还剩14页未读，
继续阅读
2022-2023学年北京市重点大学附属中学高二（下）期末物理试卷
展开
这是一份2022-2023学年北京市重点大学附属中学高二（下）期末物理试卷，共17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。
2022-2023学年北京市重点大学附属中学高二（下）期末物理试卷
一、单选题（本大题共14小题，共42.0分）
1. 如图1所示为α粒子散射的实验装置图。对该实验的解释，下列说法合理的是( )
A. 原子内部存在质子
B. 原子核是由质子和中子组成的
C. 原子的正电荷在原子内部是均匀分布的
D. 原子的全部正电荷和绝大部分的质量都集中在一个很小的核上
2. 关于天然放射现象，下列说法正确的是( )
A. 天然放射现象说明原子具有核式结构
B. 若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小
C. β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的
D. 在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，β射线的电离能力最强
3. 如图所示为氢原子能级的示意图。下列说法正确的是( )
A. 处于基态的氢原子只能吸收13.6eV的能量实现电离
B. 处于基态的氢原子可以吸收能量为13.0eV的光子
C. 跃迁到n=4能级的大量氢原子，最多可以向下跃迁辐射出3种频率的光子
D. 氢原子由基态跃迁到激发态后，核外电子动能减小，原子的电势能增大
4. 下列现象中，与原子核内部变化有关的是( )
A. β衰变现象 B. α粒子散射现象 C. 光电效应现象 D. 原子发光现象
5. 随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。第5代移动通信技术(简称5G)意味着更快的网速和更大的网络容载能力，“4G改变生活，5G改变社会”。与4G相比，5G使用的电磁波，下列说法正确的是( )
A. 传播速度更大，相同时间传递的信息量更大
B. 频率更高，光子能量更大
C. 波长更大，更容易发生衍射现象
D. 不能发生干涉现象
6. 一束复色光沿半径方向射向一半圆形玻璃砖，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示。下列说法正确的是( )
A. 若增大入射角，b光先发生全反射
B. 玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率
C. 在真空中a光的传播速度大于b光的传播速度
D. 如果b光是绿光，那么a光可能是红光
7. 如图所示，理想变压器的原线圈接在u=220 2sin100πtV的交流电源上，副线圈接有R=22Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为5:1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是( )
A. 电压表的读数约为62V B. 电流表的读数为10.0A
C. 原线圈的输入功率为88W D. 副线圈输出交流电的频率为10Hz
8. 如图所示，线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面。实验中观察到，开关闭合瞬间，电流表指针向右偏转，则( )
A. 开关断开瞬间，电流表指针不偏转
B. 开关闭合瞬间，两个线圈中的电流方向可能同为顺时针或逆时针
C. 开关闭合，向右移动滑动变阻器的滑片，电流表指针向右偏转
D. 开关闭合，向上拔出线圈A的过程中，线圈B将对线圈A产生排斥力
9. 如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，一带电粒子从圆周上的P点沿半径方向射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为v1，运动轨迹为PN；若粒子射入磁场时的速度大小为v2，运动轨迹为PM。不计粒子的重力。下列判断正确的是( )
A. 粒子带负电
B. 速度v1大于速度v2
C. 粒子以速度v1射入时，在磁场中运动时间较长
D. 粒子以速度v1射入时，在磁场中运动的加速度较大
10. 如图所示，平行金属板A、B水平正对放置，分别带等量异号电荷。一带电微粒水平射入板间，在重力和静电力共同作用下运动，轨迹如图中虚线所示，那么
A. 若微粒带正电荷，则A板一定带正电 B. 微粒从M点运动到N点动能一定增加
C. 微粒从M点运动到N点电势能一定增加 D. 微粒从M点运动到N点机械能一定增加
11. 核能的发现是人们探索微观物质结构的一个重大成果，核能的利用可以有效缓解常规能源的短缺。原子核的比结合能(平均结合能)曲线如图所示，下列说法正确的有( )
A. 24He核比 36Li核更稳定 B. 56144Ba核比 92235U的结合能更大
C. 12H核的结合能约为1MeV D. 两个 12H核结合成 24He核时吸收能量
12. 如图所示，有一用铝板制成的U型框，将一质量为m的带正电小球用绝缘细线悬挂在框中，使整体在匀强磁场中沿垂直于磁场方向向左以速度v匀速运动，悬挂拉力为FT，则( )
A. 悬线竖直，FT=mg B. 悬线竖直，FT>mg
C. 悬线竖直，FT
A. 两平行板间的电场正在增强
B. 该变化电场产生逆时针方向(俯视)的磁场
C. 该变化电场产生的磁场越来越强
D. 电路中的电流正比于板间的电场强度的大小
14. 托卡马克(Tokamak)是一种复杂的环形装置，环心处有一欧姆线圈，四周是一个环形真空室，真空室外部排列着环向场线圈和极向场线圈，如图所示。当欧姆线圈中通以变化的电流时，在托卡马克的内部会产生巨大的涡旋电场，将真空室中的等离子体加速，从而达到较高的温度。再通过其他方式的进一步加热，就可以达到核聚变的临界温度。同时，环形真空室中的高温等离子体形成等离子体电流，与极向场线圈、环向场线圈共同产生磁场，在真空室区域形成闭合磁笼，将高温等离子体约束在真空室中，有利于核聚变的进行。已知真空室内等离子体中的带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比，以下说法中正确的是( )
A. 托卡马克主要利用欧姆线圈产生的磁场对等离子体加速
B. 欧姆线圈中通以恒定电流时，托卡马克装置中的等离子体将不能发生核聚变
C. 极向场线圈和环向场线圈的主要作用是加热等离子体
D. 为了约束温度为T的等离子体在真空室内做圆周运动，所需要的垂直于真空室环面的磁感应强度B必须正比于温度T
二、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
15. 某实验小组用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”，可拆变压器如图所示。
(1)以下给出的器材中，本实验需要用到的是_________．
A.干电池 B.学生电源 C.实验室用电压表 D.多用电表
(2)关于本实验，下列说法正确的是_________．
A.为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B.因为使用的电压较低，通电时可直接用手接触裸露的导线进行连接
C.实验时可以保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，探究副线圈匝数对副线圈电压的影响
D.变压器开始正常工作后，通过铁芯导电将电能从原线圈传递到副线圈
(3)可拆变压器的铁芯是由相互绝缘的薄硅钢片叠压而成。如图所示，原线圈接交流电源，副线圈接入小灯泡。第一次，缓缓移动铁芯横条使铁芯完全闭合；第二次，另取一块与变压器铁芯横条尺寸相同的普通铁块替换铁芯横条，重复上述实验。两次均观察到小灯泡由暗变亮。以下说法正确的是_________．
A.第二次实验中小灯泡更亮些
B.用普通铁块和用铁芯横条相比，普通铁块更容易发热
C.无论用普通铁块还是用铁芯横条，流经小灯泡的电流均为交变电流
(4)如图所示的电路中，电压为U0的交流电源通过阻值为R0的定值电阻与一理想变压器的原线圈连接，一可变电阻R与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为n1、n2。若保持U0不变，将可变电阻R的阻值增大，则流经原线圈的电流_________(选填“增大”“减小”或“不变”)；当可变电阻R的阻值为时(用n1、n2和R0表示)，可变电阻R的功率最大。
16. 某同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律，该同学按如下操作步骤进行实验：
a.将注射器活塞移动到空气柱体积适中的位置，用橡胶塞密封注射器的下端，记录此时压力表上显示的气压值和压力表刻度尺上显示的空气柱长度
b.用手握住注射器前端，开始缓慢推拉活塞改变气体体积；
c.读出此时压力表上显示的气压值和刻度尺上显示的空气柱长度
d.重复b、c两步操作，记录6组数据，作p−V图。
(1)关于该同学在实验操作中存在的不当及其原因，下列叙述中正确的是_________。
A.实验过程中手不能握注射器前端，以免改变了空气柱的温度
B.应该以较快的速度推拉活塞来改变气体体积，以免操作动作慢使空气柱的质量发生改变
(2)实验室中有容积为5mL和20mL两种注射器供选择，为能用较小的力作用在活塞上使气体体积发生明显变化，选用容积为_________mL的注射器更合适；实验中为了找到气体体积与压强的关系_________(选填“需要”或“不需要”)测出空气柱的横截面积。
(3)为进一步探究气体压强和体积的定量关系，该同学利用所采集的数据在坐标纸上描点，绘制出了如图所示的p−V图线。通过该图线，他猜测：空气柱的压强跟体积成反比。你能够通过图像直观地帮助该同学检验这个猜想吗？请简要说明你的方案。__________________。
三、计算题（本大题共4小题，共40.0分）
17. 一台质谱仪的工作原理如图17所示，电荷量为q、质量为m的正离子，从容器A下方的小孔飘入电压为U的加速电场，其初速度几乎为0。这些离子经加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场中，最后打在照相底片MN的中点P上。已知，放置底片的区域MN=L，且OM=L。
(1)求离子进入磁场时的速度v的大小；
(2)求磁场的磁感应强度B的大小；
(3)某次测量发现底片MN左侧包括P点在内的区域损坏，检测不到离子，但右侧区域仍能正常检测到离子。若要使原来打到底片中点的离子可以被检测，在不改变底片位置的情况下，分析说明可以采取哪些措施调节质谱仪。
18. 如图所示，某空间有一竖直向下的匀强电场，电场强度E=1.0×102V/m，一块足够大的接地金属板水平放置在匀强电场中，在金属板的正上方高度h=0.80m的a处有一粒子源，盒内粒子以v0=2.0×102m/s的初速度向水平面以下的各个方向均匀释放质量为m=2.0×10−15kg、所带电荷量为q=+1.0×10−12C的带电粒子，粒子最终落在金属板b上。若不计粒子重力，求：(结果保留两位有效数字)
(1)粒子源所在处a点的电势；
(2)带电粒子打在金属板上时的动能；
(3)从粒子源射出的粒子打在金属板上的范围(所形成的面积)；
(4)若使带电粒子打在金属板上的范围减小，可以通过改变哪些物理量来实现？
19. 如图所示，空间存在竖直向下的有界匀强磁场B，一单匝边长为L，质量为m的正方形线框abcd放在水平桌面上，在水平外力作用下从左边界以速度v匀速进入磁场，当cd边刚好进入磁场后立刻撤去外力，线框ab边恰好到达磁场的右边界，然后将线框以ab边为轴，以角速度ω匀速翻转到图示虚线位置．已知线框与桌面间动摩擦因数为μ，磁场宽度大于L，线框电阻为R，重力加速度为g，求：
(1)当ab边刚进入磁场时，ab两端的电压Uab；
(2)水平拉力F的大小和磁场的宽度d；
(3)整个过程中产生的总热量Q。
20. 利用如图甲所示的电路研究光电效应，以确定光电管中电子的发射情况与光照的强弱、光的频率等物理量间的关系。K、A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K受到光照时能够发射电子。K与A之间的电压大小可以调整。移动变阻器的滑片，可以获得灵敏电流计示数I与电压表示数U之间的关系。
(1)为了测得遏止电压，滑片P应该往a还是b端移动？
(2)美国物理学家密立根通过该实验研究光电效应，从而验证了爱因斯坦光电效应方程的正确性。他在实验中测量出某种金属的遏止电压Uc和与之对应的入射光的频率ν的多组数据，并利用这些数据作出Uc−ν图线，如图乙所示。已知元电荷e=1.60×10−19C。求普朗克常量h的数值。(运算结果保留2位有效数字)
(3)某同学设计了一种利用光电效应的电池，如图丙所示。K电极加工成球形，A电极加工成透明导电的球壳形状。已知K电极发射光电子的最小动能为Ek1，最大动能为Ek2，电子电荷量为e0假定照射到K电极表面的光照条件不变，单位时间射出的电子数目为N，所有射出的电子都是沿着球形结构半径方向向外运动，且忽略电子的重力及在球壳间的电子之间的相互作用。
a.求A、K之间的最大电势差Um，以及将A、K短接时回路中的电流I短；
b.在A、K间接上不同负载R时，电路中的电流可能会变化，求R在什么范围内变化，电流可保持不变。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】略
2.【答案】C
【解析】略
3.【答案】D
【解析】略
4.【答案】A
【解析】略
5.【答案】B
【解析】略
6.【答案】B
【解析】略
7.【答案】C
【解析】
【分析】
根据原线圈输入电压的瞬时值表达式求出输入电压的有效值，根据变压比求出副线圈电压；应用欧姆定律求出副线圈电流，由P=UI求出副线圈功率，根据功率相等得输入功率大小；根据原副线圈的电流比可得电流表的读数；根据频率公式，结合交变电压瞬时值表达式可求解频率。
本题考查了变压器原理，掌握变压器的变压比与变流比是解题的前提，分析清楚电路结构、求出原线圈输入电压，应用变压比与变流比即可解题。
【解答】
A.由题知U1=220V，由原副线圈电压大小与匝数比关系可得U2=n2n1U1=15×220V=44V，故A错误；
B.副线圈电流大小I2=U2R=4422A=2A，由原副线圈电流大小与匝数比关系可得I1=n2n1I2=15×2A=0.4A，故B错误；
C.原线圈的输入功率为P1=P2=U2I2=44×2W=88W，故C正确；
D.副线圈输出交流电的频率为f=1T=12π100πHz=50Hz，故D错误。
8.【答案】C
【解析】A.开关断开的瞬间，A中电流减小，产生的磁场减弱，导致线圈B中的磁通量发生变化，有感应电流产生，故A错误；
B.开关闭合瞬间，A中电流增大，产生的磁场增强，导致线圈B中的磁通量增大，由楞次定律可知，Ｂ线圈中感应电流产生的磁场要阻碍磁通量的增大，故Ｂ线圈中感应电流与Ａ线圈中电流的方向相反，故B错误；
C.开关闭合，向右移动滑动变阻器的滑片，接入电阻减小，线圈A中电流增大，根据楞次定律可知，线圈B中产生感应电流与闭合开关时方向相同，故指针向右偏转，故C正确；
D.开关闭合，向上拔出线圈A的过程中，根据楞次定律可知，线圈B将对线圈A产生吸引力，故D错误。
故选：C。
根据感应电流产生的条件分析答题，穿过闭合回路的磁通量发生变化，电路产生感应电流；同时根据楞次定律的两种描述分别分析感应电流的方向以及相互间的相用力。
本题主要考查楞次定律的应用，重点掌握楞次定律的两种描述：“增反减同”以及“来拒去留”的应用。
9.【答案】C
【解析】略
10.【答案】B
【解析】
【分析】
微粒在平行金属板间受到重力与电场力的作用，根据微粒运动轨迹与微粒受到的重力与电场力间的关系分析答题；
根据微粒的运动轨迹判断出微粒受到的合外力，然后根据微粒的受力情况分析答题；电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加；
【解答】
微粒在极板间受到竖直向下的重力作用与电场力作用，由图示微粒运动轨迹可知，微粒向下运动，说明微粒受到的合力竖直向下，重力与电场力的合力竖直向下；
A.如果微粒带正电，A板带正电荷，微粒受到的合力向下，微粒运动轨迹向下，A板带负电，但如果电场力小于重力，微粒受到的合力向下，微粒运动轨迹向下，则A板既可以带正电，也可能带负电，故A错误；
B.微粒受到的合力向下，微粒从M点运动到N点过程中合外力做正功，微粒的动能增加，故B正确；
C.如果微粒受到的电场力向下，微粒从M点运动到N点过程中电场力做正功，微粒电势能减小，如果微粒受到的电场力向上，则电势能增加，故C错误；
D.微粒从M点运动到N点过程动能增加，重力势能减小，机械能不一定增加，故D错误。
故选B。
11.【答案】A
【解析】略
12.【答案】A
【解析】略
13.【答案】D
【解析】略
14.【答案】B
【解析】略
15.【答案】(1)BD；(2)C；(3)BC；(4)减小； n2n12R0
【解析】略
16.【答案】(1)A；(2)20，不需要；
(3)画出压强 p 和体积 V 的倒数 p−1/V 图像，若图像为一条过原点的直线，可认为压强和体积成反比。
【解析】略
17.【答案】(1)离子加速过程，根据功能关系 qU=12mv2 得 v= 2Uqm
(2)离子进入磁场做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律 qvB=mv2r 根据题意 r=34L 得 B=43L 2Umq
(3)由(1)(2)可推得 r=1B 2Umq
可知，将 r 增大的调整措施有增大加速电场的电压 U ，或㺂小磁场的磁感应强度 B
【解析】略
18.【答案】(1)在电场中粒子源所在处与金属板间的电势差为 Uab ，粒子源所在处的电势为 φa ，金属板电势为 φb ，因金属板接地，所以 φb=0
Uab=φa−φb Uab=E⋅h φa=80V
(2)带电粒子在下落过程中只受电场力作用，由动能定理 W电=Ek2−Ek1
Eqh=Ek2−12mv02 得 Ek2=1.2×10−10J
(3)带电粒子打在金属板上的范围是一个半径为 r 的圆。从粒子源水平射出的粒子在电场中做类平抛运动，落在金属板上的位置是该圆的边缘。由 h=12at2=Eq2mt2
r=v0t s=πr2=πv0t2
粒子打在金属板上的范围为半径为 r 的圆的面积 s=4.0m2
(4)若减小粒子打在金属板上的范围，可以减小粒子到金属板的高度或增大电场强度。
【解析】略
19.【答案】解：(1)ab边相当于电源，根据切割公式，有： E=BLv
根据闭合电路欧姆定律，有： I=ER=BLvR
根据欧姆定律，有： Uab=I×34R=34BLv ；
(2)根据平衡条件，有：
F=FA+μmg=B2L2vR+μmg
撤去拉力后，线框匀减速运动，加速度为−μg，根据速度位移关系公式，有：
x1= v22μg
所以：d=L+v22μg；
(3)进入磁场过程中产生焦耳热：
Q1=I2Rt1= B2L3vR
由于摩擦产生的热量：
Q2=μmg(L+v22μg)
线框在绕ab轴翻转过程中，Em=BL2ω，有效值：
E′= 22BL2ω
时间t=14T=π2ω
产生焦耳热：
；
所以整个过程产生的热量为：
。
【解析】本题关键是将线框的运动过程分为匀速、匀减速、转动三个过程进行分析，注意最后的翻转过程是正弦式交流电。
(1)ab边相当于电源，根据切割公式求解感应电动势，根据闭合电路欧姆定律求解ab两端的电压Uab；
(2)根据安培力公式求解安培力，根据平衡条件求解拉力；根据运动学公式求解磁场的宽度d；
(3)匀速进入磁场过程是恒定电流，根据焦耳定律求解焦耳热；根据功能关系求解摩擦产生的热量；最后翻转过程是正弦式交流电，先根据Em=NBSω求解最大值，得到有效值，最后根据焦耳定律求解热量Q。
20.【答案】(1)向 a 端移动。
(2)设入射光的频率为 ν ，金属的逸出功为 W0 ，由爱因斯坦光电效应方程，光电子最大初动能 Ek=hν−W0
由动能定理 eUc=Ek 得 Uc=heν−W0e
由 Uc−ν 关系式及图象可知， he=ΔUcΔν
解得 h=6.3×10−34J⋅s 或 6.4×10−34J⋅s
(3)a.电子聚集在 A 电极后，使 A 极带负电，因此会在球内部建立一个从 K 指向 A 的反向电场，阻碍电子继续往 A 聚集。当 A、K 之间达到最大电势差 Um ，最大动能为 Ek2 的电子都无法到达 A 极。
根据动能定理 −eUm=0−Ek2 可得 Um=Ek2e
A、K短接时，所有电子都能到达 A 极，短路电流即饱和电流 I0=Ne
b.所有电子都能到达 A 极，电流就能保持 I0=Ne 不变，故 AK 之间的电压要满足 U
【解析】略
2022-2023学年北京市重点大学附属中学高二（下）期末物理试卷
一、单选题（本大题共14小题，共42.0分）
1. 如图1所示为α粒子散射的实验装置图。对该实验的解释，下列说法合理的是( )
A. 原子内部存在质子
B. 原子核是由质子和中子组成的
C. 原子的正电荷在原子内部是均匀分布的
D. 原子的全部正电荷和绝大部分的质量都集中在一个很小的核上
2. 关于天然放射现象，下列说法正确的是( )
A. 天然放射现象说明原子具有核式结构
B. 若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小
C. β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的
D. 在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，β射线的电离能力最强
3. 如图所示为氢原子能级的示意图。下列说法正确的是( )
A. 处于基态的氢原子只能吸收13.6eV的能量实现电离
B. 处于基态的氢原子可以吸收能量为13.0eV的光子
C. 跃迁到n=4能级的大量氢原子，最多可以向下跃迁辐射出3种频率的光子
D. 氢原子由基态跃迁到激发态后，核外电子动能减小，原子的电势能增大
4. 下列现象中，与原子核内部变化有关的是( )
A. β衰变现象 B. α粒子散射现象 C. 光电效应现象 D. 原子发光现象
5. 随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。第5代移动通信技术(简称5G)意味着更快的网速和更大的网络容载能力，“4G改变生活，5G改变社会”。与4G相比，5G使用的电磁波，下列说法正确的是( )
A. 传播速度更大，相同时间传递的信息量更大
B. 频率更高，光子能量更大
C. 波长更大，更容易发生衍射现象
D. 不能发生干涉现象
6. 一束复色光沿半径方向射向一半圆形玻璃砖，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示。下列说法正确的是( )
A. 若增大入射角，b光先发生全反射
B. 玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率
C. 在真空中a光的传播速度大于b光的传播速度
D. 如果b光是绿光，那么a光可能是红光
7. 如图所示，理想变压器的原线圈接在u=220 2sin100πtV的交流电源上，副线圈接有R=22Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为5:1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是( )
A. 电压表的读数约为62V B. 电流表的读数为10.0A
C. 原线圈的输入功率为88W D. 副线圈输出交流电的频率为10Hz
8. 如图所示，线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面。实验中观察到，开关闭合瞬间，电流表指针向右偏转，则( )
A. 开关断开瞬间，电流表指针不偏转
B. 开关闭合瞬间，两个线圈中的电流方向可能同为顺时针或逆时针
C. 开关闭合，向右移动滑动变阻器的滑片，电流表指针向右偏转
D. 开关闭合，向上拔出线圈A的过程中，线圈B将对线圈A产生排斥力
9. 如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，一带电粒子从圆周上的P点沿半径方向射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为v1，运动轨迹为PN；若粒子射入磁场时的速度大小为v2，运动轨迹为PM。不计粒子的重力。下列判断正确的是( )
A. 粒子带负电
B. 速度v1大于速度v2
C. 粒子以速度v1射入时，在磁场中运动时间较长
D. 粒子以速度v1射入时，在磁场中运动的加速度较大
10. 如图所示，平行金属板A、B水平正对放置，分别带等量异号电荷。一带电微粒水平射入板间，在重力和静电力共同作用下运动，轨迹如图中虚线所示，那么
A. 若微粒带正电荷，则A板一定带正电 B. 微粒从M点运动到N点动能一定增加
C. 微粒从M点运动到N点电势能一定增加 D. 微粒从M点运动到N点机械能一定增加
11. 核能的发现是人们探索微观物质结构的一个重大成果，核能的利用可以有效缓解常规能源的短缺。原子核的比结合能(平均结合能)曲线如图所示，下列说法正确的有( )
A. 24He核比 36Li核更稳定 B. 56144Ba核比 92235U的结合能更大
C. 12H核的结合能约为1MeV D. 两个 12H核结合成 24He核时吸收能量
12. 如图所示，有一用铝板制成的U型框，将一质量为m的带正电小球用绝缘细线悬挂在框中，使整体在匀强磁场中沿垂直于磁场方向向左以速度v匀速运动，悬挂拉力为FT，则( )
A. 悬线竖直，FT=mg B. 悬线竖直，FT>mg
C. 悬线竖直，FT
A. 两平行板间的电场正在增强
B. 该变化电场产生逆时针方向(俯视)的磁场
C. 该变化电场产生的磁场越来越强
D. 电路中的电流正比于板间的电场强度的大小
14. 托卡马克(Tokamak)是一种复杂的环形装置，环心处有一欧姆线圈，四周是一个环形真空室，真空室外部排列着环向场线圈和极向场线圈，如图所示。当欧姆线圈中通以变化的电流时，在托卡马克的内部会产生巨大的涡旋电场，将真空室中的等离子体加速，从而达到较高的温度。再通过其他方式的进一步加热，就可以达到核聚变的临界温度。同时，环形真空室中的高温等离子体形成等离子体电流，与极向场线圈、环向场线圈共同产生磁场，在真空室区域形成闭合磁笼，将高温等离子体约束在真空室中，有利于核聚变的进行。已知真空室内等离子体中的带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比，以下说法中正确的是( )
A. 托卡马克主要利用欧姆线圈产生的磁场对等离子体加速
B. 欧姆线圈中通以恒定电流时，托卡马克装置中的等离子体将不能发生核聚变
C. 极向场线圈和环向场线圈的主要作用是加热等离子体
D. 为了约束温度为T的等离子体在真空室内做圆周运动，所需要的垂直于真空室环面的磁感应强度B必须正比于温度T
二、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
15. 某实验小组用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”，可拆变压器如图所示。
(1)以下给出的器材中，本实验需要用到的是_________．
A.干电池 B.学生电源 C.实验室用电压表 D.多用电表
(2)关于本实验，下列说法正确的是_________．
A.为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B.因为使用的电压较低，通电时可直接用手接触裸露的导线进行连接
C.实验时可以保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，探究副线圈匝数对副线圈电压的影响
D.变压器开始正常工作后，通过铁芯导电将电能从原线圈传递到副线圈
(3)可拆变压器的铁芯是由相互绝缘的薄硅钢片叠压而成。如图所示，原线圈接交流电源，副线圈接入小灯泡。第一次，缓缓移动铁芯横条使铁芯完全闭合；第二次，另取一块与变压器铁芯横条尺寸相同的普通铁块替换铁芯横条，重复上述实验。两次均观察到小灯泡由暗变亮。以下说法正确的是_________．
A.第二次实验中小灯泡更亮些
B.用普通铁块和用铁芯横条相比，普通铁块更容易发热
C.无论用普通铁块还是用铁芯横条，流经小灯泡的电流均为交变电流
(4)如图所示的电路中，电压为U0的交流电源通过阻值为R0的定值电阻与一理想变压器的原线圈连接，一可变电阻R与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为n1、n2。若保持U0不变，将可变电阻R的阻值增大，则流经原线圈的电流_________(选填“增大”“减小”或“不变”)；当可变电阻R的阻值为时(用n1、n2和R0表示)，可变电阻R的功率最大。
16. 某同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律，该同学按如下操作步骤进行实验：
a.将注射器活塞移动到空气柱体积适中的位置，用橡胶塞密封注射器的下端，记录此时压力表上显示的气压值和压力表刻度尺上显示的空气柱长度
b.用手握住注射器前端，开始缓慢推拉活塞改变气体体积；
c.读出此时压力表上显示的气压值和刻度尺上显示的空气柱长度
d.重复b、c两步操作，记录6组数据，作p−V图。
(1)关于该同学在实验操作中存在的不当及其原因，下列叙述中正确的是_________。
A.实验过程中手不能握注射器前端，以免改变了空气柱的温度
B.应该以较快的速度推拉活塞来改变气体体积，以免操作动作慢使空气柱的质量发生改变
(2)实验室中有容积为5mL和20mL两种注射器供选择，为能用较小的力作用在活塞上使气体体积发生明显变化，选用容积为_________mL的注射器更合适；实验中为了找到气体体积与压强的关系_________(选填“需要”或“不需要”)测出空气柱的横截面积。
(3)为进一步探究气体压强和体积的定量关系，该同学利用所采集的数据在坐标纸上描点，绘制出了如图所示的p−V图线。通过该图线，他猜测：空气柱的压强跟体积成反比。你能够通过图像直观地帮助该同学检验这个猜想吗？请简要说明你的方案。__________________。
三、计算题（本大题共4小题，共40.0分）
17. 一台质谱仪的工作原理如图17所示，电荷量为q、质量为m的正离子，从容器A下方的小孔飘入电压为U的加速电场，其初速度几乎为0。这些离子经加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场中，最后打在照相底片MN的中点P上。已知，放置底片的区域MN=L，且OM=L。
(1)求离子进入磁场时的速度v的大小；
(2)求磁场的磁感应强度B的大小；
(3)某次测量发现底片MN左侧包括P点在内的区域损坏，检测不到离子，但右侧区域仍能正常检测到离子。若要使原来打到底片中点的离子可以被检测，在不改变底片位置的情况下，分析说明可以采取哪些措施调节质谱仪。
18. 如图所示，某空间有一竖直向下的匀强电场，电场强度E=1.0×102V/m，一块足够大的接地金属板水平放置在匀强电场中，在金属板的正上方高度h=0.80m的a处有一粒子源，盒内粒子以v0=2.0×102m/s的初速度向水平面以下的各个方向均匀释放质量为m=2.0×10−15kg、所带电荷量为q=+1.0×10−12C的带电粒子，粒子最终落在金属板b上。若不计粒子重力，求：(结果保留两位有效数字)
(1)粒子源所在处a点的电势；
(2)带电粒子打在金属板上时的动能；
(3)从粒子源射出的粒子打在金属板上的范围(所形成的面积)；
(4)若使带电粒子打在金属板上的范围减小，可以通过改变哪些物理量来实现？
19. 如图所示，空间存在竖直向下的有界匀强磁场B，一单匝边长为L，质量为m的正方形线框abcd放在水平桌面上，在水平外力作用下从左边界以速度v匀速进入磁场，当cd边刚好进入磁场后立刻撤去外力，线框ab边恰好到达磁场的右边界，然后将线框以ab边为轴，以角速度ω匀速翻转到图示虚线位置．已知线框与桌面间动摩擦因数为μ，磁场宽度大于L，线框电阻为R，重力加速度为g，求：
(1)当ab边刚进入磁场时，ab两端的电压Uab；
(2)水平拉力F的大小和磁场的宽度d；
(3)整个过程中产生的总热量Q。
20. 利用如图甲所示的电路研究光电效应，以确定光电管中电子的发射情况与光照的强弱、光的频率等物理量间的关系。K、A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K受到光照时能够发射电子。K与A之间的电压大小可以调整。移动变阻器的滑片，可以获得灵敏电流计示数I与电压表示数U之间的关系。
(1)为了测得遏止电压，滑片P应该往a还是b端移动？
(2)美国物理学家密立根通过该实验研究光电效应，从而验证了爱因斯坦光电效应方程的正确性。他在实验中测量出某种金属的遏止电压Uc和与之对应的入射光的频率ν的多组数据，并利用这些数据作出Uc−ν图线，如图乙所示。已知元电荷e=1.60×10−19C。求普朗克常量h的数值。(运算结果保留2位有效数字)
(3)某同学设计了一种利用光电效应的电池，如图丙所示。K电极加工成球形，A电极加工成透明导电的球壳形状。已知K电极发射光电子的最小动能为Ek1，最大动能为Ek2，电子电荷量为e0假定照射到K电极表面的光照条件不变，单位时间射出的电子数目为N，所有射出的电子都是沿着球形结构半径方向向外运动，且忽略电子的重力及在球壳间的电子之间的相互作用。
a.求A、K之间的最大电势差Um，以及将A、K短接时回路中的电流I短；
b.在A、K间接上不同负载R时，电路中的电流可能会变化，求R在什么范围内变化，电流可保持不变。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】略
2.【答案】C
【解析】略
3.【答案】D
【解析】略
4.【答案】A
【解析】略
5.【答案】B
【解析】略
6.【答案】B
【解析】略
7.【答案】C
【解析】
【分析】
根据原线圈输入电压的瞬时值表达式求出输入电压的有效值，根据变压比求出副线圈电压；应用欧姆定律求出副线圈电流，由P=UI求出副线圈功率，根据功率相等得输入功率大小；根据原副线圈的电流比可得电流表的读数；根据频率公式，结合交变电压瞬时值表达式可求解频率。
本题考查了变压器原理，掌握变压器的变压比与变流比是解题的前提，分析清楚电路结构、求出原线圈输入电压，应用变压比与变流比即可解题。
【解答】
A.由题知U1=220V，由原副线圈电压大小与匝数比关系可得U2=n2n1U1=15×220V=44V，故A错误；
B.副线圈电流大小I2=U2R=4422A=2A，由原副线圈电流大小与匝数比关系可得I1=n2n1I2=15×2A=0.4A，故B错误；
C.原线圈的输入功率为P1=P2=U2I2=44×2W=88W，故C正确；
D.副线圈输出交流电的频率为f=1T=12π100πHz=50Hz，故D错误。
8.【答案】C
【解析】A.开关断开的瞬间，A中电流减小，产生的磁场减弱，导致线圈B中的磁通量发生变化，有感应电流产生，故A错误；
B.开关闭合瞬间，A中电流增大，产生的磁场增强，导致线圈B中的磁通量增大，由楞次定律可知，Ｂ线圈中感应电流产生的磁场要阻碍磁通量的增大，故Ｂ线圈中感应电流与Ａ线圈中电流的方向相反，故B错误；
C.开关闭合，向右移动滑动变阻器的滑片，接入电阻减小，线圈A中电流增大，根据楞次定律可知，线圈B中产生感应电流与闭合开关时方向相同，故指针向右偏转，故C正确；
D.开关闭合，向上拔出线圈A的过程中，根据楞次定律可知，线圈B将对线圈A产生吸引力，故D错误。
故选：C。
根据感应电流产生的条件分析答题，穿过闭合回路的磁通量发生变化，电路产生感应电流；同时根据楞次定律的两种描述分别分析感应电流的方向以及相互间的相用力。
本题主要考查楞次定律的应用，重点掌握楞次定律的两种描述：“增反减同”以及“来拒去留”的应用。
9.【答案】C
【解析】略
10.【答案】B
【解析】
【分析】
微粒在平行金属板间受到重力与电场力的作用，根据微粒运动轨迹与微粒受到的重力与电场力间的关系分析答题；
根据微粒的运动轨迹判断出微粒受到的合外力，然后根据微粒的受力情况分析答题；电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加；
【解答】
微粒在极板间受到竖直向下的重力作用与电场力作用，由图示微粒运动轨迹可知，微粒向下运动，说明微粒受到的合力竖直向下，重力与电场力的合力竖直向下；
A.如果微粒带正电，A板带正电荷，微粒受到的合力向下，微粒运动轨迹向下，A板带负电，但如果电场力小于重力，微粒受到的合力向下，微粒运动轨迹向下，则A板既可以带正电，也可能带负电，故A错误；
B.微粒受到的合力向下，微粒从M点运动到N点过程中合外力做正功，微粒的动能增加，故B正确；
C.如果微粒受到的电场力向下，微粒从M点运动到N点过程中电场力做正功，微粒电势能减小，如果微粒受到的电场力向上，则电势能增加，故C错误；
D.微粒从M点运动到N点过程动能增加，重力势能减小，机械能不一定增加，故D错误。
故选B。
11.【答案】A
【解析】略
12.【答案】A
【解析】略
13.【答案】D
【解析】略
14.【答案】B
【解析】略
15.【答案】(1)BD；(2)C；(3)BC；(4)减小； n2n12R0
【解析】略
16.【答案】(1)A；(2)20，不需要；
(3)画出压强 p 和体积 V 的倒数 p−1/V 图像，若图像为一条过原点的直线，可认为压强和体积成反比。
【解析】略
17.【答案】(1)离子加速过程，根据功能关系 qU=12mv2 得 v= 2Uqm
(2)离子进入磁场做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律 qvB=mv2r 根据题意 r=34L 得 B=43L 2Umq
(3)由(1)(2)可推得 r=1B 2Umq
可知，将 r 增大的调整措施有增大加速电场的电压 U ，或㺂小磁场的磁感应强度 B
【解析】略
18.【答案】(1)在电场中粒子源所在处与金属板间的电势差为 Uab ，粒子源所在处的电势为 φa ，金属板电势为 φb ，因金属板接地，所以 φb=0
Uab=φa−φb Uab=E⋅h φa=80V
(2)带电粒子在下落过程中只受电场力作用，由动能定理 W电=Ek2−Ek1
Eqh=Ek2−12mv02 得 Ek2=1.2×10−10J
(3)带电粒子打在金属板上的范围是一个半径为 r 的圆。从粒子源水平射出的粒子在电场中做类平抛运动，落在金属板上的位置是该圆的边缘。由 h=12at2=Eq2mt2
r=v0t s=πr2=πv0t2
粒子打在金属板上的范围为半径为 r 的圆的面积 s=4.0m2
(4)若减小粒子打在金属板上的范围，可以减小粒子到金属板的高度或增大电场强度。
【解析】略
19.【答案】解：(1)ab边相当于电源，根据切割公式，有： E=BLv
根据闭合电路欧姆定律，有： I=ER=BLvR
根据欧姆定律，有： Uab=I×34R=34BLv ；
(2)根据平衡条件，有：
F=FA+μmg=B2L2vR+μmg
撤去拉力后，线框匀减速运动，加速度为−μg，根据速度位移关系公式，有：
x1= v22μg
所以：d=L+v22μg；
(3)进入磁场过程中产生焦耳热：
Q1=I2Rt1= B2L3vR
由于摩擦产生的热量：
Q2=μmg(L+v22μg)
线框在绕ab轴翻转过程中，Em=BL2ω，有效值：
E′= 22BL2ω
时间t=14T=π2ω
产生焦耳热：
；
所以整个过程产生的热量为：
。
【解析】本题关键是将线框的运动过程分为匀速、匀减速、转动三个过程进行分析，注意最后的翻转过程是正弦式交流电。
(1)ab边相当于电源，根据切割公式求解感应电动势，根据闭合电路欧姆定律求解ab两端的电压Uab；
(2)根据安培力公式求解安培力，根据平衡条件求解拉力；根据运动学公式求解磁场的宽度d；
(3)匀速进入磁场过程是恒定电流，根据焦耳定律求解焦耳热；根据功能关系求解摩擦产生的热量；最后翻转过程是正弦式交流电，先根据Em=NBSω求解最大值，得到有效值，最后根据焦耳定律求解热量Q。
20.【答案】(1)向 a 端移动。
(2)设入射光的频率为 ν ，金属的逸出功为 W0 ，由爱因斯坦光电效应方程，光电子最大初动能 Ek=hν−W0
由动能定理 eUc=Ek 得 Uc=heν−W0e
由 Uc−ν 关系式及图象可知， he=ΔUcΔν
解得 h=6.3×10−34J⋅s 或 6.4×10−34J⋅s
(3)a.电子聚集在 A 电极后，使 A 极带负电，因此会在球内部建立一个从 K 指向 A 的反向电场，阻碍电子继续往 A 聚集。当 A、K 之间达到最大电势差 Um ，最大动能为 Ek2 的电子都无法到达 A 极。
根据动能定理 −eUm=0−Ek2 可得 Um=Ek2e
A、K短接时，所有电子都能到达 A 极，短路电流即饱和电流 I0=Ne
b.所有电子都能到达 A 极，电流就能保持 I0=Ne 不变，故 AK 之间的电压要满足 U
【解析】略
相关试卷
北京市清华大学附属中学2022-2023学年高二下学期期末物理试题： 这是一份北京市清华大学附属中学2022-2023学年高二下学期期末物理试题，共20页。
北京市清华大学附属中学2022-2023学年高二下学期期末物理试题： 这是一份北京市清华大学附属中学2022-2023学年高二下学期期末物理试题，共12页。试卷主要包含了07等内容，欢迎下载使用。
2022-2023学年陕西省西安重点大学附属中学高一（下）期中物理试卷（含解析）： 这是一份2022-2023学年陕西省西安重点大学附属中学高一（下）期中物理试卷（含解析），共21页。试卷主要包含了9km/s与11，重力加速度为9等内容，欢迎下载使用。
