山东省德州市2020-2021学年高二下学期物理期末考试试卷

试卷更新日期：2021-08-20 类型：期末考试

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一、单选题

1. 关于近代物理知识的描述，下列说法正确的是（　　）

A、温度越高，元素的半衰期越短 B、核反应方程 $_{3}^{6} Li +_{0}^{1} n \to_{1}^{3} H +_{2}^{4} He$ 为 $α$ 衰变 C、原子核裂变过程，原子核的比结合能变大 D、原子核聚变过程，原子核的比结合能变小

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2. 关于电磁波，下列说法正确的是（　　）

A、手机放在一个真空玻璃罩中不能接收到信号，我们隔着玻璃罩看不到来电显示，没法听到来电音乐 B、手机放在一个真空玻璃罩中能接收到信号，我们隔着玻璃罩只能看到来电显示，没法听到来电音乐 C、载有信号的电磁波只能在真空中传播 D、电磁振荡停止后，其发射到空间的电磁波随即消失

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3. 一匝数为50匝的矩形线圈，在 $B = 5 T$ 匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示。下列结论正确的是（　　）

A、该线圈产生交变电压的表达式为 $u = 50 π \sin 5 π t$ （V） B、该线圈产生交变电压的表达式为 $u = 50 π \cos 5 π t$ （V） C、在 $t = 0.1 s$ 时，磁通量最大，感应电动势最大 D、在 $t = 0.2 s$ 时，磁通量为0，电流方向发生改变

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4. 下列说法正确的是（　　）

A、晶体具有各向异性，非晶体具有各向同性 B、晶体和非晶体不能相互转化 C、分子热运动的平均速率不可能为0 D、一种液体是否浸润某种固体，取决于液体自身的性质

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5. 温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用金属热电阻的阻值随温度变化的特性来工作的。图甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势 $E = 3.0 V$ ，内电阻不计，G为灵敏电流表，其内阻 $R_{g}$ 保持不变；R为金属热电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示。闭合开关S，当R的温度等于20℃时，电流表示数 $I_{1} = 2 mA$ ；当电流表的示数 $I_{2} = 1 mA$ 时，金属热电阻的温度是（　　）

A、40℃ B、60℃ C、80℃ D、100℃

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6. 氢原子的能级如图所示，下列说法正确的是（　　）

A、一个处于 $n = 2$ 能级的氢原子，可以吸收一个能量为 $2 eV$ 的光子 B、大量处于 $n = 5$ 能级的氢原子，跃迁到基态的过程中可以释放出12种不同频率的光子 C、氢原子从高能级向低能级跃迁的过程中释放的光子的能量不可能大于 $13.6 eV$ D、用能量为 $10 eV$ 和 $4 eV$ 的两种光子同时持续照射大量处于基态的氢原子，有可能使个别氢原子电离

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7. 如图甲所示，U形导线框 $a b c d$ 的平面与水平面成 $θ$ 角，导体棒 $M N$ 与 $a b$ 、 $c d$ 垂直且接触良好。磁场的方向竖直向上，且磁感应强度B随时间的变化规律如图乙所示，在 $0 ~ t_{1}$ 时间内，导体棒始终静止，下列说法可能正确的是（　　）

A、导体棒中感应电动势一直增大 B、回路消耗的电功率一直增大 C、导体棒所受的安培力一直不变 D、导体棒所受的摩擦力先减小后增大

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8. 一含有理想变压器的电路如图甲所示，图中理想变压器原、副线圈匝数之比为 $2 ： 1$ ，电阻 $R_{1}$ 和 $R_{2}$ 的阻值分别为 $2 Ω$ 和 $8 Ω$ ，a、b输入端输入的电压如图乙所示，下列说法正确的是（　　）

A、电阻 $R_{2}$ 两端电压的有效值为 $4 \sqrt{3} V$ B、流过电阻 $R_{1}$ 电流的有效值为 $0.5 \sqrt{3} A$ C、流过电阻 $R_{1}$ 电流的有效值为0.5A D、0~0.04s内，电阻 $R_{1}$ 产生的焦耳热为0.06J

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二、多选题

9. 如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，经历 $A B C D E$ 过程到达状态E，其中 $B A$ 的延长线经过原点， $B C$ 与横轴平行， $D E$ 与纵轴平行。下列说法正确的是（　　）

A、AB过程中气体的体积不变 B、BC过程中气体的体积变小 C、CD过程中气体的体积变大 D、DE过程气体与外界没有热交换

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10. 如图所示，为一台发电机通过升压和降压变压器给用户供电的示意图。已知发电机的输出电压为250V，升压变压器原、副线圈的匝数比是 $1 ： 20$ ，两变压器之间输电导线的总电阻为4Ω，向用户供220V交流电，若变压器是理想变压器，当发电机的输出电功率为 $200 kW$ 时。下列说法正确的是（　　）

A、远距离输电损失的电压160V B、远距离输电损失的功率为640W C、降压变压器原、副线圈的匝数比 $22 ： 1$ D、若用户用电器增多则降压变压器输出电压增大

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11. 两个完全相同的绝热活塞A、B把竖直放置的绝热气缸分成体积相等的三部分，在气缸顶部和 $\frac{1}{3}$ 处有固定卡环，分别限制活塞A、B向上、向下运动，如图所示。初始状态下，甲、乙两部分气体的压强均为大气压强 $p_{1}$ 的1.2倍，温度均为27℃，活塞与气缸壁间的摩擦及活塞厚度均不计，现用电热丝对甲部分气体缓慢加热，下列说法正确的是（　　）

A、乙中气体的温度有可能增加 B、甲部分气体的温度为87℃时，活塞A已经上升 C、如果甲部分气体的温度超过77℃，电热丝产生的热量等于甲气体内能增加量 D、甲部分气体的温度为337℃时，乙部分气体的内能大于初始状态

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12. 如图甲所示，一电阻不计且足够长的固定光滑平行金属导轨 $M N$ 、 $P Q$ 间距 $L = 1 m$ ，下端接有阻值 $R = 2 Ω$ 的电阻，导轨平面与水平面间的夹角 $θ = 30 °$ 。整个装置处于方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。一质量 $m = 0.2 kg$ 、阻值 $r = 1 Ω$ 的金属棒垂直于导轨放置并用绝缘细线通过光滑的定滑轮与质量 $M = 1 kg$ 的重物相连，左端细线沿 $N M$ 方向。棒由静止释放后，沿 $N M$ 方向位移x与时间t之间的关系如图乙所示，其中 $a b$ 为直线。已知棒在0~0.3s内通过的电荷量是0.3~0.4s内通过电荷量的2倍，g取 $10 m / s^{2}$ ，下列说法正确的是（　　）

A、图乙中a点的纵坐标是0.6m B、棒在0~0.3s内通过的电荷量是0.6C C、磁感应强度 $B = 9 T$ D、电阻R在0~0.4s内产生的热量 $Q = 1.8 J$

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三、实验题

13. 在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。

(1)、变压器铁芯的结构和材料是_____；（填字母代号）

A、整块硅钢铁芯 B、整块不锈钢铁芯 C、绝缘的铜片叠成 D、绝缘的硅钢片叠成

(2)、为了人身安全，实验中交流电源的电压不要超过_____；（填字母代号）

A、2V B、12V C、50V D、72V

(3)、本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是_____；（填字母代号）

A、控制变量法 B、等效替代法 C、类比法

(4)、实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别。原因不可能为_____。（填字母代号）

A、原、副线圈上通过的电流发热 B、铁芯在交变磁场作用下发热 C、变压器铁芯漏磁 D、原线圈输入电压发生变化

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14. 如图为“研究一定质量气体在压强不变的条件下，体积变化与温度变化的关系”的实验装置示意图。在瓶A中封住一定质量的气体，初始时左右两管中水银面等高

(1)、若气体温度升高，为使瓶内气体的压强不变，应将右管（填“向上”或“向下”）移动，直至。（填字母代号）
A．左管中水银面回到原位置

B．右管中水银面回到原位置

C．左右两管中水银面等高

(2)、实验中多次改变气体温度，用 $Δ t$ 表示气体升高的摄氏温度，用 $Δ h$ 表示左管内水银面高度的改变量。根据测量数据作出的图线是（______）

A、 B、 C、 D、

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四、解答题

15. 如图所示，其水平放置的矩形线圈 $a b c d$ 的面积为 $S = 0.01 m^{2}$ ，共有 $n = 100$ 匝，线圈总电阻为 $r = 0.5 Ω$ ，只在线圈平面上方有磁感应强度为 $B = 0.1 T$ 的匀强磁场，磁场方向水平，线圈可绕与磁场方向垂直的固定对称轴 $O O^{'}$ 转动，在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路 $R = 4.5 Ω$ 的电阻连接，其余电阻不计。在外力作用下线圈以恒定的角速度 $ω = 100 rad / s$ 绕轴 $O O^{'}$ 匀速转动（不计转动轴及滑环与电刷的摩擦）。

(1)、求发电机线圈由图示位置开始转动产生的感应电动势瞬时值表达式及电流表读数；

(2)、求线圈从图示位置转过 $90 °$ 的过程中流经电阻R的电荷量。

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16. 如图， $M N$ 、 $P Q$ 为足够长的光滑平行的水平金属导轨，电阻 $R = 3.0 Ω$ ，置于竖直向下的有界匀强磁场中， $O O^{'}$ 为磁场边界，磁场磁感应强度 $B = 2.0 T$ ，导轨间距 $L = 0.5 m$ ，质量 $m = 0.2 kg$ 的导体棒垂直置于导轨上且与导轨接触良好，导体棒接入电路的电阻为 $r = 1.0 Ω$ 。 $t = 0$ 时刻，导体棒在 $F = 1 N$ 的水平拉力作用下从 $O O^{'}$ 左侧某处由静止开始运动， $t_{0} = 1.0 s$ 时棒进入磁场继续运动，导体棒始终与导轨垂直。

(1)、求导体棒 $t_{0}$ 时刻进入磁场瞬间的加速度a的大小及回路的电功率 $P_{0}$ ；

(2)、若导体棒进入磁场瞬间立即撤去力F，求导体棒在运动过程中电阻R产生的焦耳热Q。

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17. 新冠疫情期间，武汉市医疗物资紧缺，全国各地纷纷支援，其中北方某地支援武汉大批钢瓶氧气。每瓶钢瓶容积为 $V_{0} = 60 L$ ，在北方测得氧气压强为 $p = 5 \times 10^{6} Pa$ ，温度为 $t = 7$ ℃。长途运输到医院后，温度升到 $t^{'} = 27$ ℃，经质量测量发现漏气2%。实际使用过程中，先用如图所示的活塞式抽气筒与氧气瓶连通缓慢抽气，再充到真空小钢瓶中，然后供病人使用。（不考虑抽气分装过程中的漏气和温度变化，0℃对应的热力学温度为273K）

(1)、氧气瓶运到医院后氧气的压强为多少；

(2)、若活塞式抽气筒第一次抽气时，抽出氧气体积为 $Δ V = 10 L$ ，为了使第二次抽出氧气的质量与第一次相同，第二次抽气时，抽气筒内氧气体积应为多少？

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18. 如图所示，间距为 $L = 0.5 m$ 的光滑平行导轨固定在竖直面内，导轨足够长电阻不计。在导轨 $y > 0$ 的区域存在垂直导轨平面向里的磁场，磁感应强度随坐标（以m为单位）的分布规律为 $B = 8 + 2 y$ （T）。完全相同的两金属棒 $a b$ 、 $c d$ 与导轨垂直并接触良好，每条金属棒长度为 $L = 0.5 m$ ，质量为 $m = 0.5 kg$ ，电阻为 $R = 6 Ω$ 。金属棒 $a b$ 在 $y = 2 m$ 处获得一个竖直向上的初速度后，在竖直方向拉力作用下沿导轨向上运动的过程中，始终能保证放置在 $y = 1 m$ 处的金属棒 $c d$ 静止，g取 $10 m / s^{2}$ 。
求：

(1)、金属棒 $a b$ 在运动过程中的感应电动势大小；

(2)、金属棒 $a b$ 速度随坐标（以m为单位）的变化关系；

(3)、金属棒 $a b$ 从 $y = 2 m$ 运动到 $y = 8 m$ 用的时间；

(4)、金属棒 $a b$ 从 $y = 2 m$ 运动到 $y = 8 m$ 过程中拉力做的功。

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