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2024-2025学年高二下学期期末考试
物理试卷
时间：75分钟 满分：100分
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上，并将自己的姓名、准考证号、座位号填写在本试卷上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。涂写在本试卷上无效。
3.作答非选择题时，将答案书写在答题卡上，书写在本试卷上无效。
4.考试结束后，将答题卡交回。
5.考察范围：选择性必修二部分，选择性必修三。
一、单选题（共7小题，每题4分）
1.如图为氢原子能级图(部分)，大量处于基态的氢原子吸收能量为E的光子后，只能辐射三种频率为、、的光子，且，下列说法正确的是(　　)
A. 能量为E的光子的频率为
B. 三种光子频率关系为：
C. 处于基态氢原子可以吸收频率为的光子，发生跃迁
D. 处于激发态的氢原子辐射光子后，电子的电势能和动能都变小
2.如图所示为交流发电机的示意图，装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，磁感应强度为B。匝数为n、面积为S的矩形线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，角速度为，回路中总电阻为R。下列说法正确的是(　　)
A. 线圈在图示位置时通过线圈的磁通量为0
B. 从图示位置开始计时感应电动势瞬时值的表达式为
C. 回路中电流的有效值为
D. 回路中的电功率为
3.关于物质的吸收光谱和明线光谱之间的关系，下列说法正确的是(　　)
A. 吸收光谱和明线光谱的产生方法不同，它们的谱线互不相关
B. 吸收光谱和明线光谱的产生方法相同，它们的谱线重合
C. 明线光谱与吸收光谱都是连续谱
D. 明线光谱与吸收光谱都可以用于光谱分析，以鉴别物质和确定化学组成
4.2023年6月底投运的杭州柔性低频交流输电示范工程实现了杭州市富阳区、萧山区两大负荷中心互联互通，为杭州亚运会主场馆所在区域提供了最大功率为30.8万千瓦的灵活电能支撑。如图所示是该输电工程的原理简图，海上风力发电站输出电压，经升压变压器转换为220kV的高压后送入远距离输电线路，到达杭州电力中心通过降压变压器将电能分别输送给富阳和萧山负荷中心，降压变压器原副线圈的匝数比为。下列说法正确的是(　　)
A. 升压变压器原副线圈的匝数之比为
B. 通过R的电流与通过富阳负荷中心的电流之比
C. 仅当富阳负荷中心负载增加时，萧山负荷中心获得的电压增大
D. 当换用传统电网输电时，远距离输电线路等效电阻R增大。若萧山和富阳负荷中心负载不变，则海上风力发电站输出功率减小
5.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断升降机运动状态的装置，其工作原理如图所示。将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机运动过程的某一段时间内，发现电流表的示数I不变，且I大于升降机静止时电流表的示数I0，在这段时间内（　　）
A. 升降机可能匀速上升 B. 升降机一定匀减速上升
C. 升降机一定处于失重状态 D. 通过压敏电阻的电流一定比电梯静止时大
6.一定量气体在0℃和100℃温度下的分子速率分布规律如图所示。横坐标表示分子速率区间，纵坐标表示某速率区间内的分子数占总分子数的百分比，以下对图线的解读中正确的是（　　）
A. 100℃时气体分子的最高速率约为400m/s
B. 某个分子在0℃时的速率一定小于100℃时的速率
C. 温度升高时，最大处对应的速率增大
D. 温度升高时，每个速率区间内分子数的占比都增大
7.如图所示，水平固定放置折射率为 的等腰三角形玻璃砖，底角为30°。两束功率同为P的激光在与底边中垂线对称的位置，垂直底边射入玻璃砖，真空中的光速为c，下列说法正确的是(　　)
A. 经过玻璃砖的BC界面时，单份光子能量发生变化
B. 左侧激光从玻璃砖AB边射出的方向与竖直方向夹角为60°
C. 该玻璃砖所受激光对它的作用力大小为
D. 若在此玻璃砖BC边涂上有某种黑体材料，则该玻璃砖所受激光对它的作用力大小为
二、多选题（共3小题，每题6分）
8.如图所示，A和K分别是光电管的阳极和阴极，加在A、K之间的电压为U。某激光器发出频率为ν的光全部照射在K上，回路中形成大小为I的恒定电流。已知每入射N个光子会产生1个光电子，所有从阴极表面逸出的光电子均能到达A，阴极材料的逸出功为W0，普朗克常量为h，电子电荷量为e。则(　　)
A. 光电子到达A时的最大动能为hν－W0
B. 时间t内到达A的光电子个数为
C. 该激光器的发光功率为
D. 不改变入射光频率，仅将该激光器的发光功率减半，光电流可能为零
9.由于地球引力的作用，大气被“吸”向地球，因而产生了压力，大气压强与液体产生的压强类似，测得地球表面大气压强为，大气层的厚度为h，空气的平均摩尔质量为M。已知地球大气层的厚度远小于地球的半径R，阿伏加德罗常数为，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　）
A. 地球表面空气的总体积约为
B. 空气分子的平均密度为
C. 空气分子的总数为
D. 空气分子间的平均距离为
10.如图所示，为定值电阻，为滑动变阻器，电流表和电压表均为理想电表，理想变压器原线圈接电压有效值为的交流电，滑动触头位于图示位置时，原、副线圈匝数之比为，则以下说法正确的是(　　)
A. 变压器副线圈的电压为
B. 仅将滑动触头向上滑动，电流表示数增大
C. 仅将滑动触头向上滑动，电压表示数减小
D. 仅将滑动触头向上滑动，电压表示数减小
三、实验题（共2小题，共16分）
11.在“探究变压器线圈两端的电压和匝数关系”的实验中，同学们发现了以下几个问题，并展开了讨论。
(1)要完成该实验，除了选用电压表、导线外，还需要选用低压________（填“直流”或“交流”）电源。
(2)本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压与匝数的关系，实验中需要运用的科学方法是______；
A．控制变量法 B．等效替代法 C．类比法
(3)实验中将电源接在原线圈两个接线柱之间，调整原副线圈的匝数之比为4:9，用电压表测得副线圈的两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线圈的输入电压可能为______；
A．1.1V B．1.3V C．1.5V
12.某兴趣小组研究热敏电阻在通以恒定电流时，其阻值随温度的变化关系。实验电路如图1所示，实验设定恒定电流为，主要实验器材有：恒压直流电源E、加热器、测温仪、热敏电阻、电阻箱、电流表A、电压表V。
（1）用图1所示的电路图对进行测量，测量值比真实值 （选填“偏大”“偏小”“不变”）。
（2）用加热器调节的温度后，为使电流表的示数仍为，须调节电阻箱。某次实验电阻箱调节后如图2所示，则此时电阻箱的读数为 。
（3）实验时，测得两端的电压随温度的变化如图3所示，由图3可知温度为35.0℃时对应的电压为 V，此时电阻为 ，该热敏电阻的阻值随温度升高而 （选填“增大”“减小”“不变”）。
四、计算题（共3小题，共38分）
13.钚的放射性同位素Pu静止时衰变为铀核激发态U*和α粒子，而铀核激发态U*立即衰变为铀核U，并放出频率为ν的光子．已知Pu的质量m1、U的质量m2和α粒子的质量m3，真空中的光速为c，普朗克常量为h.
(1)写出衰变方程；
(2)忽略衰变放出光子的动量，求α粒子的动能Ek.
14.如图甲所示为研究光电效应规律的实验装置，图乙是某金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压与入射光频率的关系图像。已知直线的纵、横截距分别为-a、b，电子电荷量为e，求：
（1）普朗克常量和金属的逸出功
（2）若入射光频率为3b，则光电子最大初动能
15.以前农村家家户户灶房里都有用砖砌成的锅灶，旁边放着一个风箱。风箱是用来产生风力的设备，其结构如图虚线框内所示，A、B、C、D、E处为单向阀门，操作人员用手推拉拉杆。从而带动活塞在汽缸里左右运动，使空气通过进气口进入汽缸内，再由送风管道和出气口送入炉灶，使炉火旺盛。风箱也常用于炼铁。图中所示，风箱内汽缸容积为V0，送风管道和活塞的容积不计，大气压强为p0。将风箱的出气口与一容器的开口紧密相连，该容器的容积为V，容器里原有封闭空气的压强为p0，环境温度为T0，风箱和容器都具有良好的导热性。
(1)先不推拉拉杆，阀门E关闭，若环境温度升高到T，求容器内的气体压强p1；
(2)若环境温度保持T0不变，活塞从汽缸最右侧推至最左侧，再由最左侧拉回最右侧，此过程算推拉一次，则推拉10次活塞后，求容器内的气体压强p2。参考答案
一、单选题
1.【答案】B
【解析】因为氢原子发出3种不同频率的光子，根据，解得，氢原子从到释放的光子频率为，则能量为E的光子的频率为，故A错误；根据氢原子跃迁规律有，解得，故B正确；是氢原子从到释放的光子频率，所以处于基态的氢原子不能吸收频率为的光子，故C错误；根据波尔氢原子跃迁理论可知，处于激发态的氢原子辐射光子后，向低能态跃迁，则电子的电势能变小，动能增大，故D错误。
2.【答案】C
【解析】线圈在图示位置时通过线圈的磁通量最大为BS，故A错误；从图示位置开始计时感应电动势瞬时值的表达式为，故B错误；回路中的电动势有效值为，回路中电流的有效值为，故C正确；根据电功率的公式可知，故D错误；故选C。
3.【答案】D
【解析】吸收光谱和明线光谱的产生方法不同，同种物质吸收光谱中的暗线与明线光谱中的明线相对应，A、B错误；明线光谱是线状谱，C错误；明线光谱和吸收光谱都可以进行光谱分析，用来鉴别物质和确定化学组成，D正确．
4.【答案】D
【解析】升压变压器原副线圈的匝数之比为，A错误；根据变压器的功率关系有，又，整理得，可见通过R的电流与通过富阳负荷中心的电流之比，B错误；当富阳负荷中心负载增加时，功率增大，负载线路电流增大，则降压变压器原线圈中的电流增大，输电线损耗的电压增大，降压变压器原线圈上得到的电压减小，萧山负荷中心获得的电压将减小，C错误；当换用传统电网输电时，发电站输出功率，设萧山和富阳负荷中心负载为，则有，由于远距离输电线路等效电阻R增大，则输电的电流I变小，则发电站输出功率减小，D正确。故选D。
5.【答案】C
【解析】在升降机运动过程的某一段时间内，电流表示数I不变，且有I＞I0，则说明电源的路端电压增大了，由闭合电路欧姆定律知内电压减小，故总电流I总减小，又I总＝I＋I压，所以通过压敏电阻的电流减小，又由I＝知压敏电阻的阻值增大了，所以压敏电阻受的压力减小了，由牛顿第二定律可知，物块具有向下的加速度，处于失重状态，升降机可能向下匀加速运动，也可能向上匀减速运动，故C正确，A、B错误；因压敏电阻的阻值增大，电源总电流减小，电流表示数变大，故通过压敏电阻的电流一定比电梯静止时小，D错误。
6.【答案】C
【解析】纵坐标表示是不同速率的分子数所占的比例，温度100℃时，从横坐标可知气体分子的最高速率可达到以上，只是分子数所占的比例较小，A错误；温度升高分子的平均动能增加，平均速率也增加，是大量分子运动的统计规律，对个别的分子没有意义，并不是每个分子的速率都增加，即某个分子在0℃时的速率不一定小于100℃时的速率，B错误；温度是分子的平均动能的标志，温度升高，速率大的分子所占的比例增加，最大处对应的速率增大，C正确；温度升高，速率大的区间分子数所占比增加，速率小的区间分子数所占比减小，D错误。
7.【答案】D
【解析】经过玻璃砖的BC界面时，光的频率不变，根据 可知光子能量不发生变化，故A错误；
根据折射定律，画出光路图，如图所示
由几何关系可得r = 30°
由折射定律有
解得 ，即i = 60°
由几何关系可知，左侧激光从玻璃砖AB边射出的方向与竖直方向夹角为30°，故B错误；
根据题意，设时间为t，则激光的总能量为E = 2Pt
设光子总数为n，由爱因斯坦的质能方程式得，光子总能量为
光子总动量为
联立可得，照射到玻璃砖上光子的总动量为
由折射定律有
光子进入玻璃砖后的速度为
由于进入玻璃砖光子能量不变，则进入之后，光子的动量为
进入过程，由动量定理有 ，解得
由牛顿第三定律可知，该玻璃砖所受激光对它的作用力大小为 ，若在此玻璃砖BC边涂上有某种黑体材料，则光子被吸收，末动量为0，由动量定理可得
由牛顿第三定律可知，该玻璃砖所受激光对它的作用力大小为 ，故C错误，D正确。
二、多选题
8.【答案】BC
【解析】根据爱因斯坦的光电效应方程，光电子逸出金属板的最大初动能是Ek＝hν－W0，光电子从K到A根据动能定理有：eU＝Ek′－Ek，则有光电子到达A时的最大动能是eU＋hν－W0，故A错误；
在时间t内导线中的电荷量是q＝It，光电子个数：n＝＝，故B正确；
单位时间内的光电子数是k＝＝，射入光子的能量是E＝Nkhν＝hν，故C正确；
不改变入射光的频率，一定有光电子逸出，光电流不可能是0，故D错误。
9.【答案】ABD
【解析】大气的体积为，故A正确；
根据上述，解得，故B正确；
设大气层中气体的质量为m，地球的表面积为S，由大气压强产生的原因可知
解得，故C错误；
气体分子之间的距离为，故D正确。
10.【答案】ACD
【解析】设变压器副线圈的电压为，由变压器工作原理，解得，A正确；若仅将滑动触头向上滑动，则增大，故U2减小，电压表读数为，故电压表读数减小，B错误，C正确；若仅将滑动触头P2向上滑动，U2不变，R2减小，副线圈总电阻减小，I2增大，电压表读数为，故电压表示数U减小，D正确；故选ACD。
三、实验题
11.【答案】(1)交流；(2)A；(3)C
【解析】（1）根据变压器的工作原理可知，要完成该实验，除了选用电压表、导线外，还需要给变压器输入交变电流，需要选用低压交流电源。
（2）在探究变压器原、副线圈的电压与匝数四个物理量的关系时，需要确保其中两个物理量一定，可知实验中需要运用的科学方法是控制变量法。故选A。
（3）若为理想变压器，则有
解得
变压器实际上由于漏磁、线圈与铁芯存在电阻等原因，导致有一部分能量损耗，所以实际上原线圈的电压大于1.3V，则原线圈的输入电压可能为1.5V。故选C。
12.【答案】 （1） 偏小 （2）2500 （3） 1.60 32 减小
【解析】（1）由于电压表的分流，用图1所示的电路图对进行测量，测量值比真实值偏小。
（2）电阻箱的读数为。
（3）[3]由图3可知温度为35.0℃时对应的电压为，此时电阻为，实验设定恒定电流为，由图3可知，随着温度升高，热敏电阻两端的电压逐渐减小，热敏电阻的阻值随温度升高而减小。
四、计算题
13.【答案】(1)Pu→U＋He (2)
【解析】(1)衰变方程为Pu→U＋He
(2)设衰变后U和α粒子的速度大小分别为v2、v3，根据动量守恒定律有
m2v2＝m3v3
根据能量守恒定律有m2v22＋m3v32＝(m1－m2－m3)c2－hν
联立以上两式解得α粒子的动能Ek＝.
14.【答案】（1），；（2）
【解析】（1）根据光电效应方程
根据动能定理得，解得
根据图像得，解得
根据图像得，解得
（2）入射光频率为3b，则光电子最大初动能为
15.【答案】(1)
(2)
【解析】（1）E阀门关闭，容器封闭，则容器中的气体进行等容变化，初状态压强为，温度为，末状态温度为T，则
解得
（2）每推拉一次拉杆，风箱就向容器输送体积为的空气，则推拉10次，输送体积为的空气，且温度不变，则
解得

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