2023-2024学年辽宁省辽阳市高二（下）期末物理试卷（含解析）

2023-2024学年辽宁省辽阳市高二（下）期末物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.四种温度下黑体热辐射的强度与波长的关系如图所示。有关黑体辐射的实验规律和科学家们对黑体辐射的研究，下列说法正确的是( )
A. 温度升高，各波段的辐射强度均增大
B. 温度升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
C. 英国物理学家瑞利按波长分布提出的辐射强度公式与实验符合得很好
D. 德国物理学家维恩借助能量子的假说，提出的黑体辐射强度公式与实验符合得很好
2.在相同的外界环境中，两个相同的集气瓶中分别密闭着质量相同的氢气和氧气，如图所示。若在相同温度、压强下气体的摩尔体积相同，则下列说法正确的是( )
A. 氢气的密度较小 B. 氧气的密度较小 C. 氢气的压强较小 D. 氧气的分子数较少
3.钍是一种放射性元素，广泛分布在地壳中。钍经中子轰击可得到核燃料铀，其反应方程为，此反应能将地球上现有的钍资源变成潜在的核燃料。下列说法正确的是( )
A. 为中子
B. 该过程发生了一次衰变
C. 该过程发生了一次衰变
D. 原子核的质量小于原子核的质量
4.气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置，其原理如图所示。座舱与气闸舱之间装有阀门，座舱中充满空气，气闸舱内为真空。航天员从太空返回气闸舱后，打开阀门，中的气体进入中，最终达到平衡。此过程中气体与外界没有热交换，舱内气体可视为理想气体，下列说法正确的是( )
A. 气体对外做功，温度降低 B. 气体对外不做功，气体内能不变
C. 气体体积膨胀，对外做功，内能减小 D. 气体温度降低，体积增大，压强减小
5.振荡电路某时刻线圈中的磁场正在增强，方向如图所示，下列说法正确的是( )
A. 电容器正在充电 B. 电容器板带负电
C. 电场能转化为磁场能 D. 电容器所带的电荷量正在增加
6.随着节能减排的推进，水力发电站将代替部分火力发电站而成为发电主力。图甲为某水电站的电能输送示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为，升压变压器原线圈输入电压随时间的变化规律如图乙所示，降压变压器的副线圈电压为，升压、降压变压器均为理想变压器，两者之间的输电线路的电阻不能忽略，则降压变压器原、副线圈匝数比可能为
A. B. C. D.
7.如图所示，射线、为一足够大的匀强磁场区域的边界，内部磁场方向垂直纸面向里。两个质量相同且带异种电荷的粒子、以相同的速度先后从边上的点垂直边射入磁场，两粒子运动的轨迹均与相切，忽略粒子受到的重力及粒子间的相互作用力，，下列说法正确的是( )
A. 粒子带负电
B. 、两粒子运动轨迹半径之比为
C. 、两粒子所带的电荷量之比为
D. 粒子在磁场中的轨迹半径等于两切点的距离
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.卢瑟福的粒子散射实验装置如图所示，开有小孔的铅盒里面包裹着少量的放射性元素钋，由于铅能够很好地吸收粒子使得粒子只能从小孔射出，形成很细的一束射线射到厚度为几微米的金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是( )
A. 绝大多数粒子能穿过金箔
B. 极少数粒子发生了大角度偏转
C. 该实验为汤姆孙“枣糕模型”奠定了基础
D. 该实验说明原子具有核式结构，正电荷集中在原子中心
9.某课外活动兴趣小组设计了利用压敏电阻测量加速度的装置，工作原理如图甲所示，将压敏电阻和一块挡板竖直固定在小车上，中间放置一个质量为的小球，当小球随小车一起沿水平地面向右加速时，压敏电阻的阻值在压力从增大到的过程中均匀减小，如图乙所示。当小车静止在水平地面上时，电流表的示数为，电路中电源的电动势为，下列说法正确的是( )
A. 当小车做匀速直线运动时，电流表的示数为
B. 当电流表的示数为时，小车的加速度大小为
C. 当电流表的示数为时，小车的加速度大小为
D. 当电流表的示数为时，小车的加速度大小为
10.氢原子能级分布如图所示。可见光的能量范围为，三个处于能级的氢原子自发跃迁到低能级的过程中( )
A. 最多能辐射出种频率不同的光子
B. 最多能辐射出种频率不同的可见光
C. 最多能辐射出种频率不同的紫外线的光子
D. 最多能辐射出种频率不同的红外线的光子
三、实验题：本大题共2小题，共12分。
11.爱因斯坦为了解释光电效应现象，提出“光子”概念，并给出光电效应方程，但这一观点一度受到质疑，密立根通过下述实验来验证其理论的正确性。实验电路如图所示，当频率为的可见光照射到阴极上时，电流表中有电流通过。
在滑动变阻器的滑片位置不变的情况下，增加光的强度，通过电流表的光电流将_____填“增大”“减小”或“不变”。
对调电源的正负极，由左向右移动滑动变阻器的滑片，当电流表的示数刚减小到零时，电压表的示数为，则阴极逸出的光电子的最大初动能为_____。
12.某同学用注射器和压强传感器探究一定质量的气体发生等温变化时所遵循的规律。实验装置如图甲所示，用活塞和注射器外筒封闭一定量的气体，其压强可由左侧的压强传感器测得。
有关该实验的说法，正确的是______。
A.实验时注射器必须水平放置
B.注射器内部的横截面积的具体数据必须测出
C.注射器旁的刻度尺的刻度只要均匀即可，无须标注单位
进行实验操作时，推拉活塞不能过快，其原因是______。
A.防止封闭气体的温度发生改变
B.防止封闭气体的质量发生改变
该同学首先在实验室Ⅰ进行了实验，下表为记录的实验数据，其中有一次记录的实验数据错误，记录错误的是_____填错误数据对应的实验序号。
实验序号
封闭气柱的长度
封闭气柱的压强
该同学利用同一装置对同一封闭气体在另一温度稍低的实验室Ⅱ进行了实验，根据实验室Ⅰ、Ⅱ记录的数据用正确的方法作出的图像如图乙所示，根据实验室Ⅱ记录的数据作出的图像应为_____填“”或“”。
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13.钻石中的碳原子每个碳原子占据一个正方体以网状结构紧密地堆在一起，钻石是自然界中最硬的物质，图为克拉克拉的钻石。已知碳原子的直径，碳元素的相对原子质量为，阿伏加德罗常数。求：
该钻石含有的碳原子个数；
钻石的密度。两问结果均保留两位有效数字
14.一定质量的理想气体，从状态到状态，再到状态，最后回到状态，如图所示，图中、均为已知量，气体在状态时的热力学温度为，求：
气体在状态时的热力学温度；
在过程中，外界对气体做的总功；
在的循环中，气体从外界吸收或向外界放出的热量。
15.如图甲所示，在光滑绝缘水平面内有一单匝长方形金属线框，边长，线框的质量、电阻，空间存在一有界匀强磁场，磁场的左边界如虚线所示，虚线右侧存在区域足够大的磁场，磁场方向竖直向下。线框在水平向右的外力作用下由静止开始做匀加速直线运动，边到达磁场左边界时记的速度大小，外力随时间变化的图像如图乙所示。
求匀强磁场的磁感应强度大小；
求整个过程中通过线框某截面的电荷量。
已知内拉力做的功，求此过程中金属线框中感应电流的有效值。
答案解析
1.
【解析】A.由图可知，随着温度升高，各波段的辐射强度均增大，A正确；
B.由图可知，随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，B错误；
德国物理学家普朗克借助于能量子假说，提出的黑体辐射强度公式与实验相符，CD错误。
故选A。
2.
【解析】、质量相同，两种气体的体积相同，则两种气体的密度相同，故AB错误；
分子数，由于氢分子的摩尔质量较小，则其分子数较多，氧气的分子数较少，相同温度下，氢气的压强更大，故D正确，C错误；
3.
【解析】【分析】核反应方程中，质量数与电荷数守恒，据此确定为电子，则为衰变；根据核子数目的多少判断原子核质量的大小。
【解答】根据核反应方程中质量数与电荷数守恒知，为电子，选项A错误
由核反应方程可知该过程发生了两次衰变，选项BC错误；
D.的质量数小于的质量数，故原子核的质量小于原子核的质量，选项D正确。
故选D。
4.
【解析】由于中为真空，则气体进行自由膨胀，对外不做功，气体与外界无热交换，可知气体内能不变，温度不变，体积变大，则压强减小。
故选B。
5.
【解析】C.根据右手螺旋定则知，从上往下看，电路中电流方向为逆时针方向，磁场正在增强，电场能转化为磁场能，故C正确；
A.由于电场能转化为磁场能，表明电容器正在放电，故A错误；
B.电流方向为逆时针方向，表明电子运动是顺时针方向，电容器极板得到电子，由于电容器在放电，电容器极板所带电荷量减小，可知，电容器板带正电，故B错误；
D.结合上述可知，电容器所带的电荷量正在减小，故D错误。
故选C。
6.
【解析】由图乙知，升压变压器原线圈两端的电压，升压变压器副线圈两端的电压。由于输电线路的电阻不能忽略，则降压变压器副线圈两端的电压，则降压变压器原副线圈的匝数比，故A正确，BCD错误。
7.
【解析】A.由左手定则可知，粒子带正电，粒子带负电，选项A错误
B.根据几何关系有，解得，即、两粒子运动轨迹半径之比为，选项B错误
C.由可得，、两粒子所带的电荷量之比为，选项C错误
D.根据几何关系有，选项D正确。
故选D。
8.
【解析】根据卢瑟福的 粒子散射实验的现象可知，绝大多数 粒子能穿过金箔，少数 粒子方向发生了改变，极少数 粒子发生了大角度偏转，选项AB正确；
C.该实验否定了汤姆孙“枣糕模型”，为原子的核式结构理论奠定了基础，选项C错误；
D.该实验说明原子具有核式结构，正电荷集中在原子中心，选项D正确。
故选ABD。
9.
【解析】A.当小车静止在水平地面上时，压敏电阻受到的压力为零，压敏电阻阻值为 ，电流表的示数为 ，则当小车做匀速运动时，压敏电阻受到的压力仍为零，压敏电阻阻值仍为 ，电流表的示数为 ，故A错误；
当小车静止在水平地面上时，压敏电阻受到的压力为零，压敏电阻阻值为 ，电流表的示数为 ，根据闭合电路的欧姆定律
解得
由图可知压力大小在 区间内压敏电阻的阻值随压力的变化规律满足
根据牛顿第二定律
根据闭合电路的欧姆定律
联立解得电流表的示数 随小车加速度 的变化规律满足
故当电流表的示数为 时，小车的加速度大小为 ，当电流表的示数为 时，小车的加速度大小为 ，当电流表的示数为 时，小车的加速度大小为 ，故BD正确，C错误。
故选BD。
10.
【解析】从 能级自发跃迁到低能级的跃迁路径可能为： ， ， ， ，则三个处于 能级的氢原子自发跃迁到低能级的过程中最多能辐射出种频率不同的光子，故A正确，B错误；
C.根据
可知最多能辐射出种频率不同的紫外线的光子，故C正确；
D.根据
可知最多能辐射出种频率不同的红外线的光子，故D错误。
故选AC。
11.增大

【解析】在滑动变阻器的滑片位置不变的情况下，增加光的强度，则单位时间内产生的光电子的数目增加，所以通过电流表的光电流将增大。
当电流表的示数刚减小到零时，电压表的示数为，可知此时金属的遏止电压
由动能定理可知
12.

【解析】实验时用压强传感器测量压强，则注射器没必要必须水平放置，选项A错误；
B.注射器内部的横截面积的具体数据不需要必须测出，只需要用气柱的长度代替体积即可，选项B错误；
C.注射器旁的刻度尺的刻度只要均匀即可，无须标注单位，选项C正确。
故选C。
若推拉活塞过快，则气体的温度会发生变化，则进行实验操作时，推拉活塞不能过快，故选A。
由表中数据可知乘积约为，可知第组数据乘积，偏离较大。
根据
可得
温度越低，则图像的斜率越小，可知根据实验室Ⅱ记录的数据作出的图像应为。
13.碳的摩尔质量 ，克拉的钻石质量 ，设克拉钻石的物质的量为，则有
解得
个
设该钻石的体积为，每个碳原子占据的体积为 ，则有
解得

14.解：根据理想气体状态方程有，解得
过程中，气体体积缩小，图像与坐标轴所围的面积即为外界对气体做的功，则有，解得
从状态到状态，气体体积不变，即，气体从的初、末内能不变，即，设气体从外界吸收的热量为，结合热力学第一定律有，
解得，即气体从外界吸收的热量为。
15.解： 设线框的加速度大小为，线框完全进入磁场后外力，由牛顿运动定律有
结合图像得
解得。
由题图乙中的数据可知线框进入磁场的时间，设线框的边长为，线框进入
磁场产生的感应电动势的平均值为，则有
解得。
设此过程中线框产生的焦耳热为，线框完全进入磁场时的速度为，结合能量守恒定
律有
解得。
答：匀强磁场的磁感应强度大小为；
整个过程中通过线框某截面的电荷量为；
此过程中金属线框中感应电流的有效值为A.
【解析】线框进入磁场的过程做初速度为零的匀加速直线运动，线框完全进入磁场后外力，由牛顿第二定律求出线框的加速度。线框刚进磁场时外力，根据安培力与速度的关系和牛顿第二定律列式求解磁感应强度大小；
根据匀变速直线运动的位移时间公式求出线框的边长，再根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和相结合求解通过线框某截面的电荷量；
根据能量守恒定律求出线框产生的焦耳热，再由焦耳定律求此过程中金属线框中感应电流的有效值。
本题的关键要分析清楚线框的运动过程，灵活选择研究的状态，应用安培力公式、牛顿第二定律、运动学公式求线框的加速度。
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