湖南省郴州市2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题

试卷更新日期：2024-07-11 类型：期末考试

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一、单选题（本大题共6小题，每小题4分，共24分。每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。）

1. 下列说法正确的是（　　）

A、居里夫人最早发现了天然放射现象 B、查德威克通过核反应 ${}_{7}^{14}N + {}_{2}^{4}H e \to {}_{8}^{17}O + {}_{1}^{1}H$ 第一次实现了原子核的人工转变 C、放射性元素铀的半衰期为138天， $100g$ 的铀经过276天，还剩有 $25g$ 的铀未衰变 D、在裂变反应 ${}_{92}^{235}U + {}_{0}^{1}n \to {}_{56}^{144}B a + {}_{36}^{89}K r + 3 {}_{0}^{1}n$ 中，钡核的平均结合能比铀核的平均结合能小

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2. 如图所示，一束可见光穿过玻璃三棱镜后，变为三束单色光。关于a光b光和c光，下列说法正确的是（　　）

A、c光可能是红光 B、在玻璃三棱镜中c光的速度大于a光的速度 C、通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距最大 D、c光比a光更容易发生衍射

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3. 如图所示为一周期为T的理想 $L C$ 振荡电路，已充电的平行板电容器两极板水平放置。电路中开关断开时，极板间有一带负电灰尘（图中未画出）恰好静止。若不计带电灰尘对电路的影响，不考虑灰尘碰到极板后的运动，重力加速度为 $g$ 。当电路中的开关闭合以后，则（　　）

A、在最初的 $\frac{T}{4}$ 时间内，电流方向为顺时针 B、灰尘将在两极板间做往复运动 C、灰尘加速度方向不可能向上 D、电场能最大时灰尘的加速度一定为零

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4. 如图为两分子系统的分子势能E_p与两分子间距离r的关系图像，下列说法正确的是（　　）

A、当r等于 $r_{1}$ 时，分子间的作用力表现为零 B、当r大于 $r_{1}$ 时，分子间的作用力表现为引力 C、当r由 $r_{1}$ 变到 $r_{2}$ 的过程中，分子势能逐渐变大 D、当r由 $r_{1}$ 变到 $r_{2}$ 的过程中，分子间的作用力做正功

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5. 质谱仪是用来分析同位素的装置，如图为质谱仪的示意图，其由竖直放置的速度选择器、偏转磁场构成。由三种不同粒子组成的粒子束以某速度沿竖直向下的方向射入速度选择器，该粒子束沿直线穿过底板上的小孔O进入偏转磁场，最终三种粒子分别打在底板MN上的 $P_{1}$ 、 $P_{2}$ 、 $P_{3}$ 三点，已知底板MN上下两侧的匀强磁场方向均垂直纸面向外，且磁感应强度的大小分别为 $B_{1}$ 、 $B_{2}$ ，速度选择器中匀强电场电场强度的大小为E。不计粒子的重力以及它们之间的相互作用，则（　　）

A、速度选择器中的电场方向向左，且三种粒子均带正电 B、三种粒子的速度大小均为 $\frac{E}{B_{2}}$ C、打在 $P_{3}$ 点的粒子的比荷最大，且其在磁场中的运动时间最长 D、如果三种粒子电荷量均为q，且 $P_{1}$ 、 $P_{3}$ 的间距为 $Δ x$ ，则打在 $P_{1}$ 、 $P_{3}$ 两点的粒子质量差为 $\frac{q B_{1} B_{2} Δ x}{2 E}$

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6. 氢原子能级如图甲所示。一群处于 $n = 4$ 能级的氢原子，向低能级跃迁时能发出多种频率的光，分别用这些频率的光照射图乙电路的阴极K，只能得到3条电流随电压变化的图线，如图丙所示。下列说法正确的是（　　）

A、阴极K材料的逸出功为 $5 .85eV$ B、图丙中M点的数值为 $- 6.34$ C、a光的频率小于c光的频率 D、滑动变阻器的滑片向右滑动时，电流表的示数一定持续增大

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二、多选题（本大题共4小题，每小题5分，共20分。每小题有两个或两个以上的选项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）

7. 下列现象及关于热力学第一、第二定律的叙述正确的是（　　）

A、一定质量的理想气体在等温膨胀过程中，气体一定从外界吸收热量 B、热力学第一定律和热力学第二定律是从不同角度阐述了能量守恒定律 C、 $0 ℃$ 的冰融化为 $0 ℃$ 的水，此过程系统吸收热量，内能增加 D、第二类永动机违背了热力学第一定律

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8. 如图所示，将一交流发电机的矩形线圈abcd通过理想变压器外接电阻 $R = 10 Ω$ ，已知线圈边长 $a b = c d = 0.1 m$ ， $a d = b c = 0.2 m$ ，匝数为50匝，线圈电阻不计，理想交流电压表接在原线圈两端，变压器原副线圈匝数比 $n_{1} : n_{2} = 1 : 3$ ，线圈在磁感应强度 $B = 0.2 T$ 的匀强磁场中绕垂直磁场的虚线轴以 $ω = 200 rad/s$ 的角速度匀速转动，则（　　）

A、从图示位置开始计时，线圈中产生的电动势随时间变化的关系式为 $e = 400cos200 t (V)$ B、在图示时刻，穿过线圈的磁通量的变化最快 C、交流电压表的示数为 $40 \sqrt{2} V$ D、电阻R上消耗的电功率为 $720W$

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9. 如图甲，某实验小组用电压传感器研究电感线圈特性，图甲中三个灯泡相同，灯泡电阻不变。闭合开关S，当电路达到稳定状态后再断开开关，与传感器相连的电脑记录的电感线圈L两端电压u随时间t变化的u-t图像如图乙所示。不计电源内阻，电感线圈L的自感系数很大且不计直流电阻，下列说法正确的是（　　）

A、开关S闭合瞬间，L₂、L₃同时点亮 B、开关S闭合瞬间，流经灯L₁和L₂的电流大小相等 C、开关S断开瞬间，灯L₁立即熄灭，L₂闪亮一下再熄灭 D、图乙中电压U₁与U₂的比值为3∶4

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10. 如图所示，匀强磁场中位于P处的粒子源可以沿垂直于磁场向纸面内的各个方向发射质量为m、电荷量为q，速率为v的带正电粒子，P到荧光屏MN的距离为d，设荧光屏足够大，不计粒子重力及粒子间的相互作用。下列判断正确的是（　　）

A、若磁感应强度 $B = \frac{m v}{q d}$ ，则发射出的粒子到达荧光屏的最短时间 $\frac{π d}{3 v}$ B、若磁感应强度 $B = \frac{m v}{q d}$ ，则同一时刻发射出的粒子到达荧光屏的最大时间差为 $\frac{7 π d}{6 v}$ C、若磁感应强度 $B = \frac{m v}{2 q d}$ ，则荧光屏上形成的亮线长度为 $(\sqrt{15} + \sqrt{3}) d$ D、若磁感应强度 $B = \frac{m v}{2 q d}$ ，则荧光屏上形成的亮线长度为 $(\sqrt{15} + 2 \sqrt{3}) d$

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三、实验题（本大题共2小题，每空3分，共18分）

11. 某同学在实验室里做“用油膜法估测分子的大小”实验：

(1)、他发现自己所测的分子直径d明显偏大。出现这种情况的原因可能是。

A、将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算 B、计算油膜面积时，把不足半格的方格都数成完整的方格数 C、油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化 D、求每滴溶液中纯油酸的体积时， $1mL$ 溶液的滴数多记了10滴

(2)、用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油酸的。

A、摩尔质量 B、摩尔体积 C、质量 D、体积

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12. 某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，作出的光路图及测出的相关角度如图所示。
（1）下列那些操作有助于减小测量误差。
A．选用较粗的大头针，以便大头针的像能看得清晰
B．玻璃砖的前后两个侧面务必平行
C．选用两光学表面间距小的玻璃砖
D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些
（2）实验中该同学在插 $P_{4}$ 这枚针的时候不小心插得偏右的了一点，此操作会导致折射率的测量值。（填“偏大”、“不变”或“偏小”）
（3）该同学测得 $θ_{1}$ ， $θ_{2}$ 及平行玻璃砖两光学表面间距D（真空中光速为c），则光通过平行玻璃砖的时间。（用所测得的物理量表示）
（4）另一同学在纸上正确画出了玻璃砖的两个折射面 $a a^{'}$ 和 $b b^{'}$ 。因不慎碰动了玻璃砖，使它向 $a a^{'}$ 方向平移了一点（如图所示），以后的操作都正确无误，并仍以 $a a^{'}$ 和 $b b^{'}$ 为折射面画出了光路图，这样测出的折射率n的值将（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；

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四、计算题（本大题共3小题，共38分。其中第13题12分，第14题12分，第15题14分，写出必要的推理过程，仅有结果不得分。）

13. 如图所示，一定质量的理想气体经历了 $A \to B \to C$ 的状态变化过程，在此过程中气体的内能增加了 $135J$ ，由 $B \to C$ 的过程外界对气体做了 $90J$ 的功。已知状态A时气体的压强为 $p_{A} = 1.5 \times 1 0^{5} Pa$ 。求：
（1）状态B时气体的压强 $p_{B}$ ；
（2）从状态A到状态C的过程中，气体与外界热交换的热量。

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14. 如图所示，平行光滑金属导轨水平放置，间距L=2m，导轨左端接一阻值R=1Ω的电阻，图中虚线与导轨垂直，其右侧存在磁感应强度大小B=0.5T、方向垂直纸面向里的匀强磁场。质量为m=1kg的金属棒垂直导轨放置在虚线左侧，距虚线的距离为d=0.5m。某时刻对金属棒施加一大小为F=4N的向右的恒力，金属棒在磁场中运动s=2m的距离后速度不再变化，金属棒与导轨的电阻忽略不计，金属棒始终与导轨垂直且接触良好，求：
（1）金属棒从开始进入磁场到匀速过程中回路产生的焦耳热；
（2）金属棒从开始进入磁场到匀速过程中通过电阻R的电荷量；
（3）金属棒从开始进入磁场到匀速运动过程所用时间。

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15. 空间中存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B。电子枪将无初速的电子经加速电压加速后在纸面内垂直于SO的方向射出。一个截面为半圆形的粒子接收器P₁MP₂固定在如图所示的位置，其截面半径为R，直径沿SO方向放置，P₁、O、P₂、S在同一条直线上，圆心位于O点，OM垂直于P₁P₂ ， SO长度为2R。已知电子电荷量为e，质量为m，图中OM与OS垂直。设电子击中接收器即被吸收，不计电荷间的相互作用。
（1）为使电子能打到接收器上，求电子枪加速电压U的调节范围；
（2）若某电子刚好达到M点，求该电子速度的大小；
（3）求能打到接收器P₁MP₂上的电子从S点到击中接收器的最短时间。

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