2021-2022学年山东省德州市高二（下）期末物理试卷（附答案详解）

2021〜2022学年山东省德州市高二（下）期末物理试卷

1.下列说法正确的是（）

A.扩散现象和布朗运动都是物质分子的无规则运动

B.我国即将进入全面5G时代，在真空中5G信号和4G信号传播速度相同

C.发生光电效应时，入射光越强，光子的能量越大

D.在LC回路产生振荡电流的过程中，电流增强时，电容器充电

2.关于热力学定律，下列说法正确的是（）

A.能量守恒告诉我们，所有符合能量守恒定律的宏观过程都能自发进行

B.实际过程中，只要涉及热现象，都有特定的方向性

C.功转化为热的实际宏观过程是可逆过程

D.做功与热传递都能改变系统的内能，但不是等价的

3.下列关于原子核的叙述中正确的是（）

A.原子核的质量越小，比结合能就越小

B.放射性元素的半衰期与原子所处的物理或化学状态有关

C.原子核能自发地放出0粒子说明原子核内有0粒子

D.重核裂变反应，释放能量

4.一个匀强磁场的边界是MN,MN左侧无磁场，右侧是范围足够大的匀强磁场区域，如图

甲所示.现有一个金属线框沿时（帅1MN）方向以恒定速度从左侧垂直进入匀强磁场区

域，线框中的电流随时间变化的/-t图像如图乙所示，则线框可能是哪个（）

5.演示自感现象的电路如图所示，电源电动势为E,内阻不可忽略，L为电感线圈，R为定

值电阻。闭合开关S,电路稳定时，两只完全相同的灯泡A1、A2亮度相同，下列说法正确的

是（）

A.闭合开关S时，A］、A?同时变亮

B.闭合开关S时，A1慢慢变亮，A?立即变亮然后亮度保持不变

C.若断开开关，A1逐渐变暗，A?闪亮一下再逐渐变暗

D.若断开开关，A1、A?同时逐渐变暗

6.两个等质量粒子分别以速度%和外垂直射入有界匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场边界

的夹角分别为60。和45。，磁场垂直纸面向外，磁场宽度为止两粒子同时由A点出发，同时

到达8点，A、8连线垂直于磁场边界。如图所示，贝立）

A.a粒子带负电，人粒子带正电

B.两粒子的轨道半径之比Ra：6=1：V2

C.两粒子的电荷量之比qa：q/>=3:2

D.两粒子的速率之比%:%=2&:3

7.如图所示，在足够长的光滑斜面上，用细线拴着一端封闭的导热玻

璃管。玻璃管内部液柱封闭了一定量的理想气体，外界温度不变，玻

璃管和液柱均处于静止状态。当剪断细线下滑稳定后，以下说法正确

的是（）

A.封闭气体的长度将变长

B.封闭气体压强小于外界大气压

C.玻璃管内壁，单位时间内，单位面积上所受气体分子撞击次数增加

D.封闭气体内能减小

8.如图所示，有一匝数为20、边长为10cm、电阻不计的正方形线框绕着固定转轴。O'以角

速度507rrad/s在垂直于纸面向里的匀强磁场中匀速转动，线框关于0。'对称，线框通过两电

屈女未画出）与某一理想变压器相连，变压器原线圈串有一个理想交流电流表A,已知理想变

压器原、副线圈的匝数之比为如:电=10:1,副线圈两端接有两完全相同灯泡L，L2串联，

如果灯泡Li，L2的规格均为“5丫，1W”且正常发光，则下列说法正确的是（）

A.匀强磁场的磁感应强度大小为生T

7T

B.该线框中形成的交变电流，电流方向1秒内改变25次

C.线框转到图示位置的瞬间，电流表A读数为零

D.闭合开关，并联上灯泡L3,不考虑灯泡的烧坏及阻值的变化，贝IL1、L2均变亮

9.如图所示，甲是回旋加速器，乙是磁流体发电机，丙是速度选择器，丁是霍尔元件，下列

说法正确的是（）

A.甲图可通过增加磁感应强度B来增大粒子的最大动能

B.乙图可通过增加磁感应强度B来增大电源电动势

C.丙图无法判断出带电粒子的电性，粒子能够从左右两个方向沿直线匀速通过速度选择器

D.丁图中产生霍尔效应时，无论载流子带正电或负电，稳定时都是C板电势高

10.如图所示，一定质量的理想气体从状态a变化到状态从在

这一过程中，下列说法正确的是（）

A.气体温度降低

B.气体温度升高

O

C.气体向外界放出热量

D.气体的内能增加

11.氢原子的部分能级图如图甲所示，大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射

出不同频率的光，用这些光照射如图乙所示的光电管阴极K,阴极材料是逸出功为2.55eU的

金属钾。已知可见光光子的能量范围为1.62〜3.11eV,则下列说法中正确的是（）

A.这些氢原子一共能辐射出5种频率的光子

B.这些氢原子发出的光子中有1种属于可见光

C.这些氢原子发出的光有4种光可使钾产生光电效应

D.若用n=3跃迁到基态辐射的光照射阴极，其遏止电压为9.54V

12.如图所示，地面上固定宽为L的平行金属导轨，有垂直于导

轨平面向上的匀强磁场B,导轨与水平地面成。角，底端电阻为

R。质量为机，电阻为r的金属棒从导轨a位置以初速度为孙向

上滑动，到达。位置时，速度减为零，且恰好能静止在轨道上，

此时“与b两位置竖直高度差为h,金属棒与轨道始终接触良好,

最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下面说法正确的是（）

A.金属棒在。位置所受安培力为联曳

B.金属棒在a位置时的加速度大小为2gsin。+室共

THYK+T）

C.从a到的过程中，电阻R中产生的热量为诏一mg/i

D.从a至I」6过程中，流过金属棒的电荷量为。J

13.在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，所用的油酸酒精溶液的浓度为每1000"也

溶液中有纯油酸0.6mL,用注射器测得1加L上述溶液有90滴，把1滴该溶液滴入盛水的撒有

爽身粉的浅盘中，待水面稳定后，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中正方形小

方格的边长为\cm,则可求得：

（1）油酸薄膜的面积是cm2；

（2）油酸分子的直径是%（结果保留两位有效数字）

(3)利用单分子油膜法可以粗测阿伏加德罗常数。如果体积为V的纯油酸在水面上散开形成的

单分子油膜的面积为S,这种油酸的密度为p,摩尔质量为M,则阿伏加德罗常数的表达式为

14.热敏电阻是温度传感器的核心元件，某金属热敏电阻说明书给

出的阻值R随温度f变化的图线如图甲所示，现有一课外活动小组

利用该金属热敏电阻测量温度，提供实验器材如下：

A.直流电源，电动势E=3忆内阻不计

B.电压表，量程3匕内阻约5k。

C.\)电流表，量程0.34,内阻2。

D滑动变阻器外，最大阻值50

E.被测热敏电阻凡

F.开关、导线若干

(1)结合实验器材，为精确地测量金属热敏电阻，单刀双掷开关应置于(填“1”

或“2”)位置；

(2)该热敏电阻R的阻值随温度f变化的函数关系式；

(3)接通开关S,改变滑动变阻器滑片尸的位置，此时电压表示数为2.00人对应的电流表示

数如图丙所示/=4由此得此时热敏电阻对应的温度为

15.某理想变压器原线圈。和副线圈人的匝数比为2:1,原线圈接在交流电源上，交流电源的

电压随时间的变化规律如图中余弦图线所示，副线圈中“12V,6W”的灯泡Z,恰好正常发光，

电阻％=/?2=R。求：

(1)流过电阻凡的电流；

(2)电阻R的阻值。

16.400年前伽利略最先发明了温度计。有人模仿伽利略温度计设计了一种测温装置，其结构

如图所示。玻璃泡A内封有一定量气体(可视为理想气体)，与玻璃泡A相连的8管插在水银

槽中，管内水银面的高度〃即可反映泡内气体的温度，即环境温度，并可由B管上的刻度直

接读出。当温度是口=一13℃时，管内水银面恰好到达3管顶端，高度为打=24cm。外界

大气压Po相当于76cm高的水银柱所产生的压强，水银槽的横截面积远大于8管的横截面积。

求：

(1)若B管的体积与A泡的体积相比可略去不计，当8管内水银面高度为九2=18cm时，温度

为多少摄氏度；

(2)若玻璃泡A体积为％=300mL,管8的内截面积为S=0.5cm2,考虑8管内气体体积，

温度为31℃时，水银面的高度为多少。

17.如图所示，直角坐标系xOy平面内第一、三、四象限存在方向垂直~F

纸面向里的匀强磁场，第二象限存在沿y轴正方向的匀强电场。质量均Bh

为加、电荷量均为g的两带负电粒子“、b先后以同一速率%从y轴上-----------匚一

的P点分别沿x轴正、负方向入射，经过一段时间后，两粒子恰好在x三

轴负半轴上的。点相遇，此时两粒子均第一次通过x轴负半轴。已知。、._______________,

P两点的距离为“，。、Q两点的距离为百d,不计粒子间的作用力和粒子受到的重力。求：

(1)匀强电场的电场强度大小；

(2)匀强磁场的磁感应强度大小;

(3)粒子“、6先后射出的时间差。

E

XXX

7Pa

XXX

■>

XOxX°XXXX

B

XXXXXX

18.如图所示，与x轴平行的两光滑平行金属导轨固定在水平面上，只在x>0的区域存在竖

直向上的匀强磁场，磁感应强度大小B=107。导体棒MN和正方形导线框必cd静止在导轨

上，且导体棒和导线框外、W的两边都垂直于x轴，导线框的边长、导体棒MN的长度

及导轨的宽度都为L=0.1m。现固定导线框，将与垂直且向左的水平恒力作用在导体棒

MN的中点上，水平恒力的大小F=3N。当MN达到最大速度后撤掉恒力，同时释放导线框，

当导线框的〃边到达％=。位置时，导线框恰好达到最大速度，此时立即将导体棒MN固定。

经过一段时间后，导线框的外边到达x=0位置。已知导体棒MN和导线框的质量都为m=

0.1kg；导体棒MN及导线框ab、cd边的电阻都为r=导轨和导线框其余电阻不计，导

体棒与导线框一直没有接触。求：

(1)导体棒的最大速度VMN；

(2)导线框的“边到达x=0位置时的速度%;

(3)导线框的湖边到达x=0位置时的速度%;

(4)由导线框的W边到达x=0位置到导线框的曲边到达x=0位置的过程中，导体棒MN产

生的焦耳热(结果保留两位小数)。

答案和解析

1.【答案】B

【解析】A.扩散现象指不同的物质相互接触时，彼此进入对方的现象，是物质分子的无规则运动；

布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，不是分子的无规则运动，故A错误；

B.我国即将进入全面5G时代，波速由介质决定，在真空中5G信号和4G信号传播速度相同，故

3正确；

C.发生光电效应时，入射光频率越高，光子的能量越大，故C错误：

。.电流减弱的过程中，磁场能在向电场能转化，电容器充电。故。错误。

故选B。

2.【答案】B

【解析】A.根据热力学第二定律可知，一切与热现象有关的自然过程都是不可逆的，比如机械能

可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能，即符合能量守恒定律的宏观过

程不一定能自发的进行，故A错误；

8根据热力学第二定律可知，实际过程中，只要涉及热现象，都有特定的方向性，故3正确。

C.根据热力学第二定律，功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程，故C错误；

。.做功与热传递都能改变系统的内能，做功改变系统的内能，是能量的转化；热传递改变系统的

内能，是能量的转移，两者是等价的，故。错误。

故选8。

3.【答案】D

【解析】A.根据原子核的稳定程度可知，重核和轻核的比结合能较小，中核的比结合能较大，故A

错误；

8.放射性元素的半衰期由原子核的内部结构有关，而与原子所处的物理或化学状态无关，故B错

误；

C.原子核能自发地放出/?粒子，£粒子是电子，但原子核内无电子，而是中子解体变成质子和电子，

故C错误；

。•重核裂变反应，因有质量亏损，则核反应释放能量，故。正确；

故选。。

4.【答案】D

【解析】导体棒切割磁感线产生的感应电动势

E=BLv

设线框总电阻是/?,则感应电流

EBLv

I——=------

RR

由图乙所示图象可知，感应电流先均匀变大，后均匀变小，由于8、丫、R是定值，由上式知/与

有效切割长度成正比，则导体棒的有效长度L应先均匀变长，后均匀变短。

A.闭合圆环匀速进入磁场时，有效长度刀先变大，后变小，但随时间作非均匀变化，故A错误；

B.正方形匀速进入磁场时，有效长度L不变，故B错误；

C.梯形线框匀速进入磁场时，有效长度乙先均匀增加，后不变，最后均匀减小，故C错误；

。.三角形线框匀速进入磁场时，有效长度L先均匀增加，后均匀减小，故。正确。

故选。。

5.【答案】D

【解析】因为闭合开关瞬间，存在通电自感，则A1慢慢变亮，A?立即变亮然后逐渐变暗最后

两灯一样亮，故A8错误；

CD断开开关时，存在断电自感，电感线圈相当于电源，且以断电之前的电流流过回路，因为断电

之前，两支路的电流一样大，则若断开开关，A1、A?同时逐渐变暗，故C错误，。正确。

故选£＞。

6.【答案】D

【解析】两粒子运动轨迹如图所示

A.由左手定则可知b粒子带负电，a粒子带正电，4错误；

8.根据几何关系，有

d=Ra=y/2Rb

则

Ra:Rb=V2:1

8错误；

。.粒子从A到B,由几何关系知a粒子圆心角为%=全匕粒子圆心角为Sb由于两粒子同时

出发同时到达，有

A'=%=%

则

va:vb=2V2：3

D正确；

C.粒子所受洛伦兹力提供向心力，有

V2

qvB

K

则有

qa_%—b_2

qh~vbRa~3

c错误。

故选Do

7.【答案】C

【解析】A.玻璃管沿斜面下落过程处于失重状态，封闭气体压强变大，封闭气体的长度将变短，A

错误；

8.由于玻璃管处于失重状态，液柱受到两边气体压强大小相等，封闭气体压强等于外界大气压，B

错误；

C.封闭气体压强变大，但环境温度不变，气体分子平均速率不变，所以玻璃管内壁，单位时间内，

单位面积上所受气体分子撞击次数增加，C正确；

D由于环境温度不变，封闭气体内能不变，。错误。

故选C。

8.【答案】A

【解析】A.灯泡L，功的规格均为“5V,1W”且正常发光，则

U2=10K

根据变压器电压的匝数关系可知

Ui=100K

则线圈产生的感应电动势最大值为

Em=100V2V

根据

Em=nBa)S

解得

10V2

B=--------T

71

故4正确；

8交流电的频率为

3

/=5-=25HZ

27r

电流方向一周期内改变2次，则电流方向1秒内改变50次，故B错误;

C.电流表读数为交流电的有效值，读数保持不变，则当线框转到图示位置的瞬间，电流表A读数

不为零，故C错误；

。.闭合开关，并联上相同的灯泡G，则变压器次级电阻减小，因为出不变，则次级电流变大，则人

变亮，两个并联的乙2电压减小，则原来的人变暗，故。错误。

故选4。

9.【答案】AB

【解析】人粒子在磁场中满足

V2

qvB=m—

设回旋加速器D型盒的半径为R,可推导出粒子的最大动能为

222

1_qBR

Ek=2mv=^r

则增大磁感应强度8可以增大粒子的最大动能，A正确；

8.当磁流体发电机达到稳定时，电荷在A、8板间受到的电场力和洛伦兹力平衡，满足

U

=qvB

则可得电源电动势

E动=U=Bvd

所以增加磁感应强度8,可以增大电源电动势，8正确；

C.粒子从左到右通过时，电场力与洛伦兹力方向相反。但粒子从右到左通过时，电场力与洛伦兹

力方向相同，所以粒子无法从右向左通过速度选择器，C错误；

。.若载流子带正电，洛伦兹力指向。板，载流子向。板聚集，。板电势高。若截流子带负电，洛

伦兹力指向。板，载流子向。板聚集，。板电势低。。错误。

故选AB。

10.【答案】BD

【解析】根据理想气体状态方程有

叱

T。

从状态“变化到状态b，气体的压强和体积均增大，则温度升高。A错误，8正确;

D温度升高，气体的内能增加，。正确；

C.根据热力学第一定律有

AU=W+Q

气体体积增大，对外做功，但内能增加，故气体从外界吸热，C错误；

故选BD。

11.【答案】CD

【解析】A.大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时可以释放出的光子的频率种数有

Cl=6种

A错误；

员释放出的光子的能量满足能级差，只有从第4能级跃迁至第2能级释放的能量为2.55eU和从第3

能级跃迁至第2能级释放的能量为1.89eU,这2种在可见光光子的能量范围内，8错误；

C.发生光电效应的条件为辐射出光子的能量要大于等于逸出功，这群氢原子自发跃迁时所辐射出

的光子中，n=4向n=3级跃迁的光子和n=3向n=2级跃迁的光子的能量小于金属钾逸出功，

其他4种满足要求，C正确；

D若用n=3跃迁到基态辐射的光照射阴极，此时光子的能量为12.09eU,其遏止电压为根据

光电效应方程有

eUc=瓯=hv-W

Uc=9.54V

D正确。

故选CD.

12.【答案】ABD

【解析】A.初始时刻，回路中产生的感应电动势为

E=BLVQ

根据闭合电路欧姆定律，可知回路中的电流为

E

R+r

则金属棒在。位置受到的安培力为

A正确；

8.根据左手定则可知，安培力沿斜面向下。同时根据最终金属棒恰好能静止在轨道上，则有

f=mgsind

金属棒在。位置时，受到重力，摩擦力和安培力，根据牛顿第二定律有

F+mgsind+f=ma

代入数据得到

B正确；

C.从。到人的过程中，动能除了转化为重力势能外，还有摩擦力产生的热量，电阻R以及金属棒

产生的热量，产生的总热量为

2

Q=-mv0—mgh

C错误;

。从〃到6过程中，流过金属棒的电荷量为

"BLxabBLh

q~~R+r~R+r~~(R+r)sin0

D正确;

故选ABD.

3

13.【答案】(1)71；(2)9.4x10-1°；(3)以=器

【解析】(1)由于每格边长为\cm,则每一格就是Ion?,估算油膜面积以超过半格以一格计算,

小于半格就舍去的原则，估算出71格，则油酸薄膜面积，71cm2；

(2)1滴酒精油酸溶液的体积

1

K1=90mL

由纯油酸与溶液体积比为0.6：1000,可得1滴酒精油酸溶液中含油酸的体积为

10.6

彩=丽XX10-6m3X6.7x10-12m3

所以油酸分子直径为

匕6.7X10，,w

d=方=----------m3a9.4x10-10m

S71X10-4

(3)已知体积为V的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S,则分子的直径

所以分子的体积为

4d,

lZ=37r(2)

而这种油的密度为p,摩尔质量为M，则摩尔体积为

M

3s

因此阿伏加德罗常数的表达式为

U摩6Ms3

%=厂=常

14.【答案】(1)1；(2)R=",；(3)0.200；100

【解析】(1)因电流表内阻已知，故电流表应采用内接法，单刀双掷开关应置于“1”处。

(2)设热敏电阻R的阻值随温度，变化的函数关系式为

R=kt+a

从图像可得

8-21

k==__

100-10-15

10k+a=2

联立得到函数关系式为

4t

R=--1---

315

(3)电流表的分度值为0.014还需要再估读一位，则电流表示数为

I=0.200A

根据闭合电路欧姆定律有

U2.00

&+以=7=0200P

解得

Rt=8。

从图像中可知，氏=80对应的温度为100℃。

15.【答案】(1)灯泡正常发光，则有

P额

原副线圈中电流关系有

h九2

解得

12=0.5A,h=0.25A

(2)交流电的有效电压为

U=选=100V

设原线圈电压为4,副线圈上电压为〃，则有

Ua=U-hR，Ub=U^+I2R

原副线圈电压与匝数的关系为

%=也_

瓦一瓦

解得

R=60.8/2

【解析】略

16.【答案】（1）不考虑B管内气体体积，封闭气体做等容变化，最初的压强和温度为

Pi=Po-pghi=52cmHg

A=0+273K=260K

后来的压强

p2=Po-pgh2=58cmHg

根据公式

P1_P2

KF

代入数据解得

T2=290K

化简得到

c

t2=T2-273K=17°

（2）考虑B管内气体体积，最初的压强、温度和体积为

Pi=Po-pgk=52cmHg

=ti+273K=260K

匕=300mL

若后来温度为

73=+273K=304K

水银面的高度为危，则压强为

P3=Po-P9八3

体积为

V3=V0+-h3)

根据公式

Pl%P3匕

代入数据解得

h3=16cm

【解析】略

17.【答案】（1）6粒子在电场中做类平抛运动，有

I=V3d=%口

1

d=2。好9

Eq

a=——

m

解得

V3d

v0

2mvl

E=^d

(2)a粒子在磁场中做匀速圆周运动运动时，有

mvQ2

qvB=

0r

由几何关系可知

(r-d)2+I2=r2

解得

2qd

(3)由几何关系可知

lV3

sin0=-=—

r2

即

。=60°

。粒子在磁场中运动的时间

3