安徽省六安市重点中学2022-2023学年高二下学期期末考试物理试题
一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28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．下面说法中，其中符合物理学发展过程或事实的一组是（ ）
①查德威克用 粒子轰击 获得核 ，并发现了中子
② ，其中X为 粒子
③汤姆生发现了电子，并精确地测出电子的电荷量
④卢瑟福最先发现了质子，并预言中子的存在
⑤贝克勒尔发现天然放射性现象，说明原子可以再分
⑥麦克斯韦系统地总结了人类直至19世纪中叶对电磁规律的研究成果，建立了经典电磁场理论，预言了电磁波的存在
⑦普朗克最早提出能量子假设，即振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍
A．①②③ B．③④⑤ C．④⑥⑦ D．⑤⑥⑦
【答案】C
【知识点】物理学史；核裂变
【解析】【解答】①卢瑟福用粒子轰击获得核 ，并发现了质子，查德威克通过粒子轰击铍核的实验发现了中子，①错误；
②根据质量数守恒和电荷数守恒可得 ，故X为中子，②错误；
③汤姆生通过研究阴极射线发现了电子，密立根通过油滴实验精确地测出电子的电荷量，③错误；
④卢瑟福最先发现了质子，并预言中子的存在，④正确；
⑤贝克勒尔发现天然放射性现象，揭示了原子核具有复杂的结构，⑤错误；
⑥麦克斯韦系统地总结了人类直至19世纪中叶对电磁规律的研究成果，建立了经典电磁场理论，预言了电磁波的存在，⑥正确；
⑦普朗克最早提出能量子假设，即振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍，⑦正确。
故答案为：C。
【分析】根据物理学史分析各位科学家的科学成果。
2．位于安徽省合肥市科学岛上“东方超环”（EAST），俗称“人造小太阳”，已实现1亿摄氏度高参数等离子体运行， 是“人造小太阳”中的核聚变方程，下列说法正确的是（ ）
A．该核聚变过程释放出能量，因此反应在常温下就能发生
B．X是电子，来自于原子核
C．核聚变反应比核裂变反应平均每个核子放出的能量更大
D．该反应有质量亏损，所以质量数不守恒
【答案】C
【知识点】质量亏损与质能方程；核裂变；核聚变
【解析】【解答】A.轻核聚变需在很高的温度下发生，会释放出更多的热量，轻核聚变又称为热核反应，A不符合题意；
B.由质量数守恒和电荷数守恒可得“人造小太阳”中的核聚变方程为，所以X是中子， B不符合题意；
C.核聚变比核裂变反应中平均每个核子放出的能量大3~4倍，C符合题意；
D.该反应有质量亏损，但质量数守恒，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】轻核聚变需要在高温下发生；根据由质量数守恒和电荷数守恒分析核反应方程；核聚变要比核裂变平均每个核子放出的能量更大；任何核反应，质量数都是守恒的。
3．如图是手机无线充电器的模型，其工作原理与理想变压器相同。已知发射、接收线圈匝数比 ，C、D端的输出电流 ，则关于A、B端输入电流的描述正确的是（ ）
A．周期为 B．频率为
C．最大值为 D．有效值为
【答案】A
【知识点】变压器原理；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】AB.变压器不改变周期和频率，所以周期为，则频率为，B不符合题意，A符合题意；
CD.由瞬时值表达式可知，C、D端输出电流的最大值为，根据理想变压器电流与匝数的关系式可得A、B端输入电流的最大值为，A、B端输入电流的有效值为，CD不符合题意；
故答案为：A。
【分析】由计算交流电的周期，由计算交流电的频率；根据瞬时值表达式得出输出端电流的最大值，再由理想变压器电流与匝数的关系式求出输入端的最大电流；由求出输入端电流的有效值。
4．下列说法错误的是（ ）
A．运动员入水过程激起的水花中，很多水滴呈现球形是因为水的表面张力的作用
B．在与外界没有热交换的条件下，压缩一定质量的理想气体，气体温度一定升高
C．有固定熔点的固体一定是晶体
D．木块漂浮在水面上是因为液体的表面张力的作用
【答案】D
【知识点】分子间的作用力；热力学第一定律及其应用；晶体和非晶体
【解析】【解答】A.表面张力会使液体表面有收缩的趋势，所以水珠会在表面张力的作用下呈现球形，A不符合题意；
B.在与外界没有热交换的条件下，压缩一定质量的理想气体，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知内能一定增大，则气体温度一定升高，B不符合题意；
C.晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，所以有固定熔点的固体一定是晶体，C不符合题意；
D.木块漂浮在水面上是因为木块受到浮力和重力平衡的原因，不是液体的表面张力的作用，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】液珠会在表面张力作用下呈现球形；根据热力学第一定律分析气体内能的变化，得到温度的变化；晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点；由受力平衡分析漂浮的木块。
5．中国科学院武汉国家生物安全实验室是我国防护等级最高的P4实验室，致力于最危险的病毒研究。在该实验室中有一种污水流量计，如图甲所示，其原理可以简化为如图乙所示模型。废液内含有大量正、负离子，从圆柱形容器右侧流入。左侧流出，流速为v，流量Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是（ ）
A．图乙中N点的电势低于M点电势
B．当污水中离子浓度降低，M、N两点电压将减小
C．若测定污水的流速，则需要测量直径两端点M、N两点电压U、磁感应强度B、直径d
D．若测定污水的流量，则只需要测量直径两端点M、N两点电压U及磁感应强度B
【答案】C
【知识点】左手定则—磁场对带电粒子的作用；电磁流量计
【解析】【解答】A.根据左手定则可知，污水中正离子将受洛伦兹力作用向下运动，负离子向上运动，所以M点电势低于N点电势，A不符合题意；
BC.当M、M两点间电压U稳定时，根据平衡条件有qvB=qE，根据匀强电场中电势差与场强的关系有U=Ed ，解得U=Bvd，可知M、N两点电压U与污水中离子浓度无关，且若测定污水的流速v，则需要测量圆柱形容器的直径d，两端点M、N两点电压U、磁感应强度B，B不符合题意，C符合题意；
D.由题意可知污水的流量为，解得 ，可知若测定污水的流量，则需要测量直径两端点M、N两点电压U、磁感应强度B、直径d，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】根据左手定则判断粒子的运动方向，确定M、N两点的电势高低；推导M、N两点电压的表达式，由表达式分析M、N两点电压与污水中离子浓度的关系；根据表达式分析要测定污水流速需要测量的物理量；推导污水流量的表达式，由表达式确定测定污水流量需要测量的物理量。
6．物体做匀加速直线运动，相继经过两段距离均为 的路程，第一段用时 ，第二段用时 ，则物体的加速度是（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】平均速度；匀变速直线运动的速度与时间的关系
【解析】【解答】第一段时间内的平均速度为，第二段时间内的平均速度为，根据在匀变速直线运动中，某段时间内的平均速度等于这段时间的中间时刻的瞬时速度可知，两个中间时刻的时间间隔为：，则加速度为：，ABD不符合题意，B符合题意；
故答案为：B。
【分析】由求出两段时间内的平均速度，再由加速度公式求出物体的加速度。
7．根据机动车的运动情况，绘制如图 图像，已知机动车在水平路面沿直线行驶，规定初速度 的方向为正方向。则以下说法正确的是（ ）
A．机动车 时速度减小为0 B．机动车的初速度为
C．机动车的加速度为 D．机动车2秒末的速度为
【答案】B
【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系；匀变速直线运动的位移与时间的关系
【解析】【解答】BC.由位移时间公式可得，结合图像可知，，得，B符合题意，C不符合题意；
A.机动车速度减速至零所需时间为，所以机动车2.5s时速度减小为0，A不符合题意；
D.机动车2s末的速度为，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】由位移时间的关系式推导 的表达式，由表达式结合图中的纵轴截距和斜率求出机车运动的加速度和初速度；由速度与时间的关系式求出机车停止的时间，判断所给时刻机车是否已经停止运动，再求出机车5s末和2s末的速度。
二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
8．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1， ，C为电容器．已知通过 的正弦交流电如图乙所示，则（ ）
A．副线圈输出的交流电的频率为
B．原线圈输入电压的最大值为
C．电阻 的电功率为
D．通过 的电流始终为零
【答案】B,C
【知识点】交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值；变压器的应用
【解析】【解答】A.副线圈输出的交流电的频率与通过的正弦交流电频率相等，由图像可知，A不符合题意；
B.副线圈输出电压的最大值为，根据理想变压器原副线圈的电压关系有，解得原线圈输入电压的最大值为，B符合题意；
C.电阻的电功率为，C符合题意；
D.根据电容器有通交流隔直流的特点，所以通过的电流不为零，D不符合题意；
故答案为：BC。
【分析】通过图乙读出交流电的周期，由求出频率；根据求解原线圈输入电压的最大值；由计算电阻的电功率；电容器通交流隔直流。
9．如图甲所示是电磁炮发射过程的情境图。炮弹的炮弹能量是可调控的，未来可用于消防、军事等方面。其主要原理如图乙所示，两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，炮弹可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触。可控电源提供强大的电流经导轨流入炮弹再流回电源，炮弹被导轨中电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中，该磁场在炮弹所在位置始终可以简化为处于磁感应强度为B的匀强磁场中。已知两导轨内侧间距为d，炮弹的质量为m，炮弹在导轨间的电阻为R，若炮弹滑行距离l后获得的发射速度为v。不计空气阻力、导轨电阻、电源内阻，不考虑炮弹切割磁感线产生的感应电动势。下列说法正确的是（ ）
A．匀强磁场方向为竖直向下 B．炮弹所受安培力大小为
C．通过炮弹的电流为 D．可控电源的电动势为
【答案】B,C
【知识点】牛顿运动定律的综合应用；电流的微观表达式及其应用；闭合电路的欧姆定律；左手定则—磁场对通电导线的作用；安培力的计算
【解析】【解答】A.由图乙可知，炮弹发射时受向右的安培力，通过炮弹的电流方向为垂直纸面向里，根据左手定则可知，磁场方向为竖直向上，A不符合题意；
B.根据题意，由公式可得，炮弹发射过程中的加速度为，对炮弹受力分析，水平方向上所受合力为安培力，由牛顿第二定律可得炮弹所受安培力大小为，B符合题意；
C.根据题意，由安培力公式可得流过炮弹的电流为，C符合题意；
D.根据题意，由闭合回路欧姆定律，D不符合题意；
故答案为：BC。
【分析】根据左手定则判断磁场方向；由位移与速度关系式求出炮弹发射过程中的加速度，再由牛顿第二定律求出炮弹所受安培力的大小；由安培力公式F=BIl求解流过炮弹的电流；由闭合电路欧姆定律求解电源电动势。
10．如图所示，在距地面高h=1.25m处固定有两根间距为L=0.5m水平放置的平行金属导轨，导轨的左端接有电源E，右端边缘处静置有一长L=0.5m质量m=0.1kg、电阻R=5.0Ω的导体棒ab，导体棒所在空间有磁感应强度大小B=1.0T、方向竖直向上的匀强磁场。闭合开关后，导体棒ab以某一初速度水平向右抛出，已知导体棒落地点到抛出点的水平距离d=1.2m，重力加速度g=10m/s2，则（ ）
A．导体棒抛出时的初速度大小为2.4m/s
B．在空中运动过程中，导体棒a端的电势低于b端的电势
C．在空中运动过程中，导体棒上产生的感应电动势大小恒定
D．闭合开关后，通过导体棒的电荷量为0.48C
【答案】A,C,D
【知识点】平抛运动；法拉第电磁感应定律；电磁感应中的电路类问题
【解析】【解答】BC.导体棒在空中运动过程中，在水平方向上要切割磁感线，从而产生感应电动势，但因为不闭合，所以无感应电流，不受安培力，导体棒在空中运动时，只受重力，做平抛运动，故导体棒抛出后水平方向上的速度不变，由可知，导体棒上产生的感应电动势大小不变，根据右手定则可知，a端电势高于b端电势，B不符合题意，C符合题意；
A.导体棒竖直方向上做自由落体运动，由可得，导体棒从抛出到落地的时间为，故导体棒做平抛运动的初速度为，A符合题意；
D.设闭合开关后导体棒中有电流流过的时间为，由动量定理可得，又，则有，解得q=0.48C，D符合题意。
故答案为：ACD。
【分析】根据右手定则判断导体棒在空中运动时两端电势的高低；在空中运动的导体棒不受安培力，做平抛运动，根据平抛运动分析导体棒切割磁感线的有效速度，再由E=BLv分析导体棒在空中运动的感应电动势；根据平抛的运动规律，由运动学公式求出导体棒抛出时的初速度；由动量定理求解闭合开关后，通过导体棒的电荷量。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤。
11．双缝干涉实验装置如图所示，光源发出的光经滤光片（装在单缝前）成为单色光，把单缝照亮。单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。遮光筒的一端装有毛玻璃屏，我们可以在这个屏上观察到干涉条纹，并根据测量的量计算出光的波长。
⑴为了使射向单缝的光更集中，图1中仪器A是 （填“凹透镜”或“凸透镜”）。
⑵用测量头满量条纹间的距离：先将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图2所示：然后转动测量头，使分划板中心刻线与第n条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图所示。图2读数 ，图3读数 ．
⑶用刻度尺测量双缝到光屏的距离L，已知双缝的间距d。
⑷根据以上实验数据，求得单色光波长的表达式为 （用第（2）（3）中的字母表示）。
【答案】凸透镜；1.700；9.200；
【知识点】用双缝干涉测光波的波长
【解析】【解答】（1）为了使射向单缝的光更集中，图1中仪器A是凸透镜；
（2）根据图2、3可知，；
（4）相邻两条亮纹间距为，根据条纹间距公式可得。
【分析】（1）根据实验原理确定实验器材；（2）根据螺旋测微器读数规则读数；（4）根据条纹间距公式计算光的波长。
12．如图所示是研究光电效应的实验装置，某同学进行了如下操作：
（1）用频率为 的光照射光电管，此时电流表中有电流，调节滑动变阻器，将触头P向 端滑动（选填“a”或“b”），使微安表示数恰好变为零，记下电压表示数 。
（2）用频率为 的光照射光电管，重复①中的步骤，记下电压表示数 ，已知电子的电量为e，由上述实验可知普朗克常量 （用上述已知量和测量量表示）．
（3）（单选）有关本实验，下列说法正确的是（ ）
A．流过 表的电流是电源提供的
B．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多
C．测定频率 的光照的饱和电流值，触头P应向a端滑动
D．若 ，则 光照出的光电子的最大初动能大
（4）（单选）如图甲为氢原子的能级图，现用频率为 的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为 的三条谱线，现用这三种频率的光去照射上述的光电效应的实验装置中的阴极K；其中只有a、b两种光能得到图乙所示的电流与电压的关系曲线：已知本实验中的阴极K材料是图丙所给材料中的一种，丙图是几种金属的逸出功和截止频率。已知 。以下说法正确的是（ ）
几种金属逸出功和极限频率
金属
钠 2.29 5.33
钾 2.25 5.44
铷 2.13 5.15
A．一定有
B．a光可能是从 能级跃迁到 能级发出的光
C．该实验装置中的阴极K材料一定是钾
D．图乙中的b光照射阴极时每秒射出的光电子数大约 个
【答案】（1）a
（2）
（3）D
（4）C
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光电效应
【解析】【解答】（1）微安表示数为零，说明光电子受到的电场力是阻力，所以K的电势高于A点，即触头P向a端滑动，才能实现微安表示数恰好变为零；
（2）微安表示数为零，说明光电流为零，光电管两端电压等于遏止电压，根据遏止电压公式可得，，联立两式解得；
（3）A.流过μA表的电流是由于光电管在发生光电效应的情况下，产生的光电子通过微安表形成的，A不符合题意；
B.入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内发出光电子的数目一定越少，单位时间内逸出的光电子数就越少，B不符合题意；
C.测定频率的光照的饱和电流值，光电管两端应加正向电压，即应使K的电势低于A点电势，即触头P向b端滑动，C不符合题意；
D.根据光电效应方程得，可知入射光频率越高，光电子的最大初动能越大，若，则光照出的光电子的最大初动能大，D符合题意；
故答案为：D。
（4）AB.由于发射三种光，则有，根据和图乙知，而c光没有使阴极K产生光电效应，说明c光频率最小，故，所以a光是从n=3能级跃迁到n=1能级发出的光。由上可得，即，AB不符合题意；
C.由，得，所以阴极材料是钾，C符合题意；
D.图乙中饱和电流为，由电流定义得，解得，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】（1）根据微安表示数为零的要求，确定滑动变阻器的调节方向；（2）根据遏止电压公式求解普朗克常量；（3）光电流是光电管发出的光电子形成的电流； 单位时间内入射光的光子数越多，逸出的光电子数越多；测定饱和电流值，光电管两端应加正向电压；入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大；（4）根据光电效应的结果判断三种光的频率的大小关系，再根据能级差公式分析三种光的频率与入射光的频率关系；由光电子的最大初动能公式求出逸出功，确定阴极材料；由电流公式求出阴极每秒射出的光电子数。
13．我国新能源汽车产业高质量发展。某款纯电动汽车，驱动时电池给电动机供电，刹车时发电机工作回收能量。假设此发电机原理可抽象为如图所示的模型：矩形线圈长宽分别为a和b，共n匝，整个线圈处于匀强磁场中，可绕垂直于磁场的轴 转动，磁感应强度大小为B，线圈的总电阻为r。线圈外接电能回收装置，现将回收装置理想化为一纯电阻，阻值为R。问：
（1） 时刻，发电机线圈平面处于中性面（虚线位置）， 时刻线圈恰好转过 角（实线位置）。求： 时刻穿过线圈的磁通量 及 时间内通过电阻R的电量q。
（2）已知当汽车以 的速度匀速行驶时，单位路程内耗电为 ，求：以 的速度匀速行驶时，1分钟内消耗的电能。
【答案】（1）解：线圈恰好绕转轴转 角的磁通量为
时间内磁通量的变化量为
时间内的平均电动势为
平均电流为
通过电阻的电量为
（2）解：1分钟内消耗的电能
【知识点】电流、电源的概念；闭合电路的欧姆定律；磁通量；法拉第电磁感应定律
【解析】【分析】（1）由磁通量公式 求解磁通量；根据法拉第电磁感应定律求出平均电动势，再由闭合电路欧姆定律和q=It求出通过电阻R的电量；（2）根据单位路程耗的电能和1分钟行驶的路程计算1分钟内消耗的电能。
14．一个带有活塞A的导热气缸B置于斜面上，当活塞A用轻弹簧拉住时，活塞到气缸底部的距离为l，如图甲所示；当让气缸B开口沿斜面向下、气缸底部被轻弹簧拉住时，活塞到气缸底部的距离为 ，如图乙所示。已知活塞的质量为m，气缸质量为 ，重力加速度为g，大气压强 与气缸横截面积S的乘积 ，不计一切摩擦，操作过程中环境温度不变，轻弹簧平行于斜面。求：
（1）斜面的倾角 ；
（2）在图乙状态下，撤去轻弹簧，当气缸和活塞稳定下滑时，求活塞到气缸底部的距离。
【答案】（1）解：如图甲，当活塞被轻弹簧拉住时，气缸内气体的压强为 ，
对气缸根据平衡条件有
如图乙，当气缸被轻弹簧拉住时，气缸内气体的压强为 ，
对活塞根据平衡条件可得
缸内气体体做等温变化，根据玻意耳定律有 ，解得
（2）解：稳定下滑时，气缸和活塞匀加速运动，
由牛顿第二定律得： ，解得：
对活塞A， ，解得：
设此时活塞到气缸底部的距离为 ，根据玻意耳定律有 ，解得：
【知识点】牛顿第二定律；气体的等温变化及玻意耳定律；压强及封闭气体压强的计算
【解析】【分析】（1）分析活塞受力，根据共点力平衡条件求出气缸内气体的压强，再由玻意耳定律列式求出斜面的倾角； （2）对气缸整体，由牛顿第二定律求出气缸下滑的加速度，再对活塞A，由牛顿第二定律求出封闭气体压强，最后应用玻意耳定律求出活塞到气缸底部的距离。
15．如图所示，一个质量为m，带电量为 的粒子沿y轴正方向以速度 从O点射入第1象限磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，粒子飞出磁场区域后，从点b处穿过x轴，速度方向与x轴正方向的夹角为 。其中m、q、 、B为已知量，粒子的重力不计，试求：
（1）圆形匀强磁场区域的最小面积；
（2）粒子在磁场中运动的时间t；
（3）若在x轴下方充满匀强磁场 ，磁场方向垂直于纸面向外，要使粒子从b射出后能直接回到O点，则
【答案】（1）解：作出轨迹如图所示，带电粒子在磁场中运动时，
由洛伦兹力提供向心力
由分析可知带电粒子从O处进入磁场，转过 后离开磁场，再做匀速直线运动从b点射出，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，连接粒子在磁场区入射点和出射点得弦长为
要使圆形磁场区域面积最小，其半径刚好为 的一半，即有
则圆形匀强磁场区域的最小面积
（2）解：粒子在磁场中运动的周期
则粒子在磁场中运动的时间
（3）解：根据几何关系可知
要使粒子能直接从 回到o点， 的方向为垂直纸面向外
由几何关系知：轨道半径
解得：
由 得
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【分析】（1）粒子在磁场做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，求出轨迹半径，再结合几何关系求出圆形匀强磁场区域的最小面积；（2）由求出粒子在磁场中运动的时间；（3）由几何关系求出粒子在x轴下方做圆周运动的轨迹半径，再由洛伦兹力充当向心力列式求出两磁场的比值。
安徽省六安市重点中学2022-2023学年高二下学期期末考试物理试题
一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28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．下面说法中，其中符合物理学发展过程或事实的一组是（ ）
①查德威克用 粒子轰击 获得核 ，并发现了中子
② ，其中X为 粒子
③汤姆生发现了电子，并精确地测出电子的电荷量
④卢瑟福最先发现了质子，并预言中子的存在
⑤贝克勒尔发现天然放射性现象，说明原子可以再分
⑥麦克斯韦系统地总结了人类直至19世纪中叶对电磁规律的研究成果，建立了经典电磁场理论，预言了电磁波的存在
⑦普朗克最早提出能量子假设，即振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍
A．①②③ B．③④⑤ C．④⑥⑦ D．⑤⑥⑦
2．位于安徽省合肥市科学岛上“东方超环”（EAST），俗称“人造小太阳”，已实现1亿摄氏度高参数等离子体运行， 是“人造小太阳”中的核聚变方程，下列说法正确的是（ ）
A．该核聚变过程释放出能量，因此反应在常温下就能发生
B．X是电子，来自于原子核
C．核聚变反应比核裂变反应平均每个核子放出的能量更大
D．该反应有质量亏损，所以质量数不守恒
3．如图是手机无线充电器的模型，其工作原理与理想变压器相同。已知发射、接收线圈匝数比 ，C、D端的输出电流 ，则关于A、B端输入电流的描述正确的是（ ）
A．周期为 B．频率为
C．最大值为 D．有效值为
4．下列说法错误的是（ ）
A．运动员入水过程激起的水花中，很多水滴呈现球形是因为水的表面张力的作用
B．在与外界没有热交换的条件下，压缩一定质量的理想气体，气体温度一定升高
C．有固定熔点的固体一定是晶体
D．木块漂浮在水面上是因为液体的表面张力的作用
5．中国科学院武汉国家生物安全实验室是我国防护等级最高的P4实验室，致力于最危险的病毒研究。在该实验室中有一种污水流量计，如图甲所示，其原理可以简化为如图乙所示模型。废液内含有大量正、负离子，从圆柱形容器右侧流入。左侧流出，流速为v，流量Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是（ ）
A．图乙中N点的电势低于M点电势
B．当污水中离子浓度降低，M、N两点电压将减小
C．若测定污水的流速，则需要测量直径两端点M、N两点电压U、磁感应强度B、直径d
D．若测定污水的流量，则只需要测量直径两端点M、N两点电压U及磁感应强度B
6．物体做匀加速直线运动，相继经过两段距离均为 的路程，第一段用时 ，第二段用时 ，则物体的加速度是（ ）
A． B． C． D．
7．根据机动车的运动情况，绘制如图 图像，已知机动车在水平路面沿直线行驶，规定初速度 的方向为正方向。则以下说法正确的是（ ）
A．机动车 时速度减小为0 B．机动车的初速度为
C．机动车的加速度为 D．机动车2秒末的速度为
二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
8．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1， ，C为电容器．已知通过 的正弦交流电如图乙所示，则（ ）
A．副线圈输出的交流电的频率为
B．原线圈输入电压的最大值为
C．电阻 的电功率为
D．通过 的电流始终为零
9．如图甲所示是电磁炮发射过程的情境图。炮弹的炮弹能量是可调控的，未来可用于消防、军事等方面。其主要原理如图乙所示，两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，炮弹可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触。可控电源提供强大的电流经导轨流入炮弹再流回电源，炮弹被导轨中电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中，该磁场在炮弹所在位置始终可以简化为处于磁感应强度为B的匀强磁场中。已知两导轨内侧间距为d，炮弹的质量为m，炮弹在导轨间的电阻为R，若炮弹滑行距离l后获得的发射速度为v。不计空气阻力、导轨电阻、电源内阻，不考虑炮弹切割磁感线产生的感应电动势。下列说法正确的是（ ）
A．匀强磁场方向为竖直向下 B．炮弹所受安培力大小为
C．通过炮弹的电流为 D．可控电源的电动势为
10．如图所示，在距地面高h=1.25m处固定有两根间距为L=0.5m水平放置的平行金属导轨，导轨的左端接有电源E，右端边缘处静置有一长L=0.5m质量m=0.1kg、电阻R=5.0Ω的导体棒ab，导体棒所在空间有磁感应强度大小B=1.0T、方向竖直向上的匀强磁场。闭合开关后，导体棒ab以某一初速度水平向右抛出，已知导体棒落地点到抛出点的水平距离d=1.2m，重力加速度g=10m/s2，则（ ）
A．导体棒抛出时的初速度大小为2.4m/s
B．在空中运动过程中，导体棒a端的电势低于b端的电势
C．在空中运动过程中，导体棒上产生的感应电动势大小恒定
D．闭合开关后，通过导体棒的电荷量为0.48C
三、非选择题：本题共5小题，共54分。解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤。
11．双缝干涉实验装置如图所示，光源发出的光经滤光片（装在单缝前）成为单色光，把单缝照亮。单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。遮光筒的一端装有毛玻璃屏，我们可以在这个屏上观察到干涉条纹，并根据测量的量计算出光的波长。
⑴为了使射向单缝的光更集中，图1中仪器A是 （填“凹透镜”或“凸透镜”）。
⑵用测量头满量条纹间的距离：先将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图2所示：然后转动测量头，使分划板中心刻线与第n条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图所示。图2读数 ，图3读数 ．
⑶用刻度尺测量双缝到光屏的距离L，已知双缝的间距d。
⑷根据以上实验数据，求得单色光波长的表达式为 （用第（2）（3）中的字母表示）。
12．如图所示是研究光电效应的实验装置，某同学进行了如下操作：
（1）用频率为 的光照射光电管，此时电流表中有电流，调节滑动变阻器，将触头P向 端滑动（选填“a”或“b”），使微安表示数恰好变为零，记下电压表示数 。
（2）用频率为 的光照射光电管，重复①中的步骤，记下电压表示数 ，已知电子的电量为e，由上述实验可知普朗克常量 （用上述已知量和测量量表示）．
（3）（单选）有关本实验，下列说法正确的是（ ）
A．流过 表的电流是电源提供的
B．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多
C．测定频率 的光照的饱和电流值，触头P应向a端滑动
D．若 ，则 光照出的光电子的最大初动能大
（4）（单选）如图甲为氢原子的能级图，现用频率为 的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为 的三条谱线，现用这三种频率的光去照射上述的光电效应的实验装置中的阴极K；其中只有a、b两种光能得到图乙所示的电流与电压的关系曲线：已知本实验中的阴极K材料是图丙所给材料中的一种，丙图是几种金属的逸出功和截止频率。已知 。以下说法正确的是（ ）
几种金属逸出功和极限频率
金属
钠 2.29 5.33
钾 2.25 5.44
铷 2.13 5.15
A．一定有
B．a光可能是从 能级跃迁到 能级发出的光
C．该实验装置中的阴极K材料一定是钾
D．图乙中的b光照射阴极时每秒射出的光电子数大约 个
13．我国新能源汽车产业高质量发展。某款纯电动汽车，驱动时电池给电动机供电，刹车时发电机工作回收能量。假设此发电机原理可抽象为如图所示的模型：矩形线圈长宽分别为a和b，共n匝，整个线圈处于匀强磁场中，可绕垂直于磁场的轴 转动，磁感应强度大小为B，线圈的总电阻为r。线圈外接电能回收装置，现将回收装置理想化为一纯电阻，阻值为R。问：
（1） 时刻，发电机线圈平面处于中性面（虚线位置）， 时刻线圈恰好转过 角（实线位置）。求： 时刻穿过线圈的磁通量 及 时间内通过电阻R的电量q。
（2）已知当汽车以 的速度匀速行驶时，单位路程内耗电为 ，求：以 的速度匀速行驶时，1分钟内消耗的电能。
14．一个带有活塞A的导热气缸B置于斜面上，当活塞A用轻弹簧拉住时，活塞到气缸底部的距离为l，如图甲所示；当让气缸B开口沿斜面向下、气缸底部被轻弹簧拉住时，活塞到气缸底部的距离为 ，如图乙所示。已知活塞的质量为m，气缸质量为 ，重力加速度为g，大气压强 与气缸横截面积S的乘积 ，不计一切摩擦，操作过程中环境温度不变，轻弹簧平行于斜面。求：
（1）斜面的倾角 ；
（2）在图乙状态下，撤去轻弹簧，当气缸和活塞稳定下滑时，求活塞到气缸底部的距离。
15．如图所示，一个质量为m，带电量为 的粒子沿y轴正方向以速度 从O点射入第1象限磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，粒子飞出磁场区域后，从点b处穿过x轴，速度方向与x轴正方向的夹角为 。其中m、q、 、B为已知量，粒子的重力不计，试求：
（1）圆形匀强磁场区域的最小面积；
（2）粒子在磁场中运动的时间t；
（3）若在x轴下方充满匀强磁场 ，磁场方向垂直于纸面向外，要使粒子从b射出后能直接回到O点，则
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】物理学史；核裂变
【解析】【解答】①卢瑟福用粒子轰击获得核 ，并发现了质子，查德威克通过粒子轰击铍核的实验发现了中子，①错误；
②根据质量数守恒和电荷数守恒可得 ，故X为中子，②错误；
③汤姆生通过研究阴极射线发现了电子，密立根通过油滴实验精确地测出电子的电荷量，③错误；
④卢瑟福最先发现了质子，并预言中子的存在，④正确；
⑤贝克勒尔发现天然放射性现象，揭示了原子核具有复杂的结构，⑤错误；
⑥麦克斯韦系统地总结了人类直至19世纪中叶对电磁规律的研究成果，建立了经典电磁场理论，预言了电磁波的存在，⑥正确；
⑦普朗克最早提出能量子假设，即振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍，⑦正确。
故答案为：C。
【分析】根据物理学史分析各位科学家的科学成果。
2．【答案】C
【知识点】质量亏损与质能方程；核裂变；核聚变
【解析】【解答】A.轻核聚变需在很高的温度下发生，会释放出更多的热量，轻核聚变又称为热核反应，A不符合题意；
B.由质量数守恒和电荷数守恒可得“人造小太阳”中的核聚变方程为，所以X是中子， B不符合题意；
C.核聚变比核裂变反应中平均每个核子放出的能量大3~4倍，C符合题意；
D.该反应有质量亏损，但质量数守恒，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】轻核聚变需要在高温下发生；根据由质量数守恒和电荷数守恒分析核反应方程；核聚变要比核裂变平均每个核子放出的能量更大；任何核反应，质量数都是守恒的。
3．【答案】A
【知识点】变压器原理；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】AB.变压器不改变周期和频率，所以周期为，则频率为，B不符合题意，A符合题意；
CD.由瞬时值表达式可知，C、D端输出电流的最大值为，根据理想变压器电流与匝数的关系式可得A、B端输入电流的最大值为，A、B端输入电流的有效值为，CD不符合题意；
故答案为：A。
【分析】由计算交流电的周期，由计算交流电的频率；根据瞬时值表达式得出输出端电流的最大值，再由理想变压器电流与匝数的关系式求出输入端的最大电流；由求出输入端电流的有效值。
4．【答案】D
【知识点】分子间的作用力；热力学第一定律及其应用；晶体和非晶体
【解析】【解答】A.表面张力会使液体表面有收缩的趋势，所以水珠会在表面张力的作用下呈现球形，A不符合题意；
B.在与外界没有热交换的条件下，压缩一定质量的理想气体，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知内能一定增大，则气体温度一定升高，B不符合题意；
C.晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，所以有固定熔点的固体一定是晶体，C不符合题意；
D.木块漂浮在水面上是因为木块受到浮力和重力平衡的原因，不是液体的表面张力的作用，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】液珠会在表面张力作用下呈现球形；根据热力学第一定律分析气体内能的变化，得到温度的变化；晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点；由受力平衡分析漂浮的木块。
5．【答案】C
【知识点】左手定则—磁场对带电粒子的作用；电磁流量计
【解析】【解答】A.根据左手定则可知，污水中正离子将受洛伦兹力作用向下运动，负离子向上运动，所以M点电势低于N点电势，A不符合题意；
BC.当M、M两点间电压U稳定时，根据平衡条件有qvB=qE，根据匀强电场中电势差与场强的关系有U=Ed ，解得U=Bvd，可知M、N两点电压U与污水中离子浓度无关，且若测定污水的流速v，则需要测量圆柱形容器的直径d，两端点M、N两点电压U、磁感应强度B，B不符合题意，C符合题意；
D.由题意可知污水的流量为，解得 ，可知若测定污水的流量，则需要测量直径两端点M、N两点电压U、磁感应强度B、直径d，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】根据左手定则判断粒子的运动方向，确定M、N两点的电势高低；推导M、N两点电压的表达式，由表达式分析M、N两点电压与污水中离子浓度的关系；根据表达式分析要测定污水流速需要测量的物理量；推导污水流量的表达式，由表达式确定测定污水流量需要测量的物理量。
6．【答案】B
【知识点】平均速度；匀变速直线运动的速度与时间的关系
【解析】【解答】第一段时间内的平均速度为，第二段时间内的平均速度为，根据在匀变速直线运动中，某段时间内的平均速度等于这段时间的中间时刻的瞬时速度可知，两个中间时刻的时间间隔为：，则加速度为：，ABD不符合题意，B符合题意；
故答案为：B。
【分析】由求出两段时间内的平均速度，再由加速度公式求出物体的加速度。
7．【答案】B
【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系；匀变速直线运动的位移与时间的关系
【解析】【解答】BC.由位移时间公式可得，结合图像可知，，得，B符合题意，C不符合题意；
A.机动车速度减速至零所需时间为，所以机动车2.5s时速度减小为0，A不符合题意；
D.机动车2s末的速度为，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】由位移时间的关系式推导 的表达式，由表达式结合图中的纵轴截距和斜率求出机车运动的加速度和初速度；由速度与时间的关系式求出机车停止的时间，判断所给时刻机车是否已经停止运动，再求出机车5s末和2s末的速度。
8．【答案】B,C
【知识点】交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值；变压器的应用
【解析】【解答】A.副线圈输出的交流电的频率与通过的正弦交流电频率相等，由图像可知，A不符合题意；
B.副线圈输出电压的最大值为，根据理想变压器原副线圈的电压关系有，解得原线圈输入电压的最大值为，B符合题意；
C.电阻的电功率为，C符合题意；
D.根据电容器有通交流隔直流的特点，所以通过的电流不为零，D不符合题意；
故答案为：BC。
【分析】通过图乙读出交流电的周期，由求出频率；根据求解原线圈输入电压的最大值；由计算电阻的电功率；电容器通交流隔直流。
9．【答案】B,C
【知识点】牛顿运动定律的综合应用；电流的微观表达式及其应用；闭合电路的欧姆定律；左手定则—磁场对通电导线的作用；安培力的计算
【解析】【解答】A.由图乙可知，炮弹发射时受向右的安培力，通过炮弹的电流方向为垂直纸面向里，根据左手定则可知，磁场方向为竖直向上，A不符合题意；
B.根据题意，由公式可得，炮弹发射过程中的加速度为，对炮弹受力分析，水平方向上所受合力为安培力，由牛顿第二定律可得炮弹所受安培力大小为，B符合题意；
C.根据题意，由安培力公式可得流过炮弹的电流为，C符合题意；
D.根据题意，由闭合回路欧姆定律，D不符合题意；
故答案为：BC。
【分析】根据左手定则判断磁场方向；由位移与速度关系式求出炮弹发射过程中的加速度，再由牛顿第二定律求出炮弹所受安培力的大小；由安培力公式F=BIl求解流过炮弹的电流；由闭合电路欧姆定律求解电源电动势。
10．【答案】A,C,D
【知识点】平抛运动；法拉第电磁感应定律；电磁感应中的电路类问题
【解析】【解答】BC.导体棒在空中运动过程中，在水平方向上要切割磁感线，从而产生感应电动势，但因为不闭合，所以无感应电流，不受安培力，导体棒在空中运动时，只受重力，做平抛运动，故导体棒抛出后水平方向上的速度不变，由可知，导体棒上产生的感应电动势大小不变，根据右手定则可知，a端电势高于b端电势，B不符合题意，C符合题意；
A.导体棒竖直方向上做自由落体运动，由可得，导体棒从抛出到落地的时间为，故导体棒做平抛运动的初速度为，A符合题意；
D.设闭合开关后导体棒中有电流流过的时间为，由动量定理可得，又，则有，解得q=0.48C，D符合题意。
故答案为：ACD。
【分析】根据右手定则判断导体棒在空中运动时两端电势的高低；在空中运动的导体棒不受安培力，做平抛运动，根据平抛运动分析导体棒切割磁感线的有效速度，再由E=BLv分析导体棒在空中运动的感应电动势；根据平抛的运动规律，由运动学公式求出导体棒抛出时的初速度；由动量定理求解闭合开关后，通过导体棒的电荷量。
11．【答案】凸透镜；1.700；9.200；
【知识点】用双缝干涉测光波的波长
【解析】【解答】（1）为了使射向单缝的光更集中，图1中仪器A是凸透镜；
（2）根据图2、3可知，；
（4）相邻两条亮纹间距为，根据条纹间距公式可得。
【分析】（1）根据实验原理确定实验器材；（2）根据螺旋测微器读数规则读数；（4）根据条纹间距公式计算光的波长。
12．【答案】（1）a
（2）
（3）D
（4）C
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光电效应
【解析】【解答】（1）微安表示数为零，说明光电子受到的电场力是阻力，所以K的电势高于A点，即触头P向a端滑动，才能实现微安表示数恰好变为零；
（2）微安表示数为零，说明光电流为零，光电管两端电压等于遏止电压，根据遏止电压公式可得，，联立两式解得；
（3）A.流过μA表的电流是由于光电管在发生光电效应的情况下，产生的光电子通过微安表形成的，A不符合题意；
B.入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内发出光电子的数目一定越少，单位时间内逸出的光电子数就越少，B不符合题意；
C.测定频率的光照的饱和电流值，光电管两端应加正向电压，即应使K的电势低于A点电势，即触头P向b端滑动，C不符合题意；
D.根据光电效应方程得，可知入射光频率越高，光电子的最大初动能越大，若，则光照出的光电子的最大初动能大，D符合题意；
故答案为：D。
（4）AB.由于发射三种光，则有，根据和图乙知，而c光没有使阴极K产生光电效应，说明c光频率最小，故，所以a光是从n=3能级跃迁到n=1能级发出的光。由上可得，即，AB不符合题意；
C.由，得，所以阴极材料是钾，C符合题意；
D.图乙中饱和电流为，由电流定义得，解得，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】（1）根据微安表示数为零的要求，确定滑动变阻器的调节方向；（2）根据遏止电压公式求解普朗克常量；（3）光电流是光电管发出的光电子形成的电流； 单位时间内入射光的光子数越多，逸出的光电子数越多；测定饱和电流值，光电管两端应加正向电压；入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大；（4）根据光电效应的结果判断三种光的频率的大小关系，再根据能级差公式分析三种光的频率与入射光的频率关系；由光电子的最大初动能公式求出逸出功，确定阴极材料；由电流公式求出阴极每秒射出的光电子数。
13．【答案】（1）解：线圈恰好绕转轴转 角的磁通量为
时间内磁通量的变化量为
时间内的平均电动势为
平均电流为
通过电阻的电量为
（2）解：1分钟内消耗的电能
【知识点】电流、电源的概念；闭合电路的欧姆定律；磁通量；法拉第电磁感应定律
【解析】【分析】（1）由磁通量公式 求解磁通量；根据法拉第电磁感应定律求出平均电动势，再由闭合电路欧姆定律和q=It求出通过电阻R的电量；（2）根据单位路程耗的电能和1分钟行驶的路程计算1分钟内消耗的电能。
14．【答案】（1）解：如图甲，当活塞被轻弹簧拉住时，气缸内气体的压强为 ，
对气缸根据平衡条件有
如图乙，当气缸被轻弹簧拉住时，气缸内气体的压强为 ，
对活塞根据平衡条件可得
缸内气体体做等温变化，根据玻意耳定律有 ，解得
（2）解：稳定下滑时，气缸和活塞匀加速运动，
由牛顿第二定律得： ，解得：
对活塞A， ，解得：
设此时活塞到气缸底部的距离为 ，根据玻意耳定律有 ，解得：
【知识点】牛顿第二定律；气体的等温变化及玻意耳定律；压强及封闭气体压强的计算
【解析】【分析】（1）分析活塞受力，根据共点力平衡条件求出气缸内气体的压强，再由玻意耳定律列式求出斜面的倾角； （2）对气缸整体，由牛顿第二定律求出气缸下滑的加速度，再对活塞A，由牛顿第二定律求出封闭气体压强，最后应用玻意耳定律求出活塞到气缸底部的距离。
15．【答案】（1）解：作出轨迹如图所示，带电粒子在磁场中运动时，
由洛伦兹力提供向心力
由分析可知带电粒子从O处进入磁场，转过 后离开磁场，再做匀速直线运动从b点射出，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，连接粒子在磁场区入射点和出射点得弦长为
要使圆形磁场区域面积最小，其半径刚好为 的一半，即有
则圆形匀强磁场区域的最小面积
（2）解：粒子在磁场中运动的周期
则粒子在磁场中运动的时间
（3）解：根据几何关系可知
要使粒子能直接从 回到o点， 的方向为垂直纸面向外
由几何关系知：轨道半径
解得：
由 得
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【分析】（1）粒子在磁场做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，求出轨迹半径，再结合几何关系求出圆形匀强磁场区域的最小面积；（2）由求出粒子在磁场中运动的时间；（3）由几何关系求出粒子在x轴下方做圆周运动的轨迹半径，再由洛伦兹力充当向心力列式求出两磁场的比值。
