2021-2022学年山东省滨州市高二下学期期末考试 物理试题 解析版

2021-2022学年山东省滨州市高二下学期期末考试 物理试题 解析版

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。

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. 下列说法正确的是（　　）

A. 分子间距离减小时，分子间引力减小，分子间斥力增大

B. 热量不一定从高温物体传递到低温物体

C. 100℃的水逐渐变成100℃的水蒸气，其内能不变

D. 布朗运动是分子无规则运动

【答案】B

【解析】

【详解】A．分子间距离减小时，分子间引力和斥力都增大，故A错误；

B．当有外力做功时，热量可以从低温物体传递到高温物体，故B正确；

C．100℃的水逐渐变成100℃的水蒸气，分子势能增大，平均动能不变，内能增大，故C错误；

D．布朗运动是微粒在液体中的无规则运动，故D错误。

故选B。

2. 氢原子能级如图，现有大量处于n=3能级的氢原子。光速c=3.0×108m/s，下列说法正确的是（　　）

A. 这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子

B. 从n=3能级跃迁到n=1能级比跃迁到n=2能级辐射的电磁波的波长长

C. 从n=3能级跃迁到n=1能级辐射光子的动量为6.448×10-27kg·m/s

D. n=3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV的能量

【答案】C

【解析】

【详解】A．大量氢原子处于能级跃迁到最多可辐射出种不同频率光子，故A错误；

B．根据能级图可知从能级跃迁到能级辐射的光子能量为

从能级跃迁到能级辐射的光子能量为

比较可知从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光子频率高，则辐射的电磁波的波长短，故B错误；

C．根据能级图可知从能级跃迁到能级，辐射光子的动量为

故C正确；

D．根据能级图可知氢原子处于能级的能量为-1.51eV，故要使其电离至少需要吸收1.51eV的能量，故D错误；

故选C。

3. 如图，一定质量的理想气体经①②两个过程由状态A变化到状态B，过程①是斜线，过程②是折线，其中AB的延长线通过坐标原点O。下列说法正确的是（　　）

A. 过程①一直对气体做功

B. 两过程气体的内能均一直减少

C. 两过程放出的热量相同

D. 过程②气体先对外做功，然后外界对气体做功

【答案】D

【解析】

【详解】A．从A到B的过程中，由题意及理想气体状态方程可知，气体的体积不变，外界对气体不做功，故A错误；

B．②中AC阶段气体温度不变，气体内能不变，故B错误；

CD．AB过程，气体体积不变，对外做功为零，内能减小，由热力学第一定律可知，气体对外放热，由

可得

AC过程中，温度不变，内能不变，气体体积增大，气体对外界做功

CB阶段，温度降低，内能减小，，气体体积减小，外界对气体做功

由于两个过程处末状态相同，故，而由题意可知，等压过程中气体所做的功大小小于等温过程气体所做功的大小，即，所以

故两个过程放出的热量不相等，故C错误，D正确

故选D。

4. 关于四个核反应方程下列说法正确的是（　　）

①

②

③

④

A. ①②为原子核自发的衰变过程，反应不释放能量

B. ②说明原子核的组成含有电子

C. ③是查德威克发现质子的反应方程

D. ④为热核反应，在受控核聚变方面，中国利用“环流器”的磁约束和利用“神光Ⅲ”的惯性约束技术居于世界领先地位

【答案】D

【解析】

【详解】A．①②属于衰变反应，存在质量亏损，释放的能量以射线的形式辐射出去，A错误；

B．②是衰变，释放出的电子原子核中的中子转变成质子与电子后，电子被释放出，原子核是质子与中子组成，B错误；

C．③是卢瑟福发现质子的反应方程，C错误；

D．④是核聚变，又称为热核反应，在受控核聚变方面，中国利用“环流器”的磁约束和利用“神光Ⅲ”的惯性约束技术居于世界领先地位，D正确。

故选D。

5. 2022年北京冬奥会的雪花形主火炬由96块小雪花和6块橄榄枝组成。关于雪花，下列说法正确的是（　　）

A. 雪花是水蒸气凝华时形成的晶体

B. 一片雪花大约由5000个水分子组成

C. 雪花融化过程温度不变，内能不变

D. 没有两片雪花是相同的，因此雪花属于非晶体

【答案】A

【解析】

【详解】A．雪花是水蒸气凝华时形成的晶体，A正确；

B．水分子大小数量级在，一片雪花由远远大于5000个水分子组成，故B错误；

C．雪花融化过程温度不变，则分子动能不变，但融化吸热，增加了分子势能，则内能变大，故C错误；

D．没有两片雪花是相同的，但雪花规则的形状，雪花是属于晶体的，故D错误；

故选A。

6. 如图甲，是电磁波发射电路中的电磁振荡电路，电流的变化规律如图乙，图甲中电流方向为正方向。某时刻电路中有正方向电流且电容器上极板带正电，下极板带负电，则该时刻处在乙图中哪个过程中（　　）

A. 至

B. 至

C. 至

D. 至

【答案】A

【解析】

【详解】某时刻电路中有正方向电流且电容器上极板带正电，下极板带负电，可知电容器正在放电，电路电流在增大，故该时刻处在乙图中至，A正确，BCD错误。

故选A。

7. 新疆是我国最大的产棉区，在新疆超出70％棉田都是通过机械自动化采收，自动采棉机将棉花打包成圆柱形棉包，然后平稳将其放下。放下棉包的过程可以简化为如图所示模型，质量为m的棉包放在“V”型挡板上，两板间夹角为120°固定不变，“V”型挡板可绕P轴在竖直面内转动。BP板由水平位置逆时针缓慢转动角度（＜60°）时，忽略“V”型挡板对棉包的摩擦力，已知重力加速度为g，PA挡板对棉包的弹力F1和PB挡板对棉包的弹力F2的大小分别为（　　）

A.

B.

C.

D.

【答案】C

【解析】

【详解】BP板由水平位置逆时针缓慢转动角度，对小球受力分析，如图所示

有几何关系可得三个力所对的夹角分别为60°、、，小球处于平衡状态由拉密定律可得

解得

故选C。

8. 如图1，两直径为d的圆形区域相切于O点，内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一长为d的金属棒绕一端O在纸面内做匀速圆周运动，角速度大小为ω。图2是金属棒中的感应电动势随时间变化的关系图像，通过计算发现，其可看作是在恒定电压源（图3a）与正弦交流电源（图3b）叠加形成的。图2电动势连入电路后一段时间内产生电热，等于这段时间内（图3a）恒定电压源和（图3b）正弦交流电源分别连入电路产生电热的代数和。则金属棒中感应电动势的有效值为（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

详解】金属棒切割磁感线有效长度

感应电动势

最大值

由图知，恒定电压

正弦交流电压最大值

有效值

则金属棒中感应电动势的有效值为

故选B。

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. 如图，某种材料作K极分别用两种光进行光电效应探究，其频率，光电子到达A极时最大动能Ekm、电流表示数I、电压表示数U，则、的关系图像可能正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子到达A极时动能的最大值

可知图像的斜率相同，均为e；因、材料的逸出功W相同，则频率为时图像的纵截距大于频率为时的纵截距，故A正确，B错误；

CD．因，则用频率为光照射时光电子的最大初动能大于用频率为光照射时光电子的最大初动能，则前者的遏止电压大于后者的遏止电压；且若频率为的光强大于频率为的光强，则前者的光电流大于后者的光电流，故C正确，D错误。

故选AC。

10. 如图，2021年11月8日，王亚平身穿我国自主研发的舱外航天服“走出”太空舱，成为我国第一位在太空“漫步”的女性。舱外航天服密封一定质量的气体，用来提供适合人体生存的气压。王亚平先在节点舱（宇航员出舱前的气闸舱）穿上舱外航天服，航天服密闭气体的体积约为，压强，温度。她穿好航天服后，需要把节点舱的气压不断降低，以便打开舱门。若节点舱气压降低到能打开舱门时，密闭航天服内气体体积膨胀到，温度变为，此时航天服内气体压强为p2。为便于舱外活动，宇航员把航天服内的一部分气体缓慢放出。出舱后气压降到，假设释放气体过程中温度不变，航天服内剩余气体体积变，航天服内封闭气体可视为理想气体。下列说法正确的是为（　　）

A.

B.

C. 航天服需要放出的气体与原来气体的质量比为

D. 航天服需要放出的气体与原来气体的质量比为

【答案】BC

【解析】

【详解】AB．由题意可知密闭航天服内气体初、末状态温度分别为T1=300K、T2=270K，根据理想气体状态方程有

解得

故A错误，B正确；

CD．设航天服需要放出的气体在压强为p3状态下的体积为ΔV，根据玻意耳定律有

解得

则放出的气体与原来气体的质量比为

故C正确，D错误。

故选BC。

11. 手机无线充电技术越来越普及，如图甲是某款手机无线充电装置，其工作原理如图乙，其中送电线圈和受电线圈匝数比n1:n2=5:1，两个线圈中所接电阻的阻值均为R。当ab间接上220V的正弦交变电源后，受电线圈中产生交变电流给手机快速充电，这时手机两端的电压为5V，充电电流为2A。若把装置线圈视为理想变压器，下列说法正确的是（　　）

A. 送电线圈的电流为10A

B. 送电线圈的电流为0.4A

C. R的值为19.5Ω

D. R的值为18.75Ω

【答案】BD

【解析】

详解】AB．根据电流匝数关系有

解得

A错误，B正确；

CD．原线圈两端电压

根据电压匝数关系有

副线圈两端电压

解得

C错误，D正确。

故选BD。

12. 如图，一个电阻为R的长方形线圈abcd沿着磁针所指的南北方向平放在北半球的一个水平桌面上。ab边长为l1，bc边长为l2，现突然将线圈翻转180°，使ab与dc互换位置，可设法测得导线中流过的电量Q1，然后将线圈以bc边为轴转动，使之突然竖直，这次测得导线中流过的电量为Q2，则（　　）

A. 绕cd边转动至竖直过程，通过导线的电荷量为

B. 绕cd边转动至竖直过程，通过导线的电荷量为

C. 绕ad边转动至竖直过程，通过导线的电荷量也为Q2

D. 绕ad边转动至竖直过程，通过导线的电荷量为

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．导线的电流

感应电动势

根据欧姆定律有

则通过线圈的电荷量

令线圈水平放置时穿过的磁通量为，则将线圈翻转180°的磁通量为，则翻转180°的磁通量的变化量的大小为

可知

当将线圈绕cd边转动至竖直时，末状态平面与地磁场平行，穿过线圈的磁通量为0，可知

A错误，B正确；

CD．线圈以bc边为轴转动，使之突然竖直，初状态穿过线圈平面的磁通量为，由于磁感线是从线圈下表面穿过，令末状态穿过线圈的磁通量为，则有

线圈以ad边为轴转动，使之突然竖直，初状态穿过线圈平面的磁通量为，由于磁感线仍然是从线圈上表面穿过，则末状态穿过线圈的磁通量为，则有

解得

C错误，D正确。

故选BD。

三、非选择题：本题共6小题，共60分。

13. （1）某实验小组在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时。

①在实验中，认为油酸分子在水面上形成的是单分子层，这体现的物理思想方法是___________

A．等效替代法               B．类比法              

C．理想模型法               D．控制变量法

②下列操作中可能导致d偏大的是___________

A．在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值偏小了

B．计算油膜面积时，只数了完整的方格数

C．求每滴溶液的体积时，1mL溶液的滴数多记了10滴

D．计算油膜面积时，把部分不足半格的油膜算成一格

（2）某实验小组用图甲装置探究气体等温变化的规律，缓慢推动柱塞压缩气体过程中测得多组空气柱的压强p和体积V的数据，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。由于压缩气体时漏气，则作出的图线应为图乙中的___________（选填“①”或“②”）。

【答案】    ①. C    ②. AB##BA    ③. ②

【解析】

【详解】（1）[1] 在实验中，认为油膜分子在水面上形成的是单分子层，使实验简单化，体现了物理思想中的理想模型法，故ABD错误，C正确。

故选C。

[2]根据题意可知，油酸分子的直径为

A．在配置油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小一些，则体积测量值偏大，直径偏大，故A正确；

B．计算油膜面积时，只数了完整的方格数，则油膜面积偏小，直径偏大，故B正确；

C．计算每滴溶液中纯油酸的体积时，油酸酒精溶液的滴数多记了10滴，体积测量值偏小，直径偏小，故C错误；

D．计算油膜面积时，将所有不完整的方格都作为一格保留，则油膜面积偏大，直径偏小，故D错误；

故选AB。

（2）[3] 若漏气会导致pV之积减小，即图像的斜率减小，图像为②。

14. 疫情期间小明同学认真学习网课的同时积极锻炼身体增强体质。在学到胡克定律及探究弹簧弹力与形变量的关系时，小明利用如图器材，测量锻炼所用拉力器弹簧的劲度系数。实验步骤如下：

A．将弹簧拉力器一端固定在支架上，另一端系一个绳套

B．水桶装入一定量的水，用体重计测量水桶和水的总质量m，并记录

C．将水桶系在绳套上，缓慢释放水桶，稳定后测量弹簧的长度l，并记录

D．改变水的质量，重复步骤B、C，并记录数据

E．绘制图像，并根据图像求拉力器弹簧的劲度系数

（1）某次实验水桶及水总质量为10kg时，弹簧长度如图（每次测量时读最后一圈弹簧下边缘刻度），读数为___________cm；

（2）在坐标纸中已经描绘了4组数据点，请将未描绘的数据点补充完整，并做出m-l图像：___________。

（3）根据图像计算可得拉力器（共五根弹簧）中每根弹簧劲度系数为___________N/m（重力加速度g=10m/s2，结果保留两位有效数字）；

（4）弹簧拉力器手柄和弹簧自身质量对弹簧劲度系数的测量结果___________（选填“有”或“无”）影响。

【答案】    ①. 31.23##31.24##31.25    ②. 31.23cm##31.24cm##31.25cm    ③.     ④.     ⑤. 无

【解析】

【详解】（1）[1]依题意，弹簧长度读数为31.24cm，考虑到偶然误差，读数范围可为31.23cm~31.25cm；

[2]依题意，题表中应填31.24cm，考虑到偶然误差，可填范围为31.23cm~31.25cm。

（2）[3]依题意，m-l图像为

（3）[4]假定每根弹簧的劲度系数为k，则有

（4）[5] 实验中采用图像处理数据，由胡克定律可知，弹簧弹力的增加量与弹簧的形变量成正比，即：，因此弹簧拉力器手柄和弹簧的自重不会对劲度系数产生影响。

15. 如图，质量为1kg的物体M放在水平地面上，轻绳的一端与M相连，且与水平方向夹角37°，另一端绕过光滑定滑轮与m相连，水平外力F作用在m上，使轻绳偏离竖直方向30°，M和m均保持静止，增大外力F，使m绕O点缓慢转动，水平外力F增大了N时，轻绳偏离竖直方向60°，此时M恰好不滑动。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2。求：

（1）m的质量；

（2）M与地面间的动摩擦因数μ。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）对物体受力分析，如图所示

轻绳偏离竖直方向30°和轻绳偏离竖直方向60°物体都处于平衡状态，由合成法有

联立解得

（2）当轻绳偏离竖直方向60°时，绳的拉力为

此时M恰好不滑动，受力平衡，如图所示

有

联立解得

16. “拔火罐”是我国传统医学的一种治疗手段。操作时，医生用点燃的酒精棉球加热小罐内的空气，随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位，冷却后小罐便紧贴在皮肤上。如今火罐医疗已风靡全球，也成为国际著名运动员最为青睐的疗伤手段之一，在2022年北京冬季奥运会期间，某次给运动员拔罐时，罐的容积为60cm3，室温为27℃，大气压p0=1.0×105Pa，罐导热性能良好。罐内封闭气体可视为理想气体。求：

（1）拔罐过程中，罐内空气被加热到57℃，求此时罐内空气质量与室温下罐内空气质量比；

（2）罐倒扣到治疗部位后，罐内空气从57℃降温到室温，罐的容积由于皮肤变形减少3cm3，求降温之后罐内气体的压强（结果保留两位有效数字）。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）由题意

，，

由盖-吕萨克可得

罐内空气质量与室温下罐内空气质量的比为

（2）罐倒扣到治疗部位降温之后，由理想气体状态方程得

即

解得降温之后罐内气体的压强

17. 核电站利用核反应堆工作，铀核U裂变生成钡核Ba和氪核Kr。在一个反应堆中用石墨做慢化剂使快中子减速。碳核的质量是中子的12倍，假设中子与碳核的每次碰撞都是弹性正碰，而且认为碰撞前碳核都是静止的。求：

（1）试完成铀核裂变反应方程；

（2）已知U、Ba、Kr核以及中子的质量分别是235.0439u，140.9139u，91.8973u和1.0087u，计算一个铀核裂变放出的核能。1u＝1.66×10-27kg，c＝3.0×108m/s；（结果保留两位有效数字）

（3）设碰撞前中子的动能是E0，经过一次碰撞，中子失去的动能是多少。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）根据电荷数和质量数守恒可得：核反应方程为

（2）核反应过程中的质量亏损为

由爱因斯坦质能方程得一个铀核裂变放出的能量为

（3）设中子和碳核的质量分别为m和M，碰撞前中子的速度为v0，碰撞后中子和碳核的速度分别为和，根据动量守恒定律，可得

根据弹性碰撞中动能守恒，可得

联立可解出

已知，代入中可得

则在碰撞过程中中子损失的能量为

18. 如图所示，两根水平轨道、放置在水平桌面上，两根半径为的圆弧轨道、和水平轨道、平滑连接，水平轨道末端恰好在桌子边缘，轨道和的间距为，桌面距地面高。空间中存在竖直向上匀强磁场，磁感应强度大小为B。ab和cd是质量均为m，长度均为l，电阻均为r的金属棒，金属棒cd 放置在水平轨道左端MM＇处，金属棒ab在圆弧轨道上端处。不考虑轨道电阻，金属棒与导轨接触良好，忽略一切阻力，水平轨道足够长，金属棒cd处于锁止状态，在外力作用下使金属棒ab沿圆弧轨道匀速下滑，当金属棒ab滑至圆弧轨道底端时撤去外力和cd棒的锁止，ab棒与cd棒发生弹性碰撞，经过一段时间后ab棒和cd棒间距不再发生变化，最终两棒从桌面边缘飞出，已知两棒从桌面飞出的水平射程为h，重力加速度为g。求：

（1）金属棒ab在圆弧轨道运动的速度大小v0；

（2）外力做功的大小；

（3）ab棒和cd棒在平直轨道间距不变时，两棒的间距d。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）金属棒飞出桌面做平抛运动，竖直方向上有

水平方向上

由分析可知，两金属棒碰撞后在水平轨道上最终做匀速运动，且动量守恒，则

解得

（2）金属棒ab在圆弧上运动过程中，由动能定理有

根据功能关系有

令ab棒下滑的圆心角为θ，则圆弧上运动的感应电动势的瞬时值为

则电动势的有效值为

圆弧下滑过程产生的热量

解得

（3）ab棒与cd棒发生弹性碰撞，有

解得

，

之后再磁场中运动至稳定匀速状态，速度为，对ab棒由动量定理有

感应电动势的平均值

感应电流

由闭合电路欧姆定律有

解得