【物理】山东省滨州市2023-2024学年高二下学期7月期末考试试题（解析版）

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1.答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置，认真核对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。
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。保持卡面整洁，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。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 用学过的固体、液体和热力学定律等物理知识来研究生活中的物理现象，下列说法正确的是（ ）
A. 把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，它的尖端不会变钝
B. 把两层棉纸分别放在有蜡迹的衣服两面，用热熨斗熨烫可除去蜡迹
C. 利用海水降低温度放出大量的热量来发电，从而解决能源短缺问题
D. 在封闭房间内把接通电源的冰箱门打开，一段时间后房间内的温度就会降低
【答案】B
【解析】A．把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，表面张力作用使表面积趋向最小，从而使断裂处的尖端变钝，故A错误；
B．放在衣服上面和下面的绵纸内有许多细小的孔道起着毛细管的作用，当蜡受热熔化成液体后，由于毛细现象，就会被绵纸吸掉，故B正确；
C．根据热力学第二定律降低海水温度要放出热量，但是要引起其他的变化，根据能量守恒定律，此方法不可能实行，故C错误；
D．在封闭房间内把接通电源的冰箱门打开，电流做功电能转化为热能，室内温度会升高，故D错误。
2. 滨州市位于北纬，如图，某同学在滨州市内骑行上学，该同学从西往东沿直线以速度v骑行，该处地磁场的水平分量大小为，竖直分量大小为，自行车车把为直把、金属材质，车把长为l，车轮的直径为d，辐条长度近似等于车轮半径，只考虑自行车在地磁场中的电磁感应，下列说法正确的是（ ）
A. 图示位置中辐条A点电势比B点电势低
B. 图示位置中辐条A点电势比B点电势高
C. 车把左端的电势比车把右端的电势低
D. 自行车改为南北骑向，自行车车把两端电动势要降低
【答案】B
【解析】AB．该同学从西往东沿直线以速度v骑行，辐条切割地磁场水平分量（由南向北）的磁感线，根据右手定则判断可知，图示位置中辐条A点电势比B点电势高，电势差为
故A错误，B正确；
C．自行车车把从西往东切割地磁场竖直向下分量的磁感线，由右手定则可知，车把左端的电势比车把右端的电势高，故C错误；
D．自行车改为南北骑向，自行车车把仍切割地磁场竖直向下分量的磁感线，自行车车把两端电动势仍为，故D错误。
故选B。
3. 2024年6月4日完成月球表面无人自主采集样品后，“嫦娥六号”着陆器携带的五星红旗在月球背面成功展开。如图，“嫦娥六号”着陆器静止在月球水平表面处，其简化成质量为m的主体和质量不计的四条相同支架腿构成。每条支架腿与竖直方向的夹角均为θ，且产生弹力的方向沿支架腿。地球重力加速度为g，月球表面的重力加速度为地球重力加速度的，下列说法正确的是（ ）
A. 每条支架腿对月球表面压力的方向均沿支架腿向下
B. 每条支架腿受到月球表面的作用力大小
C. 四条支架腿对主体水平方向的合力为零，每条支架腿水平方向分力为
D. “嫦娥六号”着陆器受到月球表面的作用力大小
【答案】D
【解析】A. 每条支架腿对月球表面压力的方向均竖直向下，水平方向存在摩擦力，着陆器对月球的压力与摩擦力的合力方向沿支架腿向下，故A错误；
B. 每条支架腿受到月球表面的作用力在竖直方向的分量大小，而每条支架腿受到月球表面的作用力大小应为
故B错误；
C. 四条支架腿对主体水平方向的合力为零，每条支架腿水平方向分力为
故C错误；
D. 根据静止时，受力平衡，“嫦娥六号”着陆器受到月球表面的作用力大小就等于其在月球上的重力大小，故D正确。
故选D
4. 如图，闭合线框由白炽灯与不计电阻的导线组成，置于磁场中。磁场按B-t图变化，时刻，磁感应强度方向垂直纸面向里。在时间内，下列说法正确的是（ ）
A. 闭合线框中感应电流方向为逆时针方向
B. 灯泡的亮度先变暗再变亮
C. 闭合线框先扩张后收缩的趋势
D. 闭合线框产生的感应电动势越来越大
【答案】C
【解析】A．由楞次定律可知闭合线框中感应电流方向为顺时针方向，故A错误；
BD．由
可知电路中感应电动势不变，所以灯泡的亮度不变，故BD错误；
C．闭合线框中磁通量先减小后增大，由增缩减扩可知闭合线框有先扩张后收缩的趋势，故C正确。
故选C。
5. 随着科技的发展进步，手机、智能手表的无线充电方式开始流行。如图，是手机无线充电器原理图，通过充电器的发射线圈和手机上的接收线圈传递能量。在发射线圈接上220V、50Hz的正弦交变电流，手机的接收线圈就会产生交变电流，该电流经过整流电路转化为直流电给手机充电。两线圈均可看做理想线圈，且无漏磁，接收线圈两端电压的峰值为，手机充电功率为20W，不计整流电路消耗的功率，下列说法正确的是（ ）
A. 发射线圈中电流的有效值为
B. 接收线圈中电流的有效值为
C. 发射线圈与接收线圈的匝数比为
D. 接收线圈中的电流方向每秒变化50次
【答案】A
【解析】ABC．接收线圈中电压的有效值为
接收线圈中电流的有效值为
发射线圈与接收线圈的匝数比为
根据匝数与电流的关系
可得发射线圈中电流的有效值为
故A正确，BC错误；
D．正弦式交变电流的方向每个周期变化两次，由于电流的频率为50Hz，所以接收线圈中的电流方向每秒变化100次，故D错误。
故选A。
6. 一定质量的理想气体经历a→b→c→d→a四段状态变化过程，其图像如图所示。其中da延长线与横轴的交点为，bc和cd分别平行于横轴和纵轴，b、c、d三个状态的体积关系为，下列说法正确的是（ ）
A. 从a到b，气体的体积不变
B. 从b到c，单位时间碰撞单位面积器壁的分子数增加
C. c、d两状态的体积之比为2:3
D. 从b到c的过程气体从外界吸收的热量大于从c到d的过程气体从外界吸收的热量
【答案】D
【解析】A．根据得
可知图像的斜率与气体体积有关，从a到b，图线的斜率增大，则气体的体积减小。故A错误；
B．从b到c，压强不变，温度升高，则体积变大，单位体积内分子数减少，则单位时间碰撞单位面积器壁的分子数减少。故B错误；
C．d到a等容过程有
c到d等温过程有
联立解得
故C错误；
D．由，联立解得
bcd过程的图如下
由图可知，b到c和c到d的体积差相等。由于图线与横坐标围成的面积表示气体对外界做的功，显然
b到c，气体温度升高，内能增加，根据热力学第一定律得
c到d，气体温度不变，内能不变，根据热力学第一定律得
联立可得
故D正确。
故选D。
7. 滨州市某高中学生对小区的车辆智能道闸系统感兴趣，与其研究小组制作了智能道闸模型，简化原理图如甲图，预埋在地面下的地感线圈L和电容器C构成LC振荡电路，当车辆远离地感线圈时，线圈自感系数变小，使得振荡电流频率发生变化，检测器将该信号发送至车牌识别器，从而向闸机发送起杆或落杆指令。某段时间回路中电容器两端的u-t图像如图乙，已知LC振荡电路中电容器的电容为0.4F，下列有关说法正确的是（ ）
A. 在时刻自感线圈中的电流最大
B. 在时间内线圈的磁场能逐渐减小
C. 没有汽车进入时振荡电路中线圈的自感系数L为0.1H
D. 在时间内汽车正在地感线圈里
【答案】B
【解析】A．在时刻电容器电压最大，开始放电，则电流最小，故A错误；
B．时间内，电压增大，电容器充电，电场能增大，所以磁场能逐渐减小，故B正确；
C．有车进入时，振荡电路的周期，，可得
没有汽车进入时周期变大，则振荡电路中线圈的自感系数应该大于0.1H，故C错误；
D．从图乙中可知，在时间内，震荡电流频率变大，根据
可知，线圈自感系数变小，因为车辆远离线圈时，线圈自感系数变小，故D错误。
故选B。
8. 氢原子能级如图甲所示，大量处于某高能级的氢原子，向低能级跃迁时只能发出a、b、c三种可见光，分别用这些可见光照射图乙电路的阴极K，均发生光电效应。已知可见光能量范围约为1.65eV到3.1eV之间，a光的光子能量为2.86eV，下列说法正确的是（ ）
A. a光光子动量最小
B. 当滑片P向a端移动时，光电流Ⅰ增大
C. 若a、b、c三种可见光的光照强度相同时，a光的饱和电流最大
D. b、c的遏止电压为和，一定有
【答案】D
【解析】A．可见光能量范围约为1.65eV到3.1eV之间，即从高能级向低能级跃迁，只能发出a、b、c三种可见光，则高能级的氢原子处于n=5能级。三种可见能量分别为2.86eV、2.55eV和1.89eV。根据
，，
得
可知，a光光子动量最大。故A错误；
B．当滑片P向a端移动时，接入反向电压，光电流I减小。故B错误；
C．若a、b、c三种可见光的光照强度相同时，由于a光的能量最大，即频率最大，则饱和电流最小。故C错误；
D．若b、c光的能量分别为2.55eV和1.89eV。则
联立解得
故D正确。
故选D。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 2023年6月10日，四川省文物考古研究院对外公布：三星堆遗址祭祀区再现两件跨坑拼对成功的大型青铜器。利用衰变的测年技术可进行考古研究，其衰变方程为。已知的半衰期为5730年，若的质量分别为，真空中的光速为c，下列说法正确的是（ ）
A. 衰变中产生的电子是核内中子转化来的
B. 全球变暖会导致半衰期变短
C. 1000个经过11460年剩下250个没有发生衰变
D. 的比结合能比的比结合能小
【答案】AD
【解析】A．衰变的实质是碳原子核中的一个中子转化为一个质子和一个电子，所以衰变中产生的电子是核内中子转化来的，A正确；
B．半衰期由原子核本身的性质决定，与原子核的物理状态和化学状态无关，全球变暖不会导致半衰期变短，B错误；
C．半衰期是大量原子核的一个统计规律，少数原子核不成立，C错误；
D．衰变过程中，释放的能量为，因为衰变过程中释放的能量等于结合能的增加，而结合能等于质量数与比结合能的乘积，所以的比结合能比的比结合能小，D正确。
故选AD。
10. 用电脑软件模拟两个相同分子在仅受分子力作用下的运动。将两个质量均为m的A、B分子从x轴上的和处由静止释放，如甲图所示。其中B分子的速度v随位置x的变化关系如乙图所示。取无限远处势能为零，下列说法正确的是（ ）
A. A、B分子刚释放时分子作用力表现为引力
B. A、B间距离为时分子力为零
C. A、B系统的分子势能最小值为
D. 释放时A、B系统的分子势能为
【答案】BD
【解析】A．由图可知，B分子刚释放时向正方向加速，所以分子作用力表现为斥力，故A错误；
B．在处速度最大，加速度为0，即两分子间的作用力为0，根据运动的对称性可知，此时A、B分子间的距离为，故B正确；
CD．由题意可知，无穷远处的分子势能为0，无穷远处的速度为，在无穷远处的总动能为
由能量守恒可知，释放时A、B系统的分子势能等于系统的总动能；速度最大时，系统的动能最大，分子势能最小，根据能量守恒可知，分子的最小引力势能
故C错误，D正确。
故选BD。
11. 超市中有一种“强力吸盘挂钩”，其工作原理如下：如甲图所示，使用时按住锁扣把吸盘紧压在墙上，吸盘内封闭的理想气体的体积为V，压强为。然后再把锁扣扳下，吸盘向外拉出，使吸盘内封闭气体的体积变为1.2V，如乙图所示，安装过程中封闭气体的质量和温度保持不变。已知吸盘与墙面的有效面积为S，强力挂钩的总质量为m，与墙面间的最大静摩擦力是压力的k倍，外界大气压强为，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 安装过程中，吸盘内气体从外界吸收热量
B. 安装完毕后，吸盘内气体的压强变为
C. 安装完毕后，挂钩对墙面的压力为
D. 安装完毕后，挂质量为的物体，挂钩会脱落
【答案】ACD
【解析】A．吸盘内气体温度不变，内能不变，但体积增大对外做功，根据热力学第一定律可知，气体要从外界吸收热量，故A正确；
B．吸盘内封闭的气体发生等温变化，由玻意耳定律可知
解得
故B错误；
C．安装完毕后，挂钩对墙面的压力为
故C正确；
D．由物体的平衡条件可知
解得最大质量
所以挂质量为的物体，挂钩会脱落，故D正确。
故选ACD。
12. 随着科技发展，我国用电量也日趋增加，风力发电绿色环保，截止到2024年5月，我国风电装机5亿千瓦，成为发电主流之一。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图，发电机线圈面积、匝数匝、电阻不计，处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，线圈绕垂直磁场的水平轴匀速转动，转速。升压变压器原、副线圈的匝数比，输出功率为24kW，降压变压器的副线圈连接用户，两变压器间的输电线总电阻，变压器均为理想变压器，用户端工作电压为220V。下列说法正确的是（ ）
A. 升压变压器副线圈两端电压为
B. 用户获得的功率为22kW
C. 降压变压器原、副线圈匝数比
D. 保持输出功率不变，减小升压变压器副线圈的匝数，输电线R上消耗的功率会减小
【答案】BC
【解析】A．根据可知，线圈转动的加速度为
则线圈中产生的电动势的最大值为
由于线圈电阻不计，则升压变压器原线圈的输入电压为
根据变压器原副线圈匝数比等于电压比，可得，副线圈的电压为
故A错误；
B．升压变压器副线圈的电流为
两变压器间的输电线上损失的功率为
用户获得功率为
故B正确；
C．降压变压器原线圈的电流为
副线圈中的电流为
降压变压器原、副线圈匝数比
故C正确；
D．保持输出功率不变，减小升压变压器副线圈的匝数，则升压变压器的输出电压减小，输电线上的电流增大，输电线R上消耗的功率会增大，故D错误。
故选BC。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 某中学研究小组的同学们用一只弹簧测力计和一个量角器等器材做“验证力的平行四边形定则”实验。设计的装置如图所示，固定在竖直木板上的量角器直边水平，橡皮筋一端固定在量角器圆心O正下方的A点，另一端系着绳套1和绳套2。（已知：，）
（1）实验步骤如下：
①将弹簧测力计挂在绳套1上，竖直向上拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达O点，记下弹簧测力计的示数F；
②将弹簧测力计挂在绳套1上，手拉着绳套2。缓慢拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达O
点，此时绳套1沿方向，绳套2沿方向，如图，记下弹簧测力计的示数为；
③根据力的平行四边形定则计算②中绳套1的拉力大小__________（用F表示）；
④比较与__________（选填“F”或“”）的大小，即可验证力的平行四边形定则。
（2）下列实验要求中正确的是__________
A. 在实验前弹簧测力计不需要进行校零
B. 弹簧测力计轴线、细绳、橡皮筋应与木板平面平行
C. 与两绳套相连的细绳之间的夹角越大越好
D. 改变拉力，进行多次实验，每次都要使橡皮筋的结点静止在O点位置
（3）现保持绳套1及结点在O点位置不变，绳套2沿逆时针缓慢转动过程，绳套2的拉力的变化情况是__________。
A. 逐渐增大B. 先增大后减小
C. 逐渐减小D. 先减小后增大
【答案】（1）## （2）BD （3）C
【解析】（1）[1]根据力的平行四边形定则可得②中绳套1的拉力大小
[2]若三力之间满足平行四边形定则，则
则比较与的大小，即可验证力的平行四边形定则。
（2）A．弹簧测力计在使用前需要校零，故A错误；
B．实验时，弹簧测力计轴线、细绳、橡皮筋应与木板平面平行，故B正确；
C．为尽量减小误差，与两绳套相连的细绳之间的夹角要适当大一些，但不是越大越好，故C错误；
D．同一实验，用一个细绳套拉橡皮条可用两个细绳套拉橡皮条结点O的位置应相同，而不同实验结点O位置可以不同，故D正确。
（3）如图所示
保持绳套1及结点在O点位置不变，绳套2沿逆时针缓慢转动过程，可知绳套2的拉力逐渐减小。
14. 某实验小组用如图甲所示实验装置，探究一定质量的理想气体等温变化的规律。将导热的注射器前端通过软管和压强传感器相连，通过数据采集器在计算机上记录此时注射器内被封闭气体的压强p，通过注射器壁上的刻度读取气体的体积V。缓慢地推动活塞压缩气体，这样就可以获得不同体积时气体的压强数值。
（1）关于实验的操作和数据处理，下列说法正确的是__________（填字母）。
A. 在柱塞上涂润滑油是为了减小摩擦
B. 要尽可能保持环境温度不变
C. 气体的压强和体积必须用国际单位
D. 处理数据时采用图像比图像更直观
（2）两个实验小组在环境温度相同且保持不变的条件下，均利用该装置按正确操作完成了实验，根据他们测得的实验数据作出的图像，如图乙所示。
①图像的纵截距表示__________的体积；
②图线a与b的横截距为m、n，，a与b密闭气体质量之比为__________。
（3）其中一个小组用此装置测量一小石子的密度。他先用天平测出其质量为m，再将其装入注射器内，重复上述实验操作，记录注射器上的体积刻度V和压强传感器读数p，根据实验测量数据，作出如图丙所示的图像，其纵轴截距为，则石子密度__________。（用题及图中相关物理量的字母符号表示）
【答案】（1）BD （2）软管内气体 （3）
【解析】（1）A. 在柱塞上涂润滑油是为了保证注射器的气密性良好，故A错误；
B. 探究一定质量的理想气体等温变化的规律，注射器的导热性良好，为了保证温度不变应尽可能保持环境温度不变，从而保证注射器内的气体温度不变，故B正确；
C. 探究一定质量的理想气体等温变化的规律，气体的体积与压强的乘积为一个定值，气体的压强和体积只要保持各自的单位不变，乘积就不变，故C错误；
D. 探究一定质量的理想气体等温变化的规律，气体的体积与压强满足反比关系，所以处理数据时采用图像为直线，比图像曲线更直观，故D正确。
故选BD。
（2）[1] 图像的纵截距表示压强无穷大时，注射器内的体积无穷小接近于零，气体的体积为软管部分的气体体积。
[2]由图像结合玻意耳定律
（3）由图像可知，与纵轴截距跟不放石子时与纵轴截距有所增加，其增加的体积即为石子体积
所以石子密度为
15. 鉴于核裂变产生的放射性废料，对环境造成很大污染。核物理学家致力于核聚变发电，以减少核污染。核聚变最常用的材料是氢的同位素和，一个和一个发生核聚变生成一个粒子和一个中子。已知的比结合能是，的比结合能是的比结合能是7.03MeV，中子的结合能为0，光速元电荷。求
（1）写出上述核反应方程；
（2）一个氘核与一个氚核聚变过程释放出的能量；
（3）一个氘核与一个氚核聚变过程中质量亏损多少kg。（结果保留两位有效数字）
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）核反应方程为
（2）聚变反应前氘核和氚核的结合能为
反应后生成的氦核的结合能为
由于单个核子无结合能，即中子无结合能，所以聚变过程释放出的能量为
解得
（3）由质能方程
可得亏损的质量
16. 炎热夏天，人们都安装空调，图甲是某小区高层住宅外安装空调主机的情境。为安全起见，要求吊运过程中空调主机与楼墙保持一定的距离。原理如图乙，一人在高处控制一端系在主机上的轻绳P，另一人在地面控制另一根一端系在主机上的轻绳Q，二人配合可使主机缓慢竖直上升。主机质量，当P绳与竖直方向的夹角时，Q绳与竖直方向的夹角。主机视为质点，重力加速度。求
（1）此时P、Q绳中拉力的大小；
（2）此时地面上的人对地面摩擦力的大小和方向。
【答案】（1），；（2），方向水平向右
【解析】（1）对空调主机受力分析，建坐标系如图所示
则方向有
方向有
联立解得
，
（2）对地面上的人受力分析，在水平方向有
解得
方向水平向左，由牛顿第三定律知人对地面的摩擦力大小
方向水平向右
17. 图甲为汽车的空气减震器，直立圆筒形汽缸内用横截面积的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞可无摩擦滑动，活塞通过连杆与车身相连，气缸固定在车的轮轴上，其简化模型如乙图所示。封闭气体初始温度，长度、压强，外界大气压强为，重力加速度。
（1）为升高汽车底盘，用气泵将温度为的外界大气充入气缸，让活塞缓慢上升，此过程中气体温度保持不变，求充入外界气体的体积V以及充入气体与缸内原有气体的质量之比；
（2）在（1）问情况下，当车辆载重时，相当于图乙活塞顶部加一质量；的物体，稳定时气体温度变为。求
①稳定时气缸内气体长度；
②若该过程中气体内能的变化量，气体压强随气体长度变化的关系如图丙所示，求该过程封闭气体放出的热量。
【答案】（1），；（2）①；②
【解析】（1）设充入的气体体积为，则有
解得
充入气体的质量，缸内原有气体的质量。
满足
解得
（2）①对活塞受力分析有
由理想气体状态方程有
解得
②外界对气体做功
由热力学第一定律有
解得
即封闭气体放出的热量为。
18. 如图所示，平行光滑金属双导轨和，其中和为半径的光滑圆轨道，和为对应圆轨道的圆心。在正下方且为圆轨道和水平轨道平滑的连接点，和为足够长的水平轨道。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度，导轨间距。两导体棒a、b始终垂直于两导轨且与导轨接触良好，a、b的质量均为，电阻均为，导轨电阻不计。初始时刻，将a从与圆心等高的处由静止释放，b锁定在水平导轨上。当a到达圆轨道底端位置时受到轨道的支持力大小为20N，此时b解除锁定，a、b在以后运动过程中不会发生碰撞，重力加速度。求
（1）棒a到达位置时通过棒b的电流强度大小；
（2）整个过程中通过导体棒b的电荷量；
（3）整个过程中棒a、b产生的焦耳热。
【答案】（1）1.5A；（2）1.95C；（3）6.75J
【解析】（1）设金属棒到达最低点时的速度大小为，根据牛顿第二定律有
此时金属棒产生的感应电动势大小为
通过棒的电流强度为
联立解得
（2）棒到达过程产生的平均电动势为
平均电流为
棒到达位置前通过棒的电荷量为
当导体棒稳定时，由动量守恒定律得
对导体棒由动量定理得
棒进入水平轨道后通过棒的电荷量为
则整个过程中，通过导体棒的电荷量为
联立解得
（3）由能量守恒定律可得
解得整个过程棒产生的焦耳热为