[物理][期末]山东省德州市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、座号填写到相应位置，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。答题卡面清洁、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。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 太阳光照射下，我们观察到空气中悬浮灰尘的运动是布朗运动
B. 晶体的所有物理性质都呈现各向异性
C. 1克100℃水的内能等于1克100℃水蒸气的内能
D. 液晶既具有液体的流动性，又在一定程度上具有晶体的各向异性
【答案】D
【解析】A．布朗运动的颗粒肉眼看不见，所以太阳光照射下，我们观察到空气中悬浮灰尘的运动不是布朗运动。故A错误；
B．多晶体的物理性质呈现各向同性，单晶体的物理性质呈现各向异性，但并不是说单晶体的所有物理性质呈现各向异性。故B错误；
C．1克100℃水需要吸收热量才能变成1克100℃水蒸气，则1克100℃水的内能小于1克100℃水蒸气的内能。故C错误；
D．液晶既具有液体的流动性，又在某一方向排列整齐，一定程度上具有晶体的各向异性。故D正确。
故选D。
2. 医学中常用某些放射性元素治疗疾病。假设质量为的放射性元素经过时间后剩余的质量为，对应的图线如图所示。则的半衰期为（ ）
A 16dB. 12dC. 8dD. 6d
【答案】A
【解析】由半衰期公式可得
由图线可知，当质量比从1衰减到时，则有
其所用时间
可得
则有
解得
3. 近代物理和相应技术的发展，极大地改变了人类的生产和生活方式，推动了人类文明的进步。关于近代物理知识下列说法正确的是（ ）
A. 普朗克提出能量子假说完美解释了黑体辐射实验规律
B. 通过对连续谱的光谱分析，可以鉴定物质成分
C. 玻尔将量子观念引入原子领域，成功地解释了氢原子和其他原子光谱的实验规律
D. 世界上第一座核反应堆装置的建立，标志着人类首次通过可控制的聚变反应实现了核能的释放
【答案】A
【解析】A．普朗克通过对黑体辐射规律的研究，提出“能量子”概念，把物理学带入了量子世界，故A正确；
B．通过对线状谱的光谱分析，可以鉴定物质成分，故B错误；
C．丹麦物理学家玻尔提出了自己的原子结构假说，解释了氢原子的光谱，故C错误；
D．世界上第一座核反应堆装置的建立，标志着人类首次通过可控制的链式反应实现了核能的释放，故D错误。
故选A。
4. 如图所示，一下端封闭、上端开口的粗细均匀的玻璃管竖直静置，长度的水银柱封闭了一段空气（视为理想气体）柱，空气柱的长度。外界大气压强恒为。现转动玻璃管使其开口向下竖直静置（水银没有溢出），管内空气温度保持不变。下列说法正确的是（ ）
A. 管内空气的压强增加了15.2cmHg
B. 管内空气的压强减小了15.2cmHg
C. 管内空气柱的长度增加了5cm
D. 管内空气柱的长度增加了2cm
【答案】C
【解析】AB．设水银柱的质量为，玻璃管横截面积为，玻璃管竖直静置时，对水银柱由力的平衡条件可得
其中有
解得
转动玻璃管使其开口向下竖直静置时，对水银柱由力的平衡条件可得
解得
则有
管内空气的压强减小了，AB错误；
CD．对管中的空气柱，由玻意耳定律可得
解得
可得
可知管内空气柱的长度增加了，C正确，D错误。
故选C。
5. 货梯设置了超载自动报警系统，其简化电路如图所示，货梯箱底层装有压敏电阻，为滑动变阻器，K为动触点，A、B为静触点。当出现超载情况时，电铃将发出报警声，电动机停止工作。则下列说法正确的是（ ）
A. 电磁铁的上端为S极
B. 压敏电阻所受压力越大，电磁铁的磁性越强
C. 压敏电阻的阻值随压力的增大而增大
D. 如果要使货梯设定的超载质量变大，那么滑动变阻器的滑片向右滑动
【答案】B
【解析】A．电磁铁线圈通入电流时，由安培定则可知电磁铁的上端为N极，A错误；
BC．由题意可知，当出现超载情况时，压敏电阻所受压力变大，电铃将发出报警声，电动机停止工作。可知电磁铁上端的衔铁被吸下，由此可知压敏电阻所受压力越大，电磁铁线圈中的电流越大，电磁铁的磁性越强，则压敏电阻的阻值越小，即压敏电阻的阻值随压力的增大而减小，B正确，C错误；
D．电磁铁上端的衔铁被吸下的最小电流不变，如果要使货梯设定的超载质量变大，即货物的质量较大时，电铃将发出报警声，可知电磁铁电路中开始设置的电流较小，即电路的总电阻值较大，由闭合电路欧姆定律可知，那么滑动变阻器的滑片向左滑动，D错误。
故选B。
6. 如图，某小型水电站发电机输出功率，输出电压为300V，经变压器升压后向远距离输电。已知升压变压器原、副线圈的匝数比，输电线的总电阻，最后通过降压变压器将电压降为220V向用户供电。若两个变压器均为理想变压器，则下列说法正确的是（ ）
A. 输电线上的电流为200A
B. 升压变压器的输出电压为1000V
C. 输电线上损失的功率占输出功率的
D. 降压变压器原、副线圈的匝数比
【答案】D
【解析】A．发电机输出电流为
输电线上的电流为
选项A错误；
B．升压变压器的输出电压为
选项B错误；
C．输电线上损失的功率占输出功率的
选项C错误；
D．降压变压器原线圈电压
降压变压器原、副线圈的匝数比
选项D正确。
故选D。
7. 在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家们用放射性材料—作为发电能源为火星车供电（中的Pu是）。已知衰变后变为和一个粒子。若静止的在磁感应强度大小为的匀强磁场中发生衰变，衰变后产生的两粒子速度方向相反并与匀强磁场的方向垂直，衰变释放的能量全部转化为两粒子的动能。下列说法正确的是（ ）
A. 该反应属于核聚变反应
B. 该核反应中粒子为，反应前后核子的总质量相等
C. 的平均结合能大于的平均结合能
D. 与粒子做圆周运动的周期之比约为
【答案】D
【解析】A．已知衰变后变为和一个粒子，由质量数和电荷数守恒可得该衰变方程
可知该反应属于α衰变反应，A错误；
B．该核反应中粒子为，核反应时释放能量，由质能方程可知，有质量亏损，因此反应前后核子的总质量不相等，B错误；
C．由比结合能曲线可知，重核的比结合能随核子数的增大而减小，因此可知的平均结合能小于的平均结合能，C错误；
D．衰变后产生的两粒子速度方向相反并与匀强磁场的方向垂直，可知两粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，可得
可得
则有与粒子做圆周运动的周期之比约为
D正确。
故选D。
8. 打篮球是同学们喜爱的一种体育活动，一定容积的篮球内部气体的压强为1.5atm。小明用该篮球去篮球场打球，一段时间后，发现篮球气压不足，经检测得篮球内部气体的压强为1.2atm。设篮球体积和球内气体温度均不变，则篮球漏出的气体质量占篮球内原来气体总质量的百分比为（ ）
A. 15%B. 20%C. 25%D. 30%
【答案】B
【解析】令篮球容积为，漏出气体体积为，根据玻意耳定律有
则有
解得
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. 下面课本中四幅插图相关的说法中正确的是（ ）
A. 图甲中卢瑟福提出核式结构模型的主要依据是粒子散射实验现象中，绝大多数粒子穿过金箔后，仍沿原来的方向前进
B. 图乙中康普顿效应中，散射的光子波长变大，光子的动量变小
C. 图丙中核反应堆的镉棒作用是为了调节中子数目，以控制反应速度
D. 图丁中，射线的速度最快、射线的电离作用最强、射线的穿透能力最强
【答案】BC
【解析】A．图甲中卢瑟福提出核式结构模型主要依据是粒子散射实验现象中，少数粒子穿过金箔后，发生了大角度偏转，故A错误；
B．图乙中康普顿效应中，散射的光子能量减小，波长变大，根据
可知，光子的动量变小，故B正确；
C．镉棒能够吸收中子，图丙中核反应堆的镉棒作用是为了调节中子数目，以控制反应速度，故C正确；
D．图丁中，射线的速度最快、射线的电离作用最强、射线的穿透能力最强，故D错误。
故选BC。
10. 氢原子的部分能级图如图甲所示，大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时能辐射出不同频率的光，这些光对同种材料照射后发生光电效应产生的光电流与电压关系如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 图乙中的图线对应氢原子从能级跃迁到能级时辐射的光
B. 图乙中用图线对应的光照射时，逸出的光电子最大初动能最大
C. 图乙中三种光的波长关系为
D. 如果是一个氢原子处在能级，当它跃迁到低能级时，最多能辐射出2种频率的光子
【答案】CD
【解析】A．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时能辐射出3种不同频率的光，分别为，，，其中辐射的光子能量最大，辐射的光子的能量最小，图乙中c光的遏止电压最大，b光其次，a光的遏止电压最小，可知，图乙中的图线对应氢原子从能级跃迁到能级时辐射的光，故A错误；
B．结合上述，a光的遏止电压最小，其光子的能量最小，根据光电效应方程可知，图乙中用图线对应的光照射时，逸出的光电子最大初动能最小，故B错误；
C．结合上述有
，，
解得
故C正确；
D．如果是一个氢原子处在能级，当它跃迁到低能级时，有三种可能路径，其中最多能辐射出2种频率的光子，故D正确。
故选CD。
11. 如图所示为一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C、D后再回到状态A的图像，其中，和均为等温过程。下列说法正确的是（ ）
A. 过程中，气体一定从外界吸收热量
B. 过程中，气体一定向外界放出热量
C. 和过程中，气体压强都减小的微观本质不完全相同
D. 整个过程中气体对外界做功大于外界对气体做功
【答案】ACD
【解析】A．根据玻意耳定律有
可知等温线是一条双曲线，温度越高，双曲线越远离坐标原点，根据图像可知，的温度温度高于的温度，可知，过程中，温度升高，气体内能增大，体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律可知，气体一定从外界吸收热量，故A错误；
B．过程中，温度不变，内能不变，体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律可知，气体一定从外界吸收热量，故B错误；
C．过程温度升高，气体分子运动的平均速率增大，体积增大，气体分子分布的密集程度减小，由于气体分子分布的密集程度减小幅度过大，导致导致单位时间撞击器壁单位面积的分子数目过小，从而使得压强减小，过程中，温度不变，气体分子运动的平均速率不变，体积增大，分子分布的密集程度减小，导致气体压强减小，这两个过程中气体压强都减小的微观本质不完全相同，故C正确；
D．图像与横坐标所围几何图形的面积表示功的大小，根据图像可知， 气体对外界做功的大小大于外界对气体做功的大小故D正确。
12. 据“央视军事”报道，“福建舰”是我国第一艘装备了电磁拦阻装置的航母，电磁拦阻技术大大提高了舰载机降落的可靠性。电磁拦阻的工作原理简化如下：当舰载机着舰时关闭动力系统，通过尾钩钩住绝缘阻拦索。阻拦索又带动金属棒在导轨上滑动，金属棒、导轨和定值电阻形成一闭合回路，如图所示。若某次训练中尾钩钩住阻拦索的瞬间，舰载机与金属棒具有水平向右的动量，在磁场中共同减速滑行至停下。已知舰载机与金属棒的总质量为棒的电阻为，导轨间距为，定值电阻为，匀强磁场磁感应强度大小为。若导轨电阻不计，阻拦索的质量和形变不计，一切摩擦和空气阻力不计。则此过程中（ ）
A. 整个过程中产生的焦耳热为
B. 舰载机减速运动的时间为
C. 舰载机滑行的距离为
D. 通过电阻的电荷量为
【答案】AD
【解析】A．整个过程中由动能定理得
又

联立解得
故A正确；
B．舰载机开始减速时安培力为
此时加速度为
若舰载机此后以a做匀减速运动，则运动的时间为
但是舰载机是做加速度减小的减速运动，所以时间不为。故B错误；
C．由动能定理得
根据
解得
又
联立解得
故C错误；
D．通过电阻的电荷量为
故D正确。
故选AD。
三、非选择题（本题共6小题，共60分）
13. 利用图甲所示实验装置探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强和体积（等于注射器示数与塑料管容积之和），逐次增加砝码质量，采集多组数据并作图。关于此实验：
（1）关于本实验的操作，下列说法正确的是（ ）
A. 为减小实验误差，每次增加砝码后，必须待气体状态稳定后，再记录数据
B. 实验前，应在活塞上涂上润滑油，并来回拉动几次
C. 实验时必须测出封闭气体的温度
D. 改变体积时，为了防止注射器脱落，应用手紧紧握住注射器
（2）该同学逐次增加砝码，测得多组封闭气体的压强p和体积V，由测得的数据发现p与V的乘积越来越小，造成该现象的原因可能是_______（选填“活塞有摩擦”或“装置漏气”）；若用这些数据以p为纵坐标，为横坐标，在坐标系中描点作图，则做出图像应为乙图中的_______（选填“①”或“②”）。
【答案】（1）AB （2）装置漏气 ②
【解析】（1）A．为减小实验误差，每次增加砝码后，必须待气体状态稳定后，再记录数据。故A正确；
B．实验前，应在活塞上涂上润滑油，并来回拉动几次，可以保证封闭气体的气密性，其质量保持不变。故B正确；
C．实验时只需保持封闭气体的温度不变，没有必须测出封闭气体的温度。故C错误；
D．由于手的温度明显高于封闭气体的温度，所以改变体积时，为了保证其温度不变，不能用手紧紧握住注射器。故D错误。
故选AB。
（2）[1]根据
可知测得的数据发现p与V的乘积越来越小，造成该现象的原因可能是装置漏气。
[2]整理，可得
测得的数据发现p与V的乘积越来越小，则表示斜率的越来越小。图像应为乙图中的②。
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，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）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：
请在图乙坐标纸上标出以上5组数据对应的坐标点，根据作图规则需要舍弃第_______次实验数据对应的点，然后在图乙中画出关系图像_______；
（3）若测得图乙中关系图像的斜率为，若该元件沿电流方向单位长度中自由电子的个数为，元件宽度为，电子电荷量为，则磁感应强度_______（用等表示）。
【答案】（1）2 （2）3 （3）
【解析】（1）根据左手定则可知，电子受到的洛伦兹力向2测脚方向，电子带负电，故2测脚中电势低。
（2）[1][2]第3次实验数据值与其他各次相差较大，所以根据作图规则需要舍弃第3次实验数据对应的点，在图乙中画出关系图像如图
（3）霍尔元件中电子受到洛伦兹力等于电场力，有
电流微观表达式
霍尔元件的电压
解得
所以有
得
15. 如图所示，理想变压器的原线圈连接峰值为的正弦式交流电，该变压器的原线圈匝，副线圈未知，匝，两副线圈分别接上灯泡L和定值电阻。闭合开关，灯泡正常发光，已知灯泡的额定功率为8W，额定电流为1A，定值电阻。求：
（1）副线圈匝数；
（2）若同时闭合开关和，原线圈中的电流。
【答案】（1）400匝；（2）
【解析】（1）对灯泡L，由电功率公式可得
解得
对原线圈电压则有
由理想变压器原、副线圈电压比等于匝数比可得
解得
匝
（2）对电阻则有
解得
由电功率公式可得
由理想变压器原、副线圈的功率相等可得
解得
16. 如图所示，两条相同的半圆弧形光滑金属导轨固定在绝缘水平桌面上，半径为，其所在平面竖直且平行，导轨最高点到水平桌面的距离等于半径，两导轨间距为，两导轨圆心的连线与导轨所在竖直面垂直。空间充满如图所示一辐向磁场，其方向沿导轨半径向外，导轨所处位置磁感应强度的大小均为，两导轨左端连接定值电阻。现将质量为、电阻为、长为的导体棒平行由导轨左端最高处静止释放且沿导轨下滑，滑到位置时速度达到最大，此时连线与水平方向的夹角为。导体棒运动过程中始终平行于且与两导轨接触良好，导轨的电阻忽略不计，不考虑自感影响，求：
（1）导体棒的最大速度；
（2）导体棒第一次运动到最低点时通过导体棒的电荷量；
（3）导体棒停止运动时电阻产生的热量。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）位置时对棒受力分析
又
联立解得
（2）根据
得
又
解得
（3）经分析得导体棒最终停在最低点，由能量守恒
则
17. 图甲为某款气压式升降座椅，它通过气缸上下运动来控制椅子的升降，其核心部件模型工作原理简图如图乙所示。固定在底座上的柱状汽缸杆的横截面积和圆柱形汽缸内径面积均为，圆柱形汽缸与椅面固定在一起，总质量为。开始时在汽缸中封闭了长度的理想气体，缸内封闭气体压强。小明同学脚悬空坐在椅面上，稳定后椅面下降了。已知室内温度，大气压强，汽缸气密性、导热性能良好，忽略摩擦力，取重力加速度。求：
（1）若室温不变，则小明同学质量；
（2）小明同学坐在椅面上后，若要保持椅面高度不变，需要充入压强为，温度为的理想气体，则充入理想气体的体积；
（3）小明同学坐在椅面上后，由于开空调室内气温缓慢降至，则此时气缸内气体的长度；若气温缓慢下降过程封闭气体内能减少了6J，则封闭气体向外界放出的热量。
【答案】（1）；（2）；（3）8.7J
【解析】（1）由受力分析得
对气体，由玻意耳定律有
联立解得
（2）对气体由玻意耳定律有
解得
（3）对气体由理想气体实验方程有
解得
由因为
联立解得
由热力学第一定律
得
则放热为8.7J。
18. 如图所示，在区域存在平行于轴的匀强电场，长方体空间区域内存在匀强磁场（图中未画出），匀强磁场方向平行于平面且与轴正方向成角，磁感应强度大小为，长方体沿轴正方向足够长，方向宽为方向高为点和点均为长方体的顶点。一质量为，电荷量为的带正电粒子从点以速度，方向与轴正方向夹角沿平面开始运动，恰好垂直轴从长方体的顶点进入磁场区域做匀速圆周运动。粒子重力不计，忽略其他影响，求：
（1）匀强电场的大小和方向；
（2）粒子经过轴上时的轴坐标；
（3）若磁感应强度大小变为，其他条件均不变，则粒子穿出磁场区域时的位置坐标及在磁场中运动的时间。
【答案】（1）；竖直向下；（2）；（3）；
【解析】（1）经分析得匀强电场方向竖直向下，水平方向
竖直方向
由牛顿第二定律得
联立，解得
（2）进入磁场后
解得
其轨迹如图
恰好与轴交于点，由几何关系得
即
（3）由
解得
则圆心为点，穿出磁场区域位置为d点，过d点作垂线，垂足为。由几何关系得
，
又
，，
可得d点坐标为。
由
解得
实验次数
1
2
3
4
5
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
41.5
83.1
144.8
166.4
208.1