2023北京清華附中高二（下）期末

物理

（清華附中高21級）2023.07

一、單項(xiàng)選擇題（本題共14小題，每小題3分，共42分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只

有一項(xiàng)是符合題意的。選對得3分，錯(cuò)選、多選，該小題不得分）

1.如圖1所示為a粒子散射的實(shí)驗(yàn)裝置圖。對該實(shí)驗(yàn)的解釋，下列說法合理的是（）

B.原子核是由質(zhì)子和中子組成的

C.原子的正電荷在原子內(nèi)部是均勻分布的

D.原子的全部正電荷和絕大部分的質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的核上

2.關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是（）

A.天然放射現(xiàn)象說明原子具有核式結(jié)構(gòu)

B.若使放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期將減小

C.夕衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時(shí)所產(chǎn)生的

D.在a、/3、y這三種射線中，了射線的穿透能力最強(qiáng)，￡射線的電離能力最強(qiáng)

3.如圖所示為氫原子能級的示意圖。下列說法正確的是（）

E/eV

oo--------------0

4-0.85

3---------------1.51

2---------------3.40

I---------------13.60

A.處于基態(tài)的氫原子只能吸收13.6eV的能量實(shí)現(xiàn)電離

B.處于基態(tài)的氫原子可以吸收能量為13.0eV的光子

C.躍遷到〃=4能級的大量氫原子，最多可以向下躍遷輻射出3種頻率的光子

D.氫原子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)后，核外電子動能減小，原子的電勢能增大

4.下列現(xiàn)象中，與原子核內(nèi)部變化有關(guān)的是（）

A.夕衰變現(xiàn)象B.a粒子散射現(xiàn)象C.光電效應(yīng)現(xiàn)象D.原子發(fā)光現(xiàn)象

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5.隨著通信技術(shù)的更新?lián)Q代，無線通信使用的電磁波頻率更高，頻率資源更豐富，在相同時(shí)間內(nèi)能夠傳

輸?shù)男畔⒘扛?。?代移動通信技術(shù)（簡稱5G）意味著更快的網(wǎng)速和更大的網(wǎng)絡(luò)容載能力，“4G改變生

活，5G改變社會"。與4G相比，5G使用的電磁波，下列說法正確的是（）

A.傳播速度更大，相同時(shí)間傳遞的信息量更大B.頻率更高，光子能量更大

C.波長更大，更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象D.不能發(fā)生干涉現(xiàn)象

6.一束復(fù)色光沿半徑方向射向一半圓形玻璃磚，發(fā)生折射而分為。、b兩束單色光，其傳播方向如圖所示。

下列說法正確的是（）

A.若增大入射角，沙光先發(fā)生全反射B.玻璃磚對。光的折射率大于對6光的折射率

C.在真空中。光的傳播速度大于6光的傳播速度D.如果匕光是綠光，那么a光可能是紅光

7.如圖所示，理想變壓器的原線圈接在“=220在sinl（X）R（V）的交流電源上，副線圈接有R=22C的

負(fù)載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為5:1,電流表、電壓表均為理想電表，下列說法正確的是（）

A.電壓表的讀數(shù)約為62VB.電流表的讀數(shù)為10.0A

C.原線圈的輸入功率為88WD.副線圈輸出交流電的頻率為10Hz

8,如圖5所示，線圈A通過滑動變阻器和開關(guān)連接到電源上，線圈B的兩端連到電流表上，把線圈A裝

在線圈B的里面。實(shí)驗(yàn)中觀察到，開關(guān)閉合瞬間，電流表指針向右偏轉(zhuǎn)，則（）

B.開關(guān)閉合瞬間，兩個(gè)線圈中的電流方向可能同為順時(shí)針或逆時(shí)針

C.開關(guān)閉合，向右移動滑動變阻器的滑片，電流表指針向右偏轉(zhuǎn)

D.開關(guān)閉合，向上拔出線圈A的過程中，線圈B將對線圈A產(chǎn)生排斥力

9.如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，-帶電粒子從圓周上的P點(diǎn)沿半徑方向射入磁場。

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若粒子射入磁場時(shí)的速度大小為匕，運(yùn)動軌跡為PN；若粒子射入磁場時(shí)的速度大小為嶺，運(yùn)動軌跡為

PM.不計(jì)粒子的重力。下列判斷正確的是（）

_NM

p\OI

\XXXX:

A.粒子帶負(fù)電B.速度匕大于速度匕

C.粒子以速度匕射入時(shí)，在磁場中運(yùn)動時(shí)間較長D.粒子以速度匕射入時(shí)，在磁場中運(yùn)動的加速度較

大

10.如圖所示，平行金屬板/、B水平正對放置，分別帶等量異號電荷。一帶電微粒水平射入板間，在重

力和靜電力共同作用下運(yùn)動，軌跡如圖中虛線所示，那么（）

R----------―；

A.若微粒帶正電荷，則/板一定帶正電B.微粒從M點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)動能一定增加

C.微粒從M點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)電勢能一定增加D.微粒從〃點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)機(jī)械能一定增加

11.核能的發(fā)現(xiàn)是人們探索微觀物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一個(gè)重大成果，核能的利用可以有效緩解常規(guī)能源的短缺。原

子核的比結(jié)合能（平均結(jié)合能）曲線如圖所示，下列說法正確的有（）

A.：He核比；Li核更穩(wěn)定B.「Ba核比皆u的結(jié)合能更大

C.；H核的結(jié)合能約為IMeVD.兩個(gè)；H核結(jié)合成：He核時(shí)吸收能量

12.如圖所示，有一用鋁板制成的U型框，將一質(zhì)量為根的帶正電小球用絕緣細(xì)線懸掛在框中，使整體在

勻強(qiáng)磁場中沿垂直于磁場方向向左以速度u勻速運(yùn)動，懸掛拉力為耳，則（）

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A.懸線豎直，F(xiàn)T-mgB.懸線豎直，F(xiàn)T>mg

C.懸線豎直，F(xiàn)y<mgD.無法確定心的大小和方向

13,麥克斯韋在前人研究的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地建立了經(jīng)典電磁場理論，進(jìn)一步揭示了電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象之間

的聯(lián)系。他大膽地假設(shè)：變化的電場就像導(dǎo)線中的電流一樣，會在空間產(chǎn)生磁場，即變化的電場產(chǎn)生磁場。

以平行板電容器為例：圓形平行板電容器在充、放電的過程中，板間電場發(fā)生變化，產(chǎn)生的磁場相當(dāng)于一

連接兩板的板間直導(dǎo)線通以充、放電電流時(shí)所產(chǎn)生的磁場。若某時(shí)刻連接電容器和電阻R的導(dǎo)線中電流i

的方向如圖中所示，則下列說法正確的是（）

A.兩平行板間的電場正在增強(qiáng)B.該變化電場產(chǎn)生逆時(shí)針方向（俯視）的磁場

C.該變化電場產(chǎn)生的磁場越來越強(qiáng)D.電路中的電流正比于板間的電場強(qiáng)度的大小

14.托卡馬克（Tokamak）是一種復(fù)雜的環(huán)形裝置，環(huán)心處有一歐姆線圈，四周是一個(gè)環(huán)形真空室，真空

室外部排列著環(huán)向場線圈和極向場線圈，如圖所示。當(dāng)歐姆線圈中通以變化的電流時(shí)，在托卡馬克的內(nèi)部

會產(chǎn)生巨大的渦旋電場，將真空室中的等離子體加速，從而達(dá)到較高的溫度。再通過其他方式的進(jìn)一步加

熱，就可以達(dá)到核聚變的臨界溫度。同時(shí)，環(huán)形真空室中的高溫等離子體形成等離子體電流，與極向場線

圈、環(huán)向場線圈共同產(chǎn)生磁場，在真空室區(qū)域形成閉合磁籠，將高溫等離子體約束在真空室中，有利于核

聚變的進(jìn)行。已知真空室內(nèi)等離子體中的帶電粒子的平均動能與等離子體的溫度T成正比，以下說法中正

確的是（）

環(huán)形真空室等離子體

A.托卡馬克主要利用歐姆線圈產(chǎn)生的磁場對等離子體加速

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B.歐姆線圈中通以恒定電流時(shí)，托卡馬克裝置中的等離子體將不能發(fā)生核聚變

C.極向場線圈和環(huán)向場線圈的主要作用是加熱等離子體

D.為了約束溫度為T的等離子體在真空室內(nèi)做圓周運(yùn)動，所需要的垂直于真空室環(huán)面的磁感應(yīng)強(qiáng)度8必

須正比于溫度7

二、實(shí)驗(yàn)題(每空2分，共18分)

15.某實(shí)驗(yàn)小組用可拆變壓器探究“變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”，可拆變壓器如圖所示。

變壓器鐵芯Q

甲可拆變壓器零部件乙組裝后的變樂器

(1)以下給出的器材中，本實(shí)驗(yàn)需要用到的是

(2)關(guān)于本實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是.

A.為確保實(shí)驗(yàn)安全，實(shí)驗(yàn)中要求原線圈匝數(shù)小于副線圈匝數(shù)

B.因?yàn)槭褂玫碾妷狠^低，通電時(shí)可直接用手接觸裸露的導(dǎo)線進(jìn)行連接

C.實(shí)驗(yàn)時(shí)可以保持原線圈電壓、匝數(shù)不變，改變副線圈的匝數(shù)，探究副線圈匝數(shù)對副線圈電壓的影響

D.變壓器開始正常工作后，通過鐵芯導(dǎo)電將電能從原線圈傳遞到副線圈

(3)可拆變壓器的鐵芯是由相互絕緣的薄硅鋼片疊壓而成。如圖所示，原線圈接交流電源，副線圈接入

小燈泡。第一次，緩緩移動鐵芯橫條使鐵芯完全閉合；第二次，另取一塊與變壓器鐵芯橫條尺寸相同的普

通鐵塊替換鐵芯橫條，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。兩次均觀察到小燈泡由暗變亮。以下說法正確的是.

A.第二次實(shí)驗(yàn)中小燈泡更亮些

B.用普通鐵塊和用鐵芯橫條相比，普通鐵塊更容易發(fā)熱

C.無論用普通鐵塊還是用鐵芯橫條，流經(jīng)小燈泡的電流均為交變電流

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（4）如圖所示的電路中，電壓為U。的交流電源通過阻值為4的定值電阻與一理想變壓器的原線圈連接，

一可變電阻R與該變壓器的副線圈連接，原、副線圈的匝數(shù)分別為〃I、％。若保持Uo不變，將可變電阻

R的阻值增大，則流經(jīng)原線圈的電流（選填“增大”“減小”或“不變”）；當(dāng)可變電阻R的阻

值為時(shí)（用〃廣馬和凡表示），可變電阻R的功率最大。

16.某同學(xué)用如圖所示裝置探究氣體等溫變化的規(guī)律，該同學(xué)按如下操作步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

a.將注射器活塞移動到空氣柱體積適中的位置，用橡膠塞密封注射器的下端，記錄此時(shí)壓力表上顯示的

氣壓值和壓力表刻度尺上顯示的空氣柱長度

b.用手握住注射器前端，開始緩慢推拉活塞改變氣體體積；

c.讀出此時(shí)壓力表上顯示的氣壓值和刻度尺上顯示的空氣柱長度

d.重復(fù)b、c兩步操作，記錄6組數(shù)據(jù)，作p-V圖。

,壓力表

＞柱塞

上空氣柱

U橡膠套

（1）關(guān)于該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)操作中存在的不當(dāng)及其原因，下列敘述中正確的是。

A.實(shí)驗(yàn)過程中手不能握注射器前端，以免改變了空氣柱的溫度

B.應(yīng)該以較快的速度推拉活塞來改變氣體體積，以免操作動作慢使空氣柱的質(zhì)量發(fā)生改變

（2）實(shí)驗(yàn)室中有容積為5mL和20mL兩種注射器供選擇，為能用較小的力作用在活塞上使氣體體積發(fā)生

明顯變化，選用容積為mL的注射器更合適；實(shí)驗(yàn)中為了找到氣體體積與壓強(qiáng)的關(guān)系

（選填“需要”或“不需要”）測出空氣柱的橫截面積。

（3）為進(jìn)一步探究氣體壓強(qiáng)和體積的定量關(guān)系，該同學(xué)利用所采集的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，繪制出了如

圖所示的P-V圖線。通過該圖線，他猜測：空氣柱的壓強(qiáng)跟體積成反比。你能夠通過圖像直觀地幫助該

同學(xué)檢驗(yàn)這個(gè)猜想嗎？請簡要說明你的方案。。

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三、計(jì)算題(本題共4小題，共40分。要求寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟。有數(shù)

值計(jì)算的題，答案必須明確寫出數(shù)值和單位)

17.(9分)一臺質(zhì)譜儀的工作原理如圖17所示，電荷量為q、質(zhì)量為根的正離子，從容器A下方的小孔

飄入電壓為U的加速電場，其初速度幾乎為0。這些離子經(jīng)加速后通過狹縫O沿著與磁場垂直的方向進(jìn)入

勻強(qiáng)磁場中，最后打在照相底片MN的中點(diǎn)P上。已知，放置底片的區(qū)域MN=L,且。M=

QXXXA/XX尸XxN

XXXXXXXX

XXXXXXXX

D

xXXXXXXX

(1)求離子進(jìn)入磁場時(shí)的速度V的大??；

(2)求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度8的大小；

(3)某次測量發(fā)現(xiàn)底片左側(cè)包括P點(diǎn)在內(nèi)的區(qū)域損壞，檢測不到離子，但右側(cè)區(qū)域仍能正常檢測到

離子。若要使原來打到底片中點(diǎn)的離子可以被檢測，在不改變底片位置的情況下，分析說明可以采取哪些

措施調(diào)節(jié)質(zhì)譜儀。

18.(11分)如圖所示，某空間有一豎直向下的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度E=1.0xl()2v/m,一塊足夠大的接

地金屬板水平放置在勻強(qiáng)電場中，在金屬板的正上方高度/?=0.80m的a處有一粒子源，盒內(nèi)粒子以

%=2.0xl()2m/s的初速度向水平面以下的各個(gè)方向均勻釋放質(zhì)量為加=2.0xl()T5kg、所帶電荷量為

q=+L0xl0*C的帶電粒子，粒子最終落在金屬板6上。若不計(jì)粒子重力，求：(結(jié)果保留兩位有效數(shù)

字)

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(1)粒子源所在處。點(diǎn)的電勢；

(2)帶電粒子打在金屬板上時(shí)的動能：

(3)從粒子源射出的粒子打在金屬板上的范圍(所形成的面積)；

(4)若使帶電粒子打在金屬板上的范圍減小，可以通過改變哪些物理量來實(shí)現(xiàn)？

19.(10分)如圖所示，空間存在豎直向下的有界勻強(qiáng)磁場8,一單匝邊長為L,質(zhì)量為根的正方形線框

a從力放在水平桌面上，在水平外力作用下從左邊界以速度v勻速進(jìn)入磁場，當(dāng)cd邊剛好進(jìn)入磁場后立刻

撤去外力，線框“匕邊恰好到達(dá)磁場的右邊界，然后將線框以ab邊為軸，以角速度。勻速翻轉(zhuǎn)到圖示虛線

位置.已知線框與桌面間動摩擦因數(shù)為〃，磁場寬度大于L,線框電阻為R,重力加速度為g,求：

dI----------1%-xdp-~—?

I—xCLX-」

c

II

IXXXXI

(1)當(dāng)ab邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，R?兩端的電壓U時(shí)：

(2)水平拉力F的大小和磁場的寬度d；

(3)整個(gè)過程中產(chǎn)生的總熱量Q.

20.(10分)利用如圖甲所示的電路研究光電效應(yīng)，以確定光電管中電子的發(fā)射情況與光照的強(qiáng)弱、光的

頻率等物理量間的關(guān)系。K、A是密封在真空玻璃管中的兩個(gè)電極，K受到光照時(shí)能夠發(fā)射電子。K與

A之間的電壓大小可以調(diào)整。移動變阻器的滑片，可以獲得靈敏電流計(jì)示數(shù)/與電壓表示數(shù)U之間的關(guān)系。

(1)為了測得遏止電壓,滑片P應(yīng)該往。還是。端移動？

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(2)美國物理學(xué)家密立根通過該實(shí)驗(yàn)研究光電效應(yīng)，從而驗(yàn)證了愛因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性。他在

實(shí)驗(yàn)中測量出某種金屬的遏止電壓4和與之對應(yīng)的入射光的頻率上的多組數(shù)據(jù)，并利用這些數(shù)據(jù)作出

Uc-u圖線，如圖乙所示。己知元電荷e=L60xl()T9c。求普朗克常量力的數(shù)值。(運(yùn)算結(jié)果保留2位有

效數(shù)字)

(3)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種利用光電效應(yīng)的電池，如圖丙所示。K電極加工成球形，A電極加工成透明導(dǎo)電的

球殼形狀。已知K電極發(fā)射光電子的最小動能為線「最大動能為線2,電子電荷量為分假定照射到K電

極表面的光照條件不變，單位時(shí)間射出的電子數(shù)目為N,所有射出的電子都是沿著球形結(jié)構(gòu)半徑方向向外

運(yùn)動，且忽略電子的重力及在球殼間的電子之間的相互作用。

a.求A、K之間的最大電勢差q“，以及將A、K短接時(shí)回路中的電流/短；

b.在A、K間接上不同負(fù)載R時(shí)，電路中的電流可能會變化，求R在什么范圍內(nèi)變化，電流可保持不變。

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參考答案

16.(1)A；(2)20,不需要;

(3)畫出壓強(qiáng)p和體積V的倒數(shù)p-1/V圖像，若圖像為一條過原點(diǎn)的直線，可認(rèn)為壓強(qiáng)和體積成反比。

三、計(jì)算題，共46分。

17.(1)離子加速過程，根據(jù)功能關(guān)系qU

V234

(2)離子進(jìn)入磁場做勻速圓周運(yùn)動，根據(jù)牛頓第二定律4VB=加工根據(jù)題意r=得8=-

r43Ayq

1l2Um

(3)由(1)(2)可推得r=±

q

可知，將r增大的調(diào)整措施有增大加速電場的電壓U,或減小磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度8

18.(1)在電場中粒子源所在處與金屬板間的電勢差為粒子源所在處的電勢為區(qū),金屬板電勢為

%,，因金屬板接地，所以處=0

4〃=%一%U"b=E-h<p“=80V

(2)帶電粒子在下落過程中只受電場力作用，由動能定理叱也=EQ-凡|

Eqh=七乂一;mvo得42=L2*10「'°J

(3)帶電粒子打在金屬板上的范圍是一個(gè)半徑為r的圓。從粒子源水平射出的粒子在電場中做類平拋運(yùn)動,

落在金屬板上的位置是該圓的邊緣。由/?=’點(diǎn)2=”產(chǎn)

22m

22

r-v0Zs=TVr=^-(v0/)

粒子打在金屬板上的范圍為半徑為r的圓的面積s=4.00?

(4)若減小粒子打在金屬板上的范圍，可以減小粒子到金屬板的高度或增大電場強(qiáng)度。

EBLv33BLv

19.(1)E=BLvI—R=

44

B-Isv

(2)F-F+/jmg=+jjmg,

1R

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撤去拉力后，線框勻減速運(yùn)動，X=—,所以，d=L+—

2〃g2〃g

D-"會

(3)進(jìn)入磁場過程中產(chǎn)生焦耳熱2=/2火"

R

(V21,

由于摩擦產(chǎn)生的熱量。2=RmgLH-----=RrngL+—mv

I2〃gJ2

線框在繞ab軸翻轉(zhuǎn)過程中，Em=BI}co,有效值￡獸/=,T=Z,

V242iy

產(chǎn)生焦耳熱2,=I-Rt=—t=

3R"4YR"

所以整個(gè)