2022-2023学年陕西省渭南市临渭区高二（下）期末物理试卷
一、选择题（本大题共13小题，共52分）
1. 按经典的电磁理论，关于氢原子光谱的描述应该是( )
A. 线状谱 B. 连续谱 C. 吸收光谱 D. 发射光谱
2. 如图所示，一天然放射性物质发出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域方向如图所示。调整电场强度和磁感应强度的大小，使得在上只有两个点受到射线的照射，则下面判断正确的是( )
A. 射到点的一定是射线 B. 射到点的一定是射线
C. 射到点的一定是射线或射线 D. 射到点的一定是射线
3. 一个氘核和一个氚核结合成一个氦核并放出一个中子时，质量亏损为，已知阿伏加德罗常数为，真空中的光速为，若氘和氚完全发生上述核反应，则在核反应中释放的能量为( )
A. B. C. D.
4. 如图所示，一导线弯成半径为的半圆形闭合回路．虚线右侧有磁感应强度为的匀强磁场．方向垂直于回路所在的平面．回路以速度向右匀速进入磁场，直径始终与垂直．从点到达边界开始到点进入磁场为止，下列结论正确的是( )
A. 感应电流方向先逆时针，后顺时针 B. 段直线始终不受安培力
C. 感应电动势平均值 D. 感应电动势平均值
5. 如图所示，、是间距为的平行金属导轨，置于磁感应强度为、方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中，、间接有一阻值为的电阻一根与导轨接触良好、有效阻值为的金属导线垂直导轨放置，并在水平外力的作用下以速度向右匀速运动，则不计导轨电阻( )
A. 通过电阻的电流方向为
B. 两点间的电压为
C. 端电势比端高
D. 外力做的功等于电阻上产生的焦耳热
6. 如图所示，等腰三角形内以底边中线为界，左右两边分布有垂直纸面向外和垂直纸面向里的等强度匀强磁场，它的底边在轴上且长为，高为纸面内一边长为的正方形导线框沿轴正方向做匀速直线运动穿过匀强磁场区域，在时刻恰好位于图中所示位置．以顺时针方向为导线框中电流的正方向，在下面四幅图中能够正确表示电流位移关系的是( )
A. B.
C. D.
7. 如图所示，理想变压器的、端加上一交流电压电压有效值保持不变，副线圈、端所接灯泡恰好正常发光。此时滑动变阻器的滑片位于图示位置。现将滑片下移，则以下说法中正确的是( )
A. 灯仍能正常发光，原线圈输入电流变小 B. 灯不能正常发光，原线圈输入功率变大
C. 灯不能正常发光，原线圈输入电压变大 D. 灯仍能正常发光，原线圈输入功率不变
8. 如图所示为一个圆环形导体，圆心为，有一个带正电的粒子沿图中的直线从圆环表面匀速飞过，则环中的感应电流的情况是( )
A. 沿逆时针方向 B. 沿顺时针方向
C. 先沿逆时针方向后沿顺时针方向 D. 先沿顺时针方向后沿逆时针方向
9. 如图所示，与轻弹簧相连的物体停放在光滑的水平面上．物体沿水平方向向右运动，跟与相连的轻弹簧相碰．在跟弹簧相碰后，对于、和轻弹簧组成的系统，下列说法中正确的是( )
A. 弹簧压缩量最大时，、的速度相同
B. 弹簧压缩量最大时，、的动能之和最小
C. 弹簧被压缩的过程中系统的总动量不断减小
D. 物体的速度最大时，弹簧的弹性势能为零
10. 如图所示为氢原子的能级图，、、分别表示电子在三种不同能级跃迁时放出的光子，则下列判断中正确的是( )
A. 能量和频率最大、波长最短的是光子
B. 能量和频率最小、波长最长的是光子
C. 频率关系为：，所以的粒子性最强
D. 波长关系为：
11. 天然放射性元素钍经过一系列衰变和衰变之后，变成铅。下列判断中正确的是( )
A. 衰变过程共有次衰变和次衰变 B. 铅核比钍核少个质子
C. 衰变所放出的电子来自原子核外 D. 钍核比铅核多个中子
12. 地球年龄有多大？一直是科学研究的问题，其中一种方法是利用天然放射性元素的衰变规律探测．通过对古老岩石中铀和铅的含量的测定，设铀核衰变后全部变成铅核，通过计算推出该岩石中含有铀是岩石形成初期的一半，铀的相对含量随时间变化关系如图所示，由此可判断( )
A. 铀的半衰期为亿年
B. 地球年龄大约亿年
C. 被测定的岩石在亿年后铀铅粒子比例约为：
D. 被测定的岩石在亿年后铀铅粒子比例约为：
13. 如图所示，矩形线圈与可变电容器、理想电流表组成闭合电路．线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的边匀速转动，转动的角速度线圈的匝数，边长，，电阻不计．磁场只分布在边的左侧，磁感应强度大小电容器放电时间不计．下列说法正确的是．( )
A. 该线圈产生的交流电动势峰值为
B. 该线圈产生的交流电动势有效值为
C. 电容器的耐压值至少为
D. 电容器的电容变大时，电流表的示数变小
二、非选择题（48分）
14. 用如图所示的装置进行以下实验：
A.先测出滑块、的质量、及滑块与桌面间的动摩擦因数，查出当地的重力加速度；
B.用细线将滑块、连接，使、间的弹簧压缩，滑块紧靠在桌边；
C.剪断细线，测出滑块做平抛运动落地点到重垂线的水平距离和滑块沿桌面滑行的距离；
为探究碰撞中的不变量，写出还需测量的物理量及表示它们的字母：_______；
若动量守恒，需验证的关系式为__________________________________。
15. 如图所示，斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号，当加在它的输入端的电势逐渐上升到，输出端会突然从高电平跳到低电平，而当输入端的电势下降到时，输出端会从低电平跳到高电平如图所示是一个温度报警器的简易电路图，为热敏电阻，为可变电阻最大阻值为，蜂鸣器工作电压，热敏电阻的阻值随温度变化如图所示，若要求热敏电阻在感测到时报警，则应调至______；若要求热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，的阻值应______选填“增大”、“减小”或“不变”。
16. 扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象。如图，截面积为的热杯盖扣在水平桌面上，开始时内部封闭气体的温度为，压强为大气压强。当封闭气体温度上升至时，杯盖恰好被整体顶起，放出少许气体后又落回桌面，其内部气体压强立刻减为，温度仍为再经过一段时间，内部气体温度恢复到整个过程中封闭气体均可视为理想气体。求：
当温度上升到且尚未放气时，封闭气体的压强；
当温度恢复到时，竖直向上提起杯盖所需的最小力。
17. 如图所示，导轨和都在纸面内，导体可在导轨上无摩擦滑动，若以的速度从点开始沿导轨匀速右滑，导体与导轨都足够长，它们每米长度的电阻都是，磁场的磁感应强度为问：
末夹在导轨间的导体长度是多少？此时导体切割磁场产生的感应电动势多大？回路中的电流为多少？
内回路中的磁通量变化了多少？此过程中的平均感应电动势为多少？
18. 如图所示，质量的滑块套在光滑的水平轨道上，质量的小球通过长的轻质细杆与滑块上的光滑轴连接，小球和轻杆可在竖直平面内绕轴自由转动，开始轻杆处于水平状态，现给小球一个竖直向上的初速度，取。
若锁定滑块，试求小球通过最高点时对轻杆的作用力大小和方向。
若解除对滑块的锁定，试求小球通过最高点时的速度大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】按着经典理论，氢原子光谱的描述应该是连续谱，答案为
2.【答案】
【解析】
【分析】
射线分别带正电和负电，在电磁场中受到电场力和洛伦兹力，射线不带电，不受电场力和洛伦兹力。
本题考查了三种射线的带电性质，结合力学的受力分析即可判断。
【解答】
因为射线不带电，所以射到点的一定不是射线；射线在电磁场中受到电场力和洛伦兹力：若电场力大于洛伦兹力，说明射线是；若洛伦兹力大于电场力说明是射线，故C正确。
故选C。
3.【答案】
【解析】
【分析】
该题主要考查质能方程相关知识。解决本题的关键是掌握爱因斯坦质能方程，并能灵活运用，同时理解质量亏损与核反应方程的书写规律。
【解答】
根据爱因斯坦的质能方程，一个氘核和一个氚核结合成一个氦核并放出一个中子释放的能量为， 氘和 氚完全发生上述核反应，释放的能量为上述反应的倍，即．
故选A。
4.【答案】
【解析】
【分析】
本题由楞次定律可判断电流方向，由左手定则可得出安培力的方向；由法拉第电磁感应定律可得出电动势的平均值。
对于电磁感应问题，往往根据法拉第电磁感应求感应电动势的平均值，公式，既可以感应电动势的平均值，也可以求电动势的瞬时值。
【解答】
，在闭合电路进入磁场的过程中，通过闭合电路的磁通量逐渐增大，磁场方向向里，根据楞次定律可知感应电流的方向为逆时针方向不变，故A错误；
，由于段导线与磁场垂直同，必定受到安培力作用，根据左手定则判断得知，段受安培力向下，故B错误；
，由法拉第电磁感应定律可得感应电动势平均值，故C错误，D正确。
故选D。
5.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查部分导体切割磁感线产生感应电动势问题，主题的关键是熟练掌握右手定则。导体棒做切割磁感线运动，相当于电源，根据右手定则可判断感应电流的方向，根据切割公式求解感应电动势的大小，根据欧姆定律分析、之间的电压，根据能量守恒定律可判断，外力做的功等于整个电路中产生的焦耳热。属于一般题，难度不算大。
【解答】
由右手定则可知，通过电阻的电流方向为，端电势比端高，故A错误C正确；
B.产生的电动势为：，则、两点间的电压为，故B错误；
D.棒向右做匀速直线运动，根据能量守恒定律可知：外力做的功等于电路中产生的焦耳热，大于上产生的焦耳热，故D错误。
故选C。
6.【答案】
【解析】
【分析】
将整个过程分成三个位移都是的三段，根据楞次定律判断感应电流方向．由感应电动势公式，是有效切割长度，分析的变化情况，确定电流大小的变化情况．
本题考查对感应电势势公式的理解，要理解是有效的切割长度，当左右两边切割磁感线时，总的感应电动势等于两边产生的感应电动势之和．
【解答】
位移在过程：磁通量增大，由楞次定律判断得知感应电流方向为顺时针方向，为正值。感应电流，均匀增大直到；
位移在过程：线框右边下部分和左边下部分都切割磁感线，根据右手定则判断可知，线框产生的感应电流方向沿逆时针方向，为负值。左右两边有效切割长度之和始终等于，产生的感应电动势不变，则感应电流大小不变，为；
位移在过程：磁通量减小，由楞次定律判断感应电流方向为顺时针方向，为正值，感应电流大小为，均匀减小直到零；根据数学知识可知B正确，ACD错误。
故选B。
7.【答案】
【解析】副线圈电压由原线圈电压和匝数比决定，则副线圈电压不变，因为副线圈两端的电压没发生变化，所以灯仍能正常发光；当滑片下移时，由于滑动变阻器的电阻增大，所以副线圈中的电流减小，原线圈中输入的电流也变小，且输入的功率变小，故A正确，BCD错误。
故选A。
8.【答案】
【解析】由题意可知，带正电的粒子从圆环表面匀速飞过，形成向右的电流，周围会产生磁场，根据安培定则，由图可知，虚线上方磁场向外，而虚线下方磁场向里，总的磁通量是向外的。
由于在进入时磁通量增大，出来时磁通量减小，则由楞次定律可知，感应电流的方向先顺时针后逆时针。
故选D。
9.【答案】
【解析】【试题解析】
解：、滑块与弹簧接触时，弹簧发生形变，产生弹力，可知做减速运动，做加速运动，当两者速度相等时，弹簧的压缩量最大，故A正确。
B、、组成的系统动量守恒，压缩量最大时，弹性势能最大，根据能量守恒，此时、的动能之和最小，故B正确。
C、弹簧在压缩的过程中，、组成的系统动量守恒，故C不正确。
D、当两者速度相等时，弹簧的压缩量最大，然后继续做加速，继续做减速，弹簧逐渐恢复原长，当弹簧恢复原长时，的速度最大，此时弹簧的弹性势能为零，故D正确。
故选：。
解决本题的关键知道、组成的系统动量守恒，以及能够根据受力情况判断出弹簧从原长压缩到最大，再恢复原长的过程中，、的运动情况．
10.【答案】
【解析】根据玻尔理论可知：光子的能量 ，光子的能量 ，光子的能量 ，所以光子能量最大，频率最高，光子能量最小，由 可知，波长与频率成反比，则光子波长最小，光子波长最长，故正确．由上可知频率关系为： ，光子频率越高，粒子性越强，则的粒子性最强，故正确．由 可知，波长与频率成反比，波长关系为： ，故错误．故选ABC．
11.【答案】
【解析】
【分析】
正确解答本题的关键是理解、衰变的实质，正确根据衰变过程中质量数和电荷数守恒进行解题。原子核发生衰变中放出的电子是原子核内的中子转化为质子而释放的电子。
本题主要考查了质量数和电荷数守恒在衰变过程中的应用，是考查基础知识和规律的好题。
【解答】
根据质量数和电荷数守恒可知，铅核比钍核少个质子，少个中子；
发生衰变是放出，发生衰变是放出电子，设发生了次衰变和次衰变，则根据质量数和电荷数守恒有：
，，解得，，故衰变过程中共有次衰变和次衰变，故AB正确，D错误；
C.原子核发生衰变中放出的电子是原子核内的中子转化为质子和电子，故C错误。
故选AB。
12.【答案】
【解析】解：、由于测定出该岩石中含有的铀是岩石形成初期时的一半，由图象可知对应的时间是亿年，即地球年龄大约为亿年，半衰期为亿年，故A错误，B正确；
C、由图象知，亿年对应的，设铅原子的数目为，则：，所以，，即亿年时的铀铅原子数之比为：，故C错误，D正确。
故选：。
由于测定出该岩石中含有的铀是岩石形成初期时的一半，由图象可以判断地球的年龄，再根据图象列出亿年对应的比例关系，求出原子数之比．
本题比较新颖，考查了半衰期的概念，题目难度不大，关键是能够从图象中获取有用物理信息．
13.【答案】
【解析】该交流电的瞬时值表达式为 ，其峰值为，所以、均错．由于一个周期内只有半个周期产生感应电动势，所以有 ，解得，即B正确．变大时电容器对交流电的阻碍作用减小，电流表的示数变大，所以错．
综上ACD错误，故选B．
14.【答案】 桌面离水平地面的高度
【解析】要找出碰撞中的不变量，应测出两滑块各自的速度。取向右方向为正，剪断细线后，向右做匀减速运动，根据公式 可得，的初速度为
向左做平抛运动，设桌面高度为，则有
，
解得
故要算出 ，还应测出。
若为不变量，碰前有
碰后有
联立有
代入得，需验证的关系式为
15.【答案】 减小
【解析】解析：热敏电阻在时的电阻是，斯密特触发器输入端的电势是时，输出端的电压为，这时蜂鸣器开始工作。由串联电路分压特点知：。
。
由热敏电阻的阻值随温度变化的图象可知，温度升高时，热敏电阻的阻值减小，而斯密特触发器输入端的电压仍保持不变，则电阻的阻值应减小。
故答案：；减小。
非门的特点是输入状态和输出状态完全相反。根据门电路的特点做出输出状态的电势随时间的变化图线。
根据温度求出热敏电阻的阻值，通过串并联的特点求出的阻值。
解决本题的关键掌握电流表、电压表改装的原理，以及掌握门电路的特点以及串并联电路的特点，并能灵活运用。
16.【答案】解：以开始封闭的气体为研究对象，由题意可知，初状态温度 ，
压强为，末状态温度 ，压强设为，
由查理定律得：
代入数据得：
设热杯盖的质量为，刚好被顶起时，由平衡条件得：
放出少许气体后，以杯盖内的剩余气体为研究对象，由题意可知，初状态温度 ，压强，末状态温度 ，压强设为，
由查理定律得：
设提起杯盖所需的最小力为，由平衡条件得：
联立式，代入数据得：。
【解析】分析初末状态的气体状态参量，由查理定律可求得后来的压强；
对开始杯盖刚好被顶起列平衡方程；再对后来杯内的气体分析，由查理定律及平衡关系列式，联立求解最小力。
本题考查气体实验定律及共点力的平衡条件应用，要注意明确前后气体质量不同，只能分别对两部分气体列状态方程求解。
17.【答案】解：夹在导轨间的部分导体切割磁感线产生的电动势才是电路中的感应电动势，末时刻，夹在导轨间导体的长度为：
此时感应电动势为：
电路电阻为：
感应电流为：
内回路中磁通量的变化量为：
内电路产生的平均感应电动势为：；
答：末夹在导轨间的导体长度是，此时导体切割磁场产生的感应电动势为，回路中的电流为。
内回路中的磁通量变化了，此过程中的平均感应电动势为。
【解析】先由运动学公式和几何关系求出末导体棒的有效切割长度，结合切割产生的感应电动势和闭合电路欧姆定律求出电流强度的大小；
根据法拉第电磁感应定律求出平均感应电动势。
对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，重点是分析安培力作用下导体棒的平衡问题，根据平衡条件列出方程；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系等列方程求解。
18.【答案】，方向竖直向上；
【解析】设小球能通过最高点，且此时的速度为，在上升过程中，因只有重力做功，小球的机械能守恒。则
解得
设小球到达最高点时，轻杆对小球的作用力为，方向向下，则
解得
由牛顿第三定律可知，小球对轻杆的作用力大小为，方向竖直向上。
解除锁定后，设小球通过最高点时的速度为，此时滑块的速度为。在上升过程中，因系统在水平方向上不受外力作用，水平方向的动量守恒。以水平向右的方向为正方向，有
在上升过程中，因只有重力做功，系统的机械能守恒，则
解得
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