2023-2024学年湖南省怀化市沅陵县第一中学高二(下)期末考试物理试卷+答案解析

2023-2024学年湖南省怀化市沅陵县第一中学高二（下）期末考试物理
试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。

1.下列关于原子、原子核物理的四副关系图像的说法中正确的是
A.由甲图看出，随着温度的升高，各种波长辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
B.由乙图看出，同种颜色光的强弱不同，截止电压也不同
C.由丙图看出，放射性元素的数量因衰变减小到原来的一半所经历的时间是相等的
D.由丁图看出，核平均结合能随着原子核的质量数增大而增大
2.利用如图甲所示的实验装置观测光电效应，已知实验中测得某种金属的遏止电压与入射频率之间的
关系如图乙所示，电子的电荷量为e，则()
A.普朗克常量为
B.该金属的逸出功随入射光频率的增大而增大
C.若用频率是的光照射该金属，则最大初动能为
D.若要测该金属的遏止电压，则电源右端为负极
3.如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。

现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸。

待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积。

假设整个系统不漏气。

下列说法错误的是()
A.气体自发扩散前后内能相同
B.气体在被压缩的过程中内能增大
C.气体在自发扩散过程中，气体对外界不做功
D.气体在被压缩的过程中，气体对外界做功
4.下列关于光电效应的叙述不正确的是()
A.对任何一种金属都存在一个“极限频率”，入射光的频率必须大于等于这个频率，才能产生光电效应
B.光电流的大小与入射光的强度有关
C.用不可见光照射金属一定比可见光照射金属产生的光电子的最大初动能要大
D.光电效应几乎是瞬时发生的
5.质量为m的物体，在与水平方向成角的恒力F作用下，沿粗糙水平面加速运动，物体从A点运动到B 点所用时间为t，经过A、B两点时速度分别为和，A、B之间的距离为L。

由A到B的过程，力F对物体所做的功为W，力F对物体的冲量大小为I；运动至B点时力F对物体做功的功率为，则：。

A. B.
C. D.
6.如图在研究自感现象的实验中，用两个完全相同的灯泡a、b分别与有铁芯的线圈L和定值电阻R组成如图所示的电路自感线圈的直流电组与定值电阻R的阻值相等，闭合开关S达到稳定后两灯均可以正常发光.关于这个实验的下面说法中正确的是
A.闭合开关的瞬间，通过a灯的电流大于通过b灯的电流
B.闭合开关后，a灯先亮，b灯后亮
C.闭合开关，待电路稳定后断开开关，通过a灯的电流不大于原来的电流
D.闭合开关，待电路稳定后断开开关，通过b灯的电流大于原来的电流
7.质量相等的A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、向同一方向运动，A球的动量为，B球的动量为，当A球追上B球发生碰撞后，A、B两球的动量可能为()
A. B.
C. D.
二、多选题：本大题共3小题，共18分。

8.霍尔元件在笔记本电脑开屏变亮、合屏熄灭的过程中起重要作用。

其原理图简化为图乙所示，材料为一块长、宽、高分别为a、b、c的半导体载流子带正电元件，电流方向向左。

当合上显示屏时，水平放置的元件处于竖直向下的匀强磁场中，元件前、后表面间产生电压，当电压达到某一临界值时，屏幕自动熄灭。

下列说法正确的是()
A.合屏过程中，前表面的电势比后表面的高
B.合屏过程中，元件前、后表面间的电压变小
C.经长时间使用，磁体磁性变弱，可能出现闭合屏幕时无法熄屏
D.要想提高屏幕自动熄灭的灵敏度，可适当减小宽度b
9.某个智能玩具的声响开关与LC电路中的电流有关，如图所示为该玩具内的LC振荡电路部分．已知线网
自感系数，电容器电容，在电容器开始放电时取，上极板带正电，下极板带负电，则下列说法错误的是()
A.LC振荡电路的周期
B.当时，电容器上极板带正电
C.当时，电路中电流方向为顺时针
D.当
时，电场能正转化为磁场能
10.荧光是指一种光致发光的冷发光现象。

荧光物质的原子吸收某一波长的入射光后进入高能态，然后向低能态跃迁，发出可见光。

如图所示，、
、
为荧光物质的原子三个相邻的能级，处于低能态
的原
子吸收了波长为
的光子后，跃迁到高能态，然后再向低能态跃迁时会发出荧光，最终回到低能态。

则下列说法正确的是()
A.若吸收的入射光是红光，则发出的光可能是绿光
B.若吸收的入射光为紫光，则发出的光可能是绿光
C.若吸收入射光后，原子发出波长分别为、、的三种光，则
D.若吸收入射光后，原子发出波长分别为
、
、
的三种光，则
三、实验题：本大题共2小题，共16分。

11.实验如图，是一个用单摆测重力加速度的实验装置．
单选实验中，要求摆线与悬点连接处要用铁架夹住摆线，不能随意地将摆线绕在铁架上，其原因是：______
防止摆角大于5度
防止测量摆长时无法得到较精确的数据防止摆球在摆动过程中摆长不断发生变化防止摆线固定点松动，造成摆长越来越长
以下是某同学在一次实验中记录到的两组数据，请根据表格数据，把表格中需要
计算的物理量填上，并求出当地重力加速度的测量值保留两位小数
次数摆线长度
摆球直径
50次全振动时
间摆长
重力加速度g
121002
79
290
结论：本次实验测得当地的重力加速度______
若两个摆长不等的单摆，摆球质量之比：：3，在同一地方做小角度摆动时摆角相等，他们通过最低点时的速度之比：：2，则他们的周期之比：______.
12.如图1所示，在做“碰撞中的动量守恒”实验中．
下面是本实验部分测量仪器或工具，需要的是______.
A.秒表天平
C.刻度尺弹簧秤
完成本实验，下列必须要求的条件是______.
A.斜槽轨道末端的切线必须水平入射球和被碰球的质量必须相等
C.入射球和被碰球大小必须相同入射球每次不必从轨道的同一位置由静止滚下
某次实验中用游标卡尺测量小球的直径，如图2所示，该小球的直径为______
某次实验中得出的落点情况如图3所示，假设碰撞过程中动量守恒，则入射小球质量和被碰小球质量之比为______.
四、计算题：本大题共3小题，共38分。

13.如图甲所示，一边长为L、质量为m、电阻为R的正方形金属框abcd竖直放置在磁场中，磁场方向垂直于方框平面，磁感应强度大小B随位置坐标y的变化规律为，k为一恒定正常数，同一水平面上磁感应强度大小相同。

现将金属框从图甲所示位置自由释放，重力加速度为g，不计空气阻力，设磁场区域足够大，则：
通过计算确定方框最终运动的状态；
图乙为感应电动势E随下降高度y的变化图像，求金属板从初位置下落H高度时产生的热量Q。

14.如图所示，实线和虚线分别是沿x轴传播的一列简谐横波在和时刻的波形图。

已知在
时刻，处的质点向y轴正方向运动。

求该波的最小频率；
若，求该波的波速。

15.如图所示，质量为m、总电阻为R、边长为L的正方形单匝导线框ABCD静止在光滑水平面上．线框右侧某处有一左边界平行于AD、范围足够大的匀强磁场，磁感应强度为，方向垂直于纸面向里．距离磁场边界处有一与边界平行的足够大的挡板现用大小为F、水平向右的恒力作用在AD中点，线框匀速进入磁场，与挡板碰撞后立即静止，此时将水平恒力撤去．
求AD到达磁场边界时的速度大小；
求线框在磁场中运动的过程中，AD边产生的电热以及流过AD边的电量；
若线框与挡板PQ碰撞后，挡板对线框产生一个大小为f的恒定吸引力，且磁场的磁感应强度按
为大于零的常数变化，则再经过多长时间线框可以挣脱PQ的束缚？不影响线框的导
电性能
答案和解析
1.【答案】C
【解析】分析：
根据黑体辐射的规律、光电效应的规律、比结合能概念、半衰期概念分析即可。

解答：
A、对甲图，随着温度的升高，各种波长辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，A错误;
B、对乙图，同种颜色光的强弱不同，截止电压相同，B错误;
C、对丙图，反射性元素的质量因衰变减小到原来的一半所经历的时间是相等的，把这种相等的时间称为半衰期，C正确;
D、对丁图，核平均结合能随着原子核的质量数增大先增大后减小，D错误。

2.【答案】C
【解析】A.由爱因斯坦光电效应方程有
在光电管中减速，根据动能定理有
联立解得
知题图乙图线的斜率
则普朗克常量
该金属的逸出功为
故A错误；
B.金属的逸出功与入射光的频率无关，故B错误；
C.若用频率是的光照射该金属，则最大初动能为
故C正确；
D.要测该金属的遏止电压，应加反向电压，电源右端为正极，故D错误。

故选C。

3.【答案】D
【解析】【详解】抽开隔板时，由于右方是真空，气体做自由扩散，气体没有对外做功，又没有热传
递，则根据可知，气体的内能不变，故AC正确，不符合题意；
气体被压缩的过程中，外界对气体做功，又没有热传递，根据可知，气体内能增大，故B正确，不符合题意，D错误，符合题意。

故选D。

4.【答案】C
【解析】A.根据产生光电效应的条件可知，对任何一种金属都存在一个“极限频率”，入射光的频率必须大于等于这个频率，才能产生光电效应，A不符合题意；
B.入射光的强度影响单位时间内发出光电子的数目，即影响光电流的大小，B不符合题意；
C.红外线属于不可见光，且红外线的频率比可见光的频率小，根据光电效应方程知，产生的光电子的最大初动能小，C符合题意；
D.根据光电效应的特点可知，光电效应几乎是瞬时发生的，D不符合题意。

故选C。

5.【答案】C
【解析】【分析】
根据求功公式判断；根据动能定理求解；根据功率公式求解；根据冲量的定义求解。

本题考查了求功公式、动能定理、功率公式、冲量的定义等基础知识，解决该题的关键是理解并熟记求功公式，要明确合外力做功等于动能的增加量。

【解答】
A.由功的计算公式可知，力F对物体所做的功为
A错误；
B.由动能定理可得
B错误；
C.由功率公式可得，运动至B点时力F对物体做功的功率为瞬时功率，则有
C正确；
D.由冲量定义可得力F对物体的冲量大小为
D错误。

故选C。

6.【答案】C
【解析】A.闭合开关的瞬间，由于线圈中自感电动势的阻碍，通过a灯的电流小于通过b灯的电流．故A 错误．
B.闭合开关后，b灯立即正常发光，b灯由于线圈中自感电动势的阻碍，电流逐渐增大，慢慢亮起来．故B 错误．
C.闭合开关，待电路稳定后断开开关，b灯中原来电流立即减为零，线圈L产生自感电动势，使a中电流逐渐从原来值减小到零，则通过a灯的电流不大于原来的电流，通过b灯的电流也不大于原来的电流，故C 正确，D错误
7.【答案】A
【解析】解：碰撞前系统总动量：，由题意可知，碰前总
动能为：；
A、如果，，系统动量守恒，碰撞后的总动能：，故A 可能；
B、，，系统动量守恒，，机械能增加；故B错误；
C、同理可知，CD中机械能也是增加的；故不可能；故CD错误；
故选：A。

当A球追上B球时发生碰撞，遵守动量守恒．由动量守恒定律和碰撞过程总动能不增加，进行选择．
对于碰撞过程要遵守三大规律：1、是动量守恒定律；2、总动能不增加；3、符合物体的实际运动情况8.【答案】AC
【解析】合屏过程中，电流方向向左，电子向右定向移动，根据左手定则可知，电子所受洛伦兹力方向向里，则后表面积累了电子，前表面的电势比后表面的电势高，元件前、后表面间的电压变大，故A正确，B错误；
C.经长时间使用，磁体磁性变弱，元件前、后表面间的电压变小，可能出现闭合屏幕时无法熄屏，故C正确；
D.由电子受力平衡可得
而
联立得
当电流不变时，开、合屏过程中，前、后表面间的电压U与b无关，即不能提高屏幕自动熄灭的灵敏度，故D错误。

故选AC。

9.【答案】CD
【解析】解：
A.由公式可得振荡电路的周期为
故A错误；
B.由于，所以当时，电容器反向充满电，故电容器上极板带负电荷，故
B错误；
由于，所以电容器正在放电，放电电流是由电容器的正极板流向负极板，故电路中的电流方向为顺时针方向，电场能正转化为磁场能，故CD正确。

故选CD。

根据求出LC振荡电路的固有周期；根据周期判断选项当中所给的时间电容器所处的状态，从而判断电容器极板上的带电量，以及电路中的电流方向和能量变化情况。

10.【答案】BD
【解析】由图可知，吸收的入射光光子的能量为，而发出的光的能量有三种，分别为，
和，所以发出光的能量一定小于或等于入射光的能量，根据可知红光的能量小于绿光，紫光的能量大于绿光，故A错误，B正确；
若吸收入射光的波长为，发出三种光波长分别为、、，则发出的可见光的能量分别为，
，，故有，又，所以有，故C错误，D正确。

故选BD。

11.【答案】C ；；3：2
【解析】解：实验中，要求摆线与悬点连接处要用铁架夹住摆线，不能随意地将摆线绕在铁架上，否则每次摆过最低点时，摆长都会突变，故ABD错误，C正确；
故选：C ；
根据求解摆长，根据
得到求解重力加速度，如下表：
次数
摆线长度摆球直径50次全振动
时间
周期摆长L 重力加速度g 121002
279290
73
故重力加速度为：；
小球从最高点到最低点过程，根据动能定理，有：
，
解得：，
他们通过最低点时的速度之比：：2，则摆长之比为9：4，
根据公式，
故周期之比为3：2；
故答案为：；；：
实验中，要求摆线与悬点连接处要用铁架夹住摆线，保证摆长固定；
根据列式求解重力加速度即可；
根据动能定理列式求解摆长之比，根据列式求解单摆的周期之比．
本题考查用单摆测定重力加速度的实验，关键是明确实验原理，结合单摆周期公式得到重力加速度的表达式进行分析，不难．
12.【答案】；；；：1。

【解析】解：在本实验中，用水平位移代替速度，验证动量守恒定律，需要测量质量和水平位移，所以所需的器材为：天平和刻度尺．故选：
、为了使小球做平抛运动，斜槽轨道的末端切线必须水平．故A正确．
B、为了发生正碰，且入射小球不反弹，入射小球的质量应大于被碰小球的质量，两球的大小需相同．故B 错误，C正确．
D、为了使入射小球每次到达底端的速度相同，则每次必须从同一位置由静止释放．故D错误．
故选：
游标卡尺的固定刻度读数为
11mm，游标读数为，则小球的直径为球单独释放时的水平位移为，与B球碰后，A球的水平位移为，B球的水
平位移为
根据动量守恒定律得：，解得：：：
故答案为：：1
两球做平抛运动，由于高度相等，则平抛的时间相等，水平位移与初速度成正比，把平抛的时间作为时间单位，小球的水平位移可替代平抛运动的初速度．将需要验证的关系速度用水平位移替代．根据实验的原理确定所需的器材．
游标卡尺的读数等于固定刻度读数加上游标读数，不需估读．
根据小球的水平位移关系得出速度关系，结合动量守恒定律得出入射小球和被碰小球的质量关系．
本题是运用等效思维方法，平抛时间相等，用水平位移代替初速度，这样将不便验证的方程变成容易验证．13.【答案】设线框运动t时间后下落h高度，竖直方向的速度大小为，线框切割磁感线产生的电动
势
得
当时，有
在竖直方向上做变加速运动，最终匀速运动
由图像可得金属框下落H高度时做匀速运动，由能量守恒定律，得：
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】；
【解析】由波形图可知
解得
、1、2、
当
时，可求解最大周期
则最小频率
若
则由上述表达式可知
即
解得
由图中读出波长为
则波速
15.【答案】解：设进磁场时线框的速度大小为，由于线框匀速运动，则有
又有，
解得
线框产生的电热
AD边产生的电热
流过AD边的电量
线框与挡板PQ碰撞后，磁场的磁感应强度按为大于零的常数变化，线框中产生恒定的
电动势，且感应电动势为
感应电流，线框刚能挣脱PQ的束缚时有
解得
【解析】本题是动生电动势和感生电动势的综合应用，在动生情形中，关键是熟练推导出安培力与速度的关系式。

在感生情形中，能应用法拉第电磁感应定律求解感应电动势。

线框匀速进入磁场，受力平衡，根据法拉第定律、欧姆定律和安培力公式推导出安培力与速度的关系式，结合平衡条件求解线框的速度。

线框在磁场中运动的过程中，AD边产生的电热等于克服安培力做的功。

根据求流过AD边的电量。

线框与挡板PQ碰撞后，磁场的磁感应强度按为大于零的常数变化，线框中产生恒定的电动势，当线框所受的安培力等于f时线框可以挣脱PQ的束缚。

根据法拉第定律、欧姆定律和安培力公式结合解答。