山东省东营市2021-2022学年高二（下）期末物理试题（解析版）

高二物理 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. 硼中子俘获治疗技术（简称BNCT）是近年来国际肿瘤治疗领域新兴的精准诊疗技术。治疗时，先给病 人注射一种含硼（ ）的药物，随后用中子照射，硼俘获一个中子后产生X，X 衰变生成粒子Y 和锂（ ）离子，并伴随有高杀伤力的γ 射线，下列说法正确的是（ ） A. X 应该是 B. X 应该是 C. Y 是α 粒子 D. Y 是β 粒子 【答案】C 【解析】 【详解】根据质量数和电荷数守恒可知X 应该是 ，且Y 的质量数和电荷数分别为 即Y 是α 粒子，故ABD 错误，C 正确。 故选C。 2. 一定质量0℃的冰在熔化过程中，下列关于其产生的冰水混合物说法正确的是（ ） A. 分子的平均动能变大，内能变大 B. 分子的平均动能不变，内能不变 C. 分子势能变大，内能变大 D. 分子势能不变，内能不变 【答案】C 【解析】 【详解】一定质量0℃的冰在熔化过程中，其产生的冰水混合物温度也为0℃，所以分子的平均动能不变， 但熔化过程中吸热，所以内能增大，则分子势能增大，故ABD 错误，C 正确。 故选C。 3. 用如图所示的电路研究光电效应。当用光子能量为 的光照射阴极K，调节滑动变阻器，当电 压表示数为 时，电流表示数刚好变为零。换用光子能量为 的光照射阴极K，当滑动变阻 器的触头从最左端滑至最右端的过程中，电流表示数（ ） A. 先逐渐减小到零，后保持零不变 B. 一直持续减小 C. 一直为零 D. 先逐渐增大，后保持不变 【答案】A 【解析】 【详解】当用光子能量为 的光照射阴极K 时，遏止电压为3V，根据动能定理和爱因斯坦光电 效应方程可得 所以光电管阴极材料的逸出功为 换用光子能量为 的光照射阴极K，同样可以发生光电效应，当滑动变阻器的触头从最左端滑至最 右端的过程中，光电管两端反向电压从零开始逐渐增大，到达阳极的光电子数先减少，电流表示数先逐渐 减小，当反向电压增大至遏止电压后所有光电子将无法到达阳极，电流表示数为零，且保持不变。 故选A。 4. 如图所示，两端封闭的细玻璃管竖直放置，用一段水银将管内空气分成a、b 两部分，玻璃管导热良好。 若缓慢转动玻璃管至水平位置，则转动过程中（ ） A. a 气体压强变小，吸收热量 B. a 气体压强变大，放出热量 C. b 气体吸收的热量等于a 气体放出的热量 D. b 气体吸收的 热量小于a 气体放出的热量 【答案】B 【解析】 【详解】AB．根据平衡条件易知开始时b 气体压强大于a 气体压强，玻璃管水平时，a、b 气体压强相等， 所以转动过程中a 气体压强变大，b 气体压强变小，根据玻意耳定律可知a 气体体积减小，外界对a 气体做 功，b 气体体积增大，b 气体对外界做功。a、b 气体温度不变，则内能不变，根据热力学第一定律可知，a 气体放出热量，b 气体吸收热量，故A 错误，B 正确； CD．根据热力学第一定律可知，b 气体吸收的热量等于对外界做的功，而外界对a 气体做的功等于放出的 热量，且b 体积的增加量等于a 体积的减小量，而玻璃管从竖直状态缓慢转动到水平状态的过程中，b 气 体压强始终大于a 气体压强，则根据 可知b 气体吸收的热量大于a 气体放出的热量，故CD 错误。 故选B。 5. 氢原子能级示意图如图所示。大量处于n＝4 能级的氢原子，向低能级跃迁会辐射多种波长的光子，这些 光子的最长和最短波长分别为 、 ，则 与 的比值约为（ ） A. 4 B. 15 C. 18 D. 19 【答案】D 【解析】 【详解】从n=4 向n=3 跃迁时辐射的光子能量最小，波长最长，所以 从n=4 向n=1 跃迁时辐射的光子能量最大，波长最短，所以 由以上两式解得 故选D 。 6. 航天器上常用的核电池为“钚238”核热电池，其原理为：电池芯部的“钚238”衰变产生热量，通过 “热电转换器”将热能转化为电能。已知“钚238”（ ）衰变产生α 粒子和新核X，质量为M 的“钚 238”经时间 发生衰变的质量为 ，则（ ） A. 产生的α 射线有很强的穿透能力 B. X 核内有143 个中子 C. “钚238”的半衰期为 D. 电池工作时内部处于高温，“钚238”的半衰期变短 【答案】C 【解析】 【详解】A．α 射线穿透能力较弱，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住，故A 错误； B．根据质量数守恒和电荷数守恒可知X 的质量数和电荷数分别为 所以中子数为 故B 错误； C．设“钚238”的半衰期为t，由题意可得 解得 故C 正确； D．半衰期由核内部自身的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件均无关，所以电池工作时内部处 于高温，“钚238”的半衰期不变，故D 错误。 故选C。 7. 一定质量理想气体状态变化的图像如图所示，处于a 状态的气体，经过程1 到达b 状态，也可经过程2 到达c 状态，其中ac 的延长线过坐标原点，ab 和bc 分别与T 轴和V 轴平行。气体在状态b 和状态c 的压 强分别为 和 ，在过程1 和2 中放出的热量分别为 和 ，则（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】状态b 和状态c 根据理想气体状态方程 ，则 经过ab 到达状态b 或经过ac 到达状态c，温度变化相同，所以内能变化 相同，经过ac 到达状态c， 体积减小，外界对气体做功，即 根据热力学第一定律，则放出的热量 经过ab 到达状态b，体积不变，对外不做功，即 根据热力学第一定律，则放出的热量 所以 故选C。 8. 某探究小组测试一发电机性能的电路如图甲所示，灯泡L 两端的电压随时间变化的关系如图乙所示。已 知发电机线圈的电阻为6 ，匝数为500 匝，灯泡L 的电阻为44 ，下列说法正确的是（ ） A. 线圈转动的角速度为 B. 穿过线圈磁通量的最大值为 C. 发电机产生的 电动势瞬时值表达式为 D. 线圈转动一周产生的总电能为50J 【答案】B 【解析】 【详解】A．由乙图可知发动机线圈转动的周期为 根据 解得 故A 错误； B．根据 解得 又 联立，可得 故B 正确； C．发电机产生的电动势瞬时值表达式为 故C 错误； D．线圈转动一周产生的总电能为 又 联立，可得 故D 错误。 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. 人类对事物的认识往往是从宏观到微观逐步深入，下列对热现象的解释中正确的是（ ） A. 温度越高布朗运动越剧烈，是因为固体小颗粒分子的热运动越剧烈 B. 单晶体具有各向异性，是因为组成晶体的原子排列具有空间上的周期性 C. 封闭在注射器中的压缩气体难以再被压缩，是因为气体分子间存在斥力 D. 液体具有表面张力，是因为液体表面层分子间距大于液体内部分子间距 【答案】BD 【解析】 【详解】A．温度越高布朗运动越剧烈，是因为液体或气体分子的热运动越剧烈，故A 错误； B．组成单晶体的原子排列具有空间上的周期性，且不同方向上的周期性不同，从而表现出各向异性，故 B 正确； C．气体分子间的距离很大，分子间的作用力几乎可以忽略不计，封闭在注射器中的压缩气体难以再被压 缩，是因为气体压强较大的缘故，故C 错误； D．液体具有表面张力，是因为液体表面层分子间距大于液体内部分子间距，表面层液体分子间作用力表 现为引力，从而使液体表面绷紧，故D 正确。 故选BD。 10. 实际变压器的原、副线圈有直流电阻，可将实际变压器看作原、副线圈上分别串联其直流电阻的理想 变压器，如图中虚线框内电路所示。某变压器的直流电阻分别为 、 ，匝数比 ，所接定值电阻 。当a、b 两端接电压为 的正弦交流电时，理想交流电流表 的示数 ，下列说法正确的是（ ） A. 电流表 的示数 B. 电流表 的示数 C. a、b 两端的电压 D. a、b 两端的电压 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．根据理想变压器变流规律可得 解得 故A 正确，B 错误； CD．根据闭合电路欧姆定律可得副线圈电压为 根据理想变压器变压规律可得 解得 根据闭合电路欧姆定律可得 故C 错误，D 正确。 故选D。 11. 如图甲所示，在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环。磁场方向向上为正，磁感应强度B 随时间t 按图乙变化，下列分析正确的是（ ） A. t＝1s 时环中的磁通量为零，环内的感应电流为零 B. 0～2s 内环上小段导体受到的安培力始终指向圆心 C. 0～2s 内环上小段导体受到的安培力先变小后变大 D. 0～2s 内感应电流的功率不变 【答案】CD 【解析】 【详解】A．t＝1s 时环中的磁通量为零，但磁通量的变化率不为零，所以感应电流不为零，故A 错误； B．0～1s 内环中的磁通量减小，根据楞次定律可知环有扩张的趋势，环上小段导体受到的安培力方向背离 圆心；1~2s 内环中的磁通量增大，同理可知环有收缩的趋势，环上小段导体受到的安培力指向圆心，故B 错误； CD．0～2s 内环中磁通量的变化率不变，所以感应电流恒定，而磁感应强度B 先减小后增大，根据 可知0～2s 内环上小段导体受到的安培力先变小后变大，根据 可知0～2s 内感应电流的 功率不变，故CD 正确。 故选CD。 12. 一种简易的 LC 振荡回路如图所示，L 为线圈，C 为固定在真空中的平行板电容器。将单刀双掷开关K 拨至触点a，使电容器与直流电源E 接通。稳定后，位于两水平金属板中间P 处的带电液滴恰能静止。将 K 拨至触点b 并开始计时，当t＝0.02s 时液滴的加速度第1 次等于重力加速度g，不计回路的能量损失且液 滴未到达两金属板，下列说法正确的是（ ） A. 液滴带负电 B. t＝0.03s 时，电容器上极板带正电且电荷量正在增大 C. t＝0.06s 时，线圈L 中磁场的方向向上且磁场能最大 D. t＝0.07s 时，线圈L 中磁场的方向向下且下极板带正电 【答案】BC 【解析】 【详解】A．液滴静止时所受电场力竖直向上，而此时下极板带正电，所以液滴带正电，故A 错误； B．将K 拨至触点b 并开始计时，当t＝0.02s 时液滴的加速度第1 次等于重力加速度g，即此时电容器所带 电荷量为零，则电容器刚好完成第一次放电，由此可推知LC 振荡回路的周期为0.08s，则t＝0.03s 时，电 容器正在经历第一次充电，此时电容器上极板带正电且电荷量正在增大，故B 正确； C．t＝0.06s 时，电容器刚好完成第二次放电，此时线圈L 的电流最大，磁场能最大，且电流方向从上至下，根据安培定则可知磁场方向向上，故C 正确； D． t＝0.07s 时，电容器正在经历第二次充电，此时电容器下极板带正电，线圈L 的电流方向从上至下， 根据安培定则可知磁场方向向上，故D 错误。 故选BC。 三、非选择题：本题共6 小题，共60 分。 13. 某小组用油膜法估测油酸分子的大小，请完成以下问题： （1）如图所示的四个图是实验中的四个步骤，将其按操作先后顺序排列应是______（用符号表示）； （2）实验中用p 毫升的油酸与一定量酒精配制成q 毫升的油酸酒精溶液，并测得n 滴该溶液的总体积为 V；将一滴该溶液滴入浅盘，稳定后在坐标纸上得到如下图所示的轮廓，已知坐标纸上每个小正方形的边 长为a。估算油膜分子的直径为________； （3）某同学测得的油酸分子直径明显偏大，可能的原因是________。 A.油酸中含有大量酒精 B.痱子粉撤太多，油膜未能充分展开 C.计算油膜面积时，将所有不完整的方格都当作一格保留 【答案】 ①. acbd . ② . ③B 【解析】 【详解】（1）[1]按操作先后顺序排列应是a．测量一滴纯油酸的体积。c．取一滴油酸酒精溶液滴入水中。 b．在玻璃板上画出单分子油膜的轮廓。d．通过数格子的方法得出油膜的面积。 （2）[2]一滴纯油酸的体积为 估算出油酸薄膜的面积为 油膜分子的 直径为 （3）[3]A．酒精可以融入水中，所以油酸中含有大量酒精不会影响油酸分子直径的测量。故A 错误； B．痱子粉撤太多，油膜未能充分展开，会使多层油酸分子堆积在一起，造成油膜面积的估算值偏小，所 以油酸分子直径的测量偏大。故B 正确； C．计算油膜面积时，将所有不完整的方格都当作一格保留，造成油膜面积的估算值偏大，所以油酸分子 直径的测量偏小。故C 错误。 故选B。 14. 炎热的夏季，养殖户用自动控温通风系统对养殖场进行控温。要求当养殖场内的温度升高到27℃时， 通风系统立即启动。某同学设计的通风系统工作原理如图甲所示：虚线框内的两接线柱间接测温电阻RT。 当R1两端的电压升高到3V 时，控制电路恰能启动通风系统，低于3V 时，通风系统立即停止工作。 提供的器材为： 直流电源（电动势E=5V，内阻忽略不计）； 电阻箱R1、R2（阻值范围均为 ）； 控制电路模块（电阻可视为无穷大）； 两测温电阻RT1、RT2（工作特性分别如图乙、丙所示）。 根据原理，选择器材，并完成调试： （1）图甲中测温电阻应选用______（选填“RT1”或“RT2”）； （2）接好测温电阻后，为实现27℃时开启通风系统，对电路进行调试，先将开关K2拨到触点b，并将电 阻箱R2的阻值调至______kΩ、电阻箱R1的阻值调至______kΩ，再闭合开关K1，测试通风系统能否正常工 作。若能正常工作，再将开关K2拨回触点a 即可。（本问结果均保留2 位有效数字） （3）若长时间使用电阻箱R1老化后的电阻率会变大，若不对其阻值进行调整，当通风系统再次启动时， 养殖场内的实际温度要______（选填“高”或“低”）于设定的启动温度27℃。 【答案】 ①. RT1 . ②12 kΩ . ③18 kΩ . ④低 【解析】 【详解】（1）[1]由于当R1两端的电压升高到3V 时，控制电路恰能启动通风系统，低于3V 时，通风系统 立即停止工作。则测温电阻的阻值必定随温度的升高而减小，则图甲中测温电阻应选用RT1。 （2）[2][3]由图乙可知，温度为27℃时 为实现27℃时开启通风系统，对电路进行调试，先将开关K2拨到触点b，并将电阻箱R2的阻值调至12 kΩ，此时R1两端电压 U1=3V 根据闭合电路欧姆定律有 解得 ， （3）[4] 若长时间使用电阻箱R1老化后的电阻率会变大，则其阻值增大，即当测温电阻RT1的阻值比较大 时，即温度还比较低时，电阻箱R1两端电压已经达到3V，通风系统开始启动，此时，养殖场内的实际温 度要低于于设定的启动温度27℃。 15. 一质量为M 的汽缸，用活塞封闭一定质量的理想气体，当汽缸水平横放时，空气柱长为L0（如图甲所 示），已知大气压强为p0，活塞的横截面积为S，它与汽缸之间无摩擦且不漏气，且气体温度保持不变， 重力加速度为g。若将汽缸按图乙所示竖直放置，静止时，求： （1）缸内气体的压强； （2）气柱的长度。 【答案】（1） ；（2） 【解析】 【详解】（1）若将汽缸按图乙所示竖直放置，设缸内气体的压强为p1，根据平衡条件可得 解得 （2）当汽缸水平横放时，缸内气体的压强等于大气压强p0。设汽缸竖直放置时气柱的长度为L1，根据理 想气体状态方程有 解得 16. 如图所示，ab、cd、ef 是三根相同的导体棒，质量均为m，垂直放在光滑的平行金属导轨上，导轨水平 且间距为L，导体棒连入导轨间的电阻均为R。导轨间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。开始 棒均静止，ab、cd 锁定，用平行于导轨向右的拉力拉ef，使其以加速度a 向右匀加速运动，经时间t0后撤 去拉力，同时解锁ab、cd 棒，已知导轨足够长，求： （1）施加拉力后t 时刻拉力的大小（t＜t0）； （2）撤力后回路中产生的焦耳热。 【答案】（1） ；（2） 【解析】 【详解】（1）施加拉力后t 时刻ef 的速度大小为 ① 此时ef 产生的感应电动势大小为 ② 回路总电阻为 ③ 通过ef 的电流为 ④ 对ef 根据牛顿第二定律有 ⑤ 联立①②③④⑤解得 ⑥ （2）撤去拉力时ef 的速度大小为 ⑦ 最终通过三根导体棒的电流均为零，则三根导体棒产生的感应电动势大小均相等，所以速度大小相等，设 为v1，三根导体棒组成的系统所受合力为零，根据动量守恒定律有 ⑧ 根据能量守恒定律可知撤力后回路中产生的焦耳热为 ⑨ 联立⑦⑧⑨解得 ⑩ 17. 孔明灯在中国有非常悠久的历史，其“会飞”原因是，灯内燃料燃烧使内部空气升温膨胀，一部分空 气从灯内排出，使孔明灯及内部气体的总重力变小，空气浮力将其托起。如图所示，某盏孔明灯灯体（包 括燃料）的质量m＝0.2kg，体积恒为V＝1.0m3，点燃后孔明灯匀速升空。已知重力加速度g＝10m/s2 ，大气密度ρ＝1.2kg/ m3，环境温度恒为t＝27℃，忽略燃料的质量变化，大气压强不变。求： （1）点燃燃料前灯内气体的质量m1； （2）升空后灯内气体的质量m2； （3）升空后灯内气体的温度。 【答案】（1） ；（2） ；（3） 【解析】 【详解】（1）根据 可得点燃燃料前灯内气体的质量为 （2）升空后孔明灯受力平衡，可得 解得 （3）孔明灯底部开口，灯内气体压强不变，有 又 联立，可得 即 18. 如图所示，在O-xyz 三维坐标系中以yOz 平面为界，x＜0 空间有沿x 轴正方向的匀强电场，x＞0 空间有 沿x 轴正方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m、电量为q 的带正电粒子，由A 点（－d，－ d，0）沿y 轴正方向以大小为v0的速度射出，之后粒子恰好能从O 点射入磁场，粒子重力不计，求： （1）匀强电场的电场强度大小； （2）粒子到达O 点时的速度大小； （3）粒子在磁场中运动时到xOy 平面的最大距离； （4）从粒子进入磁场开始计时，其经过x 轴的时刻及经过x 轴时的位置坐标。 【答案】（1 ） ；（2 ） ；（3 ） ；（4 ） ， 【解析】 【详解】（1）粒子先在xOy 平面内做类平抛运动，加速度大小为 根据运动学规律有 联立以上三式解得 （2）粒子到达O 点时的速度方向的反向延长线一定经过水平位移的中点，设速度方向与x 轴正方向夹角 为θ，则 解得粒子在O 点处的x 轴分速度大小为 根据速度的合成可得粒子到达O 点时的速度大小为 （3）粒子进入磁场后，在沿x 方向以vx做匀速直线运动，在yOz 平面内做匀速圆周运动，设其运动半径为 R，根据牛顿第二定律有 解得 所以粒子在磁场中运动时到xOy 平面的最大距离为 （4）粒子做匀速圆周运动的周期为 粒子在空间