[物理][期末][物理]山东省日照市2023-2024学年高二下学期期末考试试题(解析版)

这是一份[物理][期末][物理]山东省日照市2023-2024学年高二下学期期末考试试题(解析版)，共24页。试卷主要包含了05s通过电阻R的电荷量为0等内容，欢迎下载使用。

注意事项：
1.答卷前，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，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。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。
4.本试卷共8页，满分100分，考试时间90分钟。
一、单项选择题：本题包括8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 容积相同的甲、乙两个容器，分别装有质量相同、温度不同的氧气，其中甲容器内的温度是0℃，乙容器内的温度是100℃。下列说法正确的是（ ）
A. 甲容器中每个氧气分子的速率均小于乙容器中每个氧气分子的速率
B. 甲容器中氧气分子的平均动能小于乙容器中氧气分子的平均动能
C. 甲容器中氧气的密度小于乙容器中氧气的密度
D. 甲容器中氧气分子单位时间内撞击容器壁单位面积的次数与乙容器的相同
【答案】B
【解析】A．甲容器内的温度是0℃，乙容器内的温度是100℃，温度越高，物体的分子平均速率越大，并不是所有分子的速率都大，所以并不是乙容器内每个氧气分子的速率都要大于甲容器内每个氧气分子的速率，故A错误；
B．温度越高，分子的平均动能越大，可知甲容器中氧气分子的平均动能小于乙容器中氧气分子的平均动能，故B正确；
C．两个容器容积相同，氧气的质量也相等，根据可知甲容器中氧气的密度等于乙容器中氧气的密度，故C错误；
D．甲容器中氧气的密度等于乙容器中氧气的密度，由于乙容器中氧气分子平均速率大，可知甲容器中氧气分子单位时间内撞击容器壁单位面积的次数小于乙容器中氧气分子单位时间内撞击容器壁单位面积的次数，故D错误。
故选B。
2. 关于固体和液体，下列说法正确的是（ ）
A. 只有浸润的液体才会发生毛细现象
B. 叶面上的露珠呈球形，是由于表面张力的作用
C. 单晶体和多晶体均具有规则的几何形状
D. 常见的金属没有规则的形状，所以常见的金属是非晶体
【答案】B
【解析】A．不论液体是否浸润细管壁都能产生毛细现象，故A错误；
B．叶面上的露珠呈球形，是由于表面张力的作用，故B正确；
C．单晶体具有规则的几何形状，多晶体没有规则的几何形状，故C错误；
D．常见的金属是晶体，故D错误。
3. 被称为新一代“人造太阳”的“中国环流三号”是目前我国规模最大、参数最高的可控核聚变装置。核聚变是两个轻核结合成质量较大的核的核反应过程。下列关于核聚变的说法正确的是（ ）
A. 在核聚变过程中，反应后原子核的比结合能减小
B. 核聚变又叫热核反应，是因为反应过程中需要外界持续不断的提供能量
C. 核聚变反应中平均每个核子释放的能量比核裂变反应中平均每个核子释放的能量少
D. 地球上消耗的能量，绝大部分来自太阳内部核聚变释放的核能
【答案】D
【解析】A．因轻核聚变反应释放巨大核能，说明拆开的结合能小于组合的结合能，则生成物的比结合能增大，故A错误；
B．核聚变一旦发生，靠自身产生的热就会使反应继续下去，不需要外界提供热量，故B错误；
C．在一次聚变反应中释放的能量不一定比裂变反应多，但平均每个核子释放的能量一定大，故C错误；
D．目前地球上消耗的能量绝大部分来自太阳内部核聚变时释放的核能。故D正确。
4. 关于电磁振荡和电磁波，下列说法正确的是（ ）
A. 均匀变化的电场产生磁场，均匀变化的磁场产生电场，就能形成电磁波
B. 雷达利用电磁波探测物体，使用的电磁波是长波
C. 在LC振荡电路中，电容器的电容越大，电磁振荡的频率越小
D. 用X射线检查人体内部是否发生病变，是利用它具有很强的电离性
【答案】C
【解析】A．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场能产生电场，变化的电场产生磁场，而且均匀变化的磁场产生恒定不变的电场，同理均匀变化的电场产生恒定不变的磁场，故A错误；
B．雷达利用电磁波探测物体，使用的电磁波是微波，故B错误；
C．由可知，在LC振荡电路中，电容器的电容越大，电磁振荡的频率越小，故C正确；
D．用X射线检查人体内部是否发生病变，是利用它具有很强的穿透能力；故D错误。
故选C。
5. 如图所示为一台小型发电机的构造示意图。两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小。矩形线圈边长、、匝数匝、电阻，外接电阻。由图示位置开始计时，线圈以的恒定转速逆时针转动，规定流过电阻R的电流向上时为正方向。以下说法正确的是（ ）
A. 通过电阻R的电流随时间变化的关系式为
B. 从图示位置开始计时，经过0.05s通过电阻R的电荷量为0.04C
C. 电阻R的功率为
D. 若磁感应强度大小、线圈转速均变为原来的两倍，则电流表的示数也变为原来两倍
【答案】B
【解析】A．根据法拉第电磁感应定律线圈中感应电动势的最大值为
图示位置线圈处于与中性面垂直位置，通过电阻R的电流方向向上，故电阻R的电流随时间变化的关系式为
故A错误；
B．线圈转动的周期为，故经过0.05s时线圈处于中性面位置，通过电阻R的电荷量为
故B正确；
C．电阻R的功率为
故C错误；
D．根据前面分析可知当磁感应强度大小、线圈转速均变为原来的两倍，此时感应电动势的最大值变为原来的4倍，则电流表的示数也变为原来四倍，故D错误。
故选B。
6. 一定质量的理想气体从状态A经过状态B到状态C，又从状态C回到状态A，该变化过程的图像如图所示。下列判断正确的是（ ）
A. 状态A的温度和状态C的温度不同
B. B→C过程，气体对外做的功等于气体吸收的热量
C. C→A过程，气体的温度先增大后减小
D. C→A过程，外界对气体做功
【答案】C
【解析】A．根据理想气体状态方程可得
可得
故A错误；
B．B→C过程，气体压强不变，体积变大，气体对外做功；根据
可知气体温度升高，气体内能增大，根据热力学第一定律可知，气体对外做的功小于气体吸收的热量，故B错误；
C．C→A过程，由图像可知，乘积先变大后减小，根据
可知气体的温度先增大后减小，故C正确；
D．根据图像与横轴围成的面积表示做功，可知C→A过程，外界对气体做功为
故D错误。
故选C。
7. 如图所示，理想变压器原线圈一侧串联电阻，并接在电压正弦交流电源上，电阻、、滑动变阻器接在副线圈回路中。已知，，，的阻值调节范围为。当滑动变阻器接入电路的阻值为零时，消耗的功率是消耗功率的两倍。下列判断正确的是（ ）
A. 理想变压器原、副线圈的匝数之比为
B. 当变压器的输出功率最大时，接入电路的阻值为0
C. 当变压器的输出功率最大时，接入电路的阻值为
D. 改变滑动变阻器的阻值，变压器的输出功率的最大值为
【答案】A
【解析】A．当接入电路的阻值为0时，消耗的功率是消耗功率的两倍，则有
解得
根据理想变压器原、副线圈电流比等于匝数比的反比，可得
故A正确；
BCD．将原线圈和副线圈所有负载看成一个等效电阻，则变压器的输出功率等于等效电阻的消耗功率，则变压器的输出功率为
可知当时，变压器的输出功率最大；又有
解得滑动变阻器接入阻值为
变压器的输出功率的最大值为
故BCD错误。
故选A。
8. 如图所示，两水平平行金属导轨由宽轨、，窄轨、两部分组成，宽轨部分间距为2L，窄轨部分间距为L。现将两根材料相同、横截面积相同的金属棒ab、cd分别静置在宽轨和窄轨上。金属棒ab的质量为m，电阻为R，长度为2L，金属棒cd的长度为L，两金属棒在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好。除金属棒的电阻之外其余电阻不计，宽轨和窄轨都足够长。金属导轨处在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。现给金属棒ab水平向右的初速度，此后金属棒ab始终在宽轨磁场中运动，金属棒cd始终在窄轨磁场中运动，不计一切摩擦。下列说法正确的是（ ）
A. 金属棒ab刚开始运动时，ab棒中的电流方向为b→a
B. 当两金属棒匀速运动时，ab棒的速度为
C. 金属棒ab从开始运动到匀速的过程中，通过ab棒的电荷量为
D. 金属棒ab从开始运动到匀速的过程中，ab棒中产生的热量为
【答案】C
【解析】A．金属棒ab刚开始运动时，根据右手定则可知ab棒中的电流方向为a→b。故A错误；
B．依题意，金属棒cd质量为，电阻为匀速运动时，两棒切割产生的电动势大小相等
得末速度
对ab棒
对cd棒
解得
则
，
故B错误；
C．根据
联立，解得
故C正确；
D．由能量关系，整个过程中产生的热量
又
联立，解得
故D错误。
故选C。
二、多项选择题：本题包括4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 如图所示，直线a和曲线b分别是在平直公路上行驶的汽车a和b的位移x随时间t的变化关系，由图可知（ ）
A. 在时刻，a车追上b车
B. 在时刻，a、b两车的运动方向相反
C. 在到这段时间内，b车的速率先减小后增大
D. 在到这段时间内，b车的速率一直比a车大
【答案】BC
【解析】A．根据题图可知在时刻之前，车位移小于车位移，在时刻车追上车，故A错误；
B．根据图像斜率表示速度可知在时刻，a、b两车的运动方向相反，故B正确；
C．根据图像斜率表示速度可知在到这段时间内，b车的速率先减小后增大，故C正确；
D．根据图像斜率表示速度可知在到这段时间内, b车的速率先大于车的速率后小于车的速率，故D错误。
故选BC。
10. 如图所示为研究光电效应的实验装置，光电管阴极K接在滑动变阻器的中点O处，初始时滑动变阻器滑片P也位于滑动变阻器的中点处。现用频率的光照射光电管，此时电流表的示数为；闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数恰好为0，此时电压表的示数为。若改用频率的光照射光电管，调节滑动变阻器滑片P，使电流表的示数恰好为0，此时电压表的示数为。电压表和电流表均为理想电表，已知电子的电荷量为。下列说法正确的是（ ）
A. 用频率的入射光照射光电管时，单位时间内从阴极K激发出的光电子数为
B. 为了使电流表的示数为0，实验中滑动变阻器的滑片P应向a端移动
C. 若，则
D. 该光电管中金属材料的截止频率为
【答案】BD
【解析】A．用频率的入射光照射光电管时，从阴极K逸出的光电子并不一定都能到达阳极K，则单位时间内从阴极K激发出的光电子数不一定为，选项A错误；
B．为了使电流表的示数为0，应该给光电管加反向电压，即实验中滑动变阻器的滑片P应向a端移动，选项B正确；
C．根据
若，则，选项C错误；
D．根据
该光电管中金属材料的截止频率为
选项D正确。
11. a、b两个物体同时从同一地点出发做单向直线运动，它们的图像如图所示。关于两物体的运动，下列说法正确的是（ ）
A. a、b两物体的加速度大小之比为
B. 两物体相遇时与出发点的距离为8m
C. b一定能追上a，在追上a之前，a、b间最大距离为8m
D. 从出发时开始计时，时b追上a
【答案】ACD
【解析】A. 匀加速直线运动由推导公式
解得a的加速度大小为5m/s2方向与运动方向相反，b的加速度为1.25m/s2方向与运动方向相同，所以a、b两物体的加速度大小之比为，故A正确；
B. 因两物体做的是单向直线运动，在a停下前两物体未相遇，所以相遇时与出发点的距离为应为a停下时移动的距离即10m，故B错误；
C. 当两物体的速度相同时，两者间距离为最大，由匀变速直线运动公式
解得
因为a在2s时停下，b继续匀加速直线运动，所以b一定能追上a，在追上a之前，a、b间最大距离为
故C正确；
D. 因两者做单向直线运动，所以a运动2秒后停止，运动的距离为10米，从出发时开始计时，b追上a需要是时间为
解得
故D正确。
12. 是自然界中存量较为丰富的放射性同位素，其衰变方程为：。如图所示，x轴下方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，x轴上方存在沿y轴正方向、电场强度大小为E的匀强电场。静置于点的经过衰变可看成电子源，该电子源只能沿x轴正方向发射电子。某个电子经过电场后，以与x轴正方向夹角射入磁场，第一次射出磁场时恰好经过坐标原点O。已知电子的质量为m，电荷量为。衰变过程中产生的的质量为，初动能为。衰变过程中产生的核能全部转化为和电子的动能。下列说法正确的是（ ）
A. 衰变过程中的质量亏损为
B. 该电子从电子源射出时的速度为
C. 磁场的磁感应强度大小为
D. 该电子从初始到第n次射出磁场时，所用的时间为
【答案】BC
【解析】B．某个电子经过电场后，以与x轴正方向夹角射入磁场，电子在电场中做类平抛运动，分析知电子从电子源射出时的速度与竖直方向的速度大小相等，设为，则
根据牛顿第二定律
解得电子从电子源射出时的速度为
故B正确；
A．衰变过程中释放的能量为
根据题意，衰变过程中产生的核能全部转化为和电子的动能
故衰变过程中的质量亏损为
故A错误；
C．根据电子从电子源射出后第一次在电场中的运动规律知，竖直方向
水平方向
电子第一次射出磁场时恰好经过坐标原点O，根据几何分析知，电子在磁场中做圆周运动的半径和速度分别为
根据牛顿第二定律
联立解得
磁场的磁感应强度大小为
故C正确；
D．根据电子第一次在电场中，竖直方向
解得
又电子在磁场中做圆周运动的时间为
之后粒子做循环运动，每次在电场中做类斜抛运动，时间为，在磁场中做的圆周运动，故该电子从初始到第n次射出磁场时，所用的时间为
故D错误。
故选BC。
三、非选择题：本题包括6小题，共60分。
13. 某小组设计了一个实验装置来测量环境的温度，其示意图如图所示。开口向上的导热气缸固定在水平桌面上，用质量为m、横截面积为S的活塞封闭一定质量的气体。一轻质直杆中心置于固定支点O上，左端用不可伸长的轻质细绳竖直连接活塞A，右端用相同细绳竖直连接一质量为3m的重物B。并将重物B放置在电子天平上。已知封闭气体可视为理想气体，活塞与气缸壁之间的摩擦忽略不计，开始时细绳均处于伸直状态且电子天平有示数，外界大气压强为，重力加速度为g。
（1）当环境温度为时，电子天平的示数为2m，此时气缸内气体的压强________；
（2）该测温装置可测得的最低温度________；可测得的最高温度________。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）对重物B，根据平衡条件可得
天平平衡，则
对活塞A，根据平衡条件可得
解得
（2）[1]当温度降低，细线中的拉力增大，当细线中的拉力
时，天平示数为零，此时装置可测量最低环境温度，对活塞A，根据平衡条件可得
解得
气体做等容变化，则
解得
[2]当细线中的拉力为零时，装置可测量最高环境温度，对活塞A，根据平衡条件可得
解得
气体做等容变化，则
解得
14. 某同学利用身边的器材研究小车的速度随时间变化的关系，实验设计如图甲所示，他将废旧玩具上的电动机拆下并固定在木质小车尾部，在电动机的转轴上固定一水彩笔，当电动机转动时，笔尖会随之转动，在小车旁边的纸板上留下墨迹。具体步骤如下：
a.用长木板和方木块搭建一个斜面，如图乙所示，在纸板上画一条直线，然后将纸板固定在斜面旁边，使纸板上的直线与小车运动所在的斜面平行。
b.调整好纸板到小车的距离，使笔尖刚好接触纸板并在直线上留下墨迹；
c.打开电动机电源，在斜面顶端由静止释放小车，使小车沿长木板向下运动；
d.待小车运动到底端后，关闭电动机，取下纸板。
e.将第一个点标记为O点，并作为计时起点。用毫米刻度尺测量出A、B、C、D、……各点到O点之间的距离x，计算出彩笔描下各点的速度，绘出小车运动的图像，研究小车的速度随时间变化的关系。
（1）要想计算出彩笔描下各点时小车的速度，除了以上操作外，还需要知道________
A. 小车的质量mB. 斜面的倾角C. 电动机的转速n
（2）若该同学根据测量结果绘制的是图像，发现该图像是一条斜率为k，纵轴截距为b的直线，则小车的加速度为________，打下O点时的速度为________。（结果用k、b表示）
（3）某次实验时，纸板上留下的墨迹如图丙所示，已知电动机的转速，则描下D点时小车的速度________m/s。（结果保留三位有效数字）
【答案】（1）C （2） （3）0.161
【解析】（1）根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程平均速度，可知要想计算出彩笔描下各点时小车的速度，需知道彩笔描点的频率，即电动机的转速n。
故选C。
（2）[1]根据匀变速直线运动位移时间公式
整理得
图像的斜率为
解得小车的加速度为
[2]图像纵轴截距表示打下O点时速度，为
（3）彩笔描点的周期为
根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程平均速度，描下D点时小车的速度
15. 如图所示，质量均为m的两个完全相同的光滑小球A和B放在倾角为的斜面上，用竖直挡板挡住，两个小球处于静止状态，已知重力加速度为g。求：
（1）A球与B球之间的弹力大小和斜面对B球的作用力的大小；
（2）竖直挡板对A球的作用力的大小。
【答案】（1），；（2）
【解析】（1）对B受力分析，受重力、A对B的弹力和斜面对B的支持力，如图
由平行四边形定则知
，
（2）AB整体分析，受重力、挡板的弹力和斜面的支持力，如图
由平行四边形定则可知
解得
16. 工作人员对某种安全气囊进行性能测试，该种安全气囊触发时，可瞬间充满气体。已知该安全气囊充满气体瞬间，气囊的容积为80L，气体的温度为27℃，压强为，密度为。随后工作人员用仪器挤压气囊，使气囊开始排气，当气囊的容积变为60L、气体的温度变为17℃、压强变为时，气囊就会被锁定，停止排气。气体可视为理想气体，已知气体的摩尔质量为25g/ml，阿伏加德罗常数。求：
（1）充满气体瞬间，气囊内所含有的气体分子个数；
（2）工作人员挤压气囊过程中，排出气体与气囊中剩余气体的质量之比。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）充气后气囊内气体的质量
充气后，气体物质的量
所以气囊内气体分子个数为
（2）气体初始状态，,，末状态，，，根据理想气体状态方程
解得
故排出去气体的质量占原来气囊内气体总质量的百分比为
17. 某“太空粒子探测器”由加速、偏转和探测三部分装置组成，其原理如图所示，两个同心三分之一圆弧面AB、CD之间存在辐射状的加速电场，方向由AB指向CD，圆心为，弧面间的电势差为U。在点右侧有一过、半径为R的圆形区域，圆心为，圆内及边界上存在垂直于纸面向外的匀强磁场。MN是一个粒子探测板，与连线平行并位于其下方2R处。假设太空中漂浮着质量为m，电荷量为的带电粒子，它们能均匀地吸附到AB上，并被加速电场由静止开始加速到CD上，再从点进入磁场，最后打到探测板MN上，其中沿连线方向入射的粒子经磁场偏转后恰好从圆心的正下方P点射出磁场，不计粒子间的相互作用和星球对粒子引力的影响。
（1）求粒子到点时的速度大小及圆形磁场的磁感应强度大小B；
（2）所有吸附到AB上的粒子，从哪一点出发的粒子到达探测板MN的时间最长，并求该粒子从点到探测板MN的时间：
（3）要使从AB入射的所有离子都可以到达探测板MN上，求探测板MN的最小长度L。
【答案】（1）；；（2）B点；；（3）
【解析】（1）粒子在电场中被加速，则
解得粒子到点时的速度大小
沿连线方向入射的粒子经磁场偏转后恰好从圆心的正下方P点射出磁场，可知粒子运动的轨道半径为
r=R
根据
解得
（2）由粒子的运动轨迹可知，从B点发出的粒子从O1点射入时在磁场中运动的轨迹最长，打到MN上时运动的轨迹也是最长，时间最长，在磁场中运动的圆弧所对的圆心角为150°，运动时间
出离磁场后运动时间
则该粒子从点到探测板MN的时间
（3）由图可知，从B点射入的粒子打到MN的右边距离最远，从A点射入的粒子打到MN最左边最远，则由几何关系可知，MN最小长度为
18. 如图所示，两平行金属导轨、固定在倾角的绝缘斜面上，导轨内存在方向垂直斜面向上、磁感应强度的匀强磁场，导轨顶端与一电动势，内阻不计的电源相连。两水平平行金属导轨、固定在地面上，导轨间依次分布着磁感应强度大小、宽度为s的矩形匀强磁场，方向向上、向下依次分布。两部分导轨在点、处用绝缘材料平滑连接，电阻不计且足够长，间距均为。质量、电阻的导体棒ab垂直放在倾斜导轨上、与导轨接触良好并固定，导体棒与倾斜导轨间的动摩擦因数。导体框cefd放在水平导轨上，cd边与最左侧磁场的左边界重合，ce边长为s，cd边长为L，导体框的cd、ef边与导轨垂直且接触良好。导体框质量，cd边的电阻，ef边的电阻，ce、fd边电阻不计。某时刻闭合开关S，同时释放导体棒ab，当ab运动到水平轨道上时，立刻断开开关S，导体棒ab运动到导体框cd边与导体框碰撞并粘在一起。此后整体在水平导轨上运动，运动时所受的摩擦阻力，v为运动的速率。已知重力加速度。求：
（1）闭合开关S瞬间导体棒ab的加速度大小；
（2）导体棒ab能达到的最大速度；
（3）整体减速运动的距离x；
（4）整体减速运动过程中克服安培力做的功。
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】（1）闭合开关S瞬间根据右手定则可知安培力沿斜面向下，导体棒ab的受力如图
根据牛顿第二定律
又
联立，解得
（2）导体棒ab向下滑动过程，切割磁场，在回路中产生反方向的感应电动势，当受力平衡时，达到的最大速度，可得
解得
（3）依题意，导体棒ab与导体框碰撞过程，系统动量守恒，有
解得
导体棒ab与导体框碰撞并粘在一起后，电阻为
整体在水平轨道滑行过程，由动量定理可得
又
，，
联立，解得
（4）根据
又
联立，解得
由能量守恒，可得
联立，解得
即整体减速运动过程中克服安培力做的功。