山东省潍坊市2023-2024学年高二下学期期末测试物理试卷（解析版）

第第页高二物理注意事项：1．答题前，考生先将自己的学校、姓名、班级、座号、考号填涂在相应位置。2．选择题答案必须使用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须使用0.5毫米黑色签字笔书写，绘图时，可用2B铅笔作答，字体工整、笔迹清楚。3．请按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁，不折叠、不破损。一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.放射性核素治疗（RNT）是将放射性核素聚集在病变部位，利用电离辐射生物效应杀伤病变组织。钇是近年来备受关注的射线核素，已知忆的半衰期是64小时，若取这种元素2g，经过8天后，发生衰变的元素质量为（）A.1.75g B.1.50g C.0.25g D.0.50g【答案】A【解析】【详解】根据题意知经过8天后，发生的衰变次数为故衰变后剩余的元素质量为故发生衰变的元素质量为1.75g。故选A。2.如图所示，某兴趣小组，设计了一种“肥皂动力小船”，将小船静置在水中，用滴管在小船的尾部开口处滴入一滴肥皂水，小船即可快速向前运动。已知肥皂可以减小液体的表面张力，下列说法正确的是（）A.小船静置在水中时，不会受到液体表面张力的作用B.表面层中分子密度大于液体内部分子密度C.小船之所以会运动，是因为滴在小船尾部的肥皂水对小船施加了向前的推力D.小船之所以会运动，是因为水的表面张力对船有向前的作用力【答案】D【解析】【详解】A.水与空气接触的表面层存在表面张力，由于表面层水分子间距略大于平衡距离，所以表面层水分子间的引力大于斥力，对外表现为引力，即表面张力，小船静置在水中时，受到液体表面张力是平衡的，故A错误；B.由于表面层水分子间距略大于平衡距离，表面层中分子密度小于液体内部分子密度，故B错误；CD.小船之所以会运动，是因为滴在小船尾部的肥皂水破坏了该位置的液体表面张力，使之明显减小，导致小船所受的整体的液体表面张力不再平衡，小船受到向前的表面张力大于向后的表面张力，所以小船会向前运动，故C错误，D正确。故选D。3.2024年4月12日，我国“人造太阳”获重大突破。“人造太阳”的工作原理是在大型环状真空容器中注入少量氢的同位素氘和氚，通过高温和高压使其产生等离子体，然后进行加温加压使其发生核反应，同时产生巨大的能量，核反应方程为。下列说法正确的是（）A.X是正电子B.该反应属于衰变C.反应后原子核的总质量小于反应前原子核的总质量D.原子核的比结合能小于原子核的比结合能【答案】C【解析】【详解】A．根据核反应质量数和电荷数守恒，核反应方程为可知X是中子，故A错误；B．该反应属于核聚变，故B错误；C．核反应放出能量，根据质能方程可知反应后原子核的总质量小于反应前原子核的总质量，故C正确；D．原子核更稳定，原子核的比结合能大于原子核的比结合能，故D错误。故选C。4.一物体在水平面上做直线运动，运动图像如图所示，下列说法正确的是（）A.若为图像，则物体做匀减速直线运动B.若为图像且物体初速度为零，则在时间内，Q时刻物体的速度最大C.若为图像，则图像中除P点外任意点的纵坐标均表示该时刻的瞬时速度D.若为图像，则物体做匀变速直线运动【答案】B【解析】【详解】A．若为图像，斜率为速度不变，则物体做匀速直线运动。故A错误；B．由图可知，物体先做加速度减小的加速运动，再做加速度增大的减速运动，则Q时刻速度最大。故B正确；C．若为图像，则图像中除P点外任意点的纵坐标均表示这段时间内的平均速度。故C错误；D．若物体做匀变速直线运动，由得可知图像不是直线。故D错误。故选B。5.在匀强磁场中一静止的氡核衰变时放出粒子和钋核，其运动轨迹均在与磁场垂直的平面内，氡核、粒子、钋核的比结合能分别是、、，衰变释放的核能为。若释放的核能全部转化为粒子和钋核的动能，下列说法正确的是（）A.B.C.粒子运动的轨道半径大于钋核的轨道半径D.粒子和钋核的动能之比为【答案】C【解析】【详解】A．生成核稳定，则比结合能大，即故A错误；B．释放的核能故B错误；C．衰变过程，由动量守恒得可知生成核动量大小相等。它们在磁场中运动，由合力提供向心力解得由于两核动量大小相等，又在同一磁场，则电荷量小的半径大，即粒子运动的轨道半径大。故C正确；D．根据公式可知粒子和钋核的动能之比等于速度比，而速度与质量成反比，则动能之比为。故D错误。故选C。6.图甲是用a、b两种单色光分别照射同一光电管的阴极，得到的光电流I与光电管两端电压U的关系图，图乙是c、d两种金属的遏止电压与入射光频率v之间的关系图，则（）A.a光的光子能量大于b光的光子能量B.图甲中电压为时，a光照射时单位时间到达光电管阳极的光电子个数比b的多C.用a光照射c、d金属，若c能发生光电效应，则d一定也可以发生光电效应D.若用b光照射d金属能发生光电效应，当增加b光的强度，d金属的遏止电压增大【答案】B【解析】【详解】A.由图甲可知，b光照射光电管时反向截止电压大，使其逸出的光电子最大初动能大，所以b的频率大，光子的能量大。故A错误；B．a光照射时，饱和光电流大，则a单位时间到达光电管阳极的光电子个数比b的多。故B正确；C．由得可知，当遏止电压为0时，对应是金属的截止频率。由图可知，则用a光照射c、d金属，若c能发生光电效应，则d可能发生光电效应。故C错误；D．遏止电压与光照强度无关，因此当增加b光的强度，d金属的遏止电压不变。故D错误。故选B。7.2024年6月24日中国滑板街头巡回赛（杭州站）圆满落幕。一运动员在side（使用滑板在障碍上横向滑动）落地后，在地面上做匀减速滑行，地面上等间距的画有标记a、b、c、d、e等，如图所示，已知相邻标记间距为2m，现测出他从a标记运动到b标记用时0.4s，从b标记运动到c标记用时0.6s，运动员及滑板可视为质点，则该运动员（）A.滑行加速度大小为3m/s2 B.经过b标记的瞬时速度为4.0m/sC.经过2s后与a标记的距离为 D.不能经过d标记【答案】D【解析】【详解】A．根据平均速度公式得滑行的加速度大小为A错误；B．经过b标记的瞬时速度为B错误；CD．根据平均速度公式得解得运动员的运动时间为运动员的最大位移为运动员从a点开始，经过1.7s停止在距离a点4.82m处，越过了处，未到达d点停止，2s末与a点的距离为4.82m，大于，C错误，D正确。故选D。8.图甲为桶装纯净水使用压水器供水的示意图，图乙是简化的原理图。当手按下压水器时，压水器中的活塞打开，外界空气压入桶内，放手后，压水器活塞关闭。已知桶底横截面积，容积为20L。现桶内有10L水，初始时出水管竖直部分内外液面相平，出水口与桶内水面的高度差，空气可视为理想气体。出水管的体积与桶内水的体积相比可忽略不计，水的密度，外界大气压强，重力加速度g取。设桶内气体温度不变，压出5L水后，出水管中的液面恰好在出水管顶部，则压入外界空气的体积为（）A.5.45L B.5.60L C.5.75L D.6.00L【答案】B【解析】详解】设流出5L水后，液面下降Δh，则此时瓶内气体压强p2=p0+ρg（h+Δh）体积V2=V0+V1=15L设瓶内气体在外界压强下的体积为V′，则p2V2=p0V′初始状态瓶中气体压强为p0，体积为V0，所以ΔV=V′-V0联立解得ΔV=5.60L故选B。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9.一定质量的理想气体从状态a开始，经历四个过程、、、回到初状态，其图像如图所示。下列说法正确的是（）A.过程气体吸收的热量大于内能的增加量B.过程，单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数变少C.状态a的分子密集程度小于状态c的分子密集程度D.的整个循环过程中，外界对气体做正功【答案】CD【解析】【详解】A．由得可知，图线的斜率与气体体积有关。过程，图线斜率不变，则气体体积不变，外界对气体不做功。根据热力学第一定律可知，气体吸收的热量等于内能的增加量。故A错误；B．过程，温度不变，压强增大，则体积减小，单位体积内的分子数增加，则单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数变多。故B错误；C．状态a的斜率小于状态c的斜率，则状态a的体积大于状态c的体积，可知状态a的分子密集程度小于状态c的分子密集程度。故C正确；D．由图可知，d到a体积增大，气体对外做正功；b到c体积减小，外界对气体做正功。两次体积变化量相同，但体积减小过程中的平均压强大，则做功多。所以整个过程是外界对气体做正功。故D正确。故选CD。10.玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱，其能级图如图所示。在氢原子光谱中，有不同的线系，其中最典型的是巴尔末系，是氢原子在跃迁时发出一系列不同波长的光，其波长可以用巴尔末公式（，4，5，……）来计算，式中R为里德伯常量，下列说法正确的是（）A.如果大量氢原子处在能级，能辐射出3种不同波长的光，其中波长最短的光是能级向能级跃迁时发出的B.要使处于激发态的氢原子电离，它需要吸收的能量至少为10.2eVC.巴尔末公式只包含了氢原子的部分光谱线D.巴尔末公式时计算出的氢原子光谱的谱线，是能级向造成的能级跃迁造成的【答案】AC【解析】【详解】A．如果大量氢原子处在能级，能辐射出3种不同波长的光，其中波长最短的光是能级向能级跃迁时发出的，A正确；B．要使处于激发态的氢原子电离，它需要吸收的能量至少为3.4eV，B错误；C．巴尔末公式只包含从高能态跃迁到第2能级时，放出的光子，因此只包含了氢原子的部分光谱线，C正确；D．巴尔末公式时计算出的氢原子光谱的谱线，是能级向的能级跃迁造成的，D错误。故选AC。11.一足够长木板置于水平地面上，二者间的动摩擦因数为。时，木板在水平恒力作用下，由静止开始向右运动。某时刻，一小物块以与木板等大、反向的速度从右端滑上木板。已知到的时间内，木板速度v随时间t变化的图像如图所示，其中g为重力加速度大小。时刻，小物块与木板的速度相同。下列说法正确的是（）A.从时刻到小物块刚滑上木板时，木板的对地位移为B.小物块和木板间的动摩擦因数为C.在时间内，小物块相对木板的位移大小为D.在时间内，小物块相对木板的位移大小为【答案】BD【解析】【详解】A．图像的斜率表示加速度，可知时刻木板的加速度发生改变，故可知小物块在时刻滑上木板，故A错误；B．结合图像可知时刻，木板的速度为设小物块和木板间动摩擦因数为，由题意可知物体开始滑上木板时的速度为负号表示方向水平向左，物块在木板上滑动的加速度为经过时间与木板共速此时速度大小为，方向水平向右，故可得解得故B正确；CD．在时间内，根据图像可知木板的位移为物块的位移为小物块相对木板的位移大小为故D正确，C错误。故选BD。12.ETC是高速公路上不停车电子收费系统的简称。如图所示，某汽车以的速度在道路上行驶，要过收费站时，如果汽车走人工收费通道，需要在收费站中心线处停下，经30s缴费后，再匀加速至匀速行驶；如果汽车走ETC通道，需要在中心线前方12m处匀减速至4m/s后匀速行驶到中心线，再匀加速至匀速行驶。设汽车减速和加速时的加速度大小均为，车辆可看作质点，下列说法正确的是（）A.走ETC通道，从开始减速到车速恢复过程的位移为396mB.走ETC通道，从开始减速到车速恢复过程的平均速度为C.走ETC通道比走人工通道节省35sD.过收费站前有两辆汽车均以72km/h的速度并排行驶，按题中运动规律分别走ETC和人工通道，车速均恢复到72km/h时两车沿运动方向相距696m【答案】AD【解析】【详解】汽车匀速行驶的速度AB．利用逆向思维，走ETC通道从减速过程经历的时间走ETC通道匀速过程的时间走ETC通道加速至过程的时间可知，走ETC通道从开始减速到恢复正常行驶的过程中用时为走ETC通道减速过程经历的位移走ETC通道匀速过程的位移为走ETC通道加速至过程的位移可知，走ETC通道从开始减速到恢复正常行驶的过程中位移为走ETC通道，从开始减速到车速恢复过程的平均速度为故A正确，B错误；C．利用逆向思维，走人工通道减速过程的时间走人工通道加速过程的时间则走人工通道从开始减速到恢复正常行驶的过程中用时是走人工通道减速过程的位移走人工通道加速过程的位移走人工通道减速与加速过程总位移为走ETC通道400m位移所需的时间则走ETC通道比走人工通道节省的时间故C错误；D．根据上述可知，若过收费站前有两辆汽车均以72km/h的速度并排行驶，按题中运动规律分别走ETC和人工通道，车速均恢复到72km/h时两车沿运动方向相距故D正确。故选AD。三、非选择题：本题共6小题，共60分。13.某兴趣小组，利用如图甲所示的装置验证“气体体积随温度变化的关系”。实验前，用注射器抽取一定质量的气体，用橡胶塞封住注射器下端，已知活塞的重力大于活塞与注射器间的摩擦力。用支架将封有一定质量气体的注射器和温度传感器固定在盛有热水的烧杯中。实验过程中，随着水温的缓慢下降，记录多组气体温度和体积的数据。（1）不考虑漏气因素，符合理论预期的图线是______。A. B.C. D.（2）下列有助于减小实验误差的操作是______。A.实验前测量并记录环境温度B.实验前测量并记录大气压强C.实验前测量并记录注射器活塞的质量D.待温度示数稳定后才记录数据（3）某同学测得多组体积V和温度T的数据后，在坐标平面上描点作图，因过程中注射器漏气，则作出的图线应为乙图中的______（选填“①”或“②”）。【答案】（1）A（2）D（3）①【解析】【小问1详解】实验过程中压强不变，根据可得可知，在压强不变的情况下，气体体积与热力学温度成正比，与摄氏温度成一次函数关系。故选A【小问2详解】A．环境温度不影响实验数据，实验前测量并记录环境温度并不能减小实验误差，故A错误；BC．本实验压强不变，实验前测量并记录大气压强和活塞质量不能减小实验误差，故BC错误；D．待温度读数完全稳定后才记录数据，稳定后的数据更加接近真实数据，故能减小误差，故D正确。故选D。【小问3详解】根据可知，压强不变，随温度的降低，注射器漏气后图线的斜率会变小，故选①。14.某小组用如图甲所示的装置测量当地的重力加速度，实验过程如下：①用游标卡尺测出小球直径d，测量结果如图乙所示；②按照图甲装置安装实验器材；③调节光电门的位置，使电磁铁断电时，小球由静止释放后球心恰好能通过光电门中心；④改变光电门的高度重复实验，记录多组光电门中心到球心的距离l和对应光电计时器的挡光时间t。（1）小球直径______cm。（2）①根据实验中得到数据，选择合适的横纵坐标参量，在坐标系中描点连线得到了如图丙的图像，下列纵坐标参量正确的是（）A．tB．C．②图丙中直线的斜率为k，则重力加速度为______（用k、d表示）。（3）若实验中操作不当，导致小球下落过程球心并没有通过光电门中心，光电计时器仍记录下了挡光时间，则该操作会导致测得的重力加速度值______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。【答案】（1）1.000（2）①.C②.（3）偏大【解析】小问1详解】20分度的游标卡尺精确度为0.05mm，小球直径为【小问2详解】[1]①小球通过光电门时挡住光的时间极短，则瞬时速度为小球从静止释放做自由落体运动，有联立可得则以为函数值，为自变量可构成正比例函数，故选C。[2]②根据函数关系可知，斜率为则重力加速度为【小问3详解】小球下落过程球心并没有通过光电门中心，光电计时器仍记录下了挡光时间，挡光的距离小于小球直径，挡光时间小于，故该操作会导致测得的重力加速度值偏大。15.如图所示，一辆汽车在平直公路上以的速度沿②车道匀速行驶，驾驶员发现前方无信号灯的斑马线上有行人以的速度经过A处时，立即刹车，汽车加速度大小为，最终停在停止线处，当行人匀速运动到B处后，驾驶员以的加速度启动汽车，沿②车道加速至54km/h后匀速行驶，在汽车启动的同时，①车道上的货车（图中未画出）以36km/h的速度匀速驶过停止线。已知间的距离，车和人均视为质点，求：（1）汽车停下时，行人距B处的距离；（2）经过多长时间两车并排。【答案】（1）；（2）4.5s【解析】【详解】（1）汽车刹车时间人行走的位移行人距B处的距离（2）假设汽车匀速后两车才并排。则汽车加速位移设经过时间两车并排，则联立解得假设成立。因此经过时间4.5s两车并排。16.如图，竖直放置的汽缸中，用横截面积为S的轻活塞封闭一定质量的理想气体，中间的隔板将气体分为A、B两部分；初始时，A、B两部分气柱的长度均为L。已知隔板的质量为m，不计活塞、隔板与汽缸间的摩擦力，外界大气压强为，重力加速度为g。气体温度始终保持不变，缓慢向活塞上倒入铁砂。（1）若倒入铁砂的质量为m，求隔板向下移动的距离；（2）若隔板向下缓慢移动了的距离，求活塞向下移动的距离。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）倒入质量为m的铁砂，A中气体的压强B中气体的压强B中气体发生等温变化，末状态B气体长度为，初状态，末状态：压强为，体积根据可得隔板向下移动的距离为（2）对B内气体分析，温度不变，初状态，末状态：压强为，体积根据玻意耳定律可得由于可得设A中气体现在的长度为d，根据玻意耳定律可得活塞向下移动的距离17.如图所示，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有一定质量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，汽缸连接处有小卡销，活塞Ⅱ不能通过连接处。活塞Ⅰ、Ⅱ的质量分别为，，面积分别为、，弹簧的劲度系数，原长。初始时系统处于如图所示的状态，此时弹簧处于原长，两活塞间气体的温度。已知外界大气压强，忽略活塞与汽缸间的摩擦力，汽缸不漏气，不计弹簧的体积，重力加速度g取。（1）缓慢加热两活塞间的气体，求活塞刚离开汽缸连接处时，汽缸内气体的热力学温度（结果保留三位有效数字）；（2）继续给汽缸内的气体加热，直到活塞刚好上升到汽缸连接处时停止加热，请画出整个加热过程的图像，并在图中标出不同状态下p、V的坐标值；（3）已知整个加热过程中汽缸内气体内能的增加量为，求该过程中气体吸收的热量Q。【答案】（1）387K；（2）；（3）307.8J【解