江苏省南京市重点中学2022-2023高二下学期期中考试物理试卷（答案）

2022-2023 学年第二学期期中考试试卷 高二物理
一、单项选择题(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，只有一项是符合题 目要求的)
1．实验是物理学研究问题的重要方法，下列对相关实验的阐述中正确的是( )
A ．图 1 为观察悬浮于液体中的固体小颗粒做布朗运动时固体小颗粒的运动轨迹，它表明液体分子在杂乱无 序地永不停息地运动着
B ．图 2 所示的是著名的“泊松光斑” ，该实验证明了泊松的观点“光的粒子说”
C ．图 3 数据表明普朗克运用“能量子”的观点理论计算值与黑体辐射实验值吻合的非常好，这说明能量确实 是不连续的，而是一份一份的
D ．图 4 所示为卢瑟福发现质子的实验原理，其对应的核反应方程式为2 (4)He+ 2 (1)4 N 8 (1)7 O+ 1 (1)H
2 ．如图所示的p- V 图像中 A→B→ C→A 表示一定质量的理想气体的状态变化过程，1 atm＝1.01×105 Pa ，则 以下说法正确的是 ( )
A．气体在 A、B 两状态时的温度相等，由状态 A 到状态 B 的过程中，气体温度保持不变
B ．由状态 A 到状态 B 的过程中，气体从外界吸收的热量大于气体对外界所做的功
C ．由状态 B 到状态 C 的过程中，外界对气体做了 202 J 的功
D ．由状态 C 到状态 A 的过程中，气体吸收的热量等于外界对气体做的功
3 ．从 1907 年起，美国物理学家密立根就开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量。他通过如 图甲所示的实验装置测量某金属的遏止电压 Ue 与入射光频率v ，作出如图乙所
示的Ue v 图像，图像与横轴的交点坐标为 (a ，0)，其反向延长线与纵轴的交
点坐标为 (0 ，-b) ，由此算出普朗克常量h ，并与普朗克根据黑体辐射测出的h
相比较， 以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。下列说法正确的是 ( )
A ．入射光的频率越大，a 的值越大 B ．入射光的频率越大，b 的值越大
C ．图甲中极板 A 连接电源的正极 D ．由乙图可求出普朗克常量h = e
4．2022 年 9 月国家原子能机构展示了近年来核技术在我国国民经济领域的重大应用成果。其中医用同位素 镥 177 的自主可控及批量生产入选。该成果破解了多年来我国对其大量依赖进口的局面。镥 177 的半衰期
约为 6.7d，衰变时会辐射γ 射线。其衰变方程为Lu Hf+X ，下列说法正确的是 ( )
(
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)试卷第 1页，共 5页
A ．该反应产生的新核Hf 比 Lu 的比结合能小
B ．衰变时放出的 X 粒子来自于 177 内中子向质子的转化
C ．衰变时放出的 X 粒子的穿透性比γ射线强
D ．含有镥 177 的药物经过 13.4d 后，将有四分之一的镥 177 发生衰变
5 ．如图所示，L 是直流电阻不计的带铁芯线圈，D 为理想二极管，R 为电阻，Ll 、L2 和 L3 是三个完全相同 的小灯泡。下列说法正确的是 ( )
A ．闭合 S 瞬间，三个灯立即亮
B ．闭合 S 瞬间，Ll 灯比 L2 灯先亮
C ．断开 S 瞬间，L2 灯闪亮后慢慢熄灭
D ．断开 S 瞬间，Ll 灯闪亮后慢慢熄灭
6 ．如图所示为某小型电站高压输电示意图。发电机输出功率恒定，升、降压变压器均为理想变压器。在输 电线路的起始端接入 A 、B 两个理想互感器，互感器原、副线圈的匝数比分别为 100：1 和 1 ：10 ，电压表 的示数为 220V ，电流表的示数为 5A ，线路总电阻r = 10 ，则下列说法正确的是 ( )
A ．发电机输出的电功率 1100kW
B ．线路上损耗的功率 2500W
C ．互感器 A 是电流互感器，互感器 B 是电压互感器
D．用户使用的用电设备变多，降压变压器输出电压U4 大小不会改变
7 ．某充电器充电时可简化为如图甲所示电路，原线圈串联一个阻值R1 = 800Ω 的定值电阻，副线圈 c 、d 连
接阻值R2 = 5Ω 的定值电阻，a 、b 两端输入如图乙所示正弦交流电压，理想电流表的示数为0 .025A ，则 ()
A ．理想电压表的示数为10V
B ．电阻R2 的电功率为10W
C ．理想变压器原、副线圈匝数比为 40：1
D ．若电阻R1 的阻值减小，则电阻R2 的电功率也将减小
8 ．如图所示，置于匀强磁场中的金属圆盘中央和边缘各引出一根导线，与套在铁芯上部的线圈A 相连，套 在铁芯下部的线圈 B 引出两根导线接在两根水平光滑导轨上，导轨上有一根金属棒 ab 静止处在垂直于纸面
向外的匀强磁场中，下列说法正确的是 ( )
A ．圆盘逆时针加速转动时，ab 棒将向右运动
B ．圆盘逆时针减速转动时，ab 棒将向右运动
C ．圆盘顺时针匀速转动时，ab 棒将向右运动
D ．圆盘顺时针加速转动时，ab 棒将向右运动
(
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)试卷第 2页，共 5页
9 ．如图所示，两水平虚线 ef、gh 之间存在垂直纸面向外的匀强磁场，一质量为 m 、电阻为 R 的正方形铝线框 abcd 从虚线 ef 上方某位置由静止释放，线框运动中 ab 始终是水平的， 已知两虚线 ef、gh 间距离大于线框边长，则从开始运动到 ab 边到达 gh 线之前的速度随时 间的变化关系图象合理的是 ( )
A ． B ． C ． D ．
10．如图所示，在水平面上有两条导电导轨 MN、PQ ，导轨间距为d ，匀强磁场垂直于纸面向里，磁感应 强度的大小为B ，两根完全相同的金属杆 1、2 间隔一定的距离放在导轨上，
且与导轨垂直。它们的电阻均为 R ，两杆与导轨接触良好，导轨电阻不计，
金属杆的摩擦不计。杆 1 以初速度v0 滑向杆 2 ，为使两杆不相碰，则杆 2
固定与不固定两种情况下，最初摆放两杆时的最小距离之比为 ( )
A ． 1:1 B ． 1: 2 C ． 2 :1 D ． 4 :1
二、实验题 (每空 2 分，共 12 分)
11．如图所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，操作步骤如下：
①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐连接起来；
②缓慢移动活塞至某位置，待示数稳定后记录此时注射器内封闭气体的
体积V1 和由计算机显示的气体压强值p1 ；
③重复上述步骤② ，多次测量并记录；
④根据记录的数据，作出相应图象，分析得出结论。
(1) 在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的_________和_________；
(2) 为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是__________________；
(3) 实验过程中，下列说法正确的_________；
A ．推拉活塞时，动作要快， 以免气体进入或漏出
B ．推拉活塞时，手不可以握住注射器气体部分
C ．活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值
(4) 某同学测出了注射器内封闭气体的几组压强p 和体积 V 的值后， 以p 为纵 轴、 为横轴，画出图象如图所示，则产生的可能原因是_________。
A ．实验过程中有漏气现象
B ．实验过程中气体温度降低
(
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(
C
．
) (
D
．
)C ．实验过程中气体温度升高
D ．实验过程中外面气体进入注射器，使注射器里面气体质量增加了
(5) 在不同温度环境下，另一位同学重复了上述实验，每次实验注射器中初始封闭气体体积相同，实验操
作和数据处理均正确。环境温度分别为T1 、 T2 ，且T1 >T2 。在如图所示的四幅图中，可能正确反映相关物理
(
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)试卷第 4页，共 5页
量之间关系的是_________ A ． B．
三、解答题 (本题共 4 小题，共 48 分．解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出
最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位．)
12．在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家们用放射性材料——PuO2 作为发电能源为火星车供 电 (PuO2 中的 Pu 是 Pu ) 。已知Pu 衰变后变为铀核 (符号为 U) 和 粒子。若静止的Pu 在匀强磁场 中发生衰变， 粒子的动能为 E ， 粒子的速度方向与匀强磁场的方向垂直，在磁场中做匀速圆周运动的周 期为T0 ，衰变放出的光子的动量可忽略，衰变释放的核能全部转化为铀核和 粒子的动能。已知光在真空
中的传播速度 c ．求：
(1) 写出衰变方程；
(2) Pu 衰变过程中的质量亏损 m ；
(3) 从开始衰变到U 和 粒子再次相遇的最短时间 t。
13．如图所示，在温度为 17℃的环境下，一根竖直的轻质弹簧支撑着一倒立气缸的活塞，使气缸悬空且静 止，此时倒立气缸的顶部离地面的高度为h = 49cm ，已知弹簧原长l0 = 50cm ，劲度系数k = 100N/m ，气缸
的质量M = 2kg ，活塞的质量m = 1kg ，活塞的横截面积S = 20cm2 ，若大气压强p0 = 1 105 Pa ，且不随温度
变化。设活塞与缸壁间无摩擦，可以在缸内自由移动，缸壁导热性良好，使缸内气体的温度保持与外界大 气温度相同。(弹簧始终在弹性限度内，且不计气缸壁及活塞的厚度，重力加速度 g= 10m/s2 )
(1) 求弹簧的压缩量；
(2) 若环境温度缓慢上升到 37℃ ，求此时倒立气缸的顶部离地面的高度；
(3) 若在第 (2) 问中，密闭气体内能增加 10J ，则求该过程中密闭气体吸收的热量。
14．如图所示，矩形线圈 abcd 的面积是 0.01m2 ，共 100 匝，线圈的总电阻r = 1Ω ，外接电阻R = 9Ω ，线圈 以角速度O = 100冗rad/s 绕 ab 边匀速转动，ab 边右侧有匀强磁场 (左侧没有磁场) ，匀强磁场的磁感应强度
B = 冗 (1)T ，求 (电压表为理想电表) ∶
(1) 当线圈由图示位置转过 60°时，通过电阻 R 的电流大小和方向；
(2) 当线圈由图示位置转过 60°的过程中，通过电阻 R 的电荷量；
(3) 电压表的示数。
15．如图所示，水平面内有一光滑金属导轨，其 MN、PQ 边的电阻不计，MP 边的电阻阻值 R= 1.5Ω ，MN 与 MP 的夹角为 135° ，PQ 与 MP 垂直，MP 边长度小于 1 m 。将质量 m=2kg ，电阻不计的足够长直导体棒 搁在导线上，并与 MP 平行，棒与 MN、PQ 交点 G、H 间的距离 L=4m ，空间存在垂直于导轨平面的匀强磁 场，磁感应强度 B=0.5T 。在外力作用下，棒由 GH 处以一定的初速度向左做直线运动，运动时回路中的电 流始终与初始时的电流相等。
(1) 若初速度 v1=3 m/s ，求棒在 GH 处所受的安培力大小 FA。
(2) 在 (1) 的情形下，求棒向左移动距离 2 m 到达 EF 过程中流过回路的电荷量 q 和 所需的时间Δt。
(3) 在棒由 GH 处向左移动 2 m 到达 EF 处的过程中，外力做功 W=7 J ，求初速度 v2。
(
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物理
一、单项选择题(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，只有一项是符合题目要求的)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
C C D B D A C A D C
二、实验题（每空2分，共12分）
11． 质量 温度 要缓慢移动活塞，或者不能用手握住注射器等 B CD AC
三、解答题（本题共4小题，共48分．解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位．）
12．（10分）
（1）；（2）；（3）
【详解】（1）α衰变方程为
…………（2分）
（2）根据动量守恒定律可知α粒子和铀核的动量大小相等，设为p，α粒子的动能
铀核的动能
则
…………（1分）
所以释放能量为
…………（1分）
且
…………（1分）
解得
…………（1分）
（3）根据周期方程
…………（2分）
因为想再次相遇，必然是在裂变的切点处，所以每个粒子运动的时间必须为整数周期，这样就应有△t=nT0＝mTU，而n、m必须为整数，所以根据T0与TU的比例关系，则必须n=117或m=92，这就意味着△t=117T0
所以相遇最短时间
…………（2分）
13．（12分）
（1）0.3m；（2）51cm；（3）
【详解】（1）对气缸和活塞整体受力分析
…………（2分）
带入得
…………（2分）
（2）由于温度变化，活塞离地面的高度不发生变化，气缸顶部离地面为
h= 49cm
而活塞离地面
50 cm－30 cm =20cm
故初始时，内部气体的高度为l=29cm。…………（1分）
且该过程为等压变化。
根据
…………（2分）
代入得
故此时倒立气缸的顶部离地面的高度
…………（1分）
（3）设密闭气体压强为p1，对气缸受力分析得
代入得
…………（1分）
在第（2）问中为等压变化，故气体对外做功
…………（1分）
根据热力学第一定律得
…………（1分）
解得
…………（1分）
14．（12分）
（1），方向向下；（2）；（3）45V
【详解】（1）线圈中感应电动势的最大值为
…………（1分）
交变电流的最大值
…………（1分）
电流的瞬时值表达式为
从图示位置转过60°时
此时的电流为
…………（1分）
根据楞次定律，通过电阻R的电流方向向下；…………（1分）
（2）感应电动势平均值
电荷量
…………（2分）
解得
…………（2分）
（3）线圈中感应电动势的最大值为
…………（1分）
一个周期内只有一半时间有电动势，根据有效值的定义，有
…………（1分）
解得
…………（1分）
电压表的示数为路端电压的有效值，解得
…………（1分）
15．（14分）
（1）8 N；（2）1.5 s；（3）1 m/s
【详解】（1）棒在GH处时，感应电动势E=BLv1…………（1分）
电流，…………（1分）
棒受到的安培力FA=BIL…………（1分）
代入数据，解得
FA=8 N…………（1分）
（2）设棒移动的距离为a，由MN与MP的夹角为135°可知，EF间距离为L - a，在此过程中，磁通量的变化量
…………（1分）
回路中通过的电荷量为
…………（1分）
由题意可知，回路中感应电流保持不变，可得
…………（1分）
解得
…………（1分）
（3）设外力做功为W，克服安培力做功为WA，导体棒在EF处的速度为v2′，
由动能定理，得
…………（1分）
克服安培力做功
解得
…………（2分）
由于电流始终不变，则
…………（1分）
则
…………（1分）
代入数据，得
3v22＋4v2-7=0
解得
v2=1 m/s，（v2=m/s，舍去）…………（1分）

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