江西省九江市德安县2022-2023学年高二下学期7月期末考试物理试题（含答案）

德安县2022-2023学年高二下学期7月期末考试
物理试题
一、选择题 （共11题，每题4分，共44分，1-7单选，8-11多选。）
1．物理学发展史上有重要地位的物理实验，以及与之相关的物理学发展史的说法，其中错误的是（　　）
A．粒子散射实验是原子核式结构理论的实验基础
B．光电效应实验表明光具有粒子性
C．电子的发现揭示了原子不是构成物质的最小微粒
D．康普顿效应进一步证实了光的波动特性
2．如图所示，竖直轻质弹簧下端固定在水平面上，上端连一质量为m的物块A，A的上面放置一质量为m的物块B，系统可在竖直方向做简谐运动，则（　　）
A．当振动到最低点时，B的回复力最小
B．当振动到最高点时，B对A的压力最小
C．当向上振动经过平衡位置时，B对A的压力最大
D．当向下振动经过平衡位置时，B对A的压力最大
3．如图所示，光滑“Ⅱ”型金属导体框竖直放置，质量为m的金属棒与框架接触良好。空间存在连续多个方向相反的有界匀强磁场，已知磁场方向与导体框垂直且磁感应强度大小。将金属棒从图示位置由静止释放，则（　　）
A．金属棒做加速度逐渐减小的变加速运动，最终匀速运动
B．若金属棒已经匀速运动，进入下一个磁场区域后，会做减速运动
C．若金属棒已经匀速运动，进入下一个磁场区域后，会做加速运动
D．金属棒每次进入下一个磁场区域后，安培力的方向都会发生变化
4．如图是一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C的V-T图像。已知气体在状态A时的压强是。则（ ）
A．B到C过程，气体对外界做功
B．B到C过程，气体吸热，内能增大
C．A到B过程，单位时间内气体分子对单位面积器壁的冲量减小
D．A到B过程，单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数增多
5．图甲为一列简谐横波在时刻的波形图，P是平衡位置为处的质点，Q是平衡位置为处的质点，图乙为质点Q的振动图像，则（　　）
A．在时，质点P的加速度方向为沿y轴负方向
B．质点Q简谐运动的表达式为
C．从到，质点P沿x轴负方向传播了4m
D．从到，质点P通过的路程大于
6．如图所示，在光滑水平面上，一质量为m的导热活塞将一定质量的理想气体封闭在内壁光滑的圆柱形汽缸中，开始时活塞和汽缸静止，此时气柱长度为l，现使汽缸底部绕一竖直轴由静止开始转动，缓慢增大转动的角速度，当汽缸转动的角速度为1时，气柱长度为2l，当汽缸转动的角速度为2时，气柱长度为3l，若外界大气压不变，则1与2的比值为（　　）
A． B． C．2：3 D．3：2
7．用如图所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为的光照射到光电管上时发生了光电效应，毫安表的示数不为零；移动变阻器的触头，发现当电压表的示数大于或等于时，毫安表示数为0，则下列说法正确的是（　　）
A．光电管阴极的逸出功为
B．光电子的最大初动能为
C．入射光的强度越大，则在阴极板上产生的光电子的最大初动能越大
D．实验中用光子能量为照射到光电管阴极上也能发生光电效应
8．如图所示，光滑球面半径为R，将A、B两小球置于球面上等高处，它们距球面最低点O的距离远远小于R，C球处于球面的球心处，在小球B所处位置和O点之间放置一光滑直线轨道，小球B可以沿直线轨道下滑，不计空气阻力，若将三球同时由静止释放，则下列说法中正确的是（　　）
A．A球比C球先到达O点
B．C球比A球先到达O点
C．A球比B球先到达O点
D．B球比A球先到达O点
9．如图所示，正方形abcd区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，O点是cd边的中点．一个带正电的粒子（重力忽略不计）从O点沿纸面以垂直于cd边的速度射入正方形内，经过时间t刚好从c点射出磁场．若只改变带电粒子射入磁场时的速度方向，则下列说法中正确的是（　　）
A．该带电粒子可能从a、b之间射出磁场
B．该带电粒子不可能从b、c（不包括b、c两点）之间射出磁场
C．该带电粒子在磁场中运动的时间不可能小于t0
D．该带电粒子在磁场中运动的时间可能是1.2t0
10．如图所示是交流发电机的示意图． 线圈的AB边连在金属滑环 K上，CD边连在滑环 L 上，导体做的两个电刷 E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接．下列说法正确的是
A．当线圈转到图甲位置时，磁通量的变化率最大
B．从图乙所示位置开始计时，线圈中电流 i随时间 t变化的关系是 i=Imcosωt
C．当线圈转到图丙位置时，感应电流最小
D．当线圈转到图丁位置时，流经外电路的电流方向为 E→F
11．如图所示是导轨式电磁炮的原理结构示意图，两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，其间安放炮弹炮弹可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触。内阻为r的可控电源提供的强大电流从根导轨流入，经过炮弹，再从另一导轨流回电源。炮弹被导轨中电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中，该磁场在炮弹所在位置始终可以简化为磁感应强度为B的匀强磁场。已知两导轨内侧间距为L，炮弹的质量为m，炮弹在导轨间的电阻为R，若炮弹滑行s后获得的发射速度为v。不计空气阻力，不考虑炮弹切割磁感线产生的感应电动势，导轨电阻不计，下列说法正确的是（　　）
A．匀强磁场方向为竖直向上
B．电磁炮受到的安培力大小为
C．可控电源此时的电动势是
D．这一过程中系统消耗的总能量是
二、实验题（共20分）
12．（8分）利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距d=0.4mm，双缝到光屏间的距离l=0.5m，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图中所给出，则：
（1）分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为xA=______mm，xB=______mm，相邻两条纹间距Δx=______mm；
（2）该单色光的波长λ=_______m；
（3）若增大双缝的间距，其他条件保持不变，则得到的干涉条纹间距将_______（填“变大”“不变”或“变小”）；若改用频率较高的单色光照射，其他条件保持不变，则得到的干涉条纹间距将______（填“变大”“不变”或“变小”）。
13．（12分）在学校实验室中测绘一只“2.5 V，0.5 W”小灯泡的伏安特性曲线，实验室备有下列实验器材：
A．电压表V(量程 0～3 V～15 V，内阻很大)
B．电流表A(量程 0～0.6 A～3 A，内阻约为 1Ω)
C．变阻器 R1(0～10 Ω，0.6 A)
D．变阻器R2(0～2 000 Ω，0.1 A)
E．电池组E(电动势为3 V，内阻约为 0.3Ω)
F．开关S，导线若干
(1)实验中应选用的滑动变阻器为________________；(填写序号)
(2)在实验时小杰同学采用了如图甲所示的实物电路，并且准备合上开关开始测量。则具体实验操作前该电路存在错误或需改进的地方有 ______________；_________________。(请写出两处)
(3)在改正电路需改进之处后，小杰同学进行了实验，电流表示数比小灯泡中实际通过的电流________；(填“偏大”“偏小”或“相等”)
(4)图乙是改进后的实验中得到的I－U图象，若I－U图象中的虚线Ⅰ或Ⅱ表示小灯泡真实的伏安特性曲线，与实验中得到的实线相比，虚线________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)才是其真实的伏安特性曲线。
三、计算题（共36分）
14．（10分）氙气灯在亮度、耗能及寿命上都比传统灯有优越性。某轿车的灯泡的容积V＝1.5ml，充入氙气的密度ρ＝5.9kg/m3，摩尔质量M＝0.131kg/mol，阿伏伽德罗常数NA＝6×1023mol﹣1。试估算灯泡中：（结果均保留一位有效数字）
（1）氙气分子的总个数；
（2）氙气分子间的平均距离。
15．（12分）某温度报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的导热性能良好的圆柱形容器内，用面积、质量的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦上下滑动。整个装置放在水平地面上，开始时环境温度为，活塞与容器底部的距离，在活塞上方处有一压力传感器制成的固定卡口，当传感器受到压力达到5N时，就会触发报警装置。已知大气压强为，重力加速度取。
（1）求触发报警装置的环境温度（计算结果保留三位有效数字）；
（2）环境温度升高到刚触发报警装置的过程中，气体吸收了3J的热量，求此过程气体的内能改变量。
16．（14分）如图，电阻不计的足够长“U”形金属框abcd置于水平绝缘平台上，ad与bc边平行，质量为m、阻值为R的光滑导体棒MN平行ab边置于金属框上，且与金属框保持良好接触。整个装置始终处于竖直向下，磁感应强度大小为的匀强磁场中。已知ab边、MN棒长度均为L，ab边与MN距离为，金属框abcd与绝缘平台间的滑动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。求：
（1）若保持金属框静止，导体棒以速度v匀速运动时，回路中的电流大小I；
（2）若对导体棒MN施加水平向右恒力，MN棒所能到达的最大速度；
（3）若对导体棒MN施加水平外力使其保持静止，磁感应强度大小随时间变化满足，当金属框将要发生滑动的时刻t。
1．D
A．卢瑟福根据粒子散射实验现象提出原子的核式结构学说，故A正确，不符合题意；
B．光电效应实验证实了光具有粒子性，故B正确，不符合题意；
C．电子的发现，知原子还可以再分，原子不是构成物质的最小微粒，故C正确，不符合题意；
D．康普顿效应证实了光的粒子特性，故D错误，符合题意。
故选D。
2．B
由于简谐运动的对称性，A、B一起做简谐运动，B做简谐运动的回复力是由B的重力和A对B的作用力的合力提供。做简谐运动的物体在最大位移处时有最大回复力，即具有最大的加速度am，在最高点和最低点加速度大小相等，最高点时加速度向下，最低点时加速度向上，由牛顿第二定律对B在最高点时，有
解得
在最高点时B对A的压力最小；
在最低点时，有
解得
在最低点时B对A的压力最大；
经过平衡位置时，加速度为零，A对B的作用力
故选B。
3．A
当金属棒从图示位置由静止释放后，受到向下的重力和向上的安培力，合力向下，加速度向下，由于速度增大，则安培力也增大，而重力不变，所以合力减小，故金属棒做加速减小的加速运动，金属棒进入B2区域后，金属棒受到的安培力大小不变，由楞次定律得知，安培力方向仍竖直向上，当安培力与重力平衡时，最终匀速运动。
故选A。
4．B
A．气体由状态B变为状态C是等容变化，气体的体积不变，气体对外不做功，故A错误；
B．由状态B变为状态C的过程中体积不变，则外界不对气体做功、气体也不对外界做功，但温度升高即内能增大，根据热力学第一定律知气体吸收了热量；故B正确
C．由题意可知，A与B连线的延长线过原点O，所以气体由状态A变为状态B是一个等压变化，即压强保持不变，所以单位时间内气体分子对单位面积器壁的冲量不变，故C错误；
D．由题图可知，从A到B温度升高，气体平均动能增大，压强不变，所以单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小，故D错误；
故选B。
5．B
A．由乙图知，在t=0.10s时，质点Q向y轴负方向运动；根据波形平移法可知该波沿x轴负方向传播，由图甲所示波形图可知，t=0.10s时，质点P的振动方向沿y轴正方向，由图乙可知周期为：T=0.20s，从t=0.10s到t=0.25s，经历时间
则知在t=0.25s时，质点P位于x轴下方，其的加速度方向与y轴正方向相同，A错误；
B．质点Q简谐运动的表达式为
B正确；
C．质点P只在平衡位置振动，不随波移动，C错误；
D．从t=0.10s到t=0.25s，经历时间
由于t=0.10s时刻质点P不在平衡位置或波峰、波谷处，所以质点P通过的路程不是
D错误。
故选B。
6．A
当汽缸转动的角速度为1时，根据向心力方程
当汽缸转动的角速度为2时，
根据等温方程
解得1与2的比值为。
故选A。
7．D
AB．该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大于或等于1.7V时，电流表示数为0，知道光电子的最大初动能为1.7eV，根据光电效应方程
可得
故AB错误；
C．根据爱因斯坦光电效应方程
光电子的最大初动能Ek与入射光的强度无关，故C错误；
D．改用能量为1.6eV的光子照射，1.6eV大于逸出功0.8eV，可以发生光电效应，故D正确。
故选D。
8．BC
由于A小球距球面最低点O的距离远远小于R，故A球的运动可视为单摆，由单摆周期公式可知A球到达O点的时间为
C球做自由落体运动，故C球到达O点的时间为
设C球与B球连线与竖直方向的夹角为，则B球运动到O点的距离为
根据力的分解可知B球下滑的加速度大小为
根据匀变速直线运动位移时间公式可得B球到达O点的时间为
故
故选BC。
9．BD
粒子在磁场中做匀速圆周运动，有，则轨道半径，运动周期，由题意可知，轨道半径，运动周期．只改变速度方向，轨道半径不变，运动周期不变，由几何关系，它只能从Oc之间包括c点射出磁场，故A错误，B正确；根据运动时间公式可知，若粒子射入磁场时，速度方向与Oc夹角小于，则粒子在磁场中运动时间小于，若粒子射入磁场时，速度方向与Oc夹角大于，则粒子在磁场中运动的时间大于，故C错误，D正确．
10．BC
线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，但磁通量变化率最小为零，故A错误；从图乙所示位置开始计时，线圈产生的感应电动势最大，形成的感应电流最大，线圈中电流i随时间t变化的关系是i=Imcosωt，故B正确；当线圈转到图丙位置时，线圈位于中性面位置，此时感应电流最小，且感应电流方向改变，故C正确；当线圈转到图丁位置时，感应电动势最大，根据楞次定律可知AB边感应电流方向为A→B，流经外电路的电流方向为F→E，故D错误；故选BC．
11．ACD
A．由图中的发射方向可知，安培力方向应水平向右，根据左手定则，磁场方向为竖直向上，所以选项A正确；
B．根据动能定理
所以
所以选项B错误；
C．由匀加速运动公式
由安培力公式和牛顿第二定律，有
根据闭合电路欧姆定律
联立以上三式解得
所以选项C正确；
D．因这一过程中的时间为
所以系统产生的内能为
因
联立解得
炮弹的动能为
由能的转化与守恒定律得这一过程中系统消耗的总能量为
所以D正确；
故选ACD。
12．（1）11.1 15.6 0.75 （2） （3）变小 变小
13．（1）C （2）电流表应外接 滑线变阻器滑片应置于左端 （3）偏大 （4）Ⅱ
14．（1）；（2）
（1）设氙气的物质的量为n，则
氙气分子的总个数
（2）每个氙气分子所占的空间为
设氙气分子间的平均距离为a，则有
V0＝a3
则
15．（1）；（2）增加0.95J
（1）封闭气体初始状态压强，启动报警时压强，由平衡条件有
对气体由理想气体状态方程有
代入数值得
（2）依据热力学第一定律有
整理并代入
解得
即在该过程中气体的内能增加了0.95J。
16．（1）；（2）；（3）
（1）金属框静止，导体棒以速度v匀速运动时，金属棒两端的感应电动势为
回路中的电流的大小为
代入解得
（2）对导体棒MN施加水平向右恒力F，导体棒MN两端的感应电动势为
导体棒MN受到的安培力
根据牛顿第二定律有
导体棒MN做加速度逐渐减小的加速运动，当时速度最大，则有
所以MN棒所能到达的最大速度为
（3）由法拉第电磁感应定律得
回路中的电流大小为
金属框受到的安培力为
对金属框受力分析可得当金属框将要发生滑动的时
联立解得