）升压变压器原、副线圈匝数比∶；
（3）发电机线圈绕轴的转速n。
19. 如图所示，U形玻璃细管竖直放置，水平细管与U形细管底部相连通，各部分细管内径相同。初始时U形管左管上端封有气柱长度为 的气体B，右管上端开口与大气相通，左、右两侧水银面高度差为Δh=6cm，C管水银面距U形玻璃管底部距离为 水平细管内用小活塞封有长度为 的气体A。已知外界大气压强为 温度为27℃。水平细管中的水银柱足够长，水平细管内径对压强的影响忽略不计，被封气体均可看作理想气体。现采用如下两种方法，使U形玻璃管左、右两侧水银面恰好相平。
（1）将活塞缓慢向右压，该过程A、B气柱的温度均与外界相同且保持不变，求活塞移动的距离d；
（2）固定活塞，加热A部分气体，B部分气体温度保持不变，已知热力学温标与摄氏温标换算关系 求A部分气体温度升高为多少摄氏度（结果保留1位小数）。
20. 驾驶汽车变线超车需要良好的车技和判断力。下图演示了甲车变线超车的过程，乙车与丙车正常匀速行驶，速度均为 甲车速度 甲车车身长度 从超出乙车2个车位后（沿行进方向，甲车头到乙车头距离为2d）开始并线，到完成并线，恰好需要 时间。甲车在变线并道过程中，沿前进方向的速度不变，横向移动的速度可忽略，且其并道后立刻以大小为（的加速度减速刹车，保证车头与前面丙车车尾的距离不小于=5m。求
（1）甲车刚刚并线结束时，甲车车尾与乙车车头之间的距离；
（2）乙车车头到丙车车尾之间距离L至少有多大，甲车才能安全并道成功；
（3）若因前面出现事故，甲车并线后立即以大小。的加速度刹车，而此时乙车来不及反应，继续匀速运动。则从甲刹车开始
i.甲车车尾与乙车车头的最大距离为多少；
ii.经多长时间甲乙两车相撞。
高二年级考试物理试题
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用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。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共50分。在每小题给出的四个选项中，第1~10题只有一项符合题目要求，每题3分。
1. 关于固体、液体的性质，下列说法正确的是（ ）
A. 虽然金属具有确定的熔点，但金属没有规则的形状，因此金属不属于晶体
B. 可根据各向同性或各向异性来鉴别晶体和非晶体
C. 玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，其尖端变钝，是液体表面张力作用的结果
D. 唐诗《观荷叶露珠》中有“霏微晓露成珠颗”的诗句，诗中荷叶和露水表现为浸润
【答案】C
【解析】
【详解】A．区分晶体与非晶体是看其有没有固定的熔点，金属具有固定的熔点，为晶体，故A错误；
B．不可根据各向同性或各向异性来鉴别晶体和非晶体，多晶体与非晶体的物理性质均为各向同性，故B错误；
C．玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，其尖端变钝，这是由于液体表面张力的作用，故C正确；
D．唐诗《观荷叶露珠》中有“霏微晓露成珠颗”的诗句，诗中荷叶和露水表现为不浸润，故D错误。
故选C。
2. 胶片电影利用光电管把“声音的照片”还原成声音，原理如图所示，在电影放映机中用频率为的一极窄光束照射声音轨道，由于胶片上各处的声音轨道宽窄不同，在胶片移动的过程中，通过声音轨道后的光强随之变化，射向光电管后，在电路中产生变化的电流，b为电源负极，经放大电路放大后，通过喇叭就可以把声音放出来。则（ ）
A. 保持光的频率不变，把滑动变阻器的滑动触头向左滑，电路中的电流一定增大
B. 减小光的频率，增加光照强度，一定可以还原出声音
C. 只增大光的频率，一定可以还原出声音
D. 逸出光电子的最大初动能与照射光频率成正比
【答案】C
【解析】
【详解】A．b为电源负极，光电管两端加正向电压，把滑动变阻器的滑动触头向左滑，光电管两端电压增大，若还没有达到饱和电流，则电路中的电流增大；若滑动变阻器的滑动触头滑动之前已经达到了饱和电流，则电路中的电流不变，故A错误；
BC．只增大光的频率，肯定有光电子从光电管的阴极到达阳极，从而使电路导通，一定可以还原出声音；若减小光的频率，增加光照强度，当光的频率减小到小于金属的截止频率，则没有光电子逸出，不可以还原出声音，故B错误，C正确；
D．根据爱因斯坦光电效应方程
所以，逸出光电子的最大初动能与照射光频率成线性关系，但不成正比，故D错误。
故选C。
3. 如图所示为钳形电流表的结构图和外形图，据图判断下列说法正确的是（ ）
A. 钳型电流表的变压器是一个降压变压器
B. 通过钳型表的导线增加为两圈，所测得的电流将会加倍
C. 读数时要使铁芯保持张开
D. 载流导线中的电流在铁芯中产生了稳定的磁场
【答案】B
【解析】
【详解】A．钳形电流测量仪实质上是“降流”，则原理是与升压变压器一样，故A错误；
B．根据，知若将载流导线在铁芯上多绕几匝，即变大，、不变，则钳形电流测量仪的示数将变大，即读数会偏大，故B正确；
C．若钳形部分铁芯没有完全闭合，载流导线中电流产生的磁场减弱，磁通量变化率减小，在内置线圈产生的感应电动势减小，感应电流减小，则测量出的电流将小于实际电流，故C错误；
D．载流导线中的电流为周期性变化的电流，在铁芯中产生了周期性变化的磁场，故D错误。
故选B。
4. 一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如V-T图中的实线ab所示，线ab与过原点的虚线斜率相同。在该过程中（ ）
A. 气体压强不变
B. 气体压强减小
C. 气体从外界吸热
D. 外界对气体做正功
【答案】C
【解析】
【详解】AB．根据理想气体状态方程有
则图像各点与原点连线的斜率代表，由于连线的斜率在减小，可知气体压强变大，故AB错误；
CD．由图可知气体体积增大，则气体对外做功，气体温度升高，则内能增大，根据热力学第一定律
可知气体一定从外界吸热，故C正确，D错误；
故选C。
5. 某时刻LC振荡电路的自感线圈L中的电流产生的磁场的磁感应强度方向如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 若电容器上极板带正电，则电容器正在充电
B. 若电容器上极板带负电，则线圈中的电流正在减小
C. 若磁场正在增强，则线圈中的电流正在减小
D. 若磁场正在减弱，则线圈的自感电动势正在减小
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据磁感应强度的方向可知，回路中的电流为逆时针方向，则若电容器上极板带正电，则电容器正在放电，故A错误；
B．若电容器上极板带负电，则电容器正在充电，则线圈中的电流正在减小，故B正确；
C．若磁场正在增强，则回路中电流正在变大，故C错误；
D．若磁场正在减弱，则回路中电流正在变小，电容器在充电，电流减小的越来越快，则线圈的自感电动势正在增加，故D错误。
故选B。
6. 甲、乙、丙、丁四幅图涉及不同的原子物理知识，下列说法正确的是（ ）

A. 图甲说明少量电子的运动表现为粒子性，大量电子的运动表现为波动性
B. 图乙的粒子散射实验中，当显微镜放在D位置时，荧光屏上观察到大量闪光
C. 图丙中14C的半衰期是5730年，则20个14C经过11460年还剩5个
D. 图丁中轧制钢板时需要动态监测钢板的厚度，探测器接收到的可能是射线
【答案】A
【解析】
【详解】A．图甲说明少量电子的运动表现为粒子性，大量电子的运动表现为波动性，故A正确。
B．题图乙的α粒子散射实验中，因为很少有α粒子发生大角散射，则当显微镜放在D位置时，荧光屏上能观察到闪光，只是概率很低，故B错误；
C．半衰期是针对大量样本才成立的统计学规律，对少数个体不成立，故C错误；
D．α射线的穿透能力很弱，不能透过钢板，故D错误。
故选A。
7. 钠的放射性同位素经过一次衰变后产生稳定的镁（）。已知的半衰期为15h，将一个放射强度为每秒次的溶液样本注射到某病人血液中，45h后从该病人体内抽取6mL的血液，测得其放射强度为每秒5次。下列说法正确的是（ ）
A. 该衰变过程为衰变B. 进入到血液后半衰期变长
C. 45h后样本放射强度变为原来的D. 该病人体内血液的总体积约为4.8L
【答案】D
【解析】
【详解】A．衰变方程为
故该衰变过程为衰变，A错误；
B．半衰期不会因为物理状态、化学状态的改变而改变，B错误；
C．45h为三个半衰期，故45h后样本放射强度变为原来的，C错误；
D．45h后样本放射强度变为
设该病人体内血液的总体积约为V，则有
解得
D正确
故选D。
8. 如图所示，某同学用x-t图像研究无人机从地面启动在竖直方向上的运动情况，图像中Oa段为抛物线，其方程为 ab段和cd段为直线，其直线方程分别是： 则无人机（ ）
A. 在a点对应的位移为8m
B. 在bc段的速度变化量为6m/s
C. 在bc段的加速度方向先向上后向下
D. 在cd段减速上升
【答案】A
【解析】
【详解】A．a点为Oa段和ab段的交点，将两段的方程代入
解得a点对应的时刻为
代入到Oa段方程中，解得a点对应的位置为
所以，在a点对应的位移为
故A正确；
B．图线的斜率表示无人机运动的速度，ab段为直线说明此过程无人机为匀速直线运动，由方程可知，此过程的速度为，cd段直线说明此过程无人机为匀速直线运动，由方程可知，此过程的速度为，所以，在bc段的速度变化量为
故B错误；
C．图线的斜率表示无人机运动的速度，由图可知，在bc段图线的斜率先为正值变小后为负值变大，则无人机先向上减速，后向下加速。所以加速度始终向下，故C错误；
D．cd段直线且斜率为负值，说明此过程无人机匀速下降，故D错误。
故选A。
9. 下列有关热学问题说法正确的是（ ）
A. 图甲为中间有隔板绝热容器，隔板左侧装有理想气体，右侧为真空。现抽掉隔板，稳定后气体内能减小
B. 图乙是理想气体分子速率的分布规律，气体在①状态下的分子平均动能小于②状态下的分子平均动能
C. 图丙为布朗运动示意图，悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间跟它相撞的液体分子越多，撞击作用的不平衡性表现得越不明显
D. 图丁是分子势能Ep与分子间距r的关系示意图，r>r₁时分子力表现为引力
【答案】C
【解析】
【详解】A．图甲为中间有隔板的绝热容器，隔板左侧装有理想气体，右侧为真空。现抽掉隔板，理想气体自由膨胀，没有对外界做功，与外界也没有热量交换。由热力学第一定律可知，稳定后气体内能不变。故A错误；
B．图乙是理想气体分子速率的分布规律，气体在①状态下的温度较高，所以分子平均动能大于②状态下的分子平均动能。故B错误；
C．图丙为布朗运动示意图，悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间跟它相撞的液体分子越多，撞击作用的不平衡性表现得越不明显。故C正确；
D．由图丁可知，r2是平衡位置，r>r2时分子力表现为引力。故D错误。
故选C。
10. 如图，理想变压器原、副线圈匝数比 是两个完全相同的灯泡。当开关S1闭合、S2断开时，输入端电压有效值为U1、功率为P1，R1的功率为PR1，两灯泡均正常发光；当开关S2闭合、S1断开时，输入端电压有效值为U2、功率为P2，R2的功率为PR2，两灯泡均正常发光。下列关系式正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】A．当开关S1闭合、S2断开时，变压器原副线圈电压比为
灯泡L2正常发光有
当开关S2闭合、S1断开时，变压器原副线圈电压比为
灯泡L2正常发光有
可得
即
故A错误；
B．两种情况下流过灯泡的电流为额定电流，根据
可得
故B错误；
C．根据
可得
故C错误；
D．当开关S1闭合、S2断开时，变压器原副线圈电流比为
灯泡L2正常发光有
可得
当开关S2闭合、S1断开时，变压器原副线圈电流比为
灯泡L2正常发光有
可得
可得
根据
，
可得
故D正确。
故选D。
二、多选题：11~15共5道题，每题4分，共20分。全部选对得4分，对而不全得2分，错选0分。
11. 1995年科学家“制成”了反氢原子，它是由一个反质子和一个围绕反质子运动的正电子组成的，反质子和质子有相同的质量，带有等量异号电荷。反氢原子和氢原子有相同的能级分布，氢原子能级如图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A. 反氢原子光谱与氢原子光谱不相同
B. 大量处于n=4能级的反氢原子向低能级跃迁时，有4种频率的辐射光子能使逸出功为2.25eV的钾发生光电效应
C. 基态反氢原子能吸收11eV的光子而发生跃迁
D. 一个处于n=4能级的反氢原子向低能级跃迁时，最多可以辐射出3种不同频率的光子
【答案】BD
【解析】
【详解】A．因为反氢原子和氢原子具有相同的能级分布，因此二者具有相同的光谱，故A错误；
B．大量处于n=4能级的反氢原子向低能级跃迁时，最多可以辐射出
种不同频率的光子。根据辐射出的光子的能量
可判断知其中从m=4、3、2能级跃迁到n=1能级时，以及从m=4能级跃迁到n=2能级时，相应能级能量的差值，均大于2.25eV，故有4种频率的辐射光子能使逸出功为2.25eV的钾发生光电效应，故B正确；
C．由低能级跃迁到高能级，吸收光子的能量必须恰好等于能级差。若基态的氢原子吸收11eV的光子，其能量值变为
显然不能发生跃迁，所以该光子不能被吸收，故C错误。
D．一个处于n=4能级的反氢原子向低能级跃迁时，最多可以辐射出4→3，3→2，2→1，共计3种不同频率的光子，故D正确。
故选BD。
12. 如图所示，细线一端固定在O点，另一端系一质量为m的小球，当小球受到竖直平面内与水平方向夹角为60°的拉力F作用时，小球恰好静止于A点且OA水平拉直。现让小球绕O点顺时针缓慢向下运动，保持拉力F与OA的夹角不变，小球可视为质点，重力加速度为g，则OA由水平变到竖直过程中绳子OA中的拉力（ ）
A. 最小值为B. 最小值为
C. 最大值为D. 最大值为
【答案】AD
【解析】
【详解】CD．令绳子与竖直方向的夹角为，对小球进行分析，根据正弦定理有
其中
当时，解得
故C错误，D正确；
AB．结合上述，当时，解得
故A正确，B错误。
故选AD。
13. 随着自动驾驶技术不断成熟，北京、上海等城市某些特定地区相继出现无人驾驶网约车，给市民出行带来方便。如图所示是两辆无人驾驶汽车在某一水平直线道路上同时同地出发运动的v—t图像，其中乙车为匀加速直线运动，甲车经匀加、匀速、匀减、静止、匀加等运动过程，两车能安全错车，均可看做质点，对两车在0~16s的运动过程，下列说法正确的是（ ）
A. 乙车经8s追上甲车
B. 乙车经追上甲车
C. 乙车追上甲车前两车最远相距20m
D. 乙车追上甲车后两车最远相距50m
【答案】BC
【解析】
【详解】A．v—t图像中，图像与时间轴所围几何图形的面积表示位移，根据图像可知，8s内甲车的位移大于乙车的位移，即乙车经8s没有追上甲车，故A错误；
B．乙车的加速度
乙12s时的速度
12s内乙的位移
乙10s时的速度
10s内乙的位移
12s内甲的位移与10s内的位移相等，大小均为
由于
表明两车相遇时刻在10s与12s之间某时刻，令为，则有
结合上述解得
即乙车经追上甲车，故B正确；
CD．乙车追上甲车前，当两者速度相等，即8s时刻的10m/s时，两车相距最远，由于v—t图像中，图像与时间轴所围几何图形的面积表示位移，根据图像可知，最远距离为
故C正确，D错误。
故选CD。
14. 我国自主研发的聚变-裂变混合反应堆的主体部分由“聚变堆芯”和“裂变包层”组成，“聚变堆芯”中氘、氚燃料发生可控热核聚变反应，输出大量高能中子，“裂变包层”中的在高能中子的作用下可转变为，经过两次衰变后可变成，发生裂变反应能够稳定、可控地输出巨大的能量。1个 核“捕捉”一个中子发生裂变反应，可产生两个新核X1、X2，同时产生x个中子。已知 核、 X1核、X2核和中子的质量分别为m、m1、m2和mn，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（ ）
A. “聚变堆芯”中发生的核反应方程为
B. 衰变为 发生了2次β衰变
C. 新核X1的比结合能小于核的比结合能
D. 1个 核发生裂变反应释放的能量
【答案】BD
【解析】
【详解】A．核反应方程两边质量数不相等，故A错误；
B．衰变为，衰变前后质量数没有变化，质子数增加了2，所以是发生了2次β衰变，故B正确；
C．1个核“捕捉”一个中子发生裂变反应，可产生两个中等质量的原子核，反应后新核的比结合能都比大，故C错误；
D．根据爱因斯坦质能方程

可知
故D正确。
故选BD。
15. 如图所示，将一个半球体置于水平地面上，经过球心有一内径很小的光滑竖井，柔软光滑的轻绳绕过井口，一端连着竖直悬于竖井中，另一端沿着球面与相连，两物体均可看成质点，整个装置处于静止状态。已知此时与半球体的球心O的连线与水平方向成θ=37°角 与半球面的动摩擦因数为0.5，并假设所受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则下列说法正确的是（ ）
A. 的最小值为
B. 的最小值为
C. 的最大值为2
D. 的最大值为
【答案】AC
【解析】
【详解】对两物体受力分析，考虑的摩擦向上和向下的两个临界，根据公式有
解得
，
故选AC。
三、实验题（本题共14分，16题6分，17题8分）
16. 实验小组利用图甲所示装置探究弹力与弹簧形变量的关系。重物放在水平放置的力传感器上面，轻质弹簧一端与重物相连，另一端与跨过处于同一水平高度的两个光滑定滑轮的细线的M端相连，调整滑轮1的位置，使其下方的细线处于竖直状态。初始时，细线各部分均伸直但无张力，滑轮2的右侧竖直固定一刻度尺，调整刻度尺的高度，使其零刻度线恰与细线的N端点对齐。现缓慢竖直向下拉端点N，分别记录端点N移动的距离x及对应的力传感器的示数。F -x关系如图乙所示，图中 、均为已知量，当地的重力加速度为g。
（1）由图乙可得弹簧的劲度系数k=_____，重物的质量m=_____。
（2）若拉动端点N时偏离了竖直方向，则弹簧劲度系数的测量值与其真实值相比将_____（填“偏大”“偏小”或“相等”）。
【答案】（1） ①. ②.
（2）偏大
【解析】
【小问1详解】
[1]对重物受力分析可知
则
对弹簧由胡克定律得
所以
弹簧的劲度系数为
[2]时，弹簧拉力为零，力传感器的示数等于重物的重力，则
解得重物的质量
【小问2详解】
若拉动端点N时偏离了竖直方向，则测量的弹簧的伸长量偏小，则弹簧劲度系数的测量值与其真实值相比将偏大。
17. 用如图所示的装置“验证玻意耳定律”。注射器针筒上所标刻度是注射器的容积，最大刻度为Vm，注射器活塞已装上钩码框架，如图所示。此外，还有一架托盘天平、若干钩码、一把刻度尺、一个针孔橡皮帽和少许润滑油，重力加速度为g。
（1）下面是实验步骤，试将空格内容补充完整。
①记下气压计所示的大气压强。用刻度尺测出注射器针筒上全部刻度的长度L，算出针筒的横截面积为_______。
②称出注射器的活塞和钩码框架的总质量M。
③把适量的润滑油抹在注射器的活塞上，将活塞插入外筒中，上下拉动活塞，使活塞与针筒的间隙内均匀地涂上润滑油。
④把活塞插到适当的位置，将注射器针筒上的小孔用橡皮帽堵住。
⑤在钩码框架两侧挂上钩码，记下挂上的钩码的质量。在达到平衡后，记下注射器中空气柱的体积，算出此时空气柱的压强________（用题目给出的已知量的符号表示）。
⑥增加钩码的个数，使钩码的质量增大为，达到平衡后，记下空气柱的体积 。算出此时空气柱的压强。
⑦如果在误差允许范围内等式 成立，即可验证玻意耳定律。
（2）对本实验下列说法正确的是 。
A. 固定注射器针筒时必须保持针筒竖直
B. 在实验过程中要用手抓牢注射器以保证其不晃动，以便眼睛平视，读数准确
C. 在活塞与针筒的间隙内均匀地涂上润滑油的目的是为了减小摩擦，没有其它作用
D. 改变钩码质量后不要立即读数，待稳定后再读数
（3）实验中测出了注射器内封闭气体的几组压强p和体积V的值后，用p作纵轴，作横轴，画出 图像如图实线所示，图像出现弯曲的可能原因是
A. 实验过程中气体温度升高
B. 实验过程中气体温度降低
C. 实验过程中堵住针孔的橡皮帽漏气
D. 在计算压强时，没有计入由于活塞和框架的重力引起的压强
【答案】（1） ①. ②. （2）AD
（3）C
【解析】
【小问1详解】
[1] 针筒的横截面积为
[2] 根据受力平衡可得
可得空气柱的压强为
【小问2详解】
A．为了减小误差，固定注射器针筒时必须保持针筒竖直，故A正确；
B．在实验过程中，为了使气体温度不变，不能用手抓牢注射器，故B错误；
C．在活塞与针筒的间隙内均匀地涂上润滑油的目的除了为了减小摩擦，还有保持密封气体质量不变的作用，故C错误；
D．改变气体的状态后不要立即读数，待稳定后再读数，故D正确。
故选AD。
【小问3详解】
图像向下弯曲，pV乘积减小，可能是实验过程中有漏气现象。
故选C。
四、计算题（18题12分，19题12分，20题12分）
18. 风力发电机的工作原理可以简化为如图所示的模型：风轮通过齿轮箱带动矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生交变电流，并通过变压器和远距离输电线路给用户供电。若发电机的矩形线圈处于磁感应强度大小为 的水平匀强磁场中，线圈面积、匝数N = 200匝、总电阻 线圈绕垂直于磁场的水平轴匀速转动，其输出端通过电刷与升压变压器的原线圈相连，输出的电压 降压变压器原、副线圈的匝数比为5：1，降压变压器的副线圈连接用电户，两变压器间的输电线损耗的功率占发电机输出功率的 两变压器均为理想变压器。若用这个供电设备给某学校供电，该校获得的工作电压220V、电功率5.5kW。求
（1）输电线总电阻R；
（2）升压变压器原、副线圈匝数比∶；
（3）发电机线圈绕轴转速n。
【答案】（1）；（2）；（3）27r/s
【解析】
【详解】（1）降压变压器两端的电功率相等，即
W
用电户的电流为
根据电流之比与线圈匝数之比的关系有
输电线损耗的功率占发电机输出功率的 则
解得
（2）根据电压之比与线圈匝数之比的关系有
，
其中
解得
（3）升压变压器原、副线圈的电流满足
发电机的总电压为
V
根据最大值的计算公式有
其中
解得
r/s
19. 如图所示，U形玻璃细管竖直放置，水平细管与U形细管底部相连通，各部分细管内径相同。初始时U形管左管上端封有气柱长度为 的气体B，右管上端开口与大气相通，左、右两侧水银面高度差为Δh=6cm，C管水银面距U形玻璃管底部距离为 水平细管内用小活塞封有长度为 的气体A。已知外界大气压强为 温度为27℃。水平细管中的水银柱足够长，水平细管内径对压强的影响忽略不计，被封气体均可看作理想气体。现采用如下两种方法，使U形玻璃管左、右两侧水银面恰好相平。
（1）将活塞缓慢向右压，该过程A、B气柱的温度均与外界相同且保持不变，求活塞移动的距离d；
（2）固定活塞，加热A部分气体，B部分气体温度保持不变，已知热力学温标与摄氏温标换算关系 求A部分气体的温度升高为多少摄氏度（结果保留1位小数）。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设玻璃管横截面积为S，活塞缓慢向右压的过程中，气体B做等温变化，根据玻意尔定律有
其中
解得气体B的长度
活塞缓慢向右压的过程中，各部分液柱移动情况示意如图
U形管左管中水银柱长度变化等于气柱B长度的变化
U形管右管中水银柱长度变化
气体A做等温变化
根据玻意尔定律有
解得气体A的长度
活塞移动的距离等于A部分气体长度的变化加上U形管左右两侧水银柱长度的变化，所以
（2）根据理想气体状态方程
其中
代入数据得
即A部分气体的温度升高为
20. 驾驶汽车变线超车需要良好的车技和判断力。下图演示了甲车变线超车的过程，乙车与丙车正常匀速行驶，速度均为 甲车速度 甲车车身长度 从超出乙车2个车位后（沿行进方向，甲车头到乙车头距离为2d）开始并线，到完成并线，恰好需要 时间。甲车在变线并道过程中，沿前进方向的速度不变，横向移动的速度可忽略，且其并道后立刻以大小为（的加速度减速刹车，保证车头与前面丙车车尾的距离不小于=5m。求
（1）甲车刚刚并线结束时，甲车车尾与乙车车头之间的距离；
（2）乙车车头到丙车车尾之间距离L至少有多大，甲车才能安全并道成功；
（3）若因前面出现事故，甲车并线后立即以大小。的加速度刹车，而此时乙车来不及反应，继续匀速运动。则从甲刹车开始
i.甲车车尾与乙车车头的最大距离为多少；
ii.经多长时间甲乙两车相撞。
【答案】（1）10m；（2）26.2m；（3）i．12.25m；ii．2.6s
【解析】
【详解】（1）由题可知甲车刚刚并线结束时，甲车比乙车多行驶的距离为
m
则甲车车尾与乙车车头之间的距离为
m
（2）并线完成后，甲车立刻以大小为的加速度匀减速刹车，设经过时间，丙车和甲车共速，则有
s
则甲车的位移为
m
乙车的位移为
m
此时甲车前端与乙车前端相距
m
此时甲车车头与前面丙车车尾的距离最小为=5m，乙车车头到丙车车尾之间距离至少为
m
（3）i．设甲车与乙车共速的时间为，则有
s
甲车车尾与乙车车头的最大距离为
m
ii．设甲车刹车的时间为，则有
s
甲车的位移为
m
乙车的位移为
m
此时由于
m<10m
则甲车停止后，乙继续向前行驶，有
s
甲乙两车相撞用时
s