2022-2023湖南省长沙市五校联盟高二（下）期中物理试卷（含解析）

2022-2023学年湖南省长沙市五校联盟高二（下）期中物理试卷
一、单选题（本大题共6小题，共24分）
1. 钚是原子能工业的一种重要原料，可作为核燃料的裂变剂。钚的衰变方程为，下列说法正确的是( )
A. 这种衰变过程叫作衰变
B. 衰变放出的是由原子核外电子受激发而产生的
C. 衰变前的质量数大于衰变后的质量数之和
D. 衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和
2. 氢原子的能级图如图所示，关于氢原子的说法正确的是( )
A. 氢原子的发射光谱是连续的
B. 一群氢原子处于的能级，向低能级跃迁时可以辐射出三种频率的光子
C. 若用的光子照射处于基态的氢原子，可以使它电离
D. 若用的光子照射处于基态的氢原子，可以使它跃迁到的能级
3. 如图所示，用表示两分子间的作用力，用表示分子间的分子势能，在两个分子之间的距离由变为的过程中( )
A. 不断增大，不断减小 B. 先增大后减小，不断减小
C. 不断增大，先增大后减小 D. F、都是先增大后减小
4. 振荡电路中，某时刻的磁场方向如图所示，则
A. 若磁场正在减弱，则电容器正在充电，电流由向
B. 若磁场正在减弱，则电场能正在增大，电容器上板带正电
C. 若磁场正在增强，则电场能正在减少，电容器上板带正电
D. 若磁场正在增强，则电容器正在充电，电流方向由向
5. 如图所示，理想变压器的原线圈串联一个电阻，并接入电压有效值不变的正弦交流电源；两个副线圈分别接电阻和电阻，图中电流表为理想电流表。开始时开关断开，则开关闭合后( )
A. 电流表的示数变大 B. 电流表的示数变小
C. 原线圈两端的电压变大 D. 原线圈两端的电压不变
6. 以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实．光电效应实验装置示意图如图所示．用频率为的普通光源照射阴极，没有发生光电效应，换用同样频率为的强激光照射阴极，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压，即将阴极接电源正极，阳极接电源负极，在之间就形成了使光电子减速的电场．逐渐增大，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压可能是下列的其中为逸出功，为普朗克常量，为电子电荷量( )
A. B. C. D.
二、多选题（本大题共5小题，共25.0分）
7. 一定质量的理想气体自状态经状态变化到状态，这一过程的图像如图所示，则( )
A. 在过程中，气体的压强不断变大
B. 在过程中，气体的压强不断变小
C. 在状态时，气体的压强最大
D. 在状态时，气体的压强最大
8. 夏季，长春市的天气温差比较大，充足气的车胎经过正午阳光的暴晒容易爆胎。若车胎内的气体可视为理想气体，爆胎前车胎内气体体积及质量均不变，爆胎过程时间极短。关于车胎内的气体，下列说法正确的是( )
A. 爆胎前随着气温的升高，车胎内气体压强增大
B. 爆胎前随着气温的升高，车胎内气体吸收热量，对外做功，内能增大
C. 爆胎过程中，车胎内气体对外做功，内能减小
D. 爆胎过程中，车胎内气体分子平均动能不变
9. 如图甲所示为无线充电技术中使用的通电线圈示意图，线圈匝数为，面积为，电阻为。匀强磁场平行于线圈轴线穿过线圈，设向右为正方向，磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示。则在到时间内，下列说法正确的是( )
A. 线圈端的电势比线圈端的电势高
B. 通过线圈的磁通量的变化量为
C. 线圈两端的电势差恒为
D. 若用导线将线圈、两端连接起来，则通过导线横截面的电荷量为
10. 两个完全相同的边长为的匀质正方形金属框甲和乙，甲在点断开，乙在点断开．如图，将甲乙叠放一起，四边重合，静止放置于水平桌面上，垂直桌面存在磁感应强度为的匀强磁场，同时对甲，乙施加沿虚线方框对角线方向的外力，令甲乙分别向相反方向做速率为的匀速直线运动，两金属框接触良好，忽略一切摩擦以及方框形变，对两个方框从重叠至被拉开的过程中，下列说法正确的是( )
A. 回路中产生的感应电动势最大值为
B. 回路中产生的感应电动势最大值为
C. 回路感应电流随时间逐渐减小到
D. 在两金属框脱离接触前电流的大小保持不变
11. 用如图所示的装置可以测定导体中单位体积内的自由电子数现测得一块横截面为矩形的金属导体的宽度为，厚为，与侧面垂直的匀强磁场磁感应强度为当通以图示方向电流时，在导体、表面间用电压表可测得电压已知自由电子的电荷量为，则下列判断正确的是( )
A. 表面电势高 B. 表面电势高
C. 该导体单位体积内的自由电子数为 D. 该导体单位体积内的自由电子数为
三、实验题（本大题共2小题，共16分）
12. 某班物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。
下列说法正确的是_______。
A.为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B.变压器原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
C.可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响
D.测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量
E.变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
F.变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用
一位同学实验时，观察两个线圈的导线，发现粗细不同。他选择的原线圈为匝，副线圈为匝，原线圈接学生电源的正弦交流输出端，所接电源为“”挡位，测得副线圈的电压为。则下列叙述中可能符合实际情况的一项是___________。
A.原线圈导线比副线圈导线粗
B.学生电源实际输出电压大于标注的“”
C.原线圈实际匝数与标注“”不符，应大于匝
D.副线圈实际匝数与标注“”不符，应小于匝
E.变压器的铁芯没有安装在铁芯上，导致铁芯没有闭合
变压器铁芯是利用由相互绝缘的薄硅钢片平行叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，如图所示。
图中，硅钢片应平行于___________。
A.平面 B.平面
C.平面 D.平面
这样设计的原因是___________。
A.增大涡流，提高变压器的效率
B.减小涡流，提高变压器的效率
C.增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量
13. 某实验小组用油膜法估测油酸分子的大小，实验用油酸酒精溶液的浓度为每溶液中含有纯油酸，上述溶液有滴，实验中用滴管吸收该油酸酒精溶液向浮有痱子粉的水面中央滴入一滴油酸酒精溶液．
该实验中的理想化假设是_______
A.将油膜看作单分子层油膜 不考虑油分子间的间隙
C.不考虑油分子间的相互作用力 将油分子看成球形
实验描出油酸薄膜轮廓如图，已知每一个小正方形的边长为，则该油酸薄膜的面积为________结果保留一位有效数字
经计算，油酸分子的直径为________结果保留一位有效数字
某学生在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，计算结果偏大，可能是由于_______
A.油酸未完全散开 油酸溶液浓度低于实际值 计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格 求每滴体积时，的溶液的滴数少记了滴．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
四、计算题（本大题共3小题，共6.0分）
14. 如图所示，内径均匀的玻璃管长，其中有一段长的水银柱把一部分空气封闭在管中．当管开口竖直向上时，封闭气柱的长度现将管以一端为轴在竖直平面内缓慢转过至开口竖直向下，之后保持竖直，把开口端向下缓慢插入水银槽中，直至端气柱长时为止。已知大气压强，整个过程温度保持不变，求此时管内气体的长度。
15. 如图所示，间距的两光滑金属导轨相互平行放置，水平导轨与倾斜导轨之间用绝缘材料平滑连接。倾斜轨道的倾角，在倾斜轨道上端有一单刀双掷开关，可连接，的电源或的未充电的电容器。在倾斜导轨区域和直导轨矩形区域存在着相同的磁场，方向竖直向上，在水平导轨的右端连接了的电阻。已知，，将开关与相连，一质量的金属导体棒恰好能静止在高的倾斜导轨上。不计其他一切电阻和阻力，取求：
磁感应强度的大小；
将开关掷向后，棒滑到处的速度；
棒通过磁场区域过程中上产生的焦耳热。
16. 有一台发电机通过升压和降压变压器给用户供电，已知发电机的输出功率是，端电压为，升压变压器原、副线圈的匝数比为：：，两变压器之间输电导线的总电阻，降压变压器输出电压，求：
升压变压器的输出电压．
输送线路损失的功率．
输送线路损失的电压．
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、核反应方程式中生成物有粒子，所以为衰变，故A错误；
B、衰变放出的是由原子核内部受激发而产生的，故B错误；
、衰变过程满足质量数守恒和电荷数守恒，衰变过程放出能量，质量不守恒，故D正确，C错误；
故选：。
根据生成物的特点分析衰变的类型；
理解粒子的来源；
衰变过程的质量数和电荷数守恒，因为放出能量，所以质量不守恒。
本题主要考查原子核衰变的相关应用，理解衰变的类型，根据质量数和电荷数守恒完成分析。
2.【答案】
【解析】解：、根据玻尔理论可知，氢原子的发射光谱是不连续的，故A错误；
B、根据知，一群氢原子处于的能级，向低能级跃迁时可以辐射出三种频率的光子，故B正确；
C、根据玻尔理论可知，使氢原子电离的能量要大于等于，故C错误；
D、根据玻尔理论可知，氢原子跃迁时吸收的能量为两个能级之间的差，从能级跃迁到能级吸收的能量为，处于基态的氢原子不能吸收的能量发生跃迁。故D错误。
故选：。
根据数学组合公式求出氢原子可能辐射光子频率的种数。能级间跃迁时，辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子频率越高，即可一一求解。
解决本题的关键知道能级间跃迁时辐射或吸收的光子能量等于两能级间的能级差，掌握辐射光子的种类计算方法。
3.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查分子间的作用力和分子势能，由图可知分子间的作用力和分子势能变化情况，难度较易．
【解答】
当时，分子的引力与斥力大小相等，分子力为。
在两个分子之间的距离由变为的过程中，由图看出，分子力先增大后减小。此过程分子力表现为引力，分子力做正功，分子势能减小，故B正确。
故选B。
4.【答案】
【解析】解：图中磁场的方向向上，根据安培定则可知，电流的方向从上向下，从流向；
A、若磁场正在减弱，则磁场能向电场能转化，电容器正在充电，电场能正在增大，电流方向从流向，故A错误；
B、若磁场正在减弱，电容器正在充电，电流方向从流向，则电容器上板带负电，下极板带正电，故B错误；
、若磁场正在增强，则电场能在向磁场能转化，电容器正在放电，电场能正在减少，放电电流的方向从向，故电容器上极板带正电、下极板带负电，故C正确，D错误。
若磁场变化，则穿过线圈的磁通量变化，那么线圈中产生的感应电流的磁场将阻碍原磁场的磁通量的变化，从而根据安培定则确定感应电流的方向，最后确定电容器各极板的电性，以及电流的方向．
通过本题还要知道在一个周期内电容器完成充电放电各两次，故电容器充放电的周期为振荡电路周期的一半，即在半个周期电场增强一次，减弱一次．
5.【答案】
【解析】解：、开始时开关断开，则开关闭合后，副线圈消耗的总功率增大，根据输入功率等于输出功率，可知输入功率增大，根据可知原线圈的电流增大，电阻两端电压增大，原线圈两端电压减小，故CD错误；
、根据：：可知两端电压减小，电流表示数减小，故A错误，B正确。
故选：。
开关闭合后，电路总功率增大，根据可知原线圈的电流增大，由此分析原线圈两端电压的变化，根据变压器原理分析两端电压的变化，电流表示数的变化。
本题主要是考查了变压器的知识；解答本题的关键是知道理想变压器的电压之比等于匝数之比，在只有一个副线圈的情况下的电流之比等于匝数的反比；知道理想变压器的输出功率决定输入功率且相等。
6.【答案】
【解析】解：根据题意知，一个电子吸收一个光子不能发生光电效应，换用同样频率为的强激光照射阴极，则发生了光电效应，即吸收的光子能量为，
则有：，解得知B正确，、、D错误。
故选：。
根据光电效应方程，以及进行分析．
解决本题的关键是掌握光电效应方程，知道最大初动能与遏止电压的关系．
7.【答案】
【解析】
【分析】
根据图象所示气体体积与温度的变化情况，应用理想气体状态方程可以判断出气体压强如何变化，根据气体温度的变化，可以判断出气体内能的变化。
本题图象是图象，根据图象所示气体状态参量的变化，应用理想气体状态方程判断气体的压强如何变化。
【解答】
A.气体的到变化过程是等温变化，由可知，体积减小，压强增大，故A正确；
B.在到变化过程中，气体的体积不发生变化，即为等容变化，由可知，温度升高，压强增大，故B错误；
综上所述，在到到过程中气体的压强始终增大，所以气体在状态时的压强最大，故C错误，D正确。
故选AD。
8.【答案】
【解析】
【分析】
爆胎前车胎内气体体积不变，温度升高时，压强增大；气体温度升高，内能增大，体积不变，没有做功，根据热力学第一定律可知气体要吸收热量；爆胎过程时间极短，气体来不及与外界热交换，其体积膨胀对外做功，根据热力学第一定律分析气体内能的变化，判断温度的变化，从而确定气体分子平均动能的变化。
本题要抓住气体发生等容变化，要正确理解并掌握热力学第一定律。
【解答】
A、爆胎前车胎内气体体积不变，温度升高时，压强增大，故A正确；
B、爆胎前随着气温的升高，内能增大，体积不变，没有做功，根据热力学第一定律可知气体要吸收热量，故B错误；
、爆胎过程时间极短，气体来不及与外界热交换，其体积膨胀对外做功，根据热力学第一定律可知，气体内能减小，温度降低，气体分子平均动能减小，故C正确，D错误。
9.【答案】
【解析】解：线圈中原磁场先向左减弱后向后增强，由楞次定律可知，感应磁场方向一直向左，根据线圈环绕方向知端电势比端电势高，故A正确；
B.在到时间内，通过线圈的磁通量的变化量为，故B错误；
C.由法拉第电磁感应定律，故C错误；
D.若用导线将线圈、两端连接起来，通过导线横截面的电荷量，，联立解得：，故D正确。
故选：。
根据法拉第电磁感应定律计算出感应电动势的大小，根据电荷量的计算公式解得电荷量。
本题主要考查了法拉第电磁感应定律，根据题目中的数据代入公式进行计算即可，属于基础题型。
10.【答案】
【解析】解：、如图可知闭合回路为，切割磁感线的有效长度为，产生的感应电动势为
，最长为，故产生感应电动势最大值为，故A正确，B错误；
、设单位长度电阻为则在两金属框脱离接触前感应电流，大小不变，故D正确，C错误；
故选：
根据题意画出图象找到闭合回路和切割磁感线的有效长度，根据和欧姆定律知电动势和电流变化规律．
此题考查电磁感应和欧姆定律应用，注意画图找到研究的闭合回路．
11.【答案】
【解析】解：、由图，磁场方向向下，电子向左移动，根据左手定则，电子向表面偏转，表面得到电子带负电，所以表面电势高．故A正确，B错误．
、再根据，，得：，故D正确，C错误．
故选：．
定向移动的电子受到洛伦兹力发生偏转，在前后表面间形成电势差，电子到达的表面带负电，电势较低．最终电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，根据平衡求出单位体积内的自由电子数．
解决本题的关键掌握左手定则判断洛伦兹力的方向，以及知道最终电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡．
12.【答案】；；；
【解析】
【分析】
本题考查探究“变压器的电压与匝数的关系”，既要保证安全，又要注意硅钢片的特点和好处。
【解析】
为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，使得副线圈上的电压较小，选项 A错误变压器的原线圈接低压交流电源，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”，选项B
错误；可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线图匝数对副线图电压的影响，选项C正确测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，防止烧坏电表，选项D正确变压器开始正常工作后，通过电磁感应，把电能由原线圈输送到副线圈，选项E错误变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用，选项 F正确．
：由于原线圈电压大于副线圈电压，原线圈功率等于副线圈功率，则原线圈电流小于副线圈电流，则原线圈导线比副线圈导线细，A错误；
：若原线圈匝数是匝，副线圈匝数是匝，副线圈的电压为，由，则原线圈电压为，B正确；
：若副线圈匝数是匝，根据，则原线圈匝数为匝，C错误；
：若原线圈匝数是匝，根据，则副线圈匝数为匝，D错误；
：若变压器的铁芯没有安装在铁芯上，导致铁芯没有闭合，有漏磁，则会导致副线圈电压小于，则E错误。
固选B。
变压器的铁芯，在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象，要损耗能量，不用整块的硅钢铁芯，其目的是增大电阻，从而为了减小涡流，减小发热量，提高变压器的效率，则硅钢片应平行于平面，故D正确、ABC错误
变压器损耗越小越好，涡流现象越小越好，则B正确。
13.【答案】。
【解析】
【分析】
掌握估算油膜面积的方法：所围成的方格中，面积超过一半按一半算，小于一半的舍去。在油膜法估测分子大小的实验中，让一定体积的纯油酸滴在水面上形成单分子油膜，估算出油膜面积，从而求出分子直径用油膜法估测分子直径实验原理是：让一定体积的纯油酸滴在水面上形成单分子油膜，估算出油膜面积，从而求出分子直径。根据此原理分析误差。
【解答】
用油膜法测量分子的直径，不考虑分子间的间隙，将油膜看成单分子油膜层，以及将油分子看成球形；不考虑油分子间的相互作用力，不属于该实验中的理想化假设，故ABD正确
故选ABD。
由于每格边长为，则每一格就是，估算油膜面积以超过半格以一格计算，小于半格就舍去的原则，估算出格，则油酸薄膜面积为
。
滴酒精油酸溶液中含油酸的体积
，
由于分子是单分子紧密排列的，因此分子直径为
，
计算油酸分子直径的公式是，是纯油酸的体积，是油膜的面积；
A.油酸分子未完全散开，偏小，故得到的分子直径将偏大，故A正确；
B.计算时利用的是纯油酸的体积，如果油酸溶液浓度低于实际值，则油酸的实际体积偏小，则直径将偏小，故B错误；
C.计算油膜面积时舍去了所有不足格的方格，导致油膜面积減小，那么计算结果偏大，故C正确；
D.求每滴油酸酒精溶液的体积时，的溶液的滴数误少记了滴，可知，每滴纯油酸的体积将偏大，则计算得到的分子直径将偏大，故D正确；
E.油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度偏小，则油酸溶液浓度低于实际值，油酸的实际体积偏小，则直径将偏小，故E错误。
故答案为。
14.【答案】解：玻璃管旋转过程中，对气柱有：，
解得：，
插入水银后，由部分气体状态变化得：，
解得
此时气体的长度为，则有：，
解得：。
答：此时管内气体的长度为。
【解析】玻璃管旋转过程封闭气体做等温变化，根据玻意耳定律列方程求解。把开口端向下缓慢插入水银槽中两部分气体均做等温变化，分别列玻意耳定律方程，联立即可求解。
该题考查了气体的等温变化，解决此类问题的关键是确定气体的状态及状态参量，要特别注意密封气体的水银柱长度的变化。
15.【答案】解：金属棒静止时受力平衡，受到重力，支持力和水平向左的安培力，根据平衡条件可得：
根据闭合电路欧姆定律可得：
解得：；
将开关掷向后，设导体棒在很短的一段时间内速度为，根据动量定理可得：
其中
代入整理可得：
所以导体棒做匀加速直线运动，加速度，
棒滑到处的速度；
设棒出边界时的速度为，
根据动量定理可得：
其中
解得：，
根据功能关系可得棒通过磁场区域过程中上产生的焦耳热：
。
【解析】金属棒静止时受力平衡，根据平衡条件结合闭合电路欧姆定律求解磁感应强度；
将开关掷向后，根据动量定理结合电容的计算公式求解加速度大小，根据速度位移关系求解棒滑到处的速度；
根据动量定理可得棒出边界时的速度，再根据功能关系求解。
对于安培力作用下导体棒的运动问题，如果涉及电荷量、求位移问题，常根据动量定理结合法拉第电磁感应定律、闭合电路的欧姆定律列方程进行解答。
16.【答案】解：根据知，升压变压器的输出电压．
输电线上的电流，
输电线上损失的功率．
输电线上损失的电压．
答：升压变压器的输出电压为．
输送线路损失的功率为．
输送线路损失的电压为．
【解析】根据原副线圈的电压比等于匝数之比求出升压变压器的输出电压．
根据求出输送电流的大小，结合求出输电线上的损失的功率．
根据输送电流的大小求出输电线路上损失的电压．
解决本题的关键知道变压器原副线圈的电压之比与匝数比的关系，知道输送功率与输送电压、电流的关系．

2022-2023湖南省长沙市五校联盟高二（下）期中物理试卷（含解析）