【上海名校精品卷】上海市上师大附中2024学年高二下期末物理试卷（文字版含答案）

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（考试时间：60分钟 满分：100分）
一、组成物质的分子（19分）
物质是由分子组成的，人类无法直接观察分子的运动，通过分析各种宏观现象来获得分子运动和相互作用的信息。分子的运动也对应着能量的转化和守恒。
1. （多选）下列关于各种材料的说法正确的是（ ）
A. 液晶既有液体的流动性，又有光学性质的各向同性
B. 半导体材料的导电性能通常介于金属导体和绝缘体之间
C. 物质的微粒小到纳米数量级，其性质会发生很多变化
D. 单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点
2. （多选）某气体的摩尔质量为M，分子质量为m。若1摩尔该气体的体积为Vm，密度为 ρ，则该气体单位体积分子数为（阿伏伽德罗常数为NA）（ ）
A. B. C. D.
3. （多选）航天员在空间站用小水球进行了一场类似于乒乓球的比赛，使用普通球拍击球时，水球被粘在球拍上，在球拍上包上毛巾后再击球，水球不仅没有被吸收，反而弹开了，下列说法正确的有（ ）
A. 水滴呈球形是由于水的表面张力
B. 水球被粘在球拍上是因为球拍表面对水是浸润的
C. 毛巾表面布满了疏水的微绒毛，对水是不浸润的
D. 水球弹开的原因是“毛巾球拍”对水球的力大于水球对“毛巾球拍”的力
4.两个分子间的作用力随分子间距离的变化如图所示，当分子间距从r2变为r1的过程中（ ）
A. 分子势能一直减小
B. 分子势能先减小后增大
C. 分子势能一直增大
D. 分子势能先增大后减小
5. 某双层玻璃保温杯夹层中有少量空气，温度为27℃时，压强为3.0×105 Pa。当夹层中空气温度升高了10℃，则此时夹层中空气的压强为______Pa。如图是温度升高前后空气分子速率分布规律示意图，则温度升高后相应的曲线是______（选填“①”“②”）。
二、气压式升降椅（15分）
如图，某款气压式升降椅通过与椅面连接的气缸上下运动来控制椅子升降，气动杆固定在底座上，气缸与气动杆之间密闭一定质量的空气（气缸的气密性、导热性良好，不计气缸与气动杆间的摩擦）。已知椅面与气缸的总质量为6.0kg，气动杆的横截面积为30cm2。（大气压强p0 = 1.0×105 Pa，重力加速度大小g = 10m/s2）
6.没有任何物体放置在椅面上时，
（1）密闭空气的压强为（ ）
A.1.5×104 PaB.8.0×104 PaC.1.0×105 PaD.1.2×105 Pa
（2）若降低室温，椅面将（ ）
A.上升B.保持不动C.下降
（3）在室温降低的过程中，密闭气体的（ ）
A.内能不断减小，向外放出热量B.内能不断减小，从外界吸收热量
C.内能保持不变，向外放出热量D.内能保持不变，从外界吸收热量
7.在室温恒定的房间中，质量为54kg的某同学坐上空的椅面（双脚始终悬空），椅面缓慢下降12cm后达到稳定状态。该同学坐上椅面前气缸内密闭气柱的长度为______cm。
8.密封于气缸中的理想气体，从状态依次经过ab、bc和cd三个热力学过程达到状态d。若该气体的体积V随热力学温度T变化的V-T图像如图所示，则对应的气体压强p随T变化的p-T图像正确的是（ ）
A. B. C. D.
三、光的认识（8分）
人类对光的本性的认识经历了曲折的、螺旋式上升的过程．双缝干涉、光电效应等具有里程碑意义的实验，逐渐揭开了光的神秘面纱．推动了量子力学的发展。
9. （多选）如图1所示，三束由氢原子发出的可见光P、Q、R分别由真空玻璃管的窗口射向阴极K。调节滑动变阻器，记录电流表与电压表示数，两者关系如图2所示。下列说法正确的是（ ）
A. 分别射入同一单缝衍射装置时，Q的中央亮纹比R宽
B. P、Q产生的光电子在K处最小德布罗意波长，P大于Q
C. 氢原子向第一激发态跃迁发光时，三束光中Q对应的能级最高
D. 对应于图2中的M点，单位时间到达阳极A的光电子数目，P多于Q
10.（多选）用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图 (a)、(b)、(c) 所示的图像，则（ ）
A. 图像 (a) 表明光具有粒子性
B. 图像 (c) 表明光具有波动性
C. 用紫外光观察不到类似的图像
D. 实验表明光是一种概率波
四、氢原子光谱（13分）
氢原子光谱是指氢原子内的电子在不同能级跃迁时所发射或吸收不同波长的光子而得到的光谱。玻尔理论对其进行了解释，如图为氢原子的能级图。（普朗克常量h = 6.63×10-34 J·s，元电荷e = 1.6×10-19 C）
11.玻尔运用经典理论结合量子化假设描述了氢原子的轨道和能级。
（1）n为量子数，rn、En分别表示第n条可能的轨道半径和电子处在rn轨道上时氢原子的能量，r1为核外电子第1条（离原子核最近的一条）可能的轨道半径。以下符合玻尔理论的是（ ）
A.B.C.D.
（2）氢原子从一个轨道跃迁到另一轨道时向外辐射电磁波，电子绕核运动的动能______，电子与氢原子核间的电势能______。（选填“增大”“减小”或“不变”）
12.一群处于n = 4能级上的氢原子，跃迁到基态最多能发出______种不同频率的光，其中最小频率为______Hz（保留2位有效数字）。
13.一群处于n = 5激发态的氢原子自发跃迁，辐射出的光子中仅有一种能使某金属发生光电效应，且光电子的最大初动能为0.2 eV，则该金属的逸出功W=______eV。
五、原子核和核能（25分）
天然放射现象的发现开启了人类对位于物质深处的原子核的认识。
14.（多选）物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展，下列说法符合事实的是（ ）
A. 赫兹通过一系列实验证实了麦克斯韦关于光的电磁理论
B. 查德威克用粒子轰击获得反冲核，发现了中子
C. 贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构
D. 卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型
15.如图，放射源发出未知射线，移开强磁场后计数器测得的数值保持不变，再将薄铝片移开，计数器的测得的数值大幅上升，则未知射线中包含_________。
16.磷30具有放射性，其衰变方程为______。的半衰期是2.5min，4g 经过10min后还剩______g。
17.大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应方程是，已知的质量为2.0136 u，的质量为3.0150 u，的质量为1.0087 u，1 u ＝ 931 MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为（ ）
A. 3.7 MeVB. 3.3 MeVC. 2.7 MeVD. 0.93 MeV
18.（计算）在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次 α 衰变。放射出 α 粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示 α 粒子的质量和电荷。
（1）α 粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小。
（2）设衰变过程释放的核能都转为为 α 粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损 Δm。
六、西电东输（20分）
我国已经掌握世界上最先进的高压输电技术，并在西电东输工程上效果显著。
19.下列示意图中的变压器能给电灯供电，且副线圈中电流比原线圈大的是哪一种（ ）
A. B. C. D.
20.如图（a）所示，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中顺时针匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间t变化的规律如图（b）所示。已知线圈匝数为N = 20匝。
（1）该发电机线圈角速度为_________rad/s，产生电动势最大值为_________V。（结果保留3位有效数字）
（2）图（a）中流经负载上电流方向（ ）
A.B.
（3）由图（b）可知，线圈中感应电流改变方向的时刻为（ ）
s s
（4）若发电机的最大电动势为Em，负载为最大阻值为RL的滑动变阻器，线圈总内阻为R0，且RL < R0，则流经负载的电流有效值的最小值为IL = __________，发电机的最大输出功率为Pmax = __________。
21.（计算）在图（c）中发电机输出功率为P = 200 kW，输出电压为U1 = 250V，每一根输电线阻值为r = 20Ω。若输电时输电线上损失的电功率恰好为2%，并向用户输送220V的电压，则所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比分别为多少？