2024-2025学年山东省德州市高二下学期7月期末考试物理试题 （解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1高二物理试题本试题卷分选择题和非选择题两部分，满分100分，考试时间90分钟。注意事项：1、答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置，认真核对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。2、选择题答案必须使用2B铅笔正确填涂；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。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。每小题只有一个选项符合题目要求。1.2023年6月10日，四川省文物考古研究院对外公布：三星堆遗址祭祀区再现两件跨坑拼对成功的大型青铜器。利用衰变的测年技术可进行考古研究，其衰变方程为。已知的半衰期为5730年，、、X的质量分别为，真空中的光速为c。下列说法正确的是（）A.衰变方程中的X是中子B100个经过11460年剩下25个没有发生衰变C.全球变暖会导致的半衰期变长D.衰变过程中，释放的能量为【答案】D【解析】A．根据衰变方程，碳14（）的原子序数从6增加到7（变为氮14），说明发生了β衰变。β衰变的实质是原子核内的一个中子转化为质子并释放出一个电子（）。因此X应为电子而非中子，故A错误；B．半衰期是统计规律，仅适用于大量原子核，对题目中“100个”少量原子核不适用，故B错误；C．半衰期仅由原子核内部性质决定，与外界环境（如温度、压强等）无关，故C错误；D．根据爱因斯坦质能方程，释放的能量等于质量亏损乘以光速平方。衰变前质量为，衰变后总质量为，质量亏损为，因此释放能量为，故D正确。故选D。2.利用所学知识，对于下面四副图片及相应的描述，下列说法正确的是（）A.图甲是王亚平太空授课中的液桥实验，在太空失重环境下，液体表面不存在表面张力B.图乙中制作防水衣时用右管材料的防水效果更好C.图丙实验现象说明薄板材料一定是非晶体D.图丁中饮水小鸭“喝”完一口水后，直立起来，直立一会儿，又会慢慢俯下身去，再“喝”一口，如此循环往复，小鸭不停地点头“喝”水，此现象违背了能量守恒定律【答案】B【解析】A．图甲中，在太空失重环境下，液体表面存在表面张力，使液体表面趋向最小面积，故A错误；B．图乙中，可知左管材料能被水浸润，右管材料不能被水浸润，则制作防水衣时用右管材料的防水效果更好，故B正确；C．圆形融化区域表明薄板在导热性能上呈各向同性，但具有各向同性导热性质的不仅是非晶体，还包括多晶体，故C错误；D．“饮水小鸭”实际上是通过蒸发和冷凝的物理过程来工作的，虽然看似不需要外界能量，但实际上它依赖于环境中的温度变化和水的蒸发，不违背能量守恒定律，故D错误。故选B。3.茶道文化起源于中国，是一种以茶修身的生活方式。如图所示，向茶杯中倒入热水，盖上杯盖茶水漫过杯盖，在水面和杯盖间密闭了一部分空气（可视为质量和体积均不变的理想气体），过一段时间后水温降低。关于泡茶中的物理现象，下列说法正确的是（）A.泡茶时，热水比冷水能快速泡出茶香，是因为温度越高每个分子运动的速率越大B.水中放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是因为茶叶中的色素分子在水中扩散C.温度降低后杯盖拿起来比较费力，是因为杯盖与杯子间的分子力变大【答案】B【解析】A．温度越高，分子的平均动能越大，但不是每个分子的动能都越大，故A错误；B．扩散现象是分子的无规则运动，水中放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是因为茶叶中的色素分子在水中扩散，故B正确；C．温度降低后杯盖拿起来比较费力，是因为杯内气体做等容变化，根据查理定律可知，温度降低，气体压强减小，外界大气压大于杯内气体压强，产生向下的压力差，而不是因为杯盖与杯子间的分子引力作用，故C错误；D．温度降低，根据理想气体状态方程和气体压强的微观解释，气体分子的平均动能减小，撞击单位面积器壁的平均作用力变小；同时，理想气体温度降低，内能减小（ΔU<0），体积不变（W=0），根据热力学第一定律W+Q=ΔU，可得Q<0，即气体对外界放热，故D错误。故选B。4.2024年4月，世界上规模最大、效率最高的压缩空气储能站在山东并网发电。如图为压缩空气储能装置示意图，电力系统负荷低谷时，关闭储气室的出气阀门，利用多余电能驱动压缩机，将大气压入储气室。已知储气室的容积为V，初态内部气体压强为，充气结束时储气室压强达到。已知外部大气压强恒为，充气过程中，储气室内、外温度相等且不变，则此过程中被压缩进入储气室的外部气体体积为（）A. B. C. D.【答案】A【解析】以被压缩进入储气室的外部气体和初态储气室内部气体为研究对象，设被压缩进入储气室的外部气体体积为，由玻意耳定律得，故A正确，BCD错误。故选A。5.我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首次实现了太阳波段光谱成像的空间观测。氢原子由能级跃迁到能级时发出的光，对应的谱线为可见光区的四条谱线，分别为，如图所示。下列说法正确的是（）A.四种光的波长逐渐变大B.四种光在真空中传播速度逐渐变大C.分别用四种光照射同一个双缝干涉实验装置时，对应的相邻条纹间距更小D.若照射某金属时发生光电效应，则照射该金属时一定发生光电效应【答案】C【解析】A．四种光中从更高能级向能级跃迁的光，光子的能量更大。根据可知四种光的能量逐渐增加，所以波长逐渐变小，故A错误；B．电磁波在真空中的传播速度都是光速c，故B错误；C．根据双缝干涉的条纹间距公式波长越小相邻的条纹间距越小，其中的波长最小，故C正确；D．能让金属发生光电效应，说明其频率超过材料的截止频率。频率比低，不能确定的频率是否能大于材料的截止频率，故D错误。故选C。6.在图甲所示的电路中，灯泡电阻不变且阻值为R。闭合开关S后，流过两个电流传感器的图像如图乙所示。电源电动势E、内阻r均未知，电流传感器电阻不计。下列说法正确的是（）A.闭合开关S后，电流传感器1中的电流对应图乙中的图线bB.线圈L的直流电阻小于灯泡电阻RC.断开开关S后，灯泡逐渐熄灭D.由图像中的数据和题干条件不能计算出电源的电动势和内阻【答案】C【解析】A．闭合开关S后，线圈L会阻碍电流的变化。电流传感器2中的电流会从0开始逐渐增加，所在的支路中线圈L的电阻会逐渐减小为稳定值，对应图线b，电流传感器1对应图线a，故A错误；B．稳定后流经灯泡的电流大于流经线圈L的电流，作为并联电路电压是相等的，根据可知线圈L的直流电阻大于灯泡电阻R，故B错误；C．断开开关后，线圈L储存的能量释放，线圈与灯泡构成新的回路，电流逐渐减小，灯泡逐渐熄灭，故C正确；D．根据图像信息，刚闭合开关S时，电路的瞬间电流大小为根据闭合电路欧姆定律，有当电流达到稳定时，流经灯泡的电流大小为路端电压为此时闭合电路欧姆定律为可求得，。故D错误。故选C。7.风力发电绿色环保，截止到2024年5月，我国风电装机5亿千瓦，成为发电主流之一。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图，发电机线圈面积、匝数匝、电阻不计，线圈处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，绕垂直磁场的水平轴匀速转动，转速。升压变压器原、副线圈的匝数比，输出功率为。降压变压器的副线圈连接用户，两变压器间的输电线总电阻，变压器均为理想变压器，用户端工作电压为。下列说法正确的是（）A.升压变压器副线圈两端电压为B.用户获得的功率为C.降压变压器原、副线圈匝数比D.保持输出功率不变，增大升压变压器副线圈的匝数，用户端得到的功率会减小【答案】B【解析】A．发电机产生的交流电的峰值升压变压器原线圈两端电压根据电压匝数关系有解得，故A错误；B．输出功率为，则输电电流则用户获得的功率为解得，故B正确；C．降压变压器原线圈两端电压根据电流匝数关系有，故C错误；D．增大升压变压器副线圈的匝数，则升压变压器副线圈两端电压增大，由于输出功率不变，则输电电流减小，输电线上损耗的功率减小，则用户端得到的功率会增大，故D错误。故选B。8.如图所示，两固定在水平面上的平行金属导轨由宽轨，窄轨两部分组成，宽轨部分间距为，窄轨部分间距为L。现将两根材料相同、横截面积相同的金属棒分别静置在宽轨和窄轨上。金属棒的质量为m，电阻为R，长度为L，金属棒的长度为，两金属棒在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好。金属导轨处在方向垂直导轨平面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。现给金属棒水平向右的初速度，此后金属棒始终在宽轨磁场中运动，金属棒始终在窄轨磁场中运动。已知除金属棒的电阻之外其余电阻不计，宽轨和窄轨都足够长，不计一切摩擦。下列说法正确（）A.金属棒开始运动后，金属棒中的电流方向为B.当两金属棒匀速运动时，棒的速度为C.金属棒从开始运动到匀速的过程中，通过金属棒的电荷量为D.金属棒从开始运动到匀速的过程中，金属棒中产生的热量为【答案】D【解析】A．设金属棒的质量为m，电阻为R，则金属棒ab的质量为2m，电阻为2R，金属棒开始运动后，根据楞次定律可知金属棒中的电流方向为，故A错误；B.当两金属棒匀速运动时有规定向右为正方向，对ab棒，由动量定理有对cd棒，由动量定理有联立解得，故B错误；C．对ab棒，由动量定理有联立解得，故C错误；D．根据能量守恒可知，金属棒从开始运动到匀速的过程中，金属棒中产生的热量为联立解得故D正确。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9.利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图所示，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后原速率返回，从A端流出，边缘部位气流从B端流出。下列说法正确的是（）A.从A端流出的气体温度较高为热端B.从B端流出的气体温度较高为热端C.单位时间内B端流出气体的内能不一定大于A端流出气体的内能D.该装置气体进出的过程违背了热力学第二定律【答案】BC【解析】AB.依题意，中心部位为热运动速率较低的气体，与挡板相作用后反弹，从A端流出，而边缘部分热运动速率较高的气体从B端流出；同种气体分子平均热运动速率较大、其对应的温度也就较高，所以A端为冷端、B端为热端，故A错误，B正确；C．A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，则从A端流出的气体分子平均动能小于从B端流出的气体分子平均动能，内能的多少还与分子数有关；依题意，单位时间内B端流出气体的内能不一定大于A端流出气体的内能，故C正确；D．该装置将冷热不均气体进行分离，喷嘴处有高压，即通过外界做功而实现的，并非是自发进行的，没有违背热力学第二定律，故D错误。10.1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，提出了光子说，并成功地解释了光电效应现象。下面四幅图或图像均与光电效应有关，关于这四幅图或图像，下列说法正确的是（）A.图甲中，用紫外线灯照射不带电的锌板，会使锌板带正电，验电器的金属片张开B.图乙中，若电子的电荷量用e表示，、普朗克常量h都已知，则该金属的截止频率为C.图丙中，若，已知，则普朗克常量D.图丁中，黄光越强，饱和光电流越大，但遏止电压与光强无关【答案】AD【解析】A．用紫外线灯照射不带电的锌板，锌板发生光电效应，电子逸出，电子带负电，锌板本来不带电，故此时锌板带正电，验电器的金属片张开，故A正确；B．根据爱因斯坦光电效应方程，遏止电压满足，联立得，即遏止电压为0入射光的能量等于逸出功，即入射光的频率为截止频率，由图乙得，截止频率为，或根据图像可得，得，其中逸出功满足，该金属的截止频率为，故B错误；C．根据爱因斯坦光电效应方程，斜率为，解得，故C错误；D．图丁中，黄光越强，单位时间发出的光子数目越多，饱和光电流越大。根据B选项结论，遏止电压与频率有关，故遏止电压与光强无关，故D正确。11.一定质量的某种理想气体经历的变化过程，其压强p与温度t的关系图像如图所示，其中与p轴平行，与平行，且的延长线与横轴交点的横坐标为，的延长线过原点。下列说法正确的是（）A.过程，气体的内能增加，气体从外界吸热B.过程，气体的内能不变，气体向外界放热C.过程，气体的内能减小，气体向外界放热D.整个变化过程，气体的内能不变，气体从外界吸热【答案】AD【解析】A．由理想气体状态方程有令斜率为k，则有解得可知a→b过程为等容变化，W=0；a→b过程，温度升高，气体的内能增加，根据热力学第一定律，有可知气体从外界吸热，故A正确；B．由上可知b→c过程，体积增大，气体对外界做功，气体温度不变，气体内能不变，根据热力学第一定律，有可知气体从外界吸热，故B错误；C．由上可知c→d过程，气体的体积增大，气体对外界做功，随温度的降低，气体内能减小，根据热力学第一定律，有可知气体从外界吸热也可能放热，故C错误；D．由图可知b→c→d过程，体积增大，气体对外界做功，d→a过程，体积减小，外界对气体做功，且气体对外界做功大于外界对气体做功，则W<0；整个变化过程，气体的内能不变，根据热力学第一定律，有可知气体从外界吸热，故D正确。故选AD。12.是自然界中存量较为丰富的放射性元素，其衰变方程为：。如图所示，x轴下方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，x轴上方存在沿y轴正方向、电场强度大小为E的匀强电场。静置于点的经过衰变可看成电子源，该电子源只能沿x轴正方向发射电子。某个电子经过电场后，以与x轴正方向夹角射入磁场，第一次射出磁场时恰好经过坐标原点O。已知电子的质量为m，电荷量为，衰变过程中产生的的质量为，初动能为，衰变过程中产生的核能全部转化为和电子的动能。已知光速为c，下列说法正确的是（）A.衰变过程中的质量亏损为B.磁场的磁感应强度大小为C.该电子从电子源射出时的速度为D.该电子从初始到第n次射出磁场时，所用的时间为【答案】ACD【解析】AC．某个电子经过电场后，以与x轴正方向夹角射入磁场，电子在电场中做类平抛运动，设电子从电子源射出时速度为，射入磁场时竖直分量为，有则，根据牛顿第二定律解得电子从电子源射出时的速度衰变过程中产生的核能全部转化为和电子的动能，根据能量守恒定律，质量亏损满足解得，故AC正确；B．电子做类平抛运动位移关系为解得水平位移为根据几何关系，电子的轨道为，根据洛伦兹力提供向心力其中为电子进入磁场时的速度，满足解得磁场的磁感应强度大小为，故B错误；D．电子第一次在电场中，竖直方向解得电子在磁场中做圆周运动的时间为之后粒子做循环运动，每次在电场中做类斜抛运动，时间为，在磁场中做圈的圆周运动，故该电子从初始到第n次射出磁场时，所用的时间为，故D正确。故选ACD。三、非选择题：本题共6小题，共60分。13.某实验小组同学在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，用移液管量取油酸，倒入标注的容量瓶中，再加入酒精后得到的溶液。然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的体积恰好为。再用滴管取配好的油酸酒精溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下1滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，把带有正方形小方格的玻璃板盖在浅盘上，描画出油膜的轮廓，如图所示。正方形小方格的边长为。（1）由图可以估算出油膜的面积是______；（2）由此估算出油酸分子的直径是______m（保留两位有效数字）；（3）在该实验中，若某同学测出的分子直径结果明显偏小，则可能的原因有___________（多选）。A.计算油膜面积时，把所有半格左右的油膜都算成了一格B.油酸未完全散开C.做实验之前油酸酒精溶液搁置时间过长D.求每滴油酸酒精溶液的体积时，溶液的滴数少计了6滴【答案】（1）63##64##65（2）##（3）AC【解析】（1）正方形小方格的边长为，轮廓中不足半格的舍掉，超过半格不足一格的算一格，故轮廓中有小方格64个，故油膜的面积是（2）的溶液中油酸浓度为故1滴溶液中油酸的体积为油膜的面积是，故油酸分子的直径（3）AB．根据，计算油膜面积时，把所有半格左右的油膜都算成了一格，油膜面积测量偏大，直径测量就偏小；油酸未完全散开，油膜面积测量偏小，直径测量偏大，故A符合题意，B不符合题意；C．油酸酒精溶液搁置时间过长，油酸挥发，导致1滴溶液中油酸的体积测量值偏小，导致直径测量偏小，故C符合题意；D．求每滴油酸酒精溶液的体积时，溶液的滴数少计了6滴，会导致1滴溶液中油酸体积测量值偏大，导致直径测量偏大，故D不符合题意。14.某实验小组的同学用如图甲所示的实验装置探究一定质量的理想气体温度不变时压强与体积的关系。将导热的注射器前端通过软管和压强传感器相连，通过数据采集器在计算机上记录此时注射器内被封闭气体的压强p，通过注射器壁上的刻度读取气体的体积V。缓慢地推动活塞压缩气体，这样就可以获得不同体积时气体的压强数值。（1）关于实验的操作，下列说法正确的是______（多选）。A.活塞上均匀涂抹润滑油主要目的是为了让气体密封良好B.操作时应该用手握住注射器推拉活塞C.操作时应该迅速推拉活塞D.注射器内部的横截面积没必要测量（2）两个实验小组在环境温度相同且保持不变条件下，均利用该装置按正确操作完成了实验，根据他们测得的实验数据作出的图像，如图乙所示。①两图像斜率不同的原因是______；②两图像都和纵轴相交于同一点，该点数值的含义是______。（3）其中一个小组用此装置测量一粒大豆的体积。他将其装入注射器内，重复上述实验操作，记录注射器壁上的刻度读取气体的体积V和压强传感器读数p，根据实验测量数据，作出如图丙所示的图像，其纵轴截距为，则大豆的体积为______（用题及图中相关物理量的字母符号表示）【答案】（1）AD（2）注射器内封闭气体的质量不同软管内气体的体积（3）【解析】（1）A．实验中要保持气体质量不变，活塞上均匀涂抹润滑油主要目的是为了让气体密封良好，故A正确；BC．实验中要保持气体温度不变，因为不能用手握住注射器，同时需要缓慢推拉活塞，故BC错误；D．气体的体积可以通过注射器壁上的刻度读取，故不用测量横截面积，故D正确。故选AD。（2）[1]两个实验小组环境温度相同，故斜率不同只能是注射器内封闭气体的质量不同。[2]设软管内气体的体积为，根据等温变化，整理得根据数学知识可知，即两图像都和纵轴相交于同一点，该点数值表示软管内气体的体积。（3）设大豆的体积，根据等温变化，整理得，即，故大豆的体积为15.如图所示，是某小型交流发电机的原理示意图，两磁极之间的磁场可视为匀强磁场，发电机的矩形金属线圈全部处在磁场中，图中分别为矩形线圈的四个顶点。线圈可绕过边和边中点且垂直于磁场方向的水平轴匀速转动，线圈在转动过程中可以通过滑环和电刷与外电路连接。已知矩形线圈的匝数为匝，边长度为，边长度为，线圈总电阻为，转动的角速度为，外电路定值电阻的阻值为，磁场的磁感应强度大小为。电流表和电压表均为理想交流电表，忽略一切摩擦阻力及空气阻力。求：（1）定值电阻R的功率P；（2）矩形线圈从中性面位置转过的过程中，通过定值电阻R的电荷量q。【答案】（1）（2）【解析】（1）感应电动势最大值电动势有效值电流有效值定值电阻R的功率联立解得（2）线圈从中性面位置转过的过程中，平均电动势为平均电流为又通过定值电阻R的电荷量联立解得16.如图所示，深度为H、汽缸口有固定卡销的圆柱形汽缸，可以通过底部安装的电热丝加热来改变缸内的温度。先将温度为、压强未知的一定质量的理想气体，用活塞封闭在汽缸内。当汽缸竖直放置、活塞静止时，活塞距汽缸底部的距离为。现将汽缸缓慢翻转至水平放置，整个过程缸内气体温度恒为。已知活塞质量为、横截面积为S，大气压强恒为，重力加速度为g，活塞及卡销厚度不计，电热丝体积可忽略，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动且不漏气。求：（1）汽缸缓慢翻转至水平放置时，缸内气体的压强；（2）保持汽缸竖直放置，使活塞到达汽缸口，可以采取以下措施：（Ⅰ）接通汽缸底部的电热丝给气体加热，活塞缓慢上升，其恰好上升至汽缸口时的温度；（Ⅱ）若保持汽缸温度不变，使整个装置向下做匀加速直线运动，加速度最小为多少。【答案】（1）（2）（Ⅰ）；（Ⅱ）【解析】（1）设开始时封闭气体压强为，活塞质量为m。取活塞为研究对象，由平衡条件得假设汽缸水平放置时，活塞可以到达汽缸口，全过程气体为等温变化解得由可知假设正确。汽缸缓慢翻转至水平放置时，缸内气体的压强为。（2）（Ⅰ）取缸内封闭气体为研究对象，由等压变化得解得气体的温度（Ⅱ）整个装置向下以最小加速度做匀加速直线运动时，汽缸口卡销对活塞没有力的作用，由以上分析可知，活塞恰好在汽缸口时，汽缸内气体的压强为取活塞为研究对象，由牛顿第二定律得解得汽缸向下做匀加速直线运动最小加速度为17.如图所示，某兴趣小组设计了一个简易的电容式电磁弹射装置。在水平面上固定间距为L的两导轨，其中BE、CH两段由绝缘材料制成，其余部分均为导体，ABCD和EFGH两矩形区域内均存在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场，轨道左端接有电容为C的电容器和电动势为E的电源，右端接有阻值为3R的定值电阻。一根质量为m，电阻为2R的导体棒放在导轨的AD处，导体棒与导轨垂直且接触良好。单刀双掷开关S先接1，经过足够长的时间后，再把开关S接到2，导体棒先在ABCD区域向右加速运动，在ABCD区域达到最大速度后，然后向右匀速离开ABCD区域，经BEHC区域，最后停在EFGH区域。已知两磁场区域的导轨足够长，导体棒运动的整个过程中，导体棒始终与导轨保持垂直且接触良好，导体棒与导轨间摩擦不计，其余电阻均不计。求：（1）开关S接2的瞬间导体棒的加速度大小a和导体棒向右匀速离开ABCD区域时的速度大小v；（2）导体棒向右运动的整个过程中，定值电阻3R产生的总热量Q。【答案】（1），（2）【解析】（1）开关S接2的瞬间，金属棒中电流金属棒受到的安培力由牛顿第二定律解得导体棒在ABCD轨道运动过程中，由动量定理即根据电容定义式由电路有导体棒产生的感应电动势为联立解得（2）整个过程中定值电阻3R上产生的总热量为由能量守恒定律得联立解得18.某兴趣小组为探究光电效应和光电子在电磁场中的运动规律，设计装置如图所示，频率为的激光照射在竖直放置的金属板K的中心位置O1点，其右侧有一足够大金属板M，M上正对O1点有一小孔O2，并在两金属板M、K间加电压，两极板间电场可视为匀强电场。在M板右侧平行板器件中存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度大小，方向垂直纸面向里，电场强度大小，方向竖直向下。坐标系xOy紧靠平行板的右侧边缘，第一象限内有与y轴正方向成45°的边界线OA，边界线上方有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小，边界线下方包含第四象限有竖直向下的匀强电场，电场强度大小。发生光电效应的光电子，从金属板K的O1点发出，部分具有最大动能的光电子从O2点射入平行板间，沿中线O2O3做直线运动，穿出平行板后从y轴上坐标为(0，0.9m)的Q点垂直y轴射入磁场区，并多次穿越边界线OA。已知普朗克常量，电子质量为，电子电荷量为，。不计光电子重力及光电子间的相互作用。求：（1）金属板的逸出功W0；（2）光电子从进入磁场B2到第二次穿越边界线OA所用的时间；（3）光电子第四次穿越边界线OA的位置坐标。【答案】（1）（2）（3）(0.99m，0.99m)【解析】（1）光电子在平行板器件中做匀速直线运动，由平衡条件得由爱因斯坦光电效应方程得由动能定理得解得（2）光电子进入磁感应强度为B2的磁场中做匀速圆周运动，有解得光电子的运动轨迹交边界线OA于C点光电子在磁感应强度为B2的磁场中运动的轨迹对应圆心角为90°，其运动时间为光电子过C点速度方向竖直向下，平行于电场线进入电场做匀减速直线运动，加速度为光电子在电场E2中返回边界线上的C点时间为t2，由匀变速直线运动规律知光电子从进入磁场到第二次穿越边界线OA所用的时间（3）光电子第二次穿越边界线OA的位置为C点，坐标为(xC，yC)，则光电子第三次穿越边界线OA的位置为D点，坐标为(xD，yD)，则光电子垂直进入电场做类平抛运动，垂直电场线位移为x，沿电场线位移y，则光电子第四次穿越边界线OA的位置为E点，坐标为(xE，yE)，由几何关系得即光电子第四次穿越边界线OA的位置坐标为(0.99m，0.99m)。高二物理试题本试题卷分选择题和非选择题两部分，满分100分，考试时间90分钟。注意事项：1、答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置，认真核对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。2、选择题答案必须使用2B铅笔正确填涂；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。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。每小题只有一个选项符合题目要求。1.2023年6月10日，四川省文物考古研究院对外公布：三星堆遗址祭祀区再现两件跨坑拼对成功的大型青铜器。利用衰变的测年技术可进行考古研究，其衰变方程为。已知的半衰期为5730年，、、X的质量分别为，真空中的光速为c。下列说法正确的是（）A.衰变方程中的X是中子B100个经过11460年剩下25个没有发生衰变C.全球变暖会导致的半衰期变长D.衰变过程中，释放的能量为【答案】D【解析】A．根据衰变方程，碳14（）的原子序数从6增加到7（变为氮14），说明发生了β衰变。β衰变的实质是原子核内的一个中子转化为质子并释放出一个电子（）。因此X应为电子而非中子，故A错误；B．半衰期是统计规律，仅适用于大量原子核，对题目中“100个”少量原子核不适用，故B错误；C．半衰期仅由原子核内部性质决定，与外界环境（如温度、压强等）无关，故C错误；D．根据爱因斯坦质能方程，释放的能量等于质量亏损乘以光速平方。衰变前质量为，衰变后总质量为，质量亏损为，因此释放能量为，故D正确。故选D。2.利用所学知识，对于下面四副图片及相应的描述，下列说法正确的是（）A.图甲是王亚平太空授课中的液桥实验，在太空失重环境下，液体表面不存在表面张力B.图乙中制作防水衣时用右管材料的防水效果更好C.图丙实验现象说明薄板材料一定是非晶体D.图丁中饮水小鸭“喝”完一口水后，直立起来，直立一会儿，又会慢慢俯下身去，再“喝”一口，如此循环往复，小鸭不停地点头“喝”水，此现象违背了能量守恒定律【答案】B【解析】A．图甲中，在太空失重环境下，液体表面存在表面张力，使液体表面趋向最小面积，故A错误；B．图乙中，可知左管材料能被水浸润，右管材料不能被水浸润，则制作防水衣时用右管材料的防水效果更好，故B正确；C．圆形融化区域表明薄板在导热性能上呈各向同性，但具有各向同性导热性质的不仅是非晶体，还包括多晶体，故C错误；D．“饮水小鸭”实际上是通过蒸发和冷凝的物理过程来工作的，虽然看似不需要外界能量，但实际上它依赖于环境中的温度变化和水的蒸发，不违背能量守恒定律，故D错误。故选B。3.茶道文化起源于中国，是一种以茶修身的生活方式。如图所示，向茶杯中倒入热水，盖上杯盖茶水漫过杯盖，在水面和杯盖间密闭了一部分空气（可视为质量和体积均不变的理想气体），过一段时间后水温降低。关于泡茶中的物理现象，下列说法正确的是（）A.泡茶时，热水比冷水能快速泡出茶香，是因为温度越高每个分子运动的速率越大B.水中放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是因为茶叶中的色素分子在水中扩散C.温度降低后杯盖拿起来比较费力，是因为杯盖与杯子间的分子力变大【答案】B【解析】A．温度越高，分子的平均动能越大，但不是每个分子的动能都越大，故A错误；B．扩散现象是分子的无规则运动，水中放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是因为茶叶中的色素分子在水中扩散，故B正确；C．温度降低后杯盖拿起来比较费力，是因为杯内气体做等容变化，根据查理定律可知，温度降低，气体压强减小，外界大气压大于杯内气体压强，产生向下的压力差，而不是因为杯盖与杯子间的分子引力作用，故C错误；D．温度降低，根据理想气体状态方程和气体压强的微观解释，气体分子的平均动能减小，撞击单位面积器壁的平均作用力变小；同时，理想气体温度降低，内能减小（ΔU<0），体积不变（W=0），根据热力学第一定律W+Q=ΔU，可得Q<0，即气体对外界放热，故D错误。故选B。4.2024年4月，世界上规模最大、效率最高的压缩空气储能站在山东并网发电。如图为压缩空气储能装置示意图，电力系统负荷低谷时，关闭储气室的出气阀门，利用多余电能驱动压缩机，将大气压入储气室。已知储气室的容积为V，初态内部气体压强为，充气结束时储气室压强达到。已知外部大气压强恒为，充气过程中，储气室内、外温度相等且不变，则此过程中被压缩进入储气室的外部气体体积为（）A. B. C. D.【答案】A【解析】以被压缩进入储气室的外部气体和初态储气室内部气体为研究对象，设被压缩进入储气室的外部气体体积为，由玻意耳定律得，故A正确，BCD错误。故选A。5.我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首次实现了太阳波段光谱成像的空间观测。氢原子由能级跃迁到能级时发出的光，对应的谱线为可见光区的四条谱线，分别为，如图所示。下列说法正确的是（）A.四种光的波长逐渐变大B.四种光在真空中传播速度逐渐变大C.分别用四种光照射同一个双缝干涉实验装置时，对应的相邻条纹间距更小D.若照射某金属时发生光电效应，则照射该金属时一定发生光电效应【答案】C【解析】A．四种光中从更高能级向能级跃迁的光，光子的能量更大。根据可知四种光的能量逐渐增加，所以波长逐渐变小，故A错误；B．电磁波在真空中的传播速度都是光速c，故B错误；C．根据双缝干涉的条纹间距公式波长越小相邻的条纹间距越小，其中的波长最小，故C正确；D．能让金属发生光电效应，说明其频率超过材料的截止频率。频率比低，不能确定的频率是否能大于材料的截止频率，故D错误。故选C。6.在图甲所示的电路中，灯泡电阻不变且阻值为R。闭合开关S后，流过两个电流传感器的图像如图乙所示。电源电动势E、内阻r均未知，电流传感器电阻不计。下列说法正确的是（）A.闭合开关S后，电流传感器1中的电流对应图乙中的图线bB.线圈L的直流电阻小于灯泡电阻RC.断开开关S后，灯泡逐渐熄灭D.由图像中的数据和题干条件不能计算出电源的电动势和内阻【答案】C【解析】A．闭合开关S后，线圈L会阻碍电流的变化。电流传感器2中的电流会从0开始逐渐增加，所在的支路中线圈L的电阻会逐渐减小为稳定值，对应图线b，电流传感器1对应图线a，故A错误；B．稳定后流经灯泡的电流大于流经线圈L的电流，作为并联电路电压是相等的，根据可知线圈L的直流电阻大于灯泡电阻R，故B错误；C．断开开关后，线圈L储存的能量释放，线圈与灯泡构成新的回路，电流逐渐减小，灯泡逐渐熄灭，故C正确；D．根据图像信息，刚闭合开关S时，电路的瞬间电流大小为根据闭合电路欧姆定律，有当电流达到稳定时，流经灯泡的电流大小为路端电压为此时闭合电路欧姆定律为可求得，。故D错误。故选C。7.风力发电绿色环保，截止到2024年5月，我国风电装机5亿千瓦，成为发电主流之一。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图，发电机线圈面积、匝数匝、电阻不计，线圈处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，绕垂直磁场的水平轴匀速转动，转速。升压变压器原、副线圈的匝数比，输出功率为。降压变压器的副线圈连接用户，两变压器间的输电线总电阻，变压器均为理想变压器，用户端工作电压为。下列说法正确的是（）A.升压变压器副线圈两端电压为B.用户获得的功率为C.降压变压器原、副线圈匝数比D.保持输出功率不变，增大升压变压器副线圈的匝数，用户端得到的功率会减小【答案】B【解析】A．发电机产生的交流电的峰值升压变压器原线圈两端电压根据电压匝数关系有解得，故A错误；B．输出功率为，则输电电流则用户获得的功率为解得，故B正确；C．降压变压器原线圈两端电压根据电流匝数关系有，故C错误；D．增大升压变压器副线圈的匝数，则升压变压器副线圈两端电压增大，由于输出功率不变，则输电电流减小，输电线上损耗的功率减小，则用户端得到的功率会增大，故D错误。故选B。8.如图所示，两固定在水平面上的平行金属导轨由宽轨，窄轨两部分组成，宽轨部分间距为，窄轨部分间距为L。现将两根材料相同、横截面积相同的金属棒分别静置在宽轨和窄轨上。金属棒的质量为m，电阻为R，长度为L，金属棒的长度为，两金属棒在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好。金属导轨处在方向垂直导轨平面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。现给金属棒水平向右的初速度，此后金属棒始终在宽轨磁场中运动，金属棒始终在窄轨磁场中运动。已知除金属棒的电阻之外其余电阻不计，宽轨和窄轨都足够长，不计一切摩擦。下列说法正确（）A.金属棒开始运动后，金属棒中的电流方向为B.当两金属棒匀速运动时，棒的速度为C.金属棒从开始运动到匀速的过程中，通过金属棒的电荷量为D.金属棒从开始运动到匀速的过程中，金属棒中产生的热量为【答案】D【解析】A．设金属棒的质量为m，电阻为R，则金属棒ab的质量为2m，电阻为2R，金属棒开始运动后，根据楞次定律可知金属棒中的电流方向为，故A错误；B.当两金属棒匀速运动时有规定向右为正方向，对ab棒，由动量定理有对cd棒，由动量定理有联立解得，故B错误；C．对ab棒，由动量定理有联立解得，故C错误；D．根据能量守恒可知，金属棒从开始运动到匀速的过程中，金属棒中产生的热量为联立解得故D正确。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9.利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图所示，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后原速率返回，从A端流出，边缘部位气流从B端流出。下列说法正确的是（）A.从A端流出的气体温度较高为热端B.从B端流出的气体温度较高为热端C.单位时间内B端流出气体的内能不一定大于A端流出气体的内能D.该装置气体进出的过程违背了热力学第二定律【答案】BC【解析】AB.依题意，中心部位为热运动速率较低的气体，与挡板相作用后反弹，从A端流出，而边缘部分热运动速率较高的气体从B端流出；同种气体分子平均热运动速率较大、其对应的温度也就较高，所以A端为冷端、B端为热端，故A错误，B正确；C．A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，则从A端流出的气体分子平均动能小于从B端流出的气体分子平均动能，内能的多少还与分子数有关；依题意，单位时间内B端流出气体的内能不一定大于A端流出气体的内能，故C正确；D．该装置将冷热不均气体进行分离，喷嘴处有高压，即通过外界做功而实现的，并非是自发进行的，没有违背热力学第二定律，故D错误。10.1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，提出了光子说，并成功地解释了光电效应现象。下面四幅图或图像均与光电效应有关，关于这四幅图或图像，下列说法正确的是（）A.图甲中，用紫外线灯照射不带电的锌板，会使锌板带正电，验电器的金属片张开B.图乙中，若电子的电荷量用e表示，、普朗克常量h都已知，则该金属的截止频率为C.图丙中，若，已知，则普朗克常量D.图丁中，黄光越强，饱和光电流越大，但遏止电压与光强无关【答案】AD【解析】A．用紫外线灯照射不带电的锌板，锌板发生光电效应，电子逸出，电子带负电，锌板本来不带电，故此时锌板带正电，验电器的金属片张开，故A正确；B．根据爱因斯坦光电效应方程，遏止电压满足，联立得，即遏止电压为0入射光的能量等于逸出功，即入射光的频率为截止频率，由图乙得，截止频率为，或根据图像可得，得，其中逸出功满足，该金属的截止频率为，故B错误；C．根据爱因斯坦光电效应方程，斜率为，解得，故C错误；D．图丁中，黄光越强，单位时间发出的光子数目越多，饱和光电流越大。根据B选项结论，遏止电压与频率有关，故遏止电压与光强无关，故D正确。11.一定质量的某种理想气体经历的变化过程，其压强p与温度t的关系图像如图所示，其中与p轴平行，与平行，且的延长线与横轴交点的横坐标为，的延长线过原点。下列说法正确的是（）A.过程，气体的内能增加，气体从外界吸热B.过程，气体的内能不变，气体向外界放热C.过程，气体的内能减小，气体向外界放热D.整个变化过程，气体的内能不变，气体从外界吸热【答案】AD【解析】A．由理想气体状态方程有令斜率为k，则有解得可知a→b过程为等容变化，W=0；a→b过程，温度升高，气体的内能增加，根据热力学第一定律，有可知气体从外界吸热，故A正确；B．由上可知b→c过程，体积增大，气体对外界做功，气体温度不变，气体内能不变，根据热力学第一定律，有可知气体从外界吸热，故B错误；C．由上可知c→d过程，气体的体积增大，气体对外界做功，随温度的降低，气体内能减小，根据热力学第一定律，有可知气体从外界吸热也可能放热，故C错误；D．由图可知b→c→d过程，体积增大，气体对外界做功，d→a过程，体积减小，外界对气体做功，且气体对外界做功大于外界对气体做功，则W<0；整个变化过程，气体的内能不变，根据热力学第一定律，有可知气体从外界吸热，故D正确。故选AD。12.是自然界中存量较为丰富的放射性元素，其衰变方程为：。如图所示，x轴下方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，x轴上方存在沿y轴正方向、电场强度大小为E的匀强电场。静置于点的经过衰变可看成电子源，该电子源只能沿x轴正方向发射电子。某个电子经过电场后，以与x轴正方向夹角射入磁场，第一次射出磁场时恰好经过坐标原点O。已知电子的质量为m，电荷量为，衰变过程中产生的的质量为，初动能为，衰变过程中产生的核能全部转化为和电子的动能。已知光速为c，下列说法正确的是（）A.衰变过程中的质量亏损为B.磁场的磁感应强度大小为C.该电子从电子源射出时的速度为D.该电子从初始到第n次射出磁场时，所用的时间为【答案】ACD【解析】AC．某个电子经过电场后，以与x轴正方向夹角射入磁场，电子在电场中做类平抛运动，设电子从电子源射出时速度为，射入磁场时竖直分量为，有则，根据牛顿第二定律解得电子从电子源射出时的速度衰变过程中产生的核能全部转化为和电子的动能，根据能量守恒定律，质量亏损满足解得，故AC正确；B．电子做类平抛运动位移关系为解得水平位移为根据几何关系，电子的轨道为，根据洛伦兹力提供向心力其中为电子进入磁场时的速度，满足解得磁场的磁感应强度大小为，故B错误；D．电子第一次在电场中，竖直方向解得电子在磁场中做圆周运动的时间为之后粒子做循环运动，每次在电场中做类斜抛运动，时间为，在磁场中做圈的圆周运动，故该电子从初始到第n次射出磁场时，所用的时间为，故D正确。故选ACD。三、非选择题：本题共6小题，共60分。13.某实验小组同学在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，用移液管量取油酸，倒入标注的容量瓶中，再加入酒精后得到的溶液。然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的体积恰好为。再用滴管取配好的油酸酒精溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下1滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，把带有正方形小方格的玻璃板盖在浅盘上，描画出油膜的轮廓，如图所示。正方形小方格的边长为。（1）由图可以估算出油膜的面积是______；（2）由此估算出油酸分子的直径是______m（保留两位有效数字）；（3）在该实验中，若某同学测出的分子直径结果明显偏小，则可能的原因有___________（多选）。A.计算油膜面积时，把所有半格左右的油膜都算成了一格B.油酸未完全散开C.做实验之前油酸酒精溶液搁置时间过长D.求每滴油酸酒精溶液的体积时，溶液的滴数少计了6滴【答案】（1）63##64##65（2）##（3）AC【解析】（1）正方形小方格的边长为，轮廓中不足半格的舍掉，超过半格不足一格的算一格，故轮廓中有小方格64个，故油膜的面积是（2）的溶液中油酸浓度为故1滴溶液中油酸的体积为油膜的面积是，故油酸分子的直径（3）AB．根据，计算油膜面积时，把所有半格左右的油膜都算成了一格，油膜面积测量偏大，直径测量就偏小；油酸未完全散开，油膜面积测量偏小，直径测量偏大，故A符合题意，B不符合题意；C．油酸酒精溶液搁置时间过长，油酸挥发，导致1滴溶液中油酸的体积测量值偏小，导致直径测量偏小，故C符合题意；D．求每滴油酸酒精溶液的体积时，溶液的滴数少计了6滴，会导致1滴溶液中油酸体积测量值偏大，导致直径测量偏大，故D不符合题意。14.某实验小组的同学用如图甲所示的实验装置探究一定质量的理想气体温度不变时压强与体积的关系。将导热的注射器前端通过软管和压强传感器相连，通过数据采集器在计算机上记录此时注射器内被封闭气体的压强p，通过注射器壁上的刻度读取气体的体积V。缓慢地推动活塞压缩气体，这样就可以获得不同体积时气体的压强数值。（1）关于实验的操作，下列说法正确的是______（多选）。A.活塞上均匀涂抹润滑油主要目的是为了让气体密封良好B.操作时应该用手握住注射器推拉活塞C.操作时应该迅速推拉活塞D.注射器内部的横截面积没必要测量（2）两个实验小组在环境温度相同且保持不变条件下，均利用该装置按正确操作完成了实验，根据他们测得的实验数据作出的图像，如图乙所示。①两图像斜率不同的原因是______；②两图像都和纵轴相交于同一点，该点数值的含义是______。（3）其中一个小组用此装置测量一粒大豆的体积。他将其装入注射器内，重复上述实验操作，记录注射器壁上的刻度读取气体的体积V和压强传感器读数p，根据实验测量数据，作出如图丙所示的图像，其纵轴截距为，则大豆的体积为______（用题及图中相关物理量的字母符号表示）【答案】（1）AD（2）注射器内封闭气体的质量不同软管内气体的体积（3）【解析】（1）A．实验中要保持气体质量不变，活塞上均匀涂抹润滑油主要目的是为了让气体密封良好，故A正确；BC．实验中要保持气体温度不变，因为不能用手握住注射器，同时需要缓慢推拉活塞，故BC错误；D．气体的体积可以通过注射器壁上的刻度读取，故不用测量横截面积，故D正确。故选AD。（2）[1]两个实验小组环境温度相同，故斜率不同只能是注射器内封闭气体的质量不同。[2]设软管内气体的体积为，根据等温变化，整理得根据数学知识可知，即两图像都和纵轴相交于同一点，该点数值表示软管内气体的体积。（3）设大豆的体积，根据等温变化，整理得，即，故大豆的体积为15.如图所示，是某小型交流发电机的原理示意图，两磁极之间的磁场可视为匀强磁场，发电机的矩形金属线圈全部处在磁场中，图中分别为矩形线圈的四个顶点。线圈可绕过边和边中点且垂直于磁场方向的水平轴匀速转动，线圈在转动过程中可以通过滑环和电刷与外电路连接。已知矩形线圈的匝数为匝，边长度为，边长度为，线圈总电阻为，转动的角速度为，外电路定值电阻的阻值为，磁场的磁感应强度大小为。电流表和电压表均为理想交流电表，忽略一切摩擦阻力及空气阻力。求：（1）定值电阻R的功率P；（2）矩形线圈从中性面位置转过的过程中，通过定值电阻R的电荷量q。【答案】（1）（2）【解析】（1）感应电动势最大值电动势有效值电流有效值定值电阻R的功率联立解得（2）线圈从中性面位置转过的过程中，平均电动势为平均电流为又通过定值电阻R的电荷量联立解得16.如图所示，深度为H、汽缸口有固定卡销的圆柱形汽缸，可以通过底部安装的电热丝加热来改变缸内的温度。先将温度为、压强未知的一定质