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2020-2021学年福建省莆田市高二下学期期末考试备考金卷物理（a卷）试题 解析版
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这是一份2020-2021学年福建省莆田市高二下学期期末考试备考金卷物理（a卷）试题 解析版，共12页。试卷主要包含了选择题的作答，非选择题的作答，弹簧高跷运动是一项新型运动等内容，欢迎下载使用。
1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1．下列说法正确的是( )
A．奥斯特发现了电流磁效应，法拉第发现了电磁感应现象
B．闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，电路中一定会产生感应电流
C．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大
D．涡流的形成不遵循法拉第电磁感应定律
2．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动。如图所示，产生的交变电动势随时间变化的规律如左图所示，已知线框内阻为1.0 Ω，外接一只电阻为9.0 Ω的灯泡，则( )
A．电压表V的示数为20 V
B．电路中的电流方向每秒改变5次
C．0.1 s时，线圈处于中性面
D．电动势的瞬时值表达式为e＝20eq \r(2)cs10π (V)
3．关于物质波，下列说法中正确的是( )
A．实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，所以实物粒子与光子是相同本质的物质
B．物质波是概率波，光波是电磁波也是概率波
C．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性
D．粒子的动量越小，其波动性越不易观察
4．将冰块放在烧杯中，冰块慢慢熔化成水，再逐渐蒸发。以下说法正确的是( )
A．几何形状不规则的冰块不是晶体
B．冰熔化成水的过程中，水分子的平均动能增加
C．水变成水蒸气，分子间距增大，分子势能增大
D．在水的表面层，分子比较稀疏，分子间作用力表现为斥力
5．下列对于热力学第一定律和热力学第二定律的理解，正确的是( )
A．一定质量的气体膨胀对外做功100 J，同时从外界吸收80 J的热量，则它的内能增大20 J
B．物体从外界吸收热量，其内能一定增加；物体对外界做功，其内能一定减少
C．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体
D．热现象过程中不可避地出现能量耗散现象，能量耗散符合热力学第二定律
6．弹簧高跷运动是一项新型运动。 如图所示，当人抓住扶手用力蹬踏板压缩弹簧后，人被向上弹起，进而带动高跷跳跃。下列说法正确的是( )
A．高跷离开地面后，高跷及人组成的系统动量守恒
B．弹簧压缩到最低点时，高跷对人的作用力大于人的重力
C．人向上弹起过程中，踏板对人的作用力可能小于人对踏板的作用力
D．弹簧压缩到最低点时，高跷对地的压力等于人和高跷的总重力
7．如图所示，F为匀强磁场中一点，某放射性元素的原子核静止在P点，该原子核发生衰变后，放出一个氦核（eq \\al(4,2)He）和一个新核，它们速度方向与磁场垂直，其轨迹均为圆弧，半径之比为45∶1，重力、阻力和氦核与新核间的库仑力均不计。下列说法正确的是( )
A．放射性元素原子核的电荷数是90
B．可能的衰变方程为eq \\al(238, 92)U→eq \\al(234, 90)Th＋eq \\al(4,2)He
C．氦核和新核动量比是1∶45
D．衰变前核的质量等于衰变后氮核和新核的总质量
8．如图所示，原线圈输入有效值恒定的交变电压，在理想变压器的副线圈上，通过等效电阻为R1的输电线连接一只灯泡L和一个阻值大小随所受照射光强度的增大而减小的光敏电阻R2。若将照射R2的光的强度减弱，下列说法正确的是( )
A．原线圈中的电流增大
B．流过R2的电流增大
C．加在R1两端的电压减小
D．灯泡L变暗
9．如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34 eV，下列对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是( )
A．用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能发生光电效应现象
B．一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光
C．一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75 eV
D．用能量为10.3 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态
10．用某单色光照射金属钛表面，发生光电效应。从钛表面放出光电子的最大初动能与入射光频率的关系图线如图。则下列说法正确的是( )
A．钛的逸出功为6.67×10－19 J
B．钛的极限频率为1.0×1015 Hz
C．由图线可知光电子的最大初动能和入射光频率成正比
D．由图线可求得普朗克常量为6.67×10－34 J∙s
11．如图所示，标有“220 V，40 W”的灯泡和标有“20 μF，360 V”的电容器并联到交流电源上，V为理想交流电压表，交流电源的输出电压如图乙中正弦曲线所示，闭合开关 S。下列判断正确的是( )
A．电容器会被击穿
B．灯泡不能正常发光
C．t＝eq \f(T,4)时刻，交流电压表的示数为220 V
D．t＝T时刻，通过灯泡的电流为零
12．如图所示，在0≤x≤3L的区域内存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，粗细均匀的正方形金属线框abcd位于xOy平面内，线框的bc边与x轴重合，cd边与y轴重合，线框的边长为L，每条边的电阻为R。现让线框从图示位置由静止开始沿x轴正方向以加速度a做匀加速直线运动，则下列说法正确的是( )
A．进入磁场时，线框中的电流沿abcda方向，出磁场时，线框中的电流沿adcba方向
B．进入磁场时，c端电势比d端电势高，出磁场时，b端电势比a端电势高
C．a、b两端电压的最大值为
D．线框中的最大电功率为
二、非选择题：本题共6小题，共52分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13．(4分)如图所示，一定量的理想气体，从状态A开始，经图中AB、BC、CA三个过程后回到状态A。其中AB过程为等压变化，BC过程为等容变化，CA过程为等温变化，则________过程气体内能增加，________过程气体与外界交换的热量最大。
14．(4分)某同学在“探究碰撞中的不变量”实验中，采用如图甲所示的实验装置，在已经平衡过摩擦力的轨道上，停着A、B两小车，A车系一穿过打点计时器（打点频率为50 Hz）的纸带，在启动打点计时器后，给A车沿轨道方向的初速度，A车运动一段距离后，与静止的B车发生正碰，由于两车相撞处装有尼龙拉扣（图中未画出），两车立即粘在一起继续运动，纸带记录下碰撞前A车和碰撞后两车的运动情况如图乙示，则可测出碰撞后两车的速度为________m/s（结果保留两位有效数字）；为完成实验，他还需要测量的物理量有_______。
15．(6分)如图所示，导体杆OP在作用于OP中点且垂直于OP的力作用下，绕过圆心O且垂直纸面的轴，沿半径为r的光滑半圆形框架，在匀强磁场中以一定的角速度ω转动，磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，A、O间接有电阻R，杆和框架电阻不计，则O、P两点中电势较高的点为________（选填O或P点），OP两端电压大小______________，外力的功率__________。
16．(10分)一气缸水平固定在静止的小车上，一质量为m、面积为S的活塞将一定量的气体封闭在气缸内，平衡时活塞与气缸底相距L。现让小车以一较小的水平恒定加速度向右运动，稳定时发现活塞相对于气缸移动了距离d。已知大气压强为p0，不计气缸和活塞间的摩擦，且小车运动时，大气对活塞的压强仍可视为p0，整个过程温度保持不变。求：
(1)小车以一较小的水平恒定加速度向右运动，稳定时的压强；
(2)小车加速度的大小。
17．(12分)如图所示，发电机的输出功率P1＝5×104 W，输出电压U1＝240 V，输电线总电阻R＝30 Ω，允许损失的功率为输出功率的6%，为满足用户的用电需求即让用户获得的电压为220 V，则：
(1)该输电线路所使用的理想升压变压器、降压变压器的匝数比各是多少？
(2)能使多少盏“220 V 100 W”的电灯正常发光？
18．(16分)如图所示，平行光滑金属导轨由水平部分和倾斜部分组成，且二者平滑连接。导轨水平部分MN的右侧区域内存在方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小B＝0.4 T。在距离磁场左边界线MN为d＝0.8 m处垂直导轨放置一个导体棒a，在倾斜导轨高h＝0.2 m处垂直于导轨放置导体棒b。将b棒由静止释放，最终导体棒a和b速度保持稳定。已知轨道间距L＝0.5 m，两导体棒质量均为m＝0.1 kg，电阻均为R＝0.1 Ω，g＝10 m/s2，不计导轨电阻，导体棒在运动过程中始终垂直于导轨且接触良好，忽略磁场边界效应。求：
(1)导体棒刚过边界线MN时导体棒a的加速度大小；
(2)从初始位置开始到两棒速度稳定的过程中，感应电流在导体棒a中产生的热量；
(3)两棒速度稳定后二者之间的距离。
2020-2021学年下学期高二期末备考金卷
物 理 答 案
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1．【答案】A
【解析】奥斯特发现了电流磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，A正确；闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中一定会产生感应电流，B错误；线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大，C错误；涡流的形成也一定遵循法拉第电磁感应定律，D错误。
2．【答案】D
【解析】通过左侧图像可知电动势有效值E＝eq \f(Em,\r(2))＝20 V，由闭合电路欧姆定律可知I＝eq \f(E,R＋r)＝2 A，由欧姆定律可知电压表V的示数U＝IR＝18 V，A错误；根据左图可知交变电流的周期为0.2 s，则频率f＝5 Hz，每个周期内电流方向改变两次，说明电路中的电流方向每秒改变10次，B错误；0.1 s时，电动势最大，线圈处于与中性面垂直的位置，C错误；电动势的最大值为20eq \r(2)，角速度ω＝2πf＝10π rad/s，零时刻电动势最大，电动势随时间按余弦规律变化，因此电动势的瞬时值表达式为e＝20eq \r(2)cs10π (V)，D正确。
3．【答案】B
【解析】实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，但实物粒子与光子不是同一种物质，AC错误；根据德布罗意的物质波理论，物质波和光波一样都是概率波，B正确；根据德布罗意的物质波理公式λ＝eq \f(h,p)可知，粒子的动量越小，波长越长，其波动性越明显，D错误。
4．【答案】C
【解析】单晶体有规则的几何外形，而多晶体和非晶体没有规则的天然外形，几何形状不规则的冰块具有确定的熔点，属于多晶体，故A错误；温度是分子平均动能变化的标志，冰融化成水的过程中，温度不变，水分子的平均动能不变，故B错误；水变成水蒸气，分子间距增大，分子间作用力表现为引力，分子力做负功，分子势能增大，故C正确；在水的表面层，分子比较稀疏，分子间距大于分子间的平衡距离，分子作用力表现为引力，故D错误。
5．【答案】D
【解析】根据热力学第一定律知ΔU＝W＋Q＝－100 J＋80 J＝－20 J，它的内能减小20 J，故A错误；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，物体从外界吸收热量，其内能不一定增加，物体对外界做功，其内能不一定减少，故B错误；通过做功的方式可以让热量从低温物体传递给高温物体，如电冰箱，故C错误；能量耗散过程体现了宏观自然过程的方向性，符合热力学第二定律，故D正确。
6．【答案】B
【解析】高跷离开地面后，系统受到外界重力，所以系统动量不守恒，A错误；弹簧压缩到最低点时，人有向上的加速度，故高跷对人的作用力大于人的重力，B正确；踏板对人的作用力与人对踏板的作用力是一对相互作用力，总是等大反向，故C错误；弹簧压缩到最低点时，人有向上加速度，处于超重状态，故地对高跷的支持力大于人和高跷的总重力，D错误。
7．【答案】B
【解析】由于放出的氮核（eq \\al(4,2)He）和新核过程，系统的动量守恒，则有，所以氦核和新核动量比是1∶1，则C错误；由于放出的氮核（eq \\al(4,2)He）和新核在磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力有qvB＝meq \f(v2,R)，解得R＝eq \f(mv,qB)，则它们的轨道半径与它们所带的电荷数成反比，所以，则新核所带的电荷数为90，由于核反应过程电荷数，质量数守恒，则放射性元素原子核的电荷数是92，所以可能的衰变方程为eq \\al(238, 92)U→eq \\al(234, 90)Th＋eq \\al(4,2)He，所以A错误；B正确；因为衰变过程有能量释放，所以衰变前核的质量大于衰变后氮核和新核的总质量，则D错误。
8．【答案】C
【解析】照射R2的光的强度减弱则其电阻变大，而电压不变，则副线圈电流变小，原线圈的电流也变小，则A错误；因副线圈电流变小，则R1电压变小，则L的分压变大，通过L的电流增大，则通过R2的电流减小，则B错误；负载电阻变大后，电流减小，则R1上的电压减小，所以L上的电压增大，L变亮，故C正确，D错误。
9．【答案】BC
【解析】从高能级向基态跃迁最小能量值为10.2 eV>3.34 eV，一定能产生光电效应，故A错误；从n＝3向基态跃迁时，辐射的光子频率种类为＝3种，B正确；从n＝3跃迁到n＝1辐射光子的能量为ΔE＝E3－E1＝12.09 eV，射锌板的最大初动能Ek＝12.09 eV－3.34 eV＝8.75 eV，C正确；10.3 eV的光子能量不能满足能级差公式，不会使基态的氢原子跃迁，故D错误。
10．【答案】ABD
【解析】根据光电效应方程知，图线的斜率等于普朗克常量，则有，当最大初动能为零时，入射光的频率等于金属的极限频率，则钛的极限频率，可知钛的逸出功，故ABD正确；由图可知，光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比关系，故C错误。
11．【答案】CD
【解析】交流电压的最大值Um＝20eq \r(2)＝311 V<360 V，因此电容器不会被击穿，A错误；加在灯泡两端的电压的有效值为220 V，因此灯泡正常发光，B错误；电压表测量的是电压的有效值，为220 V，C正确；t＝T时刻，加在灯泡两端的电压的瞬时值为零，因此这一瞬间流过灯泡的电流为零，D正确。
12．【答案】AD
【解析】由右手定则可以判定，进入磁场时电流沿abcda方向，离开磁场时电流沿adcba方向，故A正确；进入磁场时，cd是电源，d是正极，c端电势比d端电势低；出磁场时，ab是电源，a是正极，b端电势比a端电势低，故B错误；ab边与磁场右边界重合时，a、b两端的电压最大，此时线框的速度，电压，故C错误；ab边与磁场右边界重合时，线框中的电功率最大，即，故D正确。
二、非选择题：本题共6小题，共52分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13．(4分)
【答案】AB AB
【解析】AB过程为等压变化，体积增大，由eq \f(pV,T)＝C可知，AB过程温度升高，气体内能增加；BC过程为等容变化，压强减小温度降低，内能减小；CA过程为等温变化，内能不变。BC过程为等容变化，压强减小，温度降低，气体内能减少；CA过程为等温变化，体积减少，外界对气体做功；AB过程为等压变化，体积膨胀气体对外界做功，气体温度升高；根据p－V图象的物理意义，图象和坐标轴围成的面积表示气体对外做功，故AB过程做功大于CA过程做功，又AB过程气体升高的温度与BC过程气体降低的温度相同，故AB过程气体与外界交换的热量最大。
14．(4分)
【答案】0.40 甲、乙两小车的质量
【解析】根据碰撞的规律可知，碰撞后二者一起运动的速度小于碰撞前的速度，所以相邻两点之间距离较小的点为碰撞后打下的点；由图示刻度尺可知，其分度值为1 mm，右边距离较小的点之间的距离为7.00 cm－6.20 cm＝0.80 cm，由于打点计时器打下两点之间的时间间隔为0.02 s，所以速度v＝eq \f(x,t)＝0.40 m/s，由题意可知，已经测出小车的速度，实验要探究碰撞中的动量是否不变，物体的动量p＝mv，已经测出速度v，要知道小车质量，还需要测出甲、乙两小车的质量。
15．(6分)
【答案】P点
【解析】根据右手定则可知OP中的电流方向为O→P，由于OP为电源，在电源内部电流由低电势流向高电势，故P点电势较高；由于杆OP上的电阻不计，故OP两端的电压等于OP杆转动产生的感应电动势，由感应电动势的公式可得E＝BLeq \x\t(v)＝Bω2r，可得，根据杆匀速转动可知，外力的功率等于电功率，杆在转动过程中产生感应电动势，恒定电流其电流大小，根据电功率的计算公式。
16．(10分)
【解析】(1)小车静止，根据平衡条件可得气体的压强为p0，体积V0＝LS(1分)
设小车加速稳定时，气体压强为p，体积V＝(L－d)S(1分)
由玻意耳定律得：p0V0＝pV(2分)
联立可得。(1分)
(2)活塞受到气缸内外气体的压力分别为
F0＝p0S(1分)
F＝pS(1分)
由牛顿第二定律得：F－F0＝ma(1分)
联立可得：。(2分)
17．(12分)
【解析】(1)线路上损耗的功率ΔP＝P1×6%＝I22R(1分)
得I2＝10 A(1分)
又(1分)
可得升压变压器其变压比(2分)
用户消耗的功率P4＝P1×94% ＝I4U4(1分)
得(1分)
可得降压变压器变压比。(2分)
(2)灯盏数盏。(3分)
18．(16分)
【解析】(1)设导体棒b滑到边界线MN的速度大小为v0，在其到达水平轨道过程中机械能守恒，则有：
mgh＝eq \f(1,2)mv02 (1分)
导体棒b通过边界线MN时，发生电磁感应现象，导体棒a受到安培力作用而产生加速度即将开始运动，由电磁感应现象和牛顿第二定律可得：
E＝BLv0 (1分)
(1分)
F＝BIL (1分)
F＝ma (1分)
解得：a＝4 m/s2。 (1分)
(2)当导体棒b进入磁场后，a、b棒组成系统在水平方向合力为零，系统满足动量守恒和能量守恒。当导体棒速度稳定时，两者做速度相等的匀速运动
mv0＝2mv (1分)
eq \f(1,2)mv02＝eq \f(1,2)×2mv2＋2Q (1分)
解得：Q＝0.05 J。(1分)
(3)设两棒速度稳定后两棒之间的距离为l，从b棒进入磁场到二者共速的过程中，对导体棒a由动量定理可得：
(1分)
而 (1分)
(1分)
(1分)
l＝d－x (1分)
联立以上各式可得：l＝0.3 m。
1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1．下列说法正确的是( )
A．奥斯特发现了电流磁效应，法拉第发现了电磁感应现象
B．闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，电路中一定会产生感应电流
C．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大
D．涡流的形成不遵循法拉第电磁感应定律
2．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动。如图所示，产生的交变电动势随时间变化的规律如左图所示，已知线框内阻为1.0 Ω，外接一只电阻为9.0 Ω的灯泡，则( )
A．电压表V的示数为20 V
B．电路中的电流方向每秒改变5次
C．0.1 s时，线圈处于中性面
D．电动势的瞬时值表达式为e＝20eq \r(2)cs10π (V)
3．关于物质波，下列说法中正确的是( )
A．实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，所以实物粒子与光子是相同本质的物质
B．物质波是概率波，光波是电磁波也是概率波
C．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性
D．粒子的动量越小，其波动性越不易观察
4．将冰块放在烧杯中，冰块慢慢熔化成水，再逐渐蒸发。以下说法正确的是( )
A．几何形状不规则的冰块不是晶体
B．冰熔化成水的过程中，水分子的平均动能增加
C．水变成水蒸气，分子间距增大，分子势能增大
D．在水的表面层，分子比较稀疏，分子间作用力表现为斥力
5．下列对于热力学第一定律和热力学第二定律的理解，正确的是( )
A．一定质量的气体膨胀对外做功100 J，同时从外界吸收80 J的热量，则它的内能增大20 J
B．物体从外界吸收热量，其内能一定增加；物体对外界做功，其内能一定减少
C．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体
D．热现象过程中不可避地出现能量耗散现象，能量耗散符合热力学第二定律
6．弹簧高跷运动是一项新型运动。 如图所示，当人抓住扶手用力蹬踏板压缩弹簧后，人被向上弹起，进而带动高跷跳跃。下列说法正确的是( )
A．高跷离开地面后，高跷及人组成的系统动量守恒
B．弹簧压缩到最低点时，高跷对人的作用力大于人的重力
C．人向上弹起过程中，踏板对人的作用力可能小于人对踏板的作用力
D．弹簧压缩到最低点时，高跷对地的压力等于人和高跷的总重力
7．如图所示，F为匀强磁场中一点，某放射性元素的原子核静止在P点，该原子核发生衰变后，放出一个氦核（eq \\al(4,2)He）和一个新核，它们速度方向与磁场垂直，其轨迹均为圆弧，半径之比为45∶1，重力、阻力和氦核与新核间的库仑力均不计。下列说法正确的是( )
A．放射性元素原子核的电荷数是90
B．可能的衰变方程为eq \\al(238, 92)U→eq \\al(234, 90)Th＋eq \\al(4,2)He
C．氦核和新核动量比是1∶45
D．衰变前核的质量等于衰变后氮核和新核的总质量
8．如图所示，原线圈输入有效值恒定的交变电压，在理想变压器的副线圈上，通过等效电阻为R1的输电线连接一只灯泡L和一个阻值大小随所受照射光强度的增大而减小的光敏电阻R2。若将照射R2的光的强度减弱，下列说法正确的是( )
A．原线圈中的电流增大
B．流过R2的电流增大
C．加在R1两端的电压减小
D．灯泡L变暗
9．如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34 eV，下列对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是( )
A．用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能发生光电效应现象
B．一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光
C．一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75 eV
D．用能量为10.3 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态
10．用某单色光照射金属钛表面，发生光电效应。从钛表面放出光电子的最大初动能与入射光频率的关系图线如图。则下列说法正确的是( )
A．钛的逸出功为6.67×10－19 J
B．钛的极限频率为1.0×1015 Hz
C．由图线可知光电子的最大初动能和入射光频率成正比
D．由图线可求得普朗克常量为6.67×10－34 J∙s
11．如图所示，标有“220 V，40 W”的灯泡和标有“20 μF，360 V”的电容器并联到交流电源上，V为理想交流电压表，交流电源的输出电压如图乙中正弦曲线所示，闭合开关 S。下列判断正确的是( )
A．电容器会被击穿
B．灯泡不能正常发光
C．t＝eq \f(T,4)时刻，交流电压表的示数为220 V
D．t＝T时刻，通过灯泡的电流为零
12．如图所示，在0≤x≤3L的区域内存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，粗细均匀的正方形金属线框abcd位于xOy平面内，线框的bc边与x轴重合，cd边与y轴重合，线框的边长为L，每条边的电阻为R。现让线框从图示位置由静止开始沿x轴正方向以加速度a做匀加速直线运动，则下列说法正确的是( )
A．进入磁场时，线框中的电流沿abcda方向，出磁场时，线框中的电流沿adcba方向
B．进入磁场时，c端电势比d端电势高，出磁场时，b端电势比a端电势高
C．a、b两端电压的最大值为
D．线框中的最大电功率为
二、非选择题：本题共6小题，共52分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13．(4分)如图所示，一定量的理想气体，从状态A开始，经图中AB、BC、CA三个过程后回到状态A。其中AB过程为等压变化，BC过程为等容变化，CA过程为等温变化，则________过程气体内能增加，________过程气体与外界交换的热量最大。
14．(4分)某同学在“探究碰撞中的不变量”实验中，采用如图甲所示的实验装置，在已经平衡过摩擦力的轨道上，停着A、B两小车，A车系一穿过打点计时器（打点频率为50 Hz）的纸带，在启动打点计时器后，给A车沿轨道方向的初速度，A车运动一段距离后，与静止的B车发生正碰，由于两车相撞处装有尼龙拉扣（图中未画出），两车立即粘在一起继续运动，纸带记录下碰撞前A车和碰撞后两车的运动情况如图乙示，则可测出碰撞后两车的速度为________m/s（结果保留两位有效数字）；为完成实验，他还需要测量的物理量有_______。
15．(6分)如图所示，导体杆OP在作用于OP中点且垂直于OP的力作用下，绕过圆心O且垂直纸面的轴，沿半径为r的光滑半圆形框架，在匀强磁场中以一定的角速度ω转动，磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，A、O间接有电阻R，杆和框架电阻不计，则O、P两点中电势较高的点为________（选填O或P点），OP两端电压大小______________，外力的功率__________。
16．(10分)一气缸水平固定在静止的小车上，一质量为m、面积为S的活塞将一定量的气体封闭在气缸内，平衡时活塞与气缸底相距L。现让小车以一较小的水平恒定加速度向右运动，稳定时发现活塞相对于气缸移动了距离d。已知大气压强为p0，不计气缸和活塞间的摩擦，且小车运动时，大气对活塞的压强仍可视为p0，整个过程温度保持不变。求：
(1)小车以一较小的水平恒定加速度向右运动，稳定时的压强；
(2)小车加速度的大小。
17．(12分)如图所示，发电机的输出功率P1＝5×104 W，输出电压U1＝240 V，输电线总电阻R＝30 Ω，允许损失的功率为输出功率的6%，为满足用户的用电需求即让用户获得的电压为220 V，则：
(1)该输电线路所使用的理想升压变压器、降压变压器的匝数比各是多少？
(2)能使多少盏“220 V 100 W”的电灯正常发光？
18．(16分)如图所示，平行光滑金属导轨由水平部分和倾斜部分组成，且二者平滑连接。导轨水平部分MN的右侧区域内存在方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小B＝0.4 T。在距离磁场左边界线MN为d＝0.8 m处垂直导轨放置一个导体棒a，在倾斜导轨高h＝0.2 m处垂直于导轨放置导体棒b。将b棒由静止释放，最终导体棒a和b速度保持稳定。已知轨道间距L＝0.5 m，两导体棒质量均为m＝0.1 kg，电阻均为R＝0.1 Ω，g＝10 m/s2，不计导轨电阻，导体棒在运动过程中始终垂直于导轨且接触良好，忽略磁场边界效应。求：
(1)导体棒刚过边界线MN时导体棒a的加速度大小；
(2)从初始位置开始到两棒速度稳定的过程中，感应电流在导体棒a中产生的热量；
(3)两棒速度稳定后二者之间的距离。
2020-2021学年下学期高二期末备考金卷
物 理 答 案
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1．【答案】A
【解析】奥斯特发现了电流磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，A正确；闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中一定会产生感应电流，B错误；线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大，C错误；涡流的形成也一定遵循法拉第电磁感应定律，D错误。
2．【答案】D
【解析】通过左侧图像可知电动势有效值E＝eq \f(Em,\r(2))＝20 V，由闭合电路欧姆定律可知I＝eq \f(E,R＋r)＝2 A，由欧姆定律可知电压表V的示数U＝IR＝18 V，A错误；根据左图可知交变电流的周期为0.2 s，则频率f＝5 Hz，每个周期内电流方向改变两次，说明电路中的电流方向每秒改变10次，B错误；0.1 s时，电动势最大，线圈处于与中性面垂直的位置，C错误；电动势的最大值为20eq \r(2)，角速度ω＝2πf＝10π rad/s，零时刻电动势最大，电动势随时间按余弦规律变化，因此电动势的瞬时值表达式为e＝20eq \r(2)cs10π (V)，D正确。
3．【答案】B
【解析】实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，但实物粒子与光子不是同一种物质，AC错误；根据德布罗意的物质波理论，物质波和光波一样都是概率波，B正确；根据德布罗意的物质波理公式λ＝eq \f(h,p)可知，粒子的动量越小，波长越长，其波动性越明显，D错误。
4．【答案】C
【解析】单晶体有规则的几何外形，而多晶体和非晶体没有规则的天然外形，几何形状不规则的冰块具有确定的熔点，属于多晶体，故A错误；温度是分子平均动能变化的标志，冰融化成水的过程中，温度不变，水分子的平均动能不变，故B错误；水变成水蒸气，分子间距增大，分子间作用力表现为引力，分子力做负功，分子势能增大，故C正确；在水的表面层，分子比较稀疏，分子间距大于分子间的平衡距离，分子作用力表现为引力，故D错误。
5．【答案】D
【解析】根据热力学第一定律知ΔU＝W＋Q＝－100 J＋80 J＝－20 J，它的内能减小20 J，故A错误；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，物体从外界吸收热量，其内能不一定增加，物体对外界做功，其内能不一定减少，故B错误；通过做功的方式可以让热量从低温物体传递给高温物体，如电冰箱，故C错误；能量耗散过程体现了宏观自然过程的方向性，符合热力学第二定律，故D正确。
6．【答案】B
【解析】高跷离开地面后，系统受到外界重力，所以系统动量不守恒，A错误；弹簧压缩到最低点时，人有向上的加速度，故高跷对人的作用力大于人的重力，B正确；踏板对人的作用力与人对踏板的作用力是一对相互作用力，总是等大反向，故C错误；弹簧压缩到最低点时，人有向上加速度，处于超重状态，故地对高跷的支持力大于人和高跷的总重力，D错误。
7．【答案】B
【解析】由于放出的氮核（eq \\al(4,2)He）和新核过程，系统的动量守恒，则有，所以氦核和新核动量比是1∶1，则C错误；由于放出的氮核（eq \\al(4,2)He）和新核在磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力有qvB＝meq \f(v2,R)，解得R＝eq \f(mv,qB)，则它们的轨道半径与它们所带的电荷数成反比，所以，则新核所带的电荷数为90，由于核反应过程电荷数，质量数守恒，则放射性元素原子核的电荷数是92，所以可能的衰变方程为eq \\al(238, 92)U→eq \\al(234, 90)Th＋eq \\al(4,2)He，所以A错误；B正确；因为衰变过程有能量释放，所以衰变前核的质量大于衰变后氮核和新核的总质量，则D错误。
8．【答案】C
【解析】照射R2的光的强度减弱则其电阻变大，而电压不变，则副线圈电流变小，原线圈的电流也变小，则A错误；因副线圈电流变小，则R1电压变小，则L的分压变大，通过L的电流增大，则通过R2的电流减小，则B错误；负载电阻变大后，电流减小，则R1上的电压减小，所以L上的电压增大，L变亮，故C正确，D错误。
9．【答案】BC
【解析】从高能级向基态跃迁最小能量值为10.2 eV>3.34 eV，一定能产生光电效应，故A错误；从n＝3向基态跃迁时，辐射的光子频率种类为＝3种，B正确；从n＝3跃迁到n＝1辐射光子的能量为ΔE＝E3－E1＝12.09 eV，射锌板的最大初动能Ek＝12.09 eV－3.34 eV＝8.75 eV，C正确；10.3 eV的光子能量不能满足能级差公式，不会使基态的氢原子跃迁，故D错误。
10．【答案】ABD
【解析】根据光电效应方程知，图线的斜率等于普朗克常量，则有，当最大初动能为零时，入射光的频率等于金属的极限频率，则钛的极限频率，可知钛的逸出功，故ABD正确；由图可知，光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比关系，故C错误。
11．【答案】CD
【解析】交流电压的最大值Um＝20eq \r(2)＝311 V<360 V，因此电容器不会被击穿，A错误；加在灯泡两端的电压的有效值为220 V，因此灯泡正常发光，B错误；电压表测量的是电压的有效值，为220 V，C正确；t＝T时刻，加在灯泡两端的电压的瞬时值为零，因此这一瞬间流过灯泡的电流为零，D正确。
12．【答案】AD
【解析】由右手定则可以判定，进入磁场时电流沿abcda方向，离开磁场时电流沿adcba方向，故A正确；进入磁场时，cd是电源，d是正极，c端电势比d端电势低；出磁场时，ab是电源，a是正极，b端电势比a端电势低，故B错误；ab边与磁场右边界重合时，a、b两端的电压最大，此时线框的速度，电压，故C错误；ab边与磁场右边界重合时，线框中的电功率最大，即，故D正确。
二、非选择题：本题共6小题，共52分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13．(4分)
【答案】AB AB
【解析】AB过程为等压变化，体积增大，由eq \f(pV,T)＝C可知，AB过程温度升高，气体内能增加；BC过程为等容变化，压强减小温度降低，内能减小；CA过程为等温变化，内能不变。BC过程为等容变化，压强减小，温度降低，气体内能减少；CA过程为等温变化，体积减少，外界对气体做功；AB过程为等压变化，体积膨胀气体对外界做功，气体温度升高；根据p－V图象的物理意义，图象和坐标轴围成的面积表示气体对外做功，故AB过程做功大于CA过程做功，又AB过程气体升高的温度与BC过程气体降低的温度相同，故AB过程气体与外界交换的热量最大。
14．(4分)
【答案】0.40 甲、乙两小车的质量
【解析】根据碰撞的规律可知，碰撞后二者一起运动的速度小于碰撞前的速度，所以相邻两点之间距离较小的点为碰撞后打下的点；由图示刻度尺可知，其分度值为1 mm，右边距离较小的点之间的距离为7.00 cm－6.20 cm＝0.80 cm，由于打点计时器打下两点之间的时间间隔为0.02 s，所以速度v＝eq \f(x,t)＝0.40 m/s，由题意可知，已经测出小车的速度，实验要探究碰撞中的动量是否不变，物体的动量p＝mv，已经测出速度v，要知道小车质量，还需要测出甲、乙两小车的质量。
15．(6分)
【答案】P点
【解析】根据右手定则可知OP中的电流方向为O→P，由于OP为电源，在电源内部电流由低电势流向高电势，故P点电势较高；由于杆OP上的电阻不计，故OP两端的电压等于OP杆转动产生的感应电动势，由感应电动势的公式可得E＝BLeq \x\t(v)＝Bω2r，可得，根据杆匀速转动可知，外力的功率等于电功率，杆在转动过程中产生感应电动势，恒定电流其电流大小，根据电功率的计算公式。
16．(10分)
【解析】(1)小车静止，根据平衡条件可得气体的压强为p0，体积V0＝LS(1分)
设小车加速稳定时，气体压强为p，体积V＝(L－d)S(1分)
由玻意耳定律得：p0V0＝pV(2分)
联立可得。(1分)
(2)活塞受到气缸内外气体的压力分别为
F0＝p0S(1分)
F＝pS(1分)
由牛顿第二定律得：F－F0＝ma(1分)
联立可得：。(2分)
17．(12分)
【解析】(1)线路上损耗的功率ΔP＝P1×6%＝I22R(1分)
得I2＝10 A(1分)
又(1分)
可得升压变压器其变压比(2分)
用户消耗的功率P4＝P1×94% ＝I4U4(1分)
得(1分)
可得降压变压器变压比。(2分)
(2)灯盏数盏。(3分)
18．(16分)
【解析】(1)设导体棒b滑到边界线MN的速度大小为v0，在其到达水平轨道过程中机械能守恒，则有：
mgh＝eq \f(1,2)mv02 (1分)
导体棒b通过边界线MN时，发生电磁感应现象，导体棒a受到安培力作用而产生加速度即将开始运动，由电磁感应现象和牛顿第二定律可得：
E＝BLv0 (1分)
(1分)
F＝BIL (1分)
F＝ma (1分)
解得：a＝4 m/s2。 (1分)
(2)当导体棒b进入磁场后，a、b棒组成系统在水平方向合力为零，系统满足动量守恒和能量守恒。当导体棒速度稳定时，两者做速度相等的匀速运动
mv0＝2mv (1分)
eq \f(1,2)mv02＝eq \f(1,2)×2mv2＋2Q (1分)
解得：Q＝0.05 J。(1分)
(3)设两棒速度稳定后两棒之间的距离为l，从b棒进入磁场到二者共速的过程中，对导体棒a由动量定理可得：
(1分)
而 (1分)
(1分)
(1分)
l＝d－x (1分)
联立以上各式可得：l＝0.3 m。
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