山东省百校联考2021-2022学年高二下学期物理期末考试试卷

试卷更新日期：2022-07-19 类型：期末考试

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一、单选题

1. 2021年5月，中国的“人造太阳”在1.2亿摄氏度下，成功“燃烧”101秒。这标志着我国核聚变研究又获得重大突破，核反应方程是 $_{1}^{2} {H+}_{1}^{3} H \to_{2}^{4} He+X$ ，为人类获得可控核聚变能源奠定了商用的物理和工程基础。下列说法正确的是（）

A、核聚变可以在常温下发生 B、方程中的X表示中子 $n_{0}^{1}$ ，中子是查德威克发现的 C、该核反应前后质量守恒 D、 $_{1}^{2} H$ 的比结合能比 $_{2}^{4} He$ 的比结合能大

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2. 如图甲所示，气缸内封闭了一定质量的气体（可视为理想气体），可移动活塞与容器壁光滑接触，开始时活塞处于Ⅰ位置静止，经历某个过程后，活塞运动到Ⅱ位置（图中未标出）重新静止，活塞处于这两个位置时，气缸内各速率区间的气体分子数n占总分子数N的百分比（ $\frac{n}{N} \times 100 %$ ）与分子速率v之间的关系分别如图乙中Ⅰ（实线）和Ⅱ（虚线）所示，忽略大气压强的变化，则下列说法中正确的是（）

A、气体在状态Ⅰ时温度较高 B、气体在状态Ⅱ时压强较大 C、在此过程中外界对气体做正功 D、在此过程中气体从外界吸热

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3. 中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统，系统中的“北斗三号”采用星载氢原子钟，通过氢原子能级跃迁产生电磁波校准时钟。氢原子的部分能级结构如图所示，下列说法正确的是（）

A、一个氢原子由基态跃迁到激发态后，该原子的电势能减少 B、处于 $n = 2$ 能级的氢原子可以吸收 $2 e V$ 的光子跃迁到 $n = 3$ 能级 C、一群处于 $n = 4$ 能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可以辐射出6种不同频率的光子 D、一群处于 $n = 4$ 能级的氢原子向低能级跃迁，发出的光照射逸出功为 $2.25 e V$ 的钾板，钾板发出光电子的最大初动能为 $11.35 e V$

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4. 某潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3kg/m³和2.1kg/m³ ，空气的摩尔质量为0.029kg/mol，阿伏加德罗常数 $N_{A} = 6.02 \times 1 0^{23} m o l^{- 1}$ 。若潜水员呼吸一次吸入2L空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数约为（）

A、 $3 \times 1 0^{21}$ B、 $3 \times 1 0^{22}$ C、 $3 \times 1 0^{23}$ D、 $3 \times 1 0^{24}$

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5. 关于下列四幅图的说法正确的是（）

A、甲图中话筒应用了磁场对电流的作用 B、乙图是演示电磁感应现象的实验装置 C、丙图实验说明磁场能产生电流 D、丁图的实验所揭示的原理可以制成发电机

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6. 如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B，C、D后再回到状态A。其中AB和CD为等温过程，BC为等压过程，DA为等容过程，则在该循环过程中，下列说法正确的是（）

A、AB过程中，气体吸收热量 B、BC过程中，气体分子的平均动能不变 C、CD过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少 D、若气体在BC过程中内能变化量的数值为2kJ，与外界交换的热量为7kJ，则在此过程中外界对气体做的功为5kJ

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7. 理想变压器与额定电压均为12V的四个相同灯泡连接成如图所示的电路，开关S断开时，灯泡L₁、L₂、L₃ ，都正常发光，忽略灯泡电阻随温度的变化。下列说法正确的是（）

A、理想变压器原、副线圈的匝数比为3： 1 B、理想变压器原线圈所接交流电源的电压为24 V C、闭合开关S，灯泡L₁、L₂、L₃仍能正常发光 D、闭合开关S，灯泡L₁可能烧毁

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8. 角速度计可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度，其结构如图所示。当系统绕光滑的轴转动时，元件A发生位移并输出相应的电压信号，成为飞机、卫星等的制导系统的信息源。已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计。滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，系统静止时滑片P位于B点，当系统以角速度 $ω$ 转动时，下列说法正确的是（）

A、电路中电流随角速度的增大而增大 B、电路中电流随角速度的增大而减小 C、弹簧的伸长量为 $x = \frac{m l ω}{k - m ω^{2}}$ D、输出电压U与ω的函数式为 $U = \frac{E m ω^{2}}{k - m ω^{2}}$

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二、多选题

9. 下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（）

A、图甲：每种原子都有自己的特征谱线，故光谱分析可鉴别物质 B、图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的 C、图丙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子 D、图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性

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10. 内径均匀的“ $T$ ”形细玻璃管竖直放置，管内有被水银封闭的理想气体Ⅰ和Ⅱ，竖直管上端与大气相通，各部分长度如图所示。已知环境温度为 $27 ° C$ ，大气压强 $p_{0} = 76 c m H g$ 。现只对理想气体Ⅰ加热，直到竖直玻璃管中的水银与管口相平，此时（）

A、理想气体Ⅰ的温度为 $500 K$ B、理想气体Ⅰ的温度为 $700 K$ C、理想气体Ⅱ长度变为 $9 c m$ D、理想气体Ⅱ长度变为 $6 c m$

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11. 单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量 $Φ$ 与时间 $t$ 的关系图像如图所示。下列说法正确的是（）

A、 $\frac{T}{2}$ 时刻线框平面与中性面垂直 B、线框的感应电动势有效值为 $\frac{\sqrt{2} π Φ_{m}}{T}$ C、线框转一周外力所做的功为 $\frac{2 π^{2} Φ_{m}^{2}}{R T}$ D、从 $t = 0$ 到 $t = \frac{T}{4}$ 过程中线框的平均感应电动势为 $\frac{π Φ_{m}}{T}$

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12. 如图甲，绝缘水平面上有一“<”型光滑金属导轨，Oa与Ob夹角为 $45 °$ ；将质量为m的长直导体棒PQ放在导轨上并与Oa垂直，除轨道Ob上的电阻R外，其余电阻不计，导体棒与导轨接触良好。空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B。 $t = 0$ 时刻导体棒与O点间的距离为2L，棒在外力作用下，向左做直线运动，其速度的倒数 $\frac{1}{v}$ 随位移x变化的关系如图乙所示，导体棒从PQ向左运动距离L到达MN的过程中（）

A、流过导体棒的电流恒为 $\frac{B L v_{0}}{R}$ B、导体棒运动的时间为 $\frac{3 L}{2 v_{0}}$ C、通过回路的电荷量为 $\frac{2 B L^{2}}{R}$ D、外力做功为 $\frac{3 B^{2} L^{3} v_{0}}{2 R} + \frac{3 m v_{0}^{2}}{8}$

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三、实验题

13. 如图为“研究电磁感应现象”的实验装置。

(1)、将图中所缺的导线补接完整；

(2)、如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后可能出现的情况有：
①将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将；
②原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针；

(3)、在做“研究电磁感应现象”实验时，如果副线圈两端不接任何元件，则副线圈电路中将____。

A、因电路不闭合，无电磁感应现象 B、有电磁感应现象，但无感应电流，只有感应电动势 C、不能用楞次定律判断感应电动势方向 D、可以用楞次定律判断感应电动势方向

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14. 某班级各实验小组利用如图甲所示装置进行“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”实验，实验步骤如下：

①把注射器活塞移至注射器中间某位置，将注射器与导气管、压强传感器逐一连接；

②移动活塞，记录注射器的刻度值同时记录对应的由压强传感器显示的气体压强值p；

③用 $V - \frac{1}{p}$ 图像处理实验数据。

(1)、为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是；为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是和；

(2)、如果实验操作规范，某小组描绘 $V - \frac{1}{p}$ 图线如乙图所示，则图中的 $V_{0}$ 代表；

(3)、另一小组所做的实验中，画出的 $V - \frac{1}{p}$ 图像如图丙所示，则图线发生弯曲的原因可能是___________；

A、各组的V、 $\frac{1}{p}$ 取值范围太小 B、实验过程中气体温度降低 C、实验过程中有漏气现象 D、实验过程中气体温度升高

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四、解答题

15. 某科研团队为了研究深海濒危鱼类保护工作，把某种生活在海面下800m深处的濒危鱼类从海里移到如图所示的两层水箱中，为使鱼存活，须给它们创造一个类似深海的压强条件。在一层水箱中有一条鱼，距离二层水箱水面的高度h＝50m，二层水箱水面上部空气的体积V＝30L，与外界大气相通。外界大气压p_o＝1.0×10⁵Pa，水的密度ρ=1.0×10³kg/m³ ， g取10m/s²。（水箱内气体温度恒定）

(1)、该类濒危鱼类所需生活环境的压强为多少？

(2)、为保证该濒危鱼类正常存活，须将二层水箱关闭前再打进压强为P_o、体积为多少的空气？

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16. 在研究放射性元素时，约里奥·居里夫妇首次发现 $_{15}^{30} P$ 衰变时能放出一个正电子。如图所示，一个运动的 $_{15}^{30} P$ 以某一初速度沿MO垂直磁场方向进入匀强磁场，运动到O点时发生上述衰变，生成的新粒子中较大的原子核沿ON方向运动，若弧MO对应的半径为 $r_{1}$ ，弧ON对应的半径为 $r_{2}$ ，且 $r_{1} ： r_{2} = 7 ： 5$ 。求下列问题：

(1)、写出 $_{15}^{30} P$ 发生衰变的核反应方程；

(2)、求生成的两个新核的动量之比。

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17. 如图所示，在一圆形管道内封闭有理想气体，用一固定绝热活塞K和质量为m的可自由移动的绝热活塞A将管内气体分割成体积相等的M、N两部分。温度都为T₀＝300 K，上部气体M压强为p₀＝1.0×10⁵Pa，活塞A产生的压强有 $\frac{m g}{S} = 2 \times 1 0^{4} P a$ （S为活塞横截面积）。现保持下部分气体N温度不变，只对上部分气体M缓慢加热，当活塞A移动到最低点B时（不计摩擦），求：
（i）上部分气体的温度；
（ii）保持上下部分M、N气体温度不变，释放一部分M气体，稳定后活塞A又回到了原来的位置，则释放气体质量与M气体原有质量之比。

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18. 如图所示，甲、乙两水平面高度差为2h，甲水平面内有间距为2L的两光滑金属导轨平行放置，乙水平面内有间距分别为2L、L的光滑金属导轨平行放置，光滑的绝缘斜导轨紧挨甲、乙两个平面内的水平轨道放置，斜轨道的倾角为53°，斜轨道底端有一小段高度可忽略的光滑圆弧与金属导轨平滑连接。水平面甲内轨道左端连接一充满电的电容器C，右边缘垂直轨道放置长度为2L，质量为m，电阻为R的均匀金属棒ab，在水平面乙内垂直间距为L的轨道左端放置与ab完全相同的金属棒cd，导轨与、与均足够长，所有导轨的电阻都不计。所有导轨的水平部分均有竖直向下的、磁感应强度为B的匀强磁场，斜面部分无磁杨。闭合开关S，金属棒ab迅速获得水平向右的速度做平抛运动，刚好落在斜面底端，没有机械能损失，之后沿着水平面乙运动。已知重力加速度为g， $\sin 53 ° = 0.8$ ， $\cos 53 ° = 0.6$ 。求：

(1)、金属棒ab做平抛运动的初速度v₀；

(2)、电容器C释放的电荷量q；

(3)、从金属棒ab开始沿水平面乙内的光滑轨道运动起，至匀速运动止，这一过程中金属棒ab、cd上产生的热量。

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