[物理][期末]山东省菏泽市2023-2024学年高二下学期7月期末考试试卷(解析版)

这是一份[物理][期末]山东省菏泽市2023-2024学年高二下学期7月期末考试试卷(解析版)，共21页。试卷主要包含了本试卷分选择题和非选择题两部分， 如图所示，连接平行金属板和等内容，欢迎下载使用。

注意事项：
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间90分钟。
2.答题前，考生务必将姓名、班级等个人信息填写在答题卡指定位置。
3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答。超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分，在每小题给出的答案中，只有一个符合题目要求。
1. 下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（ ）
A. 甲图是分子势能随分子间距离r的关系图像，B点对应的位置分子之间的相互作用力总体上表现为零
B. 乙图呈现了液体和器壁之间的浸润现象
C. 丙图显微镜下微粒运动的位置连线就是微粒的运动轨迹
D. 丁图描述了氧气分子分别在0℃和100℃时的速率分布，虚线对应100℃时的速率分布
【答案】A
【解析】A．甲图是分子势能随分子间距离r的关系图像，B点对应的分子势能具有最小值，则B点对应的位置分子之间的相互作用力总体上表现为零，故A正确；
B．乙图呈现了液体和器壁之间的不浸润现象，故B错误；
C．丙图显示的是布朗运动，是悬浮微粒的无规则运动，布朗运动图像反映每隔一段时间固体微粒的位置，而不是运动轨迹，故C错误；
D．温度越高，分子的平均动能越大，则速率较大的分子数量所占比例越大；由丁图可知，实线对应于氧气分子在100℃时的情形，虚线对应氧气分子在0℃时的情形，故D错误。
故选A。
2. “唯有牡丹真国色，花开时节动京城”，2024年4月7日，第33届“菏泽国际牡丹花会”盛大开幕，花会的宗旨是“以花为媒、广交朋友、文化搭台、经贸唱戏、开发旅游、振兴经济”，充分体现了菏泽“牡丹之乡”的特点。下列说法正确的是（ ）
A. 水黾能站立在牡丹园内池塘水面上，是因为它受到了水的浮力作用
B. 牡丹仙子的雕塑是用汉白玉制作，汉白玉、橡胶、石墨、食盐和石英都是晶体
C. 牡丹园内花香四溢是分子扩散运动的结果
D. 一定质量的牡丹油，温度升高时，所有分子的热运动速率都会增加
【答案】C
【解析】A．水黾能站立在牡丹园内池塘水面上，是因为表面张力的作用，故A错误；
B．汉白玉、橡胶属于非晶体，石墨、食盐和石英属于晶体，故B错误；
C．牡丹园内花香四溢是分子扩散运动的结果，故C正确；
D．一定质量的牡丹油，温度升高时，分子的平均运动速率会增加，但不一定所有分子的热运动速率都会增加，故D错误。
故选C。
3. 2023年4月12日，我国的人造太阳—“中国环流三号”实现了世界首个全超导托卡马克核聚变装置（EAST）稳态长脉冲高约束模式等离子体运行403秒，是我国核聚变能开发过程中的重要里程碑。其反应的方程是，下列结论正确的是（ ）
A. 方程中的X为质子
B. 方程中的X为中子
C. 氦原子核的比结合能比氚核的比结合能小
D. 聚变反应过程中质量守恒
【答案】B
【解析】AB．根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，方程中的X为中子，故A错误，B正确；
CD．聚变反应过程中释放能量，存在质量亏损，反应后的氦原子核比反应前的氚核更稳定，所以氦原子核的比结合能比氚核的比结合能大，故CD错误。
4. 一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b→c→a回到初始状态a，其p-V图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. b→c过程，气体对外放出热量
B. c→a过程内能不变
C. a、b状态对应的温度之比为3：2
D. a、b状态对应的温度之比为2：3
【答案】D
【解析】A．b→c过程，体积不变，气体不做功
压强增大，根据查理定律，所以温度升高，内能变大
根据热力学第一定律
可知
气体吸收热量，故A错误；
B．c→a过程，压强不变，体积减小，所以温度降低，内能减少，故B错误；
CD．根据理想气体状态方程
代入数据可得
故C错误，D正确。
5. 如图所示，开口向右的绝热汽缸，用绝热光滑活塞封闭一定质量的理想气体。轻绳左端连接活塞，活塞横截面积为S，另一端跨过光滑定滑轮连接质量为m的小桶，小桶静止，气体处于状态1。现接通电热丝一段时间后断电，活塞缓慢向右移动L后静止，气体处于状态2，由状态1到状态2电热丝放出的热量为Q。重力加速度大小为g，外界大气压强不变。下列说法正确的是（ ）
A. 状态2相比状态1，气体压强减小
B. 状态2相比状态1，气体压强增大
C. 由状态1到状态2，气体内能变化为
D. 由状态1到状态2，气体内能变化为
【答案】C
【解析】AB．不管状态1还是状态2，稳定后，小桶均保持静止，根据平衡条件可得
对活塞，根据平衡条件可得
则状态1、2，气体压强均为
故AB错误；
CD．由状态1到状态2，外界对气体做功为
根据热力学第一定律，由状态1到状态2，气体内能变化
故C正确，D错误。
故选C。
6. 如图所示为氢原子能级图，大量处于基态的氢原子吸收能量为E的光子后跃迁到激发态，这些氢原子向低能级跃迁时共产生六种不同频率的光。已知可见光光子的能量范围约为1.62eV~3.11eV。则根据玻尔理论可知（ ）
A. 入射光子能量
B. 六种不同频率的光都是可见光
C. 用产生的六种光照射到逸出功为1.89eV的光电管上，都会产生光电子
D. 用这六种不同的光照射光电管，光电管中金属的逸出功不会发生变化
【答案】D
【解析】A．大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时共产生六种不同频率的光，可知氢原子处于n=4能级，则入射光子能量
故A错误；
B．可见光的光子能量范围约为1.62eV~3.11eV，满足此范围的有：n=4到n=2，n=3到n=2，所以可将有2种不同频率的可见光，故B错误；
C．用产生的六种光照射到逸出功为1.89eV的光电管上，n=4到n=3的光不能产生光电子，其余5种光可以产生光电子，故C错误；
D．逸出功只与金属有关，所以用这六种不同的光照射光电管，光电管中金属的逸出功不会发生变化，故D正确。
故选D。
7. 用a、b、c、d表示四种单色光，若
（1）一个基态氢原子吸收d可以跃迁到激发态，而从该激发态回到基态过程中发现了b和a
（2）用相同光照强度的b、c照射光电管，c对应的饱和光电流较大
（3）用a、b、c、d照射某金属表面，只有a不能使其发射光电子
则可推断a、b、c、d可能分别是（ ）
A. 紫光、蓝光、红光、橙光B. 红光、蓝光、橙光、紫光
C. 红光、蓝光、紫光、橙光D. 橙光、紫光、红光、蓝光
【答案】B
【解析】从条件（1）可知，d光的能量大于b和a，根据
可知
，
从条件（2）可知，用相同光照强度的b、c照射光电管，c对应的饱和光电流较大，所以
从条件（3）可知，只有a不能使其发射光电子，则a的频率最小，综上可得
则可推断a、b、c、d可能分别是红光、蓝光、橙光、紫光。
故选B。
8. 如图所示，等腰直角三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场，它的直角边在x轴上且长为L，高为L。纸面内一边长为L的正方形导线框沿x轴正方向做匀速直线运动穿过磁场区域，在时刻恰好位于图中所示的位置。以顺时针方向为导线框中电流的正方向，下列图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】在0~ L过程，磁通量增大，由楞次定律判断感应电流方向为顺时针方向，为正值，线圈切割有效长度均匀增加，线圈中的电流为
在L~ 2L过程，磁通量减小，由楞次定律判断感应电流方向为逆时针方向，为负值，线圈切割有效长度均匀增加，线圈中的电流为
故选A。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的答案中有多个符合题目要求，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，连接平行金属板和（板面垂直于纸面）的导线的一部分CD和另一闭合回路的一部分GH平行，CD和GH均在纸平面内。金属板置于磁场中，磁场方向垂直纸面向里，金属杆ab在光滑导轨上向右匀速运动，当一束等离子体射入两金属板之间时，关于CD、GH段导线间的相互作用力说法正确的是（ ）
A. 等离子体从右方射入时，CD段导线和GH段导线相互吸引
B. 等离子体从右方射入时，CD段导线和GH段导线相互排斥
C. 等离子体从左方射入时，CD段导线和GH段导线相互吸引
D. 等离子体从左方射入时，CD段导线和GH段导线相互排斥
【答案】BC
【解析】AB．根据右手定则可知，电路中的电流的方向从G到H，当等离子体从右方射入时，由左手定则知电容器的下极板带正电，上极板带负电，电流的方向为由D到C， CD中的电流方向与GH中的电流方向相反，两导线相互排斥，故A错误，B正确；
CD．等离子体从左方射入时，由左手定则知电容器的上极板带正电，下极板带负电，CD中的电流方向为由C到D，CD中的电流方向与GH中的电流方向相同， 两导线相互吸引，故C正确，D错误。
故选BC。
10. 如图，匝数匝矩形线圈abcd，面积。内阻不计，绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动，匀强磁场的磁感应强度，矩形线圈通过滑环E、F与理想变压器相连，变压器原、副线圈的匝数之比为1：4，副线圈接一个阻值为的定值电阻，另一个为总阻值的可调电阻，当线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则下列说法正确的是（ ）
A. 当可调电阻接入电路的阻值最大时，其消耗的功率为8W
B. 线圈中感应电动势的瞬时值表达式
C. 当可调电阻的滑片向上滑动时，定值电阻的电流不变
D. 当可调电阻的滑片向上滑动时，变压器的输入功率减小
【答案】AC
【解析】B．线圈中感应电动势的最大值为
当线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则线圈中感应电动势的瞬时值表达式
故B错误；
A．变压器原线圈的输入电压为
根据理想变压器原副线圈电压比等于匝数比，可知副线圈输出电压为
当可调电阻接入电路的阻值最大时，其消耗的功率为
故A正确；
C．当可调电阻的滑片向上滑动时，由于副线圈输出电压不变，根据欧姆定律可知，定值电阻的电流不变，故C正确；
D．当可调电阻的滑片向上滑动时，可调电阻接入电路阻值变小，则副线圈总电阻变小，副线圈总电流增大，副线圈的输出功率增大，变压器的输入功率增大，故D错误。
故选AC。
11. 振荡电路在测量、自动控制、无线电通讯及遥控等许多领域有广泛应用。在LC振荡电路中，某时刻线圈中的磁场如图所示，在该时刻，下列说法正确的是（ ）
A. 若电容器上极板带正电，则磁场能正在增大
B. 若电容器上极板带正电，则电容器上的电荷量正在增大
C. 若电容器下极板带正电，则电路中的电流减小
D. 若只增大电容器的电容，则发射电磁波的本领变小
【答案】BD
【解析】AB．根据线圈中磁场的方向可判断线圈中电流方向由下到上，若电容器上极板带正电，则此时电容器极板上的电荷量正在增大，电容器正在充电，电流正在减小，感应电动势正在增加，磁场能正在向电场能转化，磁场能正在减小，故A错误，B正确；
C．若电容器下极板带正电，则此时电容器极板上的电荷量正在减小，电容器正在放电，电流正在增加，故C错误；
D．增大电容器的电容，由
可知，LC回路中的频率减小，所以发射电磁波的本领变小，故D正确。
故选BD。
12. 如图甲所示，两根完全相同的光滑导轨固定，导轨所在平面与水平面成，两端均连接电阻，阻值，导轨间距。导轨所在斜面的矩形区域M1P1P2M2内分布有垂直斜面向上的磁场，上下边界M1P1、P2M2的距离，磁感应强度大小随时间的变化规律如图乙所示。时刻，导轨斜面上与M1P1距离处，一根阻值r=2Ω的金属棒ab垂直于导轨由静止释放，恰好匀速通过整个磁场区域。已知重力加速度，导轨电阻不计。下列说法正确的是（ ）
A. ab在磁场中运动的速度大小为1.2m/s
B. 导体棒的质量为1kg
C. 整个过程中电阻R1、R2产生的总焦耳热
D. 整个过程中电阻R1、R2产生的总焦耳热
【答案】AD
【解析】A．根据动能定理得
解得

A正确；
B．金属棒进入磁场前的运动时间为

进入磁场后磁感应强度为

根据平衡条件得

解得

B错误；
CD．金属棒进入磁场前，根据法拉第电磁感应定律得

根据闭合电路欧姆定律得

电阻R1产生的热量为

电阻R2产生的热量为

金属棒进入磁场后，根据能量守恒定律，R1和R2产生的热量为

总热量为

C错误，D正确。
故选AD。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 某兴趣小组利用如图装置探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素
（1）如图a，磁铁的N极向下运动时，电流表指针发生偏转。若要探究线圈中产生感应电流的方向，除了要知道线圈上导线的绕向外，还必须知道____________；
（2）图b中，将条形磁铁从图示位置先向上后向下移动一小段距离，出现的现象是_______；
A. 灯泡A短暂发光、灯泡B不发光B. 灯泡A、B均不发光
C. 灯泡A不发光、灯泡B短暂发光D. 灯泡A、B交替短暂发光
（3）为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图c的电路，下列接线方法正确的是_______
A. 1接4，2接3B. 1接2，3接4C. 1接3，2接4
【答案】（1）电流从电流表的“+”接线柱流入时，指针向哪个方向偏转（电流方向与指针偏转方向的关系） （2）D （3）C
【解析】（1）磁铁的N极向下运动时，电流表指针发生偏转。若要探究线圈中产生感应电流的方向，除了要知道线圈上导线的绕向外，还必须知道电流从电流表的“+ ”接线柱流入时， 指针向哪个方向偏转（电流方向与指针偏转方向的关系） ，以便于和后面的实验做对比；
（2）条形磁铁向上移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线减少，向下移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线增加，移动方向不同，产生的感应电流方向不同，根据二极管具有单向导电性可知灯泡A、B交替短暂发光。
故选D。
（3）根据感应电流产生的条件可知，要想进一步探究影响感应电流方向的因素，需要组成一个闭合回路，还需要一个含有电源的电路形成一个电磁铁，所以1接3，2接4。
故选C。
14. 如图甲是“用压强传感器研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”的实验装置。
主要步骤如下：
①将压强传感器调零；
②在活塞上均匀涂抹润滑油，把活塞移至注射器满刻度处；
③逐一连接注射器、压强传感器、数据采集器、计算机；
④推动活塞，记录多组注射器内气体的体积V，以及相应的压强传感器示数p。
（1）下列实验操作和说法正确的是______；
A. 迅速推动活塞
B. 不要用手握注射器推拉活塞
C. 缓慢推动活塞
D. 活塞上均匀涂抹润滑油主要目的是为了让气体密封良好
（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，若以p为纵坐标，则应以______为横坐标在坐标系中描点作图；小明所在的小组不断压缩气体，由测得数据发现p与V的乘积值越来越小，则用上述方法作出的图线应为图乙中的______（选填“①”或“②”），造成该现象的原因可能是______（答一种即可）。
（3）利用此装置测量一粒花生米的体积，将一粒花生米放入针筒内，用活塞封闭针筒，读出此时的体积为，压强传感器示数为；再缓慢推活塞至体积为，并读出此时的压强传感器示数为，则这粒花生米的体积______（用字母表示）。
【答案】（1）BCD （2） ② 存在漏气 （3）
【解析】（1）ABC．为了确保气体的稳定不变，实验中不要用手握注射器推拉活塞，同时需要缓慢推动活塞，故A错误，BC正确；
D．为了确保所研究气体质量不变，实验中需要在活塞上均匀涂抹润滑油，确保气体密封良好，故D正确。
故选BCD。
（2）[1]根据玻意耳定律有
变形有
可知，为直观反映压强与体积之间的关系，若以p为纵坐标，则应以为横坐标在坐标系中描点作图，此时的图像是一条过原点的倾斜直线；
[2]实验中压缩气体时，由测得数据发现p与V的乘积值越来越小，即在压强一定时，测量的体积值小于理论图像对应的体积值，则横坐标的测量值大于其理论值，即图像相对于理论图像向下偏，可知，用上述方法作出的图线应为图乙中的②；
[3]结合上述，图像向下偏是由于在压强一定时，测量的体积值小于理论图像对应的体积值，可知，造成该现象的原因可能是存在漏气。
（3）根据玻意耳定律有
解得
15. 原子核的衰变过程遵守一系列的守恒定律，如电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒和能量守恒等。利用磁场研究原子核衰变是一种常用的方法，可以研究各种基本粒子的性质。现有一个在匀强磁场中原来速度几乎为0的放射性原子核W衰变为两个粒子A和B，衰变后粒子A和B运动的速度方向和磁场方向垂直，粒子A和B分别做匀速圆周运动。已知粒子A和B的电荷数之比与质量数之比分别为，。已知该衰变过程中的质量亏损为，光速为c，设该衰变过程释放的核能全部转化为粒子的动能。
（1）由于粒子的质量数为零，根据质量数之比，可判断该衰变为衰变，衰变后两个粒子在同一个磁场中形成的运动轨迹是下列甲、乙图中的哪个图？
（2）求粒子A和B做匀速圆周运动的半径之比；
（3）求粒子A的动能
【答案】（1）乙图；（2）43:1；（3）
【解析】（1）根据动量守恒定律可知，衰变后生成的α粒子和新核的动量等大反向，根据左手定则可知，α粒子和新核在磁场中形成的轨迹为外切圆，则衰变后两个粒子在同一个磁场中形成的运动轨迹是乙图。
（2）由于
根据
可得
可知电量越小，在磁场中运动的轨道半径越大
可知图甲中的A是α粒子的运动轨迹，

（3）该反应放出能量为
而
可得粒子A的动能
16. 可可西里海拔4800m处，大气压强为，游客小强在此出现了高原反应，随即取出一种便携式加压舱使用。如图所示，该加压舱主要由舱体、气源箱组成。已知加压舱刚取出时是真空压缩折叠状态，只打开进气口，气源箱将周围环境中温度为-13℃、体积为的大气输入到舱体中，稳定后，舱内空气新鲜，且气压不变，温度维持在27℃，病人在舱内的高压环境内吸氧。充气后的加压舱舱体可视为长2.0m、底面积的圆柱体（之后再充气体积可视为不再变化，病人的体积不计），舱内外气体均可视为理想气体，舱外环境不变，。
（1）求稳定后舱内气体的压强；
（2）游客小强在舱内治疗一段时间后情况未见好转，他改设、27℃的新模式，加压舱会自动充气，求这个过程中充入的气体质量与新模式下气体总质量之比。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）环境温度与稳定后舱内空气温度分别为
，
输入到舱体中气体的体积与稳定后舱内空气体积分别为
，
根据理想气体状态方程有
解得
（2）小强改设、27℃的新模式后，舱内气体体积不变，令充入的气体体积为，根据理想气体状态方程有
解得
则充入的气体质量与新模式下气体总质量之比
解得
17. 在芯片加工制作中，需要对带电粒子的运动进行精准调控。如图所示，在xy平面内，在内有匀强电场E（大小未知），方向沿y轴正方向；在第三象限内有边界与坐标轴相切的圆形磁场区，圆边界的半径为a，匀强磁场的磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向外；内有垂直纸面向里的匀强磁场B（大小未知），OC边长为4a，，边界有磁场。一质量为m、带电量为+q的带正电粒子，从A点以与直线的夹角为（未知）的速度射入第四象限的电场，经电场偏转后从点垂直于y轴进入第三象限，经圆形磁场后从点进入中，粒子在圆磁场中运动的轨迹半径也为a，最后垂直于CD边离开磁场。不计粒子的重力。求：
（1）匀强电场的电场强度E的大小；
（2）内匀强磁场的磁感强度B的大小；
（3）粒子在两个磁场中的运动总时间。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）因为粒子的圆轨迹半径等于磁场圆边界的半径，即
r1=a
由洛伦兹力提供向心力得
可得
设在电场中的运动时间为，则轴方向
y轴方向应用逆向思维
解得
（2）设粒子进入内磁场时与速度与x轴正方向间的夹角为，由作图几何关系易知
解得
粒子垂直于CD出射，有
解得
又
解得
（3）粒子在两个磁场中的运动轨迹如图所示
在圆形磁场区域运动的时间
在三角形磁场区域运动的时间
由
可得
，
故在两个磁场中运动的总时间
18. 如图所示，两足够长平行金属直导轨MN、PQ的间距为L，固定在同一水平面内。MP连线与直导轨垂直，整个空间存在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场。质量为2m、电阻为6R的均匀金属丝制成一个半径为L的圆环，水平放置在两直导轨上，其圆心到两直导轨的距离相等。现将长为L、质量为m、电阻为R的金属棒ab从一定高度处以速度水平抛出，不计空气阻力，恰落在MP处，与平行金属直导轨MN、PQ碰撞后竖直方向速度突变为0，水平方向速度不变，忽略导轨的电阻、所有摩擦以及金属环的可能形变，金属棒、金属环均与导轨始终接触良好，重力加速度大小为g。求
（1）在接触MP之前，ab棒两端间的电势差；
（2）金属环刚开始运动时的加速度大小；
（3）为使ab在整个运动过程中不与金属环接触，金属环圆心初始位置到MP的最小距离和该过程中ab棒上产生的焦耳热。
【答案】（1）；（2）；（3），
【解析】（1）根据题意可知，对金属棒ab平抛过程中，只有水平方向的速度切割磁感线，故在接触MP之前，ab棒两端间的电势差
（2）根据题意可知，导轨电阻不计，金属环在导轨间两段圆弧并联接入电路中，轨道外侧的两端圆弧金属环被短路，由几何关系可得，每段圆弧的电阻为
可知，整个回路的总电阻为.
ab刚接触MP时，竖直速度突变为零，通过ab的感应电流为
对金属环由牛顿第二定律有
解得
（3）根据题意，结合上述分析可知，金属环和金属棒ab所受的安培力等大反向，则系统的动量守恒，由于金属环做加速运动，金属棒做减速运动，为使ab在整个运动过程中不与金属环接触，则有当金属棒ab和金属环速度相等时，金属棒ab恰好追上金属环，设此时速度为v，由动量守恒定律有
解得
对金属棒ab，由动量定理有
则有
设金属棒运动距离为，金属环运动的距离为，则有
联立解得
则:金属环圆心初始位置到MP的最小距离
由能量守恒得
ab棒上产生的焦耳热