山东省济宁市2021-2022学年高二下学期物理期末质量检测试卷

试卷更新日期：2022-08-09 类型：期末考试

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一、单选题

1. 2020年3月2日9时12分，我国具有完全自主知识产权的三代核电“华龙一号”全球首堆——中核集团福清核电5号机组热态性能试验基本完成，为后续机组装料、并网发电等工作奠定了坚实基础。该机组正式运行后的核反应方程之一为 ${}_{92}^{235}U + X \to {}_{56}^{144}B a + {}_{36}^{89}K r + 3 {}_{0}^{1}n$ ，下列说法正确的是（）

A、该核反应中，X是质子 B、该核反应属于热核反应 C、 ${}_{56}^{144}B a$ 的比结合能比 ${}_{92}^{235}U$ 的比结合能大 D、该核反应的产物的结合能之和小于反应物的结合能之和

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2. 2022年6月5日，神舟十四号载人飞船顺利进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。已知飞船在航天员出舱前要“减压”，在航天员从太空返回航天器后要“升压”。因此飞船专门设计了一个“气闸舱”，其原理如图所示，相通的舱A、B之间装有阀门K，指令舱A中充满气体（视为理想气体），气闸舱B内为真空，整个系统与外界没有热交换，打开阀门K后，A中的气体进入B中，最终达到平衡，在此过程中，舱A中气体（）

A、对外做功 B、温度不变 C、分子势能增大 D、气体分子单位时间内对单位面积的舱壁碰撞的次数不变

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3. 如图所示为氢原子能级示意图，一群处于 $n = 3$ 激发态的氢原子自发地跃迁到较低能级时，发出三种不同波长的光，波长分别为 $λ_{a}$ 、 $λ_{b}$ 、 $λ_{c}$ 。已知氢原子在能级数为n的激发态时能量为 $E_{n} = \frac{E_{1}}{n^{2}}$ ，其中E₁为基态能量，下列说法正确的是（）

A、 $E_{1} + E_{2} = E_{3}$ B、 $E_{2} + E_{3} = E_{1}$ C、 $λ_{a} + λ_{b} = λ_{c}$ D、 $\frac{1}{λ_{a}} + \frac{1}{λ_{b}} = \frac{1}{λ_{c}}$

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4. 一节废旧电池开路电压大约为1V，直接点亮一个需要1.6V电压驱动的发光二极管是不可能的。一种叫“焦耳小偷”的电路，可以“榨干”一节旧电池的能量，其原理如图所示。如果反复快速接通和断开开关S，发光二极管就会闪烁起来。下列说法正确的是（）

A、发光二极管的正极应接在C端 B、开关断开的瞬间，发光二极管会闪烁发光 C、开关接通的瞬间，发光二极管会闪烁发光 D、开关接通的瞬间，A端的电势低于B端的电势

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5. 用普通光源照射金属时，一个电子在极短时间内只能吸收一个光子从金属表面逸出，称为单光子光电效应。如果用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在短时间内能吸收多个光子，称为多光子光电效应。某光电效应实验装置如图所示，用频率为 $ν$ 的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应，换用同样频率的强激光照射阴极K，发生了光电效应；闭合开关S，并逐渐增大电源电压U，当光电流恰好减小到零时，电压为UC。已知W为金属材料的逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量，下列说法可能正确的是（）

A、a端为电源的负极 B、 $ν = \frac{W}{h}$ C、 $U_{C} = \frac{3 h ν}{2 e} - \frac{W}{e}$ D、 $U_{C} = \frac{3 h ν}{e} - \frac{W}{e}$

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6. 如图所示的电路中，线圈L的电阻不计。开关S先闭合，等电路稳定后再断开开关 $S$ ，从此时开始计时， $t = 0.02 s$ 时电容器下极板带正电，且电荷量第一次达到最大值。下列说法正确的是（）

A、t=0.03s时回路中电流最大 B、t=0.04s时线圈L的感应电动势最大 C、t=0.05s时线圈L的磁场能最大 D、t=0.06s时电容器的上极板带正电

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7. 如图，理想变压器原、副线圈匝数比为 $n_{1} ： n_{2}$ ，输入端 $C$ 、 $D$ 接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L₁、L₂的阻值始终与定值电阻 $R_{0}$ 的阻值相同。在滑动变阻器 $R$ 的滑片从 $a$ 端滑动到 $b$ 端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（）

A、L₁先变暗后变亮，L₂一直变亮 B、L₁先变亮后变暗，L₂一直变亮 C、L₁先变暗后变亮，L₂先变亮后变暗 D、L₁先变亮后变暗，L₂先变亮后变暗

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8. 霍尔元件广泛应用于生产生活中，有的电动自行车上控制速度的转动把手就应用了霍尔元件，这种转动把手称为“霍尔转把”。“霍尔转把”内部有永久磁铁和霍尔器件等，截面如图甲所示。开启电动自行车的电源时，在霍尔器件的上下面之间就有一个恒定电流 $I$ ，如图乙所示。将转动转把，永久磁铁也跟着转动，施加在霍尔器件上的磁场强弱就发生变化，霍尔器件就能输出变化的电势差 $U$ ，电势差 $U$ 与车速的关系如图丙所示（图像左右对称）。下列说法正确的是（）

A、若霍尔元件的自由电荷是自由电子，则 $C$ 端的电势高于 $D$ 端的电势 B、若改变霍尔器件上下面之间的恒定电流 $I$ 的方向，将影响车速控制 C、其他条件不变，仅增大恒定电流 $I$ ，可使电动自行车更容易获得最大速度 D、其他条件不变，仅对调永久磁铁的N极、S极位置，将影响车速控制

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二、多选题

9. 一容积不变的容器内封闭一定质量的氮气（视为理想气体），在不同温度下分子速率分布如图所示，纵坐标表示各速率区间的氮气分子数所占总分子数的百分比，横坐标表示分子的速率，图线甲为实线、图线乙为虚线。下列说法正确的是（）

A、图线甲对应的氮气压强较大 B、图线甲对应的氮气分子的平均动能较大 C、由图像能直接求出任意速率区间内氮气分子数目 D、同一温度下，氮气分子的速率呈现“中间多，两头少”的分布规律

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10. 如图所示，水平面内有相距为0.4m的两平行固定金属导轨，导轨左端接有电动势为3V、内阻为 $1 Ω$ 的电源，金属导轨电阻不计。质量为0.1kg的金属棒ab跨接在金属导轨上，与两金属导轨垂直并接触良好，棒ab接入电路部分的电阻为 $2 Ω$ 。整个装置处于磁感强度大小为1T的匀强磁场中，磁场方向与棒ab垂直且与水平面的夹角为 $53 °$ ，棒ab始终静止于导轨上。重力加速度g取10m/s² ， $s i n 53 ° = 0.8$ ， $c o s 53 ° = 0.6$ ，下列说法正确的是（）

A、棒ab所受的安培力方向水平向左 B、棒ab所受的安培力大小为0.4N C、棒ab所受的摩擦力大小为0.32N D、棒ab所受的支持力大小为0.24N

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11. 如图所示，一“凸型”线框的总电阻为R，其中ab=bc=cd=de=fg=gh=ha=l，ef=3l。线框在外力作用下以恒定速度v垂直磁场通过两个宽均为l的有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反。取逆时针方向电流为正，安培力水平向左为正。若 $I = \frac{B l v}{R}$ ， $F_{0} = \frac{B^{2} l^{2} v}{R}$ ， $t_{0} = \frac{l}{v}$ ，从图示时刻开始计时，则线框中产生的电流i和整个线框受到的安培力F随时间t变化的图像中，正确的是（）

A、 B、 C、 D、

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12. 在电子技术中，科研人员经常通过在适当的区域施加磁场控制带电粒子的运动。如图所示，圆心为O、半径为R的圆形区域内存在垂直纸面的匀强磁场（图中未画出）， $P Q$ 、 $E F$ 是两条相互垂直的直径，圆形区域左侧有一平行于 $E F$ 、关于 $P Q$ 对称放置的线状粒子源，可以沿平行于 $P Q$ 的方向发射质量为 $m$ 、电荷量为 $q$ 、速率均为 $v_{0}$ 的带正电的粒子，粒子源的长度为 $\sqrt{2} R$ ，从粒子源上边缘发射的粒子经磁场偏转后从 $F$ 点射出磁场。不计粒子重力及粒子间的相互作用。下列说法正确的是（）

A、匀强磁场的方向垂直纸面向里 B、粒子源发射的粒子均从 $F$ 点射出磁场 C、匀强磁场的磁感应强度大小为 $\frac{\sqrt{2} m v_{0}}{q R}$ D、粒子在磁场中运动的最长时间为 $\frac{3 π R}{4 v_{0}}$

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三、实验题

13. 某实验小组探究“一定质量的气体在温度不变时，压强与体积的关系”时，设计了如下实验：用注射器封闭一部分气体并连接装置，如图甲所示，从注射器上读出封闭气体的体积V，由计算机显示出压强p，改变气体体积，根据实验数据画出的 $V - \frac{1}{p}$ 图像如图乙所示。

(1)、实验操作中，柱塞上均匀涂抹润滑油，主要目的是；

(2)、关于该实验的操作，下列说法正确的有____；

A、应缓慢推拉柱塞 B、用手握紧注射器推拉柱塞 C、若压强传感器与注射器之间的软管脱落，应立即重新接上，继续实验

(3)、若该实验的误差仅由注射器与传感器之间细管中的气体体积 $V_{0}$ 导致，由图乙得 $V_{0}$ 大小为mL。（结果保留l位小数）

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14. 某物理兴趣小组利用可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。可拆变压器零部件如图甲所示，组装后的变压器如图乙所示。

(1)、下列说法正确的是____。

A、为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数 B、变压器原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡” C、可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响 D、测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量

(2)、一位同学实验时，观察两个线圈的导线，发现粗细不同。他选择的原线圈为800匝，副线圈为400匝，原线圈接学生电源的正弦交流输出端，所接电源为“ $8 V$ ”挡位，测得副线圈的电压为 $4.2 V$ 。则下列叙述中可能符合实际情况的一项是____。

A、原线圈导线比副线圈导线粗 B、学生电源实际输出电压大于标注的“ $8 V$ ” C、原线圈实际匝数与标注“800”不符，应大于800匝 D、副线圈实际匝数与标注“400”不符，应小于400匝

(3)、由于变压器工作时有能量损失，实验测得的原、副线圈的电压比 $\frac{U_{1}}{U_{2}}$ 应当（选填“大于”、“等于”或“小于”）原、副线圈的匝数比 $\frac{n_{1}}{n_{2}}$ 。

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四、解答题

15. 如图所示为一个小型交流发电机的示意图，其矩形线框ABCD处于磁感应强度为 $B = \sqrt{2} T$ 的匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴 $O O^{'}$ 匀速转动。线框匝数n＝100匝，面积 $S = 0.02 m^{2}$ ，电阻r＝10Ω，角速度 $ω = 100 r a d / s$ 。线框通过滑环与理想变压器相连，原、副线圈匝数比n₁∶n₂＝3∶1，副线圈与R＝10Ω的电阻相接，电流表为理想电表。从线框转至中性面位置开始计时，求：

(1)、线框中感应电动势的瞬时值表达式；

(2)、电流表的示数I。

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16. 如图所示，潜水艇的高压气瓶与水箱相连，阀门K可以控制高压气瓶的排气量。当高压气瓶中的部分空气压入水箱后，推动活塞使水箱中的水通过通海口向外排出，可使潜水艇浮起。潜水艇高压气瓶贮有容积为V₁=2m³、压强为p₁=2×10⁷Pa的压缩空气。在一次上浮操作前，活塞处于水箱的最右端，利用高压气瓶内的压缩空气将水箱中体积为V=10m³的水排出，此时高压气瓶内剩余空气的压强为p₂=1.0×10⁷pa，设在排水过程中压缩空气的温度不变，不计高压气瓶与水箱之间连接管道内气体的体积，不计活塞与水箱之间的摩擦力，求：

(1)、高压气瓶压入水箱的空气质量 $Δ m$ 与高压气瓶中的原有空气质量m的比值；

(2)、排水后水箱内气体的压强p。

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17. 如图所示，两光滑平行导轨由水平部分和倾斜部分平滑连接而成，顶端接有 $R = 8 Ω$ 的电阻，导轨电阻不计、间距为 $L = 1 m$ 。导轨倾斜部分的倾角为 $θ = 30 °$ ，且ABCD区域有垂直导轨平面向上的磁场，磁感应强度为 $B_{1} = 1 T$ ，该区域沿轨道方向的长度为 $x_{1} = 1 m$ 。导轨水平部分 $C D E F$ 区域有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为 $B_{2} = 2 T$ （不考虑 $C D$ 处的边界效应，可认为磁场在 $C D$ 处立即变为竖直向上），该区域沿轨道方向的长度为 $x_{2} = 1 m$ 。将一金属棒 $a$ 放在倾斜轨道某处，由静止释放后，可匀速通过 $A B C D$ 磁场区域，穿过 $C D E F$ 磁场区域后继续向左运动，金属棒与轨道接触良好且始终与轨道垂直。金属棒的质量为 $m = 0.2 k g$ 、电阻为 $r = 2 Ω$ ，重力加速度为 $g = 10 m / s^{2}$ ，求：

(1)、金属棒在 $A B C D$ 区域中做匀速运动的速度大小 $v_{1}$ ；

(2)、金属棒穿过 $C D E F$ 区域后速度的大小 $v_{2}$ ；

(3)、金属棒从开始下滑至滑到 $E F$ 过程中，电阻 $R$ 上产生的焦耳热 $Q_{R}$ 。

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18. 如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一、四象限内，有一直线MN（图中未画出）与y轴平行，在直线MN与y轴正半轴之间存在着磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外的匀强磁场，在直线MN与y轴负半轴之间存在着磁感应强度大小为2B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，在第二象限内存在着沿x轴正方向的匀强电场。一质量为m、电荷量为+q的带电粒子从x轴上P（ $- \sqrt{3} L$ ， 0）点以初速度v₀垂直于x轴射入电场，而后经y轴上的Q点沿与y轴正方向成60°角进入磁场。粒子重力忽略不计，MN与y轴之间的距离为d（d>2L）。

(1)、求匀强电场的电场强度E的大小；

(2)、要使粒子不从y轴正半轴飞出磁场，求磁感应强度B的大小范围；

(3)、若磁感应强度大小 $B = \frac{\sqrt{3} m v_{0}}{q L}$ ，求：
①带电粒子第二次经过x轴的正半轴的位置坐标x₂；
②要使粒子能够垂直于边界 $M N$ 飞出磁场， $M N$ 与 $y$ 轴间的距离d的可能值。

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