湖南省长沙市望城区第一中学2024-2025学年高二上学期1月期末物理试题

答案第=page11页，共=sectionpages22页望城一中高二期末考试物理学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．振荡电路中某时刻电容器内电场与线圈内磁场情况如图所示，该时刻（）A．电容器在充电，电场能在向磁场能转化B．电容器在充电，磁场能在向电场能转化C．电容器在放电，电场能在向磁场能转化D．电容器在放电，磁场能在向电场能转化2．2016年在贵州建成了500米口径的球面射电望远镜——“中国天眼”，这是世界上单口径最大、灵敏度最高的射电望远镜，它对电磁波的各个波段都具有良好的接收能力。下列关于电磁波的说法正确的是（）A．频率越高的电磁波越容易发生明显的衍射现象B．在水中红外线的传播速度小于紫外线的传播速度C．利用X射线的穿透本领，可在机场等地进行安全检查D．红外线的显著作用是热效应，温度较低的物体不能辐射红外线3．如图所示，铁芯上绕有和两个线圈，铁芯左边悬挂一个轻质小金属环，当电键S断开时（）A．小金属环将向左运动B．小金属环将向右运动C．从上往下看小磁针将做顺时针转动D．从上往下看小磁针将沿S→N极方向平动4．如图甲所示，在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环，磁场的磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。规定磁场竖直向上为正，导体环中电流沿顺时针方向（俯视）为正，导体环中感应电流随时间变化的图像正确的是（）A． B．C． D．5．以下说法不正确的是（）A．雷达利用中波来测定物体位置B．波长最短的电磁辐射是γ射线C．人体接收适量紫外线照射可促进钙的吸收D．人们可利用X射线来探测金属构件内部缺陷6．如图为振荡电路在时刻的状态，该时刻电容器放电刚结束，已知线圈的自感系数为，电容器的电容为，下列说法错误的是（）A．时，电流正在减小B．时，自感电动势正在增大C．时，电场强度方向向上，正在减小D．时，磁感应强度方向向上，正在增大7．下列说法正确的是（）A．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在并实验证实了电磁波的存在B．均匀变化的电场可以激发磁场，并向外传播形成电磁波C．在真空中，频率越高的电磁波波长越小，传播速度越大D．音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波8．如图甲所示，某同学在研究电磁感应现象时，将一线圈两端与电流传感器相连，强磁铁从长玻璃管上端由静止下落，电流传感器记录了强磁铁穿过线圈过程中电流随时间变化的图像，时刻电流为0，如图乙所示。下列说法正确的是（）A．在时刻，穿过线圈的磁通量的变化率最大B．在到时间内，强磁铁的加速度小于重力加速度C．在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量D．若将磁铁从更高处释放，线圈中产生的感应电流的峰值不变二、多选题9．如图所示装置中，cd杆原来静止。当ab杆做如下哪些运动时，cd杆将不向右移动（）A．向右匀速运动 B．向右加速运动C．向左加速运动 D．向右减速运动10．如图所示，矩形线圈abcd平面与磁场垂直，且线圈一半在匀强磁场内，另一半在匀强磁场外。若要使线圈中产生感应电流，下列方法可行的是（）A．线圈垂直于ab边运动B．线圈垂直于ad边向左运动C．线圈以ad边为轴转动（转动角度小于60°）D．线圈以bc边为轴转动（转动角度小于60°）11．如图甲所示为演示光电效应的实验装置，如图乙所示为三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，如图丙所示为氢原子的能级图，表格给出了几种金属的逸出功和极限频率关系。则（）几种金属的逸出功和极限频率金属W/eV/1014Hz钠2.295.33钾2.255.44铷2.135.15A．图甲所示的光电效应实验装置所加的是反向电压，能测得，B．若光为绿光，光可能是蓝光C．若光光子能量为0.66eV，照射某一个处于激发态的氢原子，最多可以产生3种不同频率的光D．若用能使金属铷发生光电效应的光，用它直接照射处于激发态的氢原子，可以直接使该氢原子电离12．如图所示，是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B，线圈A跟电源连接，线圈B的两端接在一起，构成一个闭合电路。在断开开关S的时候，弹簧K并不能立即将衔铁D拉起而使触头C离开，而是过一段时间后触头C才能离开，因此得名延时继电器。关于延时继电器，下列说法正确的是（

）A．闭合S后，铁芯上端为S极B．断开S的瞬间，铁芯上端为S极C．断开S的瞬间，B线圈中无电流D．若线圈B不闭合，断开S的瞬间无延时效应三、实验题13．在探究影响感应电流方向的因素的实验中，用到了图甲中的实验仪器。(1)请将下面实物图甲中所缺的导线补接完整。(2)实验前，先判断电流方向与灵敏电流计指针的偏转关系。正确连接实验电路后，灵敏电流计的指针在表盘中央，在原线圈插入副线圈后，将开关闭合，此时灵敏电流计的指针向左偏转，接着进行下列实验：①在原线圈插入副线圈后，将两者一起上下移动，则灵敏电流计的指针（选填“向左”、“向右”或“不”）偏转。②在原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器的滑片迅速向右滑动，则灵敏电流计的指针（选填“向左”、“向右”或“不”）偏转。③将原线圈从副线圈中迅速拔出时，灵敏电流计的指针将（选填“向左”、“向右”或“不”）偏转。④原线圈插入副线圈后，闭合开关，将滑动变阻器触头从最左端拉到最右端，第一次快拉，第二次较慢拉，两情况下线圈中产生的感应电动势的大小关系是E1E2。14．为探究影响感应电流方向的因素，同学们做了如下的实验。（1）小明同学用如图甲的实验装置“探究影响感应电流方向的因素”，所用电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从“+”接线柱流入电流表时，指针向右偏转。①将条形磁铁按如图甲方式S极向下匀速插入螺线管时，发现电流表的指针向右偏转。螺线管的绕线方向如图乙所示。请在图乙中标出螺线管中的感应电流方向。

②经分析可得出结论：当穿过螺线管的磁通量增加时，感应电流产生的磁场与条形磁铁的磁场方向（填“相同”或“相反”）。

③接上面的①，将条形磁铁从螺线管中抽出时，电流表的指针向（填“左”或“右”）偏转。④关于该实验，下列说法正确的是A．必须保证磁体匀速运动，灵敏电流计指针才会向右偏转B．将磁体向下插入或向上抽出的速度越大，灵敏电流计指针偏转幅度越小C．将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，灵敏电流计指针仍向右偏转D．将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，灵敏电流计指针仍向右偏转（2）小宁同学用如图所示的器材研究感应电流的方向。①在给出的实物图中，用笔线代替导线将实验仪器连成完整的实验电路。②将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，发现电流计指针右偏，则保持开关闭合，以下操作中也能使电流计右偏的是A．插入铁芯B．拔出线圈AC．将滑动变阻器的滑片向左移动D．将滑动变阻器的滑片向右移动③写出闭合导体回路中产生感应电流的条件：（3）小齐设计了一种延时继电器：如图2所示是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A和电源连接，线圈B与直导线构成一个闭合回路。弹簧K与衔铁D相连，D的右端触头C连接工作电路（未画出）。开关S闭合状态下，工作电路处于导通状态。S断开瞬间，延时功能启动，此时直导线中电流方向为（填写“a到b”或“b到a”）。四、解答题15．碰撞、反冲是十分普遍的现象，通过对这些现象的研究能了解微观粒子的结构与性质。（1）在物理学史上，用粒子散射实验估测了原子核的半径。如图1所示，一个从很远处以速度运动的粒子与金原子核发生正碰，可认为金原子核始终静止，粒子离金原子核最近的距离等于金原子核的半径。已知粒子的质量为m，电荷量为2e，金原子核的质量为M，电荷量为79e，取无穷远电势为零，两点电荷、相距为r时的电势能表达式为。估算金原子核的半径。（2）从微观角度看，气体对容器的压强是大量气体分子对器壁的碰撞引起的。如图2所示，正方体容器内密封着一定质量的理想气体。每个气体分子的质量为m，单位体积内分子数量n为恒量，已知该理想气体分子平均动能（T为热力学温度）。为简化问题，我们假定：分子大小可以忽略，速率均为v且与器壁各面碰撞的机会均等，气体分子与器壁垂直碰撞且无能量损失。证明：该理想气体的压强。（3）根据玻尔原子理论，一个静止氢原子从能级向基态跃迁的过程中会辐射出一个光子，它的频率满足：。某同学提出质疑：向外辐射的光子具有动量，根据动量守恒定律，氢原子会发生反冲而具有动能，因此需对求解的频率进行修正。已知氢原子质量为m且，请结合数据推导说明“在氢原子辐射问题中忽略原子动能”的合理性。16．从宏观现象中总结出来的经典物理学规律不一定都能适用于微观体系．但是在某些问题中利用经典物理学规律也能得到与实际比较相符合的结论。例如，玻尔建立的氢原子模型，仍然把电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动。他认为，氢原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做匀速圆周运动。已知电子质量为m，电荷为e，静电力常量为k，氢原子处于基态时电子的轨道半径为r1。(1)氢原子处于基态时，电子绕原子核运动，可等效为环形电流，求此等效电流值。(2)在微观领域，动量守恒定律和能量守恒定律依然适用。a．已知光在真空中的速度为c，氢原子在不同能级之间跃迁时，跃迁前后可认为质量不变，均为m。设氢原子处于基态时的能量为E1(E1<0)，当原子处于第一激发态时的能量为E1/4，求原子从第一激发态跃迁到基态时，放出光子的能量和氢原子的反冲速度。b．在轻核聚变的核反应中，两个氘核()以相同的动能E0=0.35MeV做对心碰撞，假设该反应中释放的核能全部转化为氦核()和中子（）的动能。已知氘核的质量mD=2.0141u，中子的质量mn=1.0087u，氦核的质量MHe=3.0160u，其中1u相当于931MeV．在上述轻核聚变的核反应中生成的氦核和中子的动能各是多少MeV（结果保留1位有效数字）?17．动量守恒定律是一个独立的实验定律，它适用于目前为止物理学研究的一切领域。运用动量守恒定律解决二维问题时，可以在相互垂直的x、y两个方向上分别研究。（1）如图1所示，质量分别为、的球1和球2构成的系统，不考虑系统的外力作用。球1以速度（方向沿x轴正向）与静止的球2碰撞，若速度不在两球球心的连线上，碰撞之后两球的速度、都会偏离的方向，偏角分别为和，且、、、、均已知。a．请写出计算、的大小时主要依据的关系式；b．请分析说明球1对球2的平均作用力的方向。（2）如图2所示，美国物理学家康普顿及其团队将X射线入射到石墨上，发现被石墨散射的X射线中除了有与入射波长相同的成分外，还有与入射波长不同的成分。我国物理学家吴有训在此项研究中也做出了突出贡献，因此物理学界也把这一效应称为“康普顿﹣吴效应”。由于这一现象很难用经典电磁理论解释，所以康普顿提出光子不仅有能量，也具有动量，光子的动量与其对应的波长之间的关系为（为普朗克常量）。进一步研究表明X射线的散射实质是单个光子与单个电子发生碰撞的结果。由于电子的速度远小于光的速度，可认为电子在碰撞前是静止的。现探测到散射X射线的波长不同于入射X射线的波长，请你构建一个合理的相互作用模型，解决以下问题：a．请定型分析散射后X射线的波长与入射X射线的波长的大小关系；b．若已知入射X射线的波长为，散射后X射线的波长为。设散射X射线相对入射方向的偏转角为。求时电子获得的动量。

18．测速在生活中很常见，不同的情境中往往采用不同的测速方法。情境1：如图，滑块上安装了宽度的遮光条，滑块在牵引力作用下通过光电门的时间，请你算出滑块经过光电门的速度大小？情境2：用霍尔效应制作的霍尔测速仪可以通过测量汽车车轮的转速n（每秒钟转的圈数），进而测量汽车的行驶速度。某同学设计了一个霍尔测速装置，其原理如图甲所示。在车轮上固定一个强磁铁，用直流电动带动车轮匀速转动，当强磁铁经过霍尔元件（固定在车架上