山东省泰安市2022-2023学年高二下学期期中物理试题（解析版）

高二年级考试物理试题一、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.普朗克在研究黑体辐射的基础上，提出了能量子理论，开创了物理学的新纪元。关于量子，下列说法正确的是（）A.是类似于质子、电子的微观粒子 B.是一种高科技材料C.是一个数量级的常量 D.表示微观世界的不连续性观念【答案】D【解析】【详解】普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元。量子不是类似于质子、电子的微观粒子，不是一种高科技材料，不是一个数量级的常量，表示微观世界的不连续性观念。故选D。2.下列说法正确的是（）A.布朗运动就是液体分子的无规则运动B.当分子间的引力与斥力平衡时，分子势能最小C.一个气体分子的体积等于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比D.热量一定是从内能大的物体传递到内能小的物体【答案】B【解析】【详解】A．液体中的布朗运动就是固体小颗粒的无规则运动，A错误；B．当分子间的引力与斥力平衡时，分子势能最小，B正确；C．气体摩尔体积与阿伏加德罗常数之比为一个气体分子所占据的空间，而非一个气体分子的体积，C错误；D．热量一定是自发的从温度高的物体传递到温度低的物体，D错误。故选B。3.某原子研究实验室发生放射性同位素泄漏事故。已知该元素的半衰期为7天，总放射量为人体最大允许量的8倍，则研究人员至少需等待几天后才能进入该实验室（）A.7天 B.14天 C.21天 D.28天【答案】C【解析】【详解】设放射性同位素的总量为，则人体最大允许量为，半衰期为，由半衰期公式可知故当时，可得故有即研究人员至少需等待21天后才能进入该实验室。故选C。4.下列关于电磁场和电磁波说法正确的是（）A.变化的磁场在周围的空间一定产生变化的电场B.电磁波是横波，不能在真空中传播C.紫外线的频率比可见光高，医学中常用于杀菌消毒，但长时间照射人体可能损害健康D.射线射线和射线是三种波长不同的电磁波【答案】C【解析】【详解】A．均匀变化的磁场在周围的空间产生稳定的电场，因此变化的磁场在周围的空间不一定产生变化的电场，A错误；B．电磁波横波，能在真空中传播，B错误；C．紫外线的频率比可见光高，医学中常用于杀菌消毒，但长时间照射人体可能损害健康，C正确；D．射线、射线分别是高速氦原子核和高速电子流，射线是电磁波，D错误。故选C。5.关于核反应的知识，下列说正确的是（）A.是聚变方程B.核反应方程是U核裂变的许多核反应中的其中一个C.一个静止的硒核发生衰变，，反应生成粒子的总质量等于硒核的质量D.，X是中子【答案】B【解析】【详解】A．是元素人工转变方程，不是聚变方程。A错误；B．核反应方程是U核裂变的许多核反应中的其中一个，B正确；C．衰变放出能量，质量发生亏损，C错误；D．根据核反应过程满足质量数和电荷数守恒，可知X的质量数为4，电荷数为2，则X是粒子，D错误。故选B。6.在如图甲所示的电路中，电感线圈的直流电阻可忽略不计，闭合开关S后一段时间电路达到稳定状态。时刻断开开关S，LC振荡电路中产生电磁振荡，LC振荡电路随时间变化的规律如图乙所示（其纵轴表示的物理量未标出）。下列说法正确的是（）A.时刻，电流最大B.将自感系数L和电容C同时增大为原来的2倍，电磁振荡的频率不变C.图乙可以表示电容器两板间电压随时间变化的图像D.图乙可以表示电感线圈中的磁场磁感应强度随时间变化的图像【答案】C【解析】【详解】A．时刻断开开关S，线圈中的电流最大，电容的电荷量为零，时刻，电容充电完毕，电荷量最大，线圈中的电流为零，A错误；B．电磁振荡的频率公式为将自感系数L和电容C同时增大为原来的2倍，电磁振荡的频率变为原来一半，B错误；C．零时刻，电容的电荷量为零，电压为零，故图乙可以表示电容器两板间电压随时间变化的图像，C正确；D．零时刻，线圈中的电流最大，磁感应强度最大，故图乙不可以表示电感线圈中的磁场磁感应强度随时间变化的图像，D错误。故选C。7.用中子轰击静止的锂核，核反应方程为。已知光子的波长为，锂核的比结合能为，氦核的比结合能为，氚核的比结合能，普朗克常量为h，真空中光速为c，下列说法中正确的是（）A.该核反应放出的核能 B.该核反应放出的核能C.该核反应放出的核能 D.该核反应放出的核能【答案】D【解析】【详解】AB．光子的能量不等于该核反应释放的核能。AB错误；CD．因为锂核的结合能为，氦核的结合能为，核的结合能，则该核反应放出的核能C错误，D正确。故选D。8.如图所示，一长度气缸固定在水平地面上，通过活塞封闭有一定质量的理想气体，活塞与缸壁的摩擦可忽略不计，活塞的截面积。活塞与水平平台上的物块A用水平轻杆连接，A的质量为，物块与平台间的动摩擦因数。开始时活塞距缸底，缸内气体压强等于外界大气压强，温度。现对气缸内的气体缓慢加热，，则（）A.物块A开始移动时，气缸内的温度为B.物块A开始移动时，气缸内的温度为C.活塞从图示位置到达气缸口的过程中气体对外做功D.活塞从图示位置到达气缸口的过程中气体对外做功【答案】D【解析】【详解】AB．初态气体温度T1=300K物块A开始移动时根据查理定律可知解得T2=390K=117℃选项AB错误；CD．活塞从图示位置到达气缸口的过程中气体对外做功选项C错误，D正确。故选D。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.下列说法正确的是（）A.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的玻璃片，玻璃片背面化的蜂蜡呈椭圆形B.脱脂棉脱脂的目的在于使它从不被水浸润变为可以被水浸润，以便吸取药液C.改进内燃机结构，提高内燃机内能转化率，最终可能实现内能完全转化为机械能D.一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行【答案】BD【解析】【详解】A．玻璃为非晶体，热学性质各向同性，烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的玻璃片，玻璃片背面化的蜂蜡呈圆形。A错误；B．脱脂棉脱脂的目的在于使它从不被水浸润变为可以被水浸润，以便吸取药液，B正确；C．根据热力学第二定律，热机的效率不可能到达100%，则即使改进内燃机结构，提高内燃机内能转化率，最终也不可能实现内能完全转化为机械能，C错误；D．一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，D正确。故选BD。10.图甲为氢原子的能级图，大量处于m激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，这些光子照射到图乙电路中光电管阴极K上，调节滑动变阻器，发现当电压表示数大于或等于时，电流表示数为零。已知阴极K的逸出功为，下列说法正确的是（）A.阴极K产生的光电子的最大初动能为B.阴极K产生的光电子的最大初动能为C.D.【答案】AC【解析】【详解】AB．由题意知遏止电压为设阴极K产生的光电子的最大初动能为，由动能定理得A正确，B错误；CD．大量处于m激发态的氢原子跃迁时，其中频率最高的光子能量为又因为大量处于激发态的氢原子跃迁时，其中频率最高的光子能量为故C正确，D错误。故选AC。11.一定质量的理想气体从状态a开始，经历等温或等容过程ab、bc、cd、da回到原状态，其图像如图所示，其中对角线ac的延长线过原点O。下列判断正确的是（）A.气体在a、c两状态的压强相等B.在过程ab中外界对气体做的功大于在过程cd中气体对外界做的功C.在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体内能的增加量D.在过程bc中气体向外界放出的热量小于在过程da中从外界吸收的热量【答案】AB【解析】【详解】A．根据气体状态方程得V-T图像的斜率a、c两状态在同一过原点的直线上，压强相等。A正确；B．根据线的斜率的倒数与压强成正比，可知ab段的压强始终都比cd段的压强大，而两段体积变化相同，根据可知过程ab中外界对气体做的功应大于在过程cd中气体对外界做的功，B正确；C．过程da中，体积不变，外界对气体做功由热力学第一定律，在过程da中气体从外界吸收的热量等于气体内能的增加量。C错误；D．过程da和bc中，体积不变，外界对气体做功状态a状态b温度相同，气体内能相同；状态d状态c温度相同，气体内能相同。由热力学第一定律，在过程bc中气体向外界放出的热量等于在过程da中从外界吸收的热量。D错误。故选AB。12.2022年北京冬奥会深刻体现了“绿色环保”的理念。我国张北地区有丰富的风力资源，张北可再生能源示范项目将风能转化为清洁电力，并入冀北电网，再输向北京、延庆、张家口三个赛区。现有一小型风力发电机通过如图甲所示输电线路向北京赛区某场馆1000个额定电压为、额定功率为的LED灯供电。当发电机输出如图乙所示的电压时，赛区的LED灯全部可以正常工作。已知输电导线损失的功率为赛区获得总功率的，输电导线的等效电阻为。则下列说法正确的是（）A.风力发电机的转速为B.风力发电机内输出的电能为C.升压变压器原、副线圈匝数比为D.若关掉部分LED灯，将变大【答案】ACD【解析】【详解】A．由图乙可知，交流电的频率为因此风力发电机的转速故A正确；B．1000个额定功率为的LED灯正常工作时，电功率而输电线上损失的功率所以风力发电机功率为，因此风力发电机输出的电能故B错误；C．输电线路损失的功率，根据可得，输电线上电流即升压变压器次级电流为升压变压器原线圈电流因此升压变压器原、副线圈匝数比选项C正确；D．若关掉部分LED灯，则降压变压器次级功率减小，初级功率减小，导线上的电流减小，导线上功率电压损失减小，降压变压器初级电压变大，则次级电压将变大，选项D正确。故选ACD。三、非选择题：本题共6小题，共60分。13.在新能源汽车中，纯电动汽车占总量的以上。纯电动汽车是一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车，蓄电池的安全性至关重要，主要体现在对其温度的控制上，当电池温度过高时，必须立即启动制冷系统进行降温。图甲是小明设计的模拟控温装置示意图，电磁继电器与热敏电阻、滑动变阻器串联接在电压为的电源两端。当电磁铁线圈（电阻不计）中的电流I大于或等于时，衔铁被吸合，热敏电阻置于温度监测区域，其阻值，与温度t的关系如图乙所示，滑动变阻器的最大阻值为。（1）图甲中应将b端与___________端相连；（2）若设置电池温度为时启动制冷系统，则滑动变阻器阻值应为_________；（3）该电路可设置启动制冷系统的最高温度是___________。【答案】①.c②.150③.74【解析】【详解】（1）[1]由题意可知，当控制电路电流达到时衔铁被吸合，制冷系统工作，所以图甲中，应将b端与c端相连。（2）[2]若设置电池温度为启动制冷系统，由图乙可知，当温度为时，Rt的阻值为100Ω，此时控制电路的总电阻由串联电路的电阻规律，滑动变阻器接入的电阻为RP=R-Rt=250Ω-100Ω=150Ω（3）[3]当滑动变阻器的最大阻值为200Ω时，热敏电阻的阻值Rt′=R-RP′=250Ω-200Ω=50Ω由图乙可知此时对应的温度为，所以此时该电路可设置启动制冷系统的最高温度是。14.用DIS研究一定质量气体在温度不变时压强与体积关系的实验装置如图甲所示，用一个带有刻度的注射器及DIS实验系统来探究气体的压强与体积的关系。实验中气体的质量保持不变，气体的体积可由注射器刻度直接读出，气体的压强由图中压强传感器等计算机辅助系统得到，请回答下列有关问题。

（1）甲同学在做本实验时，按实验要求组装好实验装置，然后缓慢推动活塞，使注射器内空气柱从初始体积减为。实验共测出五组数据，每次体积值直接从注射器的刻度读出并输入计算机，同时由压强传感器测得对应体积的压强值。实验完成后，计算机屏幕上显示出如下表所示的实验结果：序号（组）1234520.018.016.014.012.01.021.131.381.451.68以上测量数据可能错误的是第___________组；（2）乙同学实验操作规范正确，根据实验数据画出如图乙所示的图线，图线不过坐标原点，则图中C代表_________。（3）丙同学根据测量的数据，绘出图像如图丙所示。图线的上端出现了一小段弯曲，产生这一现象的可能原因是______________________。（4）丁同学实验时缓慢推动活塞压缩气体，记录4组注射器上的刻度数值V，以及相应的压强传感器示数p。在采集第5组数据时，压强传感器的软管脱落，重新接上后继续实验，又采集了4组数据，其余操作无误。绘出的关系图像应是___________。A．B．C．D．【答案】①.3②.压强传感器与注射器之间的管中气体③.实验过程中出现漏气##气体温度降低##压强传感器与注射器之间的管中气体影响④.B【解析】【详解】（1）[1]五组实验数据，压强和体积的乘积分别为20.40、20.34、22.08、20.30、20.16。根据玻意耳定律，一定质量的理想气体，在温度不变的情况下，压强和体积的乘积不变。第1、2、4、5组数据在测量误差范围内，第3组测量数据可能错误。（2）[2]实验时气体的实际体积比注射器刻度值V大V0，根据p（V＋V0）=CC为定值，则V=-V0如果实验操作规范正确，但如题图丙所示的V­图线不过原点，则V0代表注射器与压强传感器连接部位的气体体积。（3）[3]丙同学根据测量的数据，绘出图像如图丙所示。图线的上端出现了一小段弯曲，产生这一现象的可能原因是实验过程中出现漏气（或气体温度降低、压强传感器与注射器之间的管中气体影响）（4）[4]根据pV=C可知V=，当气体质量不变时V与成正比，当气体质量发生改变后（质量变小），V与还是成正比，但此时的斜率发生变化，即斜率比原来小。故选B。15.如图所示，匀强磁场的磁感强度为，边长为的正方形线圈abcd，匝数匝，线圈电阻为。绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动，角速度。求：（1）从图示位置开始计时，线框内感应电动势e的瞬时表达式；（2）从图示位置转过的过程中，通过导线横截面的电量为多少？（3）从图示位置转过的过程中，驱动力对线圈做的功为多少？【答案】（1）；（2）8C；（3）【解析】【详解】（1）感应电动势最大值图示位置线圈平面与中性面垂直，从图示位置开始计时，线框内感应电动势瞬时表达式为（2）从图示位置转过的过程中，通过导线横截面的电量为（3）该交变电流的有效值为从图示位置转过的过程中，驱动力对线圈做的功为16.图1所示的电磁炉可视为一个变压器，炉盘相当于原线圈，锅体既是副线圈又是负载，通过电磁感应产生涡流来加热食物。现将电磁炉看做一个理想变压器，工作原理图简化为图2。已知原、副线圈的匝数比为n，交变电源的电压有效值恒定为U，炉盘中配有定值电阻，阻值为，锅体回路中的电阻相当于负载。（1）若通过定值电阻的电流为I，求锅体中感应电动势的有效值；（2）若锅体的等效电阻为R，求炉盘中的电流大小；（3）更换不同锅体，相当于调节负载电阻，求锅体等效电阻为多大时发热功率最大。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）电阻的电流为I，则原线圈两端电压根据解得锅体中感应的电动势有效值（2）原线圈中满足副线圈中满足又因为联立解得（3）锅体产热的功率因此当锅体时发热功率最大。17.一导热良好的U形细玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，初始时，管内水银柱及空气柱长度如图所示。现从左侧管中缓慢加入水银，直至管内两边水银柱高度相等时为止。已知玻璃管的横截面积处处相同，大气压强，环境温度不变。求：（1）此时右侧管内气体的长度；（2）加入的水银在管中的长度；（3）若此时在左侧管口装上一光滑活塞，用力向下缓慢推活塞，直至两侧水银面高度差为，在活塞向下移动过程中，没有发生气体泄漏；求活塞向下移动的距离（保留两位有效数字）。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）右管中被封气体，设U形管的横截面积为S，初状态两边汞柱高度相等时根据玻意耳定律，得解得（2）加入水银的长度解得（3）刚放活塞时，右侧气体下压活塞稳定后根据玻意耳定律，得解得左侧气体，刚开始下压活塞稳定后根据玻意耳定律，得解得活塞向下移动的距离解得18.如图甲所示，一容器由横截面积分别为和S、长度均为L