云南省曲靖市马龙区第一中学2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题（含解析）

云南省曲靖市马龙区一中2023-2024学年下学期期末考试
高二 物理
（考试时间：75分钟，满分100分）
注意事项:
1.答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，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。写在试卷.草稿纸和答题卡的非答题区域均无效。
一、选择题:本题共10小题，共46分，在给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求，每小题4分。第8-10题，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，每小题6分，全对得6分，选对但不全得3分，有选错得0分。
1.关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是（　　）
A. 紫外线和X射线都常用于医学上透视人体
B. 红外线可以使荧光物质发光
C. 电磁波谱中频率最小的为γ射线
D. 无线电波的波长比可见光长
2.关于温度和内能的理解，下列说法中正确的是( ).
A. 温度是分子平均动能的标志，物体温度升高，则物体每一个分子的动能都增大
B. 不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能
C. 1g100℃水的内能小于1g100℃水蒸气的内能
D. 做功和热传递对改变物体内能是等效的，也就是说做功和热传递的实质是相同的
3.如图所示，通以恒定电流的一段四分之一圆弧形导线，先后放置在垂直于导线所在平面向里、平行于导线平面向右的匀强磁场中，磁感应强度大小相等，导线所受磁场力大小分别为和。则为（　　）
A. 1 B. C. D.
4.如图所示，通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面，第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁通量变化量大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则(　　)
ΔΦ1＞ΔΦ2，两次运动中线框中均有沿adcba方向电流出现
ΔΦ1＝ΔΦ2，两次运动中线框中均有沿abcda方向电流出现
C. ΔΦ1＜ΔΦ2，两次运动中线框中均有沿adcba方向电流出现
D. ΔΦ1＜ΔΦ2，两次运动中线框中均有沿abcda方向电流出现
5.下列说法正确的是（　　）
A. 图甲为一定质量的某种理想气体在3个不同温度下的等温线，其中等温线1表示的温度最高
B. 图乙为一定质量的理想气体状态变化的V-T图线，由图可知气体在状态a的压强大于在状态b的压强
C. 图乙中一定质量的理想气体在a→b的过程中对外界做功，气体吸热
D. 图丙为分子间作用力与分子间距离的关系，可知当分子间的距离时，分子势能随分子间距离的增大而增大
6.一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a，其T-V图像如图所示。已知a(V0，2T0)、b(3V0，T0)、c(3V0，2T0)，下列说法正确的是(　　)
A. 气体在a→b过程中压强增大
B. 气体在b→c过程中从外界吸收的热量等于增加的内能
C. 在c→a过程中外界对气体做的功大于气体向外界放出的热量
D. 气体在a→b过程中内能的减少量大于在b→c过程中内能的增加量
7.如图为氢原子的能级示意图，用某种单色光A照射处在基态的大量氢原子，结果向外辐射了6种不同频率的光子，由高能级向n=2能级跃迁向外辐射的光子处在巴耳末系，已知金属钾的逸出功为2.25 eV。则下列说法正确的是(　　)
氢原子能级图
单色光A的能量只需大于12.75 eV
向外辐射的光子中有3种处在巴耳末系
C. 向外辐射的光子中波长最长的是从n=2能级跃迁到n=1能级
D. 向外辐射的光子中有4种能使金属钾发生光电效应现象
8.下列有关传感器及其敏感元件的说法中正确的是(　　)
A. 霍尔元件是能够把磁感应强度转换为电压的一种磁传感器
B. 光电鼠标利用了力传感器
C. 电子秤称量物体质量利用了力传感器
D. 枪式测温仪检测体温利用了温度传感器
9.有一台交流发电机E，通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R，有关数据已标在图上，设T1的输入电压U1一定，下列说法正确的是（　　）
A. 电阻R两端的电压等于U2 B. U2等于U3
C. 电阻R的功率等于 D. 若用户电阻变小，则R的损耗功率变大
10.下列说法中正确的是（　　）
A. 卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核有复杂的结构
B. 衰变成要经过6次α衰变和4次β衰变
C. β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
D. 比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
二、非选择题
11.（6分）实验小组采用如图1所示的装置探究气体等温变化的规律。他们将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接，在注射器内用活塞封闭一定质量的气体。实验中由注射器的刻度可以读出气体的体积V；计算机屏幕上可以显示由压强传感器测得的压强p，从而获得气体不同体积时的压强数值。根据获得的数据，做出相应图像，分析得出结论。
(1)关于本实验的基本要求，下列说法正确的是_________（选填选项前的字母）。
A．移动活塞时应快速一些
B．封闭气体的注射器应密封良好
C．必须测出注射器内封闭气体的质量
(2)．为了能够直观地判断出气体的压强p与其体积V是否成反比，应做出　　　　 （选填“”或“”）图像。对图线进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条　　　　 ，就说明在质量和温度一定时，气体的压强与其体积成反比。
(3)实验小组仅在改变环境温度的条件下，重复了上述实验，并且实验操作和数据处理均正确。得到的两条等温线如图2所示，试判断两条等温线对应的环境温度的高低，即T1　　　　 T2（选填“＞”或“＜”）。
12.（9分）用如图(甲)所示的高中学生实验用的可拆变压器进行“探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系”实验。
(1)关于此实验，下列说法正确的是(　　)
A．副线圈不接用电器时，原线圈可以长时间通电
B．为了保证人身安全，要使用低压直流电源
C．副线圈空载时，用交流电压表可以测得副线圈两端的电压
(2)小明同学将变压器按照要求组装好后，原线圈接“0”“4”接线柱，副线圈接“0”“14”接线柱，此时接在原线圈两端的交流电压表量程为，示数如上图(乙)所示，其读数值为　　 V(保留1位小数)，此时副线圈输出的电压理论上与　　 最接近。(选填下列选项)
A．　　B．　　C．　　D．
(3)小黄同学将原线圈接在交流电源上，将副线圈接在电压传感器(可视为理想电压表)上，观察到副线圈电压随时间变化的图像如图(丙)所示，在时间内该同学先断开开关，其后仅进行的一项操作可能是(　　)
A．增加了交流电源的频率 　　B．摆正并拧紧了松动的铁芯
C．减少了副线圈的匝数 　　 D．增加了原线圈的匝数
(4)等效法、理想模型法是重要的物理思维方法，合理采用物理思维方法会让问题变得简单，这体现了物理学科“化繁为简”之美。理想变压器是一种理想化模型。如上图(丁)所示，某用电器可以等效为右侧电路，若原、副线圈的匝数分别为，在交流电源的电压有效值和电阻确定的情况下，调节可变电阻，当　　 时，R可获得最大功率。
13.如图所示，开口向上竖直放置的玻璃管长为5h，质量为m、高为h的水银柱将一段空气柱封在管内，被封空气柱的温度为T0，水银柱上端到管口的距离为h。现给玻璃管加热，水银柱缓慢上升至管内剩余一半水银，此过程中空气柱的内能增加了ΔU，已知水银柱的横截面积为S，大气压强为p0，重力加速度为g，忽略空气柱向外界传递的能量，求:
(1)水银柱上升至管口时，空气柱的温度T；
(2)水银柱上升过程中，空气柱需要吸收的热量Q。
14.如图所示，在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度，有一水平放置的光滑金属框架，宽度为，框架上放置一质量为0.5kg、接入电路的阻值为的金属杆cd和一阻值为的定值电阻，金属杆长度也为0.5m且与框架垂直并接触良好，框架电阻不计．若cd杆在水平外力的作用下以恒定速度向右沿框架做匀速直线运动，并计时开始．求：
（1）在内平均感应电动势和水平外力分别是多少；
（2）2s后撤去外力F，从开始到金属杆静止时，全过程中金属杆上产生的焦耳热是多
15.如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一、四象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，第二象限存在水平向右的匀强电场，第三象限存在垂直坐标平面向外的矩形有界匀强磁场（图中未画出）。质量为m、电荷量为q的带正电粒子从x轴上A点以初速度沿y轴正方向射入匀强电场，然后从y轴上的P点射入第一象限，经磁场偏转后从y轴上的Q点射入第三象限，经第三象限矩形有界磁场偏转后垂直打到x轴上的A点，不计粒子重力，求：
(1)匀强电场的电场强度大小E；
(2)第一、四象限磁场磁感应强度大小；
(3)若矩形有界磁场的磁感应强度，求粒子在此矩形磁场区域中运动的时间。
单选题
1.【答案】D
【解析】紫外线用来杀菌消毒，医学上用来透视人体的是X射线，故A错误；红外线常用来加热和红外遥感，红外线不能够使荧光物质发光，使荧光物质发光的是紫外线，故B错误；电磁波谱中频率最大的为γ射线，波长最长的是无线电波，故C错误；根据电磁波谱的分布规律可知，无线电波的波长比可见光长，故D正确。故选D。
2.【答案】C
【解析】温度是物体的分子热运动平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大。这是统计规律，对单个分子不满足，故温度升高，不是每一个分子的动能都增大，A错误；质量相等的氢气和氧气，温度相同，分子的平均动能相同，由于氢气分子的质量小，所以相同质量的氢气的分子数比氧气分子数多，故相同温度下氢气的内能较大，B错误；水变成水蒸气要吸热，1g100℃水的内能小于1g100℃水蒸气的内能，C正确；做功和热传递对改变物体内能是等效的，但实质不同，做功是其他能和内能的转化，热传递是内能的转移，D错误。
3.【答案】C
【解析】设圆弧对应的半径为R，将圆弧形导线放置在垂直于导线所在平面向里，导线在垂直于磁场方向的有效长度为R，所受的安培力为，将圆弧形导线放置在向右的匀强磁场中，有效长度为R，得所受的安培力为，可得，故选C。
4.【答案】C
【解析】设在位置Ⅰ通过金属框的磁通量为Φ1，在位置Ⅱ通过金属框的磁通量为Φ2，由题可知：ΔΦ1＝|Φ2－Φ1|，ΔΦ2＝|－Φ2－Φ1|，所以金属框的磁通量变化量大小ΔΦ1＜ΔΦ2，AB错误；由安培定则知两次磁通量均向里减小，所以由楞次定律知两次运动中线框中均出现沿adcba方向的电流，C正确，D错误。故选C。
5.【答案】D
【解析】图甲为一定质量的某种理想气体在3个不同温度下的等温线，由，比较、乘积的大小，可知等温线3表示的温度最高，A错误；气体从状态a到状态b的过程中，体积不变，根据查理定律，有，由于大于，故气体在状态a的压强小于在状态b的压强，B错误；图乙中一定质量的理想气体在a→b的过程中气体体积不变，对外界不做功，C错误；图丙为分子间作用力与分子间距离的关系，可知当分子间的距离时，分子间作用力表现为引力，随之分子距离的增多，分子力做负功，根据功能关系可知分子势能随分子间距离的增大而增大，D正确。
6.【答案】B
【解析】根据理想气体状态方程知＝，则pa＝6pb，故气体在a→b过程中压强减小，选项A错误；气体在b→c过程中体积不变，温度升高，则外界对气体不做功，W＝0，气体内能增加，ΔU>0，由热力学第一定律得ΔU＝W＋Q＝Q，则气体从外界吸收的热量等于增加的内能，选项B正确；气体在c→a过程中温度不变，体积减小，则气体内能不变，ΔU＝0，外界对气体做功，W>0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知W＝ΔU－Q＝－Q，则外界对气体做的功等于气体向外界放出的热量，选项C错误；一定质量的理想气体的内能只与温度有关，a→b和b→c过程温度变化量大小相等，所以内能变化量大小也相等，选项D错误。
7.【答案】D
【解析】用某种单色光A照射处在基态的大量氢原子，使氢原子吸收能量跃迁到n=4激发态，再由n=4激发态向其他低能级跃迁时，向外辐射了6种不同频率的光子，所以单色光A的能量恰好为ΔE=E4-E1=-0.85 eV-(-13.6) eV=12.75 eV，故A错误；由高能级n=4向n=2能级跃迁向外辐射的光子有2种，则有2种处在巴耳末系，故B错误；向外辐射的光子中波长最长，频率最小，能量最小，则满足该条件的跃迁是从n=4能级跃迁到n=3能级，故C错误；向外辐射的光子能量有E4-E1=12.75 eV，E4-E2=2.55 eV，E4-E3=0.66 eV，E3-E1=12.09 eV，E3-E2=1.89 eV，E2-E1=10.2 eV，超过金属钾逸出功2.25 eV的有4种光子，则有4种光子能使金属钾发生光电效应现象，故D正确。
多选题
8.【答案】AC
【解析】霍尔元件是能够把磁感应强度转换为电压的一种磁传感器，故A正确；光电鼠标利用了光传感器，故B错误；电子秤称量物体质量利用了力传感器，故C正确；枪式测温仪是根据人体辐射的红外线来测温的，没有利用温度传感器，故D错误。故选AC。
9.【答案】CD
【解析】电阻R两端的电压等于，A错误；由于输电线上有电压消耗，U2大于U3，B错误；电阻R的功率等于，C正确；若用户电阻变小，输出功率增大，降压变压器的输出电流增大，根据变流比可知，输电线上的电流增大，则R的损耗功率变大，D正确。故选CD。
10.【答案】BD
【解析】卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子的核式结构模型，故A项与题意不相符；衰变成电荷数少8，质量数少24，设经过n次α衰变，m次β衰变，则有： ，解得：，故B项与题意相符；衰变中产生的β射线实际上是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，不是来自核外电子，故C项与题意不相符；比结合能的大小反映原子核的稳定程度，比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故D项与题意相符。
实验题
11.【答案】(1)B　　 (2)　　 过原点的直线　　 (3)＞
【解析】（1）由于该实验是“用气体压强传感器探究气体等温变化的规律”，条件是对于一定质量的气体而言的，故实验中不能出现漏气的现象；实验时应该缓慢一些，因为移动活塞时，相当于对气体做功或者气体对外做功，如果太快的话，气体的温度就会发生变化，A错误，B正确；等温变化的规律为，所以实验只要保持气体质量不变即可，不必要测出气体的质量，C错误。故选B。
（2）如果做p-V图像，因为它们的乘积是不变的，故这个图像应该是一条曲线，为了直观地判断压强p与体积V的数量关系，正比关系更能形象直观的体现二者的关系，故应做出的图像;在实验误差允许的范围内，图线是一条过原点的倾斜直线，说明在气体质量一定和气体温度一定时，气体的压强与其体积成反比。
（3）由于实验操作和数据处理均正确，在体积一定的情况下，温度越高，气体分子平均动能越大，单次撞击产生的力更大且单位时间内撞击次数多，即压强越大，即。
12.【答案】(1)C　　(2)4.4　　C　　(3)B　　(4)
【解析】(1)即使副线圈不接用电器，原线圈处于空载也有一定的电损，则原线圈也不能长时间通电。故A错误；为了保证人身安全，原线圈要使用低压交流电源。故B错误；因线圈中导线有电阻，所以用交流电压表测副线圈两端电压时，副线圈应空载。故C正确。故选C。
(2)此时接在原线圈两端的交流电压表量程为10V，读数值为4.4V。根据，解得，即此时副线圈输出的电压理论上与14V最接近。故选C。
(3)只增大交流电源的频率，不能改变副线圈输出电压U2。故A错误；拧紧了松动的铁芯，副线圈磁通量增加，则输出电压U2增大。故B正确；由图知，t1时刻前的电压值小于t2时刻后的电压值，而周期不变，根据，减少了副线圈的匝数，副线圈输出电压U2减小，若增加了原线圈的匝数，副线圈输出电压U2减小。故CD错误。故选B。
(4)把变压器和R等效为一个电阻R等效，R0当作电源内阻，当内外电阻相等即R等效=R0时，输出功率最大。根据理想变压器电压与匝数比的关系，得，根据理想变压器电流与匝数比的关系，原线圈的等效电阻，当时，即，电阻R上获得的功率最大，解得。
计算题
13.【答案】(1)T0　　(2)ΔU+p0Sh+mgh
【解析】(1)水银柱上升至管口时，封闭气体内部压强不变，即为p1=p0+ρ水银gh，因此对气体，为等压变化，有=，解得T=T0。
(2)在水银柱上升至管口时，空气柱对水银做功为W1=(p0S+mg)h，在水银柱上升至管口并只剩下一半水银时，空气柱对水银做功W2=·=·，故整个过程，空气柱对水银做功为W=W1+W2=(p0S+mg)h，根据热力学第一定律ΔU=Q-W，解得Q=ΔU+p0Sh+mgh。
14.【答案】（1）2V，0.25N；（2）1.5J
【解析】（1）因为匀速运动，所以感应电动势不变，即平均感应电动势为
电路中的电流为
因为金属杆匀速，所以其拉力等于安培力，即
（2）有拉力过程，金属杆的位移为x，有
拉力做功
由能量守恒可知，拉力做的功以及金属杆的动能全部转化成金属杆和电阻产生的热能，所以其转化的热能为
金属杆产生的热为
15.【答案】(1)　　(2)　　(3)
【解析】（1）根据题意可知，带电粒子在电场中做类平抛运动，则有，， 联立解得
（2）设经过P点的速度v与y轴的夹角为，AP与y轴的夹角为，则有
又联立解得，
带电粒子在磁场中做圆周运动，如图所示
由几何关系可得，根据洛伦兹力提供向心力，联立可得
（3）粒子在第三象限进入有界磁场时，半径为，则有
由题，如图，由几何关系知解得