2022-2023学年山东省青岛市高二（下）期中物理试卷（含解析）

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一、单选题（本大题共8小题，共24.0分）

1.同学们将物理知识应用到实际生产生活中时，可以透过现象看清事物的本质。下列对物理现象的说法正确的是()

A.蒸汽机可以把蒸汽的内能全部转化成机械能

B.池塘中的水黾可以停在水面上，是由于水的浮力作用

C.旱季不宜锄松土壤，因为蓬松的土壤有利于水分蒸发，会使土地更加干旱

D.利用高温条件在半导体材料中掺入其他元素，是因为温度越高，分子热运动越剧烈

2.如图所示是交流发电机示意图。矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，与外电路电阻形成闭合电路时，流过电阻的交流电流的有效值为。现将一个二极管与电阻串联，线圈不变，线圈转动的角速度也不变，则串联二极管后流过电阻的交流电的有效值为()

A.

B.

C.

D.

3.倭国政府月日正式决定，东福岛第一核电站核废水将于今年春开始排入大海，此行为将对周边国家海洋环境和公众健康造成极大影响。核废水中包含的碘的半衰期达到了万年，其核反应方程为。下列说法正确的是()

A.大量的粒子形成了射线，能够轻松穿透几厘米厚的铅板

B.碘原子核的质量大于氙原子核和粒子的总质量

C.核废水进入海水后温度降低，会延长碘的半衰期

D.半衰期不会随温度发生改变，个碘原子在万年后有个未发生衰变

4.一定质量的理想气体从状态开始依次经过状态到状态再回到状态，其图像如图所示，其中到的曲线为双曲线的一部分。下列说法正确的是()

A.从到的过程中，气体对外做功，内能减少

B.从到的过程中，气体吸收热量，内能增加

C.从到的过程中，气体的压强不变，内能增加

D.从到的过程中，气体在单位时间、单位面积上与器壁碰撞的分子数变少

5.如图甲所示的电路中，已知电源电动势和内阻，灯泡电阻为。闭合开关后，流过两个电流传感器的图像如图乙所示。下列说法正确的是()

A.开关闭合的瞬间，自感线圈中的自感电动势和电流均为零

B.若断开开关，则断开瞬间小灯泡先闪亮再熄灭

C.电源电动势

D.电源内阻

6.倾角为的光滑绝缘斜面下半部分存在垂直斜面向上的匀强磁场，一半径为的单匝圆形金属线圈用绝缘细绳挂在斜面上，圆心为点，、是圆环上的两点，线圈总电阻为。如图所示，连线恰好与磁场边界重合，从开始，磁感应强度随时间变化的规律为为常数，且。磁场变化过程中线圈始终未离开斜面，下列说法正确的是()

A.线圈中电流方向为逆时针B.时刻穿过线圈的磁通量为

C.两端的电压为D.线圈中的感应电流为

7.年月日，位于四川省凉山州的白鹤滩水电站建成，它仅次于三峡水电站，是世界第二大水电站。如图所示为从白鹤滩水电站到用户的远距离输电原理图，变压器、均为理想变压器，变压器原、副线圈的匝数比为：，变压器原、副线圈的匝数比为：，发电机的输出功率为，输出电压为。已知用户得到的电压为，则输电线上的等效电阻消耗的功率为()

A.B.C.D.

8.如图，水平面上有两条足够长的光滑平行导轨、，导轨间距为，垂直于导轨平行地放有两根完全相同的金属杆和。已知两杆质量为，导轨电阻不计，空间存在垂直轨道平面向上的匀强磁场。开始时、两杆处于静止状态，现给杆水平向右的初速度，在此后的整个过程中，下列说法正确的是()

A.两棒最终的速度大小相等，方向相反B.两棒受到安培力的冲量相同

C.棒产生的焦耳热为D.通过棒某横截面的电荷量为

二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）

9.如图，将甲分子固定于坐标原点处，乙分子放置于轴上距离点很远的处，、、为轴上的三个特殊位置，甲、乙两分子间的作用力和分子势能随两分子间距离的变化关系分别如图中两条曲线所示，现把乙分子从处由静止释放，下列说法正确的是()

A.虚线为图线，实线为图线

B.当分子间距离时，甲、乙分子间作用力为引力

C.乙分子从到的过程中，加速度先减小后增大

D.乙分子从到的过程中，分子势能先减小后增大

10.如图是氢原子的能级图，一群处于某激发态的氢原子向低能级跃迁时可辐射出种频率的光子。下列给出的不同光子能量的入射光，可以让处于该激发态的氢原子电离的是()

A.

B.

C.

D.

11.光电传感器是一种将光信号转换为电信号的装置，很多光电传感器都利用了光电效应原理制成，如光敏电阻、微光夜视仪等。如图甲是某校兴趣小组用光电效应测阴极材料逸出功的电路图，实验中调节滑动变阻器滑片的位置使电流表示数恰好为零，记录下此时入射光的频率和电压表示数。改变入射光的频率，重复上述步骤获取多组数据，做出如图乙所示的图像，已知电子的电荷量为，普朗克常量为。下列说法正确的是()

A.阴极材料的逸出功为

B.阴极材料的逸出功为

C.增大入射光的频率，图像的斜率不变

D.增大入射光的频率，图像的斜率变大

12.已知变压器电源两端接电压为的正弦交流电，与原线圈串联的电阻，副线圈上负载的阻值为。如图，移动滑动触头的位置可以改变理想变压器原副线圈的匝数比，下列说法正确的是()

A.调节的位置，电阻消耗的最大功率为

B.调节的位置，电阻消耗的最大功率为

C.电阻消耗的功率最大时原副线圈的匝数比为：

D.电阻消耗的功率最大时原副线圈的匝数比为：

三、实验题（本大题共2小题，共20.0分）

13.某实验小组用“油膜法”估测油酸分子的大小，实验步骤如下：

往边长约为的浅盘里倒入深约的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。

用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定。

将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和油膜的面积计算出油酸分子直径的大小。

用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。

将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。

上述步骤中，正确的顺序是______；填写步骤前面的数字

测量油酸分子的大小时，小组成员将油酸分子的形状当作球形进行计算，下列采用的方法与之相同的是______；

A.引入质点的概念

B.引入理想气体的概念

C.引入重心的概念

D.研究加速度与力或质量关系的实验

小组成员将的油酸溶于酒精，制成的油酸酒精溶液；又测得的油酸酒精溶液有滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜面积是。由此估算出油酸分子的直径约为______。结果保留两位有效数字

14.在实验室中探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系时，同学们发现了以下几个问题，并展开了讨论。

观察变压器的铁芯，发现它的结构和材料是______；

A.整块硅钢铁芯

B.整块不锈钢铁芯

C.绝缘的硅钢片叠成

观察原副线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数______填“多”或“少”；

本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是______；

A.控制变量法

B.等效替代法

C.整体隔离法

实验中将电源接在原线圈两个接线柱之间，调整原副线圈的匝数之比为：，用电压表测得副线圈的两个接线柱之间的电压为，则原线圈的输入电压可能为______；

A.

B.

C.

四、简答题（本大题共4小题，共40.0分）

15.年月日，中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置创造了新的世界纪录，成功实现稳态高约束模式等离子体运行。已知在氘核聚变反应中氘核质量为，中子质量为，核的质量为。两个速率相等的氘核以相同的动能对心正碰聚变成核并放出一个中子。

写出该核反应的反应方程式；

求该核反应释放的核能；

若两个氘核发生核聚变时释放出一对向相反方向运动的光子，每个光子的能量为，求生成核的动能。

16.如图为某科技小组设计的一款测量水深的装置。两个长度均为，截面积分别为和的圆筒、，中间连接在一起，组成一个两端开口的汽缸。再取两个密闭良好的轻薄活塞、，分别放在两圆筒、中，两活塞用轻质硬杆相连，硬杆长也为。开始时活塞处在的开口处，活塞处在两圆筒的连接处，两活塞间封闭了一定量的气体，压强为。使用时将该装置放入水中，通过测量活塞相对圆筒的位置移动可测出水深。已知汽缸、活塞导热良好，不计一切摩擦，圆筒内气体可视为理想气体，外界大气压强为相当于高的水柱产生的压强，忽略水的温度变化和装置上下表面压强差。求：

将该装置放在水面下处，稳定后活塞相对汽缸移动的距离；

用该装置可以测出的水深的最大值。

17.如图，用一小型交流发电机向远处用户供电，发电机线圈匝数匝，面积，线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的总电阻，变压器都是理想变压器，升压变压器原、副线圈匝数比：：，降压变压器原、副线圈的匝数比：：，若用户区标有“，”的电动机恰能正常工作，且不计发电机内阻。求：

输电线路上的损耗电压；

电流表的读数；

交流发电机线圈匀速转动的角速度。

18.如图甲，平行导轨、固定在水平面上，左端之间接有一个的定值电阻，足够长的绝缘倾斜轨道、与平行导轨分别平滑连接于、点，导轨间距。定值电阻的右边有一个宽度方向竖直向下的磁场区域，磁感应强度随的变化规律如图乙所示。在该磁场右边有一根质量、电阻、长的导体棒置于水平导轨上，导体棒右侧处有一边界，右侧有一宽度方向竖直向下的匀强磁场区域，磁感应强度大小。时刻，导体棒在平行于导轨的水平恒力作用下从静止开始向右运动，当导体棒离开磁场区域时撤去恒力，之后与完全相同的静止导体棒发生碰撞并粘在一起滑上绝缘倾斜轨道。已知导体棒初始位置到间的轨道粗糙，棒和与轨道间的动摩擦因数均为，其它轨道光滑，导体棒运动过程中始终与导轨垂直并接触良好，。

求导体棒进入匀强磁场前通过电阻的电流大小和方向；

棒和碰后在斜面上升的最大高度；

求出导体棒最终停止的位置到的距离；

在导体棒运动的整个过程中，求定值电阻中产生的焦耳热。

答案和解析

1.【答案】

【解析】解：由热力学第二定律可知蒸汽机不能把蒸汽的内能完全转化成机械能。故A错误；

B.水黾可以停留在水面上，是由于水的表面张力作用。故B错误；

C.土壤中有很多毛细管间隙，土壤被锄松后破坏了土壤里的毛细管，从而不再发生毛细现象，使水分能保留在土壤内。故C错误；

D.在半导体材料中掺入其他元素，升温后分子热运动更加剧烈，不同分子间运动混合更好，使其他元素能更容易融入材料。故D正确。

故选D。

解答本题需将生活常识联系物理知识从理论角度出发分析生活问题。

需注意平时生活中的物理现象并联系所学知识思考。

2.【答案】

【解析】解：未接二极管前，流过电阻的电流为正弦交流电，有效值为，接二极管以后，根据二极管的单向导电性可知，有半个周期内电流为零；根据电流的热效应可得：，解得：，故，故ABD错误，C正确；

故选：。

对于正弦式交变电流，明确最大值与有效值之间的关系，对于非正弦式交变电流，根据电流的热效应即可求得有效值。

本题主要考查了交变电流的有效值计算，根据电流的热效应，对于正弦式交变电流明确最大值和有效值间的关系即可。

3.【答案】

【解析】解：根据电荷数和质量数守恒可知的质量数，电荷数：，为粒子，粒子穿透性较强，但不能轻松穿透几厘米厚的铅板，故A错误；

B.由于衰变过程中有质量亏损，所以碘原子核的质量大于氙原子核和粒子的总质量，故B正确；

C.半衰期不会受外界环境的影响而改变，故C错误；

D.半衰期是统计数据，个碘原子在万年后不一定还有个未发生衰变，故D错误。

故选：。

根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程，然后结合三种射线的特点判断；衰变的过程中存在质量亏损；半衰期与环境因素无关；半衰期是大量放射性原子衰变的统计规律。

本题考查了核反应方程、衰变以及半衰期等知识点，难度不大，关键要熟悉教材，牢记这些基本知识点。

4.【答案】

【解析】解：从到的过程中，气体体积变大，气体对外做功，理想气体温度不变，则内能不变，故A错误；

B.从到的过程中，气体做等容变化，气体不对外做功，理想气体温度增加，则内能增大，根据热力学第一定律，气体吸收热量，故B正确；

C.到的曲线为双曲线的一部分，所以气体从到的过程中，气体的压强不变，理想气体温度降低，内能减小，故C错误；

D.从到的过程中，气体压强不变，体积减小，所以气体在单位时间、单位面积上与器壁碰撞的分子数变多，故D错误；

故选：。

气体体积变大，气体对外做功；

理想气体温度不变，内能不变；

根据热力学第一定律，先判断气体做功情况，再分析气体热量变化；

图像为双曲线的一部分，气体的压强不变；

根据图像判断压强和体积变化，分析在单位时间、单位面积上与器壁碰撞的分子数变多。

本题考查学对气体做功情况、理想气体内能、热力学第一定律等规律的掌握，综合性较强，但难度不高，需要学生平时多积累熟记。

5.【答案】

【解析】解：开关闭合的瞬间，自感线圈中的电流为零，但由于线圈的自感现象，其自感电动势不为零，故A错误；

B.两支路并联，稳定时电压相同，而由乙图可知，稳定时电流也相同，断开开关后灯泡与自感线圈串联，由于自感线圈的自感电动势，则断开瞬间小灯泡将逐渐熄灭，不会闪亮，故B错误

根据闭合电路的欧姆定律，开关刚闭合瞬间，有

达到稳定状态后有

联立解得，，故C正确，D错误。

故选：。

开关闭合的瞬间，由于线圈的自感现象，其自感电动势不为零；根据自感电流变化的特点判断；根据闭合电路的欧姆定律列式即可求出电动势和内电阻。

该题结合闭合电路的欧姆定律分析自感现象，解答的关键是根据闭合电路的欧姆定律找出电动势和内电阻的关系。

6.【答案】

【解析】解：、穿过线圈的磁通量向外增加，由楞次定律可知，线圈中电流方向为顺时针，故A错误；

B、时刻穿过线圈的磁通量为，故B错误；

C、根据法拉第电磁感应定律，可得，两端的电压为，故C错误；

D、线圈中的感应电流为，故D正确。

故选：。

根据楞次定律判断线圈中感应电流方向；根据磁通量公式求线圈的磁通量；根据法拉第电磁感应定律求出线圈产生的感应电动势大小，根据电压分配规律求两端的电压，由闭合电路欧姆定律求感应电流大小。

本题是电磁感应中电路问题，要明确哪部分电路相当于电源，哪部分是外电路。要知道公式中是有效面积。

7.【答案】

【解析】解：设变压器原、副线圈两端的电压分别为、，变压器原、副线圈两端的电压分别为、，流过的电流为，根据原、副线圈两端的电压比与匝数比的关系有

解得

，

由于变压器、均为理想变压器，则有

输电线上损失的电压为

电线上的等效电阻消耗的功率为

，故ABD错误，C正确。

故选：。

根据变压比确定升压变压器的输出电压和输出电流，进而得到降压变压器的输出电流，然后根据功率公式即可得到用户端得到的电功率。

明确功率和电压、电流之间的关系是解题的基础，然后根据电压、电流与匝数的关系即可求解。

8.【答案】

【解析】解：、棒向右做切割磁感线运动，产生感应电流，受到向左的安培力而做减速运动，棒受到向右的安培力而向右做加速运动，当两棒速度相等时，穿过回路的磁通量不变，不再产生感应电流，两棒不受安培力，以相同速度做匀速运动，即两棒最终的速度大小相等，方向相同，故A错误；

B、两棒受到安培力大小相等，方向相反，作用时间相同，由知安培力的冲量方向不同，故B错误；

C、设最终两棒的速度为。由于两棒组成的系统合外力为零，所以两棒组成的系统动量守恒，取向右为正方向，由动量守恒定律得

，解得：

设棒产生的焦耳热为，根据能量守恒定律有：，解得：，故C错误；

D、对棒，取向右为正方向，根据动量定理有：

通过棒某横截面的电荷量为，联立解得：，故D正确。

故选：。

分析两棒的受力情况，判断运动情况。两棒受到安培力大小相等，方向相反，根据冲量定义式分析安培力冲量关系。根据动量守恒定律求两棒最终的速度大小，由能量守恒定律求棒产生的焦耳热。对棒，根据动量定理求通过棒某横截面的电荷量。

本题是双杆问题，关键要正确分析两棒的运动情况，知道两棒组成的系统遵守动量守恒定律和能量守恒定律。在电磁感应中，常常运用动量定理求电荷量。

9.【答案】

【解析】解：当分子力为零的时候，分子间势能有最小值，则由图像可知，虚线为图线，实线为图线，故A正确；

B.为平衡位置，当分子间距离时，甲、乙分子间作用力将表现为斥力，故B错误；

C.乙分子从到的过程中，分子间作用力表现为引力且先增大后减小到，因此加速度也是先增大后减小到；到的过程中，分子力表现为斥力，且逐渐增大，即反向加速度逐渐增大，因此可知，乙分子从到的过程中，加速度先增大，后减小，再增大，故C错误；

D.乙分子从到的过程中分子势能减小，从到的过程中，分子势能增大，因此可知，乙分子从到的过程中，分子势能先减小后增大，故D正确。

故选：。

本题入手点应是分子力及分子势能的关系：，分子力表现为引力，，分子力表现为斥力；当从无穷大开始减小，分子力做正功，分子势能减小，当减小到继续减小，分子力做负功，分子势能增大，所以两分子由无穷远逐渐靠近直至距离最小的过程中分子势能先减小，后增大，当分子力为零的时候，分子势能具有最小值。

本题考查分子势能与分子力的关系，应注意，分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增大，掌握这一特点即可完成作答。

10.【答案】

【解析】解：由题意，一群处于某激发态的氢原子向低能级跃迁时可辐射出种频率的光子，则由氢原子跃迁时辐射光子的种数，可知，这群氢原子处于第三能级，而要使处于该能级的氢原子发生电离，则所吸收的能量必须大于该能级能量的绝对值，即必须大于，故AB错误，CD正确。

故选：。

从高轨道向低轨道跃迁时减少的能量以光子的形式辐射出去，辐射光子的种类可以数学组合公式计算；根据电离的条件判断。

解决本题的关键知道能级间跃迁时辐射或吸收的光子能量等于两能级间的能级差，知道电离的条件。

11.【答案】

【解析】解：由图可知，该电压为反向电压，根据动能定理可得

由爱因斯坦的光电效应方程可得

整理得

可知当电压为零时，故A正确；

B.当为零时，有，即，故B正确；

由，可知，图像的斜率为，则可知，增大入射光的频率，图像的斜率不变，故C正确，D错误。

故选：。

结合光电效应方程与图像的关系，结合图像的斜率与截距可求得逸出功的表达式以及斜率的意义。

解决本题的关键知道光电效应的条件，以及掌握光电效应方程，与图像联系起来求得对应物理量。

12.【答案】

【解析】解：设理想变压器原副线圈的匝数比为时，电阻消耗的功率最大，此时通过的电流为，由

得原线圈中的电流为

变压器副线圈两端的电压为，由

得

原线圈电路中，电源电压满足

得

代入数据解得

由数学知识可知，当

即时电阻消耗的功率最大，电流的最大值为

由电功率公式得到电阻消耗的最大功率为，故AC正确，BD错误。

故选：。

变压器的电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，输入功率等于输出功率，结合欧姆定律和电功率的公式分析。

本题考查了变压器的构造和原理，掌握住理想变压器的电压、电流和匝数之间的关系是解题的关键。

13.【答案】

【解析】解：本实验步骤为：配制酒精油酸溶液测定一滴酒精油酸溶液的体积题图中的准备浅水盆形成油膜一描绘油膜边缘，测量油膜面积一计算分子直径

故实验步骤为：

将油酸分子看成球形，属于理想化模型，而引入质点的概念和引入理想气体的概念采用的方法也是理想化模型，引入质点的概念是理想化模型，重心是等效法，研究加速度与力或质量关系的实验采用的是控制变量法。故AB正确，CD错误。

故选：。

一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为

油酸分子直径为

故答案为：；；。

根据实验步骤分析判断；

根据理想化模型法特点分析判断；

根据浓度计算一滴油酸体积，根据体积公式计算油酸分子直径。

本题考查用“油膜法”估测油酸分子的大小实验，要求掌握实验原理和实验方法。

14.【答案】少

【解析】解：观察变压器的铁芯，它的结构是绝缘的硅钢片叠成，之所以做成这种结构，一方面是防止磁漏，另一方面昼量减少涡流造成的能量损失，故C正确，AB错误。

故选：。

观察两个线圈的导线，发现粗细不同，根据

可知，匝数少的电流大，则导线越粗，即导线粗的线圈匝数少。

实验中需要运用的科学方法是控制变量；故A正确，BC错误。

故选：。

若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数的关系

原副线圈的匝数之比为：，用电压表测得副线圈的两个接线柱之间的电压为，则原线圈的电压为。考虑到不是理想变压器，有漏磁等现象，则原线圈所接的电源电压大于，可能为；

故选C。

故答案为：；少；；。

根据变压器的构造分析判断；

根据变压器的规律分析判断；

根据控制变量法的特点分析判断；

根据变压器规律和能量损失分析判断。

本题关键掌握变压器的构造、规律和实验方法。

15.【答案】解：根据核反应过程满足质量数和电荷数守恒，该核反应的反应方程式为

该核反应的质量亏损为

该核反应释放的核能为

即

两个氘核正碰而发生核聚变过程，满足动量守恒，设中子的速度大小为，氦核的速度大小为，由于碰撞前的总动量为零，则有

又

故

解得生成核的动能为

答：核反应的反应方程式为；

核反应释放的核能为；

生成核的动能为

【解析】据题中的已知条件和核反应过程满足质量数和电荷数守恒就可写出核反应方程；

核反应过程中存在质量亏损，据爱因斯坦的质能方程的定义可解出释放的核能；

两氘核以相同的动能对心正碰，故碰撞前后动量守恒即可解出氦核的动能。

掌握核反应方程的书写规范与规律；会计算核反应中的能量问题；碰撞前后遵循动量守恒，据已知条件即可解出。

16.【答案】解：设稳定后活塞相对汽缸移动的距离为。

以气缸中封闭的气体为研究对象，则气体的初状态为：，

当汽缸放入水下后气体的状态为：，

据题可知，高的水柱产生的压强

根据玻意耳定律可知：

解得：

设所测量的最大水深为。

当达到测量的最大深度时，活塞刚好到达两圆桶的连接处，则气体此时的状态为：，

其中

根据玻意耳定律可知：

解得：

即所测量的最大深度为。

答：稳定后活塞相对汽缸移动的距离为；

用该装置可以测出的水深的最大值为。

【解析】以气缸中封闭的气体为研究对象，列出初末状态参量，根据得到汽缸放入水下后气体的压强。再运用玻意耳定律求解。

当达到测量的最大深度时，活塞刚好到达两圆桶的连接处，再用同样的方法求解水深的最大值。

解答本题的关键要知道封闭气体的压强等于大气压强与水柱产生的压强之和，列出初末状态参量，根据玻意耳定律解答。

17.【答案】解：设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机恰能正常工作，

则

根据理想变压器原副线圈电流与匝数关系可知

代入数据解得：

则输电线路上的损耗电压为

根据理想变压器原副线圈电流与匝数关系可知

代入数据解得，升压变压器原线圈电流为，则电流表的读数为。

根据理想变压