广东省深圳市2024-2025学年高二(下)期末物理试卷
一、单选题:本大题共7小题,共28分。
1.氘核与氚核在高温高压环境下反应,生成氦核和一个中子。关于该反应,下列说法正确的是( )
A. 该反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒
B. 因发生质量亏损,故反应后质量数小于反应前
C. 氦核的比结合能小于核的比结合能
D. 该反应属于重核裂变,需吸收能量才能发生
2.动能相同的氘核与氚核垂直进入同一匀强磁场,关于氘核与氚核在磁场中做圆周运动说法正确的是( )
A. 周期之比为 B. 速率之比为
C. 半径之比为 D. 动量之比为
3.关于香槟瓶被打开的瞬间瓶口附近突然出现一团“白雾”的现象,下列说法正确的是( )
A. 这是瓶内香槟的扩散现象
B. 瓶内气体温度升高,蒸发加剧形成的蒸汽
C. 瓶内气体对外做功,内能减小,水蒸气凝结为小水珠
D. 瓶内气体对外做功等于从周围环境吸收的热量
4.开香槟的过程中,瓶中的气体的体积与温度的关系如图所示,已知、状态的气体压强分别为和气体可视作理想气体,下列说法正确的是( )
A. B.
C. 气体分子间的作用力表现为斥力 D. 该曲线反映的是气体发生等压变化
5.根据玻尔原子结构理论,氦离子的能级结构如图所示。当从能级向能级发生跃迁时,发出的光子恰好能够使某金属发生光电效应。大量处于激发态的氦离子向低能级跃迁时辐射的光中能使该金属发生光电效应的共有( )
A. 种 B. 种 C. 种 D. 种
6.光电倍增管是利用光电效应将微弱光信号转换为电信号的器件。如图所示,光照射光阴极时发射光电子,光电子经过打拿极间的电压加速后在下一级打拿极激发出更多电子。经多级倍增后形成可检测的电流。已知光阴极材料的逸出功为,入射光频率为,元电荷为,普朗克常量为,若忽略电子间的相互作用,下列说法正确的是( )
A. 仅增大入射光频率,则检测到的电流将增大
B. 入射光频率低于截止频率,仍能产生光电流
C. 电子到达第一个打拿极时的动能一定等于
D. 光电子从光阴极表面逸出时的最大初动能为
7.在学科节活动中展示的“激光传音”装置如图所示。将激光器通过数据线与音乐播放器相连,激光器根据音乐的节奏发射激光,激光照射在光电管阴极上产生光电子,光电子经电场加速形成光电流,光电流经过放大电路放大并驱动扬声器工作。以下关于该装置说法中正确的是( )
A. 图中端连接的是电源的正极 B. 扬声器发出声音的频率等于激光的频率
C. 声音频率大于光电管截止频率才能工作 D. 变阻器滑片向右移动输出声音一定增大
二、多选题:本大题共3小题,共18分。
8.科研团队在极端条件近绝对零度,磁场为地磁万倍下研究量子材料。此时需考虑导线形状对安培力的影响。如图所示,一个半径为的圆弧形超导线通有逆时针方向电流,超导线置于磁感应强度为的匀强磁场中,超导线所在平面与磁场方向垂直,若超导线中非常小的一段受到的安培力为,整段超导线受到安培力为,下列说法正确的有( )
A. B.
C. 方向指向圆弧的圆心 D. 方向始终与方向相同
9.电吉他的“声电转化”原理如图所示,金属琴弦被磁体磁化,通过琴弦振动,使线圈中产生感应电流。某次拨动琴弦后,琴弦振动频率为,方向与纸面垂直,振幅逐渐减小。已知单匝线圈的感应电动势最大值为,线圈匝数为。下列说法正确的有( )
A. 产生感应电流频率为
B. 感应电动势的有效值为
C. 线圈的磁通量达到最大时,感应电流也达到最大
D. 琴弦靠近线圈时,线圈中的感应电流方向从到
10.电磁血流量计可利用血管中存在的大量带电离子测量血流量单位时间流过血管横截面的血液体积。仪器提供大小恒定足够宽的匀强磁场,方向垂直血管直径以及血液流速,如图所示。血管直径为,测得、间的电压为。已知血管横截面均可视作标准圆,忽略重力影响,下列说法正确的有( )
A. 点比点电势高
B. 血液的流速
C. 若血液中带电离子浓度变大,其他条件不变,电压变大
D. 相同时,血管横截面积堵塞,则电压为原来的倍
三、实验题:本大题共2小题,共16分。
11.某实验小组用可拆变压器做“探究变压器线圈两端电压与匝数的关系”的实验。
保持输入电压以及原线圈的匝数不变,改变副线圈匝数,研究输出电压跟原副线圈匝数比的关系,该过程主要运用的科学方法是
以下给出的器材中,本实验可能需要用到的有 填选项前的字母
为研究变压器横梁的作用,把没有安装横梁跟安装了横梁的变压器进行对比实验,结果如下表所示。请根据实验结果分析横梁在其中起到的作用: 。
匝 匝
没有横梁
装上横梁
12.某物理实验小组用图乙所示的实验装置探究温度不变的情况下气体的体积与压强的关系。装置主要由带刻度的玻璃圆筒、活塞、托盘和砝码组成。用天平测量活塞的质量,砝码盘的质量为,以及单个砝码的质量。查阅当地重力加速度以及大气压强。
用游标卡尺测量圆筒的内径,如图甲所示,则其内径为 .
把活塞插入圆筒,在圆筒中封闭一定质量空气,并在活塞上端安装砝码盘,待气体状态稳定后,读取气体的体积 如图乙所示,计算此时气体的压强。在砝码盘上增加砝码,记录气体相应的体积及压强。当砝码盘中有个砝码时圆筒内气体的压强 。用题中提供的物理符号表示
根据实验数据绘制出图像如图丙。图中气体体积为,时对应的温度分别为、,则可以判断 选填“”、“”或“”。下列操作中可能造成该实验结果的有 。
A.操作时长时间用手紧握玻璃圆筒
B.为防止气体与外界进行热交换采用绝热材料包裹玻璃圆筒
C.在活塞上涂上润滑油,保持玻璃圆筒的气密性良好。
四、计算题:本大题共3小题,共38分。
13.用于精准调控气体的状态的智能气室系统示意图如图所示。气缸和通过带有智能阀门的细管连通,气缸内有一定质量的理想气体,气缸带有轻质活塞,活塞右侧与大气连通。初始时,阀门关闭,活塞静置于气缸最左端,气缸中气体压强为,温度为,体积为。现通过系统控制阀门,使气体通过阀门并推动活塞缓慢向右移动,直至气室内气体与大气平衡,此时锁定活塞。整个过程中气体体积增大了,气体吸收热量,已知活塞与气缸间的相互作用和细管体积均忽略不计,大气压强,求
活塞被锁定时,气室内气体的温度
活塞被锁定后,气室内的智能温控装置将气体温度恢复到,气体吸收的热量。
14.某粒子控制装置的示意图如图甲所示,在平面内存在垂直平面向里,磁感应强度大小为的匀强磁场以及竖直方向的交变电场,电场强度与的关系如图乙所示,其中竖直向上为正方向,和均未知。一质量为、电荷量为的带电粒子在时,从点沿轴正方向水平入射,在时,带电粒子做匀速圆周运动在时,带电粒子做直线运动,已知重力加速度为。求
带电粒子电性以及的大小
带电粒子的入射速度以及交变电场周期的大小
15.磁悬浮物流轨道系统是通过磁场实现运输小车驱动和制动的运输技术,其示意图俯视图如图所示。运输小车底部装有匝数为、总电阻为、边长为的正方形封闭线圈。小车静置于足够长的光滑轨道上,轨道宽度略大于某次测试时,磁感应强度为,长度为的驱动磁场以速度从左向右匀速穿过整个线圈。运输小车因此获得一定速度,此后小车匀速直线运动直到进入制动磁场。制动磁场区域长度为,磁感应强度为。已知运输小车包括线圈质量为,驱动与制动磁场均为匀强磁场,方向均垂直线框所在平面向下,磁场区域宽度与轨道宽度重合。求
驱动磁场进入线圈时小车的加速度大小以及线圈中感应电流的方向
驱动磁场进入线圈到完全覆盖线圈,线圈中流过的电荷量
线圈穿过制动磁场区域后的速度大小与磁场长度的关系。
答案和解析
1.【答案】
【解析】核反应前后质量数和电荷数守恒, A正确质量亏损是指反应后质量减少,质量数依然守恒, B错误该反应属于轻核聚变反应,放出能量,比结合能增大, C错误该核反应属于聚变而非裂变, D错误。
2.【答案】
【解析】进入磁场的氘核和氚量之比为,电荷量之比为,动能相同,则速率之比为,动量之比为在磁场中做圆周运动的粒子满足,,则半径之比即为动量之比故选C.
3.【答案】
【解析】瓶口的“白雾”是瓶内气体液化形成的小水滴。瓶内气体在开瓶瞬间膨胀,来不及发生热交换,是近似的绝热过程。由热力学第一定律,绝热膨胀过程,气体对外做功,故内能减小,温度降低。选 C。
4.【答案】
【解析】开瓶过程气体体积增大,压强减小,温度降低,故 B状态为开瓶前,状态为开瓶后,故,A错误由理想气体状态方程,,故,B正确气体分子间距很大,分子间作用力几乎为零,C错误整个过程压强发生变化,非等压变化, D错误。
5.【答案】
【解析】从能级向能级发生跃迁放出的光子能量为,若要使金属发生光电效应,光子能量需大于该能量。大量处于激发态的氦离子向低能级跃迁时辐射的光子中,有到,到,到,到,到,到,一共种,选B.
6.【答案】
【解析】光电效应检测到的电流大小取决于光子数,与频率无直接关系,A错误入射光频率低于截止频率将不会发生光电效应,B错误根据光电效应方程,光电子的最大初动能,而非一定等于,故 C错误, D正确。
7.【答案】
【解析】由电路图和题意分析装置原理可知,若要有效利用光照强弱控制光电流大小,端连接的是电源的正极,使光电流接近或达到饱和电流效果最好, A正确激光的频率只会影响光电子的最大初动能,不会影响电流,故发出的声音频率与激光的频率无关, B错误激光的频率大于截止频率才能工作,C错误变阻器向右移动可增大正向电压,但如果电流已达饱和,则电流也不会增大, D错误。
8.【答案】
【解析】计算安培力应使用首尾相连的有效长度,A正确,B错误根据左手定则,非常小一段电流元的安培力指向圆心,为整段导线所受安培力的合力, C正确, D错误。
9.【答案】
【解析】根据交流电的特性,振动频率与感应电流频率相同,且磁通量最大时,磁通变化率最小, A正确,C错误由于题目并没有说明产生的电流是正余弦式交流电,加上题干说明电流逐渐减弱,每匝线圈距离磁体远近不同,产生的交变电流强弱也不同,因此计算有效值时不能直接套用公式, B错误琴弦靠近线圈时,线圈向右的磁通量增大根据楞次定律,电流从到注意,选项中问的是线圈中的电流方向,如果问的是流过放大器的电流方向则为从到,D正确。
10.【答案】
【解析】根据左手定则,血液流动时,正离子向上流动,负离子向下流动,点比点电势高,A正确不管血液中流动的是正离子、负离子还是两者兼有,结果都是相同的血液中电场力与洛伦兹力平衡,,B正确相同时,血管堵塞,即横截面积减小为原来的倍,减小为原来的倍,根据,则变为原来的倍,D错误电压与带电离子浓度无关,C错误。
11.【答案】控制变量法
、
变压器横梁用于形成闭合磁路,减少漏磁和磁阻,从而尽可能准确得出变压器线圈两端的电压与匝数的关系。
12.【答案】
【解析】讨论活塞的受力平衡,其中,可得
根据理想气体状态方程,可知越大温度越高,故
A.用手握住圆筒会使圆筒温度升高
B.使用绝热材料,增加砝码时压缩气体,对气体做功,导致其内能增加,温度升高
C.用润滑油防止气体泄露是正确的做法。
13.【答案】根据理想气体状态方程:
其中,
解得:
气体的体积增大的过程中,由于轻质活塞缓慢移动,
因此外界对气体做的功
气体从外界吸收了热量,根据热力学第一定律,
气体的内能改变量
温控装置对气体加热,此过程体积不变,外界不对气体做功,即:
温度恢复到初始温度,由于内能只与温度有关,因此
根据热力学第一定律,
可知吸收的热量
14.【答案】在时,带电粒子做匀速圆周运动,可知洛伦兹力提供向心力,而电场力与重力平衡,即
解得:,以及带电粒子带正电
在∽时,电场力反向,而带电粒子做直线运动,因此可知受力平衡,即:
解得:
根据左手定则可知,在∽时间内,带电粒子必须做完整的圆周运动,即
,其中,,
根据牛顿第二定律,
以及周期公式,
解得:,其中,,
15.【答案】根据楞次定律可知感应电流是逆时针方向
根据牛顿第二定律:
运动过程中线圈的速度发生变化,电流也会随之变化,对应的电荷量为:
其中,
可知
驱动磁场进入和离开线圈的过程中安培力对线圈各作用一次,每次冲量可已计算为:
线圈进入制动磁场后,根据可知
安培力随着速度变化的规律为
其冲量为
可知,当时,,线圈在冲出制动磁场前速度减小为.
当时,根据动量定理
解得线圈穿出制动线圈后的速度为:
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