高二下学期期末物理测试模拟卷（教培机构专用） (三)

2020-2021学年度高二下学期期末测试卷 (三)

物理试卷

注意事项：

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、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1．关于下列四幅图说法正确的是(　 　)

A．玻尔原子理论的基本假设认为，电子绕核运行轨道的半径是任意的

B．光电效应产生的条件为：光强大于临界值

C．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性

D．发现少数α粒子发生了较大偏转，说明金原子质量大而且很坚硬

【答案】C

【解析】根据玻尔理论知道，电子的轨道不是任意的，电子有确定的轨道，且轨道是量子化的，故A错误；光电效应实验产生的条件为：光的频率大于极限频率，故B错误；电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性，故C正确；α粒子散射实验发现少数α粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围，故D错误。

故选C。

2．长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中,电流方向与磁场方向如图所示,已知磁感应强度为B,对于下列各图中,导线所受安培力的大小计算正确的是              (　　)

A.F=BILcosθ　　　　　　　　B.F=BILcosθ

C.F=BILsinθ      D.F=BILsinθ

【答案】A

【解析】A图中,导线不和磁场垂直,故将导线投影到垂直磁场方向上,故F=BILcosθ,A正确;B图中,导线和磁场方向垂直,故F=BIL,B错误;C图中,导线和磁场方向垂直,故F=BIL,C错误;D图中,导线和磁场方向垂直,故F=BIL,D错误。

故选A。

3．下列关于核反应方程及描述，正确的是（　　）

A.42He＋Al→P＋是居里夫妇发现人工放射性的核反应方程

B.U→Xe＋Sr＋n是核聚变方程

C.H＋H→He＋n是α衰变方程

D.N＋He→O＋H是α衰变方程

【答案】A

【解析】该方程是居里夫妇发现人工放射性的核反应方程，找到了放射性的同位素30P，故A正确；该方程是核裂变方程，但方程书写错误，故B错误；该方程是轻核聚变反应，故C错误；该方程是卢瑟福发现质子的方程，故D错误.

故选A。

4-A（选修3-3）．在一定温度下,当一定量气体的体积增大时,气体的压强减小,这是由于              (　　)

A.单位体积内的分子数变少,单位时间内对单位面积器壁碰撞的次数减少

B.气体分子的密集程度变小,分子的平均动能也变小

C.每个分子对器壁的平均撞击力变小

D.气体分子的密集程度变小,分子势能变小

【答案】A

【解析】气体温度不变,分子的平均动能不变,气体分子对器壁的平均撞击力不变,当气体的体积增大时,气体分子的密集程度减小,气体压强减小,A正确,B、C错误;气体的体积增大,分子势能增大,D错误。

故选A。

4．一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，是因为(　　)

A．各色光的波长不同，因而各色光产生的干涉条纹间距不同

B．各色光的速度不同，造成条纹间距不同

C．各色光的强度不同

D．各色光通过双缝的距离不同

【答案】A

【解析】双缝干涉条纹的宽度与波长成正比，各色光的波长不同，则条纹宽度不同，A项正确．

故选A。

5．新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒的喷壶示意图如图甲所示。储气室内气体可视为理想气体，在喷液过程中储气室内温度保持不变，喷液全过程储气室内气体在p－V图像中的变化图线如图乙所示，A、B是双曲线上的两点。下列说法正确的是(  )

A．气体在状态A的内能一定大于在状态B的内能

B．图中Rt△OAC和Rt△OBD的面积一定相等

C．气体从状态A变化到状态B的过程中，气体吸收的热量大于气体做的功

D．气体从状态A变化到状态B的过程中，气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数不变

【答案】B

【解析】由于该双曲线为等温线，则气体在状态A、B时的分子平均动能相等,又由于气体为理想气体，则气体的分子势能可忽略不计，所以气体在状态A的内能一定等于在状态B的内能，A错误；由题意可知,图线为等温曲线，由理想气体状态方程＝C可得PV＝CT，由于C是常量，温度T保持不变，则pV为定值，则图中Rt△OAC和Rt△OBD的面积相等，B正确；从状态A变化到状态B的过程中，气体的体积增大，气体对外界做功，由热力学第一定律得气体从外界吸收热量，又由于ΔU＝Q＋W＝0，则气体吸收的热量等于气体对外界所做的功，C错误；从状态A变化到状态B的过程中气体的压强减小，则气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数减少，D错误。

故选B。

6．如图所示，用两根相同的导线绕成匝数分别为n1和n2的圆形闭合线圈A和B，两线圈所在平面与匀强磁场垂直．当磁感应强度随时间均匀变化时，两线圈中的感应电流之比IA∶IB为(　　)

A.　　　　B.      C.　　　　D.

【答案】B

【解析】由题意知线圈A和B的长度、横截面积和材料(电阻率)都相同，所以电阻相同，由LA＝n1·2πr1＝LB＝n2·2πr2得＝，两线圈中的感应电流之比等于两线圈感应电动势之比，由法拉第电磁感应定律E＝nS，得＝＝＝＝，所以B正确．

故选B。

7．图中两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直纸面向里，abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为l.t＝0时刻，bc边与磁场区域边界重合(如图)．现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域．取沿a→b→c→d→a的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流i随时间t变化的图线可能是(　  　)

【答案】B

【解析】线框进入时，磁通量是增加的，线框穿出时磁通量是减少的，由楞次定律可判断两次电流方向一定相反，故只能在A、B中选择，再由楞次定律及规定的电流正方向可判断进入时电流为负方向，故选B.

故选B。

8．如图甲所示,A、B两端接直流稳压电源,UAB=100 V,R0=40 Ω,滑动变阻器的总电阻R=20 Ω;滑片处于滑动变阻器中点;如图乙所示,自耦变压器输入端A、B接交流稳压电源,其电压有效值UAB=100 V,R0=40 Ω,滑片处于线圈中点位置。则下列分析正确的是              (　　)

A.甲图中UCD=50 V,R0中电流为1.25 A

B.乙图中UCD=200 V,R0中电流的有效值为5 A

C.甲图中UCD=80 V,R0中电流的最大值约为2.83 A

D.乙图中UCD=80 V,R0中电流的最大值约为2.83 A

【答案】B

【解析】由题图甲可知,R的上半部分与R0串联的总电阻为R′=R0+=50 Ω,由欧姆定律可得流过R0的电流为I0== A=2 A,R0两端的电压为U0=I0R0=

2 A×40 Ω=80 V,故UCD=80 V,通过R0的电流为2 A,选项A、C错误。由题图乙可知A、B之间的线圈是原线圈,C、D之间的线圈是副线圈,滑片处于线圈中点位置时,原、副线圈匝数比为1∶2,根据电压与匝数成正比可得,C、D两端的电压为UCD=2UAB=200 V,通过R0的电流为I== A=5 A,选项B正确,选项D错误。

故选B。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9．下列说法中正确的是 (　　)

A．铀核裂变的核反应是U→Ba＋Kr＋2n

B．已知质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，那么质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2

C．铀(U)经过多次α、β衰变形成稳定的铅(Pb)的过程中，有6个中子转变成质子

D．一个处于n＝5能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中能辐射10种不同频率的电磁波

【答案】BC

【解析】铀核裂变时要用中子轰击铀核才能产生核反应，不能直接反应，故A错误；已知质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，因两个质子和两个中子结合成一个α粒子，那么质子和中子结合成一个α粒子，质量亏损为2m1＋2m2－m3释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2, 故B正确；根据质量数和电荷数守恒知238－206＝4×8发生8次α衰变；92＝82＋2×8－6, 发生6次β衰变，β衰变的实质即为中子转化为质子同时释放电子，所以有6个中子转变成质子，故C正确；一个处于n＝5能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中最多能够辐射4种不同频率的电磁波，故D错误。

故选BC。

10．一定质量的理想气体，沿箭头方向由状态1变化到状态2，气体吸收热量的变化过程是(　 　)

【答案】ACD

【解析】A选项，由＝C可知，温度T一定时(ΔU＝0)，p与V成反比，1到2体积V增大，气体对外做功，W＜0，由ΔU＝Q＋W可得Q＞0(吸热)。B选项，由＝C知T减小(ΔU＜0)，而V减小(W＞0)，得Q＜0(放热)。

C选项，由＝C知压强p一定，T增大(ΔU＞0)，V增大(W＜0)，则Q＞0(吸热)。D选项，由V－T图象可知V一定(W＝0)，T增大(ΔU＞0)，可得Q＞0(吸热)。

故选ACD。

11．在匀强磁场中,一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图乙所示,产生的交变电动势随时间变化规律的图象如图甲所示,已知发电机线圈内阻为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10次

C.灯泡实际消耗的功率为36 W

D.电动势随时间变化的瞬时值表达式为e=20cos5πt(V)

【答案】BC

【解析】交变电动势的有效值E==20 V,电压表的示数U=·E=

18 V,A选项错误;交变电流的周期T=0.2 s,一个周期内电流方向改变2次,每秒改变10次,B选项正确;灯泡实际消耗的功率P==36 W,C选项正确;线圈转动的角速度ω==10π,电动势随时间变化的瞬时值表达式为e=20cos 10πt(V), D选项错误。

故选BC。

12．如图所示为氢原子的能级结构示意图，一群氢原子处于n＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出光子，用这些光子照射逸出功为2.29 eV的金属钠。下列说法正确的是(　　)

A．这群氢原子能辐射出三种不同频率的光，其中从n＝3能级跃迁到n＝2能级所发出的光波长最短

B．这群氢原子在辐射光子的过程中电子绕核运动的动能减少，电势能增加

C．能发生光电效应的光有两种

D．金属钠表面所发出的光电子的最大初动能是9.80 eV

【答案】CD

【解析】一群氢原子由n＝3的激发态向低能级跃迁时，向外辐射出不同频率的光子数为C＝3种。由玻尔理论知，三种光子的能量分别为：12.09 eV、1.89 eV、10.2 eV。由n＝3跃迁到基态的光子的波长最短，A错误；氢原子在不稳定的激发态向低能级跃迁时，库仑力做正功。由动能定理知电子绕核运动的速度增大，则动能增大，电势能减小，B错误；用三种光子去照射逸出功为2.29 eV的金属钠，只有两种光子的能量大于2.29 eV，这两种能发生光电效应，C正确；由光电效应方程：Ek＝12.09 eV－2.29 eV＝9.80 eV，D正确。

故选CD。

三、非选择题：本题共3小题，共24分。

13．(6分)如图所示，这是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放电器、电磁继电器等几部分组成。

(1)示意图中，a端应是电源____极。

(2)光控继电器的原理是：当光照射光电管时，___                               _。

(3)当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效应，则下列____说法正确。

A．增大绿光照射强度，光电子最大初动能增大

B．增大绿光照射强度，电路中光电流增大

【答案】(1)正

(2)阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大的电流产生的磁场使铁芯M磁化，将衔铁N吸住。无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M

(3)B

【解析】见答案。

14．(9分)图为“研究电磁感应现象”的实验装置．

(1)将图中所缺的导线补接完整．

(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后可能出现的情况有：

①将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将________；

②原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器的阻值调大时，灵敏电流计指针________．

(3)在做“研究电磁感应现象”实验时，如果副线圈两端不接任何元件，则副线圈电路中将________．

A．因电路不闭合，无电磁感应现象

B．有电磁感应现象，但无感应电流，只有感应电动势

C．不能用楞次定律判断感应电动势方向

D．可以用楞次定律判断感应电动势方向

【答案】(1)如图所示

(2)①向右偏转一下　②向左偏转一下　(3)BD

【解析】(2)依照楞次定律及灵敏电流计的指针偏转方向与流过它的电流方向的关系来判定，则①向右偏转一下；②向左偏转一下．

(3)穿过电路中的磁通量发生变化即产生电磁感应现象．如电路不闭合无感应电流，但有感应电动势，且可以用楞次定律判断出感应电动势．要产生感应电流，电路要求必须闭合．故答案选BD．

15．(9分)在粗测油酸分子大小的实验中,具体操作如下:

①取油酸0.1 mL注入250 mL的容量瓶内,然后向瓶中加入酒精,直到液面达到250 mL的刻度为止,摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解,形成油酸的酒精溶液;

②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒,记录滴入的滴数直到量筒达到1.0 mL为止,恰好共滴了100滴;

③在边长约40 cm的浅水盘内注入约2 cm深的水,将细石膏粉均匀地撒在水面上,再用滴管吸取油酸的酒精溶液,轻轻地向水面滴一滴溶液,酒精挥发后,油酸在水面上尽可能地散开,形成一层油膜,膜上没有石膏粉,可以清楚地看出油膜轮廓;

④待油膜形状稳定后,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上绘出油酸膜的形状;

⑤将画有油酸膜形状的玻璃板放在边长为1.0 cm的方格纸上,算出完整的方格有67个,大于半格的有14个,小于半格的有19个。

(1)这种粗测方法是将每个分子视为　　　,让油酸尽可能地在水面上散开,则形成的油膜可视为　　　　,这层油膜的厚度可视为油酸分子的　　　。 

(2)利用上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸的酒精溶液含油酸为　　　m3,油膜面积为　　　m2,求得的油酸分子直径为　　　　　m。(结果全部取两位有效数字) 

【答案】(1)球形　单分子油膜　直径     (2)4.0×10-12　8.1×10-3　4.9×10-10 

【解析】(1)球形,单分子油膜,直径。

(2)一滴酒精溶液中含有纯油酸的体积为:V=× mL=4×10-6mL=4.0×10-12 m3

形成油膜的面积:S=1×(67+14) cm2=8.1×10-3 m2

油酸分子的直径:d==4.9×10-10 m

四、计算题：本题共3小题，共36分。

16．(10分)有一个10匝正方形线框，边长为20 cm，线框总电阻为1 Ω，线框绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动，如右图所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T．求：

(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？

(2)线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？

(3)写出感应电动势随时间变化的表达式．

【答案】见解析

【解析】(1)交变电流电动势最大值为

Em＝NBSω＝10×0.5×0.22×10π V＝6.28 V，电流的最大值为Im＝＝ A＝6.28 A.

(2)线框转过60°时，感应电动势e＝Emsin 60°＝5.44 V.

(3)由于线框转动是从中性面开始计时的，所以瞬时值表达式为e＝Emsin ωt＝6.28sin 10πt V.

17．(12分)有一台内阻为1Ω的发电机,供给一个学校照明用电,如图所示,升压变压器的匝数比为1∶4,降压变压器的匝数比为4∶1,输电线的总电阻R=4 Ω。全校共22个班,每班有220 V　40 W的灯6盏,若保证全部电灯正常发光,则:

(1)发电机输出功率多大?

(2)发电机的电动势多大?

(3)输出效率是多少?

(4)若使用灯数减半并正常发光,发电机输出功率是否减半?

【答案】(1)5 424 W　(2)250 V　(3)97 %　(4)不减半

【解析】(1)降压变压器输出的功率为:

 P4=22×6×40 W=5 280 W,

且U3=×U4=×220 V=880 V,

所以I2=I3== A=6 A。

对升压变压器,初级输入功率:P1=P2=U2I2=(U3+I2R)I2=U3I2+R=5 424 W。 (4分)

 故发电机输出功率为5 424 W。

(2)因为U2=U3+I2R=880 V+6×4 V=904 V,

所以U1=U2=226 V。

而U1I1=U2I2,

所以I1==4I2=24 A。

所以E=U1+I1r=226 V+24×1 V=250 V(4分)

(3)η=×100 %=×100 %=×100 %≈97 %。 (3分)

(4)电灯减少一半时,n′P灯=2 640 W。

I′2== A=3 A。

所以P′出=n′P灯+I′2R=2 640 W+32×4 W=2 676 W。 (3分)

发电机的输出功率减少一半还要多,因输电线上的电流减少一半,输电线上电功率的损失减少到原来的。

18．(14分)如图所示，一定质量的理想气体，处在A状态时，温度为tA＝27 ℃，气体从状态A等容变化到状态M，再等压变化到状态B，A、M、B的状态参量如图所示，求：

(1)状态B的温度；

(2)从A到B气体对外所做的功。(取1 atm＝1.0×105 Pa)

【答案】(1)－33 ℃　(2)3.0×105 J

【解析】(1)设A状态和状态B的温度、体积、压强分别为：T1、V1、p1、T2、V2、p2，由已知可得T1＝300 K，V1＝3 m3，p1＝2.5 atm，V2＝6 m3，p2＝1 atm，

从A到B由理想气体状态方程，有：

＝，

解得：T2＝＝240 K

故t2＝T2－273＝－33 ℃

(2)从A到M是等容变化，不做功；

从M到B是等压变化，做的功为：

W＝p·ΔV＝1.0×105×3 J＝3.0×105 J

所以从A到B气体对外做的功为：WAB＝W＝3.0×105 J