2021-2022学年江苏省徐州市高二下学期期末抽测物理试题含解析

  2021一2022学年度第二学期期末抽测

高二年级物理试题

一、单项选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。每小题只有一个选项最符合题意。

1. 在研究石墨对X射线的散射时，康普顿发现在散射的X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X射线相比（　　）

A. 能量增大 B. 动量增大 C. 波速减小 D. 频率减小

【答案】D

【解析】

【详解】这些波长大于的成分与入射的X射线相比，传播介质不变，波速v不变，X射线光子的能量和动量分别为

所以频率减小，能量减小，动量减小，故ABC错误，D正确

故选D。

2. 关于内能和热力学第二定律，下列说法中正确是（　　）

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

【答案】B

【解析】

【详解】AB．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，但内能不一定大，A错误，B正确；

C．热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他变化，C错误；

D．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，D错误。

故选B。

3. 如图所示，线圈A和电流表相连，线圈B和电源、开关连成一闭合电路。线圈A和线圈B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A、B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

【答案】C

【解析】

【详解】AC．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；

B．根据楞次定律可知，闭合开关的瞬间，线圈A、B相互排斥，故B错误；

D．保持开关闭合，B线圈中电流恒定后，穿过线圈A中磁通量不发生变化，A线圈中没有感应电流，电流表指针指向0刻度，故D错误。

故选C。

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

A. 从第4能级向第3能级跃迁，辐射的光子波长最大

B. 能辐射出能量为13.60eV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

【答案】A

【解析】

【详解】A．从第4能级向第3能级跃迁，辐射的光子的能量值最小，由

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4能级向第1能级跃迁辐射出的光子能量最大为12.75eV，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A。

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”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

【答案】B

【解析】

【详解】A．液桥形成的根本原因是水的表面张力的作用，且液体的表面张力在表面层的切面内各个方向都存在，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，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，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，浸润与不浸润是相对的，D错误。

故选B。

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

A. N由到过程中，M、N间作用力先表现为引力后表现为斥力

B. N由到过程中，N的加速度一直减小

C. N由O到过程中，M、N系统的分子势能先减小后增大

D. N在时，M、N间分子力最大

【答案】C

【解析】

【详解】由图可知，在处N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．N由到过程中，M、N间作用力先表现为斥力后表现为引力，A错误；

B．由于x = x1处为平衡位置，则根据F—x图

可知x1相当于F—x图的c点，则由到过程中，N的所受的分子力F可能先增大后减小，则加速度可能先增大后减小，B错误；

C．N由O到过程中，M、N系统的分子势能先减小后增大，C正确；

D．N在时，M、N间分子力为零，D错误。

故选C。

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1：4，其原线圈两端的电压为12V；降压变压器的原、副线圈匝数之比为4：1，其副线圈两端的电压为11.5V。远距离输电线路的总阻值为1Ω，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. 24W B. 48W C. 92W D. 96W

【答案】D

【解析】

【详解】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，故升压变压器输入功率为

故选D。

8. 如图甲所示电路，不计电感线圈L的直流电阻，闭合开关S后一段时间电路达到稳定状态。t=0时刻断开开关S，LC振荡电路中产生电磁振荡。则（　　）

A. 乙图可以表示L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

C. 时刻，磁场能最大

D. 将自感系数L和电容C同时增大为原来的2倍，电磁振荡的频率变为原来的倍

【答案】B

【解析】

【详解】ABC．t=0时刻断开开关S，电感线圈L与电容器构成振荡回路，L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0增加，当L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，L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L和电容C同时增大为原来的2倍，电磁振荡的频率变为原来的倍，故D错误。

故选B。

9. 布雷顿循环由两个等压变化、两个绝热过程构成，其压强p和体积V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. AB过程中，外界对气体做功，气体温度升高

B. BC过程中，气体内能增加，气体分子的平均动能增大

C. CD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

【答案】C

【解析】

【详解】A． AB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．BC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．CD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．p-V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ABC过程气体对外界做的功大于在CDA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C。

10. 如图甲所示为电磁继电器自动双向开关，当DE中通过的电流较小时，电磁铁磁性弱，A与B接线柱接通；当DE中通过的电流增大到一定数值时，C与B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（M、N两接线柱分别与电磁继电器中接线柱A或C连接）。R为光敏电阻，R1为可调电阻，R0为保护电阻。开关S闭合，在光线暗时对路灯L供电，光线亮时对路灯L断电并同时接通LED。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A接线柱应与图乙中N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R1的阻值调小

D. 当LED出现断路故障时，电磁继电器将不能正常工作

【答案】C

【解析】

【详解】AB．由题意可知，光线较暗时，接M接线柱，图甲中电磁继电器的A接线柱应与图乙中M接线柱连接，此时AB接通，流过DE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减小而增大，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，AB接通，光线更暗时，光敏电阻的阻值更大，根据

可知要实现光线更暗时对路灯自动供电，可将R1的阻值调小，故C正确；

D．当LED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C。

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、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

11. 在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，每500mL油酸酒精溶液中有纯油酸1mL。用注射器测得120滴这样的溶液为1mL。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1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1cm，轮廓范围内有258个小方格。

（1）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

（2）1滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积是_______m3，实验测出油酸分子直径的大小为_______m。（结果均保留两位有效数字）

（3）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”）

【答案】    ①. D    ②. 1.7×10-11    ③. 6.5×10-10或6.6×10-10    ④. 爽身粉太厚    ⑤. 偏大

【解析】

【详解】（1）[1]在“用油膜法估测分子的大小”实验中，实验中理想假设有：①让油膜尽可能散开，形成单分子层；②把油酸分子看成球形；③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符合题意，ABC不符合题意。

故选D。

（2）[2] 1滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积是

[3] 由于每格边长为1cm，则每一格面积就1cm2，轮廓范围内有258个小方格。则油酸薄膜面积

油酸分子直径的大小为

（3）[4]爽身粉太厚，不能形成单分子油膜。

[5]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。

12. 2021年9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轴和杯元素为核燃料，而改用以放射性极低的钍元素为核燃料。原子序数为90的钍232（Th）是一种放射性金属元素，经过一个中子轰击，转变成钍233，钍233会通过β衰变成镤（Pa）233、镤233会再次通过β衰变为铀（U）233，铀233不稳定，易裂变释放出大量能量。已知e=1.6×10-19C。

（1）写出中子轰击钍232转变成钍233、钍233通过β衰变转变成镤（Pa）233的两个核反应方程式；

（2）已知一个铀233核在裂变时可产生197.93MeV的能量，则一个铀233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）

【答案】（1）,；（2）4×10-28kg

【解析】

【详解】（1）中子轰击钍232转变成钍233的核反应方程为

钍233通过β衰变转变成镤（Pa）233的核反应方程为

（2）根据质能方程可得一个铀233核在裂变过程中质量亏损

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，A、K为光电管的两极，调节滑动变阻器触头P可使光电管两极获得正向或反向电压。现用光子能量E=11.2eV的光持续照射光电管的极板K。移动滑动变阻器触头P，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：

（1）光电管K极材料的逸出功；

（2）恰达到饱和电流3.1μA时，到达A极板的光电子的最大动能。

【答案】（1）5.4eV；（2）8.0eV

【解析】

【详解】（1）由题图乙可知，用光子能量E=11.2eV的光持续照射光电管的极板K时，遏止电压为Uc=5.8V，根据动能定理以及爱因斯坦光电效应方程可得

解得光电管K极材料的逸出功为

 （2）由题图乙可知，恰达到饱和电流3.1μA时，在A、K间有正向电压U=2.2V，电子在两极间加速，设到达A极板的光电子的最大动能为Ekm1，则由动能定理有

解得

Ekm1=8.0eV

14. 如图所示，用活塞在高度为H的容器内封闭一定质量的理想气体，温度为T1。容器底部装电热生，容器和活塞绝热性能良好。容器外的大气压强恒为p0。活塞面积为S，质量为，活塞与容器间的指动摩擦力大小为，摄大静摩聚力等于滑动摩擦力。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g。求：

（1）最初封闭气体的压强p1；

（2）电热丝通电缓慢加热气体，当活塞恰要上滑时，气体的温度；

（3）已知最初封闭气体的内能为U1，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Q。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）对活塞受力分析有

可得

（2）活塞恰要上滑，对活塞受力分析有

可得

气体做等容变化，则

可得

（3）活塞开始滑动后，气体做等压变化，有

可得

故可得此时内能为2U1。在此过程中，气体对外做功

由热力学第一定律

代入数据

可得

15. 如图所示，abcd是一放置在光滑水平面上、边长l=1m的正方形导线框，其质量m=0.25kg，电阻R=1Ω，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bc、ad边与磁场边界平行，磁场的左边界距线框bc边距离为l，磁场区域的宽度为l，磁场之间的距离为3l。从左向右，匀强磁场的磁感应强度分别B1、B2、B3…Bn，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bc边、大小F=0.5N的恒力，向右拉线框，使线框匀速通过各个磁场。求：

（1）磁感应强度B1的大小；

（2）线框进入磁感应强度为B1的磁场时，线框bc两端的电压大小；

（3）从开始运动到通过第n个磁场区域的过程中线框产生的电热Q、第n个磁场的磁感应强度Bn的大小。

【答案】（1）0.5T；（2）0.75V；（3）nJ（n=1，2，3 ，…)，（n=1，2，3 ，…)

【解析】

【详解】（1）设线框匀速进入磁场B1时速度为v1，由动能定理有

解得

v1=2m/s

线框匀速通过磁场B1的过程中产生的感应电动势大小为

线框中的感应电流大小为

线框所受安培力大小为

根据平衡条件可知

解得

（2）线框进入磁感应强度为B1的磁场时，bc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bc两端的电压大小为

（3）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n个磁场区域的过程中线框产生的电热为

设线框通过第n个磁场时的速度为vn，由动能定理有

根据（1）中分析同理可知

解得