精品解析：天津市南开区2022-2023学年高二下学期期末质量监测物理试题（解析版）

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2022~2023学年度第二学期阶段性质量监测高二年级物理学科本试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试用时60分钟，考生条必将自己的姓名，准考证号填写在答题卡上。答卷时，考生务必将答案涂写在答卡上。答在试卷上的无效。考试结束后，将答题卡交回。第Ⅰ卷一、单项选择题（每题4分，共36分，在每题列出的四个选项中，只有一项是最符合题目要求的）1. 下列说法正确的是（　　）A. 红外线光子能量比紫外线的大B. 真空中红外线的传播速度比紫外线的大C. 频率越高的振荡电路发射电磁波的本领越强D. 变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场【答案】C【解析】【详解】A．红外线的光子频率比紫外线的小，则能量比紫外线的小，故A错误；B．电磁波在真空中的传播速度都相等，所以真空中红外线的传播速度和紫外线相等，故B错误；C．发射电磁波的本领就是单位时间内辐射出去的能量，频率越高，振荡电路向外发射电磁波的本领越大，故C正确；D．均匀变化的电场会产生恒定的磁场，均匀变化的磁场会产生恒定的电场，故D错误；故选C。2. 如图所示，有关下列图片说法正确的是（　　）    A. 如图甲，3D立体电影的原理是光的偏振现象B. 如图乙，肥皂膜上的彩色条纹是光的折射现象C. 如图丙，筷子出现“折断”现象的原因是发生了全反射现象D. 如图丁，光导纤维的原理是利用光的干涉现象【答案】A【解析】【详解】A．立体电影是利用了光的偏振原理，看立体电影需要配戴特殊的眼镜，这个眼镜镜片由两个偏振片制成，它们允许光的振动方向是不一样的，A正确；B．肥皂膜上的彩色条纹是肥皂膜的两个表面反射回来的光发生干涉的结果，B错误；C．筷子出现“折断”现象的原因是发生了光的折射，C错误；D．光导纤维的原理是利用光的全反射原理，D错误。故选A。3. 居室装修中经常用到的花岗岩、大理石，都不同程度地含有放射性元素，装修污染已经被列为“危害群众最大的五种环境污染”之一，有关放射性元素的说法正确的是（　　）A. 氧的半衰期为3.8天，若取4个氧核，经过7.6天就只剩下一个氧原子核B. 衰变为Rn要经过4次衰变，2次β衰变C. β衰变所释放的电子是原子核外电子电离产生的D. 目前已建成的核电站的能量主要来自于核聚变【答案】B【解析】【详解】A．半衰期是对大量原子核衰变统计规律，对于单个原子核不适用，故A错误；B．衰变为Rn，设经过m次衰变，n次β衰变，根据质量数守恒和核电荷数守恒有，解得，所以要经过4次衰变，2次β衰变，故B正确；C．β衰变所释放的电子是由原子核内的中子转化的，故C错误；D．目前已建成的核电站的能量主要来自于核裂变，故D错误。故选B。4. 某振动系统的共振曲线如图所示，则下列说法正确的是（　　）  A. 该振动系统的固有频率为0.3HzB. 该振动系统的固有周期为0.3sC. 该振动系统做受迫振动时频率一定为0.3HzD. 受迫振动的振幅只由驱动力的大小决定【答案】A【解析】【详解】AB．根据共振原理，当驱动力的频率等于固有频率时，出现共振现象，振幅最大，则由图像可知该振动系统的固有频率为f=0.3Hz固有周期为选项A正确，B错误；C．该振动系统做受迫振动时频率等于驱动力的频率，不一定为0.3Hz，选项C错误；D．根据共振原理，当驱动力的频率等于固有频率时，出现共振现象，振幅最大，所以受迫振动的振幅由驱动力的频率和固有频率共同决定，选项D错误。故选A。5. 在如图甲、乙所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻都小于灯泡的电阻，闭合S使电路达到稳定，灯泡Q发光。下列说法正确的是（　　）  A. 在电路甲中，断开S后，Q1立即熄灭B. 在电路甲中，断开S后，Q1先变得更亮，然后渐渐变暗至熄灭C. 在电路乙中，断开S后，Q2渐渐变暗至熄灭甲乙D. 在电路乙中，断开S后，Q2先变得更亮，然后渐渐变暗至熄灭【答案】D【解析】【详解】AB．电阻R和自感线圈L的电阻都小于灯泡的电阻，所以在电路甲中，断开S后，Q1渐渐变暗至熄灭，故AB错误；CD．在电路乙中，电路稳定后，经过自感线圈的电流较大，所以在电路乙中，断开S后，Q2先变得更亮，然后渐渐变暗至熄灭，故C错误，D正确；故选D。6. 如图甲所示为一简谐横波在时刻的图像，图乙所示为处的质点P的振动图像，则下说法正确的是（　　）  A. 这列波的波速是0.5m/sB. 这列波的传播方向沿x轴负方向C. t=3.5s时P点的位移为-0.2mD. 若接收者远离波源，则接收到的波的频率可能为0.5Hz【答案】B【解析】【详解】A．由图像可以知道波长周期则波速为∶故A错误；B．时刻P点向-y方向振动，有波动和振动的关系可判断波向x负方向传播，故B正确；C．由质点P的振动图像知此时P点位于波峰位置，故C错误；D．波的频率若接收者远离波源，则接收到的波的频率小于0.5Hz，故D错误。故选B。7. 1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说。下列有关光电效应的图与图像，说法正确的是（　　）A. 图1中，把紫外线灯换成红外线灯，验电器指针也会发生偏转B. 图2中，电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关C. 图3中，图像的斜率为普朗克常量hD. 图4中，由图像可知该金属的逸出功为E或【答案】D【解析】【详解】A．红外线的频率比紫外线的频率小，因此能量低，光电效应要求入射光的频率大于等于截止频率，换成红外线灯，不一定能让金属表面发声光电效应，验电器指针不一定发生偏转，A错误；B．遏止电压只与频率有关，与光照强度无关，饱和电流大小与光照强度有关，B错误；C．根据公式可知因此斜率为，C错误；D．根据公式可知，该金属的逸出功大小为纵坐标交点E或，D正确 。故选D。8. 如图所示，电流表、电压表为理想电表，变压器为理想变压器，、是定值电阻为滑动变阻器。闭合开关S，下列说法正确的是（　　）  A. 仅将滑片上移时，电流表A的示数减小B. 仅将滑片下移时，电压表V的示数变大C. 滑片下移、上移时，电阻的功率增大D. 只断开开关S，电压表V的示数变大，电流表A的示数变小【答案】D【解析】【详解】A．仅将滑片上移时，根据理想变压器电压与线圈匝数的关系有可知副线圈电压增大，则副线圈电功率增大，原线圈电功率也增大，根据可知电流表A的示数增大，故A错误；B．仅将滑片下移时，滑动变阻器电阻减小，根据“串反并同”规律可知，电压表V的示数变小，故B错误；C．由上述分析可知滑片下移、上移时，副线圈电压减小，滑动变阻器电阻减大，则副线圈电流减小，电阻的功率减小，故C错误；D．只断开开关S，总电阻增大，则副线圈电流减小，两端电压增大，则电压表示数增大，原线圈电流减小，即电流表A示数减小，故D正确；故选D。9. 如图所示，竖直虚线MN的左侧有方向垂直于线圈所在平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场，一面积为S，电阻为R的单匝圆形线圈以大小为v的速度向左匀速进入磁场，线圈的直径CD始终与MN平行，下列说法正确的是（　　）A. 在线圈进入磁场的过程中，线圈上产生的感应电流始终沿顺时针方向B. 在线圈进入磁场的过程中，线圈受到的安培力先水平向右后水平向左C. 当CD与MN重合时，线圈上产生的感应电动势大小为D. 从线圈开始进入至全部进入磁场的过程中，通过导线横截面的电荷量为【答案】C【解析】【详解】AB．在线圈进入磁场的过程中，由楞次定律可知，线圈上产生的感应电流方向为逆时针方向，再由左手定则可知，线圈所受的安培力方向水平向右，AB错误；C．当CD与MN重合时，线圈上产生的感应电动势大小为C正确；D．从线圈开始进入至全部进入磁场的过程中，通过导线横截面的电荷量为解得D错误。故选C。二、多项选择题（每小题4分，共20分，每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。余部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不答的得0分。10. 下列说法正确的是（　　）A. 卢瑟福发现质子的核反应方程为B. 汤姆孙发现了电子并提出了原子的核式结构模型C. 爱因斯坦提出光子的能量与光的波长成正比，即D. 玻尔的原子理论具有局限性，它只能解释氢原子的光谱实验规律【答案】AD【解析】【详解】A．卢瑟福发现质子的核反应方程为选项A正确；B．汤姆孙发现了电子，卢瑟福在α粒子散射实验基础上提出了原子的核式结构模型，选项B错误；C．爱因斯坦提出光子的能量与光的频率成正比，与波长成反比，即选项C错误；D．玻尔的原子理论具有局限性，它只能解释氢原子的光谱实验规律，选项D正确。故选AD。11. 如图所示为氢原子的部分能级图，下列说法正确的是（　　）  A. 一群处于能级的氢原子最多可以辐射出3种频率的光子B. 欲使处于基态的氢原子被电离，可用13.9eV的光子照射C. 氢原子从的激发态跃迁到的激发态，要吸收光子D. 氢原子从的激发态跃迁到的激发态时，氢原子的能量减小，电子的电势能减小、动能增大【答案】BD【解析】【详解】A．由能级的氢原子最多可以辐射出种频率的光子，故A错误； B．使基态的氢原子电离，光子的能量至少为13.6eV，故B正确；C．从高能级跃迁到低能级辐射光子，能量减少，放出光子，故C错误；D．跃迁到，辐射光子，能量减少，跃迁时，离圆心越来越近，引力做正功，电子的电势能减少，动能增大，故D正确。故选BD。12. 如图甲所示，在平静的水面下有一个点光源S，它发出的是两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，该区域的中间为由a、b两种单色光所构成的复色光的圆形区域，周边为环状单色光区域，且为a光的颜色（见图乙）。则下列说法正确的是（　　）  A. a光的频率大于b光的频率B. a光的折射率小于b光的折射率C. a光在水中的传播速度比b光大D. a光在水中发生全反射的临界角小于b光在水中发生全反射的临界角【答案】BC【解析】【详解】ABD．光照射的面积较大，知光的临界角较大，根据知光的折射率较小，根据光的折射率越小频率也越小，可知光的频率小于光的频率，故AD错误，B正确；C．根据可知知光在水中传播的速度较大，故C正确；故选BC。13. 如图所示，实线是简谐横波在时刻的波形图，虚线是在时刻的波形图。下列说法正确的是（　　）  A. 在到时间内，m处的质点可能沿x轴正方向运动了1mB. 这列波的周期可能为sC. 若波速为25m/s，则波沿x轴正方向传播D. 若波速为65m/s，则处的质点N在t1时刻沿y轴负方向振动【答案】BCD【解析】【详解】A．质点只能在自己平衡位置附近上下振动，但不随波迁移，选项A错误；B．若波沿x轴正向传播，则（n=0，1，2，3…..）若波沿x轴负向传播，则（n=0，1，2，3…..）当n=0时即这列波的周期可能为s，选项B正确；C．若波速为25m/s，则周期即表达式中的n=1，即波沿x轴正方向传播，选项C正确；D．若波速为65m/s，则周期即表达式中的n=3，即波沿x轴正方向传播，则处的质点N在t1时刻沿y轴负方向振动，选项D正确。故选BCD。14. 2020年9月，中国发布“双碳战略”，计划到2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和。碳排放问题的治本之策是转变能源发展方式，加快推进清洁替代和电能替代，一座小型水电站向山下村镇供电的示意图如图所示，升压变压器与降压变压器都是理想变压器。已知发电机输出电压V，两个变压器的匝数比，，输电线电阻，发电机输出功率。则下列说法正确的（　　）  A. 输电线上损失的电压为800VB. 用户得到的电压为200VC. 输电线上损失的功率为32kWD. 深夜，用户的用电器减少时输电线上损失的功率将变大【答案】AC【解析】【详解】A．升压变压器的输入电流为根据则有升压变压器的输出电流为输电线上损失的电压为故A正确；B．由题可知，发电机输出电压=250V，根据电压比与匝数比的关系则可求，升压变压器的输出电压为分析电路可知降压变压器输入电压为根据可求用户得到的电压为＝220V故B错误；C．输电线上损失的功率为电阻R的发热功率，即故C正确；D．深夜用户的用电器减少，则降压变压器的输入功率减小，输入电流减小，输电线上损失的功率减小，故D错误。故选AC。第II卷三、实验题（共16分）15. 如图甲所示，在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为：①光源、②滤光片、③、④、⑤遮光筒、⑥毛玻璃。（1）光学元件③为___________，光学元件④为___________。（2）若实验中发现干涉条纹太密，难以测量。下列操作可以使条纹变稀疏的是___________。A.改用波长较短的光（如紫光）做入射光       B.增大双缝到屏的距离C.减少双缝间距                           D.增大双缝间距（3）将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图乙所示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，记下此时图丙中手轮上的示数___________mm，求得相邻亮条纹的问距为___________mm；（4）已知双缝间距，测得双缝到屏的距高，由计算式λ=___________，求得所测光波长λ=___________m。【答案】    ①. 单缝    ②. 双缝    ③. BC    ④. 13.870    ⑤. 2.310    ⑥.     ⑦. 6.6×10-7【解析】【详解】（1）[1][2]光学元件的顺序是光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃，所以③为单缝；④为双缝；（2）[3]干涉条纹太密，条纹间距较小，可以采取增大条纹间距，由可知可改用波长较长的光做入射光、增大双缝到屏的距离、减少双缝间距都可以使条纹变稀疏。故选BC；（3）[4]图乙读数为图丙中手轮上的示数[5]相邻亮条纹的问距（4）[6]由可得[7]代入数值可得所测光波长16. 小明利用如图甲所示的单摆测量当地的重力加速度。（1）下列说法正确的是______。A．摆线要选择适当细些、长些，弹性小些的细线B．质量大、体积小的摆球可以减小空气阻力带来的影响C．单摆偏离平衡位置的角度越大越好D．了减小误差，摆球应从最高点开始计时（2）为了更精确测量摆长，小明用10分度的游标卡尺测量摆球直径如图乙所示，摆球直径为______mm。利用刻度尺测得摆线长为97.10cm，则该单摆的摆长l＝______cm。若他用秒表记录下单摆50次全振动所用时间，由图丙可知该次实验中50次全振动所用时间为______s。（3）通过改变摆长，小明测出多组摆长l和周期T的数据，作出图线如图丁所示，则由图中数据计算重力加速度的表达式g＝______（用、、、表示）。【答案】    ①. AB##BA    ②. 20.6    ③. 98.13    ④. 99.7    ⑤. 【解析】【详解】（1）[1]AB．为了减小实验误差，摆线选择细些的、弹性小的、并且适当长一些，摆球选择质量大，体积小的，可以减小空气阻力带来的影响，故AB正确；C．为了减小实验误差，保证摆球尽量做单摆运动，摆角不超过5度，故C错误；D．为了减小测量误差，测量周期时应从小球经过最低位置时开始计时，故D错误。故选AB。（2）[2]摆球直径d=2cm+6×0.1mm=20.6mm[3]该单摆的摆长[4]该次实验中50次全振动所用时间为t=1min+39.7s=99.7s（3）[5]单摆周期整理得图线的斜率为解得计算重力加速度的表达式为四、计算题（本题共2小题，共28分。解答应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位。）17. 如图甲所示，交流发电机的矩形线圈abcd匝数匝，ab，cd边长数=30cm，bc、ad边长=50cm，线圈电阻r=2Ω，外电阻R=4Ω。若线圈在磁感应强度T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO'以角速度匀速转动。求：（1）产生的感应电动势的最大值；（2）电阻R在10s内产生的热量Q；（3）从甲图所示位置开始计时，线圈转过90°的过程中，流过电阻R的电荷量；（4）若线圈不转动，磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示，求0~6s内线图中感应电动势的大小。  【答案】（1）75V；（2）4500J；（3）；（4）1.5V【解析】【详解】（1）线框产生感应电动势的最大值V（2）感应电动势的有效值通过回路的电流的有效值10s内电阻R产生的热量J（3）线框从图甲所示位置转过90°的过程中，有得（4）感应电动势得V18. 如图所示，足够长的平行金属导轨MN、PQ相距L=0.5m，导轨平面与水平面夹角，导轨电阻不计。磁感应强度B=2T的匀强磁场垂直导轨平面斜向上，长m的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量m=0.1kg、电阻。两金属导轨的上端接定值电阻。金属棒与导轨间的动摩擦因数。将金属棒由静止释放，当金属棒沿导轨下滑距离时速度恰好达到最大。不计空气阻力，g=10m/s2（sin37°=0.6，cos37°=0.8）。求：（1）金属棒下滑的最大速度的大小；（2）当金属棒由静止开始下滑x的过程中，金属棒ab所产生的电热Qab；（3）金属棒由静止开始下滑x的过程中，通过金属棒ab横截面的电量q。  【答案】（1）；（2）0.2J；（3）0.3C【解析】【详解】（1）当金属棒下滑速度达到最大时有得金属棒下滑的最大速度（2）由动能定理由解得（3）由解得C