[物理]山东省枣庄市2022-2023学年高二下学期7月期末试题（解析版）

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1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
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. 第五代移动通信技术（5th Generatin Mbile Cmmunicatin Technlgy，简称5G）因采用了更高的频率，其频谱资源是4G的10倍以上，速率提高了近100倍。5G具有高速率、低时延和大连接的特点。以下说法正确的是（ ）
A. 振荡电路的乘积越小，振荡电路产生的电磁波频率就越高
B. 真空中，电磁波的频率越高，其传播速度就越大
C. 5G中高频电磁波的波长要短于可见光的波长
D. 把声音信号加到高频电磁波中，这个过程叫解调
【答案】A
【解析】A．由可知，乘积越小，振荡电路产生的电磁波频率就越高，故A正确；
B．真空中，不同电磁波的传播速度相同都为光速，故B错误；
C．5G使用的电磁波属无线电波，由电磁波谱可知，5G中高频电磁波的波长要长于可见光的波长，故C错误；
D．把声音信号加到高频电磁波中，这个过程叫调制，故D错误。
故选A。
2. 火星上，太阳能电池板发电能力有限，因此，科学家用放射性材料制成了核电池，为火星车供电。中的可以发生衰变，半衰期为88年。下列说法正确的是（ ）
A. 该核电池电能来源于核裂变释放的核能
B. 某时刻，用纯制成的的物质块，经过88年，该物质块的质量还有
C. 射线可以穿透几厘米厚的铅板
D. 经过衰变后，生成的新原子核的中子数为142
【答案】D
【解析】A．由题意可知，该核电池的电能来源于衰变释放的能量，故A错误；
B．半衰期是指有半数原子核发生衰变所用的时间，而不是物块质量的一半，故B错误；
C．α射线是高速运动的氦原子核，电离本领较强，穿透性极弱，只能穿透薄纸片，故C错误；
D．由质量数和电荷数守恒可得，生成的新原子核的质量数为234，电荷数为92，则中子数为142，故D正确。
故选D。
3. 关于分子动理论，下列说法正确的是（ ）
A. 阳光射入教室，从阳光束中看到的尘埃运动是布朗运动
B. 两分子之间距离增大时，可能存在分子势能相等的两个位置
C. 气体压缩到一定程度时很难被继续压缩，说明气体分子之间存在很大的斥力
D. 某气体的摩尔体积为，每个分子的体积为，则阿伏加德罗常数的数值可表示为
【答案】B
【解析】A．阳光射入教室，从阳光中看到的尘埃的运动并不是布朗运动，是由于气体的对流引起的，故A错误；
B．当两分子之间的距离等于r0，分子势能最小；从该位置起增加或减小分子距离，都是分子力做负功，分子势能增加，则分子之间的距离增大时，可能存在分子势能相等的两个点，故B正确；
C．气体压缩到一定程度时很难被继续压缩，是由于压强增大的原因，故C错误；
D．由于分子的无规则运动，气体的体积可以占据很大的空间，故不能用摩尔体积除以分子体积得到阿伏加德罗常数，故D错误。
故选B。
4. 下列四图中静止导体棒所受安培力的方向描述正确的是（ ）
A 磁场垂直于导轨水平面向上，安培力水平向左
B. 磁场与导轨水平面成角斜向右上方，安培力水平向右
C. 磁场垂直于导轨斜面向上，安培力平行于斜面向上
D. 磁场沿悬线斜向右下方，安培力沿轴正方向
【答案】C
【解析】A．磁场垂直于导轨水平面向上，根据左手定则可知，安培力水平向右，故A错误；
B．磁场与导轨水平面成角斜向右上方，根据左手定则可知，安培力斜向右下方，与竖直方向夹角，故B错误；
C．磁场垂直于导轨斜面向上，根据左手定则可知，安培力平行于斜面向上，故C正确；
D．磁场沿悬线斜向右下方，安培力斜向上方，方向与轴成角，故D错误。
故选C
5. 如图所示，A是一边长为l的方形闭合线框，其总电阻为R，以恒定的速度v沿x轴运动，并穿过一宽度为3l的匀强磁场区域，运动过程中线框平面与磁场方向保持垂直，且线框前后两边与磁场的左右边界始终平行。若以x轴正方向作为力的正方向，以顺时针的电流方向为感应电流的正方向，从线框在图示位置的时刻开始计时，此时线框右侧与磁场左边界的距离为l，则磁场对线框的作用力F及线框中的感应电流i随时间t的变化图像，在图所示的图像中可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】在内，线框在磁场之外，所以感应电流为0，安培力也为0；
在内，线框进入磁场，线框右边切割磁感线，由右手定则可知，此时感应电流的方向为逆时针的方向，因为题中说明线框以恒定的速度沿x轴运动，即线框的感应电动势和感应电流不变，安培力大小不变，根据左手定则可知，此时安培力的方向为向左，即沿x轴负方向；
在内，线框全部在磁场中，此时穿过线圈的磁通量不变，即无感应电动势和感应电流，也没有安培力；
在内，线框出磁场，线框左边切割磁感线，由右手定测可得出感应电流的方向为顺时针方向，又因为线框以恒定速度v运动，故感应电动势和和感应电流不变，安培力大小不变，根据左手定则可知，此时安培力方向向左即沿x轴负方向。
由上述分析可知，ACD错误，B正确。
故选B。
6. 如图所示，在水平放置的条形磁体的N极附近，一个闭合线圈竖直向下沿ABC直线运动并线圈平面始终保持水平；在位置B，磁体N极附近的磁感线正好与线圈平面平行，B、C位置之间的距离足够大。关于线圈经B到C的运动过程中，其感应电流的方向（俯视）描述正确的是（ ）

A. 先顺时针、后逆时针B. 先逆时针、后顺时针
C. 始终顺时针D. 始终逆时针
【答案】B
【解析】线圈到达B处时磁通量为零，因为向下运动，所以磁通量向下增大，线圈中感应电流方向沿逆时针（俯视）；由于B、C位置之间的距离足够大，继续向下运动，穿过线圈的磁通量向下减小，据楞次定律判断可知：线圈中感应电流方向沿顺时针，所以线圈经B到C的运动过程中，其感应电流的方向（俯视）先沿沿逆时针，后沿沿顺时针。
故选B。
7. 在光电效应中，当一定频率的光照射某种金属时，实验得到的遏止电压与入射光的频率的关系如图所示，其横轴截距为，纵轴截距为，元电荷电量为。下列说法正确的是（ ）
A. 遏止电压与入射光的频率成正比
B. 金属的逸出功为
C. 金属的截止频率为
D. 普朗克常量
【答案】B
【解析】根据光电效应方程可得电子的最大初动能为
根据动能定理可得
联立可得
可知遏止电压与入射光的频率不成正比关系，图像的斜率为
解得普朗克常量为
图像的纵轴截距为
解得金属的逸出功为
金属的截止频率为
故选B。
8. 图甲为氢原子能级图，图乙为氢原子的发射光谱，、、、是可见光区的四条谱线，其中谱线是氢原子从能级跃迁到能级的过程中辐射产生的。下列说法正确的是（ ）

A. 氢原子的发射光谱属于线状谱，这四条谱线中，谱线光子频率最大
B. 谱线光子的能量是
C. 用能量为的光子照射处于能级的氢原子，刚好使这个氢原子电离
D. 大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，可辐射出4种不同频率的光子
【答案】B
【解析】A．由图乙可知，氢原子的发射光谱属于线状谱，谱线光子波长最大，则谱线光子频率最小，故A错误；
B．谱线是氢原子从能级跃迁到能级的过程中辐射产生，则能量为
故B正确；
C．处于能级的氢原子能量为-3.40eV，要使其电离至少要用能量为的光子照射，故C错误；
D．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，可辐射出种不同频率的光子，故D错误。
故选B。
二、多项选择题：本题共4个小题，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. 关于固体和液体，下列说法正确的是（ ）
A. 形状不规则的金属单质固体可能是晶体，也可能是非晶体
B. 玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，其尖端变钝，这是液体表面张力的作用
C. 某种物体若在导热方面表现为各向同性，则该物体一定是非晶体
D. 某种液体跟某种固体接触时，表现为不浸润，这是因为附着层里液体分子比液体内部分子稀疏
【答案】BD
【解析】A．形状不规则的金属单质固体是多晶体，故A错误；
B．把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，其尖端变钝，这是由于液体表面张力的作用，故B正确；
C．某种物体若在导热方面表现为各向同性，物体可能是多晶体也可能是非晶体，故C错误；
D．液体与固体接触时，如果附着层内分子比液体内部分子稀疏，分子力为引力表现为不浸润，故D正确。
故选BD。
10. A、B是两个完全相同的电热器，A通以图甲所示的方波式交变电流，B通以图乙所示的正弦式交变电流。下列说法正确的是（ ）

A. 图甲交变电流的有效值为
B. 图乙交变电流的有效值为
C. 这两个电热器的电功率之比等于
D. 这两个电热器的电功率之比等于
【答案】ABC
【解析】A．根据有效值的定义，则有
得
故A正确；
B．正弦交流电的电流有效值
故B正确；
CD．根据功率公式P=I2R得到
故C正确，D错误。
故选ABC。
11. 如图所示，宽为、电阻不计的平行光滑金属导轨与水平面成角放置。质量为、长度为、电阻为的金属杆水平放置在导轨上，与导轨接触良好。已知电源的电动势为，内电阻为。空间存在着匀强磁场，调节电阻箱使回路总电流为时，金属杆恰好能静止，重力加速度为，则（ ）

A. 磁感应强度最小值为，此时磁场方向应垂直于金属杆水平向左
B. 磁感应强度最小值为，此时磁场方向应垂直于导轨平面向上
C. 若磁场方向竖直向上，则磁感应强度的大小应为
D. 若磁场方向竖直向上，则磁感应强度的大小应为
【答案】BD
【解析】AB．对导体棒受力分析，当磁感应强度最小时，安培力最小，此时安培力的方向沿斜面向上，则B的方向垂直于导轨向上，此时
解得
故A错误，B正确；

CD．若磁场方向竖直向上，则安培力水平向右，此时
解得磁感应强度的大小应为
故C错误，D正确。
故选BD。
12. 某质谱仪的原理如图所示。A为粒子加速器，加速电压为；B为速度选择器，两极板分别为、，两极板之间电压为，距离为；两极板之间磁场与电场正交，磁感应强度为。C为偏转分离器，磁场的磁感应强度为。今有（氕核）、（氘D核）两种粒子（其中的质量为、电荷量为），经从上极板处由静止加速后进入B和C，不计重力和粒子之间的相互作用力，下列说法正确的是（ ）

A. 、离开A时的速度之比为
B. 若可沿虚线穿过B，则穿越B时要向板偏转
C. 若可沿虚线穿过B，则其在C中做圆周运动的半径为
D. 若、，则、在C中做圆周运动的半径之比为
【答案】ACD
【解析】A．、两粒子经过加速电场过程，根据动能定理可得
，
联立可得、离开A时的速度之比为
故A正确；
B．若可沿虚线穿过B，则有
则穿越B时，有
可知穿越B时要向板偏转，故B错误；
C．若可沿虚线穿过B，则其在C中做圆周运动时，由洛伦兹力提供向心力得
解得
故C正确；
D．若、，则、在C中做圆周运动时，由洛伦兹力提供向心力得
，
可得
则、在C中做圆周运动的半径之比为
故D正确。
故选ACD。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 如图甲是一种电感式微小位移传感器的原理图。1是待测位移的物体，3是空心线圈，软铁芯2插在线圈3中并且可以随着物体1在线圈中左右平移。这种传感器可以把被测物体位移的大小转换为线圈自感系数的大小。

（1）关于这种传感器的工作原理，下列说法正确的是______
A．当物体1向右移动时，线圈的自感系数增大
B．当物体1向右移动时，线圈的自感系数减小
C．线圈是敏感元件，软铁芯是转换元件
D．这种传感器输入的物理量是位移，输出的物理量是电学量
（2）小明同学设计了一个电路，想把位移信号转换为电信号，其原理图如图乙所示。为使传感器正常工作，电路中的电源应使用______（选填“交流”或“直流”）电源。
（3）他利用这个装置设计了一个简易的台秤，原理如图丙所示，台秤上放置不同质量的砝码，记下电压表对应的各个示数，然后，把质量值标到电压表刻度盘的对应电压示数位置，就做成了简易的台秤，那么，称量质量的零刻度对应电压表的示数______（选填“最大值”或“最小值”）。
【答案】（1）BCD或BDC或CBD或CDB或DBC或DCB （2）交流 （3）最大值
【解析】（1）[1]AB．当物体1向右移动时，线圈的自感系数减小，A错误，B正确；
C．线圈是敏感元件，软铁芯是转换元件，C正确
D．这种传感器输入的物理量是位移，输出的物理量是电学量，输出的是电阻两端的电压，D正确。
故选BCD。
（2）[2]为使传感器正常工作，电路中的电源应使用交流电源。软铁移动能改变线圈的自感系数，改变线圈的感抗，改变回路的电流，改变电阻两端的电压，改变电压表的示数；
（3）[3]台秤上砝码的质量越大，软铁插入越深，自感系数越大，感抗越大，电流越小，电压表的示数越小，所以，零刻度对应电压表的示数最大值。
14. 某实验小组做了“用油膜法测油酸分子的大小”的实验。
（1）他们进行了下列操作。请选出需要的操作，并按正确操作的先后顺序排列起来：D、______（用字母符号表示）。
A.倒入油酸B.倒入水
C.描绘油膜轮廓D.记录油酸酒精溶液的滴数
E.滴油酸酒精溶液F.撒粉
（2）在实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每溶液中有纯油酸。用注射器测得上述溶液为100滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标纸中正方形小格的边长为。

该油酸薄膜的面积约为______，油酸分子直径约为______m（本空保留一位有效数字）。
（3）在该实验中，若测出的分子直径结果明显偏大，则可能的原因有______。
A.水面上爽身粉撒得较多，油酸膜没有充分展开
B.计算油酸膜面积时，错将不足半格方格作为完整方格处理
C.油酸酒精溶液配制的时间较长，酒精挥发较多
D.求每滴油酸酒精溶液的体积时，的溶液滴数少计了5滴
【答案】（1）DBFEC （2）116 （3）AD#DA
【解析】（1）[1]“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：配制酒精油酸溶液（记下配制比例）→测定一滴酒精油酸溶液的体积→准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜边缘→测量油膜面积→计算分子直径，因此操作先后顺序排列应是：DBFEC
（2）[2]按照超过半格的算一个，不足半格的舍去原则，可得共有116格，油酸膜的面积为
[3]每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为
估测出油酸分子的直径为
（3）[4]A．水面上爽身粉撒得较多，油膜没有充分展开，测得的油膜面积偏小，由可知，测出的分子直径结果偏大，故A正确；
B．计算油酸膜面积时，错将不足半格的方格作为完整方格处理，测的油膜面积偏大，由可知，测出的分子直径结果偏小，故B错误；
C．油酸酒精溶液配制时间较长，酒精挥发较多，则溶液浓度增大，1滴溶液形成油膜面积变大，得到的分子直径将偏小，故C错误；
D．求每滴油酸酒精溶液的体积时，的溶液滴数少计了5滴，测得纯油酸的体积偏大，由可知，测出的分子直径结果偏大，故D正确。
故选AD。
15. 为了测量一些形状不规则而又不便于浸入液体的固体体积，可以用如图所示的装置测量。操作步骤和实验数据如下。
a．打开阀门，使管A、容器B、容器和大气相通。上下移动，使左侧水银面到达刻度的位置。
b．关闭，向上举，使左侧水银面到达刻度的位置。这时测得两管水银面高度差为。
c．打开，把被测固体放在中，上下移动，使左侧水银面重新到达位置，然后关闭。
d．向上举，使左侧水银面重新到达刻度处，这时测得两管水银面高度差为.
已知容器和管A的总体积为，大气压相当于，求被测固体的体积。
【答案】
【解析】对A、、中的气体，初状态有
末状态
根据玻意耳定律得
即
解得
将被测固体放入中后，对A、、中的气体，有初状态
末状态
根据玻意耳定律得
即
解得被测固体的体积为
16. 在空间中足够大的范围内存在匀强磁场，磁感应强度为，置于其中的闭合矩形线圈，边与磁场平行，边与磁场垂直，如图甲所示。线圈匝数为、总电阻为、边长、。线圈既可绕边转动，也可绕边转动，如图甲、乙所示。若转动角速度都为，求：
（1）绕边转动至图甲所示位置时，线圈中感应电流的大小和方向；
（2）由图甲所示位置转过90°这段时间内，线圈中平均感应电动势的大小；
（3）绕边如图乙所示转动时，、两点之间的电压；
（4）两种情况下线圈产生的热功率各为多少。
【答案】（1）；顺时针方向；（2）；（3）；（4）；0
【解析】（1）绕边转动至图甲所示位置时，线圈中感应电动势
感应电流的大小
方向为顺时针方向；
（2）由图甲所示位置转过90°这段时间内，线圈中平均感应电动势
（3）绕边如图乙所示转动时，d点电势高，则d、两点之间的电压
（4）甲图中线圈的热功率
乙图中线圈中无感应电流，则热功率为零。
17. 有一条河流，河水流是为，落差为。现利用它来发电，发电机的输出电压恒为。水电站到用户之间要进行远距离输电，两地之间输电线的总电阻为，认为所用的变压器都是理想变压器，用户所需要电压为。
（1）若水电站的总效率为，输电线上损枆的功率为发电机输出功率的5%，求升压、降压变压器原、副线图的匝数比。已知水的密度，取重力加速度；
（2）当用户消耗功率变化时，会引起用户端电压的波动，可以通过微调降压变压器的原线圈匝数来保持不变。设第（1）问中降压变压器原线圈匝数为、当用户消耗功率为时降压变压器原线圈匝数为，其它线圈匝数均不变，求与的比值。
【答案】（1），；（2）
【解析】（1）每秒流水的质量为
水电站的总效率为，则输出功率为
输电线上损枆的功率为
根据解得
根据
解得
根据理想变压器电流与线圈匝数之比的关系有
根据
可知副线圈电压为
输电线的电压为
根据理想变压器电压与线圈匝数之比的关系有
其中
，
解得
（2）当用户消耗功率为时，用户端电流为
此时有
电能传输过程中损失的功率为
由于发电机的输出电压恒定，
根据能量守恒可知
带入数据整理得
即
由于，
联立得
18. 如图所示，为平面直角坐标系。轴上方区域存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小；轴下方的圆形区域内（含边界）存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小也为；该圆形区域与轴相切于点、半径。置于原点处的粒子源，可在平面内向各个方向发射比荷均为的带正电的粒子。一足够长的粒子收集板PQ垂直于轴放置，底端位于处。粒子运动到收集板即被吸收，粒子被吸收的过程收集板始终不带电，不计粒子间相互作用力和重力的影响。
（1）从粒子源发出的粒子1沿方向进入轴上方磁场区域后，若垂直打在PQ板上，求粒子1的速度大小；
（2）从粒子源发出的粒子2沿方向进入轴下方磁场区域后，若第一次到达轴上的点为点，求粒子2的速度大小；
（3）将轴下方的磁场撤除，粒子源沿各个方向均匀地向磁场区发射速度大小均为的粒子，会有两个不同方向入射的粒子打在收集板PQ上的同一位置被吸收，求PQ上这种位置分布的区域长度。（结果可以带根号）
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）粒子1沿方向进入x轴上方磁场区域后垂直打在PQ板上，根据几何关系可知
根据
解得
（2）从粒子源发出的粒子2沿方向进入轴下方磁场区域后，若第一次到达轴上的点为点，轨迹如图，则

由几何关系
粒子运动的轨道半径
解得
根据
解得
（3）粒子圆周运动的半径
临界1：如图，初速度与+y轴成θ1的粒子轨迹直径与PQ交于M，这是PQ上离P最远的亮点
PM=2r3sinθ1=08m
临界2：如图，初速度与+y轴成θ2的粒子轨迹PQ相切于N，有
r3（1+csθ2）=x0
解得
csθ2=0.2
可得
PN= r3sinθ2=m
所以两个不同方向入射的粒子打在上的同一位置长度