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2024-2025学年东校区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：选择性必修二第二，三，四章，选择性必修三。
一、单选题（共7小题，每题4分）
1.汤姆孙在实验中让一束电子经过电场加速后，通过多晶晶体得到了如图所示的衍射图样。已知电子质量为，加速后电子速度为，普朗克常量为，则（　　）
A. 该图样说明电子具有粒子性 B. 该实验中电子的德布罗意波波长为
C. 加速电压越大，电子的物质波波长越长 D. 加速电压越大，电子的粒子性越明显
2.图甲为LC振荡电路，通过P点的电流如图乙所示，P点电流向左为正，下列说法正确的是(　　)
A. 0到t1电容器上极板带正电 B. t1到t2电容器中的电场能增大
C. 在t3时刻，线圈中的磁场能最大 D. 增大电容器两板间距，振荡电流的周期将减小
3.科学家用放射性材料作为发电能源为火星车供电。中的Pu元素（），其半衰期是87.7年，若有87.5%的Pu原子核发生衰变大约需经过（　　）
A. 43.85年 B. 87.7年 C. 175.4年 D. 263.1年
4.如图甲所示，小型交流发电机通过电刷和理想变压器原线圈连接，变压器副线圈两端接电阻R。已知发电机线圈匝数为10，变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，变压器原线圈中电流随时间变化规律如图乙所示，则发电机线圈从图示位置开始转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为(　　)
A. B. C. D.
5.一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω，为理想交流电流表，U为正弦式交流电源电压，输出电压的有效值恒定。当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比值为(　　)
A. 2
B. 3
C. 4
D. 5
6.一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻、为定值电阻，电流表和电压表均为理想交流电表，U为正弦交流电源，输出电压的有效值恒定。当开关S由断开变为闭合时，下列对两电表的示数变化情况判断正确的是(　　)
A. 电压表示数增大 B. 电压表示数减小
C. 电流表示数增大 D. 电流表示数减小
7.一小型交流发电机，共有n匝线圈(电阻不计), 匀强磁场中绕轴以角速度ω匀速转动，产生的感应电动势如图所示．用电阻为R的输电线给电阻为RL的小灯泡输电，小灯泡正常发光，则下列说法正确的是(　　)
A. 若仅减小ω，小灯泡的亮度不变
B. t1时刻线圈中磁通量的变化率为Em
C. 小灯泡的额定电流为
D. 小灯泡的额定功率为
二、多选题（共3小题，每题6分）
8.图甲为风力发电的简易模型。在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁体转动，磁体下方的线圈与电压传感器相连。在某一风速时，电压传感器显示如图乙所示正弦规律变化，则 (　　)
A. 永磁体的转速为10 r/s
B. 线圈两端电压的有效值为6 V
C. 交流电压的表达式为u=12sin 5πt V
D. 该交流电可以直接加在击穿电压为9 V的电容器上
9.如图所示为远距离输电的原理图，升压变压器的变压比为m，降压变压器的变压比为n，输电线的电阻为R，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂输出的电压恒为U，若由于用户的负载变化，使电压表V2的示数减小ΔU，则下列判断正确的是(　　)
A. 电流表A2的示数减小了 B. 电流表A1的示数增大了
C. 电压表V1的示数不变 D. 输电线损失的功率增加了
10.为了保证行车安全和乘客身体健康，动车上装有烟雾报警装置，其原理如图所示。M为烟雾传感器，其阻值RM随着烟雾浓度的改变而变化，电阻R为可变电阻。车厢内有人抽烟时，烟雾浓度增大，导致S两端的电压增大，装置发出警报。下列说法正确的是(　　)
A. RM随烟雾浓度的增大而增大 B. RM随烟雾浓度的增大而减小
C. 若要提高报警灵敏度可减小R D. 若要提高报警灵敏度可增大R
三、实验题（共2小题，共16分）
11.图1是利用气体压强传感器探究“一定质量的理想气体在温度不变时，其压强p与体积V的关系”的实验装置．主要实验步骤如下：
①把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器通过一段软橡胶管与气体压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接；
②移动活塞，记录注射器的刻度值V，以及对应计算机显示的气体压强值p；
③用图像处理实验数据。
(1)要使图像为线性关系，则x是________（选填“p”或“”）。
(2)为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是_______（多选，填正确答案标号）。
A．在注射器活塞上涂润滑油
B．移动活塞要缓慢
C．不得用手握住注射器封闭气体部分
(3)如果实验操作规范且正确，但是由于软橡胶管内气体体积的影响，图2中正确的图像应该是____________（选填“a”“b”或“c”）。
12.某实验小组为研究保温式自动电饭锅中用于监测温度的热敏电阻RT的特性，设计了以下实验：
(1)首先利用多用电表粗略测量与电饭锅中型号相同的热敏电阻常温状态下的阻值，多用电表的旋钮置于电阻“×100”的挡位时示数如图甲所示，则该热敏电阻的阻值为________ Ω；
(2)该实验小组为了进一步探究热敏电阻的特性，设计了图乙所示的电路，电路中的电表均为理想电表，定值电阻R0＝2 kΩ；
①开关闭合前，滑动变阻器的滑动触头应置于最________(选填“左”或“右”)端；
②某次实验，电压表V1、V2的示数分别为3.0 V、4.5 V，则热敏电阻的阻值为________ kΩ；
(3)通过多次实验，作出热敏电阻的阻值随温度变化的图像如图丙所示，当RT＝2 kΩ时，热敏电阻所处环境的温度约为________℃；
(4)该自动电饭锅采用感温磁控元件(图中虚线框内)控制加热电路通或断，当磁控元件输入端a、b间的电压大于某一值时开关S闭合，加热电路接通。若设定锅内温度低于60 ℃时，加热电路接通，则下列电路符合要求的是________(选填“A”或“B”)。
四、计算题（共3小题，共38分）
13.一个容器内部呈不规则形状，为测量它容积，在容器上插入一根两端开口的玻璃管，接口用蜡密封。玻璃管内部横截面积为S，管内一静止水银柱封闭着长度为的空气柱，如图所示，此时外界的温度为。现把容器浸在温度为的热水中，升温过程中气体内能增加了、气体对外界做的功为，水银柱静止时下方的空气柱长度变为。实验过程中认为大气压没有变化，水银没有溢出。求：
(1)气体吸收的热量；
(2)容器的容积。
14.某型号压力锅的结构如图所示。盖好密封锅盖，将横截面积为的限压阀套在气孔2上，此时气孔1使锅内气体与外界连通，外界气体的压强为，温度为。给压力锅加热，当锅内气体温度升高到时，气孔1处就会被活塞封闭，防止气体排出，对锅体产生密封作用。给压力锅继续加热，当锅内气体温度升高到时，限压阀会被顶起，及时将锅内多余气体排出，保证压力锅的安全。不计一切摩擦，重力加速度取，求：
（1）当气孔1被密封时，此时气体的密度与加热前气体的密度的比值；
（2）限压阀的质量；
（3）如果空气的内能与温度之间的关系为，其中n为气体的物质的量，普适气体常数，空气的摩尔质量为，求高压锅内空气在定容下的比热容。（计算结果保留三位有效数字）
15.如图所示，上端带有卡口的横截面积为S、高为L的导热性能良好的气缸中用一光滑的活塞B封闭着一定质量的理想气体A，气缸底部与U形水银气压计(U形管内气体体积忽略不计)相连，已知气体内能U与热力学温度T的关系为U＝αT，其中α为已知常数，活塞B的质量为m，重力加速度为g，大气压强为p0，水银的密度为ρ，环境温度为T0时，活塞离缸底的距离为L。求：
(1)环境温度为T0时，U形气压计两侧水银面的高度差Δh；
(2)环境温度由T0缓慢升高至T0过程中，气体吸收的热量。解析答案
一、单选题
1.【答案】D
【解析】该图样说明电子的衍射性，说明电子的波动性，故A错误；该实验中电子的德布罗意波波长，故B错误；加速电压越大，电子速度越大，根据B分析可知，电子的物质波波长越短，故C错误；加速电压越大，电子的物质波波长越短，粒子性越明显，故D正确。
2.【答案】D
【解析】根据题图乙可知，0到t1内电流逐渐减小，则磁场能逐渐减小，电场能逐渐增大，电容器被充电，且电流为正方向，即电流方向为逆时针方向，可知下极板带正电，上极板带负电，故A错误；t1到t2内电流逐渐增大，则磁场能逐渐增大，电场能逐渐减小，故B错误；在t3时刻，电流为0，则线圈中的磁场能最小，故C错误；增大电容器两板间距，根据C＝，T＝2π，可知电容减小，振荡电流的周期减小，故D正确。
3.【答案】D
【解析】根据衰变规律有，解得年
4.【答案】C
【解析】发电机线圈从图示位置开始转过90°的过程中，设发电机线圈面积为S、匝数为N，原线圈回路总电阻为R总，原线圈位置磁感应强度为B，则原线圈通过的电荷量为，其中，解得，再根据，可知发电机线圈从图示位置开始转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为，故选C。
5.【答案】B
【解析】解法一(基本原理法)
变压器原、副线圈匝数的比值用k表示，根据题意，当开关S断开时，电流表示数为I，有U＝IR1＋U1，由＝＝k及功率关系U1I＝U2I2，可得＝＝k，即副线圈输出电流为I2＝kI，U2＝I2(R2＋R3)＝kI(R2＋R3)，当开关S闭合时，电流表示数为4I，则有U＝4IR1＋U1′，由＝k及功率关系U1′·4I＝U2′I2′，可得＝k，即副线圈输出电流为I2′＝4kI，U2′＝I2′R2＝4kIR2，联立解得k＝3，选项B正确。
解法二(能量守恒法)
根据变压器原、副线圈电流与线圈匝数之间的关系，原、副线圈匝数的比值用k表示，则＝k，则根据能量守恒定律，可知当开关断开时，电流为I，有UI＝I2R1＋(kI)2(R2＋R3)，当开关闭合时，电流为4I，有4UI＝(4I)2R1＋(4kI)2R2，联立解得k＝3，故选项B正确。
6.【答案】C
【解析】开关断开时原线圈两端电压为；副线圈两端电压为，副线圈电流为，电流表示数为，设开关闭合时原线圈两端电压为，副线圈两端电压为，副线圈电流为，电流表示数为，故电压表示数不变；且，即电流表示数增大。故选C。
7.【答案】D
【解析】若仅减小ω，线圈产生的感应电动势减小，小灯泡的亮度减小，故A错误．t1时刻线圈中产生感应电动势的大小为Em，则t1时刻线圈中磁通量的变化率＝，故B错误．电路中最大电流Im＝，小灯泡的额定电流I＝＝，故C错误．小灯泡的额定功率Pe＝I2RL＝，故D正确．
二、多选题
8.【答案】BC
【解析】由题图乙可知，交流电的周期为T=0.4 s，故永磁体的转速为n== r/s=2.5 r/s，故A错误；由题图乙可知电压的最大值为12 V，故有效值U==6 V，故B正确；周期T=0.4 s，故ω== rad/s=5π rad/s，故交流电压的表达式为u=12sin 5πt V，故C正确；该交流电压的最大值大于电容器的击穿电压，故不能直接加在击穿电压为9 V的电容器上，故 D错误。
9.【答案】BC
【解析】发电厂的输出电压恒定，升压变压器的变压比恒定，所以V1的示数不变，C正确；设降压变压器原线圈两端电压变化量为ΔU1，根据理想变压器的变压规律，对于降压变压器有＝n，由于发电厂输出电压不变，A1的示数增加了ΔI1＝＝n，根据理想变压器的变流规律有＝，解得A2的示数增加了ΔI2＝n·ΔI1＝n2，A错误，B正确；输电线上损失的功率增加了ΔP＝(I变化前＋ΔI1)2R－I变化前2R＝(ΔI1)2R＋2I变化前ΔI1≠，所以D错误．
10.【答案】BD
【解析】烟雾浓度增大，S两端的电压增大，电路中电流增大，故电路的总电阻减小；RM随烟雾浓度增大而减小，故A错误，B正确；R越大，传感器RM与它并联后的电阻越接近RM，当烟雾浓度增大，RM减小，电路总电阻减小明显，电路中电流增大明显，导致S两端的电压增大明显，提高了灵敏度；R越小，传感器RM与它并联后的电阻越接近R，当烟雾浓度增大，RM减小，电路总电阻减小不明显，电路中电流增大不明显，导致S两端的电压增大不明显，降低了灵敏度，故C错误，D正确
三、实验题
11.【答案】(1)　　(2)BC　　(3)c
【解析】（1）根据，可得
要使图像为线性关系，则x是。
（2）为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是移动活塞要缓慢，不得用手握住注射器封闭气体部分。
（3）软橡胶管内气体体积不可忽略时，设为，则有
可得
可知
即图像是一条纵轴截距为负值，斜率为正值的倾斜直线。
12.【答案】(1)3 200　(2)①左　②3　(3)38　(4)B
【解析】(1)根据题图甲可知该热敏电阻的阻值为RT＝32×100 Ω＝3 200 Ω。
(2)①为保护电路元件，应使闭合开关后分压电路的电压为零，所以开关闭合前，滑动变阻器的滑动触头应置于最左端。
②根据串联分压规律可得＝
解得RT′＝3 kΩ。
(3)由题图丙可知，当RT＝2 kΩ时，热敏电阻所处环境的温度约为38 ℃。
(4)根据串联分压规律可知阻值越大时分压越大，由题图丙可知，RT随温度降低而升高，而根据题意可知锅内温度低于60 ℃时，磁控元件输入端a、b间的电压应始终大于某一值，即a、b间的电压应随温度的降低而增大，所以符合要求的是电路B。
四、计算题
13.【答案】(1)；(2)
【解析】(1)根据热力学第一定律有，解得
(2)根据分析可知，该变化为等压变化，根据盖吕萨克定律有，解得
14.【答案】（1）；（2）0.1kg；（3）
【解析】（1）设当气孔1被密封时，此时气体的质量为，加热前气体的质量为，压力锅的容积为，当锅内气体温度升高到时，原压力锅内的气体等压膨胀后的体积为，取加热前压力锅中的气体为研究对象，由盖-吕萨克定律得
解得
由，
解得
当气孔1刚被密封时，此时锅内气体体积与加热前锅内气体的体积相等，知当气孔1被密封时，此时气体的密度与加热前气体的密度的比为
（2）气孔1被密封后，对锅内气体，发生等容变化，刚密封时
限压阀刚被顶起前瞬间
根据查理定律
则此时锅内气体压强为
对限压阀，根据平衡条件
解得
（3）如果空气的内能与温度之间的关系为，则当内能增加时，
温度增加
内能增加时，因为气体体积不变，无外界做功，根据热力学第一定律，
气体吸收热量
根据比热容的公式
其中气体质量
整理得
15.【答案】(1)　(2)αT0＋ (p0S＋mg)
【解析】(1)设稳定后气缸内气体的压强为p1，对活塞，根据平衡条件得mg＋p0S＝p1S，
对水银柱，有p1＝p0＋ρgΔh，
解得Δh＝
(2)缓慢升高环境温度，活塞B上升，气体发生等压变化，U形管内侧水银面的高度差不变，设活塞B刚好到达容器口时，温度为T1，
由等压变化规律得＝
解得T1＝T0之后，气体温度由T0升高至T0，
气体发生等容变化。整个过程中，气体对外界做的功，W＝－p1(LS－LS)，
由热力学第一定律得ΔU＝α(T0－T0)＝Q＋W
解得Q＝αT0＋ (p0S＋mg)。

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