[物理]山东省菏泽市2022-2023学年高二下学期期末教学质量检测试题（解析版）

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一、单项选择题（本题共8小题。每小题只有一个选项符合题目要求）
1. 随着世界经济的快速发展，能源短缺问题日显突出，成为困扰世界经济发展的重大难题之一，下列有关能量转化的说法中正确的是（ ）
A. 不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他的变化
B. 只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能
C. 不可能使热量从低温物体传向高温物体
D. 能量是守恒的，所以不存在能源短缺问题
【答案】A
【解析】A．根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他的变化，选项A正确；
B．不管对内燃机如何改进，也不可能把内燃机得到的全部内能转化为机械能，选项B错误；
C．热量也能从低温物体传向高温物体，但要引起其它的变化，选项C错误；
D．能量虽然是守恒的，但能源不是取之不尽用之不竭，有些能源耗散后将不再能直接使用，所以存在能源危机，故D错误。
故选A。
2. 对下列实验或现象的理解正确的是（ ）

A. 甲图中烧热的铁针垂直插入涂有石蜡的薄板，出现石蜡圆形熔化区域说明薄板是非晶体
B. 乙图是扩散现象，酱油的色素分子进入蛋清的快慢与温度无关
C. 丙图描绘的是花粉颗粒在液体中的运动轨迹
D. 丁图是某种气体分子速率正态分布的图线，其对应温度T1【答案】D
【解析】A．烧热的铁针垂直插入涂有石蜡的薄板，出现石蜡圆形熔化区域说明薄板具有各向同性，多晶体和非多晶体都具有各向同性，说明薄板可能是多晶体，也可能是非晶体，A错误；
B．酱油的色素分子进入蛋清的快慢与温度有关，B错误；
C．丙图描绘的不是花粉颗粒在液体中的运动轨迹，C错误；
D．丁图是某种气体分子速率正态分布的图线，可以看出温度越高，各速率区间的分子数占总分子数的百分比的最大值向速度大的迁移，可知对应温度T1故选D。
3. 2023年4月12日，中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创造新的世界纪录，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒。“人造太阳”在工作时进行的其中一种热核聚变为，其中：的质量为m1，比结合能为，的质量为m2，比结合能为，的质量为m3，比结合能为；X的质量为m4。光速为c。图为原子核比结合能与质量数的关系图。下列说法正确的是（ ）

A. X是质子
B. X是电子
C. E1D. 一次该核反应释放的能量为E=（m3+m4-m1-m2）c²
【答案】C
【解析】AB．X的质量数为1，电荷数为0，是中子，选项AB错误；
C．根据原子核比结合能与质量数的关系图可知
E1选项C正确；
D．一次该核反应释放的能量为
选项D错误。
故选C。
4. 汽车玻璃防水膜，遇水后的效果类似于荷叶外表。水滴在贴膜的后视镜面上呈椭球形，不易停留，从而在遇到雨水的时候，雨水会自然流走，保持视野清晰，如图所示。下列说法正确的是（ ）

A. 水滴呈椭球形是水表面张力与重力共同作用的结果
B. 水滴呈椭球形是水和防水膜发生了浸润现象
C. 与未贴膜的玻璃表面接触的那层水分子间的作用力表现为引力
D. 与未贴膜的玻璃表面接触的那层水分子分布比水滴的内部稀疏
【答案】A
【解析】A．由于水的表面张力作用使得水滴呈现球形，由于重力作用水滴呈现椭球形，即水滴呈椭球形是水表面张力与重力共同作用的结果，选项A正确；
B．水滴呈椭球形是水和防水膜发生了不浸润现象，选项B错误；
CD．水与未贴膜的玻璃表面接触时发生浸润，与未贴膜的玻璃表面接触的那层水分子比水滴内部密集，接触面的水分子间的作用力表现为斥力，使水有面积扩大的趋势，选项CD错误。
5. 如图所示为一种呼气酒精测试仪的原理图，其中酒精气体传感器的电阻值R'的倒数与接触到酒精气体的浓度c成正比。则下列说法正确的是（ ）

A. 电压表的示数不能反映浓度c的大小
B. 电压表的示数越大，表示浓度c越小
C. 酒精气体传感器把电信息转化成非电信息
D. 当醉酒人员对传感器呼气时，电压表的示数变大
【答案】D
【解析】ABD．由题意可知，酒精气体传感器的电阻值
电压表示数为
则电压表的示数能反映浓度c的大小，电压表的示数越大，表示浓度c越大，即当醉酒人员对传感器呼气时，c变大，则电压表的示数变大，选项AB错误，D正确；
C．酒精气体传感器把非电信息转化成电信息，选项C错误；
6. 如图，图甲为氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管极板K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙。下列说法正确的是（ ）
A. 这些氢原子跃迁时共发出3种频率的光
B. 光电管极板K的逸出功为
C. 若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源左侧为负极
D. 氢原子跃迁放出的光子中共有2种频率的光子可以使极板K发生光电效应现象
【答案】B
【解析】A．这些氢原子跃迁时共发出光的频率种数为
故A错误；
B．大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出频率最高的光子能量为
由图丙可知遏止电压为Uc=7V，设光电管阴极K金属材料的逸出功为W0，根据爱因斯坦光电效应方程以及动能定理综合可得
解得
故B正确；
C．若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，说明光电管所加电压为反向电压，光电子受到电场力指向阴极K，即电源正极与阴极K相连，则电源左侧为正极，右侧为负极，故C错误；
D．由能级图可知，从n=4到n=1跃迁、从n=3到n=1跃迁、从n=2到n=1跃迁时所放出光子的能量分别为12.75eV、12.09eV、10.2eV，都大于W0，而其余3种跃迁放出光子的能量都小于W0，所以共有3种频率的光子可以使阴极K发生光电效应现象，故D错误。
7. 如图所示，由粗细均匀的电阻丝制成的边长为l的正方形线框abcd，其总电阻为R，现使线框以水平向右的速度v匀速穿过一宽度为2l、磁感应强度为B的匀强磁场区域，整个过程中ab、cd两边始终保持与磁场边界平行。令线框的cd边刚好与磁场左边界重合时t＝0，规定电流方向沿顺时针为正，U0＝Blv。线框中电流及a、b两点间电势差Uab随线框ad边的位移x变化的图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】因为线框各边电阻均匀，cd边进入磁场后，产生的感应电动势为
E＝Blv =U0
由楞次定律判断出感应电流方向沿逆时针方向，则a的电势低于b的电势，Uab为负；则ab两端电势差
线框全部进入磁场后，线框中虽然感应电流为零，但ab两端仍有电势差，由右手定则判断可知，a的电势低于b的电势，Uab为负，且
Uab=-U0
cd边穿出磁场后，ab边切割磁感线，相当于电源，其两端电势差等于路端电压，由右手定则知，a点的电势始终低于b的电势，Uab为负。即
故选B。
8. 质量为m=0.02kg的通电细杆ab置于倾角为θ=37°的平行放置的导轨上，导轨的宽度d=0.2m，杆ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.4，磁感应强度B=2T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，如图所示。现调节滑动变阻器的滑片，为使杆ab静止不动，则通过杆ab电流的最小值为（最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g=10m/s²，sin37°=0.6，cs37°=0.8）（ ）

A. 0.08AB. 0.14AC. 0.46AD. 无法确定
【答案】B
【解析】当电流最小时
联立解得
故选B。
二、多项选择题（本题共4小题。每小题有多个选项符合题目要求）
9. 许多庆典活动都会放飞美丽的气球，气球在空中缓慢上升过程中体积变大。已知环境温度随高度的增加而降低，球内气体可视为理想气体，气球不漏气。下列判断正确的是（ ）

A. 在上升过程，球内气体内能增大
B. 在上升过程，球内气体所有分子的动能都减小
C. 在上升过程，单位时间内撞到气球壁单位面积上的分子数逐渐减小
D. 随高度的增加，大气压强减小
【答案】CD
【解析】A．温度随高度增加而降低，在上升的过程中，温度降低，一定质量的理想气体内能取决于温度，故内能减小，A错误；
B．在上升的过程中，温度降低，说明分子的平均动能减小，但不是球内气体所有分子的动能都减小，B错误；
C．在上升过程，温度降低，分子的平均动能减小，则分子的平均速率减小，单位时间内撞到气球壁单位面积上的分子数逐渐减小，C正确；
D．根据理想气体状态方程
上升的过程中，体积增大，温度降低，则压强减小，D正确。
10. 如图所示，L是自感系数很大、直流电阻不计的电感线圈，D1、D2是完全相同的灯泡，E是一内阻不计的电源，S是开关。下列说法正确的是（ ）
A. 闭合开关S时，D2先亮，D1后亮
B. 闭合开关S时，D1、D2同时亮，然后D2由亮变的更亮，D1逐渐变暗，直至熄灭
C. 先闭合开关S，电路稳定后再断开开关S时，D1、D2同时熄灭
D. 先闭合开关S，电路稳定后再断开开关S时，D2熄灭，D1突然变亮再逐渐变暗，直至熄灭
【答案】BD
【解析】AB．开关S闭合的瞬间，两灯同时获得电压，所以D1、D2同时发光。之后由于线圈的直流电阻不计，则D1灯短路，逐渐变暗，直至熄灭，D2灯亮度增大，故A错误，B正确；
CD．断开开关S的瞬间，流过线圈的电流将要减小，产生自感电动势，相当电源，自感电流流过D1灯，L是自感系数很大，所以D1突然变亮再逐渐变暗，D2灯的电流突然消失，立即熄灭，故C错误，D正确。
11. 如图所示，图甲为磁流体发电机原理示意图，图乙为质谱仪原理图，图丙和图丁分别为速度选择器和回旋加速器的原理示意图，忽略粒子在图丁的D形盒狭缝中的加速时间，不计粒子重力，下列说法正确的是（ ）
A. 图甲中，将一束等离子体喷入磁场，A、B板间产生电势差，B板电势高
B. 图乙中，两种氢的同位素从静止经加速电场射入磁场，打到A1位置的粒子比荷比较大
C. 图丙中，粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的速度
D. 图丁中，粒子被加速的次数与粒子的比荷成反比
【答案】AC
【解析】A．图甲中，将一束等离子体按图示方向喷入磁场，根据左手定则，正离子所受洛仑兹力向下，正离子向下偏转，同理，负离子向上偏转，A、B间产生电势差，B板电势高，A正确；
B．图乙中，根据动能定理
根据牛顿第二定律
解得
比荷小的粒子打的远，所以打到A1位置的粒子比打到A2位置的粒子的比荷小，B错误；
C．图丙中，电场强度为E，磁感应强度为B，根据平衡条件
解得
C正确；
D．设D形盒的半径R，设粒子在电场中多次加速后，从回旋加速器中离开的最大速度为，则由牛顿第二定律有
化简得
粒子离开加速器时的动能为
设加速次数为n，D形盒缝隙所加电压为，由动能定理得
得
粒子被加速的次数与粒子的比荷成正比。D错误。
故选AC。
12. 图甲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。某段时间振荡电路中的电路如图乙，则下列有关说法正确的是（ ）
A. t1时刻电容器间的电场强度为最小值
B. t1~t2时间内，电容器处于充电过程
C. 汽车靠近线圈时，振荡电流频率变小
D. 从图乙波形可判断汽车正靠近地感线圈
【答案】ABC
【解析】A．时刻电流最大，线圈中磁场能最大，电容器中电场能最小，电容器间的电场强度为最小值，故A正确；
B．时间内，电流逐渐减小，线圈中磁场能减小，电容器中电场能增大，电容器处于充电过程，故B正确；
C．当车辆靠近地感线圈时，线圈自感系数变大，根据
可知周期变大，频率变小，故C正确；
D．从图乙波形可知周期越来越小，频率越来越大，汽车正远离地感线圈，故D错误。
故选ABC。
三、非选择题（本题共6小题。按题目要求在答题卡相应位置作答）
13. （1）G为零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况如图①中所示，即电流从电流表G的左接线柱进时，指针也从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图②中的条形磁铁的运动方向是向________（选填“上”或“下”）；图③中电流表指针应向________（选填“左”或“右”）偏转；图④中的条形磁铁下端为________极（选填“N”或“S”）。

（2）如图所示是“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置：

①如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中，电流计指针将______偏转（选填“向左”、“向右”或“不”）；
②将A线圈插入B线圈中，连好电路并闭合开关后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是______。
A.插入铁芯B.拔出A线圈
C.变阻器的滑片向左滑动D.无论怎样操作都不能实现
【答案】（1）下 右 S （2）向右 B
【解析】（1）[1]则图②中的电流从电流计的左边流入，则螺线管中的电流由上到下，根据楞次定律可知，条形磁铁的运动方向是向下；
[2]图③中穿过线圈的磁通量向下增加，可知螺线管产生的感应电流由下到上，则电流表指针应向右偏转；
[3]图④中螺线管中的感应电流由下到上，根据楞次定律可知，条形磁铁下端为S。
（2）①[4]如果在闭合开关时，磁通量增加，发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中，磁通量也增加，则电流计指针将向右偏转；
②[5]将A线圈插入B线圈中，连好电路并闭合开关后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，则需磁通量减小，可采取的操作是拔出A线圈或者变阻器的滑片向右滑动，选项B正确，ACD错误。
故选B。
14. 用图甲所示装置探究气体等温变化的规律。
（1）关于该实验，下列说法正确的是______。
A.为保证实验装置的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油
B.改变封闭气体的体积时，应快速推拉柱塞
C.为方便推拉柱塞，可用手握住注射器再推拉柱塞
D.注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位

（2）测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，为直观反映压强与体积之间的关系，以p为纵坐标，以为横坐标在坐标系中描点作图。小明所在的小组压缩气体时漏气，则用上述方法作出的图线应为图乙中的______（选填“①”或“②”）。
（3）小华所在的小组环境温度有明显的波动，某次实验得到的p-V图如图丙所示，则环境温度的变化情况是______。
A.一直下降B.先上升后下降C.先下降后上升D.一直上升
（4）柱塞与器壁间的摩擦对实验结果p、V乘积值______影响（选填“有”或“无”）。
【答案】（1）AD或DA （2）② （3）B （4）无
【解析】（1）[1]A.为保证实验装置的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油，选项A正确；
B.改变封闭气体的体积时，应缓慢推拉柱塞，防止气体温度变化，选项B错误；
C.不能用手握住注射器再推拉柱塞，这样会导致气体温度变化，选项C错误；
D.注射器旁刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位，选项D正确。
故选AD。
（2）[2]根据可知若压缩气体时漏气，即当增大时C减小，即图像的斜率减小，则用上述方法作出的图线应为图乙中的②。
（3）[3]由p-V图可知，从A到B过程中pV乘积先增加后减小，可知温度先升高后降低，故选B。
（4）[4]因为用压力表测量气体压强，则柱塞与器壁间的摩擦对实验结果p、V乘积值无影响。
15. 如图所示，在虚线边界上方区域有磁感应强度为B 的匀强磁场，MN 为磁场边界上的长度为 2a的接收屏，与垂直，和的长度均为 a。在 O 点的电子源可大量发射方向平行于边界向右、速度大小不同的电子。已知电子的质量为m、电荷量为-e，不计电子间的相互作用，电子打到接收屏上即被吸收。求：
（1）能打到接收屏上的电子最小速度vmin；
（2）打到接收屏上的电子在磁场中运动的最短时间tmin。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）电子打到M点时，在磁场中运动的圆周半径最小（设为Rmin），此时有最小速度vmin。由洛伦兹力提供向心力得
又几何关系得
Rmin=a
解得
（2）打到N点的电子在磁场中运动的时间最最短（此时圆心角最小，设为θ），半径、速度最大（分别设为Rmax、vmax），如图
由几何关系得
解得
Rmax=5a
故
即θ=37°
根据
得
又
解得
16. 风力发电机的工作原理可以简化为如图所示的模型：风轮通过齿轮箱带动矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生交变电流，并通过变压器和远距离输电线路给用户供电。若发电机的矩形线圈处于磁感应强度大小为的水平匀强磁场中，线圈面积S=0.5m²、匝数N=200匝、电阻不计。线圈绕垂直于磁场的水平轴匀速转动，其输出端通过电刷与升压变压器的原线圈相连，提供电压U₁=250V，降压变压器原、副线圈的匝数比为5：1，降压变压器的副线圈连接用电户，两变压器间的输电线总电阻R=20Ω，两变压器均为理想变压器。若用这个供电设备给某学校供电，该校需要工作电压220V、电功率11kW。求
（1）线框绕轴的转速n；
（2）输电线上损失的电压U；
（3）升压变压器原、副线圈匝数比n₁：n₂；
（4）发电机的输出功率P₁。
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）13kw
【解析】（1）由条件可知
，
所以
（2）
用户电流
因为
，，
所以
，
输电线损失电压
（3）升压变压器电压关系
（4）发电机输出功率
17. 如图所示，封闭有一定质量理想气体导热良好的气缸开口向下竖直固定，光滑导热良好的活塞横截面积为S，质量为m，活塞通过轻绳连接了一个质量为2m的重物，外界大气压强恒为。当环境温度为T₀时，活塞距上端缸底为L，轻绳刚好伸直且对活塞无拉力作用。由于环境温度缓慢降低，则
（1）重物刚离开地面时，缸内气体的压强为多大？温度为多少？
（2）活塞距缸底距离为原来的一半时，温度为多少？
（3）缸内气体的内能U=kT，k为已知的常数，则缸内气体从温度为T0到活塞距缸底距离减半过程中，放出的热量为多少？
【答案】（1），；（2）；（3）
【解析】（1）开始时环境温度为T₀时，轻绳刚好伸直且对活塞无拉力作用，设此时缸内气体压强为，根据受力平衡可得
解得
当重物刚离开地面时，设此时缸内气体压强为，根据受力平衡可得
解得
由于此过程气体体积未变化，根据查理可得
解得
（2）从轻绳刚好伸直且对活塞无拉力作用到活塞距缸底距离为原来的一半时，气体压强不变，根据盖吕萨克定律可得
解得
（3）缸内气体从温度为T0到活塞距缸底距离减半过程中，外界对气体做功为
由题意可知缸内气体从温度为T0到活塞距缸底距离减半过程中，内能的该变量为
根据热力学第一定律可得该过程放出的热量为
即放出的热量为。
18. 如图甲所示，两条足够长的平行金属导轨间距为l=0.5m，固定在倾角为37°的斜面上。导轨顶端连接一个阻值为R=0.8Ω的电阻。在MN下方存在方向垂直于斜面向上、大小为B=1T的匀强磁场。将质量为m=0.5kg、电阻值为r=0.2Ω的金属棒在AB处由静止释放，其下滑过程中的v-t图像如图乙所示。金属棒下滑过程中与导轨保持垂直且接触良好，不计导轨的电阻，取g=10m/s²，sin37°=0.6，cs37°=0.8。
（1）求金属棒与导轨间的动摩擦因数；
（2）求金属棒在磁场中能够达到的最大速率；
（3）金属棒从进入磁场至速率最大的过程中，通过电阻R的电荷量为9.1C，求此过程中电阻R上产生的焦耳热。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）由图乙可知，金属棒在0~1s内做初速度为的匀加速直线运动，1s后做加速度减小的加速运动，可知金属棒第1s末进入磁场。在0~1s过程中，由图乙可知，金属棒的加速度
①
在这个过程中，沿斜面只有重力的分力和滑动摩擦力，根据牛顿第二定律有
②
由①②式解得，金属棒与导轨间的动摩擦因数
③
（2）金属棒在磁场中能够达到的最大速率时，金属棒处于平衡状态，设金属棒的最大速度为，金属棒切割磁感线产生的感应电动势为
④
根据闭合回路欧姆定律有
⑤
根据安培力公式有
⑥
根据平衡条件有
⑦
由③④⑤⑥⑦式解得
⑧
（3）根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律，可得金属棒从进入磁场通过电阻的电荷量为
⑨
解得，金属棒在磁场下滑的位移
⑩
由动能定理有
⑪
由图乙可知
此过程中电路中产生的总焦耳热等于克服安培力做的功
⑫
由⑩⑪⑫式解得，此过程中电路中产生的总焦耳热
故此过程中电阻R上产生的焦耳热为