山东省淄博市2023-2024学年高二下学期期末考试物理试卷（解析版）

这是一份山东省淄博市2023-2024学年高二下学期期末考试物理试卷（解析版），共22页。
2．选择题答案必须使用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须使用0.5毫米黑色签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效，保持卡面清洁，不折叠、不破损。
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. 用中子轰击氮核从原子核中打出了粒子X，该实验的核反应方程是，粒子X为（ ）
A. 质子B. 正电子
C. 氘核D. 氦核
【答案】A
【解析】根据核反应质量数和电荷数守恒，核反应方程为
可知粒子X为质子。
2. 在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识。下列图示实验中与发现光电效应现象有关的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】A. 杨氏双缝干涉实验与光电效应现象无关，故A错误；
B. 光电效应实验，故B正确；
C. 该实验室赫兹证明光是电磁波所做的，与光电效应无关，故C错误；
D. 粒子散射实验，是研究原子内部结构的，与光电效应无关，故D错误。
故选B。
3. 某种气体在不同温度下的分子速率分布曲线如图所示，图中表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所对应的温度分别为、、，所对应的气体分子平均动能分别为、、，则（ ）
A. B. ，
C. D.
【答案】C
【解析】AB．根据麦克斯韦分布律可知，气体的温度越高，速率较大的分子所占的比例越大，故Ⅰ的温度最低，Ⅲ的温度最高，即
故AB错误；
CD．温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，则
故C正确，D错误。
故选C。
4. 如图甲所示为淄博市科技馆的“磁阻尼摆”，支架中间设置永磁体构成的磁场，磁场中分别悬挂着由铝片和塑料片制成的摆，其示意图如图乙所示，将铝摆拉到某一位置由静止释放、发现铝摆很快就停下来。下列说法正确的是（ ）
A. 同样条件下，用塑料摆做实验比用铝摆能够更快停下来
B. 铝摆摆动过程中，摆片中产生涡流，受到阻碍其运动的安培力作用，使之很快停下来
C. 塑料摆摆动过程中，摆片中也会产生涡流
D. 若所加磁场反向，铝摆摆片将受到安培力的驱动，摆动加快
【答案】B
【解析】ABC．将铝摆拉到某一位置由静止释放、发现铝摆很快就停下来是因为电磁阻尼的作用，原理为铝摆摆动过程中，摆片中产生涡流，受到阻碍其运动的安培力作用，使之很快停下来，塑料摆动过程中，由于塑料内部没有自由电子，不能形成涡流，所以用塑料摆做实验不会比用铝摆能够更快停下来，故B正确，AC错误；
D．若所加磁场反向，铝摆摆片仍然受到阻碍其运动的安培力作用，会很快停下来，故D错误。
故选B。
5. 一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，A→B过程是等温过程，其图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. A→B的过程中，气体压强减小
B. A→B的过程中，气体内能增加
C. B→C的过程中，气体对外界做功
D. A→B→C的过程中，气体放出热量
【答案】D
【解析】AB．A→B过程做等温变化，气体内能不变，体积变小，根据可知气体压强变大，故AB错误；
C． B→C的过程中，气体体积变小，则外界对气体做功，故C错误；
D ．A→B→C的过程中，气体体积变小，外界对气体做功，气体温度降低，内能减少，根据热力学第一定律
可知
即气体放出热量，故D正确。
故选D。
6. 、为两个完全相同的定值电阻，两端的电压随时间周期性变化的规律如图甲所示，两端的电压随时间按正弦规律变化如图乙所示，则两电阻在一个周期T内产生的热量之比为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】对，根据有效值的定义有
同理，对有
根据题意有
联立可得
故选A。
7. 一物体由静止开始沿直线运动，其加速度随时间变化的规律如图所示。取物体开始运动的方向为正方向，下列说法正确的是（ ）
A. 第1s时间内，物体的位移大小为2m
B. 第2s时间内，物体的位移小于2.5m
C. 4s末物体回到初始位置
D. 在0~4s时间内，物体的最大速度为3m/s
【答案】D
【解析】A．由题图可知，第1s时间内，物体做匀加速直线运动，加速度大小为，第1s时间内的位移
故A错误；
BCD．根据结合题图可得图像如图所示
可知4s末物体回到初始位置物体的位移最大，2s末物体的速度最大为3m/s，根据图像与轴围成面积表示位移结合几何关系可知第2s时间内物体的位移大于2.5m，故D正确，BC错误。
故选D。
8. 如图所示，abcd是一个边长为L的均匀正方形导线框，其电阻为R。线框以恒定速度v沿x轴运动，并穿过图中所示的匀强磁场区域，磁感应强度为B，规定顺时针电流方向为正，安培力沿x轴正方向为正，线框在图示位置开始计时，则关于线框中电流I、线框所受安培力F、ad两端的电势差、bc两端的电势差与线框移动距离x的关系图像正确的是（ ）
A B.
C. D.
【答案】C
【解析】当线框移动距离时，线框内的磁通量不变，则线框中感应电流为零，线框所受安培力为零，ad两端的电势差、bc两端的电势差均为零。
当线框移动距离时，感应电动势为
根据楞次定律，感应电流为逆时针方向，大小为
根据左手定则，线框所受安培力方向向左，线框所受安培力
ad两端的电势差为
bc两端的电势差为
当线框移动距离时，线框内的磁通量不变，则线框中感应电流为零，线框所受安培力为零，ad两端的电势差、bc两端的电势差均为
当线框移动距离时，感应电动势为
根据楞次定律，感应电流为顺时针方向，大小为
根据左手定则，线框所受安培力方向向左，线框所受安培力
ad两端的电势差为
bc两端的电势差为
当线框移动距离时，线框内的磁通量不变，则线框中感应电流为零，线框所受安培力为零，ad两端的电势差、bc两端的电势差均为零。
故选C。
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. 如图所示为氢原子部分能级示意图。现有大量处于激发态能级的氢原子，向较低能级跃迁时，会放出不同频率的光子。已知可见光的光子能量范围介于1.63eV~3.10eV之间，某金属板发生光电效应的逸出功为2.25eV。下列说法正确的是（ ）
A. 共有8种不同频率的光子放出
B. 放出的所有光子中，有2种是可见光
C. 放出的所有光子中，有3种可以使该金属板发生光电效应
D. 放出的所有光子照射该金属板，逸出光电子的最大初动能为10.5eV
【答案】BD
【解析】A．大量处于激发态能级的氢原子最多能放出种不同频率的光子，故A错误；
B．放出的所有光子中，有2种是可见光，分别是电子从能级跃迁到发出的光子和能级跃迁到发出的光子，故B正确；
C．放出的所有光子中，有4种可以使该金属板发生光电效应，分别是电子从能级跃迁到能级发出的光子和能级跃迁到能级发出的光子以及能级跃迁到能级发出的光子，还有能级跃迁到能级发出的光子，故C错误；
D．放出的所有光子中，光子能量最大为
逸出光电子的最大初动能
故D正确。
故选BD。
10. 为了无损测量有污染废弃导电液体的流量，常用到一种电磁流量计，如图甲所示。其原理可以简化为如图乙所示模型：液体从管右侧流入，左侧流出，流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。已知管的直径为d，匀强磁场垂直纸面向外，磁感应强度为B，管中各处液体的流速均相同，测出管壁上M、N两点的电势差为U，下列说法正确的是（ ）
A. M点的电势高于N点的电势
B. 稳定后液体的流速
C. 电磁流量计也可以用于测量不导电的液体的流速
D. 液体流量
【答案】AD
【解析】A．根据左手定则可知正电荷向聚集，负电荷向聚集，则M点的电势高于N点的电势，故A正确；
B．稳定后，电场力等于洛伦兹力，有
可得
故B错误；
C．不导电的液体里面没有带电粒子，所以电磁流量计不可以用于测量不导电的液体的流速，故C错误；
D．液体流量
故D正确。
故选AD。
11. 图甲是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为、，电压表为理想交流电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花点燃气体，开关闭合后，下列说法正确的是（ ）
A. 电压表的示数为5V
B. 原线圈两端电压的瞬时值表达式
C. 若，则可以实现燃气灶点火
D. 穿过原、副线圈的磁通量之比为
【答案】BC
【解析】A．根据题图可知原线圈两端电压最大值为5V，电压表示数为电压的有效值，即
故A错误；
B．根据题图可知原线圈交流电的周期为0.2s，则原线圈两端电压的瞬时值表达式
故B正确；
C．原线圈电压的最大值为5V，变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，能被点火，即
根据理想变压器原副线圈电压关系
可得
故C正确；
D．根据题意可知该变压器为理想变压器，则穿过原、副线圈的磁通量之比为，故D错误。
故选BC。
12. 如图甲所示，匝的线圈（图中只画了2匝），线圈面积，电阻，其两端与一个的电阻相连，线圈内有垂直纸面向里的磁场，以垂直纸面向里为磁场的正方向，其磁感应强度B按图乙所示规律变化，在0.10s时间内，下列说法正确的是（ ）
A. 流经电阻R的电流方向由b到aB. 电阻R两端的电压大小为10V
C. 电阻R产生的焦耳热为0.192JD. 通过电阻R的电荷量为0.02C
【答案】ACD
【解析】A．根据楞次定律“增反减同”可知线圈中电流为顺时针，则流经电阻R的电流方向由b到a，故A正确 ；
B．根据法拉第电磁感应定律可得线圈产生的感应电动势
则电阻R两端的电压大小为
故B错误；
C．0.10s时间内电阻R产生的焦耳热
故C正确；
D．0.10s时间内通过电阻R的电荷量
故D正确。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 实验小组采用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律。将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接，在注射器内用活塞封闭一定质量的气体。实验中由注射器的刻度可以读出气体的体积计算机屏幕上可以显示由压强传感器测得的压强p，从而获得气体不同体积时的压强数值。根据获得的数据，做出相应图像，分析得出结论。
（1）关于本实验的基本要求，下列说法正确的是______（选填选项前的字母）。
A. 移动活塞时应快一些
B. 封闭气体的注射器应密封良好
C. 必须测出注射器内封闭气体的质量
D. 为方便推拉柱塞，应手握注射器
（2）为了能够最直观地判断出气体的压强p与其体积V的关系，应做出______（选填“”或“”图像），对图线进行分析，在误差允许范围内该图线是一条过原点的倾斜直线，说明气体在质量和温度一定时，压强与其体积成______（选填“正比”或“反比”）。
（3）实验小组仅在改变环境温度的条件下，重复了上述实验，并且实验操作和数据处理均正确，得到的两条等温线如图乙所示，由此可以判定两条等温线对应的温度______（选填“小于”、“大于”或“等于”）。
【答案】（1）B （2） 反比 （3）小于
【解析】（1）A. 为保证封闭气体与外界充分热交换，保持与外界温度一致，所以移动活塞时应慢一些，故A错误；
B. 探究一定质量的气体等温规律，应保持气体的质量不变，所以封闭气体的注射器应密封良好，采取的措施如涂润滑油，故B正确；
C. 探究一定质量的气体等温规律，应保持气体的质量不变，只要保持密闭气体的质量不变即可，无需测出注射器内封闭气体的质量，故C错误；
D. 探究一定质量的气体等温规律，应封闭气体的温度不变，手握注射器时，人体的温度会对封闭气体温度造成影响，故D错误。
故选B。
（2）[1][2]由理想气体的玻意耳定律可知
一定质量的理想气体，压强与体积成反比，为了使图像更直观，应作出图像，在误差允许范围内该图像是一条过原点的倾斜直线。
（3）由理想气体状态方程
当密闭气体质量不变时，温度升高，压强与体积的乘积变大，由图像可知温度小于。
14. 某实验小组利用压敏电阻制作一台电子秤。如图所示为电子秤（秤盘质量不计）的电路图，其中电源电动势，内阻，保护电阻，是滑动变阻器（最大阻值为），电流表A量程为90mA，内阻为，压敏电阻阻值R随压力F变化的关系式为（R与F均取国际单位）。重力加速度g取，实验步骤如下：

（1）闭合开关前，滑动变阻器滑动触头应置于______（选填“a”或“b”）端。
（2）秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器的阻值为______时，电流表指针达到满偏；
（3）保持滑动变阻器（2）中接入电路的阻值不变，秤盘上放置质量为m的重物，读出此时电流表示数，则此时压敏电阻的阻值为______，重物的质量______kg；
（4）换用不同质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值；
（5）将电流表刻度盘改装为质量刻度盘，质量刻度是______（选填“均匀的”或“不均匀的”）。
【答案】（1）b （2）16 （3）70 4 （5）不均匀的
【解析】（1）[1]了保护电路，闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于接入阻值最大位置处，即端；
（2）[2]根据题意可知不放重物时，压敏电阻的阻值为，根据闭合电路欧姆定律
代入数据可得
（3）[3][4]同理，将电流等于45mA，代入解得
根据
可得
解得
（5）[5]根据可知，电流不是随着线性变化的，而随着（即）线性变化，所以电流不是随着重物的质量线性变化，则质量刻度是不均匀的。
15. 一款车载磁吸式手机支架如图甲所示，支架内置的强磁铁可以将手机稳固吸附在接触面上，支架侧视图如图乙所示。一辆汽车在平直公路上匀速行驶，手机、支架、汽车三者保持相对静止。已知手机质量，手机与水平面夹角，手机与接触面间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。支架内的强磁铁对手机的吸引力，吸引力方向始终垂直接触面。，，重力加速度g取。
（1）求支架接触面对手机的摩擦力f的大小；
（2）若施加一平行于接触面向下的外力将手机缓慢抽出，求此外力的大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）手机处于平衡状态，对手机进行受力分析，该状态下手机所受静摩擦力等于重力沿斜面的分力，即
解得
（2）接触面对手机的支持力
滑动摩擦力
沿斜面
联立解得
16. 如图所示，内壁光滑的导热汽缸竖直浸放在水温恒为的水槽中，用轻质活塞封闭压强为、体积为的理想气体，现在活塞上方缓慢倒上沙子，使封闭气体的体积变为原来的。已知大气压强恒为。
（1）求此时汽缸内气体的压强，并分析活塞下降过程中封闭气体是吸热还是放热？请说明理由。
（2）将汽缸移出水槽，缓慢加热，使气体温度变为，求此时气体的体积。
【答案】（1），放热，理由见解析；（2）
【解析】（1）该过程为等温变化，则
解得
温度不变，
则内能不变
体积减小，
则外界对气体做功
由得
即放热。
（2）该过程等压变化，
则
解得
17. 如图所示，倾角的固定粗糙斜面上存在匀强磁场区域MNPQ，磁场方向垂直斜面向上，磁感应强度大小，MN、PQ均与斜面底边平行。有一边长、质量、电阻的正方形均匀导体线框abcd，线框与斜面间的动摩擦因数为，将线框从图示位置由静止释放，线框底边始终与斜面底边平行，当ab边刚进入磁场时，线框恰好做匀速直线运动，并恰能匀速通过整个磁场区域，重力加速度g取，不计空气阻力。
（1）线框由静止释放，经多长时间线框的ab边与磁场边界线MN重合？
（2）从线框到达磁场边界线MN开始至全部进入磁场的过程中，求通过线框的电荷量q；
（3）线框由静止释放至全部离开磁场的过程中，求线框与斜面间摩擦产生的热量和线框产生的焦耳热的比值。
【答案】（1）2s；（2）0.1C；（3）
【解析】（1）进入磁场瞬间，匀速运动，根据平衡条件
①
又②
③
④
进入磁场前匀加速直线运动
⑤
根据牛顿第二定律
⑥
联立方程①②③④⑤⑥得
（2）通过线框的电荷量
⑦
⑧
联立方程③④⑦⑧得
（3）进入磁场前⑨
因摩擦产生的热量
⑩
线框中产生的焦耳热
⑪
联立方程②③④⑨⑩⑪得
18. 两同学用安装有蓝牙设备的玩具小车A、B进行实验，两车均可视为质点，如图所示，时，A、B两车同时沿两条相距的平行直线轨道从同一起跑线向同一方向运动，A车始终以的速度做匀速直线运动；B车从静止开始以的加速度做匀加速直线运动，6s后开始做匀速直线运动，已知两蓝牙小车自动连接的最大距离。
（1）求1s末两车的距离；
（2）求两车第一次刚好断开连接瞬间B车的速度大小；
（3）整个运动过程中，求两车能够保持连接总时间；
（4）若28s末B车做加速度的匀减速直线运动，速度减为零后停止运动，求B车减速后两车再次刚好连接瞬间A车到起跑线的距离，并求出保持该次连接持续的时间。
【答案】（1）7.5m；（2）2m/s；（3）18s；（4）150m，3.4s
【解析】（1）1s末，A车前进的距离
①
B车前进的距离
②
此时两车的距离
③
联立①②③解得
（2）第一次刚好断开连接时，两车的距离刚好为L，即
④
此时，A车前进的距离
⑤
B车前进的距离
⑥
联立解得
根据速度时间关系
⑦
联立④⑤⑥⑦解得
（3）由（2）可知，第一次连接时间为
再次连接时，A车在前
⑧
此时，A车前进的距离
⑨
B车前进的距离，设
B车匀速的速度
⑩
⑪
联立⑧⑨⑩⑪解得
再次断开连接时，B车在前
⑫
此时，A车前进的距离
⑬
B车前进的距离
⑭
联立⑨⑫⑬⑭解得
第二次连接所持续的时间
整个运动过程中，两车保持连接的总时间
（4）设，t6时刻再次刚好连接，B车在前
⑮
此时，A车前进的距离
⑯
B车前进的距离
⑰
联立⑮⑯⑰解得
此时，A车到起跑线的距离即此时A车前进的距离
再次断开连接时，时刻为t7，此时A在前
⑱
此时，A车前进的距离
⑲
B车前进的距离
⑳
联立⑱⑲⑳解得
则，该次连接持续的时间