[物理]山东省淄博市2022-2023学年高二下学期期末试题（解析版）

这是一份[物理]山东省淄博市2022-2023学年高二下学期期末试题（解析版），共22页。

2．选择题答案必须使用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须使用0.5毫米黑色签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁，不折叠、不破损。
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. 2023年1月，在临淄赵家徐姚遗址中，发现了火塘三处、动物骨骼等，这是人类用火管理景观的最早的、直接的考古证据。通过对遗址中的红烧土进行碳14年代测定，发现其年份为距今1.1万至1.5万年。已知的半衰期为5730年，它很容易发生衰变，变成一个新核。下列说法正确的是（ ）
A. 骨骼中以碳酸钙形式存在的的半衰期比单质的半衰期更长
B. 发生衰变，其衰变方程为：
C. 衰变的实质是核内一个中子转化为一个质子和一个电子
D. 经过11460年后，红烧土中剩余的为原来的一半
【答案】C
【解析】A．放射线元素衰变的快慢是由原子核内部自身决定的，与外界存在的物理和化学状态无关，所以骨骼中以碳酸钙形式存在的的半衰期和单质的半衰相同，故A错误；
B．发生衰变，释放的是负电子，故题中衰变方程错误，故B错误；
C．衰变的实质是核内一个中子转化为一个质子和一个电子，故C正确；
D．经过11460年即两个半衰期，所以红烧土中剩余的为原来的四分之一，故D错误；
故选C。
2. 图甲为某款“自发电”无线门铃按钮，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程，磁铁靠近螺线管；松开门铃按钮过程，磁铁远离螺线管回归原位。下列说法正确的是（ ）

A. 按下按钮过程，螺线管P端电势较高
B. 若更快按下按钮，则螺线管中产生的感应电动势更大
C. 按住按钮不动，螺线管中产生恒定的感应电动势
D. 松开按钮的过程中螺线管与磁铁相互排斥
【答案】B
【解析】A．按下按钮过程中，穿过线圈的磁通量向左增大，根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向向右，Q端相当于电源正极，则螺线管Q端电势高，故A错误；
B．根据法拉第电磁感应定律可知，电动势的大小与穿过线圈的磁通量的变化率成正比，若更快按下按钮，穿过线圈的磁通量的变化率大，线圈产生的感应电动势大，则P、Q两端的电势差更大，故B正确；
C．按住按钮不动，线圈内磁通量不变，无感应电动势，故C错误；
D．松开按钮的过程中根据“来拒去留”可知，螺线管与磁铁相互吸引，故D错误；
3. 分子势能随分子间距离变化的图像（取趋近于无穷大时为零），如图所示。将两分子从相距处由静止释放，仅考虑这两个分子间的作用，则下列说法正确的是（ ）
A. 当时，释放两个分子，它们将开始远离
B. 当时，释放两个分子，它们将相互靠近
C. 当时，释放两个分子，时它们的速度最大
D. 当时，释放两个分子，它们的加速度先增大后减小
【答案】C
【解析】由图可知，两个分子在r=r2处分子势能最小，则分子之间的距离为平衡距离，分子之间的作用力恰好为0。
AB．结合分子之间的作用力的特点可知，当分子间距离等于平衡距离时，分子力为零，分子势能最小，所以假设将两个分子从r=r2处释放，它们既不会相互远离，也不会相互靠近，故A、B错误；
C．由于r1D．由于r1r2时，分子力表现为引力，先增大后减小，则加速度先减小后增大再减小，故D错误。
故选C。
4. 如图所示是质谱仪的工作原理示意图。三个带电粒子先后从容器A正下方的小孔飘入电势差为U的加速电场，其初速度大小都几乎为零，经电场加速后，分别从小孔离开，再从小孔沿着与磁场垂直的方向竖直向下进入匀强磁场中，最后打到照相底片D上的a、b、c三个不同位置。整个装置放在真空中，均不计带电粒子的重力和粒子之间的相互作用力。根据图中三个带电粒子在质谱仪中的运动轨迹，下列说法正确的是（ ）

A. 三个带电粒子均带负电荷
B. 三个带电粒子进入磁场的动能与带电量成反比
C. 打在c处的带电粒子的比荷最小
D. 打在a处的带电粒子在磁场中运动的时间最长
【答案】D
【解析】A．由左手定则，可知带电粒子均带正电荷，故A错误；
B．在加速电场中，由动能定理可得带电粒子进入磁场的动能为
所以三个带电粒子进入磁场的动能与带电量成正比，故B错误；
C．带电粒子进入磁场的动能
则
带电粒子在磁场中，由牛顿第二定律
联立可知
打在处的带电粒子轨迹半径最小，可知打在c处的带电粒子的比荷最大，可知打在a处的带电粒子的比荷最小，故C错误；
D．粒子在磁场中运动的周期
带电粒子在磁场中运动的时间
结合C选项分析可知打在a处的带电粒子在磁场中运动的时间最长，故D正确。
故选D。
5. 如图所示，理想变压器原线圈电源电压，副线圈两端电压，输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2，单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为，当开关S断开时，电流表A2的示数是3A。电表均为理想电表。下列说法正确的是（ ）

A. 原线圈匝数为66匝
B. 当开关S闭合时，电压表V的示数变大
C. 当开关S闭合时，电流表A1的示数变小
D. 当开关S闭合时，电流表A1的示数是0.4A
【答案】D
【解析】A．原线圈匝数为
A错误；
B．当开关S闭合时，根据 ，电压表V的示数不变，B错误；
C．当开关S闭合时，根据 ，U2不变；根据，当开关S闭合时，R减小，I2增大， 根据 ，I1增大，电流表A1的示数变大，C错误；
D．当开关S断开时，电流表A2的示数是3A，当开关S闭合时，电流表A2的示数是
根据
解得
电流表A1的示数是0.4A，D正确。
故选D。
6. 我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜可用于探测太阳中氢原子谱线，该谱线来源于氢原子从到能级之间的跃迁。已知，普朗克常量，，根据如图所示氢原子能级图，可知该谱线的波长为（ ）
A B.
C. D.
【答案】B
【解析】该谱线的能量为
又
代入数据联立解得
故选B。
7. 无线蓝牙耳机可实现无线连接。为了研究在运动过程中无线连接的最远距离，甲和乙两位同学做了如下实验。乙佩戴无线蓝牙耳机，甲携带手机检测，乙站在甲正前方16m处，二人同时沿同一直线向正前方运动，各自运动的图像如图所示，结果在0-10s内手机检测到蓝牙耳机能被连接的时间为8s。则最远连接距离为（ ）

A. 10.5mB. 11.5mC. 12.5mD. 13.5m
【答案】B
【解析】由图像可知t=5s时甲乙速度相同，距离最近，由于手机检测到蓝牙耳机能被连接的时间为8s，所以耳机与手机正常连通得时间是从t=1s至t=9s，当t=1s时甲的速度为，在0-1s内甲与乙的位移差为
因此t=1s时甲乙之间的距离为
因此最远连接距离为11.5m，故B正确。
故选B。
8. “夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线。硬X射线是波长很短的光子，设波长为。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到N个该种光子。已知探测仪镜头面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，则太阳辐射硬X射线的总功率（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】每个光子的能量为
太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，根据题意设t秒发射总光子数为n，则
可得
所以t秒辐射光子的总能量
太阳辐射硬X射线总功率
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. 如图所示，光滑轻杆倾斜固定在水平地面上，杆上套有一质量为m的小环，轻绳跨过光滑的定滑轮与小环连接，在轻绳末端施加外力F，使小环沿杆向下匀速运动，下列说法正确的是（ ）

A. 外力F越来越小B. 外力F先减小后增大
C. 轻杆给小环的弹力越来越小D. 轻杆给小环的弹力先增大后减小
【答案】AC
【解析】AB．对小环做受力分析，受重力mg、轻绳的拉力F、杆的弹力T；轻绳与杆的夹角，杆与竖直方向的夹角，如图所示
由于轻绳跨过光滑的定滑轮与小环连接，在轻绳末端施加的外力F与轻绳对小环的拉力大小相等；小环沿光滑杆向下匀速运动，则
解得
小环向下运动，逐渐变小，逐渐变大，所以外力F越来越小，故A正确，B错误；
CD．如图所示

小环向下匀速运动，变小，在力的三角形中，拉力F对应的边，逆时针旋转，弹力N对应的边变短，所以轻杆给小环的弹力越来越小，故C正确，D错误。
故选AC。
10. 如图所示，一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C的图像。已知气体在状态A时的压强为，相关物理量如图所示，气体由状态A变为状态B的过程中，吸收的热量为Q。则（ ）

A. 气体在状态C时的压强
B. 气体在状态C时的压强
C. 气体状态从A变到B的过程中内能的变化量
D. 气体状态从A变到B的过程中内能的变化量
【答案】AD
【解析】AB．理想气体由状态A到状态B发生等压变化，则有
理想气体由状态B到状态C发生等容变化，则有
解得
故A正确，B错误；
C．理想气体由状态A到状态B发生等压变化，气体对外界做功为
根据热力学第一定律有
故C错误，D正确。
故选AD。
11. 用图甲所示的洛伦兹力演示仪演示带电粒子在匀强磁场中的运动时发现，有时玻璃泡中的电子束在匀强磁场中的运动轨迹呈“螺旋”状。现将这一现象简化成如图乙所示的情境来讨论：在空间存在平行于x轴的匀强磁场，在xOy平面内，电子由坐标原点以初速度沿与x轴正方向成角的方向射入磁场，运动轨迹为螺旋线，其轴线平行于x轴，直径为D，螺距为，下列说法中正确的是（ ）

A. 匀强磁场的方向为沿x轴负方向
B 若仅增大角，则直径D增大，螺距减小
C. 若仅增大匀强磁场的磁感应强度，则直径D减小，螺距不变
D. 若仅增大电子入射的初速度，则直径D增大，螺距增大
【答案】BD
【解析】A．电子“螺旋”状的运动可分解为x轴方向的匀速直线运动，速度为
x轴方向做匀速直线运动，不受洛伦兹力，所以磁场方向与x轴平行，又沿z轴方向的速度沿y轴的正方向，并做匀速圆周运动，利用左手定则可知匀强磁场的方向为沿x轴正方向，故A错误；
BCD．沿z轴方向的速度为
得
螺距为
所以变大，R变大，D变大，螺距减小，故B正确；
B变大，T变小，R变小，D变小，螺距变小，故C错误；
增大v0，R增大，D增大，T不变，螺距增大，故D正确。
故选BD。
12. 如图所示，在直角坐标系xy的第一象限中有一等腰直角三角形OAC区域，其内部存在垂直纸面向里的匀强磁场，它的OC边在x轴上且长为L，边长也为L的正方形导线框的一条边也在x轴上。时刻，该线框恰好位于图中所示位置，此后线框在外力F的作用下沿x轴正方向以恒定的速度v通过磁场区域（不发生转动）。规定逆时针方向为导线框中电流的正方向，则线框通过磁场区域的过程中，线框中的感应电流i、外力F随时间t变化的图像中可能正确的是（ ）

A. B.
C D.
【答案】BC
【解析】AB．线框前进0~L过程中，单边（右边框）切割磁感线，有
其中l为实际切割磁感线长度，大小为
则有
故感应电流均匀增大，电流方向沿逆时针方向，为正值；
同理导线框前进L~2L过程中，也是单边（左边框）切割，其切割切割长度一直在增大，其感应电流反向随时间线性关系增大，故A错误，B正确；
CD．由左手定则判断可知，穿过磁场过程中线框受到的安培力一直向左，在线框前进0~L过程中，其大小为
导线框前进L~2L过程中
故C正确，D错误。
故选BC。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：
A．用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定。
B．往浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。
C．用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。
D．将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。
E．将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。
完成下列填空：
（1）上述步骤中，正确的顺序是________。（填写步骤前的字母）
（2）将6mL的油酸溶于酒精中制成的油酸酒精溶液，用注射器取适量溶液滴入量筒，测得每滴入75滴，量筒内的溶液增加1mL，用注射器把一滴这样的溶液滴入水中，最终在水中形成面积为的单分子油膜，则该油酸分子的直径约为________m（结果保留2位有效数字）。
（3）若油酸酒精溶液经过长时间放置，导致油酸酒精溶液的实际浓度增大，则实验测得的油酸分子直径会________（选填“偏大”或“偏小”）。
【答案】（1）CBAED （2） （3）偏小
【解析】（1）[1]在“用油膜法估测分子的大小”实验步骤为：配制酒精油酸溶液测定一滴酒精油酸溶液的体积C准备浅水盘B形成油膜A描绘油膜边缘E测量油膜面积，计算分子直径D。故上述步骤中，正确的顺序是CBAED。
（2）[2]一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为
油酸分子的直径为
（3）[3] 若油酸酒精溶液经过长时间放置，导致油酸酒精溶液的实际浓度增大，实验中油膜的面积增大，根据可知实验测得的油酸分子直径会偏小。
14. 某学习小组利用砷化镓霍尔元件（载流子为电子）测量磁感应强度B，实验原理如图甲所示，匀强磁场垂直于元件的工作面，工作电源为霍尔元件提供霍尔电流，通过1、3测脚时，2、4测脚间将产生霍尔电压。

（1）2、4测脚中电势低的是________（选填“2”或“4”）测脚；
（2）利用螺旋测微器测量元件厚度d（如图乙），其读数为________mm；
（3）某次实验中，调节工作电压，改变霍尔电流，测出霍尔电压，实验数据如下表所示：

坐标纸上已标出前3组数据对应的坐标点，请在坐标纸上标出后2组数据对应的坐标点并画出关系图像；（ ）
（4）若测得（3）中关系图像的斜率为k，设该元件单位体积中自由电子的个数为n，元件厚度为d，电子电荷量为e，则磁感应强度________（用k，n，d，e表示）。
【答案】（1）4 （2）1.900mm或1.888mm或1.889mm或1.901mm或1.902mm （3）见解析 （4）
【解析】（1）[1]根据左手定则可知，电子受到的洛伦兹力向4测脚方向，电子带负电，故4测脚中电势低；
（2）[2]螺旋测微器的读数
（3）[3]将表格中的数据在图中描点连线，其图像如图所示

（4）[4] 霍尔元件中电子受到的洛伦兹力等于电场力，有
电流微观表达式
设霍尔元件的宽度为，
霍尔元件的电压
霍尔元件的截面面积
解得
所以有
得
15. 球形飞行器安装了可提供任意方向推力的矢量发动机，其总质量为m，飞行器飞行时受到的空气阻力大小与其速率的平方成正比（即，k为常量且未知）。当发动机以最大推力推动飞行器竖直向上运动，经过一段时间后，飞行器匀速向上的速率为；当发动机以最大推力推动飞行器竖直下落，经过一段时间后，其匀速下落的速率为。重力加速度大小为g，不考虑空气相对于地面的流动及飞行器质量的变化，求：
（1）发动机的最大推力；
（2）当发动机以最大推力推动飞行器匀速水平飞行时，飞行器的速率v。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）当飞行器竖直向上匀速运动时
当飞行器竖直向下匀速运动时
所以发动机的最大推力为
（2）由（1）可知
当发动机以最大推力推动飞行器匀速水平飞行时
，
16. 如图所示，竖直放置在水平桌面上的左右两汽缸粗细均匀，内壁光滑，横截面积分别为S、2S，由体积可忽略的细管在底部连通。两汽缸中各有一轻质活塞将一定质量的理想气体封闭，右侧汽缸底部与活塞用轻质细弹簧相连，初始时，两汽缸内封闭气柱的高度均为H，弹簧长度恰好为原长。现往左侧活塞上表面缓慢添加质量为m的沙子，直至左侧活塞下降。已知大气压强为，重力加速度大小为g，沙子的质量，汽缸足够长，汽缸内气体温度始终不变，弹簧始终在弹性限度内，求
（1）最终右侧活塞上升的距离h；
（2）弹簧的劲度系数k。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）对左右气缸中密封的气体，初态压强为
初态的体积为
末态压强为p2，对左侧活塞受力分析得
解得
末态体积为V2，左侧气体高度为，右侧气体的高度为，总体积为
根据玻意耳定律可得
解得
最终右侧活塞上升的距离
（2）对右侧活塞进行受力分析
解得
17. 如图所示，电阻可忽略的导轨EFGH与组成两组足够长的平行导轨，其中组成的面与水平面夹角为，且处于垂直于斜面向下的大小为B的匀强磁场中，EF与之间的距离为2L，水平，且处于竖直向下大小也为B的匀强磁场中，GH与之间的距离为L。质量为2m，长为2L，电阻为2R的导体棒ab横跨在倾斜导轨上，且与倾斜导轨之间无摩擦：质量为m、长为L、电阻为R的导体棒cd横跨在水平导轨上，且与水平导轨之间的动摩擦因数：导体棒cd通过轻质细线跨过定滑轮与一质量也为m的物块相连，不计细线与滑轮的阻力和空气阻力，重力加速度为g。
（1）若固定cd棒，将ab棒由静止释放，求ab棒两端的最大电压U；
（2）若固定ab棒，将cd棒由静止释放到其达到最大速度过程中，cd棒走过的位移为x，求此过程中
①cd棒上产生的焦耳热Q；
②cd棒运动的时间t。
【答案】（1）；（2）①；②
【解析】（1）对ab，根据共点力平衡
根据闭合电路欧姆定律
解得
ab棒两端的最大电压U
（2）①cd棒达到的最大速度，根据平衡条件有
根据闭合电路欧姆定律
解得
根据能量守恒定律有
因此cd棒上产生的焦耳热
②根据动量定理
得
得
解得
18. 如图所示，在xy平面内，以为圆心，R为半径的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，x轴下方有平行于x轴的直线ab，ab与x轴相距为d，x轴与直线ab间区域有平行于y轴的匀强电场E，方向沿y轴正方向，在ab的下方区域有垂直于纸面向外的匀强磁场，在磁场中有一平行于x轴的足够长的感光板PQ。在纸面内圆形磁场区域左侧存在一个长度为且与y轴平行的线状电子源MN，为MN的中点，在MN的中垂线上。该电子源各处均能持续不断的发射质量为m、电荷量为e的电子，电子发射时的速度大小均相同，方向均沿x轴正方向，经过磁场偏转后都经过O点，进入x轴下方的电场。已知x轴与直线ab间的电场强度大小，不计电子重力。
（1）求电子射入圆形区域时的速度大小；
（2）求电子源上端点M与下端点N发射的电子从发射到O点所经历的时间之差；
（3）若要求从所有不同位置发射的电子都能打在感光板PQ上，求PQ板与ab线间的最大距离h；
（4）在（3）问条件下，当PQ板与ab线间的距离为最大距离h时，求电子打到PQ板上的区域长度L。
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】（1）电子经过磁场B1偏转后都经过O点，则半径，根据洛伦兹力提供向心力有
解得
（2）电子源上端点M与下端点N发射的电子的轨迹如图：

由于，根据几何关系可知电子运动轨迹对应的圆心角分别为30°，150°，电子在磁场中运动的时间为
所以时间差为
（3）设电子经电场加速后到达ab时的速度为v，电子在ab与PQ间磁场做匀速圆周运动的轨道半径为r1，沿x轴负方向射入电场的电子离开电场进入磁场时速度方向与水平方向成θ角，从M、N两点发射的电子进入电场时与水平方向夹角均为，则有
若所有的电子都能打在感光板上，轨迹如图：

则PQ板与ab线间的最大距离为
解得
，，
（4）粒子运动轨迹如图

电子在电场中运动时间为

水平方向
由几何关系得，电子打到右侧最远距离为
电子打到左侧最远距离为
电子打到感光板上的区域的长度
实验次数
1
2
3
4
5
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
41.5
83.1
124.8
166.4
208.1