2022-2023学年山东省日照市高二（下）期末物理试卷
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共8小题，共24.0分）
1. 科学家在物理学领域里的每次重大发现，都有力地推动了人类文明的进程。下列科学家在物理学领域的贡献，描述正确的是( )
A. 卢瑟福用粒子轰击氮原子核，打出了一种新的粒子，由此发现了中子
B. J.汤姆孙发现了电子，并提出了原子核式结构模型
C. 密立根通过著名的“油滴实验”精确测出了电子电荷
D. 玻尔的原子理论成功地解释了氦原子的光谱现象
2. 下列关于分子动理论的说法，正确的是( )
A. 固体、液体和气体中，都能发生布朗运动和扩散现象
B. 分子间的作用力是由原子核内核子之间的相互作用引起的
C. 用高倍的光学显微镜能够观察到物质表面原子的排列
D. 水和酒精混合后的总体积变小，表明液体分子间存在着空隙
3. 自然界的一切变化，人类社会的所有活动，都伴随着能量的转移和转化，能量是一切物质运动的源泉。下列说法正确的是( )
A. 所有符合能量守恒定律的宏观过程都能自发地进行
B. 一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的
C. 第二类永动机不能制成，是由于违反了能量守恒定律
D. 气体吸收热量，内能一定增加
4. 无线充电打破了电能传输只能依靠导线直接接触式传输的方式，属于非接触式传输，能够避免接触式电能传输可能带来的接触火花、滑动磨损、爆炸电击等问题。如图所示，手机可以直接放在无线充电基座上进行充电，下列说法正确的是( )
A. 无线充电过程主要利用了互感的原理
B. 无线充电过程主要利用了自感的原理
C. 无线充电基座可以接稳恒直流电源对手机进行充电
D. 手机和充电基座没有通过导线连接，故没有电能损失
5. 如图所示，倾角为的斜面固定在水平地面上，两个质量均为的物块、用劲度系数为的轻质弹簧连接，两物块均恰好能静止在斜面上。已知物块与斜面间的动摩擦因数是物块与斜面间的动摩擦因数的两倍，可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为，弹簧始终在弹性限度内。则弹簧的长度与原长相比( )
A. 可能伸长了 B. 可能伸长了
C. 可能缩短了 D. 可能缩短了
6. Ⅰ、Ⅱ两区域存在匀强磁场，是磁场边界，两磁场区域宽度均为，方向如图所示。与磁场方向垂直的平面内有一直角边长也为的等腰直角三角形硬导线框。现使导线框以恒定的速度水平向右穿过磁场，运动过程中始终保持一直角边与磁场边界平行。若规定顺时针方向为电流的正方向，则此过程中，导线框内感应电流与时间的关系图像，可能正确的是图中虚线方格为等大正方形( )
A. B.
C. D.
7. 美国物理学家密立根从年开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量。在一次实验中得到的某金属遏止电压与入射光频率的关系图线如图所示，已知普朗克常量，几种金属的逸出功如下表所示。根据提供的信息可以判断实验中所用的金属是( )
金属 逸出功
钨
钙
钠
铷
A. 钨 B. 钙 C. 铷 D. 钠
8. 折返跑可以锻炼爆发力，即在相隔一定距离的两个标志物之间，从起点开始跑至终点，用脚或用手碰到标志物后立即转身无需绕过标志物跑回起点，循环进行。一次体育课上，小明同学在时从起点开始跑，时跑回到起点，图像如图所示。若将小明同学视为质点，下列判断正确的是( )
A. 时，小明同学的运动方向发生变化
B. 小明同学减速运动的时间间隔为
C. 图中与的大小关系为
D. 与的时间内，加速度大小之比为：
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
9. 下列说法正确的是( )
A. 金属没有确定的几何形状，也不显示各向异性，因此是非晶体
B. 晶体中的原子都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性
C. 太空授课时，空间站里的水滴是一个完美的球形，这是表面张力作用的结果
D. “压青苗”是用磙子压紧土壤，这是为了破坏土壤里的毛细管，保存地下水分
10. 中子的发现对认识原子核内部结构是一个转折点，具有重大的理论意义，也为原子能的利用开辟了道路，可以说中子敲开了人类进入原子能时代的大门。下列核反应方程中，代表中子的有( )
A. B.
C. D.
11. 如图所示，图像表示振荡电路中的电流随时间变化的图像。下列判断正确的是( )
A. 在时刻，电容器两端的电压最大
B. 在时刻，电容器所带的电荷量最多
C. 至的时间内，电路中的电场能不断增大
D. 至的时间内，电路中的磁场能不断增大
12. 如图所示，理想变压器原线圈一侧接在电压为的正弦交流电源上，电阻接在原线圈回路中，电阻和滑动变阻器串联接在副线圈回路中。已知，，的阻值调节范围为。当接入电路的阻值为时，消耗的功率是消耗功率的两倍。下列判断正确的是( )
A. 理想变压器原、副线圈匝数之比为
B. 调节，变压器副线圈两端的电压最大为
C. 调节，变压器输出功率最大为
D. 变压器输出功率最大时，接入电路的阻值为
第II卷（非选择题）
三、实验题（本大题共2小题，共14.0分）
13. 某实验小组用传感器研究“温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”的实验，如图甲所示。所测得的压强和注射器内气体的体积不包括连接管内气体的体积数据如下表所示：
实验次数 压强 体积
该实验小组利用实验所测得的数据，画出如图乙所示的图像，则他们画的是________；
A.图 ．图 ．图 ．图
图乙中纵轴截距为，横轴截距为，利用上述图线求得连接管内气体的体积为________；
某同学将图乙中横坐标轴下移后得出实验结论：一定质量的气体在温度不变时________。
14. 某兴趣小组设计实验验证“力的平行四边形定则”。提供的实验器材有：两根完全相同的轻弹簧、手机、个钩码、不计质量的细线、重力为的重物、刻度尺。重力加速度，主要实验步骤如下：
如图甲所示，用轻弹簧竖直挂起个钩码时，测出弹簧伸长量为，则弹簧的劲度系数为________。
如图乙所示，用两根轻弹簧互成角度的悬挂重物，待稳定时测出弹簧的伸长量为，弹簧的伸长量为，用手机软件测出两侧细线与竖直方向的夹角分别为。
在白纸上以点为力的作用点，画出的拉力方向如图丙中两侧虚线所示，请用力的图示法在答题卡中画出两弹簧的拉力和它们的合力______已知单位长度表示的力为，由作图结果可得合力________保留两位小数。
以点为力的作用点，按照同一标度画大小为、方向与重力方向相反的力。比较与的________，从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则。
四、计算题（本大题共4小题，共46.0分）
15. 如图甲所示，一水平放置的固定导电线圈两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的匀强磁场。已知线圈的匝数匝，电阻，面积，小灯泡的电阻，磁场的磁感应强度随时间按余弦规律变化，如图乙所示。忽略灯丝电阻随温度的变化，取。求：
小灯泡消耗的电功率；
在的时间内，通过小灯泡的电荷量。
16. 如图所示，一个绝热活塞将绝热容器分为左右两部分，用控制阀固定活塞，开始时左右两部分气体的体积分别为和，温度都是，压强都是，给电热丝通电，使左侧气体温度升高到
求左侧气体的压强；
保持左侧气体温度不变，打开控制阀，活塞无摩擦向右移动，稳定后左右两侧气体体积相等，求右侧气体的温度。
17. 某次军演中，一架歼击机以的恒定速度追击前面同一水平直线上匀速飞行的无人靶机。当两者相距时，歼击机发射一枚导弹并开始计时，导弹脱离歼击机后沿水平方向以的加速度做匀加速直线运动，时无人靶机探知有导弹来袭，便开始以的加速度加速逃逸，在时无人靶机被导弹击中并坠落。忽略发射导弹的时间和发射导弹对歼击机的速度影响。
求无人靶机匀速飞行的速度大小；
求导弹飞行过程中与无人靶机的最大距离；
若导弹击中无人靶机后，歼击机须尽快到达无人靶机被击落的空中位置，且要求歼击机到达时速度为零，继而悬停在空中。已知歼击机以最大加速度加速后达到允许飞行的最大速度，歼击机加速和减速过程最大加速度大小相等，歼击机从发现导弹击中无人靶机时开始加速忽略反应时间，求从导弹击中无人靶机至歼击机到达无人靶机所在位置的最短时间。
18. 如图所示，两平行金属导轨、固定在倾角为的斜面上，两导轨之间的距离为，、之间接入电容为的电容器。两平行光滑金属长直导轨、固定在水平地面上，两导轨之间的距离也为，倾斜导轨最底端通过绝缘材料与水平面上的直导轨平滑连接。倾斜导轨处有垂直于斜面向上的匀强磁场Ⅰ，磁感应强度大小为，两水平导轨间以虚线为界，右侧有竖直向上的匀强磁场Ⅱ，磁感应强度大小也为。长度为、质量为的金属棒静置于水平导轨上磁场Ⅱ的边界处。将长度为、质量为、电阻为的金属棒从倾斜导轨上某处由静止释放，滑到斜面底端时速度大小为，滑上水平导轨并与金属棒发生弹性碰撞，碰后金属棒、同时进入磁场Ⅱ中运动。已知金属棒与倾斜导轨间的动摩擦因数为，重力加速度为，金属棒与的材质完全相同且与导轨接触良好，不计导轨电阻，不计金属棒滑上水平导轨时的机械能损失。求：
在磁场Ⅱ中，金属棒、之间的最大距离；
金属棒所产生的热量：
金属棒沿斜面下滑的距离。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.卢瑟福用 粒子轰击氮原子核，发现了质子，查德威克发现了中子，故A错误；
B.汤姆孙发现了电子，卢瑟福在 粒子散射实验中发现了质子，提出原子核式结构模型，故B错误；
C.密立根通过的“油滴实验”首次精确测出了电子电荷量，故C正确；
D.玻尔的原子理论成功地解释了氢原子的光谱现象，故D错误。
故选C。
2.【答案】
【解析】A.固体、液体和气体中都能发生扩散现象，液体和气体中都能发生布朗运动，固体中不能发生布朗运动，故A错误；
B.分子间的作用力是由原子内部的带电粒子相互作用引起的，故B错误；
C.原子很小，用高倍的光学显微镜无法观察到物质表面原子的排列，故C错误；
D.水和酒精混合后的总体积变小，表明液体分子间存在着空隙，故D正确。
故选D。
3.【答案】
【解析】A.与热现象有关的能量守恒过程，还需要满足热力学第二定律，才能自发地发生，所以能量的转换过程具有方向性，并不是所有符合能量守恒定律的宏观过程都能自发地进行，故A错误；
B.根据热力学第二定律，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，故B正确；
C.第二类永动机不能制成，是由于违反了热力学第二定律，没有违反能量守恒定律，故C错误；
D.改变内能的方式有做功和热传递，根据热力学第一定律可知气体吸收热量，但如果气体对外做的功大于吸收的热量，内能反而减小，故D错误。
故选B。
4.【答案】
【解析】无线充电是利用两个线圈之间的互感原理进行充电的，故A正确，B错误；
C.因无线充电利用的是线圈之间的互感原理，因此不能使用稳恒直流电源对手机进行充电，因为稳恒直流电源不能产生变化的磁场，也就不能在手机内置线圈中产生感应电流，无法完成充电，故C错误；
D.手机和充电基座虽然没有通过导线连接，但基座内的线圈与手机内置线圈之间通过电场能转化为磁场能，再由磁场能转化为电场能的这种互感原理进行充电，由于线圈之间存在漏磁，即能量的损失，因此该过程有电能的损失，故D错误。
故选A。
5.【答案】
【解析】设与斜面间的动摩擦因数为 弹簧的形变量为，对物体受力分析，由平衡条件得
对物体受力分析，由平衡条件得
解得
A正确，B错误；
因物块与斜面间的动摩擦因数大于物块与斜面间的动摩擦因数，当弹簧处于压缩状态时两物体不能均恰好能静止在斜面上，CD错误；
故选A。
6.【答案】
【解析】Ⅰ区域存在向里的匀强磁场，Ⅱ区域存在向外的匀强磁场，三角形闭合导线框进入磁场Ⅰ时向里的磁通量增大，根据楞次定律可知，电流方向为逆时针方向，电流为负；三角形闭合导线框进入Ⅱ时，向里的磁通量减小向外的磁通量增加，根据楞次定律可知，电流方向为顺时针方向，电流为正；三角形闭合导线框离开Ⅱ时，向外的磁通量减小，根据楞次定律可知，电流方向为逆时针方向，电流为负；根据
穿过时离开向里的磁场同时进入向外的磁场，感应电动势为
可知每次磁场边界时有效长度增大，感应电动势逐渐增大，电流逐渐增大，穿过时感应电流更大变化更快，故选B。
7.【答案】
【解析】根据爱因斯坦光电效应方程
遏止电压与最大初动能关系为
可得
当遏止电压为零时，入射光的能量等于逸出功，由图像可知，当 时，有
逸出功为
故选D。
8.【答案】
【解析】A.由图可知， 时，小明同学的速度由正变为负，所以运动方向发生变化，故A正确；
B.设速度为零时的时刻为 ， 与 的加速度分别为 和 ，则根据图像可知
由于往返位移相等，所以
联立解得
小明同学减速运动的时间间隔为
故B错误；
由上式解得
故C正确，D错误。
故选C。
9.【答案】
【解析】A.金属没有确定的几何形状，也不显示各向异性，金属是多晶体，故A错误；
B.在各种晶体中，原子或分子、离子都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性，故B正确；
C.在太空实验室里，水滴的形状是一个完美的球形，这是表面张力作用使其表面具有收缩趋势而引起的结果，故C正确；
D.土壤里有很多毛细管，如果要保存地下水分，就要把地面土壤锄松，破坏土壤里的毛细管，故D错误。
故选BC。
10.【答案】
【解析】A.在核反应中电荷数和质量数守恒，可知为 ，A正确；
B.在核反应中电荷数和质量数守恒，可知为 ，B错误；
C.在核反应中电荷数和质量数守恒，可知为 ，C错误；
D.在核反应中电荷数和质量数守恒，可知为 ，D正确；
故选AD。
11.【答案】
【解析】A.根据振荡电路的充放电过程可知，在 时刻，电流最大，磁场能最大，则电容器中电场能最小，电容器两端的电压为零，故A错误；
至 的时间内，电流逐渐减小，磁场能不断减小，磁场能在向电场能转化，电场能不断增大，电容器充电；在 时刻，电流为零，此时磁场能最小，电场能最大，电容器所带的电荷量最多，故BC正确；
D. 至 的时间内，电流逐渐减小，电路中的磁场能不断减小，故D错误。
故选BC。
12.【答案】
【解析】A.当 接入电路的阻值为时， 消耗的功率是 消耗功率的两倍，则
解得
则
选项A正确；
B.根据
解得
则当时，最大值为，选项B错误；
C.将等效为电源内阻，其它部分等效为电源外电阻，则当
时变压器输出功率最大，则最大输出功率
选项C错误；
D.由的表达式可知
解得
选项D正确。
故选AD。
13.【答案】 压强与体积成反比
【解析】设连接管内气体体积为 ，注射器的容积为 ，根据玻意耳定律有
根据图线是一条斜线，变形可得
可知他们画的是 图像。
故选D。
根据 结合图乙可知，纵轴截距表示连接管内气体的体积，即 。
坐标轴下移之后可得， 与 成正比，即 与 成反比；因此可得结论：一定质量的气体在温度不变时，压强与体积成反比。
14.【答案】 之间都可以 大小和方向
【解析】弹簧的劲度系数为
弹簧的伸长量为 的弹力
弹簧的伸长量为 的弹力
图示法画出二者的合力如图所示
由作图结果可得合力
以点为力的作用点，按照同一标度画大小为、方向与重力方向相反的力 。比较与 的大小和方向，从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则。
15.【答案】 ；
【解析】由题意得
可得电源有效值为
所以小灯泡消耗的电功率为
根据公式
联立可得通过小灯泡的电荷量
16.【答案】
【解析】设升温后左侧气体压强为 ，根据查理定律可得
解得
设稳定后两部分气体的压强均为 ，对左侧气体由波意耳定律有
解得
设平衡后右侧气体温度为 ，对右侧气体由理想气体的状态方程有
联立解得
17.【答案】 ； ；
【解析】根据题意，设靶机速度为 ，则导弹飞行的位移
而无人靶机飞行的位移
所以
联立解得
设导弹被发射后经 时间与无人靶机速度相等，此时二者间距最大，有
解得 ，
最大距离为
解得
导弹击中靶机时，歼击机与无人靶机的距离为
经分析可知，导弹击中靶机后，歼击机须先做匀加速直线运动，达到最大速度后再以最大速度做匀速直线运动，最后做匀减速直线运动，且到达歼击机所在位置时的速度为零。设歼击机的最大加速度为
歼击机做匀加速直线运动的位移大小为
歼击机做匀减速直线运动的时间和位移大小分别为
歼击机做匀速直线运动的时间为
所以从歼击机击中靶机至歼击机到达靶机所在位置的最短时间为
18.【答案】 ； ；
【解析】根据电阻定律得
解得
所以金属棒的电阻为；根据动量守恒定律得
根据能量守恒定律得
解得
设两根金属棒最终速度为，根据动量守恒定律得
解得
对金属棒根据动量定理得
根据法拉第电磁感应定律得
两棒之间的最大距离为
解得
根据能量守恒定律，回路产生的总热量为
金属棒所产生的热量
电容器的充电电流为
电容器的电荷量为
电容器两端电压为
棒的加速度为
解得
根据牛顿第二定律得
金属棒沿斜面下滑的距离
解得
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