2024-2025学年广东省大湾区高二（下）期末物理试卷（含解析）

这是一份2024-2025学年广东省大湾区高二（下）期末物理试卷（含解析），共16页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.医学上“锶−90敷贴治疗”的衰变方程为 3890Sr→Y3990Y+AbaA，下列说法正确的是( )
A. 由于 3990Y与 3890Sr质量数均为90，所以互为同位素
B. A射线为β射线，来源于原子核外部的电子
C. 3990Y的比结合能大于 3890Sr的比结合能
D. 由于东北地区比广东地区天气寒冷，锶−90半衰期会变长
2.如图甲为按压式发电手电筒。以一定的频率不断按压手柄时，其内置发电机会产生如图乙所示的正弦交流电。已知发电机串联6只高亮度灯泡，每只灯泡的额定电流为10mA、阻值为50Ω，发电机内阻可忽略不计，则灯泡正常发光时，此发电机( )
A. 输出的交流电频率为50Hz
B. 输出电流的方向每秒改变5次
C. 输出电压的最大值为3V
D. 产生电动势的瞬时值表达式为e=3 2sin10πtV
3.关于分子动理论和物体的内能，下列说法正确的是( )
A. 温度高的物体，分子平均动能一定大，内能也一定大
B. 一定质量的物体，当物体的体积增大时，物体的内能一定增大
C. 当分子间的作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距的减小而增大
D. 冬季女生用梳子梳理长发时，头发容易粘连在梳子上的原因是分子间的引力
4.如图所示的电路中，两个电流计完全相同，零刻度在刻度盘的中央，当电流从“+”接线柱流入时，指针向右摆。L是自感系数很大的线圈，电阻忽略不计。A和B是两个规格完全相同的小灯泡。下列说法正确的是A. 开关S闭合瞬间，灯泡A逐渐变亮，灯泡B立即变亮
B. 开关S闭合稳定后，灯泡A、B的亮度不相同
C. 开关S断开瞬间，灯泡A闪亮后熄灭，灯泡B立即熄灭
D. 开关S断开瞬间，G1指针向左摆，G2指针向右摆
5.如图为氢原子的能级图，下列说法正确的是( )
A. 当氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，电子动能增加，原子总能量不变
B. 大量氢原子处于n=3的激发态，在向低能级跃迁时放出的所有光子都能使逸出功为2.29eV的金属钠发生光电效应
C. 若已知可见光的光子能量范围为1.61∼3.10eV，则处于n=4激发态的大量氢原子，发射光的谱线在可见光范围内的有2条
D. 用能量为11.0eV的光子照射处于基态的氢原子，可以使氢原子跃迁到激发态
6.已知图甲中三角形脉冲交流电电压的峰值是有效值的 3倍，则图乙中I1、I2两个电流流经相同电阻R，在0∼T时间内发热的比值为( )
A. 4:1B. 3:1C. 2:1D. 3:1
7.如图所示，半径为R的圆形导线环单位长度的电阻为r，PQ为圆的直径，弧MQ对应的圆心角为90°，直径PQ的上部有垂直纸面向里的匀强磁场，下部有垂直纸面向外的匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小均为B，在P、M两点间接入恒定电压U，电流方向如图中所标，那么整个圆形导体所受安培力的大小为( )
A. 8BU3πr
B. 8 2BU3πr
C. (8 2+4)BU3πr
D. 2 2BUπr
二、多选题：本大题共5小题，共20分。
8.一定质量的理想气体的P−V图像如图所示，气体状态经历A→B→C→D→A完成一次循环，其中AB为反比例曲线，下列说法正确的有( )
A. A→B过程，封闭气体分子平均动能不变
B. B→C过程，封闭气体从外界吸热
C. C→D过程，封闭气体对外界做的功为P0V0
D. 封闭气体在一次循环过程中对外界做的功小于3P0V0
9.如图所示，铜板放在绝缘地面上，铜板的正上方悬挂着用绝缘材料制成的轻弹簧，劲度系数为k，弹簧下端吊着质量为m的条形磁铁，重力加速度为g。当弹簧处于原长时，由静止释放条形磁铁，弹簧的形变在弹性限度内。不计空气阻力，则( )
A. 条形磁铁再次上升到最高点时，弹簧仍处于原长
B. 条形磁铁向下运动过程中，弹簧向上的拉力等于条形磁铁的重力时条形磁铁速度最大
C. 在条形磁铁向下加速运动的过程中，条形磁铁减小的重力势能大于磁铁增加的动能与弹簧增加的弹性势能的和
D. 当条形磁铁最后静止时，弹簧向上的拉力等于条形磁铁的重力
10.如图所示，M、N为速度选择器的上、下两个带电极板，两极板间有匀强电场和匀强磁场。电场强度大小为E、方向由M板指向N板，匀强磁场的方向垂直纸面向里。速度选择器左右两侧各有一个小孔P、Q，连线PQ与两极板平行。某种带电微粒以速度v从P孔沿PQ连线射入，沿直线从Q孔射出。不计微粒重力，下列判断正确的有( )
A. 带电微粒一定带正电
B. 匀强磁场的磁感应强度大小为Ev
C. 若将该种带电微粒以速率v从Q孔沿QP连线射入，不能沿直线从P孔射出
D. 若将该带电微粒以2v的速度从P孔沿PQ连线射入后将做类平抛运动
11.太阳能光伏发电是一种新型清洁能源，一光伏发电站输出电压恒为250V，现准备向远处输电，输电示意图如图所示。若该发电站的输出功率为1.1×105W，该发电站到用户之间采用5500V高压进行远距离输电，输电线的总电阻为11Ω，用户获得220V电压。变压器视为理想变压器，下列说法正确的有( )
A. 升压变压器的原、副线圈匝数比为1:22B. 输电线上损失的功率为4.4×102W
C. 降压变压器的原、副线圈匝数比为24:1D. 降压变压器副线圈的电流强度为500A
12.某科技馆展示了一种光控音箱，其简化结构如图所示，电源a端为正极，与喇叭连接的放大电路可以将微小电流放大。用绿光束照射光电管，喇叭会发出声音，照射光亮暗的变化会影响声音的大小。下列说法正确的有( )
A. 将电源正极负极对调，喇叭声音会变小或无法发声
B. 若仅将绿光换成紫光，喇叭依然能够发声
C. 该实验的原理是电磁感应
D. 若仅将滑动变阻器滑片向左滑动，喇叭声音一定变大
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
13.下列是《普通高中物理课程标准》中列出的选择性必修3中二个必做实验的部分步骤，请完成以下问题。
(1)某同学在实验室用油膜法测油酸分子直径。能增加实验测量精度的操作有 。
A.用新配制的油酸酒精溶液进行实验
B.为了实验观察更清楚，痱子粉撒得越多越好
C.油膜未完全散开时即可记录面积
D.为了节省时间，重复实验时可以不清洗用过的浅盘
(2)为减小误差，该实验并未直接测量1滴油酸酒精溶液体积，而是用滴管测得n滴这种酒精油酸溶液的总体积为1mL，下列实验采用了类似方法的有 。
A.“测定玻璃的折射率”实验中折射角的测量
B.“用双缝干涉测光的波长”实验中的测量相邻亮条纹间的距离
C.“用单摆测重力加速度”实验中单摆的周期的测量
(3)关于探究等温情况下一定质量气体压强与体积关系实验中，实验操作正确的是 。
A.推动活塞时，用手握住注射器筒
B.推动活塞到相应位置后，立刻记录压强值
C.推动活塞时，应尽量缓慢
D.封闭气体的压强可以用mmHg为单位
(4)图(b)中两组图线经检验均符合反比例关系，导致①、②两组数据差异的原因可能是 。
A.①的实验环境温度较高
B.某组器材的气密性不佳
C.两组封闭气体的质量不同
D.某组实验中体积测量出现偶然误差
14.如图甲所示为“探究磁场对通电导线的作用”的实验装置，线框下端与水平方向的磁场垂直。请根据下面的实验操作填空。
在接通电路前先观察并记录弹簧测力计的读数F0。
(1)接通电路，调节滑动变阻器使电流表读数为I1，观察并记录弹簧测力计此时的读数F1(F1>F0)，则线框受到磁场的安培力F安= 。F安的方向向 (选填“上”“下”“左”或“右”)。
(2)若线框匝数为N、底边长度为L1，磁铁磁极与线框平面平行方向的宽度为L2，(L1>L2)。画出弹簧测力计示数F与电流表示数I的关系图像，如图乙所示。若认为两磁极间的磁场为匀强磁场，且在两磁极之间正对位置以外区域的磁场可忽略不计，则此匀强磁场的磁感应强度为 。
四、计算题：本大题共4小题，共40分。
15.气垫运动鞋可降低运动时的振荡，可简化为鞋底上部和鞋底下部之间全区域设置有可形成气垫的储气腔(腔内气体视为理想气体，忽略漏气)。已知当环境温度为27℃，鞋子未被穿上时，每只鞋储气腔内气体体积为V0，压强为p0，等效作用面积恒为S，忽略其他结构产生的弹力。大气压强也为p0，假设储气腔内气体与外界温度始终相等，已知重力加速度g。
(1)当质量为m的运动员穿上该运动鞋，双脚直立时，求单只鞋储气腔内气体体积V1；
(2)运动鞋未被穿上时，气温从27℃上升到37℃，假设储气腔内气体体积不变，求升温后储气腔内气体的压强。
16.如图甲所示为边长a=40cm、匝数n=200，阻值r=2Ω的正方形线框两端与阻值R0=10Ω的定值电阻以及电流表相连接，正方形线框内存在半径R=20cm的圆形磁场，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示，规定垂直纸面向里的方向为正，电流表和导线的电阻不计，回答以下问题：
(1)t=0时通过线框的磁通量Φ；
(2)线框产生感应电流流经电流表的方向和感应电动势的大小；
(3)0∼0.2s的时间内流过定值电阻的电荷量。
17.如图所示，在xOy坐标平面的原点处有点状粒子源S，其可以连续不断地向xOy平面发射电量为+q、质量为m、初速度为v0的粒子。在xOy坐标平面的第一象限内依次存在两个宽度均为d、方向垂直纸面向里的匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ，两个区域的磁感应强度之比为3:1。已知从O点射出、方向与x轴成30°的粒子刚好经过区域Ⅰ的右边界(未进入区域Ⅱ)。不计粒子的重力和粒子间的相互作用，求：
(1)Ⅰ区域的磁感应强度大小B1；
(2)若从O点射出、方向与x轴成θ的粒子刚好经过区域Ⅱ的右边界，求θ的正弦值。
18.如图，在光滑水平面上，边长为L，电阻为R的正方形导线框abcd在水平拉力的作用下，以恒定的速度v从匀强磁场的左区完全拉进右区(导线框ab边始终与磁场的边界平行)，左右磁场感应强度大小均为B、方向相反且均与导线框所在平面垂直，中间有宽度为L2的无磁场区域。已知t=0时刻ab边刚好离开磁场左区。
(1)求t=0时刻导线框所受安培力的大小；
(2)求t=5L8v时刻，导线框的瞬时发热功率；
(3)求导线框在通过无磁场区域的过程中，水平拉力做的功。
答案解析
1.【答案】C
【解析】A. 3890Sr和 3990Y质量数均为90，根据同位素概念，它们核电荷数不同，所以不是同位素，A错误；
B.根据质量数和电荷数守恒，A射线为β射线，来源于原子核内部一个中子转化成电子和一个质子，B错误；
C.根据比结合能越大越稳定可知， 3990Y的比结合能大于 3890Sr的比结合能，C正确；
D.东北地区比广东地区天气寒冷，锶−90半衰期不变，因为半衰期与温度无关，D错误。
故选：C。
2.【答案】D
【解析】A.根据发电机的 e−t 图像可读得周期为 T=0.2s ，则输出的交流电频率为f=1T=5Hz
故A错误；
B.输出交流的方向在一个周期改变2次，则每秒改变10次方向，故B错误；
C.发电机串联6只高亮度灯泡，每只灯泡的额定电流为 10mA、 阻值为 50Ω ，发电机内阻可忽略不计，灯泡正常发光，
则输出电压的最大值为Em= 2E= 2×6IR= 2×6×0.01×50V=3 2V
故C错误；
D.发电机的线圈从中性面开始计时转动，则初相为零，
角速度为ω=2πT=10π(rad/s)
电动势的瞬时值表达式为e=Emsinωt=3 2sin10πtV
故D正确。
故选D。
3.【答案】C
【解析】A. 内能为所有分子动能和分子势能的总和，温度高的物体分子平均动能一定大，分子个数和分子势能大小未知，所以温度高的物体内能不一定大，A错误；
B. 一定质量的物体，当物体的体积增大时，分子间距离变大，分子势能改变，但不确定分子势能增大还是减小，即使分子势能增大，不知道分子动能如何变化，不能说明内能增大，B错误；
C. 当分子间的作用力表现为斥力时，若分子间距减小，分子间作用力对分子做负功，则分子势能随分子间距的减小而增大，C正确；
D. 冬季女生用梳子梳理长发时，头发容易粘连在梳子上的原因是静电力作用，D错误。
故选：C。
4.【答案】A
【解析】A.闭合开关瞬间，由于线圈L的自感电动势的阻碍作用，使得灯泡A逐渐变亮，而灯泡B会立刻变亮，A正确；
B.由于线圈L的电阻忽略不计，S闭合稳定后，灯泡A、B的亮度相同，B错误；
C.开关S断开瞬间，线圈产生自感电动势，与灯泡A、B以及两个电流计组成自感回路，所以灯泡A、B都逐渐熄灭，C错误；
D.电路稳定后断开，由于电感对电流的变化有阻碍作用，会阻碍其减小，通过A的电流方向不变，G1的电流从“+”接线柱流入，G1指针向右摆，为了形成电流回路，G2的电流从“−”接线柱流入，G2指针向左摆，D错误。
故选：A。
5.【答案】C
【解析】A. 氢原子的电子由外层跃迁到内层轨道时，向外释放能量，原子总能量减小，A错误；
B. 从n=3跃迁到n=2的光子能量为E=−1.51eV−(−3.4eV)=1.89eV，不能使金属钠发生光电效应，B错误；
C. 若已知可见光的光子能量范围为1.61∼3.10eV，处于n=4激发态的大量氢原子跃迁时，
从n=4跃迁到n=3的光子能量为0.66eV，不是可见光，从n=4跃迁到n=2的光子能量为2.55eV，为可见光，
从n=4跃迁到n=1的光子能量为12.75eV，不是可见光，从n=3跃迁到n=2的光子能量为1.89eV，为可见光，
从n=3跃迁到n=1的光子能量为12.09eV，不是可见光，从n=2跃迁到n=1的光子能量为10.2eV，不是可见光，
故处于n=4激发态的大量氢原子，发射光的谱线在可见光范围内的有2条，C正确；
D. 用能量为11.0eV的光子照射处于基态的氢原子，吸收该光子后能量E=−13.6eV+11.0eV=−2.6eV不属于任一氢原子能级，因此不能使氢原子跃迁到激发态，D错误。
故选：C。
6.【答案】B
【解析】根据图乙所示，由焦耳定律得Q1=I02RT，Q2=(I0 3)2RT，解得Q1:Q2=3:1，B正确，ACD错误。
故选：B。
7.【答案】A
【解析】根据单位长度的电阻，结合圆环形状，可知PB间电阻RPB=14×2πR×r=πRr2，
PQB间的电阻RPQB=34×2πRr=3πRr2，
根据闭合电路欧姆定律，可得两条支路的电流分别为I1=URPB，I2=URPQB；
根据左手定则，即可得到各部分所受安培力的方向如图：
根据安培力公式，可知F1=BI1× 2R，F2=BI2× 2R，F3=BI2×2R，
根据矢量合成法则，可知水平方向的合力为Fx=F1sin45°+F2sin45°，
竖直方向的合力为Fy=F3+F2cs45°−F1cs45°，
解得Fx=8BU3πr，Fy=0，即合力为F=Fx，即整个圆形导体所受安培力的大小为8BU3πr，BCD错误，A正确。
故选：A。
8.【答案】AD
【解析】A. 由题意可知，A→B过程中，封闭气体的温度不变，则分子的平均动能不变，故A正确;
B. 由图可知，B→C过程，封闭气体的体积不变，即外界对气体做功为零；根据pT=C可知，气体压强减小，温度降低，即气体的内能减小，根据热力学第一定律△U=W+Q，可知Qp1，因此T2>T1，即①的实验环境温度较低，A错误；
B.若某组器材的气密性不佳，在实验中会漏气，气体质量会持续变化，此时不可能得到反比例关系图线，B错误；
C.当体积V相同，温度不变时，由于p2>p1，因此n2>n1，即两次实验气体的质量不相同，C正确；
D.某组实验中体积测量出现偶然误差，不会出现两条曲线，只会出现某点发生偏移，D错误。
故选：C。
故答案为：(1)A；(2)BC；(3)CD；(4)C。
(1)根据油膜法测油酸分子直径实验的原理，正确操作分析作答；
(2)根据累积法的原理分析作答；
(3)根据等温情况下一定质量气体压强与体积关系实验的原理，正确操作分析作答；
(4)根据一定质量理想气体状态方程分析作答。
14.【答案】F1−F0
下
F1−F0NI1L2

【解析】(1)接通电路，电流为I1时，弹簧测力计读数F1>F0，因为通电后线框受安培力，弹簧拉力变大，
根据受力分析，安培力F安=F1−F0，方向向下；
(2)只有L2长度在磁场中，根据安培力公式F安=NBIL，其中L=L2，I=I1，F安=F1−F0，
解得B=F1−F0NI1L2；
故填：(1)F1−F0；下；(2)F1−F0NI1L2；
(1)由图乙读出电流为零时，弹簧测力计的读数等于重力大小，当电流为I1时，由平衡条件分析安培力的大小和方向；
(2)由线框安培力公式求出磁感应强度大小；
本题考查了安培力的计算，解题关键是对线框受力分析，根据平衡条件计算安培力的大小。
15.【答案】(1)双脚站立时，由平衡条件得mg+2p0S=2p1S
气体温度不变，由玻意耳定律得p1V1=p0V0
解得V1=2p0SV0mg+2p0S；
(2)气体初状态的温度T0=(273+27)K=300K，末状态温度T2=(273+37)K=310K
气体体积不变，由查理定律得p0T0=p2T2
代入数据解得p2=3130p0。
【解析】(1)应用平衡条件求出储气腔内气体的压强，应用玻意耳定律求解。
(2)应用查理定律求出气体的压强。
根据题意分析清楚气体状态变化过程，求出气体状态参量，应用玻意耳定律与查理定律即可解题。
16.【答案】(1)由图可知，t=0时刻，通过线框的磁感应强度大小为0.5T，结合磁通量定义式Φ=BS=B×πR2，
解得Φ=0.02πWb；
(2)由楞次定律，可知通过电流表的电流方向为b到a，
根据法拉第电磁感应定律E=nΔBΔtS，解得E=40πV；
(3)由电流定义式I=qΔt，I=ER0+r=40πV12Ω=10π3A，
解得q=IΔt=10π3A×0.2s=2π3C。
【解析】(1)由图可知，t=0时刻，通过线框的磁感应强度大小，结合磁通量定义式，即可计算通过线框的磁通量；
(2)由楞次定律，可知通过电流表的电流方向，根据法拉第电磁感应定律，可计算感应电动势大小；
(3)由电流定义式、闭合电路欧姆定律，即可计算通过电阻的电荷量。
本题考查电磁感应的相关计算，注意在线框内有磁场的部分，只有圆形区域。
17.【答案】(1)设粒子在Ⅰ区的运动半径为r1，根据几何关系有r1−r1sinα=d
解得r1=2d，
在Ⅰ区域，根据洛伦兹力提供向心力有qv0B1=mv02r1
解得磁感应强度B1=mv02qd；
(2)区域Ⅱ中粒子轨迹如图所示：
在磁场Ⅱ中，由洛伦兹力提供向心力qv0B2=mv02r2
已知B1=3B2，解得r2=6d，
根据几何关系有r2−r2sinα=d，r1sinα−r1sinθ=d
解得sinα=56，sinθ=13。
【解析】(1)粒子在Ⅰ区做匀速圆周运动，通过几何关系确定轨迹半径与磁场区域宽度的联系，结合洛伦兹力提供向心力的条件，推导出磁感应强度表达式。
(2)根据两区域磁场强度比例关系，先确定Ⅱ区粒子运动半径，再通过几何分析建立角度与边界位置的关系，最终求出特定方向粒子入射角的正弦值。
本题综合考查带电粒子在磁场中的运动，涉及圆周运动的半径计算和几何关系的应用。题目通过两个不同磁感应强度的区域设置，要求学生灵活运用洛伦兹力公式和几何知识，计算量适中但需要较强的空间想象能力。第二问的设问巧妙，通过边界条件引导学生建立多段运动的关联，能有效检验学生对磁场偏转规律的掌握程度。
18.【答案】(1)根据闭合电路欧姆定律可得I=BLvR
根据安培力的计算公式可得F=BIL
解得F=B2L2vR；
(2)t=5L8v时刻，导线框向右运动58L，此时ab边位于右区，cd边位于左区，
此时感应电动势E=2BLv
根据焦耳定律可得P=E2R=4B2L2v2R；
(3)ab边或cd在无场区时，根据平衡条件可得水平拉力F拉1=F=B2L2vR
ab边与cd边在无场区时，拉力做的总功W1=F×L2×2=B2L3vR
ab边与cd边都不在无场区时，根据功能关系可知，拉力做的功W2=Pt=4B2L2v2R×L−12Lv=2B2L3vR
导线框在通过无磁场区域的过程中，水平拉力做的功W=W1+W2=3B2L3vR。
【解析】(1)根据闭合电路欧姆定律、安培力的计算公式进行解答；
(2)求出t=5L8v时刻感应电动势大小，根据焦耳定律进行解答；
(3)ab边或cd边在无场区时，根据平衡条件可得水平拉力大小，根据功的计算公式求解ab边与cd边在无场区时，拉力做的总功；根据功能关系求解ab边与cd边都不在无场区时，拉力做的功，因此得到水平拉力做的功。
对于电磁感应问题研究思路主要有两条：一条从力的角度，根据牛顿第二定律或平衡条件列出方程；
另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系等列方程求解。