山东省济宁市2022-2023学年高二下学期期末物理试题（解析版）

这是一份山东省济宁市2022-2023学年高二下学期期末物理试题（解析版），共23页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 下列描述正确的是（ ）
A. 第二类永动机违背了能量守恒定律
B. 露珠呈球状是由于液体表面张力的缘故
C. 从阳光中看到的尘埃的运动是布朗运动
D. 物体的温度升高时，物体内所有分子的动能均增大
【答案】B
【解析】A．第二类永动机违背了热力学第二定律，故A错误；
B．露珠呈球状是由于液体表面张力的缘故，故B正确；
C．从阳光中看到的尘埃的运动不是布朗运动，故C错误；
D．物体的温度升高时，分子的平均动能增大，但并不是物体内所有分子的动能均增大，故D错误。
2. 如图所示，正六边形线框由六根阻值完全相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，且线框平面与磁场方向垂直。线框顶点a、b与电源两极相连，电源内阻及导线电阻忽略不计。开关S闭合后，线框受到的安培力大小为F，若仅将ab棒移走，则余下线框受到的安培力大小为（ ）

A B. C. D.
【答案】A
【解析】设ab边的电阻为R，流过的电流为I，长度为L，受到的安培力方向向上，大小为
则afedcb边的电阻为5R，据反比分流可知，流过的电流为，等效长度为L，受到的安培力方向向上，大小为
则
若仅将ab棒移走，则余下线框受到的安培力大小为
故选A。
3. 如图所示，某同学利用一圆桶形透明容器测量液体的折射率，该容器的横截面直径为D，底部中心安装一点光源，将该容器竖直放置，向容器中注入待测液体，当恰好看到液体上表面被全部照亮时，液体的高度为h，则该液体的折射率为（ ）

A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】根据
由几何关系
解得
4. 如图所示为某种车辆智能道闸系统的简化原理图，预埋在地面下的地感线圈L和电容器C构成LC振荡电路，当车辆靠近地感线圈时，线圈自感系数变大，使得振荡电流的频率发生变化，检测器将该信号发送至车牌识别器，从而向闸机发送起杆或落杆指令。下列说法正确的是（ ）

A. LC振荡电路中，当电流最大时，电路中的电场能最大
B. 车辆远离地感线圈时，振荡电路的周期变大
C. 车辆靠近地感线圈时，振荡电流的频率变大
D. 电容器放电过程中，电路中的电流逐渐增大
【答案】D
【解析】A．LC振荡电路中，当电流最大时，线圈中的磁场能最大，电路中的电场能最小，故A错误；
B．振荡周期可表示为
车辆远离地感线圈时，自感系数变小，振荡电路的周期变小，故B错误；
C．车辆靠近地感线圈时，自感系数变大，振荡电路的周期变大，振荡电流的频率变小，故C错误；
D．电容器放电过程中，电路中的电流逐渐增大，D正确。
5. 某同学制作了一个自感电路板，原理图如图所示，、、；是相同规格的小灯泡，线圈的直流电阻不可忽略，D为理想二极管。下列说法正确的是（ ）

A. 闭合开关S，立即发光，逐渐亮起来、始终不亮
B. 闭合开关S，稳定后、、的亮度相同
C. 断开开关S，、逐渐熄灭，立即熄灭
D. 断开开关S，会闪亮一下再逐渐熄灭
【答案】C
【解析】A．闭合开关S，二极管正向导通，则、立即发光，由于线圈产生自感电动势阻碍电流的增大，则逐渐亮起来，故A错误；
B．闭合开关S，稳定后，由于线圈的直流电阻不可忽略，D为理想二极管，可知的亮度与、的亮度不相同，故B错误；
CD．断开开关S，线圈产生自感电动势阻碍原来线圈电流的减小，由于二极管对于线圈电流为反向连接，则二极管断路，线圈与、构成回路，由于原来线圈电流小于电流，所以、逐渐熄灭，立即熄灭，故C正确，D错误。
6. 燃气轮机及其联合循环是一种先进的发电技术。燃气轮机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. 过程中，气体对外界做功为
B. 过程中，气体向外界放出热量
C. 过程中外界对气体做的功大于过程中气体对外界做的功
D. 过程中，容器壁单位时间单位面积受到的气体分子撞击次数减少
【答案】D
【解析】A．过程中，气体体积减小，气体对外界做功为
故A错误；
B．过程中，气体压强不变，体积增大，则气体温度升高，气体内能增大，由于外界对气体做负功，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，故B错误；
C．根据图像与横轴围成的面积表示做功的大小，可知过程中外界对气体做的功小于过程中气体对外界做的功，故C错误；
D．过程中，气体压强不变，体积增大，则气体温度升高，分子的平均动能增大，根据压强微观意义可知，容器壁单位时间单位面积受到的气体分子撞击次数减少，故D正确。
7. 如图所示，在光滑的水平面上有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的竖直匀强磁场区域，磁场宽度均为2L。一个边长为L、电阻为R的正方形单匝闭合线圈在外力作用下，以速度v向右匀速通过整个磁场，i表示电路中的感应电流，F表示外力，表示ab两点间的电势差，P表示线圈的热功率。规定顺时针方向为感应电流的正方向，向右为力的正方向，线圈从图示位置开始运动，则下列图像中正确的是（ ）

A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】A．内根据右手定则电路中的感应电流为逆时针方向，大小为
内闭合线圈的磁通量不变，电路中没有感应电流
内根据右手定则电路中的感应电流为顺时针方向，大小为
内闭合线圈的磁通量不变，电路中没有感应电流
内根据右手定则电路中的感应电流为逆时针方向，大小为
故A错误；
B．内根据受力平衡可知拉力向右，大小为
内闭合线圈所受的安培力为零，拉力为零
内根据受力平衡可知拉力向右，大小为
内闭合线圈所受的安培力为零，拉力为零
内根据受力平衡可知拉力向右，大小为
故B错误；
C．内ab两点间的电势差为
内ab两点间的电势差为
内ab两点间的电势差为
内ab两点间的电势差为
内ab两点间的电势差为
故C正确；
D．内线圈的热功率
内电路中没有感应电流，线圈的热功率为零
内线圈的热功率
内电路中没有感应电流，线圈的热功率为零
内线圈的热功率
故D错误。
8. 如图所示，磁敏元件在越来越多的电子产品中被使用，磁性皮套结合霍尔元件可以对手机屏幕起到控制作用，打开皮套时磁体远离霍尔元件，手机屏幕变亮；合上皮套时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭。一块宽度为d、长度为l、厚度为h的矩形半导体霍尔元件，通入方向向右大小为I的电流，手机套合上时，元件处于垂直于上表面向上且磁感应强度大小为B的匀强磁场中，元件的前、后表面产生稳定电势差U，已知元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子。下列说法正确的是（ ）

A. 元件前表面的电势高于后表面的电势
B. 仅增大霍尔元件的厚度h，则元件的前、后表面间电势差U会减小
C. 自由电子所受电场力的大小为
D. 元件单位体积内的自由电子个数为
【答案】B
【解析】A．根据左手定则，电子受洛伦兹力偏向前表面，则元件前表面的电势低于后表面的电势，选项A错误；
B．根据
则
而
可得
可知仅增大霍尔元件的厚度h，则元件的前、后表面间电势差U会减小，选项B正确；
C．自由电子所受电场力的大小为
选项C错误；
D．根据
元件单位体积内的自由电子个数为
选项D错误。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 在医学上，放射性同位素电池已用于心脏起搏器和人工心脏，核能心脏由钚供能。钚238的衰变方程为，已知钚238、铀234、X的质量分别为、、，真空中的光速为c，钚238的半衰期为88年。下列说法正确的是（ ）
A. X粒子是电子
B. 钚238衰变产物的结合能之和一定大于钚238的结合能
C. 衰变过程中释放的核能为
D. 1000个钚238经过176年后，一定还有250个没有衰变
【答案】BC
【解析】A．钚238的衰变方程为
可知X粒子是氦核，故A错误；
B．钚238的衰变放出能量，可知钚238衰变产物的结合能之和一定大于钚238的结合能，故B正确；
C．衰变过程中释放核能为
故C正确；
D．半衰期是大量放射性元素的原子核有半数发生衰变的时间，少量放射性元素半衰期不适用，故D错误。
10. 近年来，中科院研发的第三代横波远探测成像测井仪在超深井中实现了清晰的井外地质成像及8340米深度的探测纪录，创下该类国产仪器深度探测纪录，对保障国家能源安全具有重要意义。若一列简谐横波沿x轴传播，如图所示，图甲是时的波形图像，P为波传播方向上的一个质点，此时，图乙是处质点Q的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A. 该波沿x轴正方向传播
B. 该波通过2m的障碍物时，会发生明显的衍射现象
C. 质点P再经过通过的路程为5cm
D. 时，质点P的加速度方向沿y轴正方向，且加速度在增大
【答案】BD
【解析】A．由图乙可知时，处质点Q向下振动，根据上下坡法可知，该波沿x轴负方向传播，故A错误；
B．该波的波长为，当障碍物比波长小或与波长接近时，波会发生明显的衍射现象，故B正确；
C．波的周期为，时质点P向上振动，速度逐渐减小，经过即，质点P通过的路程小于，故C错误；
D．从到时，质点P经历了半个周期，此时质点P在的位置，且质点P向下振动，故加速度方向沿y轴正方向，且加速度在增大，故D正确。
11. 氢原子能级图如图甲所示，用一群处于n能级（n未知）的氢原子向低能级跃迁发出的光照射图乙电路中的阴极K，已知阴极K由逸出功为的钨做成，其中只有a、b两种频率的光能使之发生光电效应。分别用这两种频率的光照射阴极K，测得图乙中电流表随电压表读数变化图像如图丙所示。下列说法正确的是（ ）

A. 最初是一群处在能级上的氢原子向低能级跃迁
B. 用能量为12eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到某一激发态
C. 用a光照射阴极K，断开开关后电流表示数不为零
D. 丙图中，的绝对值为
【答案】CD
【解析】A．因只有a、b两种频率的光能使之发生光电效应，即能级差大于，则只能是从n=3向低能级的跃迁，对应于3→1和2→1的跃迁，选项A错误；
B．因12eV不等于任何两个能级的能级差，则用能量为12eV的光子照射，不能使处于基态的氢原子跃迁到某一激发态，选项B错误；
C．用a光照射阴极K，断开开关后仍有电子到达阳极，则电流表示数不为零，选项C正确；
D．丙图中，对应与原子从3→1的跃迁，
辐射光子能量为
则有
则的绝对值为，选项D正确。
12. 一匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，其边界如图中虚线所示，半圆弧bc的半径为R，ab、cd与直径bc共线，ab间的距离等于圆的半径。一束质量为m、电荷量为的粒子，在纸面内从a点以大小不同的速率垂直于ab射入磁场。不计粒子重力及粒子之间的相互作用，，，下列说法正确的是（ ）

A. 若粒子运动轨迹经过圆心O，则粒子射入磁场时的速率为
B. 若粒子运动轨迹经过圆心O，则粒子在磁场中的运动时间为
C. 若粒子在磁场中的运动时间最短，则粒子射入磁场时的速率为
D. 若粒子在磁场中的运动时间最短，则粒子在磁场中的运动时间为
【答案】ACD
【解析】AB．若粒子运动轨迹经过圆心O，则粒子运动的轨迹如图；由几何关系
解得
根据
可得
由几何关系可知粒子在磁场中转过的角度为127°，则时间
选项A正确，B错误；
CD．当轨迹圆弧所对应的弦与bc半圆形边界相切时，轨迹圆弧所对应的弦与ab的夹角最大，那么轨迹的圆心角θ最小，运动时间最短，其轨迹如图所示，圆心恰好位于b点，此时
r＇=R
则由
解得
此时粒子在磁场中的运动时间为
故CD正确。
故选ACD。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 如图所示，甲、乙两实验装置均可研究电磁感应现象。

（1）甲装置中，闭合开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向左偏转了一下。则闭合开关稳定后，将滑动变阻器的滑片向左滑动过程中，灵敏电流计的指针将___________（填“向左偏转”、“向右偏转”或“不偏转”）。
（2）图装置乙中，R为光敏电阻，其阻值随着光照强度的增加而减小。金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧。当光照增强时，从左向右看，金属环A中电流方向为___________（填“顺时针”或“逆时针”），并有___________（填“收缩”或“扩张”）的趋势。
【答案】（1）向右偏转 （2）逆时针 收缩
【解析】（1）[1]甲装置中，闭合开关瞬间，穿过B线圈的磁通量增大，灵敏电流计的指针向左偏转，闭合开关稳定后，将滑动变阻器的滑片向左滑动过程中，A线圈的电流减小，穿过B线圈的磁通量减小，可知灵敏电流计的指针向右偏转;
（2）[2] [3]光照增强时，光敏电阻阻值减小，通过螺线管的电流增大，穿过金属环A的磁通量增大，根据楞次定理和右手螺旋定则可知从左向右看，金属环A中电流方向为逆时针，并有收缩的趋势。
14. 利用图a所示的实验装置，研究一定质量的气体在体积不变时压强与温度的关系，图中与压强传感器相连的试管内装有密闭的空气和温度传感器的热敏元件。将试管放在盛有凉水的烧杯中，逐次加入热水并搅拌，稳定后通过计算机记录气体的压强和摄氏温度，并处理数据。

（1）两组同学采用不同容积的试管做实验，获得的关系图像如图b所示，则试管的容积________（填“大于”、“小于”、“等于”）;

（2）某同学用容积为的试管做实验，获得的关系图像如图c所示，图像向下弯曲的可能原因是________；
A．实验过程中有进气现象
B．实验过程中有漏气现象
C．实验过程中环境温度升高
（3）温度传感器的原理图如图d所示，干电池（电动势为，内阻不计）、开关、毫安表（量程为50mA、内阻为）、热敏电阻，串联成一个回路，若热敏电阻的阻值随温度t变化的关系图像如图e所示，则当温度为50℃时，热敏电阻的阻值为________，该电路能测得的最高温度为________℃。

【答案】（1）大于 （2）B （3）100 90
【解析】（1）[1]根据
则
可知图像斜率越大，对应的体积越小，则试管的容积大于；
（2）[2]根据
图像向下弯曲，说明斜率变小，则C变小，则可能原因是实验过程中有漏气现象，故选B。
（3）[3][4]由图像可知
则当温度为50℃时，热敏电阻的阻值为100；
根据
当I=50mA时解得
则此时的温度90℃，即电路能测得的最高温度为90℃。
15. 一旋转磁极式发电机的原理图如图甲所示，其线圈固定，轻磁体在外力的驱动下绕线圈对称轴转动，发电机线圈的匝数匝、面积、电阻，已知磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小，磁体转动的角速度，发电机的输出端接一理想变压器的原线圈，变压器的副线圈接电阻，如图乙所示。已知原、副线圈匝数比，求：
（1）发电机产生电动势的有效值；
（2）发电机的总功率。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）电机产生电动势的最大值为
则发电机产生电动势的有效值为
（2）设变压器原线圈输入电压为，输入电流为，副线圈输出电压为，输出电流为，则有
又
联立可得
发电机的总功率为
16. 2023年5月30日，神舟十六号载人飞船被成功送入太空。当航天员准备从气闸舱进入太空时，首先要关闭工作舱舱门，将气闸舱中气体缓慢抽出，当气闸舱内压强减小到2000Pa时，打开气闸舱门，从气闸舱到舱外活动。已知工作舱和气闸舱中气体的初始压强均为，工作舱体积为，气闸舱体积为，舱内温度保持不变。
（1）打开气闸舱门前，求气闸舱中抽出的气体与原有气体的质量之比；
（2）假设打开气闸舱门前，从气闸舱中抽出的气体都排入工作舱，求排入气体后，工作舱中的压强（结果保留2位有效数字）。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）设气闸舱中气体压强从减小到时，
体积从增大为，
根据玻意耳定律可得
解得
则气闸舱中抽出的气体与原有气体的质量之比为
（2）从气闸舱中抽出的气体都排入工作舱，设排入气体后，工作舱中的压强为，根据玻意耳定律可得
解得
17. 世界多国都在加紧研制真空管道超高速磁悬浮列车，某研发团队想要探究其电磁刹车的效果，在遥控小车底面安装一粗细均匀的正方形单匝线圈，边长为L，其平面与水平轨道平行，小车（包含线圈）总质量为m，其俯视图如图所示，小车到站需要减速时，在前方虚线和之间设置一竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场宽度为H，且。若小车关闭引擎，线圈cd边进入磁场前的速度为，线圈ab边离开磁场时的速度为，在行驶过程中小车所受轨道阻力忽略不计，不考虑车身其它金属部分的电磁感应现象。求：
（1）cd边刚进入磁场时，cd边两端电势差U的大小和流过cd边的电流方向；
（2）ab边刚进入磁场时，小车速度v的大小；
（3）线圈在离开磁场过程中，ab边产生的焦耳热。
【答案】（1），流过cd边的电流方向；（2）；（3）
【解析】（1）cd边刚进入磁场时，cd边产生的电动势
cd边两端电势差
根据右手定则，流过cd边的电流方向。
（2）线圈ab边离开磁场时，根据动量定理有
ab边刚进入磁场时，根据动量定理有
可得小车的速度v的大小
（3）根据动能定理，线圈在离开磁场的过程产生的总热量
ab边产生的焦耳热
18. 某离子加速偏转实验装置部分的示意图如图所示，z轴正方向垂直于平面向外。粒子在加速器内经电压加速后，在（，，）点沿x轴正方向进入I区域，该区域沿x轴方向的宽度为，区域内存在沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大小。粒子经偏转后进入II区域，该区域沿x轴方向的宽度为，内部某圆形区域存在沿z轴正方向的匀强磁场，磁感应强度大小为。粒子经过II区域的磁场后速度方向偏转，再进入III区域，该区域存在沿x轴正方向的匀强磁场，磁感应强度大小为，粒子离开III区域时速度方向平行于平面，且与z轴负方向成角。已知粒子的电荷量为、质量为，不计粒子重力。求：
（1）粒子在I区域内沿y轴方向的侧移量；
（2）II区域内圆形磁场区域的最小面积；
（3）III场区沿x轴方向的可能宽度。

【答案】（1）；（2）；（3）（，，）
【解析】（1）粒子经过加速器过程，根据动能定理可得
解得
粒子在I区域内做类平抛运动，则有
联立解得
（2）粒子离开I区域时速度大小为，方向与x轴正方向的夹角为，则有
联立解得
粒子进入II区域中圆形区域的匀强磁场中，由洛伦兹力提供向心力得
解得
粒子经过II区域的磁场后速度方向偏转，如图所示

当粒子轨迹对应弦长对于圆形磁场直径时，圆形磁场的面积最小，则有
II区域内圆形磁场区域的最小面积为
（3）粒子进入III区域时速度方向与y轴负方向成角，将粒子进入III区域时的速度分解到轴方向和方向，则有
由于磁场方向在沿x轴正方向，则粒子沿x轴正方向以做匀速直线运动，同时粒子在平面内做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力可得
解得
根据题意有粒子离开III区域时速度方向平行于平面，且与z轴负方向成角，由于
则粒子在平面内做匀速圆周运动离开时速度方向刚好沿z轴负方向，粒子在III区域中的运动时间为
（，，…）
则III场区沿x轴方向的宽度为
（，，…）