2021-2022学年陕西省渭南市大荔县高二下学期期末质量检测物理试题含解析

  大荔县2021—2022学年（下）高二年级期末质量检测试题

物理

第I卷（选择题  共52分）

一、选择题（共13小题，每小题4分，计52分。第1~8题为单项选择题，第9~13题为多项选择题，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）

1. 关于热现象，下列说法正确的是（　　）

A. 固体之间不会发生扩散现象

B. 布朗运动是固体分子的无规则运动

C. 热量可能从低温物体传递到高温物体

D. 对某物体做功，一定能使该物体的内能增加

【答案】C

【解析】

【详解】A．固体的分子也在不停的做无规则运动，同时固体的分子之间也存在间隙，所以扩散现象不仅发生在气体和液体之间，固体之间也会发生扩散现象，选项A错误；

B．布朗运动是固体颗粒的运动，间接反映了液体分子的无规则运动，选项B错误；

C．根据热力学第二定律，在一定的条件下可能使热量由低温物体传递到高温物体，选项C正确；

D．改变内能的方式有做功和热传递两种，外界对物体做正功，物体的内能不一定增大，还与热传递情况有关，选项D错误。

故选C。

2. 碳-14同位素广泛应用于农业、化学、医学、生物学等领域。2022年4月26日，中国核电全球首次实现商用堆生产碳-14同位素，预计2024年开始向市场供货，产量可充分满足国内需求。这将使我国摆脱碳-14供应全部依赖进口的现况。秦山核电站生产的核反应方程为，其产物的衰变方程为。下列说法正确的是（　　）

A. X是正电子

B 可以用作示踪原子

C. 来自原子核外

D. 经过一个半衰期，10个将剩下5个

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据质量数和电荷数守恒可得核反应方程为

则X是质子，选项A错误；

B．由题知不稳定，会发生衰变，可以用作示踪原子，选项B正确；

C．衰变过程放出的是原子核反应释放出的，因此来自原子核内部，选项C错误；

D．半衰期是对大量原子核的统计规律，对少量原子核不适用，选项D错误。

故选B。

3. 图甲为地球周围地磁场的磁感线分布示意图，地磁轴与地轴之间约成11.5°的交角。假想在地球赤道上方存在半径略大于地球半径的圆形单匝线圈，如图乙所示。在线圈中通以图示的电流，则它所受地磁场的安培力方向最接近于（　　）

A. 垂直地面向上 B. 垂直地面向下

C. 向南 D. 向北

【答案】B

【解析】

【详解】在赤道上方地磁场方向由南指向北，电流方向自东指向西，根据安培定则可判断电流所受地磁场的安培力方向最接近于垂直地面向下。

故选B。

4. 国家标准铜芯线广泛应用于生产生活。其中双芯铜芯电线的结构可简化为如图所示，cd和ef为两根相互平行的铜芯线，a、b两点位于两导线所在的平面内，b到两导线的距离相等，当流过两根铜芯线的电流大小相同，方向相反时，下列说法正确的是（　　）

A. a点磁场方向垂直纸面向外

B. b点的磁感应强度为零

C. cd导线受到的安培力方向向左

D. 导线cd受到的安培力大于导线ef受到的安培力

【答案】C

【解析】

【详解】AB．根据安培定则可知，cd中电流在a点产生的磁感应强度Ba1垂直纸面向里，ef中电流在a点产生的磁感应强度Ba2垂直纸面向外，而a点到cd的距离小于到ef的距离，所以Ba1大于Ba2，故a点的合磁感应强度方向垂直纸面向里；同理可知cd和ef中的电流在b点产生的磁感应强度方向均为垂直纸面向外，所以b点的合磁感应强度不为零，选项AB错误；

C．根据异向电流相斥可知cd导线受到的安培力方向向左，选项C正确；

D．导线cd受到的安培力和导线ef受到的安培力源自二者电流的磁场之间的相互作用，是一对相互作用力，所以大小相等，选项D错误。

故选C。

5. 如图甲所示的电路中，L1、L2为两只“3V 3W”的灯泡，变压器为理想变压器，电流表和电压表均为理想电表．当a、b端接如图乙所示的交变电压时，两只灯泡均正常发光．则

A. 电压表的示数为3V B. 电压表的示数为6V

C. 电流表的示数为0.2A D. 电流表的示数为0.5 A

【答案】C

【解析】

【详解】AB.根据图像乙可以分析得知，该正弦交流电压有效值为，电压表测的是有效值，所以电压表示数30V，AB错误

CD.两灯泡均正常发光，根据串联电路功率关系，副线圈功率，根据变压器两端功率相等，所以，且，所以，C正确D错误

6. μ子与氢原子核（质子）构成的原子称为μ氢原子，它在原子核物理的研究中有重要作用。μ氢原子的能级示意图如图所示，假定频率为的一束光照射大量处于n=1能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，最多能发出6种不同频率的光，下列说法正确的是（　　）

A. μ氢原子吸收光子后处于n=4能级

B. μ氢原了吸收光了后处于n=5能级

C. 普朗克常量

D. μ氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级时释放的光的频率大于

【答案】A

【解析】

【详解】AB．大量激发后的氢原子从n能级向低能级跃迁时总共可以产生的辐射光子的种类

则

选项A正确，B错误；

C．根据能级规律有

解得普朗克常量为

选项C错误；

D．基态氢原子吸收频率为的能量后从能级跃迁到能级，则有

从能级跃迁到能级释放的能量较小，故发出光的频率小于，选项D错误。

故选A。

7. 研究光电效应现象的实验装置如图所示。闭合开关S，当用能量为3.6eV的光子照射到光电管阴极上时，电流表示数大于零。移动滑动变阻器的触头c，当电压表的示数大于或等于1.2V时，电流表的示数为0，下列说法正确的是（　　）

A. 光电管内电场力对光电子做正功

B. 光电子的最大初动能为1.2eV

C. 光电管阴极的逸出功为1.2eV

D. 开关S断开后，没有电流流过电流表

【答案】B

【解析】

【详解】A．该装置所加的电压为反向电压，光电管内电场力对光电子做负功，使得光电子动能减少，选项A错误；

B．发现当电压表的示数大于或等于时，电流表的示数为0，可知遏止电压为1.2V，则有

可得，光电子的最大初动能为，选项B正确；

C．根据光电效应方程

可得

选项C错误；

D．开关S断开后，用光子能量大于的光照射到光电管上时均能发生光电效应，有光电子逸出，有电流流过电流表，选项D错误。

故选B。

8. 随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的视线。小到手表、手机，大到电脑、电动汽车，都已经实现了无线充电从理论研发到实际应用的转化。如图所示，为某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式充电的原理图。当充电基座上的发射线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻近的接收线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电。在充电过程中（　　）

A. 发射线圈中电流产生的磁场呈周期性变化

B. 接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”

C. 接收线圈与发射线圈中交变电流的频率不一定相同

D. 手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有损失

【答案】A

【解析】

【详解】AB．由题意知，手机无线充电是利用电磁感应原理，应将充电底座接到交变电源上，给发射线圈通交变电流，从产生变化的磁场，使得接收线圈的磁通量发生改变，产生感应电动势、感应电流，从而实现充电。选项A正确，B错误；

C．接收线圈中产生交变电流的频率与发生线圈中交变电流的频率是相同，选项C错误；

D．手机与基座无需导线连接就能实现充电，但磁场能有一部分以电磁波辐射的形式损失掉，因此这样传递能量是有能量损失的，选项D错误。

故选A。

9. 如图所示，用F表示两分子间的作用力，Ep表示分子间的分子势能，在两个分子之间的距离从10r0变为r0的过程中（　　）

A. F先减小后增大 B. F先增大后减小

C. Ep一直减小 D. Ep一直增大

【答案】BC

【解析】

【详解】AB．由分子力与距离的关系图像可知，两个分子之间的距离从10r0变为r0的过程中，F表现为引力，先增大后减小，选项A错误，B正确；

CD．由分子势能与距离关系图像可知，两个分子之间的距离从10r0变为r0的过程中，Ep不断减小，选项C正确，D错误。

故选BC。

10. 一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其V-T图像如图所示。下列说法正确的有（　　）

A. A→B的过程中，外界对气体做正功

B. A→B的过程中，气体内能减少

C. B→C的过程中，气体压强不变

D. B→C的过程中，气体分子平均动能不变

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．的过程中气体的体积减小，外界对气体做功；温度不变，内能不变，选项A正确，B错误；

C．根据可得，则过程中气体压强不变，选项C正确；

D．由图像可知，B→C的过程中，温度降低，气体分子平均动能减小，选项D错误。

故选AC。

11. 如图所示，有界匀强磁场边界线SP//MN，速率不同的同种带电粒子从S点沿SP方向同时射入磁场。.其中经过a点的粒子速度v1与MN垂直；经过b点的粒了速度v2与MN成60°角（粒子重力不计），两个粒子在磁场中的运动时间分别为t1、t2，则（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】BC

【解析】

【详解】AB．设SP与MN之间的距离为d，由图可得从a点射出的粒子的半径

从b点射出的粒子，根据几何关系有

解得

粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力得

解得

故

选项A错误，B正确；

CD．粒子在磁场中运动的周期的公式为

由此可知，粒子的运动的时间与粒子的速度的大小无关，所以粒子在磁场中的周期相同，由粒子的运动的轨迹可知，通过a点的粒子的偏转角为90°，通过b点的粒子的偏转角为60°，所以通过a点的粒子的运动的时间为

通过b点的粒子的运动的时间为

所以从S到a、b所需时间

t1：t2=3：2

选项C正确，D错误。

故选BC。

12. 如图所示，电阻为r的矩形线圈在匀强磁场中绕位于线圈半面内垂直于磁场的轴以某一角速度匀速转动，t=0时，线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则（　　）

A. t=0时线圈中的感应电动势最大

B. t=0时穿过线圈的磁通量最大

C. 只将滑片P向下滑动，电压表的示数不会变化

D. 只将线圈匀速转动的角速度变大，电流表的示数会增大

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．t=0时，线圈平面与磁场垂直，位于中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，此时线圈中的感应电动势为零，选项A错误，B正确；

C．滑片P向下滑动时，外电阻增大，电流减小，电源内阻分压减小，所以电压表示数变大，选项C错误；

D．线圈内产生的电动势的最大值为

当线圈匀速转动的角速度ω变大时，电动势变大，电流表的示数变大，选项D正确。

故选BD。

13. 两个共轴的半圆柱形电极间的缝隙中存在一沿半径方向的电场，如图所示。带正电的粒子流由电场区域边缘的M点射入电场，沿图中所示的半圆形轨道通过电场并从另一边缘的N点射出，由此可知 (　　)

A. 若入射粒子的电荷量相等，则出射粒子的质量一定相等

B. 若入射粒子的电荷量相等，则出射粒子的动能一定相等

C. 若入射粒子的比荷相等，则出射粒子的速率一定相等

D. 若入射粒子的比荷相等，则出射粒子的动能一定相等

【答案】BC

【解析】

【详解】由图可知，粒子在电场中做匀速圆周运动，静电力提供向心力，

qE=m，

得

R=，

R、E为定值；若q相等，则mv2一定相等；若相等，则速率v一定相等，但动能不一定相等，故AD错误，BC正确。

故选BC。

【点睛】解决本题的关键知道粒子做圆周运动向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解．

第II卷（非选择题  共48分）

二、实验题（共2小题，计14分）

14. 某同学利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。实验电路如图甲所示，现有开关和导线若干，以及如下器材：

A．电流表A：量程0~0.6A，内阻约0.125Ω

B．电压表V：量程0~3V，内阻约3kΩ

C．滑动变阻器0~20Ω

D．滑动变阻器0~200Ω

（1）为了操作方便，减小实验误差，滑动变阻器应选用________（选填相应器材前的字母）。

（2）图乙是该同学根据实验数据绘制的U-I图线，根据图线求得被测干电池的电动势E=_______V，内阻r=_______Ω（结果保留到小数点后2位）。

【答案】    ①. C    ②. 1.48    ③. 0.90

【解析】

【详解】（1）[1]一节干电池的内电阻较小，约为几Ω，因此为了操作方便，减小实验误差，滑动变阻器应选用阻值较小的C。

（2）[2][3]根据闭合电路欧姆定律有

整理得

所以U-I图像中

对照图像中的数据解得

15. 某学习小组正在测量一个电阻丝的电阻率。被测电阻丝的阻值约为25Ω，长度l已知。实验室提供的器材如下：

A．电流表G，内阻Rg=12Ω，满偏电流Ig=30mA

B．电流表A，内阻约为0.2Ω，量程为0~0.1A

C．螺旋测微器

D．电阻箱R0（0~9999Ω，0.5A）

E．滑动变阻器R（5Ω，1A）

F．干电池组（3V，0.05Ω）

G．一个开关和导线若干

他们进行了以下操作：

（1）如图，用螺旋测微器测得金属丝的直径d=_______mm；

（2）把电流表G与电阻箱串联改装成电压表使用，最大测量电压为3V，则电阻箱的阻值应调为R0=_______Ω；

（3）请你用改造完的电压表设计一个测量金属丝电阻的实验电路，根据提供的器材和实验需要，请将图中电路图补画完整；______

（4）实验数据的测量与电阻率的计算：电路闭合后，调节滑动变阻器的滑片到合适位置，电流表G的示数为I1，电流表A的示数为I2，请用已知量和测量量写出计算电阻率的表达式=________。

【答案】    ①. 0.531    ②. 88    ③.     ④.

【解析】

【详解】（1）[1]螺旋测微器的读数等于

0.5+0.01×3.1mm=0.531mm

（2）[2]根据欧姆定律得

（3）[3]为得到较大的电压调节范围，滑动变阻器用分压式接法；由于待测电阻的电阻值较小，电流表采用外接法。电路如图所示：

（4）[4]通过待测电阻的电流为

I=I2﹣I1

待测电阻两端的电压为

U=I1（Rg+R0）

根据欧姆定律有

根据电阻定律，有

解得

三、计算题（共3小题，计34分）

16. 如图所示，在水平面内固定着两根平行且足够长的光滑金属导轨，导轨间距L=2m，在虚线ab右侧存在垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度B=1T，在导轨左端连接一个额定电压U=3V的小灯泡（小灯泡电阻不变）。一根电阻为r=1.5Ω、长度也为L的金属棒在外力F的作用下以v=3m/s的速度进入磁场并匀速运动，小灯泡随即保持正常发光，金属棒与导轨始终保持良好接触，不计空气阻力。求：

（1）小灯泡的额定功率；

（2）外力F的功率。

【答案】（1）6W；（2）12W

【解析】

【详解】（1）导体棒产生的电动势

E＝BLv＝6V

闭合回路中的电流

灯泡的额定功率

P＝UI＝6W

（2）因导体棒匀速运动，有

F＝FA＝BIL＝4N

外力F的的功率

17. 图甲是离子注入系统，它是一种对半导体进行掺杂的方法，可以改变半导体材料的成分和性质。图乙是它的简化示意图，由离子源、加速器、质量分析器、磁偏转室和注入靶组成。初速度近似为0的正离子从离子源飘入加速器，加速后的成为高能离子，离子沿质量分析器的中轴线运动并从F点射出，然后垂直磁偏转室的边界从P点进入，离子在磁偏转室中速度方向偏转90°后垂直边界从Q点射出，最后垂直打到注入靶上。已知质量分析器的C、D两极板电势差为U，板间距离为d；磁偏转室的圆心为O，O与P之间的距离为L，内部匀强磁场的磁感应强度为B；正离子的质量为m、电荷量为q，不考虑离子的重力及离子间的相互作用。

（1）求加速器A、B两极板的电势差；

（2）质量分析器内磁场的磁感应强度B1。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）设离子经过加速后的速度为v，离子在磁偏转室圆周运动，有

解得

离子在加速器内加速有

解得

（2）离子在质量分析器内直线运动，有

解得

18. 如图所示，一根两端开口、横截面积为S=2cm2足够长的玻璃管竖直插入水银槽中并固定（插入水银槽中的部分足够深）。管中有一个质量不计的光滑活塞，活塞下封闭着长L=21cm的气柱，气体的温度为t1=7℃，外界大气压取p0=1.0×105Pa（相当于75cm高的汞柱压强）。

(1)若在活塞上放一个质量为m=0.1kg的砝码，保持气体的温度t1不变，则平衡后气柱为多长？（g=10m/s2）

(2)若保持砝码的质量不变，对气体加热，使其温度升高到t2=77℃，此时气柱为多长？

(3)若在(2)过程中，气体吸收的热量为10J，则气体的内能增加多少？

【答案】(1)20cm；(2)25cm；(3)8.95J

【解析】

【详解】(1)被封闭气体的初状态为

p1=p0=1.0×105Pa

V1=LS=42cm3

T1=280K

末状态压强

V2=L2S

T2=T1=280K

根据玻意耳定律，有

p1V1=p2V2

即

p1L=p2L2

解得

L2=20cm

(2)对气体加热后，气体的压强不变

p3=p2

V3=L3S

T3=350K

根据盖—吕萨克定律，有

即

解得

L3=25cm

(3)气体对外做的功

W=p2Sh=p2S（L3－L2）=1.05J

根据热力学第一定律得

ΔU=W＋Q=－1.05J＋10J=8.95J

即气体的内能增加8.95J。