2023北京清華附中高二下學期期末物理試題及答案

2023北京清華附中高二（下）期末物理（清華附中高21級）2023.07一、單項選擇題（本題共14小題，每小題3分，共分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題意的。選對得3分，錯選、多選，該小題不得分）1．如圖1所示為粒子散射的實驗裝置圖。對該實驗的解釋，下列說法合理的是（）A．原子內(nèi)部存在質(zhì)子B．原子核是由質(zhì)子和中子組成的C．原子的正電荷在原子內(nèi)部是均勻分布的D．原子的全部正電荷和絕大部分的質(zhì)量都集中在一個很小的核上2．關于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是（A．天然放射現(xiàn)象說明原子具有核式結(jié)構(gòu)）B．若使放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期將減小C．衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時所產(chǎn)生的D．在、這三種射線中，、射線的穿透能力最強，射線的電離能力最強3．如圖所示為氫原子能級的示意圖。下列說法正確的是（）A．處于基態(tài)的氫原子只能吸收13.6eV的能量實現(xiàn)電離B．處于基態(tài)的氫原子可以吸收能量為13.0eV的光子C．躍遷到n4能級的大量氫原子，最多可以向下躍遷輻射出3種頻率的光子=D．氫原子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)后，核外電子動能減小，原子的電勢能增大4．下列現(xiàn)象中，與原子核內(nèi)部變化有關的是（）B．粒子散射現(xiàn)象C．光電效應現(xiàn)象D．原子發(fā)光現(xiàn)象A．衰變現(xiàn)象5．隨著通信技術的更新?lián)Q代，無線通信使用的電磁波頻率更高，頻率資源更豐富，在相同時間內(nèi)能夠傳輸?shù)男畔⒘扛蟆５?代移動通信技術（簡稱5G4G改變生活，5G相比，5G使用的電磁波，下列說法正確的是（A．傳播速度更大，相同時間傳遞的信息量更大B．頻率更高，光子能量更大C．波長更大，更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象D．不能發(fā)生干涉現(xiàn)象6．一束復色光沿半徑方向射向一半圓形玻璃磚，發(fā)生折射而分為b兩束單色光，其傳播方向如圖所示。下列說法正確的是（））A．若增大入射角，b光先發(fā)生全反射B．玻璃磚對a光的折射率大于對b光的折射率C．在真空中a光的傳播速度大于b光的傳播速度D．如果b光是綠光，那么a光可能是紅光7．如圖所示，理想變壓器的原線圈接在u220tV()的交流電源上，副線圈接有R=22Ω的=負載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為5:1，電流表、電壓表均為理想電表，下列說法正確的是（）A．電壓表的讀數(shù)約為62VC．原線圈的輸入功率為88WD．副線圈輸出交流電的頻率為10Hz8，如圖5所示，線圈A通過滑動變阻器和開關連接到電源上，線圈B的兩端連到電流表上，把線圈A裝B．電流表的讀數(shù)為10.0A在線圈B的里面。實驗中觀察到，開關閉合瞬間，電流表指針向右偏轉(zhuǎn)，則（）A．開關斷開瞬間，電流表指針不偏轉(zhuǎn)B．開關閉合瞬間，兩個線圈中的電流方向可能同為順時針或逆時針C．開關閉合，向右移動滑動變阻器的滑片，電流表指針向右偏轉(zhuǎn)D．開關閉合，向上拔出線圈A的過程中，線圈B將對線圈A產(chǎn)生排斥力9．如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場，一帶電粒子從圓周上的P點沿半徑方向射入磁場。若粒子射入磁場時的速度大小為1，運動軌跡為；若粒子射入磁場時的速度大小為，運動軌跡為v2PM。不計粒子的重力。下列判斷正確的是（）A．粒子帶負電B1大于速度v2C．粒子以速度1射入時，在磁場中運動時間較長D．粒子以速度1射入時，在磁場中運動的加速度較大10．如圖所示，平行金屬板A、B水平正對放置，分別帶等量異號電荷。一帶電微粒水平射入板間，在重力和靜電力共同作用下運動，軌跡如圖中虛線所示，那么（）A．若微粒帶正電荷，則A板一定帶正電B．微粒從M點運動到N點動能一定增加C．微粒從M點運動到N點電勢能一定增加D．微粒從M點運動到N點機械能一定增加．核能的發(fā)現(xiàn)是人們探索微觀物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一個重大成果，核能的利用可以有效緩解常規(guī)能源的短缺。原子核的比結(jié)合能（平均結(jié)合能）曲線如圖所示，下列說法正確的有（）4263144U的結(jié)合能更大A．C．核比核更穩(wěn)定．核比5621H核的結(jié)合能約為21H42．兩個核結(jié)合成核時吸收能量12．如圖所示，有一用鋁板制成的U型框，將一質(zhì)量為m的帶正電小球用絕緣細線懸掛在框中，使整體在vFT勻強磁場中沿垂直于磁場方向向左以速度勻速運動，懸掛拉力為，則（）F=mgTFTA．懸線豎直，B．懸線豎直，C．懸線豎直，TmgD．無法確定的大小和方向FT13，麥克斯韋在前人研究的基礎上，創(chuàng)造性地建立了經(jīng)典電磁場理論，進一步揭示了電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系。他大膽地假設：變化的電場就像導線中的電流一樣，會在空間產(chǎn)生磁場，即變化的電場產(chǎn)生磁場。以平行板電容器為例：圓形平行板電容器在充、放電的過程中，板間電場發(fā)生變化，產(chǎn)生的磁場相當于一連接兩板的板間直導線通以充、放電電流時所產(chǎn)生的磁場。若某時刻連接電容器和電阻R的導線中電流i的方向如圖中所示，則下列說法正確的是（）A．兩平行板間的電場正在增強．該變化電場產(chǎn)生逆時針方向（俯視）的磁場C．該變化電場產(chǎn)生的磁場越來越強D．電路中的電流正比于板間的電場強度的大小14．托卡馬克（）是一種復雜的環(huán)形裝置，環(huán)心處有一歐姆線圈，四周是一個環(huán)形真空室，真空室外部排列著環(huán)向場線圈和極向場線圈，如圖所示。當歐姆線圈中通以變化的電流時，在托卡馬克的內(nèi)部會產(chǎn)生巨大的渦旋電場，將真空室中的等離子體加速，從而達到較高的溫度。再通過其他方式的進一步加熱，就可以達到核聚變的臨界溫度。同時，環(huán)形真空室中的高溫等離子體形成等離子體電流，與極向場線圈、環(huán)向場線圈共同產(chǎn)生磁場，在真空室區(qū)域形成閉合磁籠，將高溫等離子體約束在真空室中，有利于核聚變的進行。已知真空室內(nèi)等離子體中的帶電粒子的平均動能與等離子體的溫度T成正比，以下說法中正確的是（）A．托卡馬克主要利用歐姆線圈產(chǎn)生的磁場對等離子體加速B．歐姆線圈中通以恒定電流時，托卡馬克裝置中的等離子體將不能發(fā)生核聚變C．極向場線圈和環(huán)向場線圈的主要作用是加熱等離子體D．為了約束溫度為T的等離子體在真空室內(nèi)做圓周運動，所需要的垂直于真空室環(huán)面的磁感應強度B必須正比于溫度T二、實驗題（每空2分，共18分）15（1）以下給出的器材中，本實驗需要用到的是_________．A．干電池B．學生電源C．實驗室用電壓表D．多用電表（2）關于本實驗，下列說法正確的是_________．A．為確保實驗安全，實驗中要求原線圈匝數(shù)小于副線圈匝數(shù)B．因為使用的電壓較低，通電時可直接用手接觸裸露的導線進行連接C．實驗時可以保持原線圈電壓、匝數(shù)不變，改變副線圈的匝數(shù)，探究副線圈匝數(shù)對副線圈電壓的影響D．變壓器開始正常工作后，通過鐵芯導電將電能從原線圈傳遞到副線圈（3）可拆變壓器的鐵芯是由相互絕緣的薄硅鋼片疊壓而成。如圖所示，原線圈接交流電源，副線圈接入小燈泡。第一次，緩緩移動鐵芯橫條使鐵芯完全閉合；第二次，另取一塊與變壓器鐵芯橫條尺寸相同的普通鐵塊替換鐵芯橫條，重復上述實驗。兩次均觀察到小燈泡由暗變亮。以下說法正確的是_________．A．第二次實驗中小燈泡更亮些B．用普通鐵塊和用鐵芯橫條相比，普通鐵塊更容易發(fā)熱C．無論用普通鐵塊還是用鐵芯橫條，流經(jīng)小燈泡的電流均為交變電流（4）如圖所示的電路中，電壓為U的交流電源通過阻值為的定值電阻與一理想變壓器的原線圈連接，R00一可變電阻R與該變壓器的副線圈連接，原、副線圈的匝數(shù)分別為n2。若保持U1不變，將可變電阻0R的阻值增大，則流經(jīng)原線圈的電流_________R的阻nnRR的功率最大。0值為時（用和1216．某同學用如圖所示裝置探究氣體等溫變化的規(guī)律，該同學按如下操作步驟進行實驗：a．將注射器活塞移動到空氣柱體積適中的位置，用橡膠塞密封注射器的下端，記錄此時壓力表上顯示的氣壓值和壓力表刻度尺上顯示的空氣柱長度b．用手握住注射器前端，開始緩慢推拉活塞改變氣體體積；c．讀出此時壓力表上顯示的氣壓值和刻度尺上顯示的空氣柱長度d．重復bc兩步操作，記錄6組數(shù)據(jù)，作pV圖。?（1）關于該同學在實驗操作中存在的不當及其原因，下列敘述中正確的是_________。A．實驗過程中手不能握注射器前端，以免改變了空氣柱的溫度B．應該以較快的速度推拉活塞來改變氣體體積，以免操作動作慢使空氣柱的質(zhì)量發(fā)生改變（2）實驗室中有容積為5mL和20mL兩種注射器供選擇，為能用較小的力作用在活塞上使氣體體積發(fā)生mL_________的注射器更合適；實驗中為了找到氣體體積與壓強的關系明顯變化，選用容積為_________（選填“需要”或“不需要”）測出空氣柱的橫截面積。（3）為進一步探究氣體壓強和體積的定量關系，該同學利用所采集的數(shù)據(jù)在坐標紙上描點，繪制出了如p?V圖所示的圖線。通過該圖線，他猜測：空氣柱的壓強跟體積成反比。你能夠通過圖像直觀地幫助該同學檢驗這個猜想嗎？請簡要說明你的方案。__________________。三、計算題（本題共4小題，共分。要求寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟。有數(shù)值計算的題，答案必須明確寫出數(shù)值和單位）179分）一臺質(zhì)譜儀的工作原理如圖17所示，電荷量為q、質(zhì)量為m的正離子，從容器A下方的小孔飄入電壓為U的加速電場，其初速度幾乎為0。這些離子經(jīng)加速后通過狹縫O沿著與磁場垂直的方向進入勻強磁場中，最后打在照相底片的中點P上。已知，放置底片的區(qū)域MN=L，且OM=L。（1）求離子進入磁場時的速度的大??；v（2）求磁場的磁感應強度B的大小；（3）某次測量發(fā)現(xiàn)底片左側(cè)包括點在內(nèi)的區(qū)域損壞，檢測不到離子，但右側(cè)區(qū)域仍能正常檢測到P離子。若要使原來打到底片中點的離子可以被檢測，在不改變底片位置的情況下，分析說明可以采取哪些措施調(diào)節(jié)質(zhì)譜儀。E=1.010V/m218分）如圖所示，某空間有一豎直向下的勻強電場，電場強度，一塊足夠大的接a處有一粒子源，盒內(nèi)粒子以h=0.80m地金屬板水平放置在勻強電場中，在金屬板的正上方高度的0=2.010=+2m/s的初速度向水平面以下的各個方向均勻釋放質(zhì)量為m=2.01015kg、所帶電荷量為??q1.012Cb的帶電粒子，粒子最終落在金屬板上。若不計粒子重力，求：（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（1）粒子源所在處點的電勢；a（2）帶電粒子打在金屬板上時的動能；（3（4）若使帶電粒子打在金屬板上的范圍減小，可以通過改變哪些物理量來實現(xiàn)？19分）如圖所示，空間存在豎直向下的有界勻強磁場B，一單匝邊長為L，質(zhì)量為m的正方形線框v放在水平桌面上，在水平外力作用下從左邊界以速度勻速進入磁場，當邊剛好進入磁場后立刻勻速翻轉(zhuǎn)到圖示虛線撤去外力，線框邊恰好到達磁場的右邊界，然后將線框以邊為軸，以角速度位置．已知線框與桌面間動摩擦因數(shù)為，磁場寬度大于，線框電阻為，重力加速度為，求：LRg（1）當邊剛進入磁場時，兩端的電壓U；（2）水平拉力F的大小和磁場的寬度d；（3）整個過程中產(chǎn)生的總熱量Q．2010分）利用如圖甲所示的電路研究光電效應，以確定光電管中電子的發(fā)射情況與光照的強弱、光的A是密封在真空玻璃管中的兩個電極，受到光照時能夠發(fā)射電子。KK與頻率等物理量間的關系。A之間的電壓大小可以調(diào)整。移動變阻器的滑片，可以獲得靈敏電流計示數(shù)I與電壓表示數(shù)U之間的關系。（1）為了測得遏止電壓，滑片P應該往a還是b端移動？（2）美國物理學家密立根通過該實驗研究光電效應，從而驗證了愛因斯坦光電效應方程的正確性。他在實驗中測量出某種金屬的遏止電壓Uc和與之對應的入射光的頻率的多組數(shù)據(jù)，并利用這些數(shù)據(jù)作出Uc?e=1.601019C。求普朗克常量h2位有?圖線，如圖乙所示。已知元電荷效數(shù)字）（3）某同學設計了一種利用光電效應的電池，如圖丙所示。K電極加工成球形，A電極加工成透明導電的球殼形狀。已知K電極發(fā)射光電子的最小動能為Ek1，最大動能為Ek2，電子電荷量為假定照射到電Ke0極表面的光照條件不變，單位時間射出的電子數(shù)目為N，所有射出的電子都是沿著球形結(jié)構(gòu)半徑方向向外運動，且忽略電子的重力及在球殼間的電子之間的相互作用。a．求K之間的最大電勢差Um，以及將KI短接時回路中的電流；短b．在K間接上不同負載R時，電路中的電流可能會變化，求R在什么范圍內(nèi)變化，電流可保持不變。參考答案一、選擇題，每題3分，共42分，少選得2分。12345678910BA12A13D14BDCDABBCCC二、實驗題，每空2分，共18分。221151）2））BC4）減??；R0161）A2）20，不需要；（3）畫出壓強p和體積V的倒數(shù)p?1/V圖像，若圖像為一條過原點的直線，可認為壓強和體積成反比。三、計算題，共46分。1171）離子加速過程，根據(jù)功能關系qU=mv2得v=2mv2344Um=mr=L得B=（2）離子進入磁場做勻速圓周運動，根據(jù)牛頓第二定律根據(jù)題意r3Lq1Um（3）由（1（2）可推得r=Bq可知，將r增大的調(diào)整措施有增大加速電場的電壓U，或?小磁場的磁感應強度B181）在電場中粒子源所在處與金屬板間的電勢差為U，粒子源所在處的電勢為，金屬板電勢為a=0b，因金屬板接地，所以bU=?Uab=Eha=80VababW=E?Ek1（2）帶電粒子在下落過程中只受電場力作用，由動能定理電k21Eqh=E?mv2得k2=1.21010Jk202（3）帶電粒子打在金屬板上的范圍是一個半徑為r的圓。從粒子源水平射出的粒子在電場中做類平拋運動，122mh=at2=t落在金屬板上的位置是該圓的邊緣。由2r=0ts=r2=(0t)2粒子打在金屬板上的范圍為半徑為r的圓的面積s=4.0m2（4）若減小粒子打在金屬板上的范圍，可以減小粒子到金屬板的高度或增大電場強度。ERBLvR33BLv191）EBLv=I==U=IR=ab44B2Lv2（2）F=1+=+，Rv2v2撤去拉力后，線框勻減速運動，1=，所以，d=L+2g2gB2Lv3（3）進入磁場過程中產(chǎn)生焦耳