2022-2023学年山东省淄博市桓台县重点中学高二(下)期末模拟物理试卷（含解析）

2022-2023学年山东省淄博市桓台县重点中学高二(下)期末模拟物理试卷

一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）

1.  下列说法正确的是(    )

A. 在核聚变反应方程中，表示中子
B. 发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关
C. 天然放射产生的三种射线中，穿透能力最强的是射线
D. 由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由高能级跃迁到低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能减少，电势能增加

2.  如图所示为一物体沿直线运动的位移时间图像，下列关于该物体的速度时间图像可能正确的是(    )
 

A.  B.
C.  D.

3.  将两个质量均为的小球、用细线相连后，再用细线悬挂于点，如图所示。用力拉小球，使两个小球都处于静止状态，且细线与竖直方向的夹角保持，重力加速度为，则达到最小值时绳上的拉力为(    )
 

A.  B.  C.  D.

4.  图甲为研究光电效应的电路，极为金属钠截止频率为，逸出功为。图乙为氢原子能级图。氢原子光谱中有四种可见光，分别是从、、、能级跃迁到能级产生的。下列说法正确的是(    )

A. 氢原子光谱中有三种可见光能够让图甲极金属发生光电效应
B. 大量处于能级的氢原子最多能辐射出种不同频率的光
C. 仅将图甲中向右滑动，电流计示数一定变大
D. 仅将图甲中电源的正负极颠倒，电流计示数一定为

5.  如图所示是交流发电机模型示意图。在匀强磁场中，有一匝数为的矩形线圈可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴以恒定角速度逆时针转动，由线圈引出的导线和分别与两个跟线圈一起绕转动的金属环相连接，金属环分别与两个固定的电刷保持滑动接触，矩形线圈在转动中保持和外电路的电阻形成闭合电路。当线圈处在中性面时，穿过矩形线圈的磁通量。若线圈电阻，其他电阻不计，则下列说法中正确的是(    )
 

A. 电流表的示数为
B. 时间内电阻上产生的热量为
C. 线圈由中性面位置开始转过时，电流表的示数为
D. 线圈从中性面位置开始转过过程中，通过电阻的电荷量为

6.  物理学家霍尔于年在实验中发现，当电流垂直于磁场通过导体或半导体材料左右两个端面时，在材料的上下两个端面之间产生电势差。这一现象被称为霍尔效应，利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度为的匀强磁场垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图所示方向的电流，、两侧面会形成电势差，已知该元件的载流子为自由电子，下列说法中不正确的是(    )
 

A. 侧面电势低于侧面电势
B. 增大通入电流，、两侧面电势差保持不变
C. 形成电势差是因载流子受到磁场力而偏转
D. 电势差稳定时，是因静电力与磁场力达到平衡

7.  如图所示，是一小型理想变压器，接线柱、接在电压的正弦交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，显示通过的电流；电压表显示加在报警器上的电压报警器未画出，为一定值电阻．当传感器所在处出现火警时，所有电表均为理想电表，则以下说法中正确的是
 

A. 的示数增大，的示数增大 B. 的示数不变，的示数减小
C. 的示数不变，的示数增大 D. 的示数增大，的示数增大

8.  某容积为的氧气瓶装有的氧气，现把氧气分装到容积为的小钢瓶中，使每个小钢瓶中氧气的压强为，若每个小钢瓶中原有氧气压强为，能分装的瓶数是设分装过程中无漏气，且温度不变(    )

A. 瓶 B. 瓶 C. 瓶 D. 瓶

二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）

9.  在斯特林循环的图像中，一定质量理想气体从状态依次经过状态、和后再回到状态，整个过程由两个等温和两个等容过程组成。在和的过程中，气体放出的热量分别为和；在和的过程中，气体吸收的热量分别为和。则下列说法正确的是(    )
 

A. 状态比状态的温度高
B. 的过程中气体对外做功
C. 气体完成一次循环对外界所做的功为
D. 的过程中，单位时间内单位器壁面积上分子碰撞次数减少

10.  质量为的木块，恰好能沿倾角为的斜面匀速下滑，那么要将木块沿斜面匀速向上推，需要加一定的水平推力。若重力加速度为，则下列说法正确的是(    )
 

A. 木块与斜面间的动摩擦因数
B. 木块与斜面间的动摩擦因数
C. 所加水平推力大小为
D. 所加水平推力大小为

11.  垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度随时间均匀变化，磁场方向取垂直纸面向里为正方向。正方形硬质金属框放置在磁场中，金属框平面与磁场方向垂直，电阻，边长，则下列说法正确的是(    )
 

A. 在到时间内，金属框中的感应电动势为
B. 在时，金属框边受到的安培力的大小为
C. 在时，通过金属框横截面的电荷量为
D. 在到时间内，金属框中电流的电功率为

12.  如图所示，、是一对平行金属板，分别接到直流电源的两极上，使、两板间产生匀强电场场强大小为，右边有一块挡板，正中间开有一小孔，在较大空间范围内存在着匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里。从两板左侧中点处射入一束离子不计重力，这些离子都沿直线运动到右侧，从孔射出后分成三束，则下列判断正确的是(    )
 

A. 这三束离子带电可正可负
B. 这三束离子的比荷一定不相同
C. 、两板间的匀强电场方向一定由板指向板
D. 若这三束离子的比荷变化而其他条件不变，则仍能从孔射出

三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

13.  某同学用橡皮条与弹簧测力计验证“力的平行四边形定则”，实验装置如图甲所示。为固定橡皮条的图钉，、间为橡皮条，和为细绳。

本实验采用的是“等效替代法”，对其理解正确的是______

A.橡皮条可以用细绳替代

B.左侧弹簧测力计的作用效果可以替代右侧弹簧测力计的作用效果

C.右侧弹簧测力计的作用效果可以替代左侧弹簧测力计的作用效果

D.两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代

某一次实验中，用一个弹簧测力计拉橡皮条使橡皮条与细绳的结点到达点，弹簧测力计的示数如图乙所示，此时橡皮条的弹力大小为______。

根据实验数据，该同学画出如图丙所示的图，图中______填“”或“”是与合力的理论值。

实验结束后，该同学用其中一个弹簧测力计探究“弹簧所受弹力与弹簧长度的关系”，绘出如图丁所示图像，则该弹簧测力计中弹簧的劲度系数为______。弹簧均处于弹性限度内

14.  某物理小组利用装置测定当地重力加速度，实验装置如图甲所示。在铁架台上安装有两个光电门与数据采集器和计算机的连接均未画出，光电门固定，光电门位置可上下移动，实验前调整两光电门的位置，使小球下落过程中其球心通过光电门中的细光束。

用游标卡尺测定小铁球的直径，测量结果如图乙所示，则可知其直径__________。

在小铁球自由下落过程中，小组成员用计时装置测出铁球通过光电门的时间为，并用小铁球通过光电门的平均速度表示小铁球球心通过光电门的瞬时速度，则小铁球通过光电门的瞬时速度_________。用实验中测得的物理量符号表示

光电门的位置不变，小组成员多次改变并测出光电门到光电门之间的距离，实验时使小铁球每次从同一位置无初速释放。根据每次小铁球通过光电门的时间，测算出小铁球经过光电门时对应的速度，在坐标系中画出与的关系图线，如图丙所示，则当地的重力加速度_________。结果保留三位有效数字

四、计算题（本大题共4小题，共40.0分）

15.  研究表明，一般人的刹车反应时间即图甲中“反应过程”所用时间，但饮酒会导致反应时间延长。在某次试验中，志愿者少量饮酒后驾车以的速度在试验场的水平路面上匀速行驶，从发现情况到汽车停止，行驶距离。减速过程中汽车位移与速度的关系曲线如图乙所示，此过程可视为匀变速直线运动。重力加速度的大小取。求：

减速过程汽车加速度的大小及所用时间；

饮酒使志愿者的反应时间比一般人增加了多少；

16.  如图所示，一根两端开口、横截面积为足够长的玻璃管竖直插入水银槽中并固定插入水银槽中的部分足够深。管中有一个质量不计的光滑活塞，活塞下封闭着长的气柱，气体的温度为，外界大气压取相当于高的汞柱压强。

若在活塞上放一个质量为的砝码，保持气体的温度不变，则平衡后气柱为多长？

若保持砝码的质量不变，对气体加热，使其温度升高到，此时气柱为多长？

若在过程中，气体吸收的热量为，则气体的内能增加多少？

17.  如图所示，两条足够长的光滑导电轨道倾斜放置，倾角导轨间的距离，下端连接的电阻，导轨电阻不计，所在空间存在磁感应强度、方向垂直于导轨平面的匀强磁场，质量、电阻的金属棒垂直于导轨放置，现用沿轨道平面且垂直于金属棒的恒力使金属棒从静止起沿导轨向上滑行，其大小，当向上运动的位移为时速度达到最大，此时撤去拉力，导体棒继续运动达到最高点，全过程中流过电阻的电荷量，，。求：

金属棒运动的最大速度；结果保留两位有效数字

导体棒在恒定拉力作用下运动的速度为最大速度的一半时，其加速度的大小；

撤去外力后向上运动的过程中电阻上产生的热量。

18.  如图所示，矩形区域内存在垂直于纸面向外、磁感应强度为的匀强磁场区域。、为相互平行的磁场边界线，矩形磁场区域的长度足够长，宽度均为。某种带正电的粒子从上的处以大小不同的速率沿与成角的方向进入区域内磁场。已知带电粒子的质量为，带电量为，忽略带电粒子间的作用力，不计带电粒子的重力。求：

以速率入射的粒子恰好不能从右侧离开区域，求该速率的大小；

以速率入射的粒子小于第问所求在区域内的运动时间；

以速率入射的粒子在区域内的运动时间为第问所求时间的，求该速率的大小。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】A.根据核反应方程中的质量数和电荷数守恒，可知的质量数为，质子数为，即为中子，故A正确；

B.发生光电效应时光电子的动能与入射光的频率和逸出功有关，故B错误；

C.天然放射产生的三种射线中，穿透能力最强的是  射线，故C错误；

D.由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由高能级跃迁到低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小，故D错误；

故选A。

2.【答案】 

【解析】从位移时间图像可知物体一直沿正方向运动，所以BD错误；

又可知内物体的位移为，则速度时间图线与时间轴所围的面积为，故A正确、C错误。

故选A。

3.【答案】 

【解析】将两小球视为整体受力分析，并合成矢量三角形

可知当  与绳子拉力垂直时，有最小值；此时绳上的拉力为

故选A。

4.【答案】 

【解析】A.从  、、、能级跃迁到  能级产生的光的能量分别为、、，、，大于的跃迁有三种，即氢原子光谱中有三种可见光能够让图甲极金属发生光电效应，选项A正确；

B.大量处于  能级的氢原子最多能辐射出  种不同频率的光，选项B错误；

C.仅将图甲中向右滑动，正向电压变大，则开始阶段电流计示数变大，当达到饱和光电流时，电流不再增加，选项C错误；

D.仅将图甲中电源的正负极颠倒，光电管加反向电压，仍有光电子到达极，即电流计示数不一定为，选项D错误。

故选A。

5.【答案】 

【解析】A.交流电动势的最大值

电动势的有效值

电流的有效值

即电流表读数为，选项A错误；  

B.  时间内电阻上产生的热量为

选项B正确；

C.电流表的读数为交流电的有效值，则线圈由中性面位置开始转过时，电流表的示数仍为，选项C错误；

D.线圈从中性面位置开始转过过程中，通过电阻的电荷量为

选项D错误。

故选B。

6.【答案】 

【解析】A.因为该元件的载流子为自由电子，根据左手定则可知，电子偏向侧面，即侧面电势低于侧面电势，选项A正确；

随着电子在极板上不断积聚，两板间形成的电势差逐渐变大，则电子受电场力逐渐变大，当静电力与磁场力相等时达到平衡，此时两板间的电势差  稳定不变；设端面的距离为，上下厚度为，则根据

可得

则增大通入电流， 、两侧面电势差  变大，选项B错误，DC正确；

此题选择不正确的选项，故选B。

7.【答案】 

【解析】解：当传感器所在处出现火情时，的电阻减小，导致电路的总的电阻减小，所以电路中的总电流将会增加，测量的是原线圈中的总的电流，由于副线圈的电流增大了，所以原线圈的电流示数也要增加；由于电源的电压不变，原副线圈的电压也不变，所以的示数不变，由于副线圈中电流增大，的电压变压变大，所以的示数要减小，即的电压也要减小，所以的示数要减小，所以B正确。
故选：。
和闭合电路中的动态分析类似，可以根据的变化，确定出总电路的电阻的变化，进而可以确定总电路的电流的变化的情况，在根据电压不变，来分析其他的原件的电流和电压的变化的情况．
电路的动态变化的分析，总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况，再确定其他的电路的变化的情况，即先部分后整体再部分的方法．
 

8.【答案】 

【解析】初态：、；、；末态：、为瓶数；由     ；代入数据解得，故选C．
 

9.【答案】 

【解析】A.  的过程，体积不变，压强降低，由

可知，温度降低，、在同一条等温线上，温度相等，故状态比状态的温度低，A错误；

B.  的过程中，温度不变，内能不变，吸收热量，由热力学第一定律可知，气体对外做功，B正确；

C.由题意可得气体完成一次循环吸收的热量为，由于内能不变，故外界对气体做功，C正确；

D.  的过程中，体积不变，压强增大，故温度升高，单位时间内单位器壁面积上分子碰撞次数增多，D错误。

故选BC。

10.【答案】 

【解析】由题意，未施加外力  时，根据平衡条件可得

求得木块与斜面间的动摩擦因数

故A正确，B错误；

C.由题意，当加水平推力  后，根据平衡条件可得

且

联立可求得  大小为

故C错误，D正确。

故选AD。

11.【答案】 

【解析】A.根据法拉第电磁感应定律

金属框的面积不变，磁场的磁感应强度变化，故

解得

故A正确；

B.感应电流为

在  时，  受到的安培力为

故B错误；

C.在时，通过金属框横截面的电荷量为

故C错误；

D.电功率为

故D正确；

故选AD。

12.【答案】 

【解析】A.粒子出电场和磁场的复合场后均向上偏转，由左手定则可知三束离子均带正电，故A错误；

B.三束离子在复合场中运动情况相同，即沿水平方向直线通过故有

可得

三束正离子的速度一定相同，在磁场中

可得

由于三束正离子的在磁场中圆周运动的轨道半径不同，故比荷一定不相同，故B正确；

C.由于在复合场中洛伦兹力竖直向上，则电场力一定竖直向下，故匀强电场方向一定竖直向下，即由指向，故C正确；

D.由选项分析可知若这三束离子的比荷变化而其他条件不变，则仍能从孔射出，故D正确。

故选BCD。

13.【答案】                 

【解析】即用两弹簧测力计拉橡皮条的共同作用效果和用一个弹簧测力计拉橡皮条的作用效果相同，即两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代，ABC错误，D正确。

故选D。

由图乙可知，弹簧测力计的最小分度值是，此时橡皮条的弹力大小为。

是由平行四边形定则作图得到的合力的理论值，在平行四边形的对角线上，因此是  与  合力的理论值。

由胡克定律结合弹力与弹簧长度的关系图像可得

14.【答案】            

【解析】游标卡尺精度  ，则读数为  。

小球直径较小，经过光电门的平均速度近似等于瞬时速度，即

根据速度与位移关系得

变形得

图像斜率

解得

15.【答案】  ；； 

【解析】设减速过程中汽车加速度的大小为，所用时间为，由题可得初速度  ，末速度  ，位移  ，由运动学公式得  ，  联立代入数据得

 ， 

设志愿者反应时间为  ，反应时间的增加量为  ，由运动学公式得

联立代入数据得

16.【答案】；； 

【解析】被封闭气体的初状态为

末状态压强

根据玻意耳定律，有

即

解得

对气体加热后，气体的压强不变

根据盖吕萨克定律，有

即

解得

气体对外做的功

根据热力学第一定律得

即气体的内能增加。

17.【答案】  ；； 

【解析】当导体棒加速度为零时，速度最大，根据平衡条件有

由闭合电路的欧姆定律可得

联立可得

代入数据得

故金属棒最大速度为。

当速度为最大速度的一半时，即  时，根据牛顿第二定律

由闭合电路的欧姆定律得

整理得

代入数据得

故其加速度大小为。

整个过程中流过电阻的电荷量为

则导体棒上升的最大路程为

故在撤去外力后，导体棒运动的距离为

在撤去外力后，根据能量守恒定律有

解得

则电阻产生的热量为

故电阻产生的热量为。

18.【答案】  ；  ；  

【解析】粒子恰好不能从右侧离开区域，则粒子速度与磁场右侧边界相切，如图：

根据几何知识可知做圆周运动的半径

粒子做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，有

解得

以小于  的速度  射入的粒子，结合几何关系可知在区域Ⅰ内做圆周运动的圆心角

又

解得

则速率  入射的粒子在区域Ⅰ内的运动时间

以速率  入射的粒子在区域Ⅰ内的运动时间为  ，可知其在区域Ⅰ磁场的偏转角为，结合几何关系可知其轨道半径为

根据牛顿第二定律有

解得该速率