2021-2022学年江苏省徐州市高二（下）期末物理抽测试卷（含解析）

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2021-2022学年江苏省徐州市高二（下）期末物理抽测试卷

第I卷（选择题）

一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）

1. 在研究石墨对射线的散射时，康普顿发现在散射的射线中，除了与入射波长相同的成分外，还有波长大于的成分。这些波长大于的成分与入射的射线相比(    )

A. 能量增大 B. 动量增大 C. 波速减小 D. 频率减小

2. 关于内能和热力学第二定律，下列说法中正确的是(    )

A. 温度高的物体的内能一定比温度低的物体的内能大
B. 温度越高，分子的平均动能一定越大
C. 热量不可能从低温物体传到高温物体
D. 不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功

3. 如图所示，线圈和电流表相连，线圈和电源、开关连成一闭合电路。线圈和线圈绕在同一个竖直铁芯上。下列说法中正确的是(    )

A. 闭合和断开开关的瞬间，通过电流表的电流方向相同
B. 闭合开关的瞬间，线圈、相互吸引
C. 断开开关的瞬间，通过电流表的电流方向为从下向上
D. 保持开关闭合，电流表指针偏转到某一位置，并保持不变
 

4. 氢原子的能级图如图所示，大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时(    )

A. 从第能级向第能级跃迁，辐射的光子波长最大
B. 能辐射出能量为的光子
C. 电子的轨道半径变大
D. 辐射的光形成的光谱是连续谱
 

5. 在“天宫课堂”上，王亚平用水在两板之间“搭建了一座桥”，形成了如图所示的“液桥”，关于“液桥”下列说法中正确的是(    )

A. “液桥”的形成与水的表面张力有关，表面张力的方向总是垂直于“液桥”表面
B. “液桥”表面层的水分子之间作用力表现为引力，使得“液桥”表面有收缩的趋势
C. “液桥”表面层的水分子间距小于“液桥”内部的水分子间距
D. “液桥”实验说明水对板是浸润的，因此水对所有的固体都是浸润的

6. 两个分子、，固定，将由静止释放，仅在分子力作用下远离，其速度和位移的图像如图所示，则(    )

A. 由到过程中，、间作用力先表现为引力后表现为斥力
B. 由到过程中，的加速度一直减小
C. 由到过程中，、系统的分子势能先减小后增大
D. 在时，、间分子力最大

7. 如图所示为模拟远距离输电电路图，升压变压器的原、副线圈匝数之比为：，其原线圈两端的电压为；降压变压器的原、副线圈匝数之比为：，其副线圈两端的电压为。远距离输电线路的总阻值为，两变压器均视为理想变压器。则升压变压器的输入功率为(    )

A.  B.  C.  D.

8. 如图甲所示电路，不计电感线圈的直流电阻，闭合开关后一段时间电路达到稳定状态。时刻断开开关，振荡电路中产生电磁振荡。则(    )

A. 乙图可以表示中的电流随时间变化的图像
B. 乙图可以表示电容器所带电荷量随时间变化的图像
C. 时刻，磁场能最大
D. 将自感系数和电容同时增大为原来的倍，电磁振荡的频率变为原来的倍

9. 布雷顿循环由两个等压变化、两个绝热过程构成，其压强和体积的关系如图所示。如果将工作物质看作理想气体，则下列说法中正确的是(    )

A. 过程中，外界对气体做功，气体温度升高
B. 过程中，气体内能增加，气体分子的平均动能增大
C. 过程中，外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量
D. 经过一个布雷顿循环，外界对气体做功，气体向外界放出热量
 

10. 如图甲所示为电磁继电器自动双向开关，当中通过的电流较小时，电磁铁磁性弱，与接线柱接通；当中通过的电流增大到一定数值时，与接线柱接通。图乙为应用电磁继电器和光敏电阻实现路灯自动开、关的电路图，虚线框内为电磁继电器接入电路时的符号、两接线柱分别与电磁继电器中接线柱或连接。为光敏电阻，为可调电阻，为保护电阻。开关闭合，在光线暗时对路灯供电，光线亮时对路灯断电并同时接通。下列说法中正确的是(    )

A. 光敏电阻阻值随光照强度增大而增大
B. 为使电路正常工作，图甲中电磁继电器的接线柱应与图乙中接线柱连接
C. 为更好的节能环保，光线更暗时对路灯自动供电，可将的阻值调小
D. 当出现断路故障时，电磁继电器将不能正常工作

第II卷（非选择题）

二、简答题（本大题共1小题，共10.0分）

11. 在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，每油酸酒精溶液中有纯油酸。用注射器测得滴这样的溶液为。在浅盘里盛上水，将爽身粉均匀地撒在水面上。然后，用注射器向水面上滴滴油酸酒精溶液。待油膜形状稳定后，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油膜的轮廓，如图甲所示。图中正方形小方格的边长为，轮廓范围内有个小方格。
    
    该实验体现了理想化模型的思想，下列说法中不属于本实验的理想假设的是______。
    A.把油酸分子简化为球形
    B.认为油酸分子紧密排列
    C.油酸在水面上形成单分子油膜
    D.油酸不溶于水
    滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积是______，实验测出油酸分子直径的大小为______。结果均保留两位有效数字
    某同学实验时在水面均匀地撒上一层爽身粉。在液面上方滴入一滴油酸酒精溶液后，形成了如图乙所示形状的油膜，该同学认为形成油膜面积过小，测量面积时误差较大。该同学接着再依次滴入第二滴、第三滴油酸酒精溶液。但该同学发现滴入油酸酒精溶液后形成的油膜面积先略有增加，后又很快缩小，基本上恢复到滴入第一滴溶液后的油膜面积。造成滴入多滴油酸酒精溶液后，油膜面积基本不变的原因是______。若该同学用三滴油酸酒精溶液中油酸的体积及对应形成的面积计算分子直径，计算得到的分子直径与实际分子直径相比______。选填“偏大”、“偏小”或“基本相同”

三、计算题（本大题共4小题，共50.0分）

12. 年月在我国甘肃武威钍基熔盐核能系统顺利试运行，此次运行体现出我国在核电领域深厚的技术实力，对我国核电产业的进步和能源安全都有积极作用。本次运行不再直接以铀和钚元素为核燃料，而改用以放射性极低的钍元素为核燃料。原子序数为的钍是一种放射性金属元素，经过一个中子轰击，转变成钍，钍会通过衰变成镤、镤会再次通过衰变为铀，铀不稳定，易裂变释放出大量能量。已知。
    写出中子轰击钍转变成钍、钍通过衰变转变成镤的两个核反应方程式；
    已知一个铀核在裂变时可产生的能量，则一个铀核在裂变过程中质量亏损多少千克？计算结果保留一位有效数字

13. 如图甲所示是研究光电效应饱和电流和遏止电压的实验电路，、为光电管的两极，调节滑动变阻器触头可使光电管两极获得正向或反向电压。现用光子能量的光持续照射光电管的极板。移动滑动变阻器触头，获得多组电压表、电流表读数，作出电流与电压关系的图线如图乙所示。求：
    
    光电管极材料的逸出功；
    恰达到饱和电流时，到达极板的光电子的最大动能。
14. 如图所示，用活塞在高度为的容器内封闭一定质量的理想气体，温度为。容器底部装电热丝，容器和活塞绝热性能良好。容器外的大气压强恒为。活塞面积为，质量为，活塞与容器间的滑动摩擦力大小为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。最初活塞保持静止状态，距容器底部，且与容器间无运动趋势。不计活塞厚度，重力加速度为。求：
    最初封闭气体的压强；
    电热丝通电缓慢加热气体，当活塞恰要上滑时，气体的温度；
    已知最初封闭气体的内能为，气体的内能正比于气体的温度。缓慢加热气体，活塞从最初状态到活塞滑动到容器顶端的过程中，气体吸收的热量。

15. 如图所示是一放置在光滑水平面上、边长的正方形导线框，质量，电阻，线框右侧的虚线框中有“斑马线”式分布的匀强磁场区域，线框的、边与磁场边界平行，磁场的左边界距线框边距离为，磁场区域的宽度为，磁场之间的距离为。从左向右，匀强磁场的磁感应强度分别、、，磁场方向均垂直于水平面。最初线框处于静止状态，用一垂直于边、大小的恒力，向右拉线框，使线框匀速通过各个磁场。求：
    磁感应强度的大小；
    线框进入磁感应强度为的磁场时，线框两端的电压大小；
    从开始运动到通过第个磁场区域的过程中线圈产生的电热、第个磁场的磁感应强度的大小。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：电磁波在真空中传播速度不变，射线光子的能量和动量分别为，，则可知这些波长大于的成分与入射的射线相比，频率减小，能量减小，动量减小，故ABC错误，D正确。
故选：。
明确在介质不变时传播速度不变，根据光子的能量和动量表达式即可确定波长大于的成分在传播中频率、波速、能量以及动量的大小关系。
本题考查康普顿效应中波长的大小关系，明确电磁波在真空中传播速度是相同的，同时牢记相关公式。
 

2.【答案】 

【解析】解：、内能指的是物体内所有分子的动能与势能的总和，温度高的物体分子的平均动能大，还与分子的数量物质的量有关，分子势能不一定大，所以内能不一定大，A错误，B正确；
C、根据热力学第二定律克劳修斯表述，可知热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他变化，故C错误；
D、根据热力学第二定律开尔文表述，可知不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不引起其他变化，故D错误。
故选：。
温度是分子平均动能的标志，结合内能的定义判断；根据热力学第二定律克劳修斯和开尔文表述判断。
本题考查了内能及温度、热力学第二定律的两种表述，要求学生明确内能的定义以及温度的物理意义，要理解热力学第二定律的两种表述的具体意义。
 

3.【答案】 

【解析】解：根据楞次定律可知，闭合开关的瞬间，线圈、相互排斥，故B错误；
根据楞次定律可知，闭合开关的瞬间，通过电流表的感应电流为从上向下，闭合开关瞬间，通过电流表的感应电流从下向上，故C正确，A错误；
D.保持开关闭合，线圈中电流恒定后，穿过线圈中磁通量不发生变化，线圈中没有感应电流，电流表指针指向刻度，故D错误。
故选：。
感应电流产生的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，根据这个条件分析判断有没有感应电流产生即可，并根据楞次定律分析电流方向。
本题主要是考查感应电流产生的条件，牢记：产生感应电流的条件有两个：一是电路要闭合；二是磁通量要发生变化。
 

4.【答案】 

【解析】解：从第能级向第能级跃迁，辐射的光子的能量值最小，根据知，波长最大，故A正确；
B.由辐射条件知，辐射出光子的能量等于两个能级间能量值的差值，故从第能级向第能级跃迁辐射出的光子能量最大为，故B错误；
C.氢原子向低能级跃迁时，电子的轨道半径变小，故C错误；
D.辐射的光的能量值只能是某些特定的能量值，形成的光谱也只能是某些特定频率的光，是分立的线状谱，不连续，故D错误。
故选：。
根据分析波长与能量的关系；氢原子由激发态向低能级跃迁时，原子能量减小，电子圆周运动的半径减小，根据库仑力提供向心力判断核外电子的动能变化；辐射的光的能量值只能是某些特定的能量值，是非连续光谱。
解决本题的关键知道能级间跃迁时辐射或吸收的光子能量等于两能级间的能级差，氢原子由激发态向低能级跃迁时，原子能量减小。
 

5.【答案】 

【解析】解：、液桥的形成是水的表面张力作用的结果，由液体表面张力产生的原因可知，液体表面张力使液面具有收缩到液体表面积最小的趋势，因此液体表面张力的方向总是沿液面切线方向，故A错误；
B、“液桥”表面层的水分子之间作用力表现为引力，使得“液桥”表面有收缩的趋势，故B正确；
C、液体的表面张力形成的原因是液体表面层分子间的距离大于液体内部分子距离，分子力表现为引力，故C错误；
D、因为“液桥”表现为中间细、两头粗的特点，即附着层表现为斥力作用，所以水和透明板是浸润的，但同一种液体对不同的固体，可能是浸润的，也可能是不浸润的，故D错误。
故选：。
液体的表面张力形成的原因是液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，分子力表现为引力，使液面具有收缩到液体表面积最小的趋势，因此液体表面张力的方向总是沿液面切线方向；浸润与不浸润是相对的。
本题考查表面张力的特点、浸润现象，难度不大，要注意明确各物理现象对应的物理规律，会根据物理规律解释相关现象。
 

6.【答案】 

【解析】解：由图可知，在处分子的动能最大，则分子力做功最多，分子势能最小，则处为平衡位置，此时分子力为零，当时，分子力表现为斥力，时，分子力表现为引力。
A、由到过程中，、间作用力先表现为斥力后表现为引力，故A错误；
B、由于处为平衡位置，由到过程中，的速度是一直减小的，其所受的分子力表现为引力，根据分子力和分子间距离的关系可以知道，分子力是先增大后减小的，所以的加速度也是先增大后减小，故B错误；
C、由到过程中，分子的动能先增大后减小，即分子力对先做正功后做负功，所以、系统的分子势能先减小后增大，故C正确；
D、在时，、间分子力为零，故D错误。
故选：。
根据分子的速度变化情况可以确定分子力的大小变化以及分子力的做功情况，进而确定分子势能的变化。
本题的突破口在分子速度最大的时候，即分子力恰好为零时，此位置是分子力表现为引力和斥力的分界点。
 

7.【答案】 

【解析】解：由电压与匝数关系，
解得升压变压器副线圈电压为
降压变压器原线圈电压为
则远距离输电线路上的电流为
理想变压器不改变功率，故升压变压器的输入功率为，故ABC错误，D正确；
故选：。
理想变压器原副线圈两端的电压之比与线圈的匝数成正比，求得电压，根据输电电线路上的电流求得输电线路上的电流，根据求得输入功率。
掌握理想变压器的电压、电流及功率之间的关系，以及远距离输电的原理，本题即可得到解决。
 

8.【答案】 

【解析】解：断开关前，线圈中存在电流，但电压为零，故此时电容器两端电压为零，电量为零；断开开关，电感线圈与电容器构成振荡回路，中的电流从某一最大值减小，产生自感电动势对电容器充电，磁场能转化为电场能，电容器所带电荷量从增加，当中的电流减为零，电容器充满电，所带电荷量达到最大，振荡电路经历，此时磁场能为零，电场能最大，随后电容器放电，所带电荷量减小，中电流反向增加，电场能转化为磁场能，依此形成振荡电路，故AC错误，B正确；
D.由振荡电路的周期为知，电磁振荡的频率为，将自感系数和电容同时增大为原来的倍，电磁振荡的频率变为原来的倍，故D错误。
故选：。
明确断开开关后电感和电容器组成振荡过程，掌握电磁振荡过程，知道电磁振荡过程中电流以及电场能和磁场能的变化规律；知道振荡电路的周期公式。
本题关键明确振荡电路的电流是正弦式交变电流，明确时刻电感中存在电流，但电容器电压为零，此时断开开关后电容器开始放电。
 

9.【答案】 

【解析】解：、从到过程中，气体经历等压变化，体积增大，气体对外界做功，根据盖吕萨克定律可知，气体温度升高，故A错误；
B、从到过程中，气体经历绝热过程，，体积增大，气体对外界做功，，根据热力学第一定律可知，气体内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，故B错误；
C、从到过程中，气体经历等压变化，体积减小，外界对气体做功，根据盖吕萨克定律可知，气体温度降低，内能减小，根据热力学第一定律可知外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量，故C正确；
D、图像与坐标轴所围的面积表示气体或外界所做的功，所以在过程气体对外界做的功大于在过程外界对气体做的功，则经过一个布雷顿循环，气体对外界做功，，而气体内能不变，，根据热力学第一定律可知：，气体从外界吸收热量，故D错误。
故选：。
一定量的理想气体压强与分子数密度和分子平均动能有关；根据图示图象分析清楚气体在状态变化过程，应用理想气体状态方程、热力学第一定律与能量转化情况分析答题。
解题时要知道图象与坐标轴围成图形的面积等于气体做的功；根据图示图象分析清楚气体状态变化过程、应用理想气体状态方程即可解题。
 

10.【答案】 

【解析】解：、由题意可知，夜晚光线较暗时，为使电路正常工作，接接线柱，图甲中电磁继电器的接线柱应与图乙中接线柱连接，此时接通，流过的电流较小，可知光敏电阻的阻值较大，光敏电阻阻值随光照强度增大而减小，故AB错误；
C、电磁铁的磁性与电流的大小有关，电流小到一定值时，接通，光线更暗时，光敏电阻的阻值更大，根据闭合电路欧姆定律得：，可知为更好的节能环保，要实现光线更暗时对路灯自动供电，可将的阻值调小，故C正确；
D、由图象，可知当出现断路故障时，不影响电磁继电器部分的电路，可以正常工作，故D错误。
故选：。
光敏电阻阻值随光照强度增大而减小；根据题意分析为使电路正常工作，电磁继电器的接线柱应与图乙中接线柱连接；根据闭合电路欧姆定律，结合题意分析；出现断路故障时，不影响电磁继电器部分的电路。
本题属于信息给与题，考查的内容是闭合电路欧姆定律及电磁继电器，解题的关键是弄懂该装置的工作原理，本题真正考查了学生掌握知识与应用知识的能力。
 

11.【答案】      爽身粉太厚  偏大 

【解析】解：在“用油膜法估测分子的大小”实验中，实验中理想假设有：让油膜尽可能散开，形成单分子层；把油酸分子看成球形；不考虑分子之间空隙。而油酸本身不溶于水，不是理想假设，故D正确，ABC错误。
故选：。
滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积是；
由于每格边长为，则每一格面积就是，轮廓范围内有个小方格。则油酸薄膜面积
油酸分子直径的大小为
爽身粉太厚，不能形成单分子油膜。
由于油膜面积偏小，所以计算得到的分子直径与实际分子直径相比偏大。
故答案为：；；；；爽身粉太厚；偏大
根据实验原理选择对应的实验的理想假设；
根据题目条件计算出纯油酸的体积，结合公式计算出油酸分子的直径；
根据实验原理分析出面积不变的原因，结合分子直径的计算公式得出测量值和计算值的大小关系。
本题主要考查了油膜法测量分子直径大小的实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合公式即可完成分析。
 

12.【答案】解：根据核反应过程中质量数和电荷数守恒可知，中子轰击钍转变成钍的核反应方程为
钍通过衰变转变成镤的核反应方程为
根据质能方程可得一个铀核在裂变过程中质量亏损
答：中子轰击钍转变成钍的核反应方程为，钍通过衰变转变成镤的核反应方程式为；
一个铀核在裂变过程中质量亏损千克。 

【解析】根据题意，结合电荷数守恒、质量数守恒书写核反应方程式。
根据释放的能量，运用爱因斯坦质能方程求出质量亏损。
解决本题的关键知道核反应过程中质量数和电荷数守恒，掌握爱因斯坦质能方程，并能灵活运用，基础题。
 

13.【答案】解：由题图乙可知，用光子能量的光持续照射光电管的极板时，遏止电压为，根据动能定理以及爱因斯坦光电效应方程可得
代入数据可得：光电管极材料的逸出功为
由题图乙可知，恰达到饱和电流时，在、间有正向电压，电子在两极间加速，设到达极板的光电子的最大动能为，则由动能定理有
代入数据解得：

答：光电管极材料的逸出功为；
恰达到饱和电流时，到达极板的光电子的最大动能为。 

【解析】由遏止电压与最大初动能的关系，结合爱因斯坦光电效应方程求解逸出功。根据图像，结合动能定理，求解最大动能。
本题考查了光电效应方程。这种题型比较常见，属于简单题。
 

14.【答案】解：对活塞，由平衡条件得：
解得：
活塞恰要上滑，对活塞，由平衡条件得：
解得：
气体做等容变化，由查理定律得：
解得：
活塞开始滑动后，气体做等压变化，由盖吕萨克定律得：
解得：
此时内能为，在此过程中，气体对外做功：
由热力学第一定律得：
代入数据：
解得：
答：最初封闭气体的压强是；
电热丝通电缓慢加热气体，当活塞恰要上滑时，气体的温度是；
气体吸收的热量是。 

【解析】对活塞，应用平衡条件求出气体压强。
求出气体状态参量，应用查理定律求解。
应用盖吕萨克定律求出气体的温度，应用热力学第一定律求解。
根据题意分析清楚气体状态变化过程是解题的前提，应用平衡条件、查理定律与盖吕萨克定律、热力学第一定律可以解题。
 

15.【答案】解：设线框匀速进入磁场的时候速度为，根据动能定理可得：

解得：
线框匀速通过磁场的过程中产生的感应电动势的大小为

线框中的感应电流为

线框所受的安培力大小为

解得：
线框进入磁感应强度为的磁场时，边切割磁感线，可看作电源，根据闭合电路欧姆定律可知线框两端的电压大小为

由于线框每次都是匀速通过磁场，根据功能关系可知每次产生的电热均为

从开始运动到通过第个磁场区域的过程中线框产生的电热为

设线框通过第个磁场时的速度为，根据动能定理可得：

根据中分析同理可知

解得：
答：磁感应强度的大小为；
线框进入磁感应强度为的磁场时，线框两端的电压大小为；
从开始运动到通过第个磁场区域的过程中线圈产生的电热、第个磁场的磁感应强度的大小为。 

【解析】根据动能定理得出线框的速度，结合法拉第电磁感应定律和安培力公式计算出磁感应强度的大小；
根据法拉第电磁感应定律结合欧姆定律得出两端的电压；
理解电热的计算，结合动能定理和安培力公式得出磁场的磁感应强度。
本题主要考查了电磁感应的相关应用，熟悉法拉第电磁感应定律，根据安培力公式完成对电路的分析，理解能量的转化特点和动能定理即可完成解答。