2021-2022学年山东省淄博市高二（下）期末物理试题 解析版

2021-2022学年度第二学期高二教学质量检测

物理

一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每个题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 如图，烟雾自动报警器的探测器中装有放射性元素镅241，其衰变方程为．下列说法正确的是（    ）

A. 是光子，不具有能量 B. 是粒子，有很强的贯穿本领

C. 比的原子核更稳定 D. 冬天气温较低时，镅241的半衰期会变小

【答案】C

【解析】

【详解】A．γ射线是光子，具有一定的能量，故A错误；

B．是α粒子，根据α射线的特点可知，其有很强的电离本领，故B错误；
C．自发的衰变过程中释放能量，原子核的比结合能增大，所以比的原子核更稳定，故C正确；

D．半衰期是由放射性元素本身决定的，与外界因素无关，故D错误。

故选C。

2. 2022年3月23日，天宫号空间站上的三名宇航员王亚平、翟志刚、叶光富，又给全国的观众带来了一堂精彩的天宫授课，其中宇航员们做了一个“液桥”实验。将水分别挤在两块透明板上，水球状似倒扣着的碗，如图甲所示。将两板慢慢靠近，两个水球“碗底”挨“碗底”，形成一座中间细、两头粗的“液桥”将两块板相连，如图乙所示；再将两板拉远，液桥变得更细、更长，仍然没有断开。下列说法正确的是（　　）。

A. 日常生活中地球上不可能有“液桥”现象 B. 由图甲可以推断水和透明板是不浸润的

C. 液体表面张力有使液体表面积扩大的趋势 D. 液桥形成的根本原因是水的表面张力的作用

【答案】D

【解析】

【详解】AD．“液桥”形成的根本原因是水的表面张力的作用，在地球上也可以有“水桥”现象，只是因为重力影响桥的宽度较短，A错误，D正确；

B．水能附着在透明玻璃板上，由此可推断水和透明玻璃板是浸润的，B错误；

C．液体表面分子间间距大于内部分子间间距，表现为引力，有使液体表面积缩小的趋势，C错误。

故选D。

3. 如图为地球赤道剖面图，地球半径为R，把地面上高度为区域内的地磁场视为方向垂直于剖面的匀强磁场，在赤道平面内一带电粒子以一定速度正对地心射入该磁场区域，轨迹恰好与地面相切。不计粒子重力，则（　　）。

A. 轨迹半径为 B. 轨迹半径为

C. 轨迹半径为 D. 轨迹半径为

【答案】C

【解析】

【详解】如图所示

设轨迹半径为r，根据几何关系可得

解得

故选C。

4. 紫外光电管是利用光电效应原理对油库等重要场所进行火灾报警的装置，其工作电路如图所示，其中A为阳极，K为阴极，只有当明火中的紫外线照射到K极时，电压表才有示数且启动报警装置。已知太阳光中的紫外线频率主要在，而明火中的紫外线频率主要在，下列说法正确的是（　　）。

A. 为避免太阳光中紫外线干扰，K极材料的截止频率应大于

B. 只有明火照射到K极的时间足够长，电压表才会有示数

C. 电源左边接正极有利于提高报警装置的灵敏度

D. 电压表的正接线柱与C相连

【答案】D

【解析】

【详解】A．太阳光中的紫外线频率主要在，为避免太阳光中的紫外线干扰，K极材料的截止频率应大于，A错误；

B．电压表有没有示数与明火的照射时间无关，与明火中紫外线的频率有关，B错误；

CD．电源左边接正极时，光电管上被施加反向电压，发生光电效应时到达阳极的光电子数减少，因此会降低报警装置的灵敏度，可知电源右边接正极，则电压表的正接线柱与C相连，D正确，C错误。

故选D。

5. 一定质量的理想气体经历了如图所示的循环，该过程每个状态均可视为平衡态，各状态参数如图所示。对此气体，下列说法正确的是（　　）。

A. 的过程中，气体向外界放热，内能不变

B. 的过程中，气体的压强增大，气体从外界吸热

C. 的过程中，气体的压强不变，气体从外界吸热

D. 的过程中，气体的压强不变，分子的平均动能减小，单位体积内的分子数不变

【答案】B

【解析】

【详解】A．的过程中温度不变，内能不变，体积膨胀对外界做功，由热力学第一定律得气体从外界吸热才可能保持内能不变，故A错误；

B．的过程中体积不变，单位体积内的分子数不变，温度升高，分子的内能增大，压强增大，由热力学第一定律得气体从外界吸热，故B正确；

C．过程的直线过原点，压强不变，温度降低，内能减小，体积减小，外界对气体做功，气体放热才可能内能减小，故C错误；

D．的过程中气体的体积不变，单位体积内的分子数不变，温度减小，压强也减小，温度是分子平均动能的标志，故分子的平均动能减小，故D错误。

故选B。

6. 如图所示，轻绳MN的两端固定在水平天花板上，物体m1通过另一段轻绳系在轻绳MN的某处，光滑轻滑轮跨在轻绳MN上，可通过其下边的一段轻绳与物体m2一起沿MN自由移动。系统静止时轻绳MN左端与水平方向的夹角为60°，右端与水平方向的夹角为30°。则物体m1与m2的质量之比为（　　）

A. 1：1 B. 1：2 C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】对物体m1上端绳结受力分析如图所示

根据共点力平衡及几何关系，合力正好平分两个分力的夹角，可得

对滑轮受力分析得

根据轻绳拉力特点可知

则

A正确。故选A。

7. 现将和从圆形匀强磁场区域的水平直径上的P点以大小相等的动量沿相反方向射出，二者分别从水平直径的M、N点射出磁场，则下列说法正确的是（　　）。

A. 和在磁场中运动的周期之比为2∶1

B. 和在磁场中运动速度大小之比为1∶1

C. 和在磁场中运动的半径之比为2∶1

D. 和在磁场中运动的时间之比为1∶1

【答案】D

【解析】

【详解】B．根据

两粒子质量之比为，动量相等，则和在磁场中运动的速度大小之比为，故B错误；

A．粒子在磁场中运动的周期

两粒子荷质比相等，则和在磁场中运动的周期之比为，故A错误；

C．根据

解得

两粒子电荷量之比为，动量相等，和在磁场中运动的半径之比为，故C错误；

D．根据几何知识可知二者在磁场中的偏转角度相等，和在磁场中运动的周期相等，则二者在磁场中运动的时间相等，故D正确。

故选D。

8. 一点光源以113W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为的光，在离点光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光子数为个。普朗克常量为，R约为（　　）。

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】一个光子的能量为

为光的频率，光的波长与频率有以下关系

光源每秒发出的光子的个数为

P为光源功率，光子以球面波的形式传播，那么以光源为原点的球面上的光子数相同，此时距光源的距离为R处，每秒垂直通过每平方米的光子数为个，那么此处的球面的表面积为

则

联立解得

故A正确，BCD错误。

故选A。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每个题给出的四个选项中，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。

9. 如图，电磁流量计的测量管横截面直径为D，在测量管的上下两个位置固定两金属电极a、b，整个测量管处于水平向里的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。当含有正、负离子的液体从左向右匀速流过测量管时，连在两个电极上的显示器显示的流量为Q（单位时间内流过的液体体积），下列说法正确的是（　　）

A. a极电势高于b极电势

B. 液体流过测量管的速度大小为

C. a、b两极之间的电压为

D. 若流过的液体中离子浓度变高，显示器上的示数将变大

【答案】AC

【解析】

【分析】

【详解】A．由左手定则可知，正离子向上偏转，负离子向下偏转，则a极电势高于b极电势，选项A正确；

B．由于

解得液体流过测量管的速度大小为

选项B错误；

C．当达到平衡时

解得a、b两极之间的电压为

选项C正确；

D．因ab两点间电压与流过的液体中离子浓度无关，则当粒子浓度变高时，显示器上的示数不变，选项D错误。

故选AC。

10. 甲、乙两同学相约去参观博物馆。两人同时从各自家中出发，沿同一直线相向而行，经过一段时间后两人会合。身上携带的运动传感器分别记录了他们在这段时间内的速度大小随时间的变化关系，如图所示。其中，甲的速度大小随时间变化的图线为两段四分之一圆弧，下列说法正确的是（　　）。

A. 时间内，甲、乙两人位移相同

B. 时间内，乙所走路程大于甲所走路程

C. 在时刻，甲、乙两人加速度大小相等

D. 时间内，甲的平均速率大于乙的平均速率

【答案】BC

【解析】

【详解】A．因为两个人是相向运动的，说明运动方向相反，因此t1时刻位移方向相反，故A错误；

B．图像的面积表示物体运动的位移大小，时间内，乙的路程大于甲的路程，故B正确；

C．图像的斜率表示加速度，设交点为A，则t3时刻交点A恰好等分t2-t4的圆周，因此由几何关系可得过A点圆的切线的斜率和乙的斜率大小相等，故C正确；

D．通过观察可以看出甲的图像面积为

乙图像的面积为，说明甲乙的路程相等，则平均速率相同，故D错误。

故选BC。

11. 在如图所示的电路中，三个定值电阻的阻值相同，理想变压器原、副线圈的匝数之比为。在a、b端加上有效值为U的正弦交流电，开关S断开时，电流表示数为I。下列说法正确的是（　　）

A. 定值电阻的阻值均为 B. 开关S断开时，a、b端的输入功率为

C. 开关S断开时，消耗的功率之比为 D. 开关S闭合后，原线圈电路中电流表示数为

【答案】BD

【解析】

【详解】A．设三个电阻的阻值均为R，开关S断开时，原线圈电压为

   ①

根据理想变压器原副线圈电流之比等于匝数比的倒数可知副线圈电流为

   ②

副线圈电压为

   ③

根据理想变压器原副线圈电压之比等于匝数比可得

   ④

联立①②③④解得

   ⑤

故A错误；

B．开关S断开时，a、b端的输入功率为

   ⑥

故B正确；

C．开关S断开时，消耗的功率之比为

   ⑦

故C错误；

D．开关S闭合后，设电流表示数为I′，则原线圈电压为

   ⑧

根据理想变压器原副线圈电流之比等于匝数比的倒数可知副线圈电流为

   ⑨

副线圈所接电路总电阻为

   ⑩

副线圈电压为

   ⑪

根据理想变压器原副线圈电压之比等于匝数比可得

   ⑫

联立⑤⑧⑨⑩⑪⑫解得

   ⑬

故D正确。

故选BD。

12. 如图，一带负电的圆环套在倾斜固定的粗糙绝缘长直杆上，圆环的直径略大于杆的直径，杆处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中。现给圆环一沿杆向上的初速度，在以后的运动过程中，下列关于圆环的速度v随时间t的变化关系图线，可能正确的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】ABC

【解析】

【详解】当时，圆环受到的支持力FN先变小后变大，摩擦力也先变小后变大，圆环减速的加速度

也先变小后变大；当速度减小为0时，若，圆环静止，若，圆环将向下做加速度减小的加速运动直到平衡后做匀速运动。当时圆环受到的支持力FN变大，摩擦力变大，物体减速的加速度变大，速度减小为0时，若，圆环将静止；若，圆环将向下做加速度减小的加速运动直到平衡后做匀速运动。

故选ABC。

三、非选择题：本题共6小题，共60分。

13. 伽利略斜面实验被誉为物理学史上最美实验之一、研究小组尝试使用等时性良好的“节拍法”来重现伽利略的斜面实验，研究物体沿斜面运动的规律。实验所用节拍频率是每秒2拍，实验装置如图（a）所示。在光滑倾斜的轨道上装有可沿轨道移动的框架，框架上悬挂轻薄小金属片，滑块下滑撞击金属片会发出“叮”的声音（金属片对滑块运动的影响可忽略）。实验步骤如下：

①从某位置（记为A0）静止释放滑块，同时开始计拍调节框架的位置，使相邻金属片发出的“叮”声恰好间隔1个拍，并标记框架在轨道上的位置A1、A2、A3……；

②测量A1、A2、A3……到A0的距离s1、s2、s3……如图（b）所示。

③将测量数据记录于下表，并将节拍数n转换成对应时间t的平方。

(1)表格中“C”处的数据应为___________；

(2)由表中数据分析可得，s与t2成___________关系（填“线性”或“非线性”）；

(3)滑块的加速度大小为___________m/s2（结果保留2位小数）。

【答案】    ①. 2.25    ②. 线性    ③. 0.76~0.78

【解析】

【详解】(1)[1] 所用节拍频率是每秒2拍，所以每拍0.5s，表格中“C”处对应的是3拍，对应时间是1.5s，平方后为2.25s。

(2)[2]表中s与t2的比值近似为一常数，所以s与t2成线性关系。

(3)[3]加速度为

14. 用图甲所示实验装置探究气体等温变化的规律。

（1）关于该实验下列说法正确的是______。

A．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

B．应快速推拉柱塞

C．为方便推拉柱塞，应用手握注射器再推拉柱塞

D．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

（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。小明所在的小组压缩气体时漏气，则用上述方法作出的图线应为图乙中的______（选填“①”或“②”）。

（3）某同学将注射器活塞移动到体积适中的位置时，接上软管和压强传感器，通过DIS系统记录下此时的体积与压强，然后记录多组数据，作图像。在软管内气体的体积不可忽略时，图像为一条双曲线，如图丙所示。试用玻意耳定律分析，该双曲线的渐近线（图中的虚线）方程是p=______。（用、、表示）

（4）实验中若使用压强传感器采集数据，则柱塞与针筒间的摩擦对实验结果______（填“有”或“无”）影响。

【答案】    ①. AD##DA    ②. ②    ③.     ④. 无

【解析】

【详解】（1）[1]A．在柱塞与注射器壁间涂上润滑油,可以防止漏气，确保所研究的气体质量一定，A正确；

B．若快速推拉柱塞容易使得气体温度发生急剧变化，与实验研究的是等温变化不符合，B错误；

C．实验中若用手握注射器，容易引起气体温度显著变化，与实验研究的是等温变化不符合，C错误；

D．由于等温变化时

注射器旁的刻度尺如果刻度分布均匀，可以用气体的长度来间接表示体积，可以不标注单位，D正确。

故选AD。

（2）[2]根据克拉珀龙方程有

则有

当实验过程中漏气时， 质量减小，n减小，即图线的斜率减小，作出的图像为图乙中的②。

（3）[3] 在软管内气体体积ΔV不可忽略时，被封闭气体的初状态的体积为，压强为p0，末状态的体积为，压强为p，由玻意耳定律有

解得：

当式中的V趋向于零时，有

即该双曲线的渐近线（图丙中的虚线）方程是

（4）[4] 实验中若使用压强传感器采集数据，即直接通过传感器采集气体的压强，柱塞与针筒间的摩擦对实验结果无任何影响。

15. 如图所示，一边长为L、质量为m的正方体物块A置于风洞内的水平面上，其中一面与风速垂直，风速为时刚好能推动该物块。已知，风对物块的推力，其中v为风速，S为物块迎风面积。风速变为时，刚好能推动用同一材料做成的另一正方体物块B。物块和水平面间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。

（1）若，则比例系数k为多大？

（2）物块B的质量为多大？

【答案】（1）；（2）64m

【解析】

【详解】（1）风速为时刚好能推动该物块，有

得

（2）设物块密度为，则

可得

即

可知

，

得

风速变为时，可得物块B的质量为

16. 气压式升降椅通过气缸上下运动来支配椅子升降，其简易结构如图乙所示，圆柱形气缸与椅面固定连接，气缸与椅面的总质量为。横截面积为的柱状气缸杆与底座固定连接。可自由移动的气缸与气缸杆之间封闭一定质量的理想气体，稳定后测得封闭气体柱长度为，设气缸气密性、导热性能良好，忽略摩擦力。已知大气压强为，室内温度，重力加速度为。

（1）若质量的人盘坐在椅面上，室内温度保持不变，稳定后椅面下降了多少？

（2）人盘坐在椅面上稳定后再打开空调，室内气温缓慢降至，求此过程中外界对缸内气体所做的功。

【答案】（1）13cm；（2）3.36J

【解析】

【详解】（1）人盘坐在椅面上之前

设椅面下降了，则

由玻意耳定律有

解得

（2）人盘坐在椅面上稳定后再打开空调，压强p2一定，由盖—吕萨克定律有

外界对缸内气体所做的功

解得

W=3.36J

17. 如图甲所示，在绝缘光滑水平桌面上，以O为原点、水平向右为正方向建立x轴，在区城内存在方向竖直向上的匀强磁场。桌面上有一边长、电阻的正方形线框abcd，当平行于磁场边界的cd边进入磁场时，在沿x方向的外力F作用下以的速度做匀速运动，直到ab边进入磁场时撤去外力。若以cd边进入磁场时作为计时起点，在内磁感应强度B的大小与时间t的关系如图乙所示，线框始终做匀速运动。

（1）求外力F的大小；

（2）求在内导线框中产生的热量Q；

（3）若在内匀强磁场的磁感应强度发生连续变化（图乙中未画出），线框仍以的速度做匀速运动，则时的磁感应强度B多大？

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）从开始到线框完全进入磁场所用时间为，所以，磁感应强度始

终为

则回路电流

安培力

外力

联立以上各式得

（2）时间内的电流

时间内的电动势

电流

时间内产生的热量

解得

（3）时，线框cd边刚好到磁场左边界，内线框匀速出磁场，线框不受安培力，感应电流为0，所以磁通量保持不变

解得

18. 如图在直角坐标系xOy平面内，在第Ⅱ象限中存在沿x轴负方向、场强为E的匀强电场，在第Ⅰ、Ⅳ象限存在垂直坐标平面向里的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的负粒子，从的M点以一定的初速度沿y轴正方向进入电场，经的N点离开电场，经过磁场后恰好通过坐标原点O处再次进入电场，不计粒子重力。

（1）求粒子的初速度大小；

（2）求匀强磁场的磁感应强度B的大小；

（3）若该粒子以相同的初速度从处沿y轴正方向进入电场，求粒子第二次经过y轴时的纵坐标；

（4）满足（3）的条件下，求粒子第n次经过y轴时的纵坐标。

【答案】（1）；（2）；（3）0；（4），

【解析】

【详解】（1）设粒子的初速度为v0，从M点射出的粒子在电场中做类平抛运动经历的时间为t1，则

，

解得

（2）设该粒子离开电场时的速度大小为v，与 y轴的夹角为，如图

则

，

设该粒子在磁场中做圆周运动的半径为R，则

，

解得

（3）从处进入电场的粒子，在电场中的运动时间为t2，则

，

解得

设该粒子进入磁场的速度方向与y轴夹角为，速度大小为，则

，

该粒子在磁场中做圆周运动半径

该粒子两次经过y轴，交点间的距离

解得

所以该粒子第二次经过y轴时的纵坐标

 (4)由(3)可知，粒子第一次从磁场再进入电场时经过坐标原点，每经过一次电场沿y轴向上移动，则

粒子第n次经过y轴时的纵坐标

，