江苏省南京市2024-2025学年高二（下）期末物理试卷

这是一份江苏省南京市2024-2025学年高二（下）期末物理试卷，共11页。试卷主要包含了单选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.下列关于物理学史的说法中，正确的是( )
A. 贝克勒尔发现了天然放射性现象，说明原子具有核式结构
B. 爱因斯坦最先发现了光电效应现象
C. J.J汤姆孙发现了电子，并测出了电子的电荷量
D. G.P汤姆孙通过实验得到电子衍射图像，说明实物粒子也具有波动性
2.已知铋210的半衰期是5天，40g铋210衰变后还剩5g，需要经过( )
A. 20天B. 15天C. 10天D. 5天
3.炎炎夏日，人们常用空调降温，一段时间后房间内从33℃降至26℃并保持恒温。房间内的气体可视为理想气体，若将一杯装有花粉的10℃水置于该房间内，下列说法正确的是( )
A. 空调制冷的过程是自发的
B. 室内每个气体分子的运动速率都小于室外每个气体分子的运动速率
C. 降温过程中，花粉运动的激烈程度会减弱
D. 花粉颗粒在水中做布朗运动，反映了花粉分子在不停地做无规则运动
4.与下列图片相关的物理知识说法正确的是( )
A. 甲图为黑体辐射强度与辐射光波长的关系，其中T2对应的温度更高
B. 乙图中温度为T4对应的气体分子热运动的平均动能较大
C. 丙图中干簧管是通过电流受到的安培力来控制电路的通断
D. 丁图为康普顿散射实验，散射光中出现波长变长的成分，支持了光的“波动说”
5.电子显微镜利用电子束作为光源，把电子加速后，由于电子的德布罗意波比可见光波长(380−750nm)短得多，衍射现象的影响很小，具有极高的分辨率。如图所示为电子显微镜下的蔗糖颗粒，下列说法正确的是( )
A. 增大加速电子的电压可以提高电子显微镜的分辨率
B. 电子的德布罗意波长比红外线波长更长
C. 由图可知，蔗糖颗粒是单晶体，具有各向同性的特点
D. 蔗糖颗粒受潮后粘在一起形成没有规则形状的糖块，蔗糖糖块是非晶体
6.如图所示是一定质量的理想气体从状态a到状态b的P−V图像，线段ab的反向延长线过原点。下列说法正确的是( )
A. ab是一条等温线
B. ab过程中气体放出热量
C. ab过程中气体对外界做功为1.5P0V0
D. ab过程的T−V图像也是一条延长线过原点的直线
7.在断电自感的演示实验中，用小灯泡、带铁芯的电感线圈L和定值电阻R等元件组成如图甲所示电路。闭合开关，待电路稳定后，两支路电流分别为I1和I2。断开开关前后的一小段时间内，电路中电流随时间变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 断开开关前灯泡中电流为I2
B. 灯泡电阻小于电阻R和线圈L的总电阻
C. 断开开关后小灯泡瞬间熄灭
D. 断开开关后电阻R所在支路电流如曲线b所示
8.图甲为某车载收音机调台画面，收音机的调谐电路如图乙所示，图丙为调谐电路中接收到的感应电流i随时间t的变化规律。下列说法正确的是( )
A. 图甲显示此时车上接收的是“调幅”信号
B. 在t1∼t2时间内，电容器C正在放电
C. 收音机经过调谐后可以直接得到我们所需要的声音信号
D. 若想接收“FM89.5”信号需要将可变电容器的电容减小
9.回旋加速器在放射性同位素生产、癌症治疗等领域应用广泛。如图所示的回旋加速器，D形盒置于匀强磁场中，两盒间高频电源的频率为f。一个质子(电荷量为e，质量为m)从中心粒子源释放，多次回旋加速后从D形盒边缘射出轰击镍核(2864Ni)，产生不稳定的放射性同位素(2964Cu)，该同位素可以发生β衰变，辐射杀伤肿瘤细胞。关于此过程下列说法正确的是( )
A. 2964Cu的比结合能比 2864Ni的比结合能小
B. 该回旋加速器也可直接用来给α粒子加速
C. 所加匀强磁场的磁感应强度πmfe
D. 仅使高频交流电电压加倍，粒子最终获得的动能加倍
10.图甲所示为我国“南锟”号，是世界上首台达到兆瓦级的漂浮式波浪能发电装置。其使用的旋转磁极式发电机的简化装置如图乙所示，矩形线圈abcd固定不动，磁铁绕OOˈ轴转动，初始时，abcd与OOˈ在同一平面内。下列判断正确的是( )
A. 若磁铁匀速转动，线圈中电流保持不变B. 初始时线圈中电流为零
C. 若磁铁转过90°时，线圈中电流为零D. 初始时刻线圈中电流方向为abcd
11.如图所示，匝数为20匝、面积为10cm2的交流发电机线圈在磁感应强度为1T的匀强磁场中匀速转动。线圈平面与磁场平行时开始计时，通过一理想自耦变压器对外供电，转动角速度为50rad/s，线圈内阻不计，电压表为理想电压表。则下列说法正确的是( )
A. 电压表V示数为1V
B. 线圈产生的电动势的瞬时值表达式为e= 22cs50πt(V)
C. 当滑动变阻器滑片向上滑动时，流经灯泡的电流不变
D. 当自耦变压器滑片P向上滑动时，灯泡变亮
二、实验题：本大题共1小题，共15分。
12.某实验小组设计了一种测温装置，其结构如图甲所示，玻璃泡A内封有一定质量的气体，与A相连的细管B插在水银槽中，并保持装置竖直，管内水银面的高度x即可反映泡内气体的温度，即环境温度，并可由B管上的刻度直接读出。设B管的体积与A泡的体积相比可略去不计且忽略毛细现象的影响。该小组在某恒定大气压下提供不同的环境温度对B管进行温度刻度。
(1)此测温装置中，由于B管很细，测温过程近似是一个______过程(选填“等温”、“等压”或“等容”)；
(2)若某次测量中，该测温装置略有倾斜，这对测量结果______(选填“有”或“无”)影响。
(3)某次实验中测得的管内水银面的高度x随热力学温度T的变化情况绘制成图线后如图乙所示。
根据图像和测温装置推断出实验时的大气压强值p0=________cmHg，玻璃泡A内气体压强p和气体温度T的比例常量C=__________cmHg/K。(假设实验过程中p0值是不变的)
(4)由于大气压要随季节和天气变化，所以用这种测温装置来测量温度不可避免地会产生误差，若有一次测量时大气压强p′0比上述大气压p0低了1cmHg，那么此次测量的温度测量值与其实际的真实值相比__________(选填“偏大”或“偏小”)。
三、计算题：本大题共4小题，共41分。
13.嫦娥六号除了太阳能板之外，还带了一块“核电池“。某核电池中一个静止的原子核 84210P发生了一次α衰变，放射出的 ​24He核质量为m，速度的大小为v，生成的新核Pb质量为M。
(1)写出该衰变的核反应方程；
(2)若该核反应过程中释放的核能全部转化为动能，求衰变过程释放的核能。
14.如图甲所示为测量阴极射线比荷的实验装置，阴极射线管K极出来的阴极射线经过电场加速后，水平射入长度为L的C、D平行板间，接着在荧光屏中心出现荧光斑O，若在C、D间加上某方向的匀强磁场B(图中未画)后，阴极射线将向上偏转，且偏转角为θ；如果在C、D间再如图所示的电场E后，荧光斑恰好回到荧光屏中心，问：
(1)阴极射线带正电还是带负电？第一次所加磁场的方向如何？
(2)若平行板长度L、电场强度E、磁感应强度B和偏转角θ的大小已知，求阴极射线的比荷的表达式。
15.如图甲为研究光电效应的实验装置，图乙为氢原子的能级图。原子从能级n=5向n=2跃迁所放出的光子，正好使某种金属材料产生光电效应。现有一群处于n=5能级的氢原子向较低能级跃迁时所发出的光照射该金属。则：
(1)该金属的逸出功为多少？
(2)一群处于n=5的能级的氢原子向低能级跃迁，可以辐射几种频率的光子？在辐射出的各种频率的光子中，能使该金属发生光电效应的频率共有多少种？
(3)这些光子使该金属材料产生光电效应时，若电压表的示数为5V，求到达阳极的光电子的最大动能。
16.如图甲所示，列车进站时利用电磁制动技术产生的电磁力来刹车。某种列车制动系统核心部分的模拟原理图如图乙所示。在光滑水平地面上方存在着水平方向上的磁场，磁感应强度大小均为B=1T，磁场方向垂直于纸面向里、向外分区域交替排列，依次编号为区域1、2、3、4…，磁场区域足够多，每个区域的边界均保持竖直，且各区域宽度相等均为L=0.1m。现有一个正方形线圈，边长也为L=0.1m，线圈匝数n=100，总电阻R=10Ω，质量为m=1kg，以初速度v0=10m/s向右滑入磁场区域，重力加速度g=10m/s2。
(1)线圈从开始进入区域1到刚要进入区域2的过程中，求流经线圈的电荷量；
(2)线圈从开始进入区域1到刚要进入区域2的过程中，求线圈产生的焦耳热；
(3)线圈从开始运动到最终停止，求线框右侧边完整经过的磁场个数。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】略
2.【答案】B
【解析】略
3.【答案】C
【解析】略
4.【答案】B
【解析】略
5.【答案】A
【解析】略
6.【答案】C
【解析】略
7.【答案】A
【解析】略
8.【答案】D
【解析】略
9.【答案】A
【解析】略
10.【答案】C
【解析】略
11.【答案】C
【解析】略
12.【答案】(1)等容
(2)有
(3)[1]75 [2]0.2
(4)偏大
【解析】(1)(2)略
(3)[1][2]由题意可知玻璃泡A内气体发生的是等容变化，设气体压强为 p ，根据查理定律可得 pT=C
设水银密度为 ρ ，重力加速度为 g ，则有 p=p0−ρgx
联立解得 x=−CTρg+p0ρg
可知 x−T 图像的纵轴截距为 b=p0ρg=75cm
则大气压强为 p0=75cmHg x−T 图像的斜率绝对值为 k=75375cm/K=0.2cm/K=Cρg
则气体压强 p 和气体温度 T 的比例常量为 C=0.2cmHg/K
(4)有一次测量时大气压强 p′0 比上述大气压 p0 低了 1cmHg ，假设此时汞柱高为 x0 ，对应的温度测量值为 T测 ，此时的温度真实值为 T真 ，根据查理定律可得 p0−ρgx0T测=p′0−ρgx0T真
由于 p0>p′0 ，可得 T测>T真
此次测量的温度测量值与其实际的真实值相比偏大。
13.【答案】解：(1)根据质量数守恒和电荷数守恒可得该衰变的核反应方程
84210P→24He+82206Pb
(2)规定新核运动方向为正方向，由动量守恒定律
0=Mv′−mv
由能量守恒定律可知，该衰变过程释放的核能为
ΔE=12Mv′2+12mv2
联立解得：ΔE=(M+m)mv22M
答：(1)该衰变的核反应方程为 84210P→24He+82206Pb；
(2)衰变过程释放的核能为(M+m)mv22M。
【解析】(1)根据质量数守恒和电荷数守恒得出衰变的方程；
(2)根据动量守恒及能量守恒定律求解。
本题主要考查了衰变及动量守恒定律的应用，熟悉核反应方程的写法，结合动量守恒定律和能量守恒即可完成分析。
14.【答案】解：(1)由题意可知电场力方向向下，根据极板正负可知电场向上，
因此阴极射线带负电。
由于所加磁场使阴极射线受到向上的洛伦兹力，
由左手定则得磁场的方向垂直纸面向外。
(2)设此射线中的粒子带电荷量为q，质量为m，当射线在 DG 间做匀速直线运动时，有
qE=Bqv ①
当射线在 DG 间的磁场中偏转时，有Bqv=mv2r ②
同时又有L=r⋅sinθ ③
联立①②③得 qm=EsinθB2L

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】解：(1)原子从能级 n=5向 n=2跃迁所辐射的光子，正好使某种金属材料产生光电效应，则逸出功为
W0=hνc=E5−E2=−0.54eV−(−3.4eV)=2.86eV
(2)一群处于n=5的能级的氢原子向低能级跃迁，
可以辐射 5×42=10 种频率的光子；
要使金属发生光电效应，光子能量需要大于等于 2.86eV ，
对应的能级跃迁有 5→2 、 5→1 、 4→1 、 3→1 、 2→1 五种，
所以能使该金属发生光电效应的频率共有5种。
(3)能级跃迁产生的最大光子能量为 5→1 ，对应光子能量为
hν=E5−E1=−0.54eV−(−13.6eV)=13.06eV
产生的最大初动能的最大值
E km=hν−W0=13.06eV−2.86eV=10.2eV
在5V的正向电压下，加速，至阳极时，动能为15.2eV

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
16.【答案】解：(1)进入1区域，右边切割磁感线产生感应电动势 E=nBL2Δt
由欧姆定律有 I=ER
则电荷量 q=I⋅Δt
联立解得 q=0.1C
(2)线圈进入1区域的过程中做变减速运动，取一短暂时间 Δt′ ，由动量定理有−nBILΔt′=mΔv
微元累加有 −nBLq=mv1−mv0
根据能量守恒有 Q=12mv02−12mv12
代入数据解得 Q=9.5J
(3)当线圈进入2区域以后的磁场时，左右两边均在切割磁感线。故在某一时刻的电动势E′=2nBLv2
此时电流为 I′=E′R
线圈受到的安培力 F=2nI′LB
取一短暂时间 Δt′′ ，由动量定理有 −FΔt′′=mΔv
微元累加可得 −4n2B2L2xR=0−mv1
代入数据得 x=0.225m
故线圈穿过的磁场个数为N=1+xL=3.25
线框右侧边完整经过的磁场个数为3个。

【解析】详细解答和解析过程见【答案】甲
乙