海南省高二下学期期末学业水平诊断物理试题

海南省20212022学年第二学期高二学业水平诊断物理考生注意：1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。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.镭（Ra）是历史上第一个被分离出来的放射性元素，已知能自发衰变成新核Rn，衰变方程为：，则下列说法正确的是（）A.X是电子B.的比结合能小于的比结合能C.衰变过程中质量守恒D.镭原子核的半衰期跟原子所处的化学状态和外部条件有关【答案】B【解析】【详解】A．X的质量数为4，电荷数为2，则X是α粒子，即，选项A错误；B．该反应放出能量，生成较稳定的原子核，则的比结合能小于的比结合能，选项B正确；C．衰变过程中放出能量，有质量亏损，但质量数守恒，选项C错误；D．镭原子核的半衰期跟原子所处的化学状态和外部条件无关，选项D错误。故选B。2.下列说法正确的是（）A.单晶体具有各向异性，是因为内部分子排列规则B.分子间作用力为零时，分子势能也为零C.布朗运动说明组成固体小颗粒的分子在做无规则运动D.水是浸润液体，可以浸润任何固体【答案】A【解析】【详解】A．由于单晶体的分子（或原子、离子）排列是有规则的，因而在不同方向上，其物理性质不相同，具有各向异性，A正确；B．分子间作用力为零时，分子势能最小，但是不为零，一般取分子之间的距离为无穷大时分子势能为零。B错误；C．布朗运动是由于液体分子做无规则运动时，对固体小颗粒碰撞作用不平衡引起的，故布朗运动证明了液体分子在不停息地做无规则运动，C错误；D．浸润与不浸润是相对的。水对玻璃来说是浸润液体，但不是对任何固体都是浸润液体，D错误；故选A。3.氢原子的能级如图所示，现处于能级的大量氢原子向低能级跃迁，下列说法正确的是（）A.这些氢原子可能发出6种不同频率的光B.氢原子由能级跃迁到能级辐射的光子能量最小C.氢原子由能级跃迁到能级辐射的光子的波长最短D.氢原子向低能级跃迁时，氢原子能量减小，核外电子动能减小【答案】C【解析】【详解】A．这些氢原子可能发出种不同频率的光，选项A错误；BC．氢原子由能级跃迁到能级，能级差最大，则辐射的光子能量最大，光子的波长最短，选项B错误，C正确；D．氢原子向低能级跃迁时，向外辐射能量，则氢原子能量减小；电子的轨道半径减小，根据可得则核外电子动能增加，选项D错误。故选C。4.如图1所示，矩形导线框ABCD固定在匀强磁场中，规定垂直于线框所在平面向里为磁场的正方向，磁感应强度B随时间t变化情况如图2所示，在时间内，下列说法正确的是（）A.线框中产生逆时针方向感应电流B.线框中感应电流逐渐减小C.AD边安培力方向向右D.AD边安培力逐渐减小【答案】D【解析】【详解】A．由题意可知，线框中磁通量垂直纸面向里减小，根据楞次定律可知线框中产生顺时针方向感应电流，故A错误；B．由于时间内磁感应强度随时间均匀变化，所以磁通量随时间均匀变化，根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势恒定，所以感应电流恒定，故B错误；C．根据左手定则可知AD边安培力方向向左，故C错误；D．根据安培力公式可知AD边安培力逐渐减小，故D正确。故选D。5.用如图所示的电路研究光电效应，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K在受到光照射时能够发射光电子，现把滑动变阻器滑片滑到最左端，然后闭合开关，缓慢向右移动滑动变阻器滑片，观察电流表、电压表示数变化，下列说法正确的是（）A.开关闭合后，电压表示数为零，电流表示数也为零B.闭合开关，向右移动滑片过程中，电压表示数一定一直增大C.闭合开关，向右移动滑片过程中，电流表示数一定一直增大D.电压表示数越大，在阴极板上产生的光电子的最大初动能越大【答案】B【解析】【详解】A．一开始滑动变阻器滑片滑到最左端，开关闭合后，电压表示数为零，但由于K在受到光照射时能够发射光电子，光电子可以到达阳极A，可知电流表示数不为零，A错误；B．由电路图可知，闭合开关，向右移动滑片过程中，滑动变阻器与电压表并联部分的阻值逐渐增大，可知电压表示数一定一直增大，B正确；C．闭合开关，向右移动滑片过程中，极板间接入的正向电压逐渐增大，在未达到饱和电流前，电流表示数也逐渐增大，达到饱和电流后，电流表示数不变，可知电流表示数不一定一直增大，C错误；D．根据光电效应方程可知在阴极板上产生的光电子的最大初动能与极板间所加电压无关，D错误。故选B。6.如图所示，固定的粗糙斜面倾角为，将一物体从斜面上由静止释放，物体沿着斜面向下做匀加速直线运动，关于物体在斜面上的运动，下列说法正确的是（）A.物体与斜面间的动摩擦因数大于B.物体减少的机械能等于克服摩擦力所做的功C.物体获得的动能大于克服摩擦力所做的功D.物体获得的动能等于重力做的功【答案】B【解析】【详解】A．物体沿斜面加速下滑，根据受力分析可得化简得故A错误；B．根据能量守恒定律可知，物体减少的机械能等于克服摩擦力所做的功，故B正确；C．物体下滑距离x过程，根据动能定理可得动能与克服摩擦力做功的比值这个比值可能大于1，也可能介于0和1之间，所以动能和克服摩擦力做功的大小无法比较，故C错误；D．由上述分析可知故D错误。故选B。7.两根足够长、电阻不计且相距为的平行金属导轨固定在倾角为的绝缘斜面和水平面上，斜面导轨处在垂直斜面向上的匀强磁场中，水平导轨处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度均为。一质量为、长为、电阻为的光滑金属棒垂直导轨放置在倾斜导轨上，另一质量为、长为、电阻为的粗糙金属棒垂直导轨放置在水平导轨上，两金属棒始终与导轨接触良好。金属棒由静止释放，经一段时间后匀速运动，金属棒始终静止，重力加速度为，在金属棒匀速运动过程中，下列说法正确的是（）A.金属棒匀速运动的速度大小为B.金属棒受到水平向左的摩擦力C.金属棒受到的摩擦力大小为D.金属棒的热功率为【答案】C【解析】【详解】A．设金属棒匀速运动的速度为，则有，，根据受力平衡可得联立解得A错误；BC．对棒根据右手定则，可知流过棒的电流方向由流向，根据左手定则可知金属棒受到的安培力水平向左，根据受力平衡可知金属棒受到水平向右的摩擦力，大小为B错误，C正确；D．根据可知回路中的电流为金属棒的热功率为D错误。故选C。8.一质量为m的物体在水平恒力F作用下沿着水平面从静止开始运动，运动一段时间后撤去外力，然后匀减速运动到静止，整个过程，下列说法正确的是（）A.重力对物体的冲量为零B.拉力的冲量和摩擦力的冲量相同C.拉力做的功和摩擦力做的功相同D.重力做功为零【答案】D【解析】【详解】A．设整个过程所用时间为，则重力对物体的冲量为A错误；B．整个过程，物体的动量变化为零，根据动量定理可知拉力的冲量和摩擦力的冲量大小相等，方向相反，B错误。C．整个过程，物体的动能变化为零，根据动能定理可知拉力做的功大小和摩擦力做的功大小相等，但拉力做正功，摩擦力做负功，C错误；D．由于物体在水平面运动，位移方向与重力垂直，可知重力做功为零，D正确。故选D。二、多项选择题：本题共5小题，每小题4分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。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.喷洒酒精消毒是抗击新冠肺炎疫情的重要手段，用于消毒的喷壶示意图如图所示。闭合阀门K，向下按压压杆A可向瓶内储气室充气，多次充气后停止充气，按下按柄B打开阀门K，消毒液会经导管自动从喷嘴处喷出，直到停喷。储气室内气体可视为理想气体，喷液过程中忽略气体与外界的热交换，则在喷液过程中下列说法正确的是（）A.储气室内气体压强增大B储气室内气体温度降低C.储气室内气体内能减小D.消毒液停喷瞬间，储气室气体压强等于外界大气压强【答案】BC【解析】【详解】BC．在喷液过程中，储气室内气体绝热膨胀，对外界做功，吸收的热量为零，根据热力学第一定律可知气体内能减小，温度降低，故BC正确；A．根据理想气体状态方程可知气体压强减小，故A错误；D．消毒液停喷瞬间，设导管中液面比喷壶内液面高h，消毒液密度为ρ，大气压强为p0，根据平衡条件可知储气室气体压强为故D错误。故选BC。10.如图所示，一台发电机和理想变压器相连，面积为S的正方形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度绕轴匀速转动，线圈共N匝，线圈电阻不计。理想变压器匝数比为，电流表和电压表均为理想电表，灯泡正常发光，下列说法正确的是（）A.图示时刻电流表的示数为零B.电压表的示数为C.电压表的示数为D.电流表的示数是电流表示数的2倍【答案】CD【解析】【详解】A．电流表的示数为原线圈电流的有效值，可知图示时刻电流表的示数不为零，A错误；B．电动势的最大值为因为线圈电阻不计，电压表的示数为电动势的有效值，则有B错误；C．电压表的示数为变压器副线圈输出电压的有效值，根据理想变压器电压与匝数关系解得C正确；D．根据理想变压器电流与匝数关系可知电流表的示数是电流表示数的2倍，D正确。故选CD。11.电荷量为+Q的点电荷与一无限大接地金属板（电势为零）所形成电场的电场线如图所示，图中A、B是某条电场线上的两点，下列说法中正确的是（）A.A点的电场强度大于B点的电场强度B.A点的电势高于B点的电势C.电子在A点的电势能大于在B点的电势能D.从A点静止释放的质子能沿着电场线运动到B点【答案】AB【解析】【详解】A．电场线密的位置，电场强度比较大，故A点的电场强度大于B点的电场强度，故A正确；B．沿电场线电势降低，故A点的电势高于B点的电势，故B正确；C．由电势能定义可知，电势越高的位置，负电荷的电势能越小，故C错误；D．电场为非匀强电场，从A点静止释放的质子在运动过程中的每个位置的受力方向不同，所以做曲线运动，速度方向与受力方向不共线，故不能沿着电场线运动到B点，故D错误。故选AB。12.如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一、二象限内，存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。大量质量为m、电量为q的相同粒子从y轴上的点，以相同的速率在纸面内沿不同方向先后射入磁场。当沿x轴正方向射入时，粒子垂直x轴离开磁场，不计粒子的重力，则（）A粒子一定带正电B.粒子入射速率为C.粒子在磁场运动的最短时间为D.粒子离开磁场的位置到O点的最大距离为2L【答案】AC【解析】【详解】A．当沿x轴正方向射入时，粒子垂直x轴离开磁场，洛伦兹力提供粒子运动的向心力，由左手定则知粒子带正电，故A正确；B．当沿x轴正方向射入时，粒子垂直x轴离开磁场，根据速度的垂线一定过轨迹的圆心，知该粒子在第一象限内运动四分之一圆弧的圆心在坐标原点处，半径为L，有解得故B错误；C．当粒子从坐标原点O离开磁场时，在磁场运动的时间最短由由几何关系知，最短时间故C正确；D．当粒子在磁场中做半个圆周运动，离开磁场的位置到O点的距离最大，由几何关系知，最大距离为故D错误。故选AC。13.如图所示，在光滑绝缘的水平面上，一边长为d的正方形线框以初速度向一有界匀强磁场滑去，磁场的宽度为L，，线框穿过磁场后继续向右运动，关于线框通过磁场的过程中，下列说法正确的是（）A.线框进磁场时回路中有顺时针方向的感应电流B.线框进磁场过程做匀减速直线运动C.线框进磁场过程和出磁场过程，线框产生的焦耳热相等D.线框进磁场过程和出磁场过程，通过线框横截面的电荷量相等【答案】AD【解析】【详解】A．线框进磁场过程中，回路中的感应电流方向为顺时针方向，故A项正确；B．线框进入磁场过程的电动势为则，设线框的电阻为R，线框中的电流为安培力为加速度为整理后得由题意可知在线框进入磁场过程中，B、d、m、R，均不变，但是速度在减小，所以加速度也在减小，故不是匀减速直线运动，故B项错误；C．线框进磁场和出磁场过程中，受到安培力的作用，做变速运动，进磁场和出磁场过程中速度不一样，安培力不一样，位移相同，则克服安培力做功不同，所以产生的焦耳热不相等，故C项错误；D．根据可知，线框进磁场和出磁场过程中，通过线框横截面的电荷量相等，故D项正确。故选AD。三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。14.（1）某实验小组用气垫导轨做验证动量守恒定律的实验，实验装置如图1所示。用天平测得滑块1（包括挡光片）的质量为，滑块2的质量为，若某次用螺旋测微器测量挡光片宽度时的示数如图2所示，则其读数为_____mm；（2）将滑块1向左弹出，与静止的滑块2发生碰撞，碰撞后两滑块粘在一起。与光电门1、2相连的计时器测得的挡光时间分别为和，该实验要验证动量守恒定律，则只需验证_________（用、、、表示）。【答案】①.2.000②.【解析】【详解】（1）[1]螺旋测微器的读数为（2）[2]通过光电门1、2的速度分别为，两滑块发生碰撞，若动量守恒定律，则有代入化简得到15.在伏安法测电阻的实验中，提供以下实验器材：电源E（电动势约6V，内阻约1），待测电阻（阻值约100），电压表V（量程6V，内阻约3k），电流表A（量程0.06A，内阻为2.0），滑动变阻器（最大阻值10），单刀开关S，导线若干。某同学利用上述实验器材设计如图所示的测量电路。回答下列问题：（1）实验中为了得到多组数据，滑动变阻器应采用_______（填“限流”或“分压”）接法；（2）实验中由于电流表内阻已知，电流表应采用_______（填“内”或“外”）接法；（3）用笔画线代替导线，把实物图补充完整_______（要求导线不能交叉）；（4）闭合开关S前，滑动变阻器的滑片P应滑到________（填“a”或“b”）端；（5）实验时，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，读得电压表的示数为5.00V，电流表的示数为0.050A，则_______。【答案】①.分压②.内③.④.b⑤.98【解析】【详解】（1）[1]因滑动变阻器相对待测电阻阻值小很多，若滑动变阻器应采用限流接法，电表示数变化不明显，故滑动变阻器应采用分压接法，更利于测得多组数据。（2）[2]因电流表电阻已知，电流表应采用内接法接入电路，测电流表和待测电阻的总电阻，再计算出待测电阻。（3）[3]滑动变阻器采用分压接法，电流表采用内接法，实物图如图所示（4）[4]为保护电路，分压电路中，待测电阻电流应从零开始，故闭合开关S前，滑动变阻器的滑片P应滑到b端。（5）[5]根据闭合电路欧姆定律，待测电阻和电流表电阻之和为解得四、计算题：本题共3小题，共38分。把解答写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。16.如图1所示，容积为的导热容器竖直放置，上端连有横截面积为、长度为的玻璃管，管内水银柱的长度为，室温为，此时水银柱下端恰好和容器上端相平，现把容器缓慢水平放置在水平地面上，如图2所示，已知大气压强为。求：（1）此时水银柱右端距离玻璃管口的距离；（2）然后缓慢加热密闭气体，水银柱恰好移到玻璃管口，如图3所示，此时密闭气体的温度为多少开尔文。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）竖直放置时密闭气体压强为体积为水平放置时密闭气体压强为体积为根据玻意耳定律可得联立解得（2）水平放置时体积为温度为加热后体积为根据盖—吕萨克定律可得解得17.如图所示，质量为的长木板静止在光滑水平面上，质量为的物块放在长木板上的左端，一根长度为不可伸长的细线，一端固定于O点，另一端系一质量为的小球，小球位于最低点时与物块处于同一高度并恰好接触。拉动小球使细线伸直，当细线水平时由静止释放小球，小球运动到最低点与物块沿水平方向发生弹性碰撞（碰撞时间极短），物块刚好没有从长木板上滑下，物块与长木板之间的动摩擦因数为0.5，重力加速度g取10m/s2，不计物块的长度。求：（1）小球与物块碰撞前后细线的拉力之比；（2）长木板的长度。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）小球运动到最低点，根据动能定理有解得碰撞过程中动量守恒能量守恒解得，碰前细线拉力碰后细线拉力联立解得（2）物块在长木板上运动，根据动量守恒有根据能量守恒有解得18.如图1所示，在xOy平面的区域I内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面向外，在区域II内存在关于x轴对称的匀强电场，电场强度大小相等，方向相反且平行于y轴，区域III内存在垂直于xOy平面向外的匀强磁场，三个区域的宽度皆为L。一个质量为m、电量为的带电粒子从坐标原点O以初速度沿y轴正方向进入区域I磁场中，然后从M点进入区域II电场中，然后从P点进入区域M内，运动轨迹如图2所示，已知M点坐标为，P点坐标为，运动轨迹关于x轴对称。求：（1）区域I内磁场的磁感应强度大小；（2）区域II中内电场强度的大小；（3）区域III内磁场的磁感应强度大小；（4）粒子运动一个周期的时间。【答案】（1）；（2）；（3）；（4）【解析】【详解】（1）根据运动轨迹可知，粒子在区域I内圆周运动的轨迹半径为根据牛顿第二定律有解得（2）在区域II匀强电场中，水平方向竖直方向解得（3）粒子射入区域III竖直方向速度为速度方向根据运动轨迹可知