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2025年1月高二物理期末考试1.20
物理
考试时间：75分钟
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2.请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
一、单选题
1.（本题4分）PM2.5是指直径小于2.5微米的悬浮颗粒物，可在光学显微镜下可以观察到，它漂浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后会进入血液对人体形成危害。下列关于PM2.5的说法中正确的是（　　）
A.PM2.5在空气中的运动属于分子的热运动
B.PM2.5的直径与大气中一个氮气分子直径接近
C.PM2.5的质量越小，其无规则运动越剧烈
D.由于PM2.5中的分子互相碰撞，使其在空中做无规则运动
2.（本题4分）关于做功、传热与内能变化的说法，正确的是（　　）
A.不通过做功的过程，物体的内能也可以改变
B.不对物体做功，物体的内能会保持不变
C.外力对物体做的功，物体就一定增加的内能
D.物体吸收热量，内能一定增加
3.（本题4分）衰变的核反应方程为，其半衰期为5.27年。已知的质量分别为、、，下列说法正确的是（　　）
A.该核反应中释放的能量为
B.该核反应中释放出的射线的穿透本领比射线强
C.若有16个，经过5.27年后一定只剩下8个
D.粒子是核外的电子电离形成的
4.（本题4分）2024年，中国科学院青藏高原研究所的科研人员利用矿物原位锂同位素分析法，在地幔中发现了来自海洋的锂元素，为研究青藏高原地质历史时期不同圈层的相互作用提供了新思路。已知锂的一种同位素的衰变方程为，此核反应过程发生了质量亏损。则下列说法中正确的是（　　）
A.此核反应从外界吸收能量
B.此核反应向外界放出能量
C.核比核多一个核子
D.核比核少一个核子
5.（本题4分）根据近代物理知识，你认为下列说法中正确的是（　　）
A.是核裂变反应
B.结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固
C.氡的半衰期为3.8天，现有16个氡原子核，经过7.6天后剩下4个氡原子核
D.大量氢原子从的激发态向低能级跃迁时，最多能辐射出6种不同频率的光子
6.（本题4分）下列没有利用反冲原理的是（　　）
A.喷气式飞机飞行
B.火箭飞行
C.章鱼游动
D.苹果下落
7.（本题4分）交流发电机的线圈匀速转动时产生正弦式交变电流，其电动势随时间变化的图像如图所示，下列说法正确的是（　　）
A.时，穿过线圈的磁通量的变化率最大
B.时，线圈位于中性面
时，穿过线圈的磁通量为零
D.发电机线圈转动的角速度为
二、多选题
8.（本题6分）以下叙述正确的是（　　）
A.若使放射性物质的温度升高，其半衰期将缩短
B.衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的
C.铀核衰变为铅核的过程中，要经过10次衰变和6次衰变
D.在这三种射线中，射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强
9.（本题6分）在光的照射下，金属中的电子从金属表面逸出的现象称为光电效应。如图所示，甲是研究光电效应的电路图，乙是光电流与电压的关系图像，下列说法正确的是（　　）
A.闭合开关，电子从阴极表面逸出后做减速运动
B.闭合开关，将滑动变阻器的滑片缓慢向右移动，电流表读数增大到某一值后不再增大
C.由图乙可知，③光子的频率大于①光子的频率
D.由图乙可知，①②是同种颜色的光，①的光强比②的小
10.（本题6分）在如图所示的电路中，是自感系数足够大的线圈，它的电阻可忽略不计，和是两个完全相同的小灯泡，下列说法正确的是（　　）
A.当闭合开关时，、同时亮，最后两灯一样亮
B.闭合开关后，亮后逐渐变暗，亮后逐渐变亮
C.当断开开关时，两灯同时熄灭
D.断开开关时，立即熄灭，亮一下然后逐新熄灭
第II卷（非选择题）
三、实验题
11.（本题6分）在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，老师在调配油酸酒精溶液的过程中向2mL的油酸中加无水酒精，直至总量达到；把油酸酒精溶液用胶头滴管一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入100滴时，量筒刻度显示刚好是，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下1滴溶液。完成后续操作后，得到的油膜轮廓图如图所示。已知坐标纸中正方形方格的边长为，则油膜的面积为___________（保留3位有效数字）；估测出油酸分子的直径为___________m（保留1位有效数字）。若要计算阿伏加德罗常数，还需知道油酸的___________（从“密度”“摩尔质量”或“摩尔体积”中选一个填入）。
12.（本题10分）某同学设计了如图装置来验证碰撞过程遵循动量守恒。在离地面高度为的光滑水平桌面上，放置两个小球和、其中与轻弹簧紧挨着但不拴接，弹簧左侧固定，自由长度时离桌面右边缘足够远，起初弹簧被压缩一定长度并锁定。a放置于桌面边缘，球心在地面上的投影点为O点。实验时，先将球移开，弹簧解除锁定，沿桌面运动后水平飞出。再将放置于桌面边缘，弹簧重新锁定。解除锁定后，球与球发生碰撞后，均向前水平飞出。重复实验10次。实验中，小球落点记为A、B、C。
（1）若球质量为，半径为；球质量为，半径为。球与球发生碰撞后，均向前水平飞出，则___________。
A.
B.
C.
D.
（2）为了验证碰撞过程遵循动量守恒，本实验中必须测量的物理量有___________。（填选项前的字母）
A.小球的质量和小球的质量
B.小球飞出的水平距离、、
C.桌面离地面的高度
D.小球飞行的时间
（3）关于本实验的实验操作，下列说法中不正确的是___________。（填选项前的字母）
A.重复操作时，弹簧每次被锁定的长度应相同
B.重复操作时发现小球的落点并不完全重合，说明实验操作中一定出现了错误
C.用半径尽量小的圆把10个落点圈起来，这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置
D.仅调节桌面的高度，桌面越高，线段的长度越长
（4）在实验误差允许的范围内，当所测物理量满足表达式___________，即说明碰撞过程遵循动量守恒。（用题中已测量的物理量表示）
（5）该同学还想探究弹簧锁定时具有的弹性势能，他测量了桌面离地面的高度，该地的重力加速度为，则弹簧锁定时具有的弹性势能。为___________。（用题中已测量的物理量表示）
四、解答题
13.（本题10分）一个质量为、以的速度飞来的网球被球拍击中，并以的速度
沿与原方向相反的方向弹回，网球与球拍相接触的时间为，试求：
（1）网球动量的变化；
（2）球拍对网球的平均作用力。
14.（本题13分）如图所示，一个宽度为磁感应强度为的匀强磁场，磁场的方向垂直于纸面向里，有一个带电粒子以向右的速度垂直于该磁场边界进入磁场，穿出磁场时速度方向和进入时的方向夹角为，不计粒子的重力。求：
（1）求粒子做圆周运动的轨道半径；
（2）带电粒子的比荷；
（3）带电粒子穿过磁场所用的时间。
15.（本题15分）如图，足够长水平U形光滑导轨固定在地面上，电阻不计，左端连接电阻。质量、宽度、阻值的杆ab垂直放置在导轨上，匀强磁场的磁感应强度，方向竖直向上，现给杆ab一个向右的水平初速度，杆ab运动的过程中始终和导轨垂直。求：
（1）杆ab刚开始运动时，电阻两端电压的大小；
（2）杆ab从开始运动到停下来，电阻上产生的焦耳热。
参考答案
1.C
【详解】
A.PM2.5在空气中的运动是固体颗粒、是分子团的运动，不是分子的热运动，A错误；
B.PM2.5的直径远大于一个氮气分子直径，B错误；
C.PM2.5的质量越小，温度越高，其无规则运动越剧烈，C正确；
D.由于周围大量空气分子对PM2.5碰撞的不平衡，使其在空中做无规则运动，D错误；故选C。
2.A
【详解】
AB.做功和传热都可以改变物体的内能，故A正确B错误；
C.外力对物体做2J的功，若物体与外界没有热交换，则内能一定增加2J，故C错误；
D.物体吸收热量时，如果对外做功，内能不一定增加故D错误。故选A。
3.B
【详解】
A.根据质能方程可知核反应中释放的能量为，故A错误；
B.根据三种射线的特点与穿透性，可知射线的穿透本领比射线强，故B正确；
C.半衰期是对大量原子核的统计规律，对少数原子核没有意义，故C错误；
D.衰变的实质是原子核内的一个中子转化为一个质子和一个β粒子，故D错误。故选B。
4.B
【详解】
AB.此核反应过程发生了质量亏损，根据质能方程可知，此核反应向外界放出能量，故A错误，B正确；
CD.核子数目等于质量数，核与核的质量数均为8，即核与核的核子数相等，故CD错误。故选。
5.A
【详解】
A.是核裂变反应，故A正确；
B.在原子核中，比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，故B错误；
C.半衰期对大量的原子核衰变的统计规律，对少量的原子核不适用，所以无法判断16个氡原子核，经过7.6天后剩下多少氡原子核，故C错误；
D.大量氢原子从的激发态向低能级跃迁时，根据可知最多能辐射出3种不同频率的光子，故D错误；故选。
6.D
【详解】AB．喷气式飞机、火箭飞行是利用喷气的方式而获得动力，利用了反冲运动，故AB正确，不符合题意；
C．章鱼在水中前行和转向是利用喷出的水的反冲作用，故C正确，不符合题意；
D．苹果下落是由于地球引力作用，不属于反冲运动，故D错误，符合题意。本题选择没有利用反冲现象的；故选D。
7.C
【详解】
A.时，由题图可知，此时感应电动势为0，则穿过线圈的磁通量的变化率为0，故A错误；
BC.时，由题图可知，此时感应电动势最大，穿过线圈的磁通量的变化率最大，穿过线圈的磁通量为零，线圈位于与中性面垂直的位置，故B错误，C正确；
D.由题图可知，周期为，发电机线圈转动的角速度为故D错误。故选C。
8.BD
【详解】
A.半衰期与元素的物理性质和化学性质无关，由元素自身决定，可知，若使放射性物质的温度升高，其半衰期不变，故A错误；
B.β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的，故B正确；
C.铀核（）衰变为铅核（）的过程中，令经过次衰变，次衰变，根据质量数与电荷数守恒有，解得故C错误。
D.在、、这三种射线中，射线的穿透能力最强，电离能力最弱，α射线的电离能力最强，穿透能力最弱，故D正确。故选BD。
9.BC
【详解】
A.由图甲知光电管中的电场方向水平向右，电子从金属板逸出后，受到水平向左的电场力，电子做加速运动，A错误；
B.向右移动滑动变阻器，光电管中电压增大，当光电管中的电流达到饱和光电流时，电流表示数将不再增大，B正确；
C.根据光电效应方程结合遏止电压整理得③光子的遏止电压大于①光子的遏止电压，所以③光子的频率大于①光子的频率，C正确；
D.①、②遏止电压相同，①、②频率相同，所以①、②是同种颜色的光，①的饱和光电流大于②的饱和光电流，①的光强比②的大，D错误；故选BC。
10.BD
【详解】AB．开关闭合瞬间，L1和L2同时亮，由于线圈L的自感现象，L中的电流逐渐增大并达到最大，此时L1中电流逐渐减小并趋于零，L2中电流增大，因此闭合开关后，L1亮后逐渐变暗，L2亮后逐渐变亮，故A错误，B正确；CD．开关断开后，由于L2中无电流，因此L2立即熄灭，L1与线圈L构成闭合回路，由于自感现象，因此L1会亮一下然后逐渐熄灭，电流方向从B通过L1流到A，故C错误，D正确。故选BD。
11. ；摩尔体积
【详解】
计算油膜面积时，超过半格取整格，不到半格舍去，油膜的面积约；1滴酒精油酸溶液中含油酸的体积由于分子是单分子紧密排列的，因此分子直径为
根可知还需要知道摩尔体积。
12.A（2）AB（3）B（4）
【详解】
（1）为保证两球碰后均向前水平飞出，则必须满足，为保证两球发生对心正碰，则必须满足。故选A.
（2）小球沿桌面飞出后做平抛运动，水平方向有求得
由于各小球沿桌面飞出后竖直方向下落的高度相等，所以在空中运动的时间相等，
本实验需要验证的表达式为
即
即
因此，本实验中必须测量的物理量有小球的质量和小球的质量，小球飞出的水平距离、、。故选。
（3）A.为保证小球每次与小球碰撞前的速度相等，所以重复操作时，弹簧每次被锁定的长度应相同，故A正确；
B.因实验存在误差，所以重复操作时小球的落点并不完全重合，这是正常现象，并不说明实验操作中一定出现了错误，故B错误；
C.用半径尽量小的圆把10个落点圈起来，这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置，故C正确；
D.由于小球在未与小球碰撞的情况下沿桌面水平飞出时的速度相同，桌面越高，小球在空中运动时间越长，线段的长度就越长，故D正确。故选B
（4）由（2）的推导可得，本实验最终需要验证的表达式为
（5）根据机械能守恒，可得根据平抛运动知识，
可得联立，求得
13.，方向与初速度方向相反（2），方向与初速度方向相反
【详解】
（1）设网球飞来的速度方向为正方向，网球的初速度，反弹后的速度为，所以网球动量的变化
所以网球动量的变化大小为，方向与初速度方向相反；
（2）由动量定理
解得
球拍对网球的平均作用力大小为，方向与初速度方向相反。
14.（1）；（2）；（3）
【详解】（1）作出带电粒子的运动轨迹如图所示
根据几何关系可得带电粒子在磁场中运动的半径为
（2）根据牛顿第二定律有
整理可得带电粒子的比荷
（3）带电粒子做圆周运动的周期为
带电粒子穿过磁场所用的时间为
15.（1）（2）
【详解】
（1）杆向右运动切割磁感线，此时杆产生的电动势为
回路感应电流为
此时两端的电压为
（2）整个过程，根据能量守恒
再根据
解得

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