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1、第1页/共9页 高二第二学期期末试卷高二第二学期期末试卷 物理物理 一、单项选择题（本题共一、单项选择题（本题共 14 小题，每小题小题，每小题 3 分，共分，共 42 分。在每小题给出的四个选项中，只分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题意的。选对得有一项是符合题意的。选对得 3 分，错选、多选，该小题不得分）分，错选、多选，该小题不得分）1.如图所示为 粒子散射的实验装置图。对该实验的解释，下列说法合理的是（）A.原子内部存在质子B.原子核是由质子和中子组成的C.原子的正电荷在原子内部是均匀分布的D.原子的全部正电荷和绝大部分的质量都集中在一个很小的核上2.关于天然放射现象，下列说
2、法正确是（）A.天然放射现象说明原子具有核式结构B.若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小C.衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的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3.如图所示为氢原子能级的示意图。下列说法正确的是（）A.处于基态的氢原子只能吸收 13.6eV的能量实现电离B.处于基态的氢原子可以吸收能量为 13.0eV 的光子C.跃迁到 n=4能级的大量氢原子，最多可以向下跃迁辐射出 3 种频率的光子D.氢原子由基态跃迁到激发态后，核外电子动能减小，原子的电势能增大4.下列现象中，与原子核内部变化有关的是（）A.粒子散射现象B.衰变现象C.光电效应
3、现象D.原子发光现象的北京市清华大学附属中学2022-2023学年高二下学期期末物理试题第2页/共9页 5.随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。第 5 代移动通信技术（简称 5G）意味着更快的网速和更大的网络容载能力，“4G改变生活，5G改变社会”。与 4G相比，5G使用的电磁波，下列说法正确的是（）A.传播速度更大，相同时间传递的信息量更大B.频率更高，光子能量更大C.波长更大，更容易发生衍射现象D.不能发生干涉现象6.一束复色光沿半径方向射向一半圆形玻璃砖，发生折射而分为 a、b两束单色光，其传播方向如图所示。下列说法正确
4、的是（）A.若增大入射角，b光先发生全反射B.玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率C.在真空中a光的传播速度大于b光的传播速度 D.如果b光是绿光，那么a光可能是红光7.如图所示，理想变压器的原线圈接在220 2sin100Vut=的交流电源上，副线圈接有22R=的负载电阻，原、副线圈匝数之比为 5:1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是（）A.电压表的读数约为 62VB.电流表的读数为 10.0AC.原线圈的输入功率为 88WD.副线圈输出交流电的频率为 10Hz8.如图所示，线圈 A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈 B的两端连到电流表上，把线圈 A 装在线圈 B的里面。实
5、验中观察到，开关闭合瞬间，电流表指针向右偏转，则（）A 开关断开瞬间，电流表指针不偏转.第3页/共9页 B.开关闭合瞬间，两个线圈中的电流方向可能同为顺时针或逆时针C.开关闭合，向右移动滑动变阻器的滑片，电流表指针向右偏转D.开关闭合，向上拔出线圈 A 的过程中，线圈 B将对线圈 A 产生排斥力9.如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里匀强磁场，一带电粒子从圆周上的 P 点沿半径方向射入磁场若粒子射入磁场时的速度大小为1v，运动轨迹为PN；若粒子射入磁场时的速度大小为2v，运动轨迹为PM不计粒子的重力下列判断正确的是（）A.粒子带负电B.速度1v大于速度2v C.粒子以速度1v射入时，在磁场中运动
6、时间较长 D.粒子以速度1v射入时，在磁场中受到的洛伦兹力较大 10.如图所示，平行金属板 A、B 水平正对放置，分别带等量异号电荷一带电微粒水平射入板间，在重力和电场力共同作用下运动，轨迹如图中虚线所示，那么A 若微粒带正电荷，则 A 板一定带正电荷 B.微粒从 M 点运动到 N 点电势能一定增加C.微粒从 M 点运动到 N 点动能一定增加D.微粒从 M 点运动到 N 点机械能一定增加11.核能的发现是人们探索微观物质结构的一个重大成果，核能的利用可以有效缓解常规能源的短缺。原子核的比结合能（平均结合能）曲线如图所示，下列说法正确的有（）的.第4页/共9页 A.42He核比63Li核更稳定
7、B.14456Ba核比23592U的结合能更大 C.21H核的结合能约为1MeVD.两个21H核结合成42He核时吸收能量 12.如图所示，用铝板制成 U 形框，将一质量为 m的带电小球用绝缘细线悬挂在框中，使整体在匀强磁场中沿垂直磁场方向向左以速度 v 匀速运动，悬线拉力为 FT，则()A.悬线竖直，FTmgB.悬线竖直，FTmgC.悬线竖直，FTmgD.无法确定 FT的大小和方向13.麦克斯韦在前人研究的基础上，创造性地建立了经典电磁场理论，进一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。他大胆地假设：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例：圆形平
8、行板电容器在充、放电的过程中，板间电场发生变化，产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场。若某时刻连接电容器和电阻 R 的导线中电流 i的方向如图中所示，则下列说法正确的是（）A.两平行板间的电场正在增强B.该变化电场产生逆时针方向（俯视）的磁场C.该变化电场产生的磁场越来越强D.电路中的电流正比于板间的电场强度的大小14.托卡马克（Tokamak）是一种复杂环形装置，环心处有一欧姆线圈，四周是一个环形真空室，真空的第5页/共9页 室外部排列着环向场线圈和极向场线圈，如图所示。当欧姆线圈中通以变化的电流时，在托卡马克的内部会产生巨大的涡旋电场，将真空室中的等离子体加
9、速，从而达到较高的温度。再通过其他方式的进一步加热，就可以达到核聚变的临界温度。同时，环形真空室中的高温等离子体形成等离子体电流，与极向场线圈、环向场线圈共同产生磁场，在真空室区域形成闭合磁笼，将高温等离子体约束在真空室中，有利于核聚变的进行。已知真空室内等离子体中的带电粒子的平均动能与等离子体的温度 T 成正比，以下说法中正确的是（）A.托卡马克主要利用欧姆线圈产生的磁场对等离子体加速B.欧姆线圈中通以恒定电流时，托卡马克装置中的等离子体将不能发生核聚变C.极向场线圈和环向场线圈的主要作用是加热等离子体D.为了约束温度为 T 的等离子体在真空室内做圆周运动，所需要的垂直于真空室环面的磁感应强
10、度 B必须正比于温度 T 二、实验题（每空二、实验题（每空 2 分，共分，共 18 分）分）15.某实验小组用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”，可拆变压器如图所示。（1）以下给出的器材中，本实验需要用到的是_。A干电池 B学生电源 C实验室用电压表 D多用电表（2）关于本实验，下列说法正确的是_。第6页/共9页 A为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数 B因为使用的电压较低，通电时可直接用手接触裸露的导线进行连接 C实验时可以保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，探究副线圈匝数对副线圈电压的影响 D变压器开始正常工作后，通过铁芯导电将电能从原线圈传递到副线圈（3）可
11、拆变压器的铁芯是由相互绝缘的薄硅钢片叠压而成。如图所示，原线圈接交流电源，副线圈接入小灯泡。第一次，缓缓移动铁芯横条使铁芯完全闭合；第二次，另取一块与变压器铁芯横条尺寸相同的普通铁块替换铁芯横条，重复上述实验。两次均观察到小灯泡由暗变亮。以下说法正确的是_。A第二次实验中小灯泡更亮些 B用普通铁块和用铁芯横条相比，普通铁块更容易发热 C无论用普通铁块还是用铁芯横条，流经小灯泡的电流均为交变电流（4）如图所示的电路中，电压为 U0的交流电源通过阻值为 R0的定值电阻与一理想变压器的原线圈连接，一可变电阻 R 与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为 n1、n2。若保持 U0不变，将可变电阻
12、 R的阻值增大，则流经原线圈的电流_（选填“增大”“减小”或“不变”）；当可变电阻 R的阻值为_时（用 n1、n2和 R0表示），可变电阻 R 的功率最大。16.某同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律，该同学按如下操作步骤进行实验：第7页/共9页 a将注射器活塞移动到空气柱体积适中的位置，用橡胶塞密封注射器的下端，记录此时压力表上显示的气压值和压力表刻度尺上显示的空气柱长度b用手握住注射器前端，开始缓慢推拉活塞改变气体体积；c读出此时压力表上显示的气压值和刻度尺上显示的空气柱长度 d重复 b、c两步操作，记录 6 组数据，作pV图。（1）关于该同学在实验操作中存在的不当及其原因，下列叙述中
13、正确的是_。A实验过程中手不能握注射器前端，以免改变了空气柱的温度 B应该以较快的速度推拉活塞来改变气体体积，以免操作动作慢使空气柱的质量发生改变（2）实验室中有容积为 5mL和 20mL 的两种注射器供选择，为能用较小的力作用在活塞上使气体体积发生明显变化，选用容积为_mL的注射器更合适；实验中为了找到气体体积与压强的关系_（选填“需要”或“不需要”）测出空气柱的横截面积。（3）通过绘制的pV图像，该同学猜测：空气柱的压强跟体积成反比。你能够通过图像直观地帮助该同学检验这个猜想吗？请简要说明你的方案。（）三、计算题（本题共三、计算题（本题共 4小题，共小题，共 40分。要求写出必要的文字说明
14、、方程式和演算步骤。有数分。要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位）值计算的题，答案必须明确写出数值和单位）17.一台质谱仪的工作原理如图所示，电荷量为q、质量为m的正离子，从容器 A 下方的小孔飘入电压为U的加速电场，其初速度几乎为 0。这些离子经加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场中，最后打在照相底片MN的中点P上。已知，放置底片的区域MNL=，且OML=。（1）求离子进入磁场时的速度v的大小；（2）求磁场的磁感应强度B的大小；（3）某次测量发现底片MN左侧包括P点在内的区域损坏，检测不到离子，但右侧区域仍能正常检测到离子。若要使原
15、来打到底片中点的离子可以被检测，在不改变底片位置的情况下，分析说明可以采取哪些措施调节质谱仪。第8页/共9页 18.如图所示，某空间有一竖直向下的匀强电场，电场强度21.0 10 V/mE=，一块足够大的接地金属板水平放置在匀强电场中，在金属板的正上方高度0.8mh=的 a 处有一粒子源，盒内粒子以202.0 10 m/sv=的初速度向水平面的各个方向均匀放出质量为152.0 10kgm=，电荷量为121.0 10Cq=+的带电粒子，粒子最终落在金属板 b 上，若不计粒子重力，求：（结果保留两位有效数字）（1）粒子源所在 a点的电势；（2）带电粒子打在金属板上时的动能；（3）从粒子源射出的粒子
16、打在金属板上的范围（所形成的面积）；若使带电粒子打在金属板上的范围减小，可以通过改变哪些物理量来实现？19.如图所示，空间存在竖直向下的有界匀强磁场 B，一单匝边长为 L，质量为 m 的正方形线框 abcd放在水平桌面上，在水平外力作用下从左边界以速度 v匀速进入磁场，当 cd 边刚好进入磁场后立刻撤去外力，线框 ab边恰好到达磁场的右边界，然后将线框以 ab边为轴，以角速度 匀速翻转到图示虚线位置。已知线框与桌面间动摩擦因数为，磁场宽度大于 L，线框电阻为 R，重力加速度为 g，求：（1）当 ab 边刚进入磁场时，ab 两端的电压 Uab；（2）水平拉力 F的大小和磁场的宽度 d；（3）匀速
17、翻转过程中线框产生的热量 Q。20.利用如图甲所示的电路研究光电效应，以确定光电管中电子的发射情况与光照的强弱、光的频率等物理量间的关系。KA、是密封在真空玻璃管中的两个电极，K受到光照时能够发射电子。K与A之间的第9页/共9页 电压大小可以调整。移动变阻器的滑片，可以获得灵敏电流计示数I与电压表示数U之间的关系。（1）为了测得遏止电压，滑片P应该往a还是b端移动？（2）美国物理学家密立根通过该实验研究光电效应，从而验证了爱因斯坦光电效应方程的正确性。他在实验中测量出某种金属的遏止电压cU和与之对应的入射光的频率的多组数据，并利用这些数据作出cU图线，如图乙所示。已知元电荷191.60 10C
18、e=。求普朗克常量h的数值。（运算结果保留 2 位有效数字）（3）某同学设计了一种利用光电效应的电池，如图丙所示。K电极加工成球形，A电极加工成透明导电的球壳形状。已知K电极发射光电子的最小动能为k1E，最大动能为k2E，电子电荷量为e。假定照射到K电极表面的光照条件不变，单位时间射出的电子数目为N，所有射出的电子都是沿着球形结构半径方向向外运动，且忽略电子的重力及在球壳间的电子之间的相互作用。a求AK、之间的最大电势差mU，以及将AK、短接时回路中的电流I短；b在AK、间接上不同负载R时，电路中的电流可能会变化，求R在什么范围内变化，电流可保持不变。高二第二学期期末试卷高二第二学期期末试卷
19、物理物理 一、单项选择题（本题共一、单项选择题（本题共 14 小题，每小题小题，每小题 3 分，共分，共 42 分。在每小题给出的四个选项中，只分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题意的。选对得有一项是符合题意的。选对得 3 分，错选、多选，该小题不得分）分，错选、多选，该小题不得分）1.如图所示为 粒子散射的实验装置图。对该实验的解释，下列说法合理的是（）A.原子内部存在质子B.原子核是由质子和中子组成的C.原子的正电荷在原子内部是均匀分布的D.原子的全部正电荷和绝大部分的质量都集中在一个很小的核上【答案】D【解析】【详解】粒子散射实验现象为：绝大多数 粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前
20、进，但有少数 粒子发生了较大的偏转，并有极少数 粒子的偏转超过90，有的甚至几乎达到 180而被反弹回来。卢瑟福根据该实验现象提出了原子核式结构模型：原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转，故 ABC错误，D 正确。故选 D。2.关于天然放射现象，下列说法正确的是（）A.天然放射现象说明原子具有核式结构B.若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小C.衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的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【答案】C【解析】【详解】A天然放射现象说明原子核具有复杂结构，故 A 错误；B半衰期与外界
21、条件无关，故 B错误；C根据 衰变的本质可知 衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的，故 C正确；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，故 D错误；故选 C。3.如图所示为氢原子能级的示意图。下列说法正确的是（）A.处于基态的氢原子只能吸收 13.6eV的能量实现电离B.处于基态的氢原子可以吸收能量为 13.0eV 的光子C.跃迁到 n=4能级的大量氢原子，最多可以向下跃迁辐射出 3 种频率的光子D.氢原子由基态跃迁到激发态后，核外电子动能减小，原子的电势能增大【答案】D【解析】【详解】A处于基态的氢原子可以吸收大于等于 13.6eV的能量实现电离，故 A
22、错误；B由于不存在与基态能级差值为 13.0eV 的激发态，所以处于基态的氢原子不可以吸收能量为 13.0eV 的光子，故 B 错误；C根据 246C=可知跃迁到 n=4能级的大量氢原子，最多可以向下跃迁辐射出 6种频率的光子，故 C 错误；D氢原子由基态跃迁到激发态后，电子轨道半径变大，核外电子动能减小，原子的电势能增大，故 D正确。故选 D。4.下列现象中，与原子核内部变化有关的是（）A.粒子散射现象B.衰变现象C.光电效应现象D.原子发光现象【答案】B【解析】【详解】A 粒子散射实验表明了原子内部有一个很小的核，并没有涉及到核内部的变化，故 A错误；B衰变现象中核内的中子转化为质子，涉及
23、到原子核内部的变化，选项 B正确；C光电效应是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸出，没有涉及到原子核的变化，故 C 错误；D原子发光是原子跃迁形成的，即电子从高能级向低能级跃迁，释放的能量以光子形式辐射出去，没有涉及到原子核的变化，故 D错误。5.随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。第 5 代移动通信技术（简称 5G）意味着更快的网速和更大的网络容载能力，“4G改变生活，5G改变社会”。与 4G相比，5G使用的电磁波，下列说法正确的是（）A.传播速度更大，相同时间传递的信息量更大B.频率更高，光子能量更大C.波长更大，更容易发
24、生衍射现象D.不能发生干涉现象【答案】B【解析】【详解】A5G 使用的电磁波与 4G相比，在真空中的传播速度一样，都是光速，故 A 错误；B根据光子能量表达式 Eh=可知 5G使用的电磁波与 4G相比，频率更高，光子能量更大，故 B正确；C由于 5G使用的电磁波与 4G相比，频率更高，则波长越小，更不容易发生衍射现象，故 C错误；D5G 使用的电磁波，只要满足干涉条件，能发生干涉现象，故 D错误。故选 B。6.一束复色光沿半径方向射向一半圆形玻璃砖，发生折射而分为 a、b两束单色光，其传播方向如图所示。下列说法正确的是（）A.若增大入射角，b光先发生全反射B.玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折
25、射率C.在真空中a光的传播速度大于b光的传播速度 D.如果b光是绿光，那么a光可能是红光【答案】B【解析】【详解】B由图象可知，a 光的折射角大，根据折射定律可知，a 光的折射率大，故 B正确；A全反射临界角 1sinCn=为 可知 a 光的临界角小，若增大入射角，先发生全反射，故 A 错误；C根据 cvn=可知在真空中a光的传播速度小于b光的传播速度，故 C错误；Da 光的折射角大，可知 a 光的频率大，故如果b光是绿光，那么a光不可能是红光，故 D错误。故选 B。7.如图所示，理想变压器的原线圈接在220 2sin100Vut=的交流电源上，副线圈接有22R=的负载电阻，原、副线圈匝数之比
26、为 5:1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是（）A.电压表的读数约为 62V B.电流表的读数为 10.0A C.原线圈的输入功率为 88W D.副线圈输出交流电的频率为 10Hz【答案】C【解析】【详解】A电压表的读数约为 2111220 2V44V552UU=A错误；B电流表的读数为 211144A0.4A5522UIR=B错误；C原线圈的输入功率为 11 1220 0.4W88WPU I=C正确；D副线圈输出交流电周期为 22s0.02s100T=副线圈输出交流电的频率为 的11Hz50Hz0.02fT=D错误。故选 C。8.如图所示，线圈 A通过滑动变阻器和开关连接到电源上
27、，线圈 B的两端连到电流表上，把线圈 A 装在线圈 B的里面。实验中观察到，开关闭合瞬间，电流表指针向右偏转，则（）A.开关断开瞬间，电流表指针不偏转B.开关闭合瞬间，两个线圈中的电流方向可能同为顺时针或逆时针C.开关闭合，向右移动滑动变阻器的滑片，电流表指针向右偏转D.开关闭合，向上拔出线圈 A 的过程中，线圈 B将对线圈 A 产生排斥力【答案】C【解析】【详解】A.开关断开瞬间，线圈 B 中会产生感应电流阻碍穿过其的磁通量减小，所以电流表指针会偏转，故 A 错误；B.开关闭合瞬间，线圈 B中会产生感应电流阻碍穿过其磁通量增大，所以两个线圈中的电流方向一定相反，故 B 错误；C.开关闭合，向
28、右移动滑动变阻器的滑片，滑动变阻器接入回路的阻值减小，则线圈 A中的电流增大，线圈 B 中会产生感应电流阻碍穿过其的磁通量增大，所以感应电流的方向应和开关闭合瞬间时的相同，即电流表指针向右偏转，故 C正确；D.开关闭合，向上拔出线圈 A 的过程中，线圈 B中会产生感应电流阻碍穿过其的磁通量减小，表现为线圈B对线圈 A 产生吸引力，故 D 错误。故选 C。9.如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，一带电粒子从圆周上的 P 点沿半径方向射入磁场若粒子射入磁场时的速度大小为1v，运动轨迹为PN；若粒子射入磁场时的速度大小为2v，运动轨迹为PM不计粒子的重力下列判断正确的是（）的A.粒子带负电
29、B.速度1v大于速度2v C.粒子以速度1v射入时，在磁场中运动时间较长 D.粒子以速度1v射入时，在磁场中受到的洛伦兹力较大【答案】C【解析】【详解】A根据左手定则可知粒子带正电，故 A错误；B根据牛顿第二定律有 2mvqvBR=解得qBRvm=根据图中轨迹可知，12RR，则有 12vv故 B 错误；C粒子在磁场中的运动周期为 22RmTvqB=粒子在磁场中的运动时间为2tT=由图可知运动轨迹为PN对应的圆心角大于运动轨迹为PM对应的圆心角，故粒子以速度1v射入时，在磁场中运动时间较长，故 C正确；D粒子在磁场中受到的洛伦兹力大小为 FqvB=12vv，可知12FFmgC.悬线竖直，FTmg
30、D.无法确定 FT的大小和方向【答案】A【解析】【详解】设两板间的距离为 L，由于向左运动的过程中竖直板切割磁感线，产生动生电动势，由右手定则判断下板电势高于上板，动生电动势大小 EBLv，即带电小球处于电势差为 BLv 的电场中，所受电场力 F电qE电qELqBLvLqvB.设小球带正电，则所受电场力方向向上同时小球所受洛伦兹力 F洛qvB，方向由左手定则判断竖直向下，即 F电F洛，所以 FTmg.同理分析可知当小球带负电时，FTmg.故无论小球带什么电，FTmg，故 A正确，BCD错误 13.麦克斯韦在前人研究的基础上，创造性地建立了经典电磁场理论，进一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。他
31、大胆地假设：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例：圆形平行板电容器在充、放电的过程中，板间电场发生变化，产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场。若某时刻连接电容器和电阻 R 的导线中电流 i的方向如图中所示，则下列说法正确的是（）A.两平行板间的电场正在增强B.该变化电场产生逆时针方向（俯视）的磁场C.该变化电场产生的磁场越来越强D.电路中的电流正比于板间的电场强度的大小【答案】D【解析】【详解】A两平行板间的电场强度方向竖直向上，可知下极板带正电，上极板带负电，图中的电流方向向下，正电荷从下极板中流出，两平行
32、板间的电势差减小，故两平行板间的电场正在减小；B电容器放电电流正在增加，根据右手螺旋定则可知该变化电场产生顺时针方向（俯视）的磁场，故 B错误；C电容处于放电的过程，电路中的电流逐渐减小，该变化电场产生的磁场越来越弱，故 C 错误；D电路中的电流 UEdIRR=可知电路中的电流正比于板间的电场强度的大小，故 D 正确。故选 D。14.托卡马克（Tokamak）是一种复杂的环形装置，环心处有一欧姆线圈，四周是一个环形真空室，真空室外部排列着环向场线圈和极向场线圈，如图所示。当欧姆线圈中通以变化的电流时，在托卡马克的内部会产生巨大的涡旋电场，将真空室中的等离子体加速，从而达到较高的温度。再通过其他
33、方式的进一步加热，就可以达到核聚变的临界温度。同时，环形真空室中的高温等离子体形成等离子体电流，与极向场线圈、环向场线圈共同产生磁场，在真空室区域形成闭合磁笼，将高温等离子体约束在真空室中，有利于核聚变的进行。已知真空室内等离子体中的带电粒子的平均动能与等离子体的温度 T 成正比，以下说法中正确的是（）A.托卡马克主要利用欧姆线圈产生的磁场对等离子体加速 B.欧姆线圈中通以恒定电流时，托卡马克装置中的等离子体将不能发生核聚变 C.极向场线圈和环向场线圈的主要作用是加热等离子体 D.为了约束温度为 T 的等离子体在真空室内做圆周运动，所需要的垂直于真空室环面的磁感应强度 B必须正比于温度 T【答
34、案】B【解析】【详解】A托卡马克主要利用欧姆线圈变化磁场产生的电场对等离子体加速，故 A 错误；B恒定电流产生恒定磁场，恒定磁场不能激发电场，在装置内部不能产生电场，等离子体不能被加速，不能发生核聚变，故 B正确；C极向场线圈和环向场线圈的主要作用是将高温等离子体约束在真空室中，故 C 错误；D带电粒子平均动能与温度成正比，有 2m2kTv=洛伦兹力提供向心力 2vqvBmr=整理得 12mTBqrk=可知磁感应强度 B 正比于温度T，故 D错误。故选 B。二、实验题（每空二、实验题（每空 2 分，共分，共 18 分）分）15.某实验小组用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”，可拆变压器
35、如图所示。（1）以下给出的器材中，本实验需要用到的是_。A干电池 B学生电源 C实验室用电压表 D多用电表（2）关于本实验，下列说法正确的是_。A为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数 B因为使用的电压较低，通电时可直接用手接触裸露的导线进行连接 C实验时可以保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，探究副线圈匝数对副线圈电压的影响 D变压器开始正常工作后，通过铁芯导电将电能从原线圈传递到副线圈（3）可拆变压器的铁芯是由相互绝缘的薄硅钢片叠压而成。如图所示，原线圈接交流电源，副线圈接入小灯泡。第一次，缓缓移动铁芯横条使铁芯完全闭合；第二次，另取一块与变压器铁芯横条尺寸相同的普通铁
36、块替换铁芯横条，重复上述实验。两次均观察到小灯泡由暗变亮。以下说法正确的是_。A第二次实验中小灯泡更亮些 B用普通铁块和用铁芯横条相比，普通铁块更容易发热 C无论用普通铁块还是用铁芯横条，流经小灯泡的电流均为交变电流（4）如图所示的电路中，电压为 U0的交流电源通过阻值为 R0的定值电阻与一理想变压器的原线圈连接，一可变电阻 R 与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为 n1、n2。若保持 U0不变，将可变电阻 R的阻值增大，则流经原线圈的电流_（选填“增大”“减小”或“不变”）；当可变电阻 R的阻值为_时（用 n1、n2和 R0表示），可变电阻 R 的功率最大。【答案】.BD#DB .
37、C .BC#CB .减小 .2201nRn【解析】【详解】（1）1实验中需要输入交流电压和测量交流电压，故需要用学生电源交流输出端，需要使用多用电表的交流档；不需要使用干电池和实验室用电压表。故选 BD。（2）2 A为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故 A错误；B即使使用的电压较低，通电时也不可直接用手接触裸露的导线进行连接，直接用手接触裸露的导线进行连接会将人体并联在电路中，导致所测数据不准确，故 B错误；C实验时可以保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，探究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故C正确；D变压器开始正常工作后，通过电磁感应将电能从原线圈传递到副线圈，故 D
38、 错误。故选 C。（3）3 A第二次，另取一块与变压器铁芯横条尺寸相同的普通铁块替换铁芯横条后，普通铁块产生涡流增大了，变压器能量损失增大，灯泡变暗，故 A 错误;B用普通铁块和用铁芯横条相比，普通铁块产生涡流增大，更容易发热，故 B正确;C根据变压器的工作原理可知，无论用普通铁块还是用铁芯横条，流经小灯泡的电流均为交变电流，故 C正确。故选 BC。（4）4在原、副线圈匝数比一定的情况下，R增大，副线圈电流2I减小，根据原副线圈 与匝数的关系1221InIn=可知原线圈的电流减小；5把变压器等效为一个电阻R，0R当做电源内阻，输出功率为22002000()2UUPRRRRRRR=+当内外电阻相
39、等时输出功率最大，有0RR=根据1122UnUn=可得1122I RnI Rn=代入1221InIn=解得2201nRRn=16.某同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律，该同学按如下操作步骤进行实验：a将注射器活塞移动到空气柱体积适中的位置，用橡胶塞密封注射器的下端，记录此时压力表上显示的气压值和压力表刻度尺上显示的空气柱长度 b用手握住注射器前端，开始缓慢推拉活塞改变气体体积；c读出此时压力表上显示的气压值和刻度尺上显示的空气柱长度 d重复 b、c两步操作，记录 6 组数据，作pV图。（1）关于该同学在实验操作中存在的不当及其原因，下列叙述中正确的是_。A实验过程中手不能握注射器前端，以
40、免改变了空气柱的温度 B应该以较快的速度推拉活塞来改变气体体积，以免操作动作慢使空气柱的质量发生改变（2）实验室中有容积为 5mL和 20mL 的两种注射器供选择，为能用较小的力作用在活塞上使气体体积发生明显变化，选用容积为_mL的注射器更合适；实验中为了找到气体体积与压强的关系_（选填“需要”或“不需要”）测出空气柱的横截面积。（3）通过绘制的pV图像，该同学猜测：空气柱的压强跟体积成反比。你能够通过图像直观地帮助该同学检验这个猜想吗？请简要说明你的方案。（）【答案】.A .5 .不需要 .以压强 p 为纵坐标，以体积的倒数为横坐标，把实验中采集的各组数据在坐标纸上描点。若1pV图像中的各点
41、位于过原点的同一条直线上，就说明压强跟体积的倒数成正比，即压强与体积成反比【解析】【详解】（1）1 A实验过程中手不能握注射器前端，以免改变了空气柱的温度，使气体发生的不是等温变化，A正确；B应该以较慢速度推拉活塞来改变气体体积，以免操作动作快使空气柱的温度发生改变，B错误。故选 A。（2）2由于注射器长度几乎相同，容积为 5mL 注射器，横截面积小，用相同的力，产生较大的压强，使体积变化明显。3由于横截面积不变，只要知道空气柱长度之间的关系，就可以得到体积之间的关系，从而找到体积与压强之间的关系，因此不需要测出空气柱的横截面积。（3）4以压强 p 为纵坐标，以体积的倒数为横坐标，把实验中采集
42、的各组数据在坐标纸上描点。若1pV图像中的各点位于过原点的同一条直线上，就说明压强跟体积的倒数成正比，即压强与体积成反比。三、计算题（本题共三、计算题（本题共 4小题，共小题，共 40分。要求写出必要的文字说明、方程式和分。要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。有数演算步骤。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位）值计算的题，答案必须明确写出数值和单位）的17.一台质谱仪的工作原理如图所示，电荷量为q、质量为m的正离子，从容器 A 下方的小孔飘入电压为U的加速电场，其初速度几乎为 0。这些离子经加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场中，最后打在照相底片MN的中点P上。已知，放
43、置底片的区域MNL=，且OML=。（1）求离子进入磁场时的速度v的大小；（2）求磁场的磁感应强度B的大小；（3）某次测量发现底片MN左侧包括P点在内的区域损坏，检测不到离子，但右侧区域仍能正常检测到离子。若要使原来打到底片中点的离子可以被检测，在不改变底片位置的情况下，分析说明可以采取哪些措施调节质谱仪。【答案】（1）2vUqm=；（2）423UmBLq=；（3）见解析【解析】【详解】（1）离子加速过程，根据功能关系 212qUmv=得2vUqm=（2）离子进入磁场做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律2vqvBmr=根据题意34rL=得 423UmBLq=（3）)由(1)(2)可推得 12UmrB
44、q=可知，将 r增大的调整措施有增大加速电场的电压 U，或减小磁场的磁感应强度 B。18.如图所示，某空间有一竖直向下的匀强电场，电场强度21.0 10 V/mE=，一块足够大的接地金属板水平放置在匀强电场中，在金属板的正上方高度0.8mh=的 a 处有一粒子源，盒内粒子以202.0 10 m/sv=的初速度向水平面的各个方向均匀放出质量为152.0 10kgm=，电荷量为121.0 10Cq=+的带电粒子，粒子最终落在金属板 b 上，若不计粒子重力，求：（结果保留两位有效数字）（1）粒子源所在 a点的电势；（2）带电粒子打在金属板上时的动能；（3）从粒子源射出的粒子打在金属板上的范围（所形成
45、的面积）；若使带电粒子打在金属板上的范围减小，可以通过改变哪些物理量来实现？【答案】（1）80V（2）101.2 10J（3）可以减小 h 或者增大 E【解析】【分析】考查电场力做功，动能定理。【详解】（1）匀强电场竖直向下，b 板接地，有：21.0 100.8V80VaabUEh=（2）对粒子由动能定理得：2abK012qUEmv=解得：10K1.2 10JE=（3）粒子源射出的粒子打在金属板上的范围以粒子水平抛出为落点边界，由平抛运动知识可得：0 xv t=212hat=qEam=2sx=联立以上各式得：22024.0mmhvsEq=可以通过减小 h 或增大 E来实现。19.如图所示，空间
46、存在竖直向下的有界匀强磁场 B，一单匝边长为 L，质量为 m 的正方形线框 abcd放在水平桌面上，在水平外力作用下从左边界以速度 v匀速进入磁场，当 cd 边刚好进入磁场后立刻撤去外力，线框 ab边恰好到达磁场的右边界，然后将线框以 ab边为轴，以角速度 匀速翻转到图示虚线位置。已知线框与桌面间动摩擦因数为，磁场宽度大于 L，线框电阻为 R，重力加速度为 g，求：（1）当 ab 边刚进入磁场时，ab 两端的电压 Uab；（2）水平拉力 F大小和磁场的宽度 d；（3）匀速翻转过程中线框产生的热量 Q。【答案】（1）34BLv；（2）22B L vmgR+，22Lgv+；（3）244B LR【解
47、析】【详解】（1）感应电动势 EBLv=的根据欧姆定律EBLvIRR=则有3344abUIRBLv=（2）由受力分析得22AB L vFFmgmgR=+=+撤去拉力后，线框匀减速运动，则有212vxg=所以22vgdL=+（3）线框在绕 ab轴翻转过程中2mEBL=有效值22BLE=又142tT=产生焦耳热224234EB LQI RttRR=20.利用如图甲所示的电路研究光电效应，以确定光电管中电子的发射情况与光照的强弱、光的频率等物理量间的关系。KA、是密封在真空玻璃管中的两个电极，K受到光照时能够发射电子。K与A之间的电压大小可以调整。移动变阻器的滑片，可以获得灵敏电流计示数I与电压表示
48、数U之间的关系。（1）为了测得遏止电压，滑片P应该往a还是b端移动？（2）美国物理学家密立根通过该实验研究光电效应，从而验证了爱因斯坦光电效应方程的正确性。他在实验中测量出某种金属的遏止电压cU和与之对应的入射光的频率的多组数据，并利用这些数据作出cU图线，如图乙所示。已知元电荷191.60 10Ce=。求普朗克常量h的数值。（运算结果保留 2 位有效数字）（3）某同学设计了一种利用光电效应的电池，如图丙所示。K电极加工成球形，A电极加工成透明导电的球壳形状。已知K电极发射光电子的最小动能为k1E，最大动能为k2E，电子电荷量为e。假定照射到K电极表面的光照条件不变，单位时间射出的电子数目为N
49、，所有射出的电子都是沿着球形结构半径方向向外运动，且忽略电子的重力及在球壳间的电子之间的相互作用。a求AK、之间的最大电势差mU，以及将AK、短接时回路中的电流I短；b在AK、间接上不同负载R时，电路中的电流可能会变化，求R在什么范围内变化，电流可保持不变。【答案】（1）向 a端移动；（2）346.3 10J sh=；（3）ak2mEUe=，INe=短；bk12ERNe【解析】【详解】（1）为了测得遏止电压，K与A之间需接方向电压，故向a端移动。（2）设入射光的频率为，金属的逸出功为0W，由爱因斯坦光电效应方程，光电子最大初动能k0EhW=由动能定理ckeUE=得0cWhUee=由cU关系式及图像可知 cUhe=解得 346.3 10J sh=（3）a电子聚集在A电极后，使A极带负电，因此会在球内部建立一个从K指向A的反向电场，阻碍电子继续往A聚集。当AK、之间达到最大电势差mU，最大动能为k2E的电子都无法到达A极。根据动能定理 mk20eUE=可得 k2mEUe=A、K短接时，所有电子都能到达A极，短路电流即饱和电流 0IINe=短 b所有电子都能到达A极，电流就能保持0INe=不变，故AK之间的电压要满足 1UU 其中 k11EUe=则 k120EURINe=