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廣東省深圳市2024-2025學(xué)年高二（下）期末物理試卷
一、單選題：本大題共7小題，共28分。
1.氘核與氚核在高溫高壓環(huán)境下反應(yīng)，生成氦核和一個(gè)中子。關(guān)于該反應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是( )
A. 該反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒
B. 因發(fā)生質(zhì)量虧損，故反應(yīng)后質(zhì)量數(shù)小于反應(yīng)前
C. 氦核的比結(jié)合能小于核的比結(jié)合能
D. 該反應(yīng)屬于重核裂變，需吸收能量才能發(fā)生
2.動(dòng)能相同的氘核與氚核垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，關(guān)于氘核與氚核在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)說(shuō)法正確的是( )
A. 周期之比為 B. 速率之比為
C. 半徑之比為 D. 動(dòng)量之比為
3.關(guān)于香檳瓶被打開(kāi)的瞬間瓶口附近突然出現(xiàn)一團(tuán)“白霧”的現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是( )
A. 這是瓶?jī)?nèi)香檳的擴(kuò)散現(xiàn)象
B. 瓶?jī)?nèi)氣體溫度升高，蒸發(fā)加劇形成的蒸汽
C. 瓶?jī)?nèi)氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減小，水蒸氣凝結(jié)為小水珠
D. 瓶?jī)?nèi)氣體對(duì)外做功等于從周圍環(huán)境吸收的熱量
4.開(kāi)香檳的過(guò)程中，瓶中的氣體的體積與溫度的關(guān)系如圖所示，已知、狀態(tài)的氣體壓強(qiáng)分別為和氣體可視作理想氣體，下列說(shuō)法正確的是( )
A. B.
C. 氣體分子間的作用力表現(xiàn)為斥力 D. 該曲線反映的是氣體發(fā)生等壓變化
5.根據(jù)玻爾原子結(jié)構(gòu)理論，氦離子的能級(jí)結(jié)構(gòu)如圖所示。當(dāng)從能級(jí)向能級(jí)發(fā)生躍遷時(shí)，發(fā)出的光子恰好能夠使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)。大量處于激發(fā)態(tài)的氦離子向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射的光中能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的共有( )
A. 種 B. 種 C. 種 D. 種
6.光電倍增管是利用光電效應(yīng)將微弱光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的器件。如圖所示，光照射光陰極時(shí)發(fā)射光電子，光電子經(jīng)過(guò)打拿極間的電壓加速后在下一級(jí)打拿極激發(fā)出更多電子。經(jīng)多級(jí)倍增后形成可檢測(cè)的電流。已知光陰極材料的逸出功為，入射光頻率為，元電荷為，普朗克常量為，若忽略電子間的相互作用，下列說(shuō)法正確的是( )
A. 僅增大入射光頻率，則檢測(cè)到的電流將增大
B. 入射光頻率低于截止頻率，仍能產(chǎn)生光電流
C. 電子到達(dá)第一個(gè)打拿極時(shí)的動(dòng)能一定等于
D. 光電子從光陰極表面逸出時(shí)的最大初動(dòng)能為
7.在學(xué)科節(jié)活動(dòng)中展示的“激光傳音”裝置如圖所示。將激光器通過(guò)數(shù)據(jù)線與音樂(lè)播放器相連，激光器根據(jù)音樂(lè)的節(jié)奏發(fā)射激光，激光照射在光電管陰極上產(chǎn)生光電子，光電子經(jīng)電場(chǎng)加速形成光電流，光電流經(jīng)過(guò)放大電路放大并驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器工作。以下關(guān)于該裝置說(shuō)法中正確的是( )
A. 圖中端連接的是電源的正極 B. 揚(yáng)聲器發(fā)出聲音的頻率等于激光的頻率
C. 聲音頻率大于光電管截止頻率才能工作 D. 變阻器滑片向右移動(dòng)輸出聲音一定增大
二、多選題：本大題共3小題，共18分。
8.科研團(tuán)隊(duì)在極端條件近絕對(duì)零度，磁場(chǎng)為地磁萬(wàn)倍下研究量子材料。此時(shí)需考慮導(dǎo)線形狀對(duì)安培力的影響。如圖所示，一個(gè)半徑為的圓弧形超導(dǎo)線通有逆時(shí)針?lè)较螂娏鳎瑢?dǎo)線置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，超導(dǎo)線所在平面與磁場(chǎng)方向垂直，若超導(dǎo)線中非常小的一段受到的安培力為，整段超導(dǎo)線受到安培力為，下列說(shuō)法正確的有( )
A. B.
C. 方向指向圓弧的圓心 D. 方向始終與方向相同
9.電吉他的“聲電轉(zhuǎn)化”原理如圖所示，金屬琴弦被磁體磁化，通過(guò)琴弦振動(dòng)，使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。某次撥動(dòng)琴弦后，琴弦振動(dòng)頻率為，方向與紙面垂直，振幅逐漸減小。已知單匝線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為，線圈匝數(shù)為。下列說(shuō)法正確的有( )
A. 產(chǎn)生感應(yīng)電流頻率為
B. 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為
C. 線圈的磁通量達(dá)到最大時(shí)，感應(yīng)電流也達(dá)到最大
D. 琴弦靠近線圈時(shí)，線圈中的感應(yīng)電流方向從到
10.電磁血流量計(jì)可利用血管中存在的大量帶電離子測(cè)量血流量單位時(shí)間流過(guò)血管橫截面的血液體積。儀器提供大小恒定足夠?qū)挼膭驈?qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直血管直徑以及血液流速，如圖所示。血管直徑為，測(cè)得、間的電壓為。已知血管橫截面均可視作標(biāo)準(zhǔn)圓，忽略重力影響，下列說(shuō)法正確的有( )
A. 點(diǎn)比點(diǎn)電勢(shì)高
B. 血液的流速
C. 若血液中帶電離子濃度變大，其他條件不變，電壓變大
D. 相同時(shí)，血管橫截面積堵塞，則電壓為原來(lái)的倍
三、實(shí)驗(yàn)題：本大題共2小題，共16分。
11.某實(shí)驗(yàn)小組用可拆變壓器做“探究變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。
保持輸入電壓以及原線圈的匝數(shù)不變，改變副線圈匝數(shù)，研究輸出電壓跟原副線圈匝數(shù)比的關(guān)系，該過(guò)程主要運(yùn)用的科學(xué)方法是
以下給出的器材中，本實(shí)驗(yàn)可能需要用到的有 填選項(xiàng)前的字母
為研究變壓器橫梁的作用，把沒(méi)有安裝橫梁跟安裝了橫梁的變壓器進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下表所示。請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析橫梁在其中起到的作用： 。
匝 匝
沒(méi)有橫梁
裝上橫梁
12.某物理實(shí)驗(yàn)小組用圖乙所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究溫度不變的情況下氣體的體積與壓強(qiáng)的關(guān)系。裝置主要由帶刻度的玻璃圓筒、活塞、托盤和砝碼組成。用天平測(cè)量活塞的質(zhì)量，砝碼盤的質(zhì)量為，以及單個(gè)砝碼的質(zhì)量。查閱當(dāng)?shù)刂亓铀俣纫约按髿鈮簭?qiáng)。
用游標(biāo)卡尺測(cè)量圓筒的內(nèi)徑，如圖甲所示，則其內(nèi)徑為 ．
把活塞插入圓筒，在圓筒中封閉一定質(zhì)量空氣，并在活塞上端安裝砝碼盤，待氣體狀態(tài)穩(wěn)定后，讀取氣體的體積 如圖乙所示，計(jì)算此時(shí)氣體的壓強(qiáng)。在砝碼盤上增加砝碼，記錄氣體相應(yīng)的體積及壓強(qiáng)。當(dāng)砝碼盤中有個(gè)砝碼時(shí)圓筒內(nèi)氣體的壓強(qiáng) 。用題中提供的物理符號(hào)表示
根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制出圖像如圖丙。圖中氣體體積為，時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度分別為、，則可以判斷 選填“”、“”或“”。下列操作中可能造成該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的有 。
A.操作時(shí)長(zhǎng)時(shí)間用手緊握玻璃圓筒
B.為防止氣體與外界進(jìn)行熱交換采用絕熱材料包裹玻璃圓筒
C.在活塞上涂上潤(rùn)滑油，保持玻璃圓筒的氣密性良好。
四、計(jì)算題：本大題共3小題，共38分。
13.用于精準(zhǔn)調(diào)控氣體的狀態(tài)的智能氣室系統(tǒng)示意圖如圖所示。氣缸和通過(guò)帶有智能閥門的細(xì)管連通，氣缸內(nèi)有一定質(zhì)量的理想氣體，氣缸帶有輕質(zhì)活塞，活塞右側(cè)與大氣連通。初始時(shí)，閥門關(guān)閉，活塞靜置于氣缸最左端，氣缸中氣體壓強(qiáng)為，溫度為，體積為?，F(xiàn)通過(guò)系統(tǒng)控制閥門，使氣體通過(guò)閥門并推動(dòng)活塞緩慢向右移動(dòng)，直至氣室內(nèi)氣體與大氣平衡，此時(shí)鎖定活塞。整個(gè)過(guò)程中氣體體積增大了，氣體吸收熱量，已知活塞與氣缸間的相互作用和細(xì)管體積均忽略不計(jì)，大氣壓強(qiáng)，求
活塞被鎖定時(shí)，氣室內(nèi)氣體的溫度
活塞被鎖定后，氣室內(nèi)的智能溫控裝置將氣體溫度恢復(fù)到，氣體吸收的熱量。
14.某粒子控制裝置的示意圖如圖甲所示，在平面內(nèi)存在垂直平面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)以及豎直方向的交變電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度與的關(guān)系如圖乙所示，其中豎直向上為正方向，和均未知。一質(zhì)量為、電荷量為的帶電粒子在時(shí)，從點(diǎn)沿軸正方向水平入射，在時(shí)，帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)在時(shí)，帶電粒子做直線運(yùn)動(dòng)，已知重力加速度為。求
帶電粒子電性以及的大小
帶電粒子的入射速度以及交變電場(chǎng)周期的大小
15.磁懸浮物流軌道系統(tǒng)是通過(guò)磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸小車驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)的運(yùn)輸技術(shù)，其示意圖俯視圖如圖所示。運(yùn)輸小車底部裝有匝數(shù)為、總電阻為、邊長(zhǎng)為的正方形封閉線圈。小車靜置于足夠長(zhǎng)的光滑軌道上，軌道寬度略大于某次測(cè)試時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，長(zhǎng)度為的驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)以速度從左向右勻速穿過(guò)整個(gè)線圈。運(yùn)輸小車因此獲得一定速度，此后小車勻速直線運(yùn)動(dòng)直到進(jìn)入制動(dòng)磁場(chǎng)。制動(dòng)磁場(chǎng)區(qū)域長(zhǎng)度為，磁感應(yīng)強(qiáng)度為。已知運(yùn)輸小車包括線圈質(zhì)量為，驅(qū)動(dòng)與制動(dòng)磁場(chǎng)均為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向均垂直線框所在平面向下，磁場(chǎng)區(qū)域?qū)挾扰c軌道寬度重合。求
驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)進(jìn)入線圈時(shí)小車的加速度大小以及線圈中感應(yīng)電流的方向
驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)進(jìn)入線圈到完全覆蓋線圈，線圈中流過(guò)的電荷量
線圈穿過(guò)制動(dòng)磁場(chǎng)區(qū)域后的速度大小與磁場(chǎng)長(zhǎng)度的關(guān)系。
答案和解析
1.【答案】
【解析】核反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒， A正確質(zhì)量虧損是指反應(yīng)后質(zhì)量減少，質(zhì)量數(shù)依然守恒， B錯(cuò)誤該反應(yīng)屬于輕核聚變反應(yīng)，放出能量，比結(jié)合能增大， C錯(cuò)誤該核反應(yīng)屬于聚變而非裂變， D錯(cuò)誤。
2.【答案】
【解析】進(jìn)入磁場(chǎng)的氘核和氚量之比為，電荷量之比為，動(dòng)能相同，則速率之比為，動(dòng)量之比為在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的粒子滿足，，則半徑之比即為動(dòng)量之比故選C．
3.【答案】
【解析】瓶口的“白霧”是瓶?jī)?nèi)氣體液化形成的小水滴。瓶?jī)?nèi)氣體在開(kāi)瓶瞬間膨脹，來(lái)不及發(fā)生熱交換，是近似的絕熱過(guò)程。由熱力學(xué)第一定律，絕熱膨脹過(guò)程，氣體對(duì)外做功，故內(nèi)能減小，溫度降低。選 C。
4.【答案】
【解析】開(kāi)瓶過(guò)程氣體體積增大，壓強(qiáng)減小，溫度降低，故 B狀態(tài)為開(kāi)瓶前，狀態(tài)為開(kāi)瓶后，故，A錯(cuò)誤由理想氣體狀態(tài)方程，，故，B正確氣體分子間距很大，分子間作用力幾乎為零，C錯(cuò)誤整個(gè)過(guò)程壓強(qiáng)發(fā)生變化，非等壓變化， D錯(cuò)誤。
5.【答案】
【解析】從能級(jí)向能級(jí)發(fā)生躍遷放出的光子能量為，若要使金屬發(fā)生光電效應(yīng)，光子能量需大于該能量。大量處于激發(fā)態(tài)的氦離子向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射的光子中，有到，到，到，到，到，到，一共種，選B．
6.【答案】
【解析】光電效應(yīng)檢測(cè)到的電流大小取決于光子數(shù)，與頻率無(wú)直接關(guān)系，A錯(cuò)誤入射光頻率低于截止頻率將不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，B錯(cuò)誤根據(jù)光電效應(yīng)方程，光電子的最大初動(dòng)能，而非一定等于，故 C錯(cuò)誤， D正確。
7.【答案】
【解析】由電路圖和題意分析裝置原理可知，若要有效利用光照強(qiáng)弱控制光電流大小，端連接的是電源的正極，使光電流接近或達(dá)到飽和電流效果最好， A正確激光的頻率只會(huì)影響光電子的最大初動(dòng)能，不會(huì)影響電流，故發(fā)出的聲音頻率與激光的頻率無(wú)關(guān)， B錯(cuò)誤激光的頻率大于截止頻率才能工作，C錯(cuò)誤變阻器向右移動(dòng)可增大正向電壓，但如果電流已達(dá)飽和，則電流也不會(huì)增大， D錯(cuò)誤。
8.【答案】
【解析】計(jì)算安培力應(yīng)使用首尾相連的有效長(zhǎng)度，A正確，B錯(cuò)誤根據(jù)左手定則，非常小一段電流元的安培力指向圓心，為整段導(dǎo)線所受安培力的合力， C正確， D錯(cuò)誤。
9.【答案】
【解析】根據(jù)交流電的特性，振動(dòng)頻率與感應(yīng)電流頻率相同，且磁通量最大時(shí)，磁通變化率最小， A正確，C錯(cuò)誤由于題目并沒(méi)有說(shuō)明產(chǎn)生的電流是正余弦式交流電，加上題干說(shuō)明電流逐漸減弱，每匝線圈距離磁體遠(yuǎn)近不同，產(chǎn)生的交變電流強(qiáng)弱也不同，因此計(jì)算有效值時(shí)不能直接套用公式， B錯(cuò)誤琴弦靠近線圈時(shí)，線圈向右的磁通量增大根據(jù)楞次定律，電流從到注意，選項(xiàng)中問(wèn)的是線圈中的電流方向，如果問(wèn)的是流過(guò)放大器的電流方向則為從到，D正確。
10.【答案】
【解析】根據(jù)左手定則，血液流動(dòng)時(shí)，正離子向上流動(dòng)，負(fù)離子向下流動(dòng)，點(diǎn)比點(diǎn)電勢(shì)高，A正確不管血液中流動(dòng)的是正離子、負(fù)離子還是兩者兼有，結(jié)果都是相同的血液中電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡，，B正確相同時(shí)，血管堵塞，即橫截面積減小為原來(lái)的倍，減小為原來(lái)的倍，根據(jù)，則變?yōu)樵瓉?lái)的倍，D錯(cuò)誤電壓與帶電離子濃度無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤。
11.【答案】控制變量法
、
變壓器橫梁用于形成閉合磁路，減少漏磁和磁阻，從而盡可能準(zhǔn)確得出變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系。
12.【答案】


【解析】討論活塞的受力平衡，其中，可得
根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，可知越大溫度越高，故
A.用手握住圓筒會(huì)使圓筒溫度升高
B.使用絕熱材料，增加砝碼時(shí)壓縮氣體，對(duì)氣體做功，導(dǎo)致其內(nèi)能增加，溫度升高
C.用潤(rùn)滑油防止氣體泄露是正確的做法。
13.【答案】根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：
其中，
解得：
氣體的體積增大的過(guò)程中，由于輕質(zhì)活塞緩慢移動(dòng)，
因此外界對(duì)氣體做的功
氣體從外界吸收了熱量，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，
氣體的內(nèi)能改變量
溫控裝置對(duì)氣體加熱，此過(guò)程體積不變，外界不對(duì)氣體做功，即：
溫度恢復(fù)到初始溫度，由于內(nèi)能只與溫度有關(guān)，因此
根據(jù)熱力學(xué)第一定律，
可知吸收的熱量
14.【答案】在時(shí)，帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，可知洛倫茲力提供向心力，而電場(chǎng)力與重力平衡，即
解得：，以及帶電粒子帶正電
在∽時(shí)，電場(chǎng)力反向，而帶電粒子做直線運(yùn)動(dòng)，因此可知受力平衡，即：
解得：
根據(jù)左手定則可知，在∽時(shí)間內(nèi)，帶電粒子必須做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，即
，其中，，
根據(jù)牛頓第二定律，
以及周期公式，
解得：，其中，，

15.【答案】根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流是逆時(shí)針?lè)较?br/>根據(jù)牛頓第二定律：
運(yùn)動(dòng)過(guò)程中線圈的速度發(fā)生變化，電流也會(huì)隨之變化，對(duì)應(yīng)的電荷量為：
其中，
可知
驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)進(jìn)入和離開(kāi)線圈的過(guò)程中安培力對(duì)線圈各作用一次，每次沖量可已計(jì)算為：
線圈進(jìn)入制動(dòng)磁場(chǎng)后，根據(jù)可知
安培力隨著速度變化的規(guī)律為
其沖量為
可知，當(dāng)時(shí)，，線圈在沖出制動(dòng)磁場(chǎng)前速度減小為．
當(dāng)時(shí)，根據(jù)動(dòng)量定理
解得線圈穿出制動(dòng)線圈后的速度為：
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