汉开书院学校2022-2023学年高二下学期期末考试
物理试卷 满分:100分 时间:75分钟
一、 选择题：本题共11小题，每小题4分，共44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．天然放射性物质放出的射线有三种，其中β射线是高速电子流，它是放射性元素的原子核发生β衰变时产生的。该电子的来源是（　　）
A. 原子的内层电子 B. 原子的外层电子
C. 原子核内中子转变为质子时放出的 D. 原子核内质子转变为中子时放出的
2．关于下列插图的说法正确的是（　　）
A．甲图为方解石的双折射现象，是因为其内部分子排列是无序的
B．乙图中E细管材料制作防水衣的防水效果比F细管材料好
C．丙图为α粒子的散射实验现象，其中H、I运动轨迹是不可能存在的
D．丁图的绝热容器中，抽掉隔板，容器内气体温度降低
3．如图所示，在一沿南北方向水平放置的直导线正下方有一小磁针。在导线中通有某一方向电流，小磁针静止时N极指向西偏北方向，由此可推断（　　）
A. 此时导线中的电流方向为由北向南
B. 若导线中通有相反方向的电流，小磁针静止时N极将指向东偏南方向
C. 若将小磁针放置到导线正上方，小磁针静止时N极仍指向西偏北方向
D. 若将导线中的电流增大，小磁针N极将略向西偏转
4．我国领先全球的特高压输电技术将为国家“碳中和”做出独特的贡献。白鹤滩水电站是世界第二大水电站，共安装16台我国自主研制的全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组。2021年6月28日白鹤滩水电站首批初装机容量1600万千瓦正式并网发电，在传输电能总功率不变情况下，从原先高压输电升级为特高压输电。则下列说法正确的是（　　）
A. 若输电线不变，则输电线上损失的电压变为原先的1/3
B. 若输电线不变，则输电线上损失功率变为原先的1/81
C. 如果损失功率不变，相同材料、传输到相同地方所需导线横截面积是原先的1/9
D. 如果损失功率不变，相同材料、相同粗细的输电线传输距离是原先的9倍
5．当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，线圈附近的导体中都会产生感应电流。如图所示，将绝缘导线绕在圆柱形铁块上，导线内通以交变电流，铁块内就会产生虚线所示的感应电流，即涡流。当线圈中的电流方向如图所示且正在减小时，下列判断正确的是（　　）
A. 线圈内部空间的磁感线方向竖直向下
B. 从上往下看，铁块内沿虚线圆的涡流方向为顺时针方向
C. 为减小涡流，可以把铁块沿横向切成很薄的铁片，涂上绝缘层后叠放起来
D. 为减小涡流，可以把铁块沿纵向切成很薄的铁片，涂上绝缘层后叠放起来
6．如图所示，理想变压器输入电压保持不变。若将滑动变阻器的滑动触头向下移动，下列说法正确的是（　　）
A. 电表A1、A2的示数都增大
B. 电表V1、V2的示数都不变
C. 原线圈输入功率减小
D. 电阻R0消耗的电功率减小
7．在飞机起飞的过程中，由于高度快速变化，会引起机舱内气压变化，乘客小周同学观察发现，在此过程中密封桶装薯片的薄膜盖子凸起，如图所示。若起飞前后桶内气体的温度保持不变，则下列关于桶内气体（可视为理想气体）的说法中正确的是（　　）
A．桶内气体从外界吸收热量 B．桶内气体分子平均动能变小
C．桶内气体压强增大 D．桶内气体对外做功，内能减小
8．如图所示，某轧钢厂的热轧机上安装了一个射线测厚仪，探测器探测到的射线强度与钢板的厚度有关。已知测厚仪采用放射性同位素作为放射源，发生β衰变时放出β射线和射线，半衰期为74天，适合透照厚度在10mm~100mm之间的钢板，若衰变产生的新核用X表示，下列说法正确的是（　　）
A．的衰变方程为
B．探测器探测到的射线增强，说明钢板的厚度增加
C．192g放射性同位素经过148天全部完成衰变
D．的比结合能比衰变后的产物X的比结合能大
9．用图示装置探究气体做等温变化的规律，将一定质量的空气封闭在导热性能良好的注射器内，注射器与压强传感器相连。实验中（　　）
A. 活塞涂润滑油可减小摩擦，便于气体压强的测量
B. 注射器内装入少量空气进行实验，可以减小实验误差
C. 0°C和20°C环境下完成实验，对实验结论没有影响
D. 外界大气压强发生变化，会影响实验结论
10．图甲是判断电流大小是否发生变化的装置示意图。电流在铁芯中产生磁场，其磁感应强度与成正比。现给某半导体材料制成的霍尔元件（如图乙，其长、宽、高分别为a、b、d）通以恒定工作电流I，通过右侧电压表V的示数就能判断的大小是否发生变化。当的变化量一定时，电压表V的示数变化量越大，则该装置判断的灵敏度就越高。已知霍尔元件的半导体材料载流子为一价正离子，则下列说法正确的是（ ）
A．仅适当增大工作电流I，可以提高判断的灵敏度
B．仅将该半导体材料制成的霍尔元件更换为另一个金属材料制成的霍尔元件，则电压表V的“”“”接线柱连线位置无需改动
C．M端应与电压表V的“”接线柱相连
D．当电流增大时，电压表V的示数会减小
11．如图所示，水平面上足够长的光滑平行金属导轨，左侧接定值电阻，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。金属杆MN以某一初速度沿导轨向右滑行，且与导轨接触良好，导轨电阻不计。则金属杆在运动过程中，速度大小v、流过的电量q与时间t或位移x的关系图像错误的是（　　）
A B C D
二、非选择题：共5题，共56分。其中第11题~第15题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．（15分）某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”的实验中采用了如图甲所示的实验装置。
（1）实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则___________；若实验中没有现成的遮光条，某同学用金属片替代，用20分度的游标卡尺测量金属片的宽度如图丙所示，其读数为___________，这种做法是否合理？___________（填“合理”或“不合理”）。
（2）在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间内感应电动势的平均值，改变速度多次实验，得到多组数据。
（3）得到多组与数据之后，若以为纵坐标、以为横坐标作出图像，发现图像是一条曲线，不容易得出清晰的实验结论，为了使画出的图像为一条直线，最简单的改进办法是以___________为横坐标。
（4）其他条件都不变，若换用匝数加倍的线圈做实验，根据实验数据所作出的那条直线图像斜率_______
___________（填“减半”“不变”或“加倍”）。
13．（8分）太阳现在正处于主序星演化阶段它主要是由电子和H、等原子核组成维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是：释放核能，这些核能最后转化为辐射能．
（1）已知质子质量，氦核的质量，电子质量，光速试求每发生一次上述核反应所释放的核能；
（2）用上述辐射中产生的波长为400nm某一单色光去照射逸出功为金属材料铯时，能否产生光电效应？若能，试求出产生的光电子的最大初动能保留三位有效数字，普朗克常量
14．（8分）如图甲所示，一横截面积S=10cm2的活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，不计活塞与汽缸间的摩擦。如图乙所示是气体从状态A变化到状态B的V-T图像。已知AB的反向延长线通过坐标原点O，气体在A状态的压强为p=1.5×105Pa，在从状态A变化到状态B的过程中，气体吸收的热量Q=9.0×102J，大气压强p0=1.0×105Pa，重力加速度g=10m/s2。求：
（1）活塞的质量m；
（2）此过程中气体内能的增量 U。
15.（12分） 2021年7月28日，在东京奥运会男子双人跳板决赛中，中国选手谢思埸、王宗源获得冠军。如图1所示是他们踏板起跳的精彩瞬间，从离开跳板开始计时，跳水过程中运动员重心的v-t图像如图2所示，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，求：
（1）运动员双脚离开跳板后重心上升的高度
（2）运动员运动过程中的最大速度
（3）跳水比赛一般分1米板跳水、3米板跳水和10米台跳水，试分析运动员的比赛项目可能是哪一个？
16.（13分）加速器在核物理和粒子物理研究中发挥着巨大的作用，回旋加速器是其中的一种。图1为回旋加速器的工作原理图。和是两个中空的半圆金属盒，分别和一高频交流电源两极相连。两盒处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒面位于盒圆心附近的A处有一个粒子源，产生质量为m、电荷量为的带电粒子。不计粒子的初速度、重力和粒子通过两盒间的缝隙的时间，加速过程中不考虑相对论效应。
（1）求所加交流电源的频率f。
（2）若已知半圆金属盒的半径为R，请估算粒子离开加速器时获得的最大动能。
（3）某同学在分析带电粒子运动轨迹时，画出了如图2所示的轨迹图，他认为相邻轨迹间距是相等的。请通过计算分析该轨迹是否合理。汉开书院学校2022-2023学年高二下学期期末考试
物理试卷答案 满分:100分 时间:75分钟
一、 选择题：本题共11小题，每小题4分，共44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．天然放射性物质放出的射线有三种，其中β射线是高速电子流，它是放射性元素的原子核发生β衰变时产生的。该电子的来源是（　　）
A. 原子的内层电子 B. 原子的外层电子
C. 原子核内中子转变为质子时放出的 D. 原子核内质子转变为中子时放出的
【答案】C
2．关于下列插图的说法正确的是（　　）
A．甲图为方解石的双折射现象，是因为其内部分子排列是无序的
B．乙图中E细管材料制作防水衣的防水效果比F细管材料好
C．丙图为α粒子的散射实验现象，其中H、I运动轨迹是不可能存在的
D．丁图的绝热容器中，抽掉隔板，容器内气体温度降低
答案：C
3．如图所示，在一沿南北方向水平放置的直导线正下方有一小磁针。在导线中通有某一方向电流，小磁针静止时N极指向西偏北方向，由此可推断（　　）
A. 此时导线中的电流方向为由北向南
B. 若导线中通有相反方向的电流，小磁针静止时N极将指向东偏南方向
C. 若将小磁针放置到导线正上方，小磁针静止时N极仍指向西偏北方向
D. 若将导线中的电流增大，小磁针N极将略向西偏转
【答案】D
4．我国领先全球的特高压输电技术将为国家“碳中和”做出独特的贡献。白鹤滩水电站是世界第二大水电站，共安装16台我国自主研制的全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组。2021年6月28日白鹤滩水电站首批初装机容量1600万千瓦正式并网发电，在传输电能总功率不变情况下，从原先高压输电升级为特高压输电。则下列说法正确的是（　　）
A. 若输电线不变，则输电线上损失的电压变为原先的
B. 若输电线不变，则输电线上损失功率变为原先的
C. 如果损失功率不变，相同材料、传输到相同地方所需导线横截面积是原先的
D. 如果损失功率不变，相同材料、相同粗细的输电线传输距离是原先的9倍
【答案】B
5．当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，线圈附近的导体中都会产生感应电流。如图所示，将绝缘导线绕在圆柱形铁块上，导线内通以交变电流，铁块内就会产生虚线所示的感应电流，即涡流。当线圈中的电流方向如图所示且正在减小时，下列判断正确的是（　　）
A. 线圈内部空间的磁感线方向竖直向下
B. 从上往下看，铁块内沿虚线圆的涡流方向为顺时针方向
C. 为减小涡流，可以把铁块沿横向切成很薄的铁片，涂上绝缘层后叠放起来
D. 为减小涡流，可以把铁块沿纵向切成很薄的铁片，涂上绝缘层后叠放起来
【答案】D
6．如图所示，理想变压器输入电压保持不变。若将滑动变阻器的滑动触头向下移动，下列说法正确的是（　　）
A. 电表A1、A2的示数都增大
B. 电表V1、V2的示数都不变
C. 原线圈输入功率减小
D. 电阻R0消耗的电功率减小
【答案】A
7．在飞机起飞的过程中，由于高度快速变化，会引起机舱内气压变化，乘客小周同学观察发现，在此过程中密封桶装薯片的薄膜盖子凸起，如图所示。若起飞前后桶内气体的温度保持不变，则下列关于桶内气体（可视为理想气体）的说法中正确的是（　　）
A．桶内气体从外界吸收热量
B．桶内气体分子平均动能变小
C．桶内气体压强增大
D．桶内气体对外做功，内能减小
【答案】A
【解析】A．由于理想气体温度不变，则内能不变
理想气体体积变大，气体对外做功，则
根据热力学第一定律可知桶内气体从外界吸收热量，A正确；D错误。
B．桶内气体的温度保持不变，则桶内气体分子平均动能不变，B错误；
C．根据玻意耳定律可知，气体的体积变大，则桶内气体压强减小，C错误；
故选A。
8．如图所示，某轧钢厂的热轧机上安装了一个射线测厚仪，探测器探测到的射线强度与钢板的厚度有关。已知测厚仪采用放射性同位素作为放射源，发生β衰变时放出β射线和射线，半衰期为74天，适合透照厚度在10mm~100mm之间的钢板，若衰变产生的新核用X表示，下列说法正确的是（　　）
A．的衰变方程为
B．探测器探测到的射线增强，说明钢板的厚度增加
C．192g放射性同位素经过148天全部完成衰变
D．的比结合能比衰变后的产物X的比结合能大
【答案】A 【解析】A．衰变的实质是原子核里的一个中子放出一个电子变为一个质子，反应过程中遵循质量数守恒和核电荷数守恒，衰变方程为故A正确；
B．探测器探测到的射线增强，说明钢板的厚度减小，故B错误；
C．192 g放射性同位素经过，148天（2个半衰期），剩余的质量为原来的，故C错误；
D．核反应方程式中生成物比反应物稳定，与之对应的是衰变后的产物X的比结合能比的比结合能大，故D错误。
故选A。
9．用图示装置探究气体做等温变化的规律，将一定质量的空气封闭在导热性能良好的注射器内，注射器与压强传感器相连。实验中（　　）
A. 活塞涂润滑油可减小摩擦，便于气体压强的测量
B. 注射器内装入少量空气进行实验，可以减小实验误差
C. 0°C和20°C环境下完成实验，对实验结论没有影响
D. 外界大气压强发生变化，会影响实验结论
【答案】C
10．图甲是判断电流大小是否发生变化的装置示意图。电流在铁芯中产生磁场，其磁感应强度与成正比。现给某半导体材料制成的霍尔元件（如图乙，其长、宽、高分别为a、b、d）通以恒定工作电流I，通过右侧电压表V的示数就能判断的大小是否发生变化。当的变化量一定时，电压表V的示数变化量越大，则该装置判断的灵敏度就越高。已知霍尔元件的半导体材料载流子为一价正离子，则下列说法正确的是（ ）
A．仅适当增大工作电流I，可以提高判断的灵敏度
B．仅将该半导体材料制成的霍尔元件更换为另一个金属材料制成的霍尔元件，则电压表V的“”“”接线柱连线位置无需改动
C．M端应与电压表V的“”接线柱相连
D．当电流增大时，电压表V的示数会减小
3.【答案】A
【解析】A．磁感应强度与成正比，当霍尔元件内部电场稳定时
即
仅适当增大工作电流I，根据
可知，正离子定向移动的速度增大，则电压表示数变化越大，可以提高判断的灵敏度，A正确；
B．仅将该半导体材料制成的霍尔元件更换为另一个金属材料制成的霍尔元件，则自由电子移动方向与电流方向相反，根据左手定则，自由电力在洛伦兹力的作用下与正离子偏转方向相同，则电压表V的“”“”接线柱连线位置需要改动，B错误；
C．根据安培定则即左手定则，正离子向外侧偏转，霍尔元件外侧带正电，则M端应与电压表V的“”接线柱相连，C错误；
D．当电流增大时，磁感应强度变大，由A选项可知，霍尔元件内外两侧电势差增大，电压表V的示数会增大，D错误。
故选A。
11．如图所示，水平面上足够长的光滑平行金属导轨，左侧接定值电阻，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。金属杆MN以某一初速度沿导轨向右滑行，且与导轨接触良好，导轨电阻不计。则金属杆在运动过程中，速度大小v、流过的电量q与时间t或位移x的关系图像错误的是（　　）
A B C D
【答案】B
二、非选择题：共5题，共56分。其中第11题~第15题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．（15分）某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”的实验中采用了如图甲所示的实验装置。
（1）实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则___________；若实验中没有现成的遮光条，某同学用金属片替代，用20分度的游标卡尺测量金属片的宽度如图丙所示，其读数为___________，这种做法是否合理？___________（填“合理”或“不合理”）。
（2）在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间内感应电动势的平均值，改变速度多次实验，得到多组数据。
（3）得到多组与数据之后，若以为纵坐标、以为横坐标作出图像，发现图像是一条曲线，不容易得出清晰的实验结论，为了使画出的图像为一条直线，最简单的改进办法是以___________为横坐标。
（4）其他条件都不变，若换用匝数加倍的线圈做实验，根据实验数据所作出的那条直线图像斜率_______
___________（填“减半”“不变”或“加倍”）。
【答案】 4.800 70.15 不合理 加倍
【解析】（1）螺旋测微器固定刻度为，可动刻度为
所以最终读数为
游标卡尺的主尺读数为，游标读数为
所以最终读数为
遮光条的宽度越小，小车经过遮光条时的平均速度越接近小车的瞬时速度，遮光条的宽度越大，小车的速度误差越大，不能用宽金属片替代遮光条；
（2）在挡光片每次经过光电门的过程中，磁铁与线圈之间相对位置的改变量都一样，穿过线圈磁通量的变化量都相同；
（3）根据因不变，与成正比，横坐标应该是；
（4）感应电动势与磁通量变化率成正比（或者在磁通量变化量相同的情况下，感应电动势与时间成反比）；
（5）匝数加倍后，产生的感应电动势加倍，图像纵坐标加倍，横坐标不变，所以新图像的斜率加倍。
13．（8分）如图甲所示，一横截面积S=10cm2的活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，不计活塞与汽缸间的摩擦。如图乙所示是气体从状态A变化到状态B的V-T图像。已知AB的反向延长线通过坐标原点O，气体在A状态的压强为p=1.5×105Pa，在从状态A变化到状态B的过程中，气体吸收的热量Q=9.0×102J，大气压强p0=1.0×105Pa，重力加速度g=10m/s2。求：
（1）活塞的质量m；
（2）此过程中气体内能的增量 U。
【答案】（1）5kg；（2）600J
【详解】（1）状态A时，对活塞受力分析得
代入数据解得
（2）在从状态A变化到状态B的过程中，发生的是等压变化，
则外界对气体做功
内能的增量 U
U=W+Q=600J
14．（8分）太阳现在正处于主序星演化阶段它主要是由电子和H、等原子核组成维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是：释放核能，这些核能最后转化为辐射能．
已知质子质量，氦核的质量，电子质量，光速试求每发生一次上述核反应所释放的核能；
用上述辐射中产生的波长为400nm某一单色光去照射逸出功为金属材料铯时，能否产生光电效应？若能，试求出产生的光电子的最大初动能保留三位有效数字，普朗克常量
【答案】（1）（2）J
【分析】根据爱因斯坦质能方程，结合质量亏损求出释放的核能；根据光电效应的条件判断能否发生光电效应，通过光电效应方程求出光电子的最大初动能．
【详解】（1）根据爱因斯坦质能方程得
（2）单色光的能量为
所以可以产生光电效应最大初动能为：
J.
15.（12分） 2021年7月28日，在东京奥运会男子双人跳板决赛中，中国选手谢思埸、王宗源获得冠军。如图1所示是他们踏板起跳的精彩瞬间，从离开跳板开始计时，跳水过程中运动员重心的v-t图像如图2所示，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，求：
（1）运动员双脚离开跳板后重心上升的高度
（2）运动员运动过程中的最大速度
（3）跳水比赛一般分1米板跳水、3米板跳水和10米台跳水，试分析运动员的比赛项目可能是哪一个？
【答案】D
【解析】A．运动员离开跳板时有向上的初速度，在入水前做的不是自由落体运动，故A错误；B．运动员在t=2s时速度减为零，此时人处于水下的最深处，没有浮出水面，故B错误；C．运动员向下减速，图线的斜率逐渐减小，运动员在水中的加速度逐渐减小，故C错误；D．在运动员向上运动，由
可知运动员双脚离开跳板后上升的高度为m，故D正确。
16.（13分）加速器在核物理和粒子物理研究中发挥着巨大的作用，回旋加速器是其中的一种。图1为回旋加速器的工作原理图。和是两个中空的半圆金属盒，分别和一高频交流电源两极相连。两盒处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒面位于盒圆心附近的A处有一个粒子源，产生质量为m、电荷量为的带电粒子。不计粒子的初速度、重力和粒子通过两盒间的缝隙的时间，加速过程中不考虑相对论效应。
（1）求所加交流电源的频率f。
（2）若已知半圆金属盒的半径为R，请估算粒子离开加速器时获得的最大动能。
（3）某同学在分析带电粒子运动轨迹时，画出了如图2所示的轨迹图，他认为相邻轨迹间距是相等的。请通过计算分析该轨迹是否合理。
【答案】（1） ；（2）；（3）不合理