湖北省武汉市江岸区2023-2024学年高二下学期7月期末考试物理试题

试卷更新日期：2024-07-10 类型：期末考试

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一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1. 如图所示为课本中关于近代物理的四幅插图，下列说法正确的是（　　）

A、图甲是黑体辐射的实验规律，爱因斯坦在研究黑体辐射时提出了能量子概念，成功解释了光电效应现象 B、图乙是α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型并估测原子核半径的数量级是 $10^{- 10} m$ C、图丙是射线测厚装置，轧钢厂利用α射线的穿透能力来测量钢板的厚度 D、图丁是核反应堆示意图，镉棒插入深一些可减小链式反应的速度

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2. 如图所示为LC振荡电路，某一时刻线圈中磁感应强度正在逐渐增强，且方向向上，下列说法正确的是（　　）

A、此时线圈中的磁场均匀变化，在空间产生了均匀变化的电场 B、此时振荡电路中的电流正在减小，a 点电势比b点低 C、如果用该电路来接收电磁波，则当电路的固有频率与所接收电磁波的频率相同时，会出现电谐振 D、如果在线圈中插入铁芯，则可使电路的振荡周期变小

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3. 科学技术是第一生产力，现代科技发展与物理学息息相关，下列关于磁场与现代科技的说法正确的是（　　）

A、图甲是磁流体发电机的结构示意图，由图可以判断出 A 板是发电机的正极，若只增大磁感应强度，则可以增大电路中的电流 B、图乙是霍尔效应板的结构示意图，若导体中的载流子为电子，则稳定时一定有 $φ_{M} ＞ φ_{N}$ C、图丙是电磁流量计的示意图，在B、d一定时，流量Q反比于 $U_{M N}$ D、图丁是回旋加速器的示意图，若只增大加速电压U，则可使粒子获得的最大动能增大

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4. 固定半圆形光滑凹槽ABC 的直径AC水平，O 为圆心，B 为最低点，通电直导体棒a静置于B点，电流方向垂直于纸面向里，截面图如图所示。现在纸面内施加与OB方向平行的匀强磁场，并缓慢改变导体棒a中电流的大小，使导体棒a沿凹槽ABC内壁向A点缓慢移动，在移动过程中导体棒a始终与纸面垂直。下列说法正确的是（　　）

A、磁场方向平行于OB 向上 B、导体棒a能缓慢上移到A点并保持静止 C、在导体棒a缓慢上移过程中，导体棒a中电流逐渐增大 D、在导体棒a缓慢上移过程中，导体棒a 对凹槽ABC的压力逐渐变小

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5. 氢原子的能级图如图1所示，氢原子从能级n=6跃迁到能级n=2产生可见光Ⅰ，从能级n=3跃迁到能级n=2产生可见光Ⅱ、用两种光分别照射如图2所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（　　）

A、可见光Ⅱ的动量大于可见光Ⅰ的动量 B、两种光分别照射阴极K产生的光电子到达阳极A的动能之差一定为1.13eV C、欲使微安表示数变为0，滑片P应向b端移动 D、滑片P向b端移动过程中，微安表示数可能先增大后不变

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6. 如图为某一型号电吹风的电路图，a、b、c、d为四个固定触点。可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态。表格内数据为该电吹风规格。设吹热风状态时电热丝电阻恒定不变，理想变压器原、副线圈的匝数分别记为n₁和n₂。下列说法正确的是（　　）
热风时输入功率
480W
冷风时输入功率
80W
小风扇额定电压
40V
正常工作时小风扇输出功率
64W

A、触片P位于ab时，电吹风属于吹冷风状态 B、电热丝在工作状态时电阻大小为120Ω C、小风扇的内阻为4Ω D、理想变压器原、副线圈的匝数比 $\frac{n_{1}}{n_{2}} = \frac{2}{11}$

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7. 如图所示，在直角坐标系xOy的第一象限中有一等腰直角三角形OAC区域，其内部存在垂直纸面向里的匀强磁场，它的OC边在x轴上且长为L。边长也为L的正方形导线框的一条边也在x轴上， $t = 0$ 时刻，该线框恰好位于图中所示位置，此后线框在外力F的作用下沿x轴正方向以恒定的速度v通过磁场区域。规定逆时针方向为导线框中电流的正方向，则线框通过磁场区域的过程中，线框中的感应电流i、穿过线框平面的磁通量Ф、通过线框横截面的电荷量q、外力F随线框的位移x变化的图像中错误的是（图中曲线是抛物线的一部分）（　　）

A、 B、 C、 D、

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8. 如图为一定质量的理想气体经历a→b→c过程的压强p随摄氏温度t变化的图像，其中ab平行于 $t$ 轴，cb的延长线过坐标原点。下列判断正确的是（　　）

A、a→b过程，有些气体分子的运动速率会增加 B、a→b过程，单位时间撞击单位面积器壁的分子数减少 C、b→c 过程，气体可能从外界吸收热量 D、b→c 过程，单位体积内气体分子数不变

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9. 面积均为S的两个电阻相同的线圈，分别放在如图甲、乙所示的磁场中，甲图中是磁感应强度为 $B_{0}$ 的匀强磁场，线圈在磁场中以周期T绕 $O O'$ 轴匀速转动，乙图中磁场变化规律为 $B = B_{0} \sin \frac{2 π}{T} t$ 从图示位置开始计时，则（　　）

A、两线圈的磁通量变化规律相同 B、甲线圈中感应电动势达到最大值时，乙线圈中感应电动势达到最小值 C、经任意相同的时间t，两线圈产生的热量总相等 D、在 $\frac{T}{4} ~ \frac{T}{2}$ 时间，通过两线圈横截面的电荷量相同

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10. 在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核（ ${}_{Z}^{A}X$ ）发生α衰变放出了一个α粒子。放射出的α粒子（ ${}_{2}^{4}H e$ ）及生成的新核Y在与磁场垂直的平面内做圆周运动。α粒子的运动轨道半径为R，质量为m，电荷量为q。下面说法正确的是（　　）

A、衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹（箭头表示运动方向）正确的是图丙 B、衰变后经过时间 $t = \frac{(A - 4) π m}{(Z - 2) B q}$ 新核Y可能与α粒子再次相遇 C、α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小为 $\frac{q^{2} B}{2 π m}$ D、若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为 $Δ m = \frac{A {(B q R)}^{2}}{2 (A - 4) m c^{2}}$

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二、非选择题：本题共5小题，共60分。

11. 关于“油膜法估测分子直径”的实验，回答以下问题：

(1)、此实验中使用到的研究方法是___________。

A、等效替代法 B、微元求和法 C、理想模型法 D、控制变量法

(2)、现将体积为V₁的纯油酸与酒精混合，配置成体积为 V₂的酒精油酸溶液，用滴管从量筒中取体积为 V₀的该种溶液，让其自由滴出，全部滴完共 N₀滴。把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，正确描绘出油膜的形状如图所示，在坐标纸上数出油膜占 N₁个小方格。已知坐标纸上每个小方格面积为S，根据以上数据可估算出油酸分子直径为d=。

(3)、某同学在该实验中，计算出的分子直径明显偏大，可能由于___________。

A、油膜面积不稳定，油酸未完全散开 B、计算纯油酸的体积时，忘记了将油酸酒精溶液的体积乘上溶液的浓度 C、计算油膜面积时，将所有不足一格的方格全部数上了 D、求每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL 的溶液滴数多计了1滴

(4)、若阿伏加德罗常数为 N_A ，油酸的摩尔质量为 M，油酸的密度为ρ，则下列说法正确的是___________。

A、质量为m 的油酸所含有分子数为 $\frac{M N_{A}}{m}$ B、体积为V的油酸所含分子数为 $\frac{ρ V N_{A}}{M}$ C、1个油酸分子的质量为 $\frac{M}{N_{Λ}}$ D、油酸分子的直径约为 $\sqrt[3]{\frac{6 M}{ρ N_{Λ}}}$

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12. 我国《道路交通安全法》规定驾驶员的血液酒精含量达到20mg/m³（含 20mg/m³）属于酒驾，达到80mg/m³（含80mg/m³）属于醉驾。只要酒驾就属于违法行为，可能被处以行政拘留或者罚款，如果醉驾，就要追究刑事责任。半导体型呼气酒精测试仪采用氧化锡半导体作为传感器。如图甲所示是该测试仪的原理图，图中电源电动势为4.8V，内阻可忽略不计；电压表V的量程为5V，内阻很大；定值电阻R₁的阻值为 60Ω；实验测得酒精气体传感器R₂的电阻值随酒精气体浓度变化的关系曲线如图乙所示。（计算结果均保留2位有效数字）。

(1)、当 $R_{2} = 40 Ω$ 时，该血液中酒精含量属于（选填“酒驾”或“醉驾”）。

(2)、按图甲所示电路图把电压表改装成酒精浓度表，则酒精气体浓度为0的刻度线应刻在电压刻度线为V处；刚好醉驾时应刻在电压刻度线为V处；该酒精浓度表刻度（选填“均匀”或“不均匀”）。

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13. 气钉枪是一种广泛应用于建筑、装修等领域的气动工具，工作时以高压气体为动力，如图甲所示是气钉枪和与之配套的气罐、气泵。图乙是气钉枪发射装置示意图，汽缸通过细管与气罐相连。射钉时打开开关，气罐向汽缸内压入高压气体推动活塞运动，活塞上的撞针将钉子打入物体，同时切断气源，然后阀门自动打开放气，复位弹簧将活塞拉回原位置。气钉枪配套气罐的容积 $V_{0} = 8 L ，$ 汽缸有效容积V=25mL，气钉枪正常使用时气罐内压强范围为 $4 p_{0} ~ 6.5 p_{0}$ ， $p_{0}$ 为大气压强，当气罐内气体压强低于 $4 p_{0}$ 时气泵会自动启动充气，压强达到 $6.5 p_{0}$ 时停止充气。假设所有过程气体温度不变，已知气罐内气体初始压强为 $6.5 p_{0}$ $， {(\frac{320}{321})}^{100} \approx 0.732 .$
（1）充气结束后用气钉枪射出 100颗钉子后，通过具体计算判断气泵是否会自动启动充气；
（2）使用过程中，当气罐内气体压强降为4p₀ ，此时气罐内空气质量m₀ ，气泵启动充气，充气过程停止使用气钉枪，当充气结束时，气泵向气罐内泵入的空气质量为 $m_{1}$ ，求 $\frac{m_{1}}{m_{0}} 。$

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14. 在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工序。为了准确地注入离子，需要在一个有限空间中用电磁场对离子的运动轨迹进行调控，如图所示，在空间直角坐标系 $O - x y z$ 内的长方体 $O A B C - O_{1} A_{1} B_{1} C_{1}$ 区域， $O A = O O_{1} = L_{1} = 0.6 m$ ， $O C = L_{2} = 0.8 m$ 。粒子源在y轴上 $O O_{1}$ 区域内沿x轴正方向连续均匀辐射出带正电粒子。已知粒子的比荷 $\frac{q}{m} = 1.0 \times 10^{5} C/kg$ ，初速度大小为 $v_{0} = 8 \times 10^{4} m/s$ ， $\sin 53 ° = 0.8$ ， $\cos 53 ° = 0.6$ ，不计粒子的重力和粒子间的相互作用。
（1）仅在长方体区域内加沿z轴正方向的匀强电场，所有的粒子从 $B B_{1}$ 边射出电场，求电场强度的大小 $E_{0}$ ；
（2）仅在长方体区域内加沿y轴正方向的匀强磁场，所有的粒子都经过 $A_{1} A B B_{1}$ 面射出磁场，求磁感应强度大小 $B_{0}$ 的范围；
（3）在长方体区域内加沿z轴正方向的匀强电场、匀强磁场，已知磁感应强度 $B = \frac{4}{3} T$ ，电场强度 $E = \frac{192}{π^{2}} \times 10^{4} V/m$ ，求 $A_{1} A B B_{1}$ 面射出的粒子数占粒子源射出粒子总数的百分比。

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15. 如图所示，足够长的光滑水平长直金属导轨放在磁感应强度大小为 B=0.4T的匀强磁场中，导轨平面位于水平面内，匀强磁场的方向与轨道面垂直，轨道宽 $l_{0} = 0.5 m ，$ 将一质量为m $= 0.2 k g 、$ 电阻为 $r = 0.05 Ω$ 的导体棒MN垂直静置于导轨上。当开关S与a接通时，电源可使得回路电流强度恒为I=2A，电流方向可根据需要进行改变；开关S与b接通时，所接定值电阻的阻值 $R = 0.15 Ω ；$ 开关S与c接通时，所接电容器的电容C=15F（耐压值足够大）；开关S与d接通时，所接电感线圈的自感系数L=5H（不计直流电阻）。若开关S的切换与电流的换向均可在瞬间完成，不计导轨的电阻，导体棒在运动过程中始终与导轨接触良好。
（1）若开关S始终接a，导体棒向左运动，求导体棒在运动过程中的加速度大小；
（2）若开关S先接a，当导体棒向左运动到速度为 $v_{0} = 4 m / s$ 时：
①立即与b接通，求此时棒MN两端的电势差 $U_{M N}$ 及此后全过程中电阻R上产生的焦耳热Q；
②立即与c接通，求此后电容器所带电荷量的最大值 $q_{m}$ ；
（3）若不计导体棒MN的电阻，给其一个水平向右的初速度，使其始终在导轨上运动，此过程中回路中的电流满足表达式i=sinωt（A）。已知自感电动势的大小为 $E_{n} = L \frac{I}{t} ，$ 求导体棒向右运动的最大位移 $x_{m}$ 。

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热风时输入功率	480W
冷风时输入功率	80W
小风扇额定电压	40V
正常工作时小风扇输出功率	64W