2023學年北京市師大附中物理高二第二學期期末學業(yè)水平測試試題（含解析）

2023學年高二下學期物理期末模擬測試卷注意事項1．考試結(jié)束后，請將本試卷和答題卡一并交回．2．答題前，請務必將自己的姓名、準考證號用0．5毫米黑色墨水的簽字筆填寫在試卷及答題卡的規(guī)定位置．3．請認真核對監(jiān)考員在答題卡上所粘貼的條形碼上的姓名、準考證號與本人是否相符．4．作答選擇題，必須用2B鉛筆將答題卡上對應選項的方框涂滿、涂黑；如需改動，請用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案．作答非選擇題，必須用05毫米黑色墨水的簽字筆在答題卡上的指定位置作答，在其他位置作答一律無效．5．如需作圖，須用2B鉛筆繪、寫清楚，線條、符號等須加黑、加粗．一、單項選擇題：本題共6小題，每小題4分，共24分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1、如圖所示線圈匝數(shù)為n的小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機的原理圖，其矩形線圈面積為S，在磁感應強度為B的勻強磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸勻速轉(zhuǎn)動．矩形線圈電阻為r，矩形線圈通過兩刷環(huán)接電阻R，理想電壓表接在R兩端．當線圈以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，下列說法正確的是（）A．從線圈與磁場平行位置開始計時瞬時電動勢表達式為B．線圈轉(zhuǎn)一周的過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱為C．當線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場垂直時電壓表示數(shù)為零D．線圈從與磁場平行位置轉(zhuǎn)過90°過程中通過電阻R的電荷量為2、如圖所示為氫原子的能級圖，下列說法正確的是A．從n=3能級躍遷到n=2能級時，電子的動能會變大，電勢能會減小B．氫原子從高能級向低能級躍遷時可能會輻射出γ射線C．一個處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子向基態(tài)躍遷時，最多可能發(fā)出6條光譜線D．用能量為12.5eV的電子轟擊處于基態(tài)的氫原子，一定不能使氫原子發(fā)生能級躍遷3、如圖所示的p-V圖像，1、2、3三個點代表某容器中一定量理想氣體的三個不同狀態(tài)，對應的溫度分別是T1、T2、T3，用N1、N2、N3分別表示這三個狀態(tài)下氣體分子在單位時間內(nèi)撞擊容器壁上單位面積的次數(shù)，下列說法中正確的是()A．氣體從1狀態(tài)變化到2狀態(tài)要放熱，N1>N2，T1>T2B．氣體從2狀態(tài)變化到3狀態(tài)對外做功，吸熱，N2=N3，T3>T2C．氣體從3狀態(tài)變化到1狀態(tài)內(nèi)能不變，放熱，N1<N3，T1=T3D．以上說法都不對4、如圖所示，ACB是一光滑的、足夠長的、固定在豎直平面內(nèi)的“”形框架，其中CA、CB邊與豎直方向的的夾角均為，P、Q兩個輕質(zhì)小環(huán)分別套在CA、CB上，兩根細繩的一端分別系在P、Q環(huán)上，另一端和一繩套系在一起，結(jié)點為O，將質(zhì)量為m的鉤碼掛在繩套上，OP、OQ兩根細繩拉直后的長度分別用表示，若，則兩繩受到的拉鏈之比等于A．4：9 B．2：3 C．3：2 D．1：15、美國在2016年2月11日宣布“探測到引力波的存在”．天文學家通過觀測雙星軌道參數(shù)的變化來間接驗證引力波的存在，證實了GW150914是兩個黑洞并合的事件．該事件中甲、乙兩個黑洞的質(zhì)量分別為太陽質(zhì)量的36倍和29倍，假設這兩個黑洞，繞它們連線上的某點做圓周運動，且兩個黑洞的間距緩慢減小.若該雙星系統(tǒng)在運動過程中，各自質(zhì)量不變且不受其他星系的影響，則關(guān)于這兩個黑洞的運動，下列說法正確的是()A．隨著甲、乙兩個黑洞的間距緩慢減小，它們運行的周期在增加B．甲、乙兩個黑洞運行的向心力大小之比為36：29C．甲、乙兩個黑洞運行的線速度大小之比為29：36D．甲、乙兩個黑洞做圓周運動的向心加速度大小始終相等6、教學用發(fā)電機能夠產(chǎn)生正弦式交變電流．利用該發(fā)電機（內(nèi)阻可忽略）通過理想變壓器向定值電阻R供電，電路如圖所示．理想交流電流表A和交流電壓表V的讀數(shù)分別為I、U,R消耗的功率為P．若將發(fā)電機線圈的匝數(shù)變?yōu)樵瓉淼?倍，其它條件均不變，下列說法正確的是A．R消耗的功率變?yōu)?PB．電壓表的讀數(shù)為4UC．電流表的讀數(shù)為2ID．通過R的交變電流頻率變大二、多項選擇題：本題共4小題，每小題5分，共20分。在每小題給出的四個選項中，有多個選項是符合題目要求的。全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。7、發(fā)生放射性衰變?yōu)椋胨テ诩s為5700年．已知植物存活其間，其體內(nèi)與的比例不變；生命活動結(jié)束后，的比例持續(xù)減少．現(xiàn)通過測量得知，某古木樣品中的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一．下列說法正確的是_____A．該古木的年代距今約為5700年B．、、具有相同的中子數(shù)C．衰變?yōu)榈倪^程中放出β射線D．增加樣品測量環(huán)境的壓強將加速的衰變8、如圖所示，理想變壓器輸入的交變電壓有效值恒定，副線圈匝數(shù)可調(diào)，為滑動變阻器，、為兩個相同的燈泡，開始時開關(guān)斷開，燈泡恰好正常發(fā)光。下列說法正確的是（）A．若只把滑動變阻器的滑片向端移動，則燈泡變亮B．若只把開關(guān)閉合，則燈泡變暗C．若只把副線圈的滑動觸頭向上滑動，則燈泡變亮D．若把開關(guān)閉合，同時副線圈的滑動觸頭向上移動少許，則變壓器的輸入功率可能保持不變9、氫原子能級如圖所示，大量處于能級的氫原子躍遷到低能級的過程中，下列說法正確的是（）A．放出的光子的最大能量是B．最多可放出種頻率不同的光子C．放出的光子的最小能量是D．放出的光子能使逸出功為的金屬發(fā)生光電效應10、以下關(guān)于物理學知識的相關(guān)敘述，符合實際的有（）A．單擺的振動周期隨著擺球質(zhì)量的增大而減小B．一艘太空飛船靜止時的長度為30m，他以0.6c（c為光速）的速度沿長度方向飛行越過地球，地球上的觀測者測得該飛船的長度小于30mC．麥克斯韋用實驗證實了電磁波的存在D．日落時分，拍攝水面下的景物，在照相機鏡頭前裝上偏振濾光片可以使景像更加清晰三、實驗題：本題共2小題，共18分。把答案寫在答題卡中指定的答題處，不要求寫出演算過程。11．（6分）在“探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中。(1)備有器材：A．帶有定滑輪的長木板；B．電磁打點計時器、低壓交流電源、紙帶；C．細繩、小車、砝碼；D．裝有細砂的砂桶；E.墊片；F.毫米刻度尺。還缺少的一件器材是___。(2)實驗得到如圖所示的一條紙帶，相鄰兩計數(shù)點的時間間隔為T；B、C間距x2和D、E間距x4已測出，利用這兩段間距計算小車加速度a的表達式為a＝_____。(3)同學甲根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出如圖甲所示a－1m圖線，從圖線可得砂和砂桶的總質(zhì)量為____(4)同學乙根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出了圖乙所示圖線，從圖線可知同學乙操作過程中可能______。12．（12分）某同學用一個定值電阻R、兩個開關(guān)、一個電壓表和若干導線連成一個測量電源內(nèi)阻的實驗電路，如圖所示，已知電壓表的內(nèi)阻遠大于電源的內(nèi)電阻和R，其量程大于電源電動勢，表盤上刻度清晰，但數(shù)字不清，電源內(nèi)阻約為幾歐．（1）在方框內(nèi)畫出實驗電路圖．（2）實驗中始終閉合開關(guān)S1，當開關(guān)S2處于斷開和閉合兩種狀態(tài)時，電壓表指針偏轉(zhuǎn)格數(shù)分別為n1、n2，則計算電源內(nèi)阻的表達式是r=__________．四、計算題：本題共2小題，共26分。把答案寫在答題卡中指定的答題處，要求寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟。13．（10分）甲圖是擺長為1m的單擺在地球上某地振動的x—t圖象.單擺振動在空氣中傳播所產(chǎn)生的機械波，其2.5s時波動的y—x圖象如圖乙所示，波源在坐標原點處．求：①這列波的波速；②當?shù)氐闹亓铀俣萭（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）；③單擺起振后，在2.5s時x=2cm處質(zhì)點運動的位移．14．（16分）如圖所示，傾角θ=30°、寬度L=1m的足夠長的“U”形平行光滑金屬導軌固定在磁感應強度B=1T，范圍足夠大的勻強磁場中，磁場方向垂直于斜面向下．用平行于軌道的牽引力F=1N拉一根質(zhì)量m=0.1kg、電阻R=1Ω的垂直放在導軌上的金屬棒ab，使之由靜止開始沿軌道向上運動，當金屬棒移動一段距離后，獲得穩(wěn)定速度，不計導軌電阻及一切摩擦，取g=10m/s1．求：（1）金屬棒達到穩(wěn)定時所受安培力大小和方向如何？（1）金屬棒達到穩(wěn)定時產(chǎn)生的感應電動勢為多大？（3）金屬棒達到穩(wěn)定時速度是多大？15．（12分）如圖甲所示，定滑輪上繞一細線，線的一端系一質(zhì)量為M的重物，另一端系一質(zhì)量為m的金屬棒。金屬棒ab放在兩根間距為L的足夠長的光滑平行金屬導軌上，導軌與水平方向的夾角為θ，在兩導軌底端之間連接有阻值為R的電阻，導軌和金屬棒的電阻不計，磁感應強度為B的勻強磁場與導軌平面垂直向上。開始時金屬桿置于導軌下端，將重物由靜止釋放，重物最終能勻速下降，運動過程中金屬桿始終與兩導軌垂直且接觸良好。已知重力加速度為g。（1）求重物勻速下降時的速度大?。唬?）當M勻速運動時，突然剪斷細線，金屬棒繼續(xù)沿導軌向上運動，當滑行了一段距離s后達到最高點，求此過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱；（3）對一定的磁感應強度B，重物取不同的質(zhì)量M，測出相應的重物做勻速下降運動時的v值，得到實驗圖線如圖乙所示，圖中畫出了磁感應強度分別為B1和B2時的兩條實驗圖線。試根據(jù)實驗結(jié)果計算比值。

2023學年模擬測試卷參考答案（含詳細解析）一、單項選擇題：本題共6小題，每小題4分，共24分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1、B【答案解析】

A.交流發(fā)電機產(chǎn)生電動勢的最大值Em＝nBSω，圖示位置電動勢最大，所以從線圈與磁場平行位置開始計時瞬時電動勢為e＝nBSωcosωt，故A錯誤；C.電壓表示數(shù)顯示的是電壓有效值，不為零，故C錯誤；D.線圈從與磁場平行位置轉(zhuǎn)過90°過程中通過電阻R的電荷量為，故D錯誤；B.線圈轉(zhuǎn)一周的過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱為，故B正確．2、A【答案解析】從n=3能級躍遷到n=2能級時，電子的軌道半徑減小，根據(jù)解得，則動能會變大，電勢能會減小，選項A正確；γ射線的產(chǎn)生機理是原子核受激發(fā)，是原子核變化才產(chǎn)生的，則氫原子從高能級向低能級躍遷時不可能會輻射出γ射線，故B錯誤；一個處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子向基態(tài)躍遷時，最多可能發(fā)出3條光譜線，即4→3，3→2，2→1，選項C錯誤；用能量為12.5eV的電子轟擊處于基態(tài)的氫原子，由于：E2-E1=-3.4-（-13.6）=10.2eV，可知氫原子可以吸收電子的一部分能量發(fā)生能級躍遷．故D錯誤；故選A.點睛：解決本題的關(guān)鍵掌握光電效應的條件，以及能級的躍遷滿足hγ=Em-En，注意吸收光子是向高能級躍遷，釋放光子是向低能級躍遷，同時掌握吸收或釋放能量要正好等于能級之差．注意“一個”與“一群”氫原子躍遷的區(qū)別．3、A【答案解析】

A.氣體從1狀態(tài)變化到2狀態(tài)，體積不變，壓強減小，則溫度降低，即T1>T2；溫度降低，內(nèi)能減小，體積不變，氣體不對外做功，外界也不對氣體做功，所以氣體要放熱；體積不變，氣體的數(shù)密度不變，而溫度減小，則氣體分子在單位時間內(nèi)撞擊容器壁上單位面積的次數(shù)減小，即N1>N2，故選項A正確；B.氣體從2狀態(tài)變化到3狀態(tài)，體積變大，壓強不變，則溫度升高，即T3>T2；體積變大，則氣體對外做功，溫度升高，則氣體內(nèi)能增加，所以氣體吸熱。狀態(tài)2到狀態(tài)3，溫度升高，分子運動更加劇烈，單個分子對器壁的平均作用力變大，壓強不變，所以在狀態(tài)2單位時間內(nèi)撞擊器壁單位面積的分子數(shù)大于狀態(tài)3單位時間內(nèi)撞擊器壁單位面積的分子數(shù)，即N2>N3，選項B錯誤；C.由圖像可知氣體在狀態(tài)3和狀態(tài)1的pV乘積相同，則溫度相同，即T1=T3，所以氣體從3狀態(tài)變化到1狀態(tài)內(nèi)能不變，體積減小，則外界對氣體做功，所以氣體放熱；因從3狀態(tài)變化到1狀態(tài)體積減小，氣體的數(shù)密度變大，又溫度不變，所以氣體分子在單位時間內(nèi)撞擊容器壁上單位面積的次數(shù)增加，即N1>N3，選項C錯誤；D.由以上分析可知，選項D錯誤。4、D【答案解析】

先對PQ環(huán)受力分析，它們只受兩個力，根據(jù)二力平衡條件可知，繩子的拉力都是垂直于桿子的，這是解決此題的關(guān)鍵．再對結(jié)點O受力分析，再根據(jù)三力平衡判斷F1=F1．【題目詳解】對P、Q小環(huán)分析，小環(huán)受光滑桿的支持力和繩子的拉力，根據(jù)平衡條件，這兩個力是一對平衡力，支持力是垂直于桿子向上的，故繩子的拉力也是垂直于桿子的．對結(jié)點O受力分析如圖所示．根據(jù)平衡條件可知，F(xiàn)P和FQ的合力與FT等值反向，如圖所示．

幾何關(guān)系可知，α=β．故FP=FQ．即F1：F1=1：1;故選D．【答案點睛】此題關(guān)鍵是要對物體正確的受力分析，并且能熟練運用幾何知識分析力的關(guān)系．屬于基礎題．5、C【答案解析】兩個黑洞繞它們連線上的某點做圓周運動，那么由萬有引力做向心力，甲、乙兩個黑洞做圓周運動的向心力相等，向心力指向另一個黑洞可知：甲、乙兩個黑洞運行的角速度ω相同，故B錯誤；由萬有引力做向心力可得：，所以，甲、乙兩個黑洞運行的線速度大小之比，故C正確；甲、乙兩個黑洞做圓周運動的向心力相等，故有向心加速度a＝F/m可知：甲、乙兩個黑洞做圓周運動的向心加速度大小之比為29：36，故D錯誤；又R甲+R乙=L，所以，R甲＝L，，故隨著甲、乙兩個黑洞的間距緩慢減小，它們運行的角速度增大，那么周期T＝2π/ω減小，故A錯誤；故選C．點睛：萬有引力的應用問題一般由重力加速度求得中心天體質(zhì)量，或由中心天體質(zhì)量、軌道半徑、線速度、角速度、周期中兩個已知量，根據(jù)萬有引力做向心力求得其他物理量．6、C【答案解析】

根據(jù)交流電的產(chǎn)生以及最大值的表達式，分析交流電的最大值的變化，結(jié)合有效值與最大值之間的關(guān)系分析有效值的變化；結(jié)合變壓器的特點分析副線圈上的電壓的變化、功率的變化以及頻率的變化．【題目詳解】線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，設線圈的最大橫截面積為S，磁場的磁感應強度為B，線圈轉(zhuǎn)動的角速度為ω，則產(chǎn)生的最大電動勢為：Em=nBSωA、B項：原線圈兩端的電壓等于電動勢的有效值，為：設原副線圈的匝數(shù)比為k，則副線圈兩端的電壓為：當發(fā)電機線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?倍時，有副線圈兩端的電壓為：所以，電壓表的示數(shù)變?yōu)樵瓉淼?倍，故B錯誤；由公式可知，即R消耗的功率變?yōu)?倍，故A錯誤；C項：由于電壓表的示數(shù)變?yōu)樵瓉淼膬杀叮蓺W姆定律可知，電流表的示數(shù)變?yōu)樵瓉淼膬杀?，故C正確；D項：變壓器不能改變交流電的頻率，故D錯誤．故應選：C．【答案點睛】本題考查了交流電的產(chǎn)生以及變壓器的構(gòu)造和原理，對交流電來說，當線圈的角速度減小時，不僅僅交流電的頻率發(fā)生變化，交流電的最大值、有效值都會產(chǎn)生變化．二、多項選擇題：本題共4小題，每小題5分，共20分。在每小題給出的四個選項中，有多個選項是符合題目要求的。全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。7、AC【答案解析】

A．因古木樣品中的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一，則可知經(jīng)過的時間為一個半衰期，即該古木的年代距今約為5700年，A正確；B．、、具有相同的質(zhì)子數(shù)，由于質(zhì)量數(shù)不同，故中子數(shù)不同，B錯誤；C．根據(jù)核反應方程可知，衰變?yōu)榈倪^程中放出電子，即發(fā)出β射線，C正確；D．外界環(huán)境不影響放射性元素的半衰期，D錯誤；故選AC?！敬鸢更c睛】半衰期；核反應方程。8、BC【答案解析】

A．把滑動變阻器的滑片向端移動，總電阻增大，電流減小，燈泡變暗，故A錯誤；B．若只把開關(guān)閉合，燈泡分走了一半的電流，則燈泡變暗，故B正確；C．若只把副線圈的滑動觸頭向上滑動，根據(jù)變壓器原副線圈電壓關(guān)系副線圈電壓增大，根據(jù)變壓器原副線圈電流關(guān)系副線圈電流減小，滑動變阻器電阻不變，通過的電壓減小，燈泡P通過的電壓增大，根據(jù)電功率公式電功率增大，燈泡變亮，故C正確；D．若把開關(guān)閉合，同時副線圈的滑動觸頭向上移動少許，則變壓器的輸出功率增大，又因為變壓器的輸出功率等于輸入功率，所以變壓器的輸入功率增大，故D錯誤。故選BC。9、AC【答案解析】

根據(jù)波爾理論可知，放出最大能量的光子對應著從3到1的躍遷，能量為（-1.51eV）-（-13.6eV）=12.09eV，選項A正確；最多可放出種頻率不同的光子，選項B錯誤；放出的光子的最小能量對應著從3到2的躍遷，能量為（-1.51eV）-（-3.4eV）=1.89eV，選項C正確；根據(jù)光電效應的規(guī)律可知，放出的光子最大能量為12.09eV<13eV，則不能使逸出功為13eV的金屬發(fā)生光電效應，選項D錯誤；故選AC.【答案點睛】本題考查氫原子的波爾理論，解決本題的關(guān)鍵知道能級間躍遷所滿足的規(guī)律，即Em-En=hv，并能靈活運用；知道從高能級躍遷到低能級最多輻射的光子數(shù)為．10、BD【答案解析】

A.根據(jù)單擺的周期公式：可知，單擺的周期與擺球的質(zhì)量無關(guān)．故A錯誤；B.地球上的觀測者測得該飛船的長度是以0.6c的速度沿長度方向飛行時長度，為：，故B正確；C.赫茲用實驗證實了電磁波的存在．故C錯誤；D.日落時分拍攝水面下的景物，在照相機鏡頭前裝上偏振濾光片可以可以濾掉水面反射的偏振光，使景像更清晰，這是利用光的偏振現(xiàn)象，故D正確；三、實驗題：本題共2小題，共18分。把答案寫在答題卡中指定的答題處，不要求寫出演算過程。11、天平x4-x22T20.020(0.018【答案解析】

（1）[1]本題要測量小車的質(zhì)量，則需要天平，所以還缺少的一件器材是天平；（2）[2]根據(jù)逐差法得：x4解得：a=x（3）[3]根據(jù)牛頓第二定律得：a=Fm，則F即為重力：m'g=F=解得：m'=（4）[4]由c圖可知，圖線不通過坐標原點，當F為某一值時，加速度為零，知平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力。12、(1)(2)【答案解析】試題分析：（１）根據(jù)實驗的實物連圖，畫出實驗電路圖如圖所示．（2）雖然電壓表沒有標明刻度值，但量程符合測量要求，表盤上有刻度線且是均勻的，即電壓與偏轉(zhuǎn)格數(shù)成正比，可用電壓表的指針偏轉(zhuǎn)的格數(shù)表示電壓．電壓表內(nèi)阻很大說明不考慮電壓表內(nèi)阻的影響，當閉合開關(guān),斷開開關(guān)時，電壓表直接接在電源兩端，電壓表的示數(shù)等于電源的電動勢，即；當開關(guān)、都處于閉合狀態(tài)時，電壓表測的是路端電壓，根據(jù)閉合電路歐姆定律得：，聯(lián)立兩式解得．考點：伏安法測電