江西省高安市名校2022-2023学年高二下学期期末考试物理试卷
一、选择题（1-7单选，8-11多选，每题4分，多选题错选0分，少选2分）
1．我国科研人员对“嫦娥五号”月球样品富铀矿物进行分析，确定月球直到20亿年前仍存在岩浆活动。已知铀的一种衰变方程 ，则（ ）
A．m=8，n=3 B．m=7，n=2 C．m=7，n=4 D．m=8，n=1
【答案】C
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】由铀的衰变方程 ，由质量数守恒：得：，
由电荷数守恒：，得：，ABD错误，C正确；
故答案为：C
【分析】正确掌握核反应方程的质量数和电荷数守恒，以此求解。
2．如图为一质点做直线运动的v-t图像，下列说法正确的是（ ）
A．质点的加速度在20s时反向
B．质点在14s-18s内通过的位移大小为34 m
C．整个过程中，BC段加速度最大
D．整个过程中，E点所对应的时刻离出发点最远
【答案】B
【知识点】运动学 v-t 图象
【解析】【解答】A、根据v-t图像斜率代表加速度，加速度在18s时反向，A错误；
B、根据v-t图像面积代表位移，质点在14s-18s通过的位移：，B正确；
C、整个过程中，CE段的斜率最大，加速度最大，C错误；
D、整个过程中，D点所对应的时刻离出发点最远，D错误；
故答案为：B
【分析】 根据v-t图像的截距代表处速度、斜率代表加速度、面积代表位移求解。
3．对下列四幅图的描述正确的是（ ）
A．甲图中酱油的色素分子扩散到鸡蛋内的现象，说明分子在做热运动
B．乙图是显微镜下记录同一炭粒每隔30s的位置连线，连线就是炭粒运动的轨迹
C．丙图中压紧的铅块能吊住重物，说明分子间同时存在引力和斥力
D．丁图是气体分子的速率分布图像，由图可知T1 > T2
【答案】A
【知识点】分子动理论的基本内容；布朗运动；分子间的作用力；分子运动速率的统计规律
【解析】【解答】A、甲图中酱油的色素分子扩散到鸡蛋内的现象，说明色素分子在做热运动，A正确；
B、记录的是每隔30s的碳粒的位置连线，说明分子在做无规则的热运动，但连线不是碳粒的运动轨迹，B错误；
C、压紧的铅块能吊住重物，说明分子间存在引力，不能说明存在斥力，C错误；
D、由图可知，温度越高气体分子速率大的占比也越大，则应为：T1 ＜ T2，D错误；
故答案为：A
【分析】A为扩散现象；B是30s时间间隔初末位置的连线，不是30s内分子运动的轨迹；C丙图只能说明分子之间存在引力；D温度越高气体分子速率大的数目多占比大，从而确定 T1 ＜ T2。
4．如图为氢原子的能级示意图，现有一群氢原子处于n=4 的能级上，下列说法正确的是（ ）
A．该氢原子向低能级跃迁最多可发出8种频率的光子
B．从n=4能级跃迁到n=3 能级发出的光子波长最短
C．该氢原子可以吸收能量为0.32eV 的光子跃迁到n=5的能级
D．使该氢原子电离至少需要吸收0.85eV 的能量
【答案】D
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁
【解析】【解答】A、由可知，该氢原子向低能级跃迁最多可发出6种频率的光子，A错误；
B、由可得：，从n=4跃迁到n=1能级，能级差最大，波长最短，B错误；
C、由n=4能级跃迁到n=5时需要吸收：的能量，C错误；
D、该氢原子电离至少需要：的能量，D正确；
故答案为：D
【分析】根据波尔氢原子理论的定态和跃迁，从高能能级跃迁到低能级最多发出的不同频率的光子；由得出能极差越小光子波长越短；吸收或释放光子的能量等于能级轨道差；最小电离能为该能级轨道能量的绝对值。
5．如图甲，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q，P和Q共轴，Q中通有变化电流i，电流随时间变化的规律如图乙，图甲中箭头方向为电流正方向，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为FN，则（ ）
A．t1时刻，P中有逆时针的电流且FN>G
B．t2时刻，穿过P的磁通量为零且FN=G
C．t3时刻，P中没有感应电流且FN=G
D．t4时刻，穿过P的磁通量最小且FN
【知识点】安培定则；楞次定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A、由图乙时刻，线圈Q中电流增大，由安培定则可知线圈Q中形成下端为N极的不断增强的磁场，根据楞次定律判断，线圈P中会形成俯视逆时针的感应电流，且，A正确；
B、t2时刻，线圈Q中电流不变，形成的磁场不变，穿过P的磁通量不变，无感应电流，且FN=G，B错误；
C、3时刻，线圈Q中电流为零。但线圈P中有磁通量的变化，P中有感应电流且FN=G，C错误；
D、t4时刻，线圈Q中电流不变，形成磁场不变，穿过P的磁通量不变，P中无感应电流，且FN=G；D错误；
故答案为：A
【分析】 根据法拉第电磁感应定律，结合安培定则和楞次定律分析判断。
6．如图所示，10匝矩形线框处在磁感应强度的匀强磁场中，绕垂直磁场的轴以恒定角速度ω=10rad/s在匀强磁场中转动，线框电阻不计，面积为0.4m2，线框通过滑环与一理想自耦变压器的原线圈相连，副线圈接有一只灯泡L（规格为“4W 100Ω”）和滑动变阻器，电流表视为理想电表，则下列正确的是（ ）
A．若从图示位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为
B．当灯泡正常发光时，原、副线圈的匝数比为2∶1
C．若将滑动变阻器滑片向上移动，则电流表示数增大
D．若将自耦变压器触头向下滑动，灯泡会变亮
【答案】B
【知识点】变压器原理；交变电流的图像与函数表达式；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A、若从图示位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值应为：，A错误；
B、由于线框电阻不计，，灯泡正常发光，由得：，根据理想变压器电压与匝数关系：，B正确；
C、若将滑动变阻器滑片向上移动，接入线路电阻增大，副线圈回路电阻增大，电流减小，由可知，减小，电流表读数减小，C错误；
D、若将自耦变压器触头向下滑动，减小，减小，灯泡变暗，D错误；
故答案为：B
【分析】根据交流电产生原理确定感应电动势瞬时值表达式，结合理想变压器电压、电流与匝数关系，确定副线圈电压，依据闭合电路欧姆定律判断电阻变化引起电流的变化，从而确定原线圈电流的变化，从而正确判断。
7．已知两种单色光a和b在某种介质中传播的速度大小之比是1：2，以下判断正确的是（ ）
A．a的频率小于b的频率
B．a、b在该种介质中的折射率之比为1：2
C．若a、b分别从该种介质射向空气，它们发生全反射的临界角之比为1：2
D．在实验条件相同的情况下，用b光进行双缝干涉实验观察到的条纹更宽
【答案】D
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射；干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【解答】AB、根据折射率公式：，，折射率越大频率越大，AB错误；
C、由临界角公式：可得临界角正弦值之比：，C错误；
D、由双缝干涉条纹间距公式：可知，b光频率小波长长，条纹间距宽，D正确；
故答案为：D
【分析】根据折射率公式由介质中的传播速度之比确定折射率之比和频率大小；根据临界角公式解得临界角正弦值之比确定临界角之比；结合干涉条纹间距公式判断间距宽度大小。
8．基于图中四幅图的叙述正确的是（ ）
A．由图甲可知，黑体温度升高时，各种波长的电磁波辐射强度都增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
B．图乙是在同一光电管上得到的实验图线，由图可知a光频率高于b光频率
C．由图丙可知，该种元素的原子核每经过7.6天就有1/4发生衰变
D．由图丁可知，中等大小的核的比结合能大，这些核最稳定
【答案】A,D
【知识点】原子核的衰变、半衰期；黑体、黑体辐射及其实验规律；光电效应；结合能与比结合能
【解析】【解答】A、由黑体辐射规律可知，温度升高，各种波长的电磁辐射强度均增加，辐射强度极大值向波长较短的方向移动，A正确；
B、在同一个光电管上，由遏止电压可知：，由光电效应方程：，可知频率越大，初动能越大，遏止电压越大，由此a光的频率低于b光的频率，B错误；
C、结合半衰期公式可知，该种元素的原子核每经过7.6天就有3/4发生衰变，没有发生衰变的是1/4，C错误；
D、由图可知，中等大小的核的比结合能大，比结合能越大，原子核越稳定，D正确；
故答案为：AD
【分析】根据黑体辐射、光电效应、遏止电压、半衰期、比结合能正确判断。
9．如图所示的LC振荡电路中，某时刻电容器上下极板带电情况和线圈L中的磁场方向如图，则此时（ ）
A．磁场能正转化为电场能
B．电容器两端电压正在减小
C．线圈中的自感电动势在增大
D．增大电容器的电容，振荡频率将减小
【答案】B,D
【知识点】LC振荡电路分析
【解析】【解答】A、由图中线圈磁场方向，根据安培定则可知电路中有逆时针方向的电流，说明电容器正在放电，电场能转化为磁场能，A错误；
B、电容器在放电时所带电荷量减小，电容器两极板电压在减小，B正确；
C、电容器在放电时，回路中电流变化变缓，即电流的变化率减小，线圈中的自感电动势在减小，C错误；
D、增大电容器的电容，由LC振荡电路可知，振荡频率减小，D正确；
故答案为：BD
【分析】正确理解LC振荡电路即可正确判断。
10．一定质量的理想气体，从状态A经B、C变化到状态D的状态变化过程P-V图像如图所示，AB与横轴平行，BC与纵轴平行，ODC在同一直线上.已知A状态温度为400 K，从A状态至B状态气体吸收了320 J的热量，下列说法正确的是（ ）
A．D状态的温度为225 K
B．A状态的内能大于C状态的内能
C．从A状态到B状态的过程中，气体内能增加了240 J
D．从B状态到C状态的过程中，器壁单位面积在单位时间内受到撞击的分子数增加
【答案】A,C
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；热力学第一定律及其应用；压强及封闭气体压强的计算；热力学图像类问题
【解析】【解答】A、由ODC在同一条直线上，有几何关系可得：
由A-D根据理想气体状态方程；可知：，A正确；
B、根据理想气体状态方程：，由图可知，即，AC状态内能相等，B错误；
C、由A-B状态气体吸收320J的热量，体积膨胀对外做功，由P-V图像可知面积代表所做功：，
根据热力学第一定律：，C正确；
D、由B-C状态，气体体积不变压强减小，器壁单位面积在单位时间内受到撞击的分子数减少，D错误；
故答案为：AC
【分析】结合P-V图像、理想气体状态方程、热力学第一定律、压强微观解释正确求解与判断。
11．如图所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的M、N两小孔中，O为M、N连线中点，连线上a、b两点关于O点对称，导线通有大小相等、方向相反的电流I．已知通电长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度B=kI/r，式中k是常数，I是导线中的电流，r为点到导线的距离，一带正电的小球(图中未画出)以初速度v0从a点出发沿连线运动到b点．关于上述过程，下列说法正确的是（ ）
A．小球先做加速运动后做减速运动
B．小球一直做匀速直线运动
C．小球对桌面的压力先增大后减小
D．小球对桌面的压力一直在增大
【答案】B,C
【知识点】安培定则；左手定则—磁场对通电导线的作用；洛伦兹力的计算
【解析】【解答】根据安培定则两根通电导线在MN连线上形成的磁场方向垂直于MN向里，结合通电长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度B=kI/r，和磁场叠加原理可知，从M到N磁场先减小后增大，由左手定则可知带正电的小球受到竖直向上的先减小后增大的洛伦兹力，小球水平方向不受外力做匀速直线运动，桌面所受压力先增大后减小，AD错误，BC正确；
故答案为：BC
【分析】依据安培定则磁场叠加原理先确定磁场方向和大小的变化，根据左手定则判断洛伦兹力的方向与大小变化，从而确定运动状态和桌面所受压力的变化。
二、实验题（12 题10分，13 题 6分）
12．如图所示是某种打点计时器的示意图。
（1）该打点计时器是 （选填“电火花”或“电磁”）打点计时器，工作时使用 （选填“220V”、“8V”）交流电源。如下图是某同学用该打点计时器（电源频率是50Hz）在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带。ABCD是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，从图中读出A、D两点间距x= cm，AD段的平均速度是v= m/s，如果电源频率变为49Hz而同学不知道，则该平均速度测量值与实际值相比 （选填“偏大”或“偏小”）。
（2）如下图是根据实验数据绘出的x-t2图线（x为各计数点至同一起点的距离），加速度大小为 m/s2（保留2位有效数字）。
【答案】（1）电火花；220V；2.70；0.09；偏大
（2）0.93
【知识点】用打点计时器测速度
【解析】【解答】（1）由图可知，该打点计时器为电火花打点计时器，工作时使用220V交流电，从刻度尺读出A、D之间的距离x=2.70cm，每相邻两个计数点之间有4个点没有画出，时间间隔T=0.1s，平均速度，若电源频率变小周期变大，打点时间间隔边长，间距变大，平均速度与实际值相比偏大。
（2）由x-t2图线结合匀变速直线运动位移公式：可知，斜率解得：a=0.93
【分析】正确认识使用打点计时器，由交流电频率确定计数点之间的时间间隔，且分析由于频率的变化引起时间间隔的变化，对刻度尺正确读数，计算平均速度，由图像结合位移公式明确斜率物理意义并求解加速度。
13．磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度，其值为B2／2 μ，式中B是磁感应强度，μ 是磁导率，在空气中 μ 为一已知常量．为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感强度B，一学生用一根端面面积为S的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P，再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离△l，并测出拉力F，如图所示。间隙中的磁场因F做功而贮存的能量 ，间隙中磁场的能量密度为 ，由此可得磁感应强度B与F、S之间的关系为B = ．
【答案】；；
【知识点】研究电磁感应现象
【解析】【解答】（1）间隙中的磁场因F做功而贮存的能量：；
(2)间隙中磁场的能量密度；
(3)根据题意所给能量密度值可得：解得：
【分析】根据功和能的关系由功的定义式求解储存的能量；结合题目能量密度定义求解能量密度；由题目所给能量密度和所求能量密度求解磁感应强度。
三、计算题（14 题10分，15题12分，16题18分）
14．如图所示，一单色光平行于直径MN的方向由A点从真空射入半径为R的圆形玻璃砖，入射点A到直径MN的距离为，光线从B点射出，出射点B到直径MN 的距离为R/2，O为圆心。已知真空中的光速为c，求：
（1）玻璃砖对该单色光的折射率n；
（2） 该单色光在玻璃砖中传播的时间t。
【答案】（1）解：由题意可知
得：
得：
（2）解：由几何关系可知：
光在玻璃中速度大小
联立得：
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【分析】（1）根据入射光线射入点和射出点到直径MN的距离，利用三角函数，由几何关系求解入射角和折射角的大小，由折射定律求解折射率；
（2）由几何关系确定光在玻璃中的传播路径长度AB，根据折射定律求解光在玻璃中的传播速度，从而求解传播时间。
15．如图所示，在xOy坐标系的第一象限内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，带正电粒子在P点以与x轴正方向成600方向的某一速度垂直磁场射入，恰好垂直于y轴射出磁场。已知带电粒子质量为m、电荷量为q，OP=a。不计重力，求
（1）带电粒子进入磁场的速度大小；
（2）在磁场中运动的时间t。
【答案】（1）解：
粒子在碳场中运动轨迹以及圆心的所在位置如图所示：
根据几何关系可得：
解得：
磁场中， 由洛伦兹力提供向心力可得：
联立解得带电粒子在碝场中运动的速率为
（2）解：根据几何关系可得粒子在碳场中运动轨迹对应的圆心角为：
粒子在磁场中运动的用期：
带电校子在 场中运动的时间为：
得
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【分析】（1）根据题意由左手定则确定带电粒子圆周运动轨迹和圆心，结合已知长度和角度，由几何关系求解粒子圆周运动半径；
（2）由几何关系求解粒子在磁场中做圆周运动的圆心角的大小，利用带电粒子在磁场中做匀速圆周运动周期公式求解在磁场中运动的时间。
16．某兴趣小组为了研究电磁阻尼的原理，设计了如图所示的装置进行实验，水平平行导轨MN、PQ 间距L =0.2m，处于方向竖直向下、磁感应强度大小B =1T的匀强磁场中，左端连着阻值R =0.1Ω的定值电阻，细绳绕过定滑轮一端连接质量m =0.1kg、有效电阻也为0.1Ω的导体棒a ，另一端连接质量也为0.1kg的重物b。导体棒a始终保持水平并垂直于导轨，且与导轨接触良好，重物b距离地面的高度为h =3m，刚开始a、b 的初速度均为0，现由静止释放重物b，重物b落地前瞬间导体棒a的速度恰好达到稳定，运动过程中不考虑摩擦力的影响，取重力加速度大小g =10m/s2，求：
（1）导体棒a稳定的速度v ；
（2）重物b从开始运动到稳定的过程中，电路产生的总焦耳热QR ；
（3）导体棒a从开始运动到稳定需要的时间t。
【答案】（1）解：棒稳定时， 受到重力、支持力、拉力和向左的安培力， 棒运动时产生的感应电动 势为
感应电流为
受到的安培力为
根据平衡条件可得
联立解得
（2）解：根据棒和重物组成的系统， 由能量守恒有
根据焦耳热公式可得
联立解得
（3）解：棒从静止开始运动到速度稳定， 由动量定理， 对重物 ， 有
对 棒， 有
联立可得
可得
即
解得 。
【知识点】电磁感应中的动力学问题；电磁感应中的能量类问题
【解析】【分析】（1）由a棒的速度恰好达到稳定，正确对a棒受力分析，利用法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律求解感应电流和安培力，根据牛顿定律列平衡方程联立求解速度。
（2）根据ab组成的系统，由能量守恒定律求解电路中产生的焦耳热，进一步求解电阻R上的焦耳热。
（3）对重物b在重力和绳子平均拉力作用下向下运动，而绳子的平均拉力等于a所受到的平均安培力，对b由动量定理求解时间。
江西省高安市名校2022-2023学年高二下学期期末考试物理试卷
一、选择题（1-7单选，8-11多选，每题4分，多选题错选0分，少选2分）
1．我国科研人员对“嫦娥五号”月球样品富铀矿物进行分析，确定月球直到20亿年前仍存在岩浆活动。已知铀的一种衰变方程 ，则（ ）
A．m=8，n=3 B．m=7，n=2 C．m=7，n=4 D．m=8，n=1
2．如图为一质点做直线运动的v-t图像，下列说法正确的是（ ）
A．质点的加速度在20s时反向
B．质点在14s-18s内通过的位移大小为34 m
C．整个过程中，BC段加速度最大
D．整个过程中，E点所对应的时刻离出发点最远
3．对下列四幅图的描述正确的是（ ）
A．甲图中酱油的色素分子扩散到鸡蛋内的现象，说明分子在做热运动
B．乙图是显微镜下记录同一炭粒每隔30s的位置连线，连线就是炭粒运动的轨迹
C．丙图中压紧的铅块能吊住重物，说明分子间同时存在引力和斥力
D．丁图是气体分子的速率分布图像，由图可知T1 > T2
4．如图为氢原子的能级示意图，现有一群氢原子处于n=4 的能级上，下列说法正确的是（ ）
A．该氢原子向低能级跃迁最多可发出8种频率的光子
B．从n=4能级跃迁到n=3 能级发出的光子波长最短
C．该氢原子可以吸收能量为0.32eV 的光子跃迁到n=5的能级
D．使该氢原子电离至少需要吸收0.85eV 的能量
5．如图甲，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q，P和Q共轴，Q中通有变化电流i，电流随时间变化的规律如图乙，图甲中箭头方向为电流正方向，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为FN，则（ ）
A．t1时刻，P中有逆时针的电流且FN>G
B．t2时刻，穿过P的磁通量为零且FN=G
C．t3时刻，P中没有感应电流且FN=G
D．t4时刻，穿过P的磁通量最小且FN
A．若从图示位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为
B．当灯泡正常发光时，原、副线圈的匝数比为2∶1
C．若将滑动变阻器滑片向上移动，则电流表示数增大
D．若将自耦变压器触头向下滑动，灯泡会变亮
7．已知两种单色光a和b在某种介质中传播的速度大小之比是1：2，以下判断正确的是（ ）
A．a的频率小于b的频率
B．a、b在该种介质中的折射率之比为1：2
C．若a、b分别从该种介质射向空气，它们发生全反射的临界角之比为1：2
D．在实验条件相同的情况下，用b光进行双缝干涉实验观察到的条纹更宽
8．基于图中四幅图的叙述正确的是（ ）
A．由图甲可知，黑体温度升高时，各种波长的电磁波辐射强度都增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
B．图乙是在同一光电管上得到的实验图线，由图可知a光频率高于b光频率
C．由图丙可知，该种元素的原子核每经过7.6天就有1/4发生衰变
D．由图丁可知，中等大小的核的比结合能大，这些核最稳定
9．如图所示的LC振荡电路中，某时刻电容器上下极板带电情况和线圈L中的磁场方向如图，则此时（ ）
A．磁场能正转化为电场能
B．电容器两端电压正在减小
C．线圈中的自感电动势在增大
D．增大电容器的电容，振荡频率将减小
10．一定质量的理想气体，从状态A经B、C变化到状态D的状态变化过程P-V图像如图所示，AB与横轴平行，BC与纵轴平行，ODC在同一直线上.已知A状态温度为400 K，从A状态至B状态气体吸收了320 J的热量，下列说法正确的是（ ）
A．D状态的温度为225 K
B．A状态的内能大于C状态的内能
C．从A状态到B状态的过程中，气体内能增加了240 J
D．从B状态到C状态的过程中，器壁单位面积在单位时间内受到撞击的分子数增加
11．如图所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的M、N两小孔中，O为M、N连线中点，连线上a、b两点关于O点对称，导线通有大小相等、方向相反的电流I．已知通电长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度B=kI/r，式中k是常数，I是导线中的电流，r为点到导线的距离，一带正电的小球(图中未画出)以初速度v0从a点出发沿连线运动到b点．关于上述过程，下列说法正确的是（ ）
A．小球先做加速运动后做减速运动
B．小球一直做匀速直线运动
C．小球对桌面的压力先增大后减小
D．小球对桌面的压力一直在增大
二、实验题（12 题10分，13 题 6分）
12．如图所示是某种打点计时器的示意图。
（1）该打点计时器是 （选填“电火花”或“电磁”）打点计时器，工作时使用 （选填“220V”、“8V”）交流电源。如下图是某同学用该打点计时器（电源频率是50Hz）在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带。ABCD是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，从图中读出A、D两点间距x= cm，AD段的平均速度是v= m/s，如果电源频率变为49Hz而同学不知道，则该平均速度测量值与实际值相比 （选填“偏大”或“偏小”）。
（2）如下图是根据实验数据绘出的x-t2图线（x为各计数点至同一起点的距离），加速度大小为 m/s2（保留2位有效数字）。
13．磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度，其值为B2／2 μ，式中B是磁感应强度，μ 是磁导率，在空气中 μ 为一已知常量．为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感强度B，一学生用一根端面面积为S的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P，再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离△l，并测出拉力F，如图所示。间隙中的磁场因F做功而贮存的能量 ，间隙中磁场的能量密度为 ，由此可得磁感应强度B与F、S之间的关系为B = ．
三、计算题（14 题10分，15题12分，16题18分）
14．如图所示，一单色光平行于直径MN的方向由A点从真空射入半径为R的圆形玻璃砖，入射点A到直径MN的距离为，光线从B点射出，出射点B到直径MN 的距离为R/2，O为圆心。已知真空中的光速为c，求：
（1）玻璃砖对该单色光的折射率n；
（2） 该单色光在玻璃砖中传播的时间t。
15．如图所示，在xOy坐标系的第一象限内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，带正电粒子在P点以与x轴正方向成600方向的某一速度垂直磁场射入，恰好垂直于y轴射出磁场。已知带电粒子质量为m、电荷量为q，OP=a。不计重力，求
（1）带电粒子进入磁场的速度大小；
（2）在磁场中运动的时间t。
16．某兴趣小组为了研究电磁阻尼的原理，设计了如图所示的装置进行实验，水平平行导轨MN、PQ 间距L =0.2m，处于方向竖直向下、磁感应强度大小B =1T的匀强磁场中，左端连着阻值R =0.1Ω的定值电阻，细绳绕过定滑轮一端连接质量m =0.1kg、有效电阻也为0.1Ω的导体棒a ，另一端连接质量也为0.1kg的重物b。导体棒a始终保持水平并垂直于导轨，且与导轨接触良好，重物b距离地面的高度为h =3m，刚开始a、b 的初速度均为0，现由静止释放重物b，重物b落地前瞬间导体棒a的速度恰好达到稳定，运动过程中不考虑摩擦力的影响，取重力加速度大小g =10m/s2，求：
（1）导体棒a稳定的速度v ；
（2）重物b从开始运动到稳定的过程中，电路产生的总焦耳热QR ；
（3）导体棒a从开始运动到稳定需要的时间t。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】由铀的衰变方程 ，由质量数守恒：得：，
由电荷数守恒：，得：，ABD错误，C正确；
故答案为：C
【分析】正确掌握核反应方程的质量数和电荷数守恒，以此求解。
2．【答案】B
【知识点】运动学 v-t 图象
【解析】【解答】A、根据v-t图像斜率代表加速度，加速度在18s时反向，A错误；
B、根据v-t图像面积代表位移，质点在14s-18s通过的位移：，B正确；
C、整个过程中，CE段的斜率最大，加速度最大，C错误；
D、整个过程中，D点所对应的时刻离出发点最远，D错误；
故答案为：B
【分析】 根据v-t图像的截距代表处速度、斜率代表加速度、面积代表位移求解。
3．【答案】A
【知识点】分子动理论的基本内容；布朗运动；分子间的作用力；分子运动速率的统计规律
【解析】【解答】A、甲图中酱油的色素分子扩散到鸡蛋内的现象，说明色素分子在做热运动，A正确；
B、记录的是每隔30s的碳粒的位置连线，说明分子在做无规则的热运动，但连线不是碳粒的运动轨迹，B错误；
C、压紧的铅块能吊住重物，说明分子间存在引力，不能说明存在斥力，C错误；
D、由图可知，温度越高气体分子速率大的占比也越大，则应为：T1 ＜ T2，D错误；
故答案为：A
【分析】A为扩散现象；B是30s时间间隔初末位置的连线，不是30s内分子运动的轨迹；C丙图只能说明分子之间存在引力；D温度越高气体分子速率大的数目多占比大，从而确定 T1 ＜ T2。
4．【答案】D
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁
【解析】【解答】A、由可知，该氢原子向低能级跃迁最多可发出6种频率的光子，A错误；
B、由可得：，从n=4跃迁到n=1能级，能级差最大，波长最短，B错误；
C、由n=4能级跃迁到n=5时需要吸收：的能量，C错误；
D、该氢原子电离至少需要：的能量，D正确；
故答案为：D
【分析】根据波尔氢原子理论的定态和跃迁，从高能能级跃迁到低能级最多发出的不同频率的光子；由得出能极差越小光子波长越短；吸收或释放光子的能量等于能级轨道差；最小电离能为该能级轨道能量的绝对值。
5．【答案】A
【知识点】安培定则；楞次定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A、由图乙时刻，线圈Q中电流增大，由安培定则可知线圈Q中形成下端为N极的不断增强的磁场，根据楞次定律判断，线圈P中会形成俯视逆时针的感应电流，且，A正确；
B、t2时刻，线圈Q中电流不变，形成的磁场不变，穿过P的磁通量不变，无感应电流，且FN=G，B错误；
C、3时刻，线圈Q中电流为零。但线圈P中有磁通量的变化，P中有感应电流且FN=G，C错误；
D、t4时刻，线圈Q中电流不变，形成磁场不变，穿过P的磁通量不变，P中无感应电流，且FN=G；D错误；
故答案为：A
【分析】 根据法拉第电磁感应定律，结合安培定则和楞次定律分析判断。
6．【答案】B
【知识点】变压器原理；交变电流的图像与函数表达式；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A、若从图示位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值应为：，A错误；
B、由于线框电阻不计，，灯泡正常发光，由得：，根据理想变压器电压与匝数关系：，B正确；
C、若将滑动变阻器滑片向上移动，接入线路电阻增大，副线圈回路电阻增大，电流减小，由可知，减小，电流表读数减小，C错误；
D、若将自耦变压器触头向下滑动，减小，减小，灯泡变暗，D错误；
故答案为：B
【分析】根据交流电产生原理确定感应电动势瞬时值表达式，结合理想变压器电压、电流与匝数关系，确定副线圈电压，依据闭合电路欧姆定律判断电阻变化引起电流的变化，从而确定原线圈电流的变化，从而正确判断。
7．【答案】D
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射；干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【解答】AB、根据折射率公式：，，折射率越大频率越大，AB错误；
C、由临界角公式：可得临界角正弦值之比：，C错误；
D、由双缝干涉条纹间距公式：可知，b光频率小波长长，条纹间距宽，D正确；
故答案为：D
【分析】根据折射率公式由介质中的传播速度之比确定折射率之比和频率大小；根据临界角公式解得临界角正弦值之比确定临界角之比；结合干涉条纹间距公式判断间距宽度大小。
8．【答案】A,D
【知识点】原子核的衰变、半衰期；黑体、黑体辐射及其实验规律；光电效应；结合能与比结合能
【解析】【解答】A、由黑体辐射规律可知，温度升高，各种波长的电磁辐射强度均增加，辐射强度极大值向波长较短的方向移动，A正确；
B、在同一个光电管上，由遏止电压可知：，由光电效应方程：，可知频率越大，初动能越大，遏止电压越大，由此a光的频率低于b光的频率，B错误；
C、结合半衰期公式可知，该种元素的原子核每经过7.6天就有3/4发生衰变，没有发生衰变的是1/4，C错误；
D、由图可知，中等大小的核的比结合能大，比结合能越大，原子核越稳定，D正确；
故答案为：AD
【分析】根据黑体辐射、光电效应、遏止电压、半衰期、比结合能正确判断。
9．【答案】B,D
【知识点】LC振荡电路分析
【解析】【解答】A、由图中线圈磁场方向，根据安培定则可知电路中有逆时针方向的电流，说明电容器正在放电，电场能转化为磁场能，A错误；
B、电容器在放电时所带电荷量减小，电容器两极板电压在减小，B正确；
C、电容器在放电时，回路中电流变化变缓，即电流的变化率减小，线圈中的自感电动势在减小，C错误；
D、增大电容器的电容，由LC振荡电路可知，振荡频率减小，D正确；
故答案为：BD
【分析】正确理解LC振荡电路即可正确判断。
10．【答案】A,C
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；热力学第一定律及其应用；压强及封闭气体压强的计算；热力学图像类问题
【解析】【解答】A、由ODC在同一条直线上，有几何关系可得：
由A-D根据理想气体状态方程；可知：，A正确；
B、根据理想气体状态方程：，由图可知，即，AC状态内能相等，B错误；
C、由A-B状态气体吸收320J的热量，体积膨胀对外做功，由P-V图像可知面积代表所做功：，
根据热力学第一定律：，C正确；
D、由B-C状态，气体体积不变压强减小，器壁单位面积在单位时间内受到撞击的分子数减少，D错误；
故答案为：AC
【分析】结合P-V图像、理想气体状态方程、热力学第一定律、压强微观解释正确求解与判断。
11．【答案】B,C
【知识点】安培定则；左手定则—磁场对通电导线的作用；洛伦兹力的计算
【解析】【解答】根据安培定则两根通电导线在MN连线上形成的磁场方向垂直于MN向里，结合通电长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度B=kI/r，和磁场叠加原理可知，从M到N磁场先减小后增大，由左手定则可知带正电的小球受到竖直向上的先减小后增大的洛伦兹力，小球水平方向不受外力做匀速直线运动，桌面所受压力先增大后减小，AD错误，BC正确；
故答案为：BC
【分析】依据安培定则磁场叠加原理先确定磁场方向和大小的变化，根据左手定则判断洛伦兹力的方向与大小变化，从而确定运动状态和桌面所受压力的变化。
12．【答案】（1）电火花；220V；2.70；0.09；偏大
（2）0.93
【知识点】用打点计时器测速度
【解析】【解答】（1）由图可知，该打点计时器为电火花打点计时器，工作时使用220V交流电，从刻度尺读出A、D之间的距离x=2.70cm，每相邻两个计数点之间有4个点没有画出，时间间隔T=0.1s，平均速度，若电源频率变小周期变大，打点时间间隔边长，间距变大，平均速度与实际值相比偏大。
（2）由x-t2图线结合匀变速直线运动位移公式：可知，斜率解得：a=0.93
【分析】正确认识使用打点计时器，由交流电频率确定计数点之间的时间间隔，且分析由于频率的变化引起时间间隔的变化，对刻度尺正确读数，计算平均速度，由图像结合位移公式明确斜率物理意义并求解加速度。
13．【答案】；；
【知识点】研究电磁感应现象
【解析】【解答】（1）间隙中的磁场因F做功而贮存的能量：；
(2)间隙中磁场的能量密度；
(3)根据题意所给能量密度值可得：解得：
【分析】根据功和能的关系由功的定义式求解储存的能量；结合题目能量密度定义求解能量密度；由题目所给能量密度和所求能量密度求解磁感应强度。
14．【答案】（1）解：由题意可知
得：
得：
（2）解：由几何关系可知：
光在玻璃中速度大小
联立得：
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【分析】（1）根据入射光线射入点和射出点到直径MN的距离，利用三角函数，由几何关系求解入射角和折射角的大小，由折射定律求解折射率；
（2）由几何关系确定光在玻璃中的传播路径长度AB，根据折射定律求解光在玻璃中的传播速度，从而求解传播时间。
15．【答案】（1）解：
粒子在碳场中运动轨迹以及圆心的所在位置如图所示：
根据几何关系可得：
解得：
磁场中， 由洛伦兹力提供向心力可得：
联立解得带电粒子在碝场中运动的速率为
（2）解：根据几何关系可得粒子在碳场中运动轨迹对应的圆心角为：
粒子在磁场中运动的用期：
带电校子在 场中运动的时间为：
得
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【分析】（1）根据题意由左手定则确定带电粒子圆周运动轨迹和圆心，结合已知长度和角度，由几何关系求解粒子圆周运动半径；
（2）由几何关系求解粒子在磁场中做圆周运动的圆心角的大小，利用带电粒子在磁场中做匀速圆周运动周期公式求解在磁场中运动的时间。
16．【答案】（1）解：棒稳定时， 受到重力、支持力、拉力和向左的安培力， 棒运动时产生的感应电动 势为
感应电流为
受到的安培力为
根据平衡条件可得
联立解得
（2）解：根据棒和重物组成的系统， 由能量守恒有
根据焦耳热公式可得
联立解得
（3）解：棒从静止开始运动到速度稳定， 由动量定理， 对重物 ， 有
对 棒， 有
联立可得
可得
即
解得 。
【知识点】电磁感应中的动力学问题；电磁感应中的能量类问题
【解析】【分析】（1）由a棒的速度恰好达到稳定，正确对a棒受力分析，利用法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律求解感应电流和安培力，根据牛顿定律列平衡方程联立求解速度。
（2）根据ab组成的系统，由能量守恒定律求解电路中产生的焦耳热，进一步求解电阻R上的焦耳热。
（3）对重物b在重力和绳子平均拉力作用下向下运动，而绳子的平均拉力等于a所受到的平均安培力，对b由动量定理求解时间。
