山东省威海市2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1高二物理1．本试卷共6页，满分100分，考试用时90分钟。2．答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置。3．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，字体工整、笔迹清楚。4．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.下列说法正确的是（）A.单晶体所有的物理性质都是各向异性B.多晶体没有确定的熔点C.表面张力的方向跟液面相切D.液晶具有光学各向同性【答案】C【解析】A．单晶体不是所有的物理性质都是各向异性，例如单晶钨的弹性力学性能就几乎是各向同性的，A错误；B．多晶体有确定的熔点，B错误；C．表面张力的方向跟液面相切，C正确；D．液晶具有光学各向异性，D错误。2.放射性元素衰变的快慢有一定的规律。t=0时刻放射性元素氡的质量为m0，任意时刻氡的质量为m，能够大致表示随时间t变化关系的图像是（）A. B.C. D.【答案】A【解析】由放射性元素衰变规律，即每经过一个半衰期氡核有一半产生衰变，则有剩余氡的质量为整理可得是半衰期，可知与成指数函数关系。故选A。3.2023年12月，世界5G大会在河南郑州开幕，主题为“5G变革共绘未来”。产生5G信号电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻（）A.电流在增大，磁场能在增大 B.电流在增大，磁场能在减小C.电流在减小，磁场能在增大 D.电流在减小，磁场能在减小【答案】A【解析】图中电流沿顺时针方向，且上极板带正电，可知此时电容器正在放电，电场能正在减小，则磁场能正在增大，电流正在增大。故选A。4.如图所示，开口向下粗细均匀的玻璃管内用水银封闭了一定质量的理想气体。现将玻璃管缓慢旋转直至水平，在旋转过程中封闭气体的温度不变，外界大气压不变。下列说法正确的是（）A.气体体积增大B.气体压强减小C.气体的内能增加D.气体向外界释放热量【答案】D【解析】AB．初始状态选液柱最低点作为研究对象，受力分析可知满足如下平衡方程将玻璃管缓慢旋转直至水平后气体压强与大气压强平衡，即满足对比两式可知将玻璃管缓慢旋转直至水平后气体压强增大，由理想气体状态方程在旋转过程中封闭气体的温度不变，外界大气压不变，则气体体积变小，故AB错误；CD．由AB选项可知在旋转过程中封闭气体的温度不变，所以气体内能不变，又由热力学第一定律可知气体体积变小，所以外界对气体做功，则气体必然向外界释放热量，故C错误，D正确。故选D。5.如图所示，线圈M与电源、开关和滑动变阻器组成回路，线圈N与电流计G相连，当电流从电流计的正接线柱流入时，电流计指针向左偏转。以下操作过程可以观察到电流计指针向左偏转的是（）A.闭合开关的瞬间B.开关闭合后，滑片P向左匀速移动C.开关闭合后，滑片P向左加速移动D.开关闭合后，线圈M与N相互远离【答案】D【解析】A．闭合开关的瞬间，上方回路产生逆时针方向增大的电流，根据右手螺旋定则可知，线圈M中产生向上增大的磁场，所以向上穿过线圈N的磁通量增大，根据楞次定律可知，下方回路产生的感应电流方向为逆时针方向，电流从右向左通过电流计，即指针向右偏转，故A错误；B．开关闭合后，滑片P向左匀速移动，滑动变阻器接入电路的电阻减小，上方回路产生逆时针方向增大的电流，根据右手螺旋定则可知，线圈M中产生向上增大的磁场，所以向上穿过线圈N的磁通量增大，根据楞次定律可知，下方回路产生的感应电流方向为逆时针方向，电流从右向左通过电流计，即指针向右偏转，故B错误；C．开关闭合后，滑片P向左加速移动，滑动变阻器接入电路的电阻减小，上方回路产生逆时针方向增大的电流，根据右手螺旋定则可知，线圈M中产生向上增大的磁场，所以向上穿过线圈N的磁通量增大，根据楞次定律可知，下方回路产生的感应电流方向为逆时针方向，电流从右向左通过电流计，即指针向右偏转，故C错误；D．开关闭合后，线圈M与N相互远离，向上穿过线圈N的磁通量减小，根据楞次定律可知，下方回路产生的感应电流方向为顺时针方向，电流从左向右通过电流计，即指针向左偏转，故D正确。故选D。6.一个100匝的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势如图所示，下列说法正确的是（）A.电动势瞬时值表达式为B.t=0.25s时，电动势瞬时值大小等于有效值C.t=0.5s时，穿过线圈的磁通量为D.t=1s时，磁通量的变化率为0.01V【答案】B【解析】A．周期为2s，若从中性面计时，则表达式为将上述函数的图像向左平移四分之一周期，得到图中所示的图像，则图中电动势瞬时值表达式为故A错误；B．结合上述，电动势的有效值为结合上述，t=0.25s时，电动势瞬时值大小故B正确；C．t=0.5s时，感应电动势为0，即此时线圈处于中性面位置，由于则t=0.5s时，穿过线圈的磁通量为故C错误；D．t=1s时，感应电动势达到最大，即有解得即磁通量变化率为0.02V，故D错误。7.如图所示是研究光电效应规律的实验装置，P为滑片，用频率为的光照射阴极K，当电压表示数为U时，微安表示数刚好为零。已知电子电荷量为e，普朗克常量为h，则K的逸出功为（）A.eU B.C. D.【答案】C【解析】由题图可知，给光电管加反向电压，当电压表示数为U时，微安表示数刚好是零，可知由遏止电压与光电子的最大初动能的关系可得由光电效应方程可得，K的逸出功为故选C。8.如图所示为氢原子能级图，大量处于某激发态的氢原子向低能级跃迁，共发出6种频率的光子。已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s，则发出光子的最小频率为（）A.7.5×1013Hz B.1.6×1014HzC.4.6×1014Hz D.2.5×1015Hz【答案】B【解析】大量处于某激发态的氢原子向低能级跃迁，共发出种频率的光子。由可得，由氢原子能级图，可知从能级跃迁到能级，则辐射光子的能量最小，则光子的频率最小，可得则光子的最小频率为二、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.下列说法正确的是（）A.分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大B.温度相同的氢气和氧气，分子的平均动能相等C.打扫房间时，看到透过窗户的“阳光柱”里粉尘的运动是布朗运动D.压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力，是由于气体分子间存在斥力的缘故【答案】AB【解析】A．分子力表现为斥力时，随着分子间距离的增大，分子力做正功，分子势能减小，分子力表现为引力时，随着分子间距离的增大，分子力做负功，分子势能增大，故分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大，故A正确；B．温度是分子热运动的平均动能的标志，温度相同的氢气和氧气，它们的平均分子动能相同，故B正确；C．布朗运动是悬浮在液体或气体中固体小颗粒的无规则运动，看到透过窗户的“阳光柱”里粉尘的运动是由于空气的流动引起的，不是布朗运动，故C错误；D．气体分子的间距一般大于气体分子直径的10倍，气体分子间的作用力可以忽略不计，压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体分子无规则运动相互碰撞产生的，与分子力无关，故D错误。10.如图所示的电路中，L为自感系数很大的线圈，其自身的电阻几乎为0，A、B和C是三只相同的小灯泡，S为开关。下列说法正确的是（）A.S闭合瞬间，A立即发光，B和C逐渐变亮B.S断开后，A闪亮后熄灭，B逐渐熄灭，C立即熄灭C.S断开后，L中的磁场能转化为电能D.S断开瞬间，A右端电势高于左端【答案】CD【解析】A．S闭合瞬间，小灯泡A与小灯泡C串联后直接与电源相连，因此A和C立即发光，而小灯泡B因为线圈L产生自感电动势阻碍电流增大，因此逐渐变亮，A错误；B．电路稳定后，A、B中的电流相等，S断开时，小灯泡A、B和线圈L构成闭合回路，线圈的自感电动势产生闭合回路中的电流，此时的电流不大于原来的电流，因此A不会闪亮，则A、B会逐渐熄灭，C立即熄灭，B错误；C．电路稳定后，线圈中储存有磁场能，S断开瞬间，线圈中产生自感电动势继续点亮小灯泡A、B，因此S断开后，L中的磁场能转化为电能，C正确；D．S断开瞬间，通过线圈Ｌ的电流减小，则线圈Ｌ产生的自感电动势右端电势高，因此流过A的电流方向从右向左，则A右端电势高于左端，D正确。11.如图所示，圆柱形光滑汽缸顶部开一小孔，用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞用细线悬挂在天花板上。开始时活塞与汽缸顶部接触，气体的温度为2T0。现让气体的温度缓慢降低，当活塞与汽缸顶部的距离为汽缸高度的四分之一时，气体的温度为T0。已知汽缸的质量为M、横截面积为S，外界大气压强为p0，重力加速度为g。下列说法正确的是（）A.当汽缸顶部与活塞分离时，气体的温度为B.当汽缸顶部与活塞分离时，气体的温度为C.开始时气体压强为D.开始时气体的压强为【答案】AC【解析】AB．当汽缸顶部与活塞分离到活塞与汽缸顶部的距离为汽缸高度的四分之一时，气体为等压降温过程，则有解得故A正确，B错误；CD．气体从活塞与汽缸顶部接触到汽缸顶部与活塞分离，气体的体积不变，温度降低，压强减小，则对气缸，有联立解得故C正确，D错误。故选AC。12.如图所示，边长1m的正方形光滑固定金属导轨水平放置，处在竖直向下、磁感应强度大小为0.5T的匀强磁场中。长度为1m的金属棒MN垂直导轨放置，且与导轨接触良好，导轨和金属棒单位长度的电阻均为2Ω。当MN以4m/s的速度向右经过导轨中点时，下列说法正确的是（）A.M点电势比N点电势高 B.棒中电流大小为1AC.MN两点间电压为1V D.导轨的热功率为1W【答案】AC【解析】A．金属棒切割磁感线，金属棒相对于一个电源，根据右手定则可知，金属棒中电流由N到M，M相对于等效电源的正极，可知，M点电势比N点电势高，故A正确；B．在导轨中点位置，支路并联两部分电阻相等，回路总电阻感应电动势则棒中电流大小为故B错误；C．结合上述，根据闭合电路欧姆定律，MN两点间电压故C正确；D．导轨的热功率故D错误。故选AC。三、非选择题：本题共6小题，共60分。13.油膜法估测油酸分子直径的大小是一种通过测量宏观量来测量微观量的方法，请回答下列问题：（1）1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V，油膜面积为S，则油酸分子的直径d=______；（2）将油酸在酒精中稀释的目的是______；（3）小明同学发现自己的测量结果偏大，可能的原因是（）A.测量1滴油酸酒精溶液的体积时，记下的总滴数多于实际的滴数B.油酸酒精溶液配制完成到操作实验的时间较长C.在水面上滴1滴油酸酒精溶液，油膜形状未稳定就描出它的轮廓D.计算油膜面积时，舍去油膜轮廓内所有不足一格的正方形【答案】（1）（2）便于形成单分子油膜层（3）CD【解析】（1）油膜近似看为单分子油膜层，则油酸分子的直径（2）将油酸在酒精中稀释的目的是，减小油酸的浓度，便于便于形成单分子油膜层。（3）A．测量1滴油酸酒精溶液的体积时，记下的总滴数多于实际的滴数，则1滴油酸酒精溶液的体积测量值偏小，导致油酸分子直径的测量结果偏小，故A错误；B．油酸酒精溶液配制完成到操作实验时间较长，实际浓度增大，而数据处理时，仍然按照较小的浓度处理，导致1滴油酸酒精溶液的体积测量值偏小，则油酸分子直径的测量结果偏小，故B错误；C．在水面上滴1滴油酸酒精溶液，油膜形状未稳定就描出它的轮廓，即油膜层没有形成单分子油膜，使得油膜层面积的测量值偏小，导致油酸分子直径的测量结果偏大，故C正确；D．计算油膜面积时，舍去油膜轮廓内所有不足一格的正方形，使得油膜层面积的测量值偏小，导致油酸分子直径的测量结果偏大，故D正确。14.如图甲所示，某班级同学用传感器探究气体等温变化的规律，气体压强传感器通过塑料管与注射器相连，由注射器壁上的刻度可以读出气体的体积V；由压强传感器测得的压强值p在计算机屏幕上可以实时显示，这样就可以获得不同体积时气体压强的数值。由计算机作出图像，就可以判断p与V的关系。请回答下列问题：（1）下列说法正确的是（）A.在柱塞与注射器壁间涂上润滑油以减小摩擦B.塑料管尽可能短些以减小实验误差C.快速推动柱塞以避免气体与外界发生热交换D.推动柱塞时，用手握住注射器以使装置更稳定（2）A组同学得到如图乙所示的p-V图像，为进一步探究气体等温变化的规律，该组同学又做出了图像如图丙所示，由此得出的实验结论是_____；（3）在相同温度下，B、C两个小组进行了实验，并在相同坐标标度下作出了图像，如图丁所示。两组同学注射器内的气体质量分别为mB和mC，由图像可知mB__________mC（选填“>”“=”或“<”）；（4）C组图像弯曲的原因是（）A.实验过程中漏出了部分气体B.实验过程中气体温度升高【答案】（1）AB（2）一定质量的理想气体等温变化时，气体的压强与体积成反比（3）>（4）B【解析】（1）A．在柱塞与注射器壁间涂上润滑油以减小摩擦，故A正确；B．塑料管尽可能短些以减小实验误差，故B正确；C．实验时应缓慢推拉活塞使气体与外界发生热交换，保持气体温度不变，故C错误；D．为使气体做等温变化，推动柱塞时，不能用手握住注射器，故D错误。故选AB。（2）图像为一条过原点的直线，由此得出的实验结论是：一定质量的理想气体等温变化时，气体的压强与体积成反比。（3）根据理想气体状态方程整理得则图像的斜率为由图可知可得根据可得（4）根据理想气体状态方程整理得则图像的斜率为C组图像弯曲，可知图像的斜率增大，C组图像弯曲的原因是实验过程中气体温度升高。若实验过程中漏出了部分气体，图像的斜率将减小。故选B。15.发电站给用户供电电路如图所示。发电站的输出电压U1＝250V，升压变压器原、副线圈的匝数比n1:n2＝1:16，降压变压器原、副线圈的匝数比n3:n4＝190:11，用户用电时的功率P=95kW，用户两端电压U4＝220V。变压器均为理想变压器，求：（1）输电线的总电阻；（2）发电站的输出功率。【答案】（1）8Ω（2）100kW【解析】（1）设升压变压器副线圈电压，则有解得设降压变压器原线圈电压，则有解得输电线上损失的电压为根据解得输电线电流为则输电线的总电阻为（2）发电站的输出功率为16.一个氘核（）与一个氚核（）聚合成一个氦核（）的同时放出一个粒子，释放17.6MeV的能量，不计生成物的动能。已知氘核、氚核的比结合能分别为1.09MeV、2.78MeV，1MeV=106eV，光速c=3×108m/s。（1）请写出核反应方程；（2）求该反应中的质量亏损（结果用kg表示，保留三位有效数字）；（3）求氦原子核的比结合能。【答案】（1）（2）3.13×10-29kg（3）7.03MeV【解析】（1）根据质量数守恒、核电荷数守恒规律可知，该核反应方程为（2）由爱因斯坦质能方程可知代入数据解得，该反应中的质量亏损为Δm=3.13×10-29kg（3）设氘核比结合能为E1，氚核比结合能为E2，氦核的比结合能为E3，释放的能量为ΔE，由能量守恒定律2E1+3E3+ΔE=4E3可得氦原子核的比结合能为E3=7.03MeV17.如图所示，竖直放置圆柱形汽缸，被厚度不计的绝热活塞分成A、B两气室，两气室充入温度相同的空气，活塞恰好位于汽缸中央。已知活塞的质量为m，面积为S，A、B两气室的温度为T0，A气室中的压强为p0，重力加速度为g，不计活塞和汽缸间的摩擦。（1）求A、B中空气的分子数之比；（2）为使A、B的体积比为2:1，可以采取以下措施：①．若保持B的温度不变，使A的温度缓慢升高，求A最终的温度；②．若保持A、B的温度不变，使整个装置向上做匀加速直线运动，求加速度大小。【答案】（1）（2）①，②【解析】（1）设开始时B的压强为p1对活塞由平衡条件解得故A、B分子数之比为（2）[1]设AB的总体积为3V，AB体积为2：1时，B的压强为p2，A的压强为p3，A的温度为T2，对B由玻意耳定律p1×1.