2022苏州高二下学期期末考试（阳光指标调研）（延期）物理试题含解析

苏州市2021~2022学年第二学期学业质量阳光指标调研卷（延期）

高二物理

2022.08

（本卷共15小题，满分100分，答题时间75分钟。）

一、单项选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。

1. 德国物理学家普朗克于1900年提出了“能量子”的概念，其表达式为，其中h为一常量，后人称之为普朗克常量。下列理论与普朗克常量h无关的是（　　）

A. 普朗克黑体辐射理论 B. 卢瑟福原子核式结构模型理论

C 德布罗意物质波假说 D. 康普顿散射理论

【答案】B

【解析】

【详解】普朗克在研究黑体辐射问题中提出了能量子假说，与普朗克常量h有关；德布罗意物质波波长为，与普朗克常量h有关；康普顿散射理论也与普朗克常量h有关；卢瑟福原子核式结构模型理论与普朗克常量h无关。

故选B。

2. 如图所示，某空间中存在磁感应强度B随时间t变化的以下四种磁场中，能产生电场但不能产生电磁波的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据麦克斯韦的电磁场理论，恒定磁场周围不会产生的电场，故A错误；

BD．根据麦克斯韦的电磁场理论，不均匀变化的磁场周围产生不均匀变化的电场；不均匀变化的电场产生不均匀变化的磁场；能产生电磁波，故BD错误；

C．均匀变化的磁场产生恒定的电场，恒定电场周围不会产生磁场，不能产生电磁波。故C正确。

故选C。

3. 2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究，他们通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开使得石墨片的厚度逐渐减小，最终寻找到了厚度只有0.34nm的石墨烯，是碳的二维结构。如图所示为石墨、石墨烯的微观结构。根据以上信息和已学知识判断，下列说法中正确的是（　　）

A. 石墨是晶体，石墨烯是非晶体

B. 石墨是单晶体，石墨烯是多晶体

C. 石墨的物理性质表现为各向异性，石墨烯的物理性质表现为各向同性

D. 他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的

【答案】D

【解析】

【详解】AB．石墨、石墨烯都是单晶体。石墨与石墨烯等都是碳元素的单质，它们互为同素异形体。故AB错误；

C．石墨、石墨烯的物理性质都表现为各向同性，故C错误；

D．他们是通过物理变化方法获得石墨烯的，故D正确。

故选D。

4. “用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，用到一些巧妙的处理方法，以下实验中用到相似的处理方法的是（　　）

A. 探究两个互成角度的力的合成规律

B. 探究加速度与物体受力、物体质量的关系

C. 测量一烧杯中饱满油菜籽颗粒的直径

D. 测量电源的电动势和内阻

【答案】C

【解析】

【详解】“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，1滴油酸酒精溶液体积的测量，属于累积放大法。探究两个互成角度的力的合成规律，用的是等效替代法；探究加速度与物体受力、物体质量的关系，用的是控制变量法；测量电源的电动势和内阻实验方法是间接测量法；测量一烧杯中饱满油菜籽颗粒的直径，也是用累积放大法，故C正确，ABD错误。

故选C。

5. 如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，该过程中气体内能增加了120J，已知状态A气体的温度为。下列说法正确的是（　　）

A. 气体在状态B时的温度为

B. 气体在此过程中吸收了200J的热量

C. 状态B气体中每个分子动能与状态A相比较或多或少都有所增加

D. 状态B时气体单位时间内对容器壁单位面积上碰撞的分子数为状态A时的一半

【答案】B

【解析】

【详解】A．从状态A变化到状态B，等压变化，则

由题意知

，，

可得

故A错误；

B．从状态A变化到状态B，气体膨胀，外界对气体做负功，则

从状态A变化到状态B，该过程中气体内能增加了120J，则

由热力学第一定律可得

故B正确；

C．从状态A变化到状态B，气体温度升高，气体分子的平均动能增大，并不是每个气体分子的动能都增大，故C错误；

D．从状态A变化到状态B，体积加倍，压强不变，温度升高，分子平均动能增大，则分子运动的激烈程度增大，分子对器壁的平均撞击力增大；根据压强的微观意义可知，单位时间内单位面积上碰撞器壁的气体分子数一定减少，不一定是一半。故D错误。

故选B。

6. 某放射性元素经过6天后，只剩下没有衰变，为了估算某水库的库容，将瓶无毒的该放射性元素的水溶液倒入水库，倒入之前，测得瓶内溶液每分钟衰变次，8天后在水库中取水样（可以认为溶液已均匀分布于水库），测得水样中每分钟衰变20次。则估算出该水库中水的体积是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】根据半衰期的概念有

又，解得

所以6天是3个半衰期，即此放射性元素的半衰期为

经过8天，也就是经过4个半衰期，没有衰变的还剩下

设水库中的水的体积为V，原来含有该放射线元素的水溶液的质量为m，则有

解得

故选C。

7. 如图甲所示，为灵敏电流表G（表盘中央为零刻度）接在电路中时指针的偏转情况。现将它与一线圈串联进行电磁感应实验，则下列对图乙的有关描述中正确的是（　　）

A. ①图的条形磁铁向下运动 B. ②图中的电流表指针向右偏转

C. ③图的条形磁铁上端为S极 D. ④图的线圈绕向与①图相同

【答案】A

【解析】

【详解】由甲图可知，当电流从电流计的左侧接线柱流入即顺时针流入时，指针向左偏。

A．①图中指针向左偏，可知感应电流的方向是顺时针，根据楞次定律知，条形磁铁向下运动，故A正确；

B．②图当条形磁铁N极向下插入时，根据楞次定律可知，感应电流方向为顺时针，则指针向左偏，故B错误；

C．③图中可知指针向右偏，则感应电流的方向为逆时针，由楞次定律可知，条形磁铁下端S极向下运动，故C错误；

D．④图中可知指针向右偏，则感应电流的方向为逆时针，由楞次定律可知和右手螺旋定则，线圈绕向与②图相同，故D错误。

故选A。

8. 图是学校通过校门外变压器给学校供电的示意图。两条输电线的总电阻等效为图中的r，为便于分析，假设所有用电器都是同一规格的电灯，理想变压器的输入电压不变。受疫情影响，校园内工作的用电器减少为原来的一半，则下列说法正确的是（　　）

A. 变压器输入功率减小为原来的一半

B. 输电线r上损耗的功率减少为原来的1/4

C. 工作的同一电灯的电阻比原来略变小

D. 工作的同一电灯实际功率比原来略变大

【答案】D

【解析】

【详解】A．设每个用电器的电阻为，用电器并联的总电阻为

此时副线圈的总电阻为

校园内工作的用电器减少为原来的一半后

此时副线圈的总电阻为

由于副线圈电压不变，根据

可知用电器减少一半后输出功率并不是原来的一半，由于变压器输入功率等于输出功率，因此变压器的输入功率并未减小为原来的一半，故A错误；

B．同理，由

可知，用电器减少一半后副线圈的总电流并未减小为原来的一半，根据电功率公式可知输电线r上损耗的功率并未减少为原来的1/4，故B错误；

C．工作的同一电灯的电阻不会发生变化，故C错误；

D．由于

当用电器减少一半后副线圈总电阻增大，由于副线圈电压不变，因此副线圈总电流减小，输电线内阻电压减小，故电灯并联电压增大，根据

可知工作的同一电灯实际功率比原来略变大，故D正确。

故选D。

9. 如图所示为“万人跳”实验的示意图，电源的内电阻可忽略，L为学生实验用变压器线圈，在时刻闭合开关S，经过一段时间后，在时刻断开S。下列表示通过人体电流I随时间t变化的图像中，你认为最符合该实验实际的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】开关闭合后，线圈与学生们并联，由于电源为干电池，电压很小，因此通过学生的电流很小，当开关断开时，线圈电流发生变化，从而产生很高的瞬时电压，此时线圈与学生们构成放电回路，线圈中电流方向不变化，而流经学生们的电流方向发生变化，断开瞬间流经学生的电流很大，学生们有触电的感觉，然后逐渐减小，故选A。

10. 现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。如图甲所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室（图乙为真空室俯视图），电子在真空室中做圆周运动，从上往下看，电子沿逆时针方向运动（如图乙所示）。电磁铁线圈中电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。若电磁铁产生的磁场在真空室中为匀强磁场，方向与电子运动平面垂直，磁感应强度的大小满足关系式：（k为大于零的常数），且在时有一电子从电子枪由静止释放，设电子的电荷量为e、质量为m，其运动半径为R且保持不变。则下列说法正确的是（　　）

A. 电磁铁产生的磁场方向在甲图中为竖直向下

B. 电子的切向加速度大小为

C. 电子每转一周合外力的冲量为

D. 电子每转周增加的动能为

【答案】BD

【解析】

【详解】A．电子在真空室中做圆周运动，从上往下看，电子沿逆时针方向运动，感应电场方向沿顺时针方向，感应电流的磁场方向竖直向下，由于磁感应强度增强，由楞次定律可知电磁铁产生的磁场方向竖直向上，故A错误；

B．由法拉第电磁感应定律可知，感生电动势

电子运动轨道处感生电场的场强大小

由牛顿第二定律可得电子的加速度大小为

故B正确；

C．电子每转一周合外力的冲量由于电场力是定值，电子运动一周的时间逐渐减小，故电子每转一周合外力的冲量不是定值，故C错误；

D．电子在圆形轨道中加速一周的过程中，感生电场对电子做功大小为

由动能定理可知电子每转周增加的动能为，故D正确。

故选BD。

二、非选择题：本题共5小题，共60分，其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须写出数值和单位。

11. 某实验小组同学用DIS研究温度不变时一定质量的气体压强与体积的关系，实验装置如图所示，实验中通过注射器上的刻度读出气体体积V，用气体体压强传感器记录气体压强p，研究气体压强和体积的关系。

（1）关于本实验过程中的说法正确的是______。

A.需要用天平测出注射器活塞质量，并将注射器竖直固定在铁架台上

B.推拉活塞时，为了稳定，手要握住注射器筒

C.推拉活塞时，为了读数准确，动作要快

D.活塞和针筒之间的摩擦并不影响压强的测量

（2）实验之前，在注射器的内壁和活塞之间涂一些润滑油，除了可以减小两者之间的摩擦之外，主要作用是______。

（3）某同学在做实验时，按实验要求组装好实验装置，然后按实验要求推动活塞，使注射器内空气体积发生变化，实验数据如下表所示，请在图中作出V与的关系图像。____

（4）根据图像可知软管中气体的体积为______mL（结果保留两位有效数字）。

（5）另一小组在做此实验时，将注射器活塞置于刻度为10mL处，然后将注射器连接压强传感器并开始实验，气体体积V每增加1mL测一次压强p，最后得到如图所示的图像。由此可推断图线弯曲的可能原因是在实验过程中______。

A.注射器内气体温度升高                B.注射器内气体温度降低

C.注射器中有异物                    D.连接软管中存在气体

【答案】    ①. D    ②. 提高活塞密封性，防止漏气    ③.     ④. 1.2（1.1-1.3均算正确）    ⑤. B

【解析】

【详解】（1）[1]A．该实验是研究温度不变时一定质量的气体压强与体积的关系，不需要用到注射器活塞的质量，故A错误；

B．推拉活塞时，手不能握住注射器筒，防止对其起到加热作用，故B错误；

C．推拉活塞时，动作要慢，使温度与环境温度保持一致，故C错误；

D．活塞和针筒之间的摩擦并不影响压强的测量，故D正确。

故选D。

（2）[2]实验之前，在注射器的内壁和活塞之间涂一些润滑油，除了可以减小两者之间的摩擦之外，主要作用是提高活塞密封性，防止漏气；

（3）[3]根据表中数据描点连线，如下图所示

（4）[4]设软管中气体体积为，由图像可知体积的读数值比实际值小，依据

为定值，则有

可得软管中气体的体积为图线的纵轴截距，由图像可得

（5）[5]A．注射器内气体温度升高，根据

可知当T增大时，会增大，此时图线应向上弯曲，故A错误；

B．同理可得，当T减小时时，会减小，此时图线应向下弯曲，故B正确；

C．注射器中有异物不会影响图线的斜率，故C错误；

D．连接软管中存在气体可视为被封闭的气体总体积的一部分，不会影响斜率，故D错误。

故选B。

12. 海水中有丰富的氘，可以充当未来的重要能源，两个氘核聚合成一个氦核（同位素）的同时放出一个中子，并释放出巨大的能量，若其中氘核的质量为，中子的质量为，氦核的质量为，光在真空中的速度为c。

（1）写出该核反应方程并求该核反应释放的核能；

（2）若两个氘核以相同大小的动能对心正碰，求反应后产生的中子与氦核的动能之比。

【答案】（1）， ；（2）

【解析】

【详解】（1）核反应过程中，原子核的质量数与核电荷数守恒，则可写出核反应方程为

核反应中的质量亏损为

核反应所释放的核能为

（2）把两个氘核作为一个系统，碰撞过程系统的动量守恒，由于碰撞前两氘核的动能相等，其动量等大反向，因此反应前后系统的总动量为零，即

根据动能与动量的大小关系有

氦核与中子的质量之比可认等于质量数之比，即有

解得反应后产生的中子与氦核的动能之比

13. 丹麦物理学家玻尔于1913年提出了他的原子结构理论，成功解释了氢原子光谱的实验规律。若已知氢原子处于基态（）时的能量为，根据玻尔理论，处于激发态时的能量与基态能量的关系为：（为量子数）。

（1）若氢原子从激发态跃迁到激发态时发出的光子，恰好能使某金属发生光电效应；则氢原子从激发态跃迁到基态时发出的光子照射该金属时，逸出的光电子的最大初动能为多大？

（2）若以无穷远处电势为0，则电荷量为的点电荷的电势公式为，已知质子和电子的电荷量绝对值均为，求氢原子核外电子的最小轨道半径。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）激发态的能量为

激发态的能量为

由于氢原子从激发态跃迁到激发态时发出的光子，恰好能使某金属发生光电效应，根据光电效应方程可得

故氢原子从激发态跃迁到基态时发出的光子照射该金属时，逸出的光电子的最大初动能为

（2）基态时能量最小，对应的半径最小，设最小的半径为，则此时电子具有的电势能为

核外电子绕原子核做匀速圆周运动，库仑力提供向心力

故核外电子的动能为

故

解得氢原子核外电子的最小轨道半径为

14. 如图所示，足够长的光滑平行水平导轨相距为，置于竖直向下的磁感应强度为的匀强磁场中，电阻，长度也为d的导体棒ab的电阻、质量，其余电阻忽略不计。若导体棒ab以初速度水平向右运动，回答下列问题：

（1）若导体棒ab匀速运动，求导体棒两端的电压；

（2）若导体棒ab的运动速度满足，求导体棒运动一个周期过程中电阻R上产生的热量；

（3）若给导体棒ab施加一垂直于ab的水平外力F，使它做匀减速运动，加速度大小，通过计算写出导体棒速度减到0之前水平外力F随时间t的关系式，并画出其变化图像（F水平向右为正）。

【答案】（1）；（2）；（3），图像见解析

【解析】

【详解】（1）感应电动势为

根据闭合回路欧姆定律可得

（2）当时

故

故

则

有题意得

因此一个周期过程中电阻R上产生的热量为

（3）取向右为正方向，则

对导体棒进行受力分析可得

根据匀变速运动速度与时间关系可得

因此

故

由匀变速运动速度与时间关系可得，导体棒停下的时间为

故F的变化图像为

【点睛】

15. 如图所示，坐标平面与光滑绝缘水平面重合，在此空间存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，MN是长为L的光滑玻璃空心薄管，开始时MN在y轴上且M点在坐标原点O。管的M端有一质量为m的带电静止小球P，现使MN沿x正方向以速度匀速平移，小球P将在管内向N端运动，当它离开N端时的速度大小为。

（1）小球在管内运动过程中是什么力对它做了功？做了多少功？

（2）小球带正电还是负电？电荷量为多少？

（3）求小球离开玻璃管后经过y轴时的纵坐标和从O点开始计时到经过y轴上所用的时间。

【答案】（1）玻璃管对小球作用力做正功，；（2）正电，；（3）（3+）L或（3-）L，或

【解析】

【详解】（1）小球所示磁场力垂直于小球速度方向，故磁场力不做功，小球在运动过程中只受重力、洛伦兹力和玻璃管对小球的作用力，由于坐标平面与光滑绝缘水平面重合，重力不做功，因此小球在管内运动过程中只有玻璃管对小球作用力做正功，根据动能定理可得

（2）根据左手定则可知小球带正电，沿y轴正方向的洛伦兹力大小为

小球在x正方向做匀速直线运动，在y轴正方向小球在洛伦兹力作用下做匀加速运动，故小球做类平抛运动，加速度为

由题意知小球离开N端时的速度大小为

因此在y轴方向上

根据匀变速运动规律可得

解得

（3）根据匀变速运动平均速度公式可得小球在玻璃管内运动的时间为

小球离开N端时x轴的坐标为

故小球离开N端时的坐标为（2L、L），速度大小为，方向与x轴的夹角为，离开后做匀速圆周运动，由

可得小球做匀速圆周运动的半径为

小球离开N端后轨迹如下图

通过几何知识可得小球做匀速圆周运动的圆心为（0，3L），故小球做圆周运动后与y轴有两个交点，交点纵坐标分别为（3+）L、（3-）L，由图可知，离开N端后第一次达到y轴时转动的夹角为

小球做匀速圆周运动的周期为

因此离开N端后第一次达到y轴的时间为

故从O点开始计时到经过y轴上（3+）L点历次所用的时间为

由于小球经过y轴上（3-）L点与（3+）L相差半个周期，因此历次经过y轴上（3-）L点历次所用的时间为