山东省烟台市2021-2022学年高二下学期物理期末学业水平诊断考试试卷

试卷更新日期：2022-08-09 类型：期末考试

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一、单选题

1. 下列有关固体、液体的说法中正确的是（）

A、天然水晶和石英玻璃都是晶体 B、液晶具有各向同性的光学性质 C、石墨和金刚石都是由碳原子构成 D、水在接近 $0 ℃$ 时不能发生蒸发

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2. 下列说法正确的是（）

A、布朗运动就是液体分子的无规则运动 B、温度是分子热运动剧烈程度的标志 C、两分子间距离增大，分子势能一定增大 D、两分子间的分子力随分子间距的增大而减小

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3. 碳14测年是考古中常用的一种测年法，碳14是放射性核，其半衰期是5730年，自然界中的碳14参与碳循环，生物体死亡后，立即停止与生物圈的碳交换，其碳14含量开始减少。通过测量样品中残留的碳14含量，就可以知道有机物死亡的时间。今有一份古生物化石，其中碳14在碳原子中所占的比例只是现代生物中的 $\frac{1}{16}$ ，则此化石形成距今的年数是（）

A、11460年 B、17190年 C、22920年 D、28650年

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4. 某同学设计了一个如图所示的加速度传感器，较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移，滑块两侧用弹簧3拉着；R为滑动变阻器，4是滑动片，它与电阻器任一端之间的电阻值都与它到这端的距离成正比，两个电池E的电压相同。按图连接电路后，电压表指针的零点位于表盘中央，当P端的电势高于Q端时，指针向零点右侧偏转。将此加速度传感器固定在运动的物体上，物体沿弹簧方向运动。下列说法正确的是（）

A、当物体向左加速运动时，电压表的指针将向左偏 B、若电压表的示数不变，则说明物体做匀速直线运动 C、若电压表的示数增大，则说明物体的速度正在增大 D、电压表表盘上各刻度对应加速度值的刻度是均匀的

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5. 用阴极K为金属铷的光电管观测光电效应现象，实验装置如图甲所示。实验中测得铷的遏止电压 $U_{c}$ 与入射光频率 $ν$ 之间的关系如图乙所示，纵轴与横轴交点的横坐标为 $v_{0}$ ，图线与横轴交点的横坐标为 $ν_{1}$ 。已知普朗克常量为h，电子的电荷量为e。则下列说法中正确的是（）

A、图乙中图线的斜率为 $\frac{h}{e}$ B、金属铷的逸出功为 $h ν_{0}$ C、欲测遏止电压，电源左端应为正极 D、当电源左端为正极时，微安表示数随电压表示数的增大而持续增大

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6. 为了测量储液罐中液体的液面高度，有人设计了如图甲所示装置。将与储物罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储液罐中，电容C可通过开关S与电感L或电源相连。当开关从a拨到b时，由电感L与电容C构成的回路中产生振荡电流而向外辐射电磁波，再使用乙图中的调谐电路来接收甲振荡电路中的电磁波，这样就可通过测量乙中接收频率而获知甲中的发射频率，进而再通过振荡电路的振荡频率公式 $f = \frac{1}{2 π \sqrt{L C}}$ 即可获知电容C的值（L值已知），从而测量油罐内的液面高度。已知平行板电容器正对面积、间距一定的条件下，电容C两极板间充入电介质增加（液面上升）时，电容C增大。则下列分析判断正确的是（）

A、该装置适用于测量任意种类液体的液面高度 B、该装置测得的振荡频率与所用电源的电动势大小无关 C、当装置使用过久电源电动势减小时，测量的液面高度比真实值偏小 D、当储物罐内的液面高度降低时，所测到的LC回路中电流的振荡频率变小

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7. 如图所示为一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C又变回状态A的变化过程的 $V - T$ 图像，各状态参量标注如图。已知理想气体的内能与热力学温度成正比，关于气体的以上变化过程，下列说法正确的是（）

A、图中 $T_{A}$ 为 $150 K$ B、AB过程与BC过程吸热一样多 C、由图中坐标可求出C状态的压强 D、在经历ABCA回到A的全过程中气体放热

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8. 如图所示，质量为 $3 m$ 的物体A和质量为m的物体B可视为质点，两者用两段足够长的细绳与轻质弹簧连接后跨过定滑轮，A置于薄木板上，此时A与弹簧之间的细绳与木板平行，木板与水平面间的夹角为 $30 °$ 。现将木板缓慢放平，物体A与木板始终保持相对静止，不计滑轮处的摩擦。下列说法正确的是（）

A、弹簧的伸长量逐渐变大 B、物体A受到的摩擦力大小不变 C、物体A受到的摩擦力先变小后变大 D、连接弹簧和物体B的细绳对滑轮的作用力不变

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二、多选题

9. 下列关于热力学第二定律的理解正确的是（）

A、一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的 B、空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性 C、从微观的角度看，热力学第二定律表明一个孤立系统总是向无序度更大的方向发展 D、没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机可以把燃料产生的内能全部转化为机械能

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10. 面积为 $S = 0.2 m^{2}$ 的闭合单匝导体线圈放在如图所示的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，线圈电阻为 $R = 10 Ω$ ，磁场的变化规律为 $B = 0.4 c o s 20 π t (T)$ ，则（）

A、线圈中的电流方向每秒改变10次 B、在 $0 ~ \frac{1}{60} s$ 时间内，通过线圈横截面的电荷量为 $0.004 C$ C、穿过线圈的磁通量的变化规律为 $Φ = 0.08 c o s 20 π t (W b)$ D、线圈中感应电流的变化规律为 $i = 1.6 s i n 20 π t (A)$

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11. 如图所示，一理想变压器的原线圈两端接在有效值不变的正弦式交流电源两端， $R_{1}$ 、 $R_{2}$ 为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关S，电路稳定后，将滑动变阻器的滑片P从某一位置移到另一位置处，分别读出滑片在这两个位置时电流表 $A_{1}$ 和 $A_{2}$ 的示数，得出电流表 $A_{1}$ 的示数增加了 $0.1 A$ ，电流表 $A_{2}$ 的示数增加了 $0.4 A$ ，所有电表均为理想电表，下列说法正确的是（）

A、电压表的示数不变 B、滑动变阻器的滑片向b端移动 C、定值电阻 $R_{1} 、 R_{2}$ 消耗的功率均增大 D、理想变压器的原、副线圈匝数之比为 $4 ： 1$

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12. 如图所示，在直角坐标系 $x O y$ 的第一象限中有一等腰直角三角形OAC区域，其内部存在垂直纸面向里的匀强磁场，它的OC边在x轴上且长为L。边长也为L的正方形导线框的一条边也在x轴上， $t = 0$ 时刻，该线框恰好位于图中所示位置，此后线框在外力F的作用下沿x轴正方向以恒定的速度v通过磁场区域。规定逆时针方向为导线框中电流的正方向，则线框通过磁场区域的过程中，线框中的感应电流、穿过线框平面的磁通量 $Φ$ 、通过线框横截面的电荷量q、外力F随时间t变化的图像中可能正确的是（图像中 $t_{1} = \frac{L}{v} ， t_{2} = \frac{2 L}{v}$ ；图中曲线是抛物线的一部分）（）

A、 B、 C、 D、

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三、实验题

13. 如图甲所示为教学用的可拆变压器，它有两个外观基本相同的线圈A和B，线圈外部还可以绕线。

(1)、某同学用多用电表的欧姆挡分别测量了A、B线圈的电阻值，发现A线圈电阻约为B线圈电阻的2倍，则可推断线圈的匝数多（选填“A”或“B”）；

(2)、为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，如图乙所示，该同学把线圈A与学生电源连接，另一个线圈B与小灯泡连接。其中线圈A应连到学生电源的（选填“直流”或“交流”）输出端上，同时为保证人身安全，所用电压不要超过V（选填“6”、“12”或“36”）；

(3)、将与灯泡相连的线圈B拆掉部分匝数，其余装置不变继续实验，灯泡亮度将（选填“变亮”或“变暗”），这说明灯泡两端的电压（选填“变大”或“变小”）；

(4)、某次实验时，变压器原、副线圈的匝数分别为220匝和110匝，学生电源输出端的电压为 $6 V$ ，则小灯泡两端的电压值可能是____。

A、 $11.4 V$ B、 $3.6 V$ C、 $2.8 V$ D、 $3 \sqrt{2} V$

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14. 在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，某实验小组进行实验的主要步骤是：将橡皮筋的一端固定在木板上的A点，另一端拴上两根绳套，每根绳套分别连着一个弹簧测力计。沿着两个方向拉弹簧测力计，将橡皮筋的活动端拉到某一位置，将此位置标记为O点，读取此时弹簧测力计的示数，分别记录两个拉力 $F_{1} 、 F_{2}$ 的大小，再用笔在两绳的拉力方向上分别标记B、C两点，并分别将其与O点连接，表示 $F_{1} 、 F_{2}$ 的方向；再用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O点，记录此时拉力F的大小，同样用笔在绳的拉力方向上标记D点，也将其与O点连接，表示F的方向。

(1)、下列具体的实验过程或步骤正确的是
A．同一次实验过程中，O点位置不允许变动

B．实验中，弹簧测力计应与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计刻度

C．两分力的夹角应取 $90 °$ ，便于之后运算中采用勾股定理以验证平行四边形定则

D．实验中，先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧测力计拉力的大小和方向，把橡皮筋的活动端拉到O点

(2)、已知两弹簧测力计的示数分别为 $F_{1} = 3 N$ 和 $F_{2} = 4 N$ ，请在方框甲中利用平行四边形定则作出 $F_{1} 、 F_{2}$ 合力 $F^{'}$ 的图示（所选标度已给定），并由所作图示可以得到合力 $F^{'}$ 的大小为N（结果保留两位有效数字）；

(3)、比较F与 $F^{'}$ 可知，方向一定沿AO方向的是。

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四、解答题

15. 如图所示，竖直面内固定一半径为R的光滑大圆环轨道，O为圆心，A、B、C、D为圆环上的4个点，其中AB、CD分别为竖直和水平直径。在A点固定一个光滑的小滑轮，一轻绳绕过小滑轮，其两端分别连接质量为 $m_{1} 、 m_{2}$ 的小球，两小球套在大圆环轨道上。已知当两小球静止时，轻绳和竖直方向的夹角分别为 $α = 30 ° 、 β = 45 °$ 。求：

(1)、两个小球的质量之比 $\frac{m_{1}}{m_{2}}$ ；

(2)、小球 $m_{1} 、 m_{2}$ 对轨道的压力之比。

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16. 为了减少火电站中煤的燃烧对大气的污染，要大力发展水电站。现有一水力发电站的发电机组设计为：水以 $v_{1} = 4 m / s$ 的速度流入水轮机后以 $v_{2} = 1 m / s$ 的速度流出，已知流出水位比流入水位低 $10 m$ ，水流量 $Q = 2 m^{3} / s$ ，水轮机效率为 $75 %$ ，发电机效率为 $80 %$ 。然后利用如图所示的高压输电线路将发电机输出的电能输送给用户，变压器均为理想变压器，在输电线路上接入一个电流互感器，其原副线圈的匝数比为 $1 ： 10$ ，电流表的示数 $I_{1} = 4.3 A$ ，输电线的总电阻 $R = 10 Ω$ ，用户两端的电压为 $220 V$ 。已知水的密度为 $ρ = 1.0 \times 1 0^{3} k g / m^{3}$ ，重力加速度为 $g = 10 m / s^{2}$ 。求：

(1)、该发电机组的输出电功率；

(2)、升压变压器的输出电压：

(3)、用户得到的功率及降压变压器的原副线圈匝数比。

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17. 潜水钟是一种水下救生避险设备，它是一个底部开口、上部封闭的容器，外形与钟相似，如图甲所示。潜水钟在水下时其内部上方空间内存有空气，可供潜水员呼吸，延长潜水员在水下作业逗留的时间。潜水钟可简化为高度为 $h = 3.025 m$ 、开口向下的薄壁圆柱形筒，如图乙所示。工作时，由水面上的船将筒由水面上方开口向下吊放至水下，筒的上表面距水面的深度为 $H = 50 m$ 。已知水的密度为 $ρ = 1.0 \times 1 0^{3} k g / m^{3}$ ，重力加速度大小为 $g = 10 m / s^{2}$ ，大气压强为 $p_{0} = 1.0 \times 1 0^{5} P a$ ，忽略筒内气体温度的变化和水密度随深度的变化。

(1)、求筒在水下位置时内部气体的高度d；

(2)、现保持H不变，由船上的气泵将空气压入筒内，使筒内的水全部排出，求压入空气的质量与筒内原来气体质量的比值k。

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18. 如图甲所示，两条光滑平行长直导轨MN、PQ处于同一斜面内，该斜面与水平面间的夹角 $θ = 30 °$ ，两导轨间距 $L = 0.2 m$ ，底端M、P之间连接阻值 $R = 0.4 Ω$ 的电阻，导轨所在的空间存在方向垂直于斜面向下、磁感应强度大小 $B = 0.5 T$ 的匀强磁场。一根质量为 $m = 0.1 k g$ 的导体棒ab垂直跨放在导轨上，从 $t = 0$ 时刻开始，通过一小型电动机对棒施加一个平行于斜面向上的牵引力，使棒从静止开始沿导轨向上运动，此过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好。除R以外其余部分的电阻均不计，重力加速度为 $g = 10 m / s^{2}$ 。

(1)、若电动机的输出功率保持恒定，棒运动的 $v - t$ 图像如图乙所示，图中 $0 ~ 10 s$ 内的图线是曲线， $t \geq 10 s$ 的图线是直线，已知 $0 ~ 10 s$ 内电阻R上产生的热量 $Q = 40 J$ ，求：
①导体棒达到最大速度 $v_{m}$ 后受到的牵引力大小；
②导体棒从静止开始到达到最大速度 $v_{m}$ 的过程中运动的位移大小；

(2)、若将甲图中的电阻R换为 $C = 1 F$ 的电容器（耐压值足够大），并通过电动机对ab棒施加大小为 $F_{0} = 0.61 N$ 、方向沿斜面向上的恒定牵引力，使棒从静止开始沿导轨向上运动，如图丙所示，求 $t = 12 s$ 时牵引力的功率。

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