2023-2024学年江苏省南京市第五高级中学高二（下）期末物理试卷

这是一份2023-2024学年江苏省南京市第五高级中学高二（下）期末物理试卷，共17页。试卷主要包含了单选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
1．（4分）放射性同位素热电机是各种深空探测器中最理想的能量源，它不受温度及宇宙射线的影响，使用寿命可达十几年。我国的火星探测车用放射性材料器Pu作为燃料，其原理为Pu发生α衰变时将释放的能量转化为电能，衰变方程为Pu→XHe，以Z和N分别表示X的电荷数和中子数，下列判断正确的是（ ）
A．Z＝90，N＝142B．Z＝92，N＝144
C．Z＝92，N＝142D．Z＝90，N＝144
2．（4分）以下说法中正确的是（ ）
A．甲图是α粒子散射实验示意图，当显微镜在a、b、c、d中的d位置时荧光屏上接收到的α粒子数最多
B．乙图是氢原子的能级示意图，氢原子从n＝2能级跃迁到n＝4能级时放出了一定能量的光子
C．丙图是光电效应实验示意图，当光照射锌板时，验电器的指针发生了偏转，验电器的金属杆带正电荷
D．爱因斯坦在研究黑体辐射的基础上，提出了量子理论，丁图是描绘两种温度下黑体辐射强度与波长的关系图
3．（4分）如图所示，用可拆变压器探究原、副线圈电压与匝数的关系。A线圈“0”“8”对应接线柱间的匝数为800，通过导线a、b接e＝24sin（100πt）V的正弦交流电；B线圈“0”“4”对应的匝数为400，通过导线c、d接交流电压表，该表读数可能为（ ）
A．9.6VB．12.0VC．24.0VD．36.0V
4．（4分）某同学用如图所示的装置，探究等温情况下一定质量的气体压强与体积的关系，下列说法正确的是（ ）
A．该实验必须保证良好的密封性
B．该实验必须测量柱塞的直径
C．应快速移动柱塞，以减少气体向环境中放热
D．为方便操作，可用手握住注射器再推拉柱塞
5．（4分）光电管是应用光电效应原理制成的光电转换器件，在有声电影、自动计数、自动报警等方面有着广泛的应用。现有含光电管的电路如图（a）所示，图（b）是用甲、乙、丙三束光分别照射光电管得到的I﹣U图线，Uc1、Uc2表示遏止电压。下列说法中正确的是（ ）
A．甲、乙、丙三束光的光子动量p甲＝p乙＞p丙
B．若甲光能使处于基态的氢原子电离，则丙光也一定能
C．分别用甲光、丙光照射同一双缝干涉实验装置，甲光照射比丙光照射形成的干涉条纹间距窄
D．甲光照射时比丙光照射时产生的光电子的最大初动能大
6．（4分）如图甲所示，在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环，磁场的磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。规定磁场竖直向上为正，导体环中电流沿顺时针方向（俯视）为正，导体环中感应电流随时间变化的图像正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
7．（4分）某同学利用如图所示装置测量某种单色光的波长。若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹中心到第n条暗条纹中心之间的距离为Δx，下列说法正确的是（ ）
A．中央亮纹最亮最宽
B．测得单色光的波长
C．将单缝向双缝靠近，干涉条纹宽度不变
D．将屏向远离双缝的方向移动，可以增加从目镜中观察到的条纹个数
8．（4分）如图所示，粗细均匀的一根木筷，下端绕几圈铁丝，竖直浮在水杯中。将木筷竖直提起一段距离，然后由静止释放并开始计时，木筷就在水中上下振动，在一段时间内木筷在竖直方向可近似看作简谐运动。若取竖直向上为正方向，图中描述木筷振动的图像正确的是（ ）
A．B．
C．D．
9．（4分）图甲是一列简谐横波在t＝0.1s时刻的波形图，P是平衡位置在x＝1.5m处的质点，Q是平衡位置在x＝12m处的质点；图乙为质点Q的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A．这列波沿x轴负方向传播
B．在t＝0.25s时，质点P的位置坐标为
C．从t＝0.1s到t＝0.25s的过程中，质点Q的位移大小为30cm
D．从t＝0时刻开始计时，质点P在t＝（0.125+0.2n）s时（n＝0、1、2…）到达波峰
10．（4分）如图所示，在竖直向下的匀强磁场B中，将一根水平放置的金属棒ab以某一水平速度v0抛出，金属棒在运动过程中始终保持水平且未离开磁场区域，不计空气阻力，下列关于金属棒在运动过程中的说法正确的是（ ）
A．机械能保持不变
B．感应电动势越来越大
C．a点电势比b点电势高
D．所受重力的功率保持不变
11．（4分）如图为理想LC振荡电路工作中的某时刻，电容器两极板间的场强E的方向与线圈内的磁感应强度的方向如图所示，M是电路中的一点。下列说法中正确的是（ ）
A．电路中的磁场能在增大
B．流过M点的电流方向向右
C．电路中电流正在减小
D．电容器所带电荷量正在减少
二、实验题（12分）
12．（12分）某实验小组用单摆测重力加速度。
（1）下列悬挂单摆的装置中最合理的是 。
（2）单摆固定在铁架台上，刻度尺竖直放置，0刻度与单摆悬挂点对齐并靠近单摆，如下图。测得单摆的摆长L＝ cm（结果保留小数点后2位）。
（3）由于悬挂点松动，单摆实际摆长比测量值大，则测量出的重力加速度比实际值 （填“偏大”、“偏小”或“准确”）。
（4）另一组同学测出了摆线长度L和摆动周期T，如图a所示。通过改变悬线长度L，测出对应的摆动周期T，获得多组T与L，再以T2为纵轴、L为横轴画出函数关系图像如图b所示。由图像可知，当地重力加速度g＝ m/s2（结果用含π的表达式）。
三、解答题（13题8分，14题8分，15题13分，16题15分）
13．（8分）如图所示，直角三角形ABC为三棱镜的横截面，∠B＝60°，C＝90°，真空中一束与BC边成θ＝30°角的单色光线从BC边的中点O射入棱镜，在AC边反射后从AB边射出。已知BC边长为，光在真空中传播的速度c＝3×108m/s，棱镜对该光的折射率为。
求：（1）光在AC边的反射角；
（2）光在三棱镜中的传播时间。
14．（8分）一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p﹣V图像如图所示。已知该气体在状态A时的热力学温度为450K，求图示热力学过程中：
（1）该气体在状态B时的热力学温度；
（2）该气体从状态A到状态C全程是吸热还是放热？与外界交换的热量是多少。
15．（13分）如图所示为一交流发电机的原理示意图，装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，发电机的矩形线圈abcd在磁场中可绕过bc边和ad边中点且垂直于磁场方向的水平轴OO′匀速转动。为了便于观察，图中发电机的线圈只画出了其中的1匝，用以说明线圈两端的连接情况。线圈在转动过程中可以通过滑环和电刷保持其两端与外电路的定值电阻R连接。已知矩形线圈ab边和cd边的长度L1＝20cm，bc边和ad边的长度L2＝25cm，匝数n＝100匝，线圈转动的角速度ω＝200rad/s，匀强磁场的磁感应强度B＝0.4T。线圈的总电阻r＝1Ω，外电路的定值电阻R＝9Ω，其余电阻不计。电流表和电压表均为理想电表，滑环与电刷之间的摩擦及空气阻力均可忽略不计，图示位置线圈平面和磁场方向垂直。求：
（1）线圈从图示位置开始转过30°时的瞬时感应电动势e；
（2）线圈匀速转动过程中电流表的示数I；
（3）线圈从图示位置转过180°的过程中流过电阻R的电荷量。
16．（15分）在高能物理研究中，粒子回旋加速器起着重要作用，如图甲为它的示意图．它由两个铝制D型金属扁盒组成，两个D形盒正中间开有一条窄缝．两个D型盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压．图乙为俯视图，在D型盒上半面中心S处有一正离子源，它发出的正离子，经狭缝电压加速后，进入D型盒中．在磁场力的作用下运动半周，再经狭缝电压加速．如此周而复始，最后到达D型盒的边缘，获得最大速度，由导出装置导出．已知正离子的电荷量为q，质量为m，加速时电极间电压大小为U，磁场的磁感应强度为B，D型盒的半径为R．每次加速的时间很短，可以忽略．正离子从离子源出发时的初速度为零．
（1）为了使正离子每经过窄缝都被加速，求交变电压的频率；
（2）求离子能获得的最大动能；
（3）求离子第1次与第n次在下半盒中运动的轨道半径之比．
2023-2024学年江苏省南京市第五高级中学高二（下）期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、单选题（每小题4分，共44分）
1．（4分）放射性同位素热电机是各种深空探测器中最理想的能量源，它不受温度及宇宙射线的影响，使用寿命可达十几年。我国的火星探测车用放射性材料器Pu作为燃料，其原理为Pu发生α衰变时将释放的能量转化为电能，衰变方程为Pu→XHe，以Z和N分别表示X的电荷数和中子数，下列判断正确的是（ ）
A．Z＝90，N＝142B．Z＝92，N＝144
C．Z＝92，N＝142D．Z＝90，N＝144
【答案】C
2．（4分）以下说法中正确的是（ ）
A．甲图是α粒子散射实验示意图，当显微镜在a、b、c、d中的d位置时荧光屏上接收到的α粒子数最多
B．乙图是氢原子的能级示意图，氢原子从n＝2能级跃迁到n＝4能级时放出了一定能量的光子
C．丙图是光电效应实验示意图，当光照射锌板时，验电器的指针发生了偏转，验电器的金属杆带正电荷
D．爱因斯坦在研究黑体辐射的基础上，提出了量子理论，丁图是描绘两种温度下黑体辐射强度与波长的关系图
【答案】C
3．（4分）如图所示，用可拆变压器探究原、副线圈电压与匝数的关系。A线圈“0”“8”对应接线柱间的匝数为800，通过导线a、b接e＝24sin（100πt）V的正弦交流电；B线圈“0”“4”对应的匝数为400，通过导线c、d接交流电压表，该表读数可能为（ ）
A．9.6VB．12.0VC．24.0VD．36.0V
【答案】A
4．（4分）某同学用如图所示的装置，探究等温情况下一定质量的气体压强与体积的关系，下列说法正确的是（ ）
A．该实验必须保证良好的密封性
B．该实验必须测量柱塞的直径
C．应快速移动柱塞，以减少气体向环境中放热
D．为方便操作，可用手握住注射器再推拉柱塞
【答案】A
5．（4分）光电管是应用光电效应原理制成的光电转换器件，在有声电影、自动计数、自动报警等方面有着广泛的应用。现有含光电管的电路如图（a）所示，图（b）是用甲、乙、丙三束光分别照射光电管得到的I﹣U图线，Uc1、Uc2表示遏止电压。下列说法中正确的是（ ）
A．甲、乙、丙三束光的光子动量p甲＝p乙＞p丙
B．若甲光能使处于基态的氢原子电离，则丙光也一定能
C．分别用甲光、丙光照射同一双缝干涉实验装置，甲光照射比丙光照射形成的干涉条纹间距窄
D．甲光照射时比丙光照射时产生的光电子的最大初动能大
【答案】B
6．（4分）如图甲所示，在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环，磁场的磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。规定磁场竖直向上为正，导体环中电流沿顺时针方向（俯视）为正，导体环中感应电流随时间变化的图像正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】D
7．（4分）某同学利用如图所示装置测量某种单色光的波长。若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹中心到第n条暗条纹中心之间的距离为Δx，下列说法正确的是（ ）
A．中央亮纹最亮最宽
B．测得单色光的波长
C．将单缝向双缝靠近，干涉条纹宽度不变
D．将屏向远离双缝的方向移动，可以增加从目镜中观察到的条纹个数
【答案】C
8．（4分）如图所示，粗细均匀的一根木筷，下端绕几圈铁丝，竖直浮在水杯中。将木筷竖直提起一段距离，然后由静止释放并开始计时，木筷就在水中上下振动，在一段时间内木筷在竖直方向可近似看作简谐运动。若取竖直向上为正方向，图中描述木筷振动的图像正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】A
9．（4分）图甲是一列简谐横波在t＝0.1s时刻的波形图，P是平衡位置在x＝1.5m处的质点，Q是平衡位置在x＝12m处的质点；图乙为质点Q的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A．这列波沿x轴负方向传播
B．在t＝0.25s时，质点P的位置坐标为
C．从t＝0.1s到t＝0.25s的过程中，质点Q的位移大小为30cm
D．从t＝0时刻开始计时，质点P在t＝（0.125+0.2n）s时（n＝0、1、2…）到达波峰
【答案】B
10．（4分）如图所示，在竖直向下的匀强磁场B中，将一根水平放置的金属棒ab以某一水平速度v0抛出，金属棒在运动过程中始终保持水平且未离开磁场区域，不计空气阻力，下列关于金属棒在运动过程中的说法正确的是（ ）
A．机械能保持不变
B．感应电动势越来越大
C．a点电势比b点电势高
D．所受重力的功率保持不变
【答案】A
11．（4分）如图为理想LC振荡电路工作中的某时刻，电容器两极板间的场强E的方向与线圈内的磁感应强度的方向如图所示，M是电路中的一点。下列说法中正确的是（ ）
A．电路中的磁场能在增大
B．流过M点的电流方向向右
C．电路中电流正在减小
D．电容器所带电荷量正在减少
【答案】C
二、实验题（12分）
12．（12分）某实验小组用单摆测重力加速度。
（1）下列悬挂单摆的装置中最合理的是 D 。
（2）单摆固定在铁架台上，刻度尺竖直放置，0刻度与单摆悬挂点对齐并靠近单摆，如下图。测得单摆的摆长L＝ 97.10 cm（结果保留小数点后2位）。
（3）由于悬挂点松动，单摆实际摆长比测量值大，则测量出的重力加速度比实际值 偏小 （填“偏大”、“偏小”或“准确”）。
（4）另一组同学测出了摆线长度L和摆动周期T，如图a所示。通过改变悬线长度L，测出对应的摆动周期T，获得多组T与L，再以T2为纵轴、L为横轴画出函数关系图像如图b所示。由图像可知，当地重力加速度g＝ π2 m/s2（结果用含π的表达式）。
【答案】（1）D；（2）97.10；（3）偏小；（4）π2。
三、解答题（13题8分，14题8分，15题13分，16题15分）
13．（8分）如图所示，直角三角形ABC为三棱镜的横截面，∠B＝60°，C＝90°，真空中一束与BC边成θ＝30°角的单色光线从BC边的中点O射入棱镜，在AC边反射后从AB边射出。已知BC边长为，光在真空中传播的速度c＝3×108m/s，棱镜对该光的折射率为。
求：（1）光在AC边的反射角；
（2）光在三棱镜中的传播时间。
【答案】（1）光在AC边的反射角为60°；
（2）光在三棱镜中的传播时间为3×10﹣9s。
14．（8分）一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p﹣V图像如图所示。已知该气体在状态A时的热力学温度为450K，求图示热力学过程中：
（1）该气体在状态B时的热力学温度；
（2）该气体从状态A到状态C全程是吸热还是放热？与外界交换的热量是多少。
【答案】（1）该气体在状态B时的热力学温度为150K；
（2）气体从状态A到状态C过程中是吸热，吸收的热量为200J。
15．（13分）如图所示为一交流发电机的原理示意图，装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，发电机的矩形线圈abcd在磁场中可绕过bc边和ad边中点且垂直于磁场方向的水平轴OO′匀速转动。为了便于观察，图中发电机的线圈只画出了其中的1匝，用以说明线圈两端的连接情况。线圈在转动过程中可以通过滑环和电刷保持其两端与外电路的定值电阻R连接。已知矩形线圈ab边和cd边的长度L1＝20cm，bc边和ad边的长度L2＝25cm，匝数n＝100匝，线圈转动的角速度ω＝200rad/s，匀强磁场的磁感应强度B＝0.4T。线圈的总电阻r＝1Ω，外电路的定值电阻R＝9Ω，其余电阻不计。电流表和电压表均为理想电表，滑环与电刷之间的摩擦及空气阻力均可忽略不计，图示位置线圈平面和磁场方向垂直。求：
（1）线圈从图示位置开始转过30°时的瞬时感应电动势e；
（2）线圈匀速转动过程中电流表的示数I；
（3）线圈从图示位置转过180°的过程中流过电阻R的电荷量。
【答案】（1）线圈从图示位置开始转过30°时的瞬时感应电动势e的大小为200V；
（2）线圈匀速转动过程中电流表的示数I大小为；
（3）线圈从图示位置转过180°的过程中流过电阻R的电荷量为0.4C。
16．（15分）在高能物理研究中，粒子回旋加速器起着重要作用，如图甲为它的示意图．它由两个铝制D型金属扁盒组成，两个D形盒正中间开有一条窄缝．两个D型盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压．图乙为俯视图，在D型盒上半面中心S处有一正离子源，它发出的正离子，经狭缝电压加速后，进入D型盒中．在磁场力的作用下运动半周，再经狭缝电压加速．如此周而复始，最后到达D型盒的边缘，获得最大速度，由导出装置导出．已知正离子的电荷量为q，质量为m，加速时电极间电压大小为U，磁场的磁感应强度为B，D型盒的半径为R．每次加速的时间很短，可以忽略．正离子从离子源出发时的初速度为零．
（1）为了使正离子每经过窄缝都被加速，求交变电压的频率；
（2）求离子能获得的最大动能；
（3）求离子第1次与第n次在下半盒中运动的轨道半径之比．
【答案】见试题解答内容
声明：试题解析著作权属菁优网所有，未经书面同意，不得复制发布日期：2025/1/8 9:45:58；用户：秦子政；邮箱：13669037329；学号：41037197题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
答案
C
C
A
A
B
D
C
A
B
A
C