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期末模拟卷01（选必二全册和选必三全册）-【鼎力同步】2022-2023年高二物理下学期期中期末模型方法大单元综合专练（人教版2019）（解析版）
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这是一份期末模拟卷01（选必二全册和选必三全册）-【鼎力同步】2022-2023年高二物理下学期期中期末模型方法大单元综合专练（人教版2019）（解析版），共16页。试卷主要包含了本试卷分第I卷两部分，试题范围等内容，欢迎下载使用。
班级 姓名 学号 分数
（考试时间：90分钟 试卷满分：100分）
注意事项：
1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、学号填写在试卷上。
2．回答第I卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题上方的答题表中。
3．回答第II卷时，将答案直接写在试卷上。
4．试题范围：人教版（2019）选择性必修二全册和选择性必修三全册。
第Ⅰ卷（选择题 共48分）
一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）
1．陆游在诗作《村居山喜》中写到“花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴”。关于“花气袭人”，下列说法正确的是（ ）
A．“花气袭人”的主要原因是因为有微风吹过的缘故
B．“花气袭人”说明分子之间存在着相互作用力
C．温度越高，“花气袭人”现象越明显
D．温度升高，每个分子的运动速率都会增大
【答案】C
【详解】AB．“花气袭人”的主要原因是气体分子在永不停息地做无规则运动，故AB错误；
CD．温度升高，分子的平均动能增大，“花气袭人”现象越明显，但并非每一个分子的运动速率都增大，故C正确，D错误。故选C。
2．上珠峰、下矿井、入海港、进工厂、到田间，5G网络正在加速赋能千行百业实现数字化生产。产生5G无线电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻（ ）
A．线圈中磁场的方向向上
B．线圈中感应电流的方向与图中电流方向相反
C．线圈储存的磁场能正在增加
D．电容器两极板间电场强度正在变大
【答案】D
【详解】A．根据安培定则，线圈中磁场的方向向下，故A错误；
B．电容器在充电，电流减小，根据楞次定律，线圈中感应电流的方向与图中电流方向相同，故B错误；
C．电流减小，线圈储存的磁场能正在减小，故C错误；
D．电容器在充电，电容器两极板间电场强度正在变大，故D正确。故选D。
3．2022年3月23日，王亚平在“天宫课堂”中，将挤有水球的两块板慢慢靠近，直到两个水球融合在一起，再把两板慢慢拉开，水在两块板间形成了一座“水桥”。如图甲所示，为我们展示了微重力环境下液体表面张力的特性。“水桥”表面与空气接触的薄层叫表面层，已知分子间作用力F和分子间距r的关系如图乙。下列说法正确的是（ ）
A．能总体反映该表面层的水分子之间相互作用的是乙图中的B位置
B．“水桥”表面层水分子间的分子势能与其内部水分子相比偏小
C．王亚平把两板慢慢拉开，水在两块板间形成了一座“水桥”的过程水的分子力做负功
D．王亚平放开双手两板吸引到一起，该过程水分子间的作用力与分子间的距离的关系与乙图的A到B过程相对应
【答案】C
【详解】A．在“水桥”内部，分子间的距离在r0左右，分子力约为零，而在“水桥”表面层，分子比较稀疏，分子间的距离大于r0，因此分子间的作用表现为相互吸引，从而使“水桥”表面绷紧，所以能总体反映该表面层里的水分子之间相互作用的是C位置，故A错误；
BC．分子间距离从r0左右增大到大于r0的过程中，分子力表现为引力，做负功，则分子势能减小，所以“水桥”表面层中两水分子间的分子势能与其内部水相比偏大，故B错误，C正确；
D．王亚平放开双手两板吸引到一起，分子间作用力为引力，该过程水分子间的作用力与分子间的距离的关系与乙图的BC到过程相对应，故D错误。故选C。
4．自然界中一些放射性重元素往往会发生一系列连续的递次衰变，又称为放射系或衰变链。每个放射性衰变系都有一个半衰期很长的始祖核素，经过若干次连续衰变，直至生成一个稳定核素。已知的衰变链如图所示。下列判断中正确的是（ ）
A．图中的横坐标表示核电荷数，纵坐标表示质量数
B．衰变最终生成的稳定核素为
C．衰变最终生成的稳定核素，共有两种不同的衰变路径
D．衰变最终生成的稳定核素，共发生了7次α衰变，4次β衰变
【答案】D
【详解】A．的核电荷数为92，核子数为235，中子数为143，结合衰变链图可知，图的横坐标表示核电荷数，而纵坐标表示中子数，故A错误；
B．查图可知，最终生成的稳定核素的核电荷数为82，核子数为该核为，故B错误；
C．由图可知，衰变为后，接下来可能发生α衰变生成，亦可能发生β衰变生成，而衰变至后亦存在两条衰变路径，所以衰变生成，共有四条不同的衰变路径，故C错误；
D．由图结合前面C项的分析可知，无论沿任何一条路径，最终都是发生7次α衰变，4次β衰变，故D正确。
故选D。
5．氢原子能级如图甲所示，一群处于能级的氢原子，向低能级跃迁时发出多种光，分别用这些光照射图乙电路的阴极K，其中3条光电流I随电压U变化的图线如图丙所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62eV到3.11eV之间。则下列说法不正确的是（ ）
A．图甲中氢原子从能级向低能级跃迁时能发射出3种频率的可见光
B．图乙中当滑片P从a端移向b端过程中，光电流I一直增大
C．图丙中b光和c光在光强不同的情况下，电路中饱和电流值可能相同
D．若图丙中3条图线为照射过程中得到的可见光，则a光是氢原子从的能级向能级跃迁时发出的
【答案】B
【详解】A．氢原子从n=5能级向低能级跃迁时能辐射出种频率的光，其中只有从n=5能级跃迁到n=2能级、n=4能级跃迁到n=2能级及n=3能级跃迁到n=2能级发出的光为可见光。故A正确；
B．由图乙可知，当滑片P从a端移向b端过程中，从a到c电压负向减小，从c到b电压正向增大，所以光电流I增大，当所有的光电子都能到达A极板时，滑片移动光电流不再增大，故当滑片P从a端移向b端过程中，光电流I可能先增大后不变。故B错误；
C．由图丙可知，b光的饱和光电流小于c光的饱和光电流，故在b光和c光强度不同的情况下，电路中饱和电流值不一定相同。故C正确；
D．由图丙可知a光的遏止电压最大，由可知a光的能量最大，在一群处于n = 5能级的氢原子，向低能级跃迁时发出的可见光中从n=5能级向n=2能级跃迁的辐射的光电子能量最大。故D正确。
本题选不正确的，故选B。
6．随着疫情管控放开及稳增长政策持续发力，全国发电量、用电量出现明显回升。图甲是一台小型交流发电机的示意图，两极间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，图中电表均为理想交流电表，内阻不计的矩形线圈绕垂直于磁场方向的水平轴沿逆时针方向匀速转动，矩形线圈通过滑环接一理想变压器，滑动触头上下移动时可改变变压器副线圈的输出电压，副线圈接有可调电阻，从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的交变电动势随时间变化的图像如图乙所示，以下判断正确的是（ ）
A．电压表的示数为
B．在到时间内，穿过发电机线圈的磁通量逐渐增大
C．若滑头的位置不变、不变时，而把发电机线圈的转速增大一倍，则变压器的输出功率将增大到原来的倍
D．若滑动触头的位置向上移动、不变时，电流表读数将减小
【答案】C
【详解】A．电压表显示的是有效值，则有故A错误；
B．由图可知，在到时间内，感应电动势增大，则磁通量的变化率增大，穿过发电机线圈的磁通量逐渐减小，故B错误；
C．发电机线圈的转速增大一倍，交变电动势的最大值变为原来的2倍，变压器的输入电压和输出电压均变为原来的2倍，变压器的输出功率增大为原来的4倍，故C正确；
D．理想变压器原副线圈的电压、电流与匝数的关系如下；滑动触头的位置向上移动，变压器原线圈匝数变小，输出电压变大，输出电流变大，则原线圈电流变大，故D错误。故选C。
7．一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后再回到状态a，其p-T图像如图所示，则该气体（ ）
A．在状态a的内能小于在状态b的内能
B．在状态a的分子密集程度大于在状态b的分子密集程度
C．在b→c过程中气体对外界做功等于a→b和c→a过程外界对气体做功的和
D．在a→b过程气体放出的热量小于b→c过程中气体从外界吸收的热量
【答案】D
【详解】A．a、b温度相同，则内能相等，A错误；
B．根据，则状态a的体积大于状态b的体积，故状态a的分子密集程度小于在状态b的分子密集程度，B错误；
C．根据，则状态a的体积等于状态c的体积，则b→c气体体积变化量等于a→b体积变化量，根据W=pV，b→c气体压强大于a→b气体压强，故b→c对外做功多于a→b外界对气体做功，c→a气体不做功，故在b→c过程中气体对外界做功大于a→b和c→a过程外界对气体做功的和，C错误；
D．在a→b→c过程中，温度升高，内能增加，气体对外做功多于外界对气体做功，W＜0，根据热学第一定律得Q＞0在a→b→c过程中吸热，即a→b过程气体放出的热量小于b→c气体从外界吸收的热量，D正确。故选D。
8．如图，固定在水平面上半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场。金属杆一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴上，金属杆随轴以角速度顺时针匀速转动。相距为l的两光滑平行导轨分别与圆环的A点和电刷相连，一质量为m、长为l、电阻为R的金属棒ab垂直于倾斜导轨（倾角为）放置，倾斜导轨所在区域内存在垂直于导轨平面的匀强磁场（图中未画出），金属棒ab恰能保持静止。重力加速度大小为g，不计金属杆和导轨的电阻。下列说法正确的是（ ）
A．金属棒a端的电势高于b端的电势
B．金属棒ab两端的电势差为
C．倾斜导轨区域内的匀强磁场的磁感应强度大小为，方向垂直于导轨平面向下
D．若金属杆转动的角速度增大，则金属棒ab将沿倾斜导轨向下运动
【答案】C
【详解】A．根据右手定则，可知，通过金属棒的感应电流方向由，可知金属棒a端的电势低于b端的电势，A错误；
B．感应电动势为由于金属杆和导轨的电阻不计，则金属棒ab两端的电势差为
，B错误；
C．感应电流对金属棒分析有解得根据右手定则，金属杆中的电流方向由外指向圆心，可知，金属棒中的电流方向为，根据平衡条件，金属棒所受安培力方向沿斜面向上，根据左手定则可知，倾斜导轨区域内的匀强磁场的磁感应强度方向垂直于导轨平面向下，C正确；
D．根据上述，若金属杆转动的角速度增大，感应电动势增大，感应电流增大，金属棒所受安培力增大，则金属棒ab将沿倾斜导轨向上运动，D错误。故选C。
9．神舟十二号乘组在与香港大中学生进行的天地连线中，聂海胜示范了太空踩单车。太空自行车是利用电磁力增加阻力的一种体育锻炼器材。某同学根据电磁学的相关知识，设计了这样的单车原理图：其中圆形结构为金属圆盘，当航天员踩脚踏板时，金属圆盘随之旋转。则下列设计中可行的方案有（ ）
A．B．C．D．
【答案】CD
【详解】AB．磁场充满整个圆盘，一次圆盘转动过程中产生的涡流为0，AB错误；
CD．金属圆盘看成无数金属辐条组成，根据右手定则判断可知，圆盘上的感应电流流向边缘，所以靠近圆心处电势低，圆盘中磁场不对称，故有感应电流，同时会产生阻力，CD正确。
故选CD。
10．如图所示，四支两端封闭、粗细均匀的玻璃管内的空气被一段水银柱隔开，按图中标明的条件，当玻璃管水平放置时，水银柱处于静止状态，如果管内两端的空气都升高相同的温度，则水银柱向左移动的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】CD
【详解】假设升温后，水银柱不动，则压强要增加，由查理定律，压强的增加量而各管原压强相同，所以即高，小，也就可以确定水银柱应向温度高的方向移动；
A．因，则则水银柱向右移动，选项A错误；
B．因，则则水银柱不移动，选项A错误；
CD．因，则则水银柱向左移动，选项CD正确；故选CD。
11．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。某同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，如图所示，光滑小球夹在压敏电阻与挡板之间。小车在水平面上静止时，电流表示数为，小车运动状态变化会引起电流表示数变化。某次实验中，电流表示数变化如图所示，下列判断正确的是（ ）
A．在时间内可能做匀速运动
B．在时间内做变速运动
C．在内肯定静止
D．在内压敏电阻所受压力减小
【答案】ABD
【详解】AC．由图示图像可知，在内和在内，，根据题意，小球的运动状态是平衡状态，有可能静止，也有可能匀速直线运动，故A正确，C错误；
B．由图示图像可知，在内，变大，说明压敏电阻阻值减小，压敏电阻受到的压力增大，绝缘球受到的合力不为零，且增大，小车做变速运动，故B正确；
D．由图示图像可知，在内，变小，说明压敏电阻阻值增大，压敏电阻受到的压力减少，故D正确。
故选ABD。
12．如图所示，空间正方体的中心为O，正方体区域内存在匀强电场和匀强磁场，匀强磁场的磁感线跟x轴平行，磁场方向与x轴正方向一致，匀强电场的电场线跟z轴平行，电场方向与z轴正方向相反，电场强度的大小为E。若撤去磁场，让正电荷以大小为的初速度沿着方向从左侧面射入电场，经过时间t，电荷从正方体的右侧面离开正方体区域时，速度偏转角为。若撤去电场，让同一正电荷也以大小为的初速度沿着方向从左侧面射入磁场，当电荷从正方体的右侧面离开正方体区域时，速度偏转角也为，下面说法正确的是（ ）
A．匀强磁场的磁感应强度大小为
B．匀强磁场的磁感应强度大小为
C．电荷在磁场与电场中运动的时间之比为
D．电荷在磁场与电场中运动的时间之比为
【答案】BC
【详解】AB．设正方体边长为L，当只有电场存在时；；
只有磁场时，轨迹如图所示
由几何关系可知；解得，A错误，B正确；
CD．粒子在电场中运动时间在磁场中运动时间所以
C正确，D错误。故选BC。
第II卷（非选择题 共52分）
二、实验题（满分14分）
13．某实验小组完成“用油膜法测油酸分子的大小”的实验。
（1）实验中要让油酸在水面尽可能散开，形成单分子油膜，并将油膜分子看成球形且紧密排列。本实验体现的物理思想方法为_______（填选项前的字母）。
A．控制变量法 B．等效替代法 C．理想化模型法
（2）该小组进行下列实验操作，请选出需要的实验操作，并将它们按操作先后顺序排列：D、______（用字母符号表示）。
（3）已知实验室中使用的酒精油酸溶液每溶液中含有油酸，又用滴管测得每50滴这种酒精油酸溶液的总体积为，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为的正方形小格的纸上（如图）。油酸分子的大小_________。（结果保留一位有效数字）
【答案】 C BFEC
【详解】（1）[1] 将油酸分子看成球形，在水面上形成单分子油膜。本实验体现的物理思想方法为理想化模型法。故选C。
（2）[2]根据实验操作可知正确顺序为DBFEC；
（3）[3] 根据纸上方格数可知，由图象估测油酸膜面积为S=60cm2，一滴油酸溶液中油酸分子的体积为：
则油膜分子直径为：
14．李华同学用图甲所示装置探究一定质量的气体等温变化的规律。
（1）关于该实验下列说法正确的是_____。
A．应快速推拉柱塞
B．为方便推拉柱塞，应用手握紧注射器再推拉柱塞
C．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位
D．为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油
（2）测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，为直观反映压强与体积之间的关系，以p为纵坐标，以为横坐标在坐标系中描点作图。某小组用上述方法作出的图线如图乙所示，图像出现弯曲的原因可能是_______。
A．实验过程中注射器漏气了
B．实验过程中注射器进气了
C．实验过程温度温度升高了
（3）为了更准确地测出气体的压强，李华改用如图丙实验装置来进行研究，若考虑到连接注射器与传感器的软管内气体体积不可忽略，则封闭气体的真实体积为。下列图像中可以正确反应p、V关系的是_______。
【答案】 CD/DC A BD/DB
【详解】（1）[1]A．实验中应缓慢推拉柱塞，防止气体温度发生变化，选项A错误；
B．不能用手握紧注射器再推拉柱塞，防止气体温度发生变化，选项B错误；
C．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位，选项C正确；
D．为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油，选项D正确。故选CD。
（2）[2]若漏气会导致pV之积减小，即p-图像的斜率减小；若实验过程中注射器进气或者温度升高都会导致图像的斜率变大，则选A。
（3）[3]在软管内气体体积△V不可忽略时，被封闭气体的初状态的体积为V0+△V，压强为p0，末状态的体积为V+△V，压强为p，由等温变化有p0（V0+△V）=p（V+△V）解得当式中的V趋向于零时，有即该双曲线的渐近线方程是 则p-图像为B所示；由p0（V0+△V）=p（V+△V）可得则图像为D。故选BD。
三、计算题（满分38分，其中15题8分，16题8分，17题10分，18题12分，每小题需写出必要的解题步骤，只有答案不得分）
15．“硼中子俘获疗法”是治疗肿瘤的新技术，其原理是进入癌细胞内的硼核（）吸收慢中子后变的不稳定，会转变成一个新核和一个粒子，同时释放出射线。一个硼核吸收一个中子后处于静止状态，然后发生核反应，此过程中释放的核能一部分转化为新核和粒子的动能，另一部分以射线的形式释放。已知新核的动能为E，射线的能量为，真空中的光速为c。
（1）写出核反应方程；
（2）求核反应过程中亏损的质量。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）根据反应前后质子数、质量数守恒可得
（2）根据动量守恒动能和动量的关系可得反应过程中放出的能量根据质能方程解得
16．农村常用来喷洒农药的压缩喷雾器结构如图所示，A的容积为7.5L，装入药液后，药液上方体积为1.5L，关闭阀门K，用打气筒B每次打进105Pa的空气250cm3。求：
（1）要使药液上方气体的压强为4×105Pa，打气筒活塞应打几次？
（2）当A中有4×105Pa的空气后，打开阀门K可喷洒药液，直到不能喷射时，喷射器剩余体积为多少的药液？
【答案】（1）18；（2）1.5L
【详解】（1）以V总、V分别表示A的总容积和打气前药液上方的体积，p0表示打气前A容器内、外的气体压强，V0表示每次打入压强为p0的空气的体积，p1表示打n次后A容器内的气体压强。以A中原有空气和n次打入A中的全部气体作为研究对象，由玻意耳定律，可得
则有
（2）打开阀门K，直到药液不能喷洒，忽略喷管中药液产生的压强，则此时A容器内的气体压强应等于外界大气压强，以A容器内的气体作为研究对象，由玻意耳定律可得
所以药液不能喷洒时A容器内的气体体积
从而A容器内剩余药液的体积为
17．如图所示，一根足够长的光滑绝缘杆MN，与水平面的夹角为37°，固定在竖直平面内，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场充满杆所在的空间，杆与磁场方向垂直。质量为m的带电小环沿杆下滑到图中的P处时，对杆有垂直杆向下的压力作用，压力大小为。已知小环的电荷量为，重力加速度大小为，。
（1）判断小环的电性；
（2）求小环滑到P处时的速度大小；
（3）当小环与杆之间没有正压力时，求小环到P的距离L。
【答案】（1）负电；（2）；（3）
【详解】（1）根据题意，假如没有磁场，由平衡条件及牛顿第三定律可知，小环对杆的压力大小为然而此时小环对杆的压力大小为，说明小环受到垂直杆向上的洛伦兹力作用，根据左手定则可知，小环带负电。
（2）设小环滑到P处时的速度大小为，在P处，小环的受力如图所示
根据平衡条件得由牛顿第三定律得，杆对小环的支持力大小解得
（3）在小环由P处下滑到处的过程中，对杆没有压力，此时小环的速度大小为，则在处，小环的受力如图乙所示
由平衡条件得解得在小环由P处滑到处的过程中，由动能定理得
解得
18．随着航空领域的发展，实现火箭回收利用，成为了各国都在重点突破的技术。其中有一技术难题是回收时如何减缓对地的碰撞，为此设计师在返回火箭的底盘安装了电磁缓冲装置。该装置的主要部件有两部分：①缓冲滑块，由高强绝缘材料制成，其内部边缘绕有闭合单匝正方形线圈abcd；②火箭主体，包括绝缘光滑缓冲轨道MN、PQ和超导线圈（图中未画出），超导线圈能产生方向垂直于整个缓冲轨道平面的匀强磁场。当缓冲滑块接触地面时，滑块立即停止运动，此后线圈与火箭主体中的磁场相互作用，火箭主体一直做减速运动直至达到软着陆要求的速度，从而实现缓冲。现已知缓冲滑块竖直向下撞向地面时，火箭主体的速度大小为v0，经过时间t火箭着陆，此时火箭速度为v′；线圈abcd的电阻为R，其余电阻忽略不计；ab边长为l，火箭主体质量为m，匀强磁场的磁感应强度大小为B，重力加速度为g，一切摩擦阻力不计，求：
（1）缓冲滑块刚停止运动时，线圈ab边两端的电势差U；
（2）缓冲滑块刚停止运动时，火箭主体的加速度大小；
（3）火箭主体的速度从v0减到v′的过程中系统产生的电能。
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）ab边产生电动势E＝Blv0因此
（2）安培力电流为对火箭主体受力分析可得Fab－mg＝ma解得
（3）设下落t时间内火箭下落的高度为h，对火箭主体由动量定理mgt－＝mv′－mv0
即mgt－＝mv′－mv0化简得h＝根据能量守恒定律，产生的电能为E＝代入数据可得
班级 姓名 学号 分数
（考试时间：90分钟 试卷满分：100分）
注意事项：
1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、学号填写在试卷上。
2．回答第I卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题上方的答题表中。
3．回答第II卷时，将答案直接写在试卷上。
4．试题范围：人教版（2019）选择性必修二全册和选择性必修三全册。
第Ⅰ卷（选择题 共48分）
一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）
1．陆游在诗作《村居山喜》中写到“花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴”。关于“花气袭人”，下列说法正确的是（ ）
A．“花气袭人”的主要原因是因为有微风吹过的缘故
B．“花气袭人”说明分子之间存在着相互作用力
C．温度越高，“花气袭人”现象越明显
D．温度升高，每个分子的运动速率都会增大
【答案】C
【详解】AB．“花气袭人”的主要原因是气体分子在永不停息地做无规则运动，故AB错误；
CD．温度升高，分子的平均动能增大，“花气袭人”现象越明显，但并非每一个分子的运动速率都增大，故C正确，D错误。故选C。
2．上珠峰、下矿井、入海港、进工厂、到田间，5G网络正在加速赋能千行百业实现数字化生产。产生5G无线电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻（ ）
A．线圈中磁场的方向向上
B．线圈中感应电流的方向与图中电流方向相反
C．线圈储存的磁场能正在增加
D．电容器两极板间电场强度正在变大
【答案】D
【详解】A．根据安培定则，线圈中磁场的方向向下，故A错误；
B．电容器在充电，电流减小，根据楞次定律，线圈中感应电流的方向与图中电流方向相同，故B错误；
C．电流减小，线圈储存的磁场能正在减小，故C错误；
D．电容器在充电，电容器两极板间电场强度正在变大，故D正确。故选D。
3．2022年3月23日，王亚平在“天宫课堂”中，将挤有水球的两块板慢慢靠近，直到两个水球融合在一起，再把两板慢慢拉开，水在两块板间形成了一座“水桥”。如图甲所示，为我们展示了微重力环境下液体表面张力的特性。“水桥”表面与空气接触的薄层叫表面层，已知分子间作用力F和分子间距r的关系如图乙。下列说法正确的是（ ）
A．能总体反映该表面层的水分子之间相互作用的是乙图中的B位置
B．“水桥”表面层水分子间的分子势能与其内部水分子相比偏小
C．王亚平把两板慢慢拉开，水在两块板间形成了一座“水桥”的过程水的分子力做负功
D．王亚平放开双手两板吸引到一起，该过程水分子间的作用力与分子间的距离的关系与乙图的A到B过程相对应
【答案】C
【详解】A．在“水桥”内部，分子间的距离在r0左右，分子力约为零，而在“水桥”表面层，分子比较稀疏，分子间的距离大于r0，因此分子间的作用表现为相互吸引，从而使“水桥”表面绷紧，所以能总体反映该表面层里的水分子之间相互作用的是C位置，故A错误；
BC．分子间距离从r0左右增大到大于r0的过程中，分子力表现为引力，做负功，则分子势能减小，所以“水桥”表面层中两水分子间的分子势能与其内部水相比偏大，故B错误，C正确；
D．王亚平放开双手两板吸引到一起，分子间作用力为引力，该过程水分子间的作用力与分子间的距离的关系与乙图的BC到过程相对应，故D错误。故选C。
4．自然界中一些放射性重元素往往会发生一系列连续的递次衰变，又称为放射系或衰变链。每个放射性衰变系都有一个半衰期很长的始祖核素，经过若干次连续衰变，直至生成一个稳定核素。已知的衰变链如图所示。下列判断中正确的是（ ）
A．图中的横坐标表示核电荷数，纵坐标表示质量数
B．衰变最终生成的稳定核素为
C．衰变最终生成的稳定核素，共有两种不同的衰变路径
D．衰变最终生成的稳定核素，共发生了7次α衰变，4次β衰变
【答案】D
【详解】A．的核电荷数为92，核子数为235，中子数为143，结合衰变链图可知，图的横坐标表示核电荷数，而纵坐标表示中子数，故A错误；
B．查图可知，最终生成的稳定核素的核电荷数为82，核子数为该核为，故B错误；
C．由图可知，衰变为后，接下来可能发生α衰变生成，亦可能发生β衰变生成，而衰变至后亦存在两条衰变路径，所以衰变生成，共有四条不同的衰变路径，故C错误；
D．由图结合前面C项的分析可知，无论沿任何一条路径，最终都是发生7次α衰变，4次β衰变，故D正确。
故选D。
5．氢原子能级如图甲所示，一群处于能级的氢原子，向低能级跃迁时发出多种光，分别用这些光照射图乙电路的阴极K，其中3条光电流I随电压U变化的图线如图丙所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62eV到3.11eV之间。则下列说法不正确的是（ ）
A．图甲中氢原子从能级向低能级跃迁时能发射出3种频率的可见光
B．图乙中当滑片P从a端移向b端过程中，光电流I一直增大
C．图丙中b光和c光在光强不同的情况下，电路中饱和电流值可能相同
D．若图丙中3条图线为照射过程中得到的可见光，则a光是氢原子从的能级向能级跃迁时发出的
【答案】B
【详解】A．氢原子从n=5能级向低能级跃迁时能辐射出种频率的光，其中只有从n=5能级跃迁到n=2能级、n=4能级跃迁到n=2能级及n=3能级跃迁到n=2能级发出的光为可见光。故A正确；
B．由图乙可知，当滑片P从a端移向b端过程中，从a到c电压负向减小，从c到b电压正向增大，所以光电流I增大，当所有的光电子都能到达A极板时，滑片移动光电流不再增大，故当滑片P从a端移向b端过程中，光电流I可能先增大后不变。故B错误；
C．由图丙可知，b光的饱和光电流小于c光的饱和光电流，故在b光和c光强度不同的情况下，电路中饱和电流值不一定相同。故C正确；
D．由图丙可知a光的遏止电压最大，由可知a光的能量最大，在一群处于n = 5能级的氢原子，向低能级跃迁时发出的可见光中从n=5能级向n=2能级跃迁的辐射的光电子能量最大。故D正确。
本题选不正确的，故选B。
6．随着疫情管控放开及稳增长政策持续发力，全国发电量、用电量出现明显回升。图甲是一台小型交流发电机的示意图，两极间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，图中电表均为理想交流电表，内阻不计的矩形线圈绕垂直于磁场方向的水平轴沿逆时针方向匀速转动，矩形线圈通过滑环接一理想变压器，滑动触头上下移动时可改变变压器副线圈的输出电压，副线圈接有可调电阻，从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的交变电动势随时间变化的图像如图乙所示，以下判断正确的是（ ）
A．电压表的示数为
B．在到时间内，穿过发电机线圈的磁通量逐渐增大
C．若滑头的位置不变、不变时，而把发电机线圈的转速增大一倍，则变压器的输出功率将增大到原来的倍
D．若滑动触头的位置向上移动、不变时，电流表读数将减小
【答案】C
【详解】A．电压表显示的是有效值，则有故A错误；
B．由图可知，在到时间内，感应电动势增大，则磁通量的变化率增大，穿过发电机线圈的磁通量逐渐减小，故B错误；
C．发电机线圈的转速增大一倍，交变电动势的最大值变为原来的2倍，变压器的输入电压和输出电压均变为原来的2倍，变压器的输出功率增大为原来的4倍，故C正确；
D．理想变压器原副线圈的电压、电流与匝数的关系如下；滑动触头的位置向上移动，变压器原线圈匝数变小，输出电压变大，输出电流变大，则原线圈电流变大，故D错误。故选C。
7．一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后再回到状态a，其p-T图像如图所示，则该气体（ ）
A．在状态a的内能小于在状态b的内能
B．在状态a的分子密集程度大于在状态b的分子密集程度
C．在b→c过程中气体对外界做功等于a→b和c→a过程外界对气体做功的和
D．在a→b过程气体放出的热量小于b→c过程中气体从外界吸收的热量
【答案】D
【详解】A．a、b温度相同，则内能相等，A错误；
B．根据，则状态a的体积大于状态b的体积，故状态a的分子密集程度小于在状态b的分子密集程度，B错误；
C．根据，则状态a的体积等于状态c的体积，则b→c气体体积变化量等于a→b体积变化量，根据W=pV，b→c气体压强大于a→b气体压强，故b→c对外做功多于a→b外界对气体做功，c→a气体不做功，故在b→c过程中气体对外界做功大于a→b和c→a过程外界对气体做功的和，C错误；
D．在a→b→c过程中，温度升高，内能增加，气体对外做功多于外界对气体做功，W＜0，根据热学第一定律得Q＞0在a→b→c过程中吸热，即a→b过程气体放出的热量小于b→c气体从外界吸收的热量，D正确。故选D。
8．如图，固定在水平面上半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场。金属杆一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴上，金属杆随轴以角速度顺时针匀速转动。相距为l的两光滑平行导轨分别与圆环的A点和电刷相连，一质量为m、长为l、电阻为R的金属棒ab垂直于倾斜导轨（倾角为）放置，倾斜导轨所在区域内存在垂直于导轨平面的匀强磁场（图中未画出），金属棒ab恰能保持静止。重力加速度大小为g，不计金属杆和导轨的电阻。下列说法正确的是（ ）
A．金属棒a端的电势高于b端的电势
B．金属棒ab两端的电势差为
C．倾斜导轨区域内的匀强磁场的磁感应强度大小为，方向垂直于导轨平面向下
D．若金属杆转动的角速度增大，则金属棒ab将沿倾斜导轨向下运动
【答案】C
【详解】A．根据右手定则，可知，通过金属棒的感应电流方向由，可知金属棒a端的电势低于b端的电势，A错误；
B．感应电动势为由于金属杆和导轨的电阻不计，则金属棒ab两端的电势差为
，B错误；
C．感应电流对金属棒分析有解得根据右手定则，金属杆中的电流方向由外指向圆心，可知，金属棒中的电流方向为，根据平衡条件，金属棒所受安培力方向沿斜面向上，根据左手定则可知，倾斜导轨区域内的匀强磁场的磁感应强度方向垂直于导轨平面向下，C正确；
D．根据上述，若金属杆转动的角速度增大，感应电动势增大，感应电流增大，金属棒所受安培力增大，则金属棒ab将沿倾斜导轨向上运动，D错误。故选C。
9．神舟十二号乘组在与香港大中学生进行的天地连线中，聂海胜示范了太空踩单车。太空自行车是利用电磁力增加阻力的一种体育锻炼器材。某同学根据电磁学的相关知识，设计了这样的单车原理图：其中圆形结构为金属圆盘，当航天员踩脚踏板时，金属圆盘随之旋转。则下列设计中可行的方案有（ ）
A．B．C．D．
【答案】CD
【详解】AB．磁场充满整个圆盘，一次圆盘转动过程中产生的涡流为0，AB错误；
CD．金属圆盘看成无数金属辐条组成，根据右手定则判断可知，圆盘上的感应电流流向边缘，所以靠近圆心处电势低，圆盘中磁场不对称，故有感应电流，同时会产生阻力，CD正确。
故选CD。
10．如图所示，四支两端封闭、粗细均匀的玻璃管内的空气被一段水银柱隔开，按图中标明的条件，当玻璃管水平放置时，水银柱处于静止状态，如果管内两端的空气都升高相同的温度，则水银柱向左移动的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】CD
【详解】假设升温后，水银柱不动，则压强要增加，由查理定律，压强的增加量而各管原压强相同，所以即高，小，也就可以确定水银柱应向温度高的方向移动；
A．因，则则水银柱向右移动，选项A错误；
B．因，则则水银柱不移动，选项A错误；
CD．因，则则水银柱向左移动，选项CD正确；故选CD。
11．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。某同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，如图所示，光滑小球夹在压敏电阻与挡板之间。小车在水平面上静止时，电流表示数为，小车运动状态变化会引起电流表示数变化。某次实验中，电流表示数变化如图所示，下列判断正确的是（ ）
A．在时间内可能做匀速运动
B．在时间内做变速运动
C．在内肯定静止
D．在内压敏电阻所受压力减小
【答案】ABD
【详解】AC．由图示图像可知，在内和在内，，根据题意，小球的运动状态是平衡状态，有可能静止，也有可能匀速直线运动，故A正确，C错误；
B．由图示图像可知，在内，变大，说明压敏电阻阻值减小，压敏电阻受到的压力增大，绝缘球受到的合力不为零，且增大，小车做变速运动，故B正确；
D．由图示图像可知，在内，变小，说明压敏电阻阻值增大，压敏电阻受到的压力减少，故D正确。
故选ABD。
12．如图所示，空间正方体的中心为O，正方体区域内存在匀强电场和匀强磁场，匀强磁场的磁感线跟x轴平行，磁场方向与x轴正方向一致，匀强电场的电场线跟z轴平行，电场方向与z轴正方向相反，电场强度的大小为E。若撤去磁场，让正电荷以大小为的初速度沿着方向从左侧面射入电场，经过时间t，电荷从正方体的右侧面离开正方体区域时，速度偏转角为。若撤去电场，让同一正电荷也以大小为的初速度沿着方向从左侧面射入磁场，当电荷从正方体的右侧面离开正方体区域时，速度偏转角也为，下面说法正确的是（ ）
A．匀强磁场的磁感应强度大小为
B．匀强磁场的磁感应强度大小为
C．电荷在磁场与电场中运动的时间之比为
D．电荷在磁场与电场中运动的时间之比为
【答案】BC
【详解】AB．设正方体边长为L，当只有电场存在时；；
只有磁场时，轨迹如图所示
由几何关系可知；解得，A错误，B正确；
CD．粒子在电场中运动时间在磁场中运动时间所以
C正确，D错误。故选BC。
第II卷（非选择题 共52分）
二、实验题（满分14分）
13．某实验小组完成“用油膜法测油酸分子的大小”的实验。
（1）实验中要让油酸在水面尽可能散开，形成单分子油膜，并将油膜分子看成球形且紧密排列。本实验体现的物理思想方法为_______（填选项前的字母）。
A．控制变量法 B．等效替代法 C．理想化模型法
（2）该小组进行下列实验操作，请选出需要的实验操作，并将它们按操作先后顺序排列：D、______（用字母符号表示）。
（3）已知实验室中使用的酒精油酸溶液每溶液中含有油酸，又用滴管测得每50滴这种酒精油酸溶液的总体积为，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为的正方形小格的纸上（如图）。油酸分子的大小_________。（结果保留一位有效数字）
【答案】 C BFEC
【详解】（1）[1] 将油酸分子看成球形，在水面上形成单分子油膜。本实验体现的物理思想方法为理想化模型法。故选C。
（2）[2]根据实验操作可知正确顺序为DBFEC；
（3）[3] 根据纸上方格数可知，由图象估测油酸膜面积为S=60cm2，一滴油酸溶液中油酸分子的体积为：
则油膜分子直径为：
14．李华同学用图甲所示装置探究一定质量的气体等温变化的规律。
（1）关于该实验下列说法正确的是_____。
A．应快速推拉柱塞
B．为方便推拉柱塞，应用手握紧注射器再推拉柱塞
C．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位
D．为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油
（2）测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，为直观反映压强与体积之间的关系，以p为纵坐标，以为横坐标在坐标系中描点作图。某小组用上述方法作出的图线如图乙所示，图像出现弯曲的原因可能是_______。
A．实验过程中注射器漏气了
B．实验过程中注射器进气了
C．实验过程温度温度升高了
（3）为了更准确地测出气体的压强，李华改用如图丙实验装置来进行研究，若考虑到连接注射器与传感器的软管内气体体积不可忽略，则封闭气体的真实体积为。下列图像中可以正确反应p、V关系的是_______。
【答案】 CD/DC A BD/DB
【详解】（1）[1]A．实验中应缓慢推拉柱塞，防止气体温度发生变化，选项A错误；
B．不能用手握紧注射器再推拉柱塞，防止气体温度发生变化，选项B错误；
C．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位，选项C正确；
D．为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油，选项D正确。故选CD。
（2）[2]若漏气会导致pV之积减小，即p-图像的斜率减小；若实验过程中注射器进气或者温度升高都会导致图像的斜率变大，则选A。
（3）[3]在软管内气体体积△V不可忽略时，被封闭气体的初状态的体积为V0+△V，压强为p0，末状态的体积为V+△V，压强为p，由等温变化有p0（V0+△V）=p（V+△V）解得当式中的V趋向于零时，有即该双曲线的渐近线方程是 则p-图像为B所示；由p0（V0+△V）=p（V+△V）可得则图像为D。故选BD。
三、计算题（满分38分，其中15题8分，16题8分，17题10分，18题12分，每小题需写出必要的解题步骤，只有答案不得分）
15．“硼中子俘获疗法”是治疗肿瘤的新技术，其原理是进入癌细胞内的硼核（）吸收慢中子后变的不稳定，会转变成一个新核和一个粒子，同时释放出射线。一个硼核吸收一个中子后处于静止状态，然后发生核反应，此过程中释放的核能一部分转化为新核和粒子的动能，另一部分以射线的形式释放。已知新核的动能为E，射线的能量为，真空中的光速为c。
（1）写出核反应方程；
（2）求核反应过程中亏损的质量。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）根据反应前后质子数、质量数守恒可得
（2）根据动量守恒动能和动量的关系可得反应过程中放出的能量根据质能方程解得
16．农村常用来喷洒农药的压缩喷雾器结构如图所示，A的容积为7.5L，装入药液后，药液上方体积为1.5L，关闭阀门K，用打气筒B每次打进105Pa的空气250cm3。求：
（1）要使药液上方气体的压强为4×105Pa，打气筒活塞应打几次？
（2）当A中有4×105Pa的空气后，打开阀门K可喷洒药液，直到不能喷射时，喷射器剩余体积为多少的药液？
【答案】（1）18；（2）1.5L
【详解】（1）以V总、V分别表示A的总容积和打气前药液上方的体积，p0表示打气前A容器内、外的气体压强，V0表示每次打入压强为p0的空气的体积，p1表示打n次后A容器内的气体压强。以A中原有空气和n次打入A中的全部气体作为研究对象，由玻意耳定律，可得
则有
（2）打开阀门K，直到药液不能喷洒，忽略喷管中药液产生的压强，则此时A容器内的气体压强应等于外界大气压强，以A容器内的气体作为研究对象，由玻意耳定律可得
所以药液不能喷洒时A容器内的气体体积
从而A容器内剩余药液的体积为
17．如图所示，一根足够长的光滑绝缘杆MN，与水平面的夹角为37°，固定在竖直平面内，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场充满杆所在的空间，杆与磁场方向垂直。质量为m的带电小环沿杆下滑到图中的P处时，对杆有垂直杆向下的压力作用，压力大小为。已知小环的电荷量为，重力加速度大小为，。
（1）判断小环的电性；
（2）求小环滑到P处时的速度大小；
（3）当小环与杆之间没有正压力时，求小环到P的距离L。
【答案】（1）负电；（2）；（3）
【详解】（1）根据题意，假如没有磁场，由平衡条件及牛顿第三定律可知，小环对杆的压力大小为然而此时小环对杆的压力大小为，说明小环受到垂直杆向上的洛伦兹力作用，根据左手定则可知，小环带负电。
（2）设小环滑到P处时的速度大小为，在P处，小环的受力如图所示
根据平衡条件得由牛顿第三定律得，杆对小环的支持力大小解得
（3）在小环由P处下滑到处的过程中，对杆没有压力，此时小环的速度大小为，则在处，小环的受力如图乙所示
由平衡条件得解得在小环由P处滑到处的过程中，由动能定理得
解得
18．随着航空领域的发展，实现火箭回收利用，成为了各国都在重点突破的技术。其中有一技术难题是回收时如何减缓对地的碰撞，为此设计师在返回火箭的底盘安装了电磁缓冲装置。该装置的主要部件有两部分：①缓冲滑块，由高强绝缘材料制成，其内部边缘绕有闭合单匝正方形线圈abcd；②火箭主体，包括绝缘光滑缓冲轨道MN、PQ和超导线圈（图中未画出），超导线圈能产生方向垂直于整个缓冲轨道平面的匀强磁场。当缓冲滑块接触地面时，滑块立即停止运动，此后线圈与火箭主体中的磁场相互作用，火箭主体一直做减速运动直至达到软着陆要求的速度，从而实现缓冲。现已知缓冲滑块竖直向下撞向地面时，火箭主体的速度大小为v0，经过时间t火箭着陆，此时火箭速度为v′；线圈abcd的电阻为R，其余电阻忽略不计；ab边长为l，火箭主体质量为m，匀强磁场的磁感应强度大小为B，重力加速度为g，一切摩擦阻力不计，求：
（1）缓冲滑块刚停止运动时，线圈ab边两端的电势差U；
（2）缓冲滑块刚停止运动时，火箭主体的加速度大小；
（3）火箭主体的速度从v0减到v′的过程中系统产生的电能。
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）ab边产生电动势E＝Blv0因此
（2）安培力电流为对火箭主体受力分析可得Fab－mg＝ma解得
（3）设下落t时间内火箭下落的高度为h，对火箭主体由动量定理mgt－＝mv′－mv0
即mgt－＝mv′－mv0化简得h＝根据能量守恒定律，产生的电能为E＝代入数据可得
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