2023-2024学年湖北省十堰市高二(下)期末调研考试物理试卷+答案解析

2023-2024学年湖北省十堰市高二（下）期末调研考试物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。

1.小型发电机的工作原理图如图甲所示，两磁极之间可视为匀强磁场，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图乙所示，将线圈与定值电阻相连。

不计线圈内阻，下列说法正确的是()
A.时，线圈平面转到中性面位置
B.时，线圈产生的感应电动势最大
C.定值电阻消耗的功率与线圈的匝数成正比
D.电路中通过定值电阻的电流方向每秒改变50次
2.1934年我国物理学家葛正权定量验证了麦克斯韦的气体分子速率分布规律。

氧气在不同温度下的分子速率分布规律如图所示，图中实线1、2对应氧气的温度分别为、。

下列说法正确的是()
A.小于
B.同一温度下，氧气分子的速率分布呈现出“中间少，两头多”的分布规律
C.实线1与横轴围成的面积大于实线2与横轴围成的面积
D.温度为的氧气的分子速率分布规律曲线可能是图中的虚线
3.如图所示，边长为L的等边三角形ABC为某透明玻璃三棱镜的截面图，一细光束从AB边的中点与AB边
成角射入三棱镜，从BC边射出时相对最初射入方向光的传播方向改变了，则该玻璃的折射率为()
A. B. C. D.
4.由内芯和包层两层介质组成的光导纤维利用光的全反射将大量信息高速传输，如图所示，由甲、乙两种单色光组成的复合光，从一根足够长的光导纤维的端面以入射角射入，它们折射后均在侧面内芯和包层的分界面发生全反射，下列说法正确的是()
A.内芯对甲光的折射率比对乙光的折射率大
B.在内芯中甲光比乙光传播得慢
C.在真空中甲光比乙光更容易发生明显的衍射
D.乙光在侧面发生全反射的临界角大于甲光在侧面发生全反射的临界角
5.LC振荡电路，既可用于产生特定频率的信号，也可从复杂的信号中分离出特定频率信号，是许多电子设备中的关键部件。

如图所示，某时刻LC振荡电路中的电流方向如图所示，下列说法正确的是()
A.若电容器上极板带正电，则线圈中的电流正在放电
B.若电容器上极板带正电，则线圈中的电流正在增大
C.若电容器下极板带正电，则线圈中的感应电动势正在减小
D.若仅增大电容器两极板间的距离，则振荡电路的频率减小
6.斯特林循环的图像如图所示，一定质量的理想气体从状态a依次经过状态b、c和d后再回到状态
a，整个过程由两个等温和两个等容过程组成。

在的过程中，气体放出的热量为在的过程
中，气体吸收的热量为在的过程中，气体吸收的热量为45J。

下列说法正确的是()
A.气体在状态a的内能小于在状态b的内能
B.的过程中气体对外做的功为25J
C.气体完成一次循环对外界所做的功为33J
D.的过程中，单位时间内、单位器壁面积上分子碰撞的次数增加
7.植物通过光合作用和呼吸作用与环境交换碳元素，体内碳14的比例与大气中的相同，且认为大气中碳14的比例恒定不变。

植物枯死后，遗体内的碳14仍在发生衰变，不断减少，不能得到补充。

现测得甲古木样品中碳14的含量是现代植物的，甲古木的年龄大约为年，乙古木样品中碳14的含量是现代植物的，乙古木的年龄大约为年，则碳14的半衰期为()
A.年
B.年
C.年
D.年
二、多选题：本大题共3小题，共12分。

8.医学影像诊断设备是借助于示踪剂可以聚集到病变部位的特点来发现疾病，具有放射性的
原子常用作示踪剂。

可由小型回旋加速器输出的高速质子流轰击获得，下列说法正确的是()
A.核反应前、后物质的总质量相等
B.核反应方程为
C.核反应前、后物质的总电荷量相等
D.核反应生成的粒子具有很强的穿透能力
9.如图所示，理想变压器的原线圈与阻值为的定值电阻串联后接在电压的交流电源上，副
线圈接滑动变阻器
R、理想电流表和理想电压表，理想变压器的原、副线圈匝数比为，滑动变阻器的
最大阻值为。

初始时滑动变阻器
R的滑片P位于滑动变阻器的中点，下列说法正确的是()
A.从初始位置开始向下缓慢移动滑片P，电压表的示数变小
B.从初始位置开始向下缓慢移动滑片P，副线圈消耗的功率变大
C.移动滑片P使时，滑动变阻器消耗的功率最大
D.移动滑片P使时，电流表的示数为4A
10.已知可见光光子的能量范围为，氢原子的能级图如图甲所示，一群处于基态的氢原子受某种光照射后，氢原子向低能级跃迁时，会辐射出6种频率的光，其中只含有两条可见光a和b。

用光a、b分别照射图乙所示的光电效应的实验装置，得到的光电流和电压的关系如图丙所示。

关于上述物理过程，下列说法正确的是()
A.照射氢原子的光子的能量为
B.a光照射光电效应装置产生的光电子的最大初动能大于b光的
C.a光光子的能量为
D.光电效应装置的逸出功为
三、实验题：本大题共2小题，共18分。

11.“星河”学习小组“用双缝干涉实验测定红光的波长”的实验装置如图甲所示，同学们正确操作，在像屏上得到的干涉图样如图乙所示。

实验装置的b处应为___________填“单缝”或“双缝”。

调整手轮使测量头中的目镜的分划板中心刻线与亮纹A的中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示，此时的读数记为，则__________mm；继续调整手轮，使分划板刻线与亮纹B的中心对齐，此时的读
数记为。

该装置使用的双缝间距记为d，双缝到屏的距离记为L，则根据实验可得出红光的波长_____用、、d和L表示。

为了增加屏上相邻亮纹或暗纹间的距离，下列操作可行的是。

A.换用缝间距较小的双缝
B.减小屏到双缝的距离
C.减小单缝到双缝的距离
12.某水果加工厂的苹果自动分拣装置的示意图如图甲所示，该装置能把大小不同的苹果按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果，装置中为半导体薄膜压力传感器，托盘置于上，托盘所受重力不计。

苹果
经过托盘时对产生压力，半导体薄膜压力传感器的阻值随压力F变化的图像如图乙所示。

初始状态衔铁水平，当电阻箱两端电压时，控制电路使电磁铁工作吸动衔铁，并保持一段时间，确保苹果在衔铁上运动时电磁铁保持吸合状态。

已知电源电动势，内阻，取重力加速度大小。

当质量较大的苹果通过托盘时，对应的压力传感器的阻值_________填“较大”或“较小”。

现以为标准质量将苹果分拣开，根据题述条件可知，质量小于的小果将通过_________填“上通道”或“下通道”，电阻箱的阻值应调为_________结果保留一位小数。

若要将分拣标准质量提高到，仅将的阻值调为_________即可实现。

结果保留一位小数
若电源长时间未使用，内阻r增大，但电动势不变，则分拣标准质量将会_________填“变大”“变小”或“不变”。

四、计算题：本大题共3小题，共42分。

13.由某特种材料制成的透明半圆柱体的横截面如图所示，O为圆心，直径MN水平，一细束光I沿半径方向从A点射入半圆柱体后，恰好在O点发生全反射。

同种频率细束光II平行于光I从最高点B射入半圆柱体后，折射到MN上的D点，OD的长度为4d，B、D两点间的距离为25d，光在真空中传播的速度为c。

求：
特种材料对这种光的折射率n；
光II从B点到D点所用的时间t。

14.如图所示，固定在水平地面上的两导热汽缸A、B通过一段体积可忽略的细管相连接，细管中间安装有一个阀门D，初始时阀门D关闭，用活塞在两汽缸内分别封闭一定质量的理想气体。

汽缸B中的活塞与一轻弹簧相连接，轻弹簧处于原长，汽缸B中气柱的长度为；汽缸A中活塞的质量为m，气柱的长度为4L。

现将一个重物C轻轻地放到汽缸A中的活塞上，稳定后A中气柱的长度变为3L。

已知汽缸A、B中活
塞的横截面积均为S，重力加速度大小为g，外界大气压强恒为，弹簧的劲度系数，环境的热力学温度为且保持不变，活塞可在汽缸内无摩擦滑动且不漏气。

求重物C的质量；
重物C放到汽缸A中的活塞上稳定后，打开阀门D，弹簧始终在弹性限度内，求系统再次稳定后弹簧的形变量x；
在的情况下，求汽缸A中的活塞与其底端的距离h。

15.利用一座小型水电站为某村庄供电，该水电站到用户之间需要进行远距离输电，输电示意图如图所示。

已知发电机线圈abcd的匝数匝，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降低后供用户使用，用户使用的所有用电器的额定电压均为，输电导线的总电阻。

为了检测输电电路输送的功率，在输电线路起始端接入I、II两个互感器，已知电压互感器原、副线圈的匝数比为，电流互感器原、副线圈的匝数比为，电压表的示数为55V，电流表的示数为，发电机线圈的电阻，所有变压器及互感器均可视为理想变压器。

求：
输电线路上损耗的电功率；
降压变压器原、副线圈的匝数比；
升压变压器原线圈内的电流。

答案和解析
1.【答案】B
【解析】
A.由图可知时，穿过线圈的磁通量为零，线圈平面转到与中性面垂直的位置，故A错误；
B.由图可知，s时，磁通量的变化率最大，可知线圈产生的感应电动势最大，故B正确；
C.设线圈的匝数为n，线圈转动的角速度为，线圈产生的感应电动势的最大值
有效值为
定值电阻消耗的功率
可知定值电阻消耗的功率与线圈匝数的平方成正比，故C错误；
D.由图可知，该交流电的周期为，则频率为50Hz，一个周期内交流电方向改变两次，所以电路中通过定值电阻的电流方向每秒改变100次，故D错误。

故选B。

2.【答案】A
【解析】A、由气体分子速率分布的特点可知当温度升高时，气体分子的平均速率增大，速率较大的分子数所占比例增大，而速率较小的分子数所占比例变小，可以判断2表示温度较高的状态，1表示温度较低的状态。

根据温度是分子平均动能的标志，温度小于温度，故A正确；
B、同一温度下，氧气分子的速率分布呈现出“中间多，两头少”的分布规律，故B错误；
C、不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即相等，C错误；
D、温度为的氧气的分子速率分布规律曲线，不可能是图中虚线，D错误；
3.【答案】B
【解析】【分析】
详细解答和解析过程见答案
【解答】
光射入三棱镜的光路图如图所示：
由几何关系可得：，
由折射定律可得：
光在BC边折射时，由折射定律有：
由题意知，
则，可得：，联立解得：，故选B。

4.【答案】C
【解析】由图可知，乙光的偏折程度较大，根据折射定律可知，乙光的折射率较大，根据可知，乙光在内芯中传播速度比甲光小，故AB错误；
C.乙光折射率较大，波长较小，所以在真空中甲光比乙光更容易发生明显的衍射，C正确；
D.乙光折射率较大，根据可知，乙光在侧面发生全反射的临界角小于甲光在侧面发生全反射的临界角，故D错误。

故选C。

5.【答案】C
【解析】A.若电容器上极板带正电，电流为顺时针，可知线圈中的电流正在充电，电流逐渐减小，故AB错误；
C.若电容器下极板带正电，电流为顺时针，可知电容器放电，电流逐渐增大，电流的变化率减小，则线圈中的感应电动势正在减小，故C正确；
D.若仅增大电容器两极板间的距离，根据可知电容器电容减小，根据可知振荡电路的频率增大，故D错误。

故选C。

6.【答案】C
【解析】ABC、过程为等温过程，则气体在状态a、b的温度相同，其内能相同，而此过程气体放出热量12J，由热力学第一定律知，此过程外界对气体做功12J。

过程为等温过程，此过程气体的内能
不变，而此过程气体吸收热量45J，由热力学第一定律知，此过程气体对外做功45J，和过程为等容过程，气体对外不做功，则气体完成一次循环对外界所做的功，故AB错误，C正确；
D、的过程中，气体体积增大，温度不变，而压强减小，则气体分子的平均动能不变，单位体积分子数减少，气体分子单位时间对器壁单位面积的平均作用力变小，可见单位时间内、单位器壁面积上分子碰撞的次数减小，故D错误。

7.【答案】D
【解析】【分析】
详细解答和解析过程见答案
【解答】
根据半衰期的定义可知，古木每经过一个半衰期就有一半的碳14发生衰变，设半衰期为T，由于甲古木样品中碳14的含量是现代植物的，则，同理：乙古木样品中碳14的含量是现代植物的，
由两个式子可知，年。

故选：D，ABC错误。

8.【答案】BC
【解析】【分析】
详细解答和解析过程见【答案】
【解答】
A、核反应前后存在质量亏损，则反应前、后物质的总质量不相等，故A错误；
BC、由质量数守恒和核电荷数守恒知，核反应方程为，反应前、后物质的总电荷量相等，故BC正确；
D、核反应生成的粒子具有很强的电离能量，但穿透能力较弱，故D错误。

9.【答案】AC
【解析】A.等效电路如图所示
当滑片P向下移动时，导致滑动变阻器接入电路中的阻值减小，则等效电阻阻值减小，等效电阻分压减小，根据变压器原理可知，副线圈两端电压减小，即电压表的示数变小，故A正确；
根据题意可知，原线圈的等效电阻为
把看成电源内阻，从初始位置开始向下缓慢移动滑片P，等效电阻阻值减小，当
时，即
等效电阻消耗功率最大，即副线圈消耗的功率最大。

所以从初始位置开始向下缓慢移动滑片P，等效电阻
从逐渐减小，则副线圈消耗的功率逐渐减小，移动滑片P使时
等效电路电流
即原线圈电流
则副线圈电流即电流表的示数为
故BD错误，C正确。

故选AC。

10.【答案】AD
【解析】【分析】
详细解答和解析过程见【答案】
【解答】
由解得氢原子所处的能级，迁移过程释放光子的能量分别为、，、、、，由玻尔理论知，照射氢原子的光子的能量为，可见两种可见光的能
量分别为和。

由和可得，由图丙知，b的
遏止电压较大，则b光照射光电效应装置产生的光电子的最大初动能大于a光的，a光的能量较低，则
a光光子的能量为，b光的能量为，而b光对应的遏止电压为，则光电效应装置的
逸出功，故AD正确，BC错误。

11.【答案】双缝
【解析】实验装置的从左到右依次为光源、凸透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏，所以实验装置的b处应为双缝。

螺旋测微器的读数为
根据题意可得相邻亮条纹的间距
根据条纹间距公式
联立可得
根据条纹间距公式可知
A.换用缝间距较小的双缝可以增加屏上相邻亮纹或暗纹间的距离，故A正确；
B.减小屏到双缝的距离，减小屏上相邻亮纹或暗纹间的距离，故B错误；
C.减小单缝到双缝的距离，屏上相邻亮纹或暗纹间的距离不变，故C错误。

故选A。

12.【答案】较小
上通道
变大
【解析】苹果通过托盘时，质量较大的苹果托盘对的压力较大，根据图乙可知，的阻值较小；
若苹果质量小于时，则阻值增大，分压增大，由于电源电动势不变，两端分压减小，电衔铁将不被吸合，小苹果将通过上通道；
当苹果质量为时，此时
为使该装置达到分拣目的，的阻值满足
解得
同理当苹果质量为时，此时
为使该装置达到分拣目的，的阻值满足
解得
若电源长时间未使用，内阻r增大，但电动势不变，根据
可知内阻r增大，则实际要吸引衔铁打开通道时的电阻偏小，需要的压力偏大，即分拣标准质量将会偏大
13.【答案】设光在分界面MN上发生全反射的临界角为C，则光II射入半圆柱体的入射角
设光II从最高点B射入半圆柱体后的折射角为，根据几何关系可知
根据折射定律有
根据临界角与折射率的关系有
解得
光在半圆柱体中的传播速度
光II从B点到D点所用的时间
解得
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】设未放重物C时汽缸A中气体的压强为，对汽缸A中的活塞进行受力分析，根据受力平衡
有
放上重物C，稳定后汽缸A中气体的压强
汽缸A中气体发生等温变化，根据玻意耳定律有
解得
打开阀门D，设系统再次稳定后气体的压强为，对汽缸A中的活塞受力分析，则
对汽缸B中的活塞受力分析，根据平衡条件有
解得
以汽缸A、B中的气体为研究对象，根据玻意耳定律有
解得
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】设输电线路上的电流为I，对电流互感器分析有
输电线路上损耗的电功率
解得
对电压互感器分析有
降压变压器原线圈两端的电压
降压变压器原、副线圈的匝数比
解得
线圈转动产生的感应电动势的最大值
有效值
根据能量守恒定律有
升压变压器原线圈的输入功率
解得
【解析】详细解答和解析过程见【答案】。