上海市2022-2023学年高二下学期期末物理试题（解析版）

第18页/共18页上海市第二学期期末考试高二年级物理（等级）试卷（考试时间：60分钟：满分100分）一、单项选择题（共40分。第1-8小题，每小题3分，第9-12小题，每小题4分。每小题只有一个正确答案。）1.关于光的波粒二象性，则（）A.光子的能量由光的强度决定B.光子的能量与光子的频率成正比C.光电效应现象反映光的粒子性，说明光没有波动性D.光子说中的光子与牛顿微粒说中的微粒相似【答案】B【解析】【详解】AB．光子的能量与光子的频率成正比，不是由光的强度决定。故A错误；B正确；C．光电效应现象反映光的粒子性，光的衍射现象和干涉现象说明光具有波动性。C错误；D．牛顿的微粒说认为光是一种实物粒子，而爱因斯坦的光子说认为光是一种量子化的物质，D错误;故选B。2.卢瑟福在进行粒子散射实验时，用粒子轰击金箔后，发现粒子（）A.全部穿过或发生很小偏转B.绝大多数穿过，只有少数发生较大偏转，有的甚至被弹回C.绝大多数发生很大偏转，甚至被弹回，只有少数穿过D.全部发生很大偏转【答案】B【解析】【分析】【详解】粒子散射实验时的现象主要有，绝大多数穿过原子，运动方向没有改变，只有少数发生较大角度的偏转，极个别甚至被弹回，B正确。故选B。3.用单色光做双缝干涉实验，下列说法正确的是()A.相邻干涉条纹之间的距离相等B.中央明纹宽度是两边明纹宽度的两倍C.屏与双缝之间距离减小，则屏上条纹间的距离增大D.在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距【答案】A【解析】【详解】AB．双缝干涉条纹，相邻干涉条纹之间的距离相等，选项A正确，B错误；C．由公式可知屏与双缝之间距离减小，则屏上条纹间的距离减小，选项C错误；D．红光波长大，在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距大于蓝光的条纹间距，选项D错误。故选A。4.精确的实验表明：回路中的感应电动势的大小，跟穿过这一回路的_______成正比（）A.磁通量 B.磁通量变化量C.磁通量变化率 D.磁感应强度变化率【答案】C【解析】【详解】精确的实验表明：回路中的感应电动势的大小，跟穿过这一回路的磁通量变化率成正比。故选C。5.关于固体和液体，下述说法中正确的是()A.晶体内部的结构具有规则，因而晶体具有各向同性B.在任何条件下，晶体和非晶体都不可能互相转化C.液晶的物理性质会随外界因素的影响而发生改变D.液体表面层的分子势能比液体内部的分子势能小【答案】C【解析】【详解】A．单晶体各向异性，多晶体各向同性，故A错误；B．在一定的条件下，晶体和非晶体可能互相转化，故B错误；C．液晶的物理性质会随外界因素的影响而发生改变，故C正确；D．液体表面层的分子间距较大，表现为引力，故势能比液体内部的分子势能大，故D错误。故选C。6.在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒水平抛出，在整个过程中不计空气阻力，则金属棒在空中飞行过程中产生的感应电动势大小（）A.逐渐增大 B.逐渐减小C.保持不变 D.无法判断【答案】C【解析】【详解】金属棒做平抛运动，其水平方向的分运动是匀速直线运动，水平分速度保持不变，设大小为；由感应电动势公式是垂直于磁感线方向的分速度，即是平抛运动的水平分速度，则感应电动势为、、均不变，则感应电动势大小保持不变。故选C。7.一个质点在水平方向上做简谐运动位移随时间变化的关系是，则下列判断正确的是（）A.该简谐运动的周期是0.2s B.前1s内质点运动的路程是200cmC.内质点的速度在逐渐减小 D.时质点的动能为0【答案】C【解析】【详解】A．由简谐运动的位移随时间变化的关系知角速度周期A错误；B．由简谐运动的位移随时间变化的关系知振幅前1s内质点运动的路程B错误；C．0.4s到0.5s质点由平衡位置向最大位移处运动，速度减小，C正确；D．t=0.6s时刻质点位移质点经过平衡位置，动能最大，D错误。故选C。8.关于课本内的插图，则（）A.图甲是电磁炮示意图，抛射体的发射速度与抛射体的质量无关B.图乙是速度选择器示意图，它不能判断带电粒子的电性C.图丙是质谱议示意图，打在底片相同位置处的带电粒子质量相同D.图丁是回旋加速器，增大交变电场的电压可以增大粒子的最大动能【答案】B【解析】【详解】A．电磁炮的工作原理是安培力提供动力使抛射体加速的，根据动能定理，有抛射体的发射速度与抛射体的质量有关，A错误；B．根据速度选择器的原理可知，速度选择器只能选择带电粒子的速度，不能判断粒子的电性，B正确；C．根据质谱仪的工作原理，可知带电粒子先在电场中做加速运动再在磁场中做匀速圆周运动，打在底片上的同一位置的粒子轨道半径相同联立解得可知打在相同位置的粒子具有相同的比荷，所以粒子的质量不一定相同，C错误；D．从回旋加速器离开的带电粒子具有的最大动能与D型盒的半径以及磁感应强度有关，与加速电场的电压无关，D错误。故选B。9.如图，图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图像，从该时刻起，则（）A.经过，质点P运动的路程是B.经过，P质点沿x轴的正方向移动了C.经过时，质点Q的运动方向沿y轴负方向D.该波沿方向传播，波速为【答案】A【解析】【详解】A．由图乙可知该波振幅、周期分别为，而可知经过，质点P完成了5次全振动，其路程故A正确；B．质点只在平衡位置上下振动，并不会随波迁移，故B错误；C．根据题意结合波形图可知，开始时刻质点Q在波峰位置，此后将沿y轴向下振动，而分析可知，经过时，质点Q恰好运动至平衡位置，且沿y轴正方向振动，故C错误；D．根据质点P的振动图像，结合同侧法可知，该波沿轴正方向传播，而由波形图可知该波的波长为则可知该波的波速为即该波该波沿方向传播，波速为，故D错误。故选A。10.某校中学生为参加电视台《异想天开》节目，提出了下列四个设想方案，从理论上讲可行的是（）A.制作一个装置从海水中吸收内能全部用来做功B.制作一种制冷设备，使温度降至绝对零度以下C.汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发分离，既清洁了空气，又变废宝D.将屋顶盖上太阳能板，可直接用太阳能来解决照明和热水问题【答案】D【解析】【详解】A．根据热力学第二定律知道，在不产生其它影响时，内能不能全额转化为机械能，因此从海水中吸收内能全部用来做功而不产生其它影响是不可能实现的，故A错误；B．绝对零度是温度的极值，是不能达到的，故B错误；C．根据熵增加原理可知，混合气体不会自发分离变得有序，只能变得更为无序更混乱，故C错误；D．利用太阳能最有前途的领域是通过太阳电池将太阳能直接转化为电能再加以利用，故D正确。故选D。11.如图，粗细均匀的正方形线框由相同材质的金属导线连接而成，边长为L。恒流源（电源未画出）的两端与顶点a、d相连，线框通过从a点流入d点流出的恒定电流I。整个装置处于垂直于线框的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。线框以边为轴从图示位置转过的过程中，则（）A.图示位置正方形线框受到安培力为B.转过时，线框平行磁场不受安培力作用C.转动过程中，线框受到安培力的大小一直减小D.转动过程中，线框受到安培力方向不断变化【答案】A【解析】【详解】A．粗细均匀的正方形线框由相同材质的金属导线连接而成，则有并联电路ad电阻为R，则并联电路abcd电阻为3R，可知两支路电流分别为，根据左手定则，结合对称性可知，ab边与cd边所受安培力等大方向，这两边所受安培力的合力为0，ad边与bc边所受安培力均水平向右，则线框所受安培力为故A正确；B．转过时，线框平行磁场，ab边与cd边中电流与磁场平行，这两边不受安培力，而ad边与bc边中电流大小不变，方向仍然与磁场垂直，即线框受到的安培力仍然为，故B错误；CD．转动过程中，根据对称性可知，ab边与cd边所受安培力始终等大方向，这两边所受安培力的合力始终为0，而ad边与bc边中电流大小不变，方向始终与磁场垂直，即线框受到的安培力始终为，方向始终水平向右，故CD错误。故选A。12.彩虹的形成可以简化为如图所示的模型。球是空中的球形雨滴，太阳光（复色光）从点射入，在雨滴内经反射和折射后射出并进入地面上人的眼中，因光的折射率不同，从而形成了彩虹，其中光线和光线是彩虹最外侧的两束光线。下列说法正确的是（）A.光线为红光，光线为紫光B.两种光在点和点可以发生全反射C.人看到空中的彩虹红光在顶端，紫光在底端D.光线在雨滴中传播的速度大于光线在雨滴中传播的速度【答案】C【解析】【详解】A．光线、入射角相同，的折射角小，故的折射率大，所以为紫光，为红光，故A错误；C．如图，人观察彩虹时，红光在上、紫光在下，故C正确；B．由题图可知，光线由空气射入雨滴的折射角等于雨滴背面的入射角，所以两种光在点和点不能发生全反射，故B错误；D．根据光线在雨滴中传播的速度小于光线在雨滴中传播的速度，故D错误。故选C。二、填空题（每空2分，共20分）13.晶体在熔化过程中吸收的热量全部用来破坏空间点阵，分子势能______（填“增加”“减少”或“不变”），分子平均动能______（“增加”“减少”或“不变”），所以晶体有固定的熔点。【答案】①.增加②.不变【解析】【分析】【详解】[1]晶体在熔化过程中吸收的热量全部用来破坏空间点阵，晶体在熔化过程中温度保持不变，由热力学第一定律可知晶体的内能增加，但是晶体的分子总动能不变，所以分子势能增加。[2]温度是分子平均动能的标志，温度不变，则分子平均动能不变。14.如图，在竖直向下的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道固定在水平面内，电阻不计。轨道端点间接有直流电源，内阻为r，电阻为R的金属导体棒垂直于放在轨道上，与轨道接触良好，向右做匀速运动（速度平行于），通过滑轮可以匀速提升重物，请简述该装置能量转化的情况：______________；写出一个用类似原理制作的机械：______________。【答案】①.见解析②.直流电动机【解析】【详解】[1]电源产生的电能在电路产生电流，电流通过电源内阻和导体棒时将一部分电能转化成电源内阻和导体棒上的内能，同时在导体棒上产生安培力，安培力对导体棒做正功，将电能转化为金属棒和重物的机械能，当导体棒和重物都匀速时转化成的机械能全部为增加的重物重力势能。[2]根据上述分析可知，原理是把电能转化为机械能，用类似原理制作的机械有直流电动机。15.如图，光滑绝缘水平面上一正方形线圈以某初速度滑过一有界匀强磁场。磁场宽度大于线圈宽度。线圈滑入和滑出磁场的过程中，通过线圈横截面的电量分别为q1和q2，产生的焦耳热分别为Q1和Q2。则q1________q2，Q1________Q2（均选填“<”、“=”或“>”）。【答案】①.=②.>【解析】【详解】[1]由题意，根据由于线圈滑入和滑出磁场的过程中穿过线圈磁通量的变化量Φ相等，线圈电阻R相等，所以可知q1=q2[2]设正方形线圈滑入磁场瞬间初速度为v0，完全进入磁场时速度为v1，完全离开磁场时速度为v2，线圈的边长为L。正方形线圈滑入磁场过程中，根据动量定理有－F安1t1=－Bq1L=mv1－mv0正方形线圈滑出磁场过程中，根据动量定理有－F安2t2=－Bq2L=mv2－mv1综上可知v0－v1=v1－v2正方形线圈滑入磁场过程中产生的焦耳热为正方形线圈滑出磁场过程中产生的焦耳热为其中v0－v1=v1－v2v0＋v1－(v1＋v2)=v0－v2>0则有Q1>Q216.如图，一根足够长的光滑绝缘杆，与水平面夹角为，固定在竖直平面内，垂直纸面向里的匀强磁场充满杆所在的空间，杆与垂直。带负电小环沿杆由静止下滑，小环质量为，电荷量为，下滑过程中杆对环的弹力大小变化情况为_______；小环滑到距离出发点_______处时，环与杆之间没有正压力。【答案】①.先减小后增大②.【解析】【详解】[1]根据题意，由左手定则可知，小环下滑过程中，受垂直杆向上的洛伦兹力，对小环受力分析，如图所示由平衡条件有解得随着速度增大，减小，当时，，之后小环速度继续增大，此时杆对小环的作用力变成垂直杆向下，则有随着小环速度增大，则增大，即下滑过程中杆对环的弹力大小变化情况为先减小后增大。[2]由上述分析可知，当时，杆的弹力为零，从开始下滑到杆的弹力为零的过程中，设小环滑到距离出发点的距离为，由动能定理有联立解得17.如图所示，竖直放置的绝热汽缸和绝热活塞间封闭一定质量的理想气体，活塞横截面积为，质量为。初态时活塞处于静止状态，理想气体内能为。现用外力将活塞缓慢向下压缩，此时理想气体的内能为，若大气压强为，重力加速度取，则初态时汽缸内气体的压强为______；外力所做的功为______。【答案】①.②.【解析】【详解】[1]活塞处于静止状态，所以有解得，初态时汽缸内气体的压强为[2]因为绝热汽缸和绝热活塞间封闭一定质量的理想气体，所以气体不与外界发生热交换，所以有外界对气体做功有：活塞重力、大气压力和外力；根据热力学第一定律有解得，外力所做的功为三、综合题（共40分。注意：列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，要求给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。）18.某实验小组在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，从实验室器材柜中发现除导线之外还有以下8种器材可选用。请回答以下问题：A.B.C.D.E.F.G.H.（1）确定灵敏电流表指针偏转方向与电流流向的关系时，需要选用的实验仪器是______；（2）进行实验探究时，需要选用的实验仪器是______；（3）实验中，除了需要确定灵敏电流表指针偏转方向与电流流向的关系之外，还需要确定______；（4）正确连接好实验电路，当N极插入线圈时，电流表的指针向右偏转，则条形磁铁的S极插入线圈的过程中，电流表的指针向______偏转（选填“左”或“右”）；（5）如果希望实验现象更加明显，在不改变实验器材的前提下，可以如何操作？______。【答案】①.ACDG②.AEF③.线圈绕行方向④.左⑤.增大条形磁体插入或抽出的速度【解析】【详解】（1）[1]灵敏电流计的量程较小，允许通过的电流较小，因此可以将电池、20kΩ定值电阻、控制开关与灵敏电流计构成回路，通过电池的正负极确定电路中电流方向，从而确定电流进入灵敏电流计的方向与指针偏转方向之间的关系，因此需要选用的实验仪器是ACDG。（2）[2]由于实验目的是“探究影响感应电流方向的因素”，需要有磁场与闭合回路，根据给出的器材，磁场由条形磁体产生，回路由灵敏电流计与线圈组成，因此进行实验探究时，需要选用的实验仪器是AEF。（3）[3]根据上述，通过灵敏电流计的偏转方向可以确定感应电流的方向，实验还需要确定线圈中感应电流产生的磁场方向与条形磁体产生的磁场方向的关系，因此实验时还需要确定线圈的绕行方向。（4）[4]当N极插入线圈时，电流表的指针向右偏转，表明穿过线圈的磁通量向下增大时，电流表的指针向右偏转。当条形磁铁的S极插入线圈的过程中，穿过线圈的磁通量向上增大，可知电流表的指针向左偏转。（5）[5]要是的实验现象更加明显，即产生的感应电流增大，产生的感应电动势也增大，根据可知，只需要增大穿过回路的磁通量的变化率，则在不改变实验器材的前提下，可以增大条形磁体插入或抽出的速度。19.如图所示，“L”形玻璃管ABC粗细均匀，开口向上，玻璃管水平部分长为30cm,竖直部分长为10cm,管中一段水银柱处于静止状态，水银柱在水平管中的部分长为10cm,竖直管中部分长为5cm,已知大气压强为P0=75cmHg,管中封闭气体的温度为27℃.求:①若对玻璃管中的气体缓慢加热，当竖直管中水银柱液面刚好到管口C时，管中封闭气体的温度升高多少?(保留一位小数)②若以玻璃管水平部分为转轴，缓慢转动玻璃管180°,使玻璃管开口向下，试判断玻璃管中水银会不会流出?如果不会流出，竖直管中水银液面离管口的距离为多少?【答案】①98.4K②不会，【解析】【详解】①开始时，管内封闭气体的压强:p1=p0+5cmHg=80cmHg气柱的长度l1=20cm;气体加热后，当竖直管中水银面刚好到管口C时，管中封闭气柱的长度