湖南省長沙市望城區(qū)第一中學(xué)2024-2025學(xué)年高二上學(xué)期1月期末物理試題

答案第=page11頁，共=sectionpages22頁望城一中高二期末考試物理學(xué)校:___________姓名：___________班級：___________考號：___________一、單選題1．振蕩電路中某時刻電容器內(nèi)電場與線圈內(nèi)磁場情況如圖所示，該時刻（）A．電容器在充電，電場能在向磁場能轉(zhuǎn)化B．電容器在充電，磁場能在向電場能轉(zhuǎn)化C．電容器在放電，電場能在向磁場能轉(zhuǎn)化D．電容器在放電，磁場能在向電場能轉(zhuǎn)化2．2016年在貴州建成了500米口徑的球面射電望遠鏡——“中國天眼”，這是世界上單口徑最大、靈敏度最高的射電望遠鏡，它對電磁波的各個波段都具有良好的接收能力。下列關(guān)于電磁波的說法正確的是（）A．頻率越高的電磁波越容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象B．在水中紅外線的傳播速度小于紫外線的傳播速度C．利用X射線的穿透本領(lǐng)，可在機場等地進行安全檢查D．紅外線的顯著作用是熱效應(yīng)，溫度較低的物體不能輻射紅外線3．如圖所示，鐵芯上繞有和兩個線圈，鐵芯左邊懸掛一個輕質(zhì)小金屬環(huán)，當電鍵S斷開時（）A．小金屬環(huán)將向左運動B．小金屬環(huán)將向右運動C．從上往下看小磁針將做順時針轉(zhuǎn)動D．從上往下看小磁針將沿S→N極方向平動4．如圖甲所示，在豎直方向的勻強磁場中，水平放置一圓形導(dǎo)體環(huán)，磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示。規(guī)定磁場豎直向上為正，導(dǎo)體環(huán)中電流沿順時針方向（俯視）為正，導(dǎo)體環(huán)中感應(yīng)電流隨時間變化的圖像正確的是（）A． B．C． D．5．以下說法不正確的是（）A．雷達利用中波來測定物體位置B．波長最短的電磁輻射是γ射線C．人體接收適量紫外線照射可促進鈣的吸收D．人們可利用X射線來探測金屬構(gòu)件內(nèi)部缺陷6．如圖為振蕩電路在時刻的狀態(tài)，該時刻電容器放電剛結(jié)束，已知線圈的自感系數(shù)為，電容器的電容為，下列說法錯誤的是（）A．時，電流正在減小B．時，自感電動勢正在增大C．時，電場強度方向向上，正在減小D．時，磁感應(yīng)強度方向向上，正在增大7．下列說法正確的是（）A．麥克斯韋首先預(yù)言了電磁波的存在并實驗證實了電磁波的存在B．均勻變化的電場可以激發(fā)磁場，并向外傳播形成電磁波C．在真空中，頻率越高的電磁波波長越小，傳播速度越大D．音頻電流的頻率比較低，不能直接用來發(fā)射電磁波8．如圖甲所示，某同學(xué)在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，將一線圈兩端與電流傳感器相連，強磁鐵從長玻璃管上端由靜止下落，電流傳感器記錄了強磁鐵穿過線圈過程中電流隨時間變化的圖像，時刻電流為0，如圖乙所示。下列說法正確的是（）A．在時刻，穿過線圈的磁通量的變化率最大B．在到時間內(nèi)，強磁鐵的加速度小于重力加速度C．在到的時間內(nèi)，強磁鐵重力勢能的減少量等于其動能的增加量D．若將磁鐵從更高處釋放，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的峰值不變二、多選題9．如圖所示裝置中，cd桿原來靜止。當ab桿做如下哪些運動時，cd桿將不向右移動（）A．向右勻速運動 B．向右加速運動C．向左加速運動 D．向右減速運動10．如圖所示，矩形線圈abcd平面與磁場垂直，且線圈一半在勻強磁場內(nèi)，另一半在勻強磁場外。若要使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，下列方法可行的是（）A．線圈垂直于ab邊運動B．線圈垂直于ad邊向左運動C．線圈以ad邊為軸轉(zhuǎn)動（轉(zhuǎn)動角度小于60°）D．線圈以bc邊為軸轉(zhuǎn)動（轉(zhuǎn)動角度小于60°）11．如圖甲所示為演示光電效應(yīng)的實驗裝置，如圖乙所示為三種光照射下得到的三條電流表與電壓表讀數(shù)之間的關(guān)系曲線，如圖丙所示為氫原子的能級圖，表格給出了幾種金屬的逸出功和極限頻率關(guān)系。則（）幾種金屬的逸出功和極限頻率金屬W/eV/1014Hz鈉2.295.33鉀2.255.44銣2.135.15A．圖甲所示的光電效應(yīng)實驗裝置所加的是反向電壓，能測得，B．若光為綠光，光可能是藍光C．若光光子能量為0.66eV，照射某一個處于激發(fā)態(tài)的氫原子，最多可以產(chǎn)生3種不同頻率的光D．若用能使金屬銣發(fā)生光電效應(yīng)的光，用它直接照射處于激發(fā)態(tài)的氫原子，可以直接使該氫原子電離12．如圖所示，是一種延時繼電器的示意圖。鐵芯上有兩個線圈A和B，線圈A跟電源連接，線圈B的兩端接在一起，構(gòu)成一個閉合電路。在斷開開關(guān)S的時候，彈簧K并不能立即將銜鐵D拉起而使觸頭C離開，而是過一段時間后觸頭C才能離開，因此得名延時繼電器。關(guān)于延時繼電器，下列說法正確的是（

）A．閉合S后，鐵芯上端為S極B．斷開S的瞬間，鐵芯上端為S極C．斷開S的瞬間，B線圈中無電流D．若線圈B不閉合，斷開S的瞬間無延時效應(yīng)三、實驗題13．在探究影響感應(yīng)電流方向的因素的實驗中，用到了圖甲中的實驗儀器。(1)請將下面實物圖甲中所缺的導(dǎo)線補接完整。(2)實驗前，先判斷電流方向與靈敏電流計指針的偏轉(zhuǎn)關(guān)系。正確連接實驗電路后，靈敏電流計的指針在表盤中央，在原線圈插入副線圈后，將開關(guān)閉合，此時靈敏電流計的指針向左偏轉(zhuǎn)，接著進行下列實驗：①在原線圈插入副線圈后，將兩者一起上下移動，則靈敏電流計的指針（選填“向左”、“向右”或“不”）偏轉(zhuǎn)。②在原線圈插入副線圈后，將滑動變阻器的滑片迅速向右滑動，則靈敏電流計的指針（選填“向左”、“向右”或“不”）偏轉(zhuǎn)。③將原線圈從副線圈中迅速拔出時，靈敏電流計的指針將（選填“向左”、“向右”或“不”）偏轉(zhuǎn)。④原線圈插入副線圈后，閉合開關(guān)，將滑動變阻器觸頭從最左端拉到最右端，第一次快拉，第二次較慢拉，兩情況下線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小關(guān)系是E1E2。14．為探究影響感應(yīng)電流方向的因素，同學(xué)們做了如下的實驗。（1）小明同學(xué)用如圖甲的實驗裝置“探究影響感應(yīng)電流方向的因素”，所用電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向間的關(guān)系為：當電流從“+”接線柱流入電流表時，指針向右偏轉(zhuǎn)。①將條形磁鐵按如圖甲方式S極向下勻速插入螺線管時，發(fā)現(xiàn)電流表的指針向右偏轉(zhuǎn)。螺線管的繞線方向如圖乙所示。請在圖乙中標出螺線管中的感應(yīng)電流方向。

②經(jīng)分析可得出結(jié)論：當穿過螺線管的磁通量增加時，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場與條形磁鐵的磁場方向（填“相同”或“相反”）。

③接上面的①，將條形磁鐵從螺線管中抽出時，電流表的指針向（填“左”或“右”）偏轉(zhuǎn)。④關(guān)于該實驗，下列說法正確的是A．必須保證磁體勻速運動，靈敏電流計指針才會向右偏轉(zhuǎn)B．將磁體向下插入或向上抽出的速度越大，靈敏電流計指針偏轉(zhuǎn)幅度越小C．將磁體的N、S極對調(diào)，并將其向上抽出，靈敏電流計指針仍向右偏轉(zhuǎn)D．將磁體的N、S極對調(diào)，并將其向下插入，靈敏電流計指針仍向右偏轉(zhuǎn)（2）小寧同學(xué)用如圖所示的器材研究感應(yīng)電流的方向。①在給出的實物圖中，用筆線代替導(dǎo)線將實驗儀器連成完整的實驗電路。②將線圈A插入線圈B中，閉合開關(guān)S瞬間，發(fā)現(xiàn)電流計指針右偏，則保持開關(guān)閉合，以下操作中也能使電流計右偏的是A．插入鐵芯B．拔出線圈AC．將滑動變阻器的滑片向左移動D．將滑動變阻器的滑片向右移動③寫出閉合導(dǎo)體回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：（3）小齊設(shè)計了一種延時繼電器：如圖2所示是一種延時繼電器的示意圖。鐵芯上有兩個線圈A和B。線圈A和電源連接，線圈B與直導(dǎo)線構(gòu)成一個閉合回路。彈簧K與銜鐵D相連，D的右端觸頭C連接工作電路（未畫出）。開關(guān)S閉合狀態(tài)下，工作電路處于導(dǎo)通狀態(tài)。S斷開瞬間，延時功能啟動，此時直導(dǎo)線中電流方向為（填寫“a到b”或“b到a”）。四、解答題15．碰撞、反沖是十分普遍的現(xiàn)象，通過對這些現(xiàn)象的研究能了解微觀粒子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。（1）在物理學(xué)史上，用粒子散射實驗估測了原子核的半徑。如圖1所示，一個從很遠處以速度運動的粒子與金原子核發(fā)生正碰，可認為金原子核始終靜止，粒子離金原子核最近的距離等于金原子核的半徑。已知粒子的質(zhì)量為m，電荷量為2e，金原子核的質(zhì)量為M，電荷量為79e，取無窮遠電勢為零，兩點電荷、相距為r時的電勢能表達式為。估算金原子核的半徑。（2）從微觀角度看，氣體對容器的壓強是大量氣體分子對器壁的碰撞引起的。如圖2所示，正方體容器內(nèi)密封著一定質(zhì)量的理想氣體。每個氣體分子的質(zhì)量為m，單位體積內(nèi)分子數(shù)量n為恒量，已知該理想氣體分子平均動能（T為熱力學(xué)溫度）。為簡化問題，我們假定：分子大小可以忽略，速率均為v且與器壁各面碰撞的機會均等，氣體分子與器壁垂直碰撞且無能量損失。證明：該理想氣體的壓強。（3）根據(jù)玻爾原子理論，一個靜止氫原子從能級向基態(tài)躍遷的過程中會輻射出一個光子，它的頻率滿足：。某同學(xué)提出質(zhì)疑：向外輻射的光子具有動量，根據(jù)動量守恒定律，氫原子會發(fā)生反沖而具有動能，因此需對求解的頻率進行修正。已知氫原子質(zhì)量為m且，請結(jié)合數(shù)據(jù)推導(dǎo)說明“在氫原子輻射問題中忽略原子動能”的合理性。16．從宏觀現(xiàn)象中總結(jié)出來的經(jīng)典物理學(xué)規(guī)律不一定都能適用于微觀體系．但是在某些問題中利用經(jīng)典物理學(xué)規(guī)律也能得到與實際比較相符合的結(jié)論。例如，玻爾建立的氫原子模型，仍然把電子的運動看做經(jīng)典力學(xué)描述下的軌道運動。他認為，氫原子中的電子在庫侖力的作用下，繞原子核做勻速圓周運動。已知電子質(zhì)量為m，電荷為e，靜電力常量為k，氫原子處于基態(tài)時電子的軌道半徑為r1。(1)氫原子處于基態(tài)時，電子繞原子核運動，可等效為環(huán)形電流，求此等效電流值。(2)在微觀領(lǐng)域，動量守恒定律和能量守恒定律依然適用。a．已知光在真空中的速度為c，氫原子在不同能級之間躍遷時，躍遷前后可認為質(zhì)量不變，均為m。設(shè)氫原子處于基態(tài)時的能量為E1(E1<0)，當原子處于第一激發(fā)態(tài)時的能量為E1/4，求原子從第一激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時，放出光子的能量和氫原子的反沖速度。b．在輕核聚變的核反應(yīng)中，兩個氘核()以相同的動能E0=0.35MeV做對心碰撞，假設(shè)該反應(yīng)中釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為氦核()和中子（）的動能。已知氘核的質(zhì)量mD=2.0141u，中子的質(zhì)量mn=1.0087u，氦核的質(zhì)量MHe=3.0160u，其中1u相當于931MeV．在上述輕核聚變的核反應(yīng)中生成的氦核和中子的動能各是多少MeV（結(jié)果保留1位有效數(shù)字）?17．動量守恒定律是一個獨立的實驗定律，它適用于目前為止物理學(xué)研究的一切領(lǐng)域。運用動量守恒定律解決二維問題時，可以在相互垂直的x、y兩個方向上分別研究。（1）如圖1所示，質(zhì)量分別為、的球1和球2構(gòu)成的系統(tǒng)，不考慮系統(tǒng)的外力作用。球1以速度（方向沿x軸正向）與靜止的球2碰撞，若速度不在兩球球心的連線上，碰撞之后兩球的速度、都會偏離的方向，偏角分別為和，且、、、、均已知。a．請寫出計算、的大小時主要依據(jù)的關(guān)系式；b．請分析說明球1對球2的平均作用力的方向。（2）如圖2所示，美國物理學(xué)家康普頓及其團隊將X射線入射到石墨上，發(fā)現(xiàn)被石墨散射的X射線中除了有與入射波長相同的成分外，還有與入射波長不同的成分。我國物理學(xué)家吳有訓(xùn)在此項研究中也做出了突出貢獻，因此物理學(xué)界也把這一效應(yīng)稱為“康普頓﹣吳效應(yīng)”。由于這一現(xiàn)象很難用經(jīng)典電磁理論解釋，所以康普頓提出光子不僅有能量，也具有動量，光子的動量與其對應(yīng)的波長之間的關(guān)系為（為普朗克常量）。進一步研究表明X射線的散射實質(zhì)是單個光子與單個電子發(fā)生碰撞的結(jié)果。由于電子的速度遠小于光的速度，可認為電子在碰撞前是靜止的?，F(xiàn)探測到散射X射線的波長不同于入射X射線的波長，請你構(gòu)建一個合理的相互作用模型，解決以下問題：a．請定型分析散射后X射線的波長與入射X射線的波長的大小關(guān)系；b．若已知入射X射線的波長為，散射后X射線的波長為。設(shè)散射X射線相對入射方向的偏轉(zhuǎn)角為。求時電子獲得的動量。

18．測速在生活中很常見，不同的情境中往往采用不同的測速方法。情境1：如圖，滑塊上安裝了寬度的遮光條，滑塊在牽引力作用下通過光電門的時間，請你算出滑塊經(jīng)過光電門的速度大小？情境2：用霍爾效應(yīng)制作的霍爾測速儀可以通過測量汽車車輪的轉(zhuǎn)速n（每秒鐘轉(zhuǎn)的圈數(shù)），進而測量汽車的行駛速度。某同學(xué)設(shè)計了一個霍爾測速裝置，其原理如圖甲所示。在車輪上固定一個強磁鐵，用直流電動帶動車輪勻速轉(zhuǎn)動，當強磁鐵經(jīng)過霍爾元件（固定在車架上