山东省菏泽市2021-2022学年高二下学期期末考试模拟物理试题（Word版含答案）

山东省菏泽市2021-2022下学期期末考试模拟物理题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题(共24分)
1．(本题3分)近代物理取得了非常辉煌的成就，下列关于近代物理的说法正确的是（　　）
A．用同频率的光照射不同的的金属表面时均有光电子逸出，从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ek越大，则这种金属的逸出功W就越大
B．137Cs是核泄漏时对人体产生有害辐射的的重要污染物，其核反应方程式其中X为电子
C．一个氢原子处在n=4的能级，当它跃迁到较低能级时，最多可发出6种频率的光子
D．每个核子只与邻近核子产生核力作用，比结合能越大的原子核越不稳定
2．(本题3分)新冠病毒疫情防控工作中额温枪被广泛使用。有一种额温枪的工作原理是采集人体辐射出的红外线，并将红外线照射到温度传感器上，发生光电效应，从而将光信号转化为电信号显示出人体的温度。已知人体在正常体温时辐射的红外线波长约为，用该波长的红外线照射图甲电路中阴极K，电路中的光电流随电压变化的图像如图乙所示，已知，，。下列说法正确的是（ ）
A．真空中波长的红外线的频率约为
B．由图乙可知，该光电管的阴极金属逸出功约为
C．人体温度升高，辐射的红外线强度增大，饱和光电流减小
D．对于某种金属，无论照射光的频率多小，只要强度足够大、光照时间足够长就可以产生光电效应现象
3．(本题3分)一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C，又由状态C变为状态A，其相应的V-T图像如图所示。已知理想气体的内能与热力学温度成正比，气体在状态A时的内能为U。则（　　）
A．由状态A至状态B过程中，外界对气体做正功
B．由状态B至状态C过程中，气体对外界做功为120J
C．由状态A至状态B过程中，气体吸收的热量可能小于
D．由状态C至状态A过程中，气体释放的热量大于U
4．(本题3分)如图所示，气缸和活塞与外界均无热交换，中间有一个固定的导热性良好的隔板，封闭着两部分气体A和B，活塞处于静止平衡状态。现通过电热丝对气体A加热一段时间，后来活塞达到新的平衡，不计气体分子势能，不计活塞与气缸壁间的摩擦，大气压强保持不变，则下列判断正确的是（　　）
A．气体A吸热，内能增加
B．气体B吸热，对外做功，内能不变
C．气体A分子的平均动能增大
D．气体B分子单位时间内对器壁单位面积碰撞次数增大
5．(本题3分)如图所示，三根长直导线垂直于纸面放置通以大小相同，方向如图的电流，ac⊥bd，且ab=ad=ac，则a点处磁感应强度B 的方向为（ ）
A．垂直于纸面向外
B．垂直于纸面向里
C．沿纸面由a 向d
D．沿纸面由a向c
6．(本题3分)电吹风是常用的家用电器，一种电吹风的内部电路如图所示，图中a、b、c、d为四个固定点。可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。已知电吹风吹冷风时的输入功率为60W，小风扇的额定电压为60V，正常工作时小风扇的输出功率为52W，变压器为理想变压器，则（　　）
A．当扇形金属触片P与触点c、d接触时，电吹风吹热风
B．当扇形金属触片P与触点a、b接触时，电吹风吹冷风
C．小风扇的内阻为8Ω
D．变压器原、副线圈的匝数比为=
7．(本题3分)如图所示，长度为L内壁光滑的轻玻璃管平放在水平面上，管底有一质量为m电荷量为q的正电小球。整个装置以速度v0进入磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向竖直向下，在外力的作用下向右匀速运动，最终小球从上端口飞出。从玻璃管进入磁场至小球飞出上端口的过程中（　　）
A．小球运动轨迹是一段圆弧 B．小球沿管方向的加速度大小
C．洛仑兹力对小球做功 D．管壁的弹力对小球做功
8．(本题3分)1930年，师从密立根的中国科学家赵忠尧，在实验中最早观察到正负电子对产生与湮没，成为第一个发现正电子的科学家。此后，人们在气泡室中，观察到一对正负电子的运动轨迹，如图所示。已知匀强磁场的方向垂直照片平面向里，电子重力忽略不计，则下列说法正确的是（　　）
A．右侧为正电子运动轨迹
B．正电子与负电子分离瞬间，正电子速度大于负电子速度
C．正、负电子在气泡室运动时，有能量损失，则动能减小、半径减小、周期减小
D．正、负电子所受洛伦兹力始终相同
二、多选题(共16分)
9．(本题4分)核电站铀核裂变的产物是多样的，一种典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出3个中子，核反应方程是，铀核的质量为，钡核的质量为，氪核的质量为，中子的质量为。此类核反应中放出光子，能使逸出功为的金属板放出最大初动能为的光电子，已知电子的质量为，光速为，普朗克常量为，则（　　）
A．该核反应放出的核能为
B．光子是原子核外最外层电子向基态跃迁时放出的，因此能量很高
C．这些光电子的德布罗意波长不小于
D．该核反应产物的结合能之和大于反应前铀核的结合能
10．(本题4分)1月7日新华社报道，由世界15个国家联合，其中我国出资总额高达100亿元的“人造太阳”计划，将于今年在法国的卡达拉舍动工．“人造太阳”的真名叫做国际热核聚变实验堆计划(简称ITER)建设工程，作为世界迄今为止最大的热核聚变实验项目，其目的是在地球上模拟太阳的核聚变，利用热核聚变为人类提供源源不断的清洁能源．下列关于“人造太阳”的说法正确的是(　　)
A．“人造太阳”的核反应方程是＋→＋
B．“人造太阳”的核反应方程是＋→＋＋
C．“人造太阳”释放的核能大小的计算公式是ΔE＝Δmc2
D．“人造太阳”释放的核能大小的计算公式是E＝mc2
11．(本题4分)现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。如图所示，上面为侧视图，上、下为电磁铁的两个磁极，电磁铁线圈中电流的大小可以变化；下面为磁极之间真空室的俯视图。现有一电子在真空室中做圆周运动，从上往下看电子沿逆时针方向做加速运动。则下列判断正确的是（　　）
A．通入电磁铁线圈的电流在增强
B．通入电磁铁线圈的电流在减弱
C．电子在轨道中加速的驱动力是电场力
D．电子在轨道中做圆周运动的向心力是电场力
12．(本题4分)在平面直角坐标系区域内有沿y轴正方向的匀强电场区域内有沿y轴负方向的匀强电场区域内有一匀速转动圆筒，其转轴垂直于平面直角坐标系，经过点，半径为L，圆筒内存在着垂直于坐标系平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。筒壁上有两孔，在同一直径上，初始位置如图所示。质量为m、电荷量为e的电子，从y轴上的A点以速度沿x轴正方向射入电场，从处沿x轴正方向经孔M进入磁场区域，电子打在筒壁上时的速度与x轴正方向成角。若电子打到壁上就被吸收，不考虑电子间的相互作用力和重力，则下列说法正确的是（　　）
A．匀强电场场强
B．电子从进入电场到打到筒壁上所需要的时间
C．电子打到筒壁上的位置坐标为
D．要使电子从孔N射出，圆筒转动的角速度可能为
三、实验题(共14分)
13．(本题6分)用油膜法估测分子大小，实验器材有：浓度为0.05%（体积分数）的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1mL的量筒、盛有适量清水的50cm2的浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸。实验步骤如下：
A．用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1mL油酸酒精溶液时的滴数N
B．将痱子粉均匀的撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液从低处向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止，记下滴入的滴数n
C．将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上
D．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜面积S（cm2）
（1）用已给的和测得的物理量表示油酸分子的直径大小___________（单位：cm）
（2）这个实验中产生误差的主要原因有：___________________。
14．(本题8分)某同学通过图甲所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的石子的体积。
实验步骤：
①将石块装进注射器，插入活塞，再将注射器通过软管与传感器连接；
②移动活塞，通过活塞所在的刻度读取了多组气体体积，同时记录对应的传感器数据；
③建立直角坐标系。
（1）在实验操作中，下列说法正确的是：__________；
A．图甲中，传感器为压强传感器
B．在步骤①中，将注射器与传感器连接前，应把注射器活塞移至注射器最右端位置
C．操作中，不可用手握住注射器封闭气体部分，是为了保持封闭气体的温度不变
D．若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，应立即将活塞插入注射器继续实验
（2）为了在坐标系中获得直线图像，若取轴为，则轴为__________（选填“”或“”）；
（3）选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到图像如图乙所示，若不考虑传感器和注射器连接处的软管容积带来的误差，则石块的体积为____________；若考虑该误差影响，测得软管容积为，则石块的体积为___________。
四、解答题(共46分)
15．(本题7分)如图所示，水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M和P之间接有阻值为R=2.5Ω的定值电阻，导体棒ab长L=0.5m，其电阻为r=0.5Ω，质量m=1kg，导体棒与导轨接触良好，其间的动摩擦因数为0.5。整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.6T。在水平外力的作用下，导体棒以v=10m/s的速度向右做匀速运动，g取10m/s2。求：
(1)导体棒产生的感应电动势多大？并指出哪端电势高。
(2)水平外力的大小？
16．(本题9分)电磁缓冲器是应用于车辆上以提高运行安全性的辅助制动装置，其工作原理是利用电磁阻尼作用减缓车辆的速度。某同学借助如下模型讨论电磁阻尼作用：如图，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成角()，其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒质量为m，接入电路部分的电阻为R，与两导轨始终保持垂直且良好接触。金属棒由静止开始沿导轨下滑，到棒速度刚达到最大的过程中，流过棒某一横截面的电量为q，（重力加速度g）。求：
(1)金属棒达到的最大速度；
(2)金属棒由静止到刚达到最大速度过程中产生的焦耳热。
17．(本题14分)如图所示，B和C分别是打气筒和抽气筒（两者内部最大容积均为），各自通过带阀门的细管与容积为V= 10 dm3的容器A连通，开始时，阀门K1和K2关闭，A内气体压强等于外界大气压。每次打气时，打气筒可将体积、压强等于外界大气压p0的空气打入容器A内；每次抽气时，相当于将容器A内的气体等温膨胀到体积为（）后，再将抽气筒内的气体排出到大气里。忽略打气和抽气时气体的温度变化和连接管的容积，空气可认为是理想气体。问∶
（1）打气时，打开阀门K1、关闭阀门K2，若要容器A中气体压强增大到，应打气多少次？
（2）关闭阀门K1、打开阀门K2，对容器A （压强为）抽气，要使A内的压强低于，至少抽气多少次？ （如有需要， 取lg2=0.301、 lg10=1、 lg 10.5=1.0211）
18．(本题16分)如图所示，在平面直角坐标系xoy的第一象限内有平行于x轴的匀强电场，方向沿x轴负方向。在x轴下方有一个半径为R的圆，圆心坐标为(0，-R)，圆内有方向垂直于xoy平面向里的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子（不计重力），以速度v0从第一象限的M点（h，2h），垂直于x轴向下运动，通过坐标原点O进入磁场区域。
(1)求电场强度的大小；
(2)若粒子从y轴上N点离开磁场，求磁场的磁感应强度；
(3)若粒子不再回到电场区域，求磁场的磁感应强度满足的条件。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
A．根据爱因斯坦的光电效应方程
同种光照射金属，初动能Ek越大，该金属的逸出功W就越小，A错误；
B．在核反应方程中，根据质量数守恒，电荷数守恒，可以求得X的质量数为零，带一个单位负电荷，因此它一定是电子，B正确；
C．因为只有一个氢原子，处在n=4的能级，当它跃迁到较低能级时，最多可发出3种频率的光子，C错误；
D．比结合能越大，原了核结合的越牢固，也就是原子核越稳定，D错误。
故选B。
2．B
【解析】
【详解】
A．由c = λv得，红外线的频率约为，A错误；
B．根据爱因斯坦光电效应方程
根据动能定理得
解得该光电管的阴极金属逸出功约为，B正确；
C．人体温度升高，辐射的红外线强度增大，逸出光电子增加，饱和光电流增大，C错误；
D．对于某种金属，根据爱因斯坦光电效应方程，若照射光的频率小于其截止频率，则无论强度多大、光照时间多长，都不会有光电子逸出，不会产生光电效应现象，D错误。
故选B。
3．D
【解析】
【详解】
A．由状态A至状态B为等压膨胀过程，外界对气体做负功，A错误；
B．由状态B至状态C为等容过程，气体对外界不做功，B错误；
C．由
解得
TA=200K
由
解得
UB=1.5U
UC=2U
由状态A至状态B外界对气体做负功，根据热力学第一定律可知，气体吸收的热量大于，C错误；
D．由状态C至状态A外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体释放的热量大于U，D正确。
故选D。
4．AC
【解析】
【详解】
A．气体A发生等容变化
温度升高，内能增加，根据热力学第一定律
可知气体A吸热，故A正确；
B．对B上方活塞进行受力分析，根据平衡条件可知，B气体的压强不变，由于隔板导热性良好，B气体会吸收A气体的热量后温度上升，内能增大，再根据理想气体状态方程
在压强不变，温度升高的情况下，体积增大，则气体对外做功，故B错误；
C．气体A和气体B温度都上升了，分子的平均动能都增大，故C正确；
D．根据气体压强的微观意义，气体压强和分子单位时间内对器壁单位面积碰撞次数、分子平均动能有关，在压强不变的情况下，气体B的分子平均动能增大，气体B分子单位时间内对器壁单位面积碰撞次数减少，故D错误。
故选AC。
5．C
【解析】
【详解】
直导线b在a点产生磁场与直导线d在a点产生磁场方向相反，大小相等．则合磁场为零；而直导线c在a点产生磁场，方向从b指向d，即为沿纸面由a指向d，故选C．
6．C
【解析】
【分析】
本题考查考生的分析综合能力，需要考生熟知电路的串并联、理想变压器规律以及非纯电阻电路的特点，体现了科学思维中的模型建构、科学推理。
【详解】
A．由电路知识可知，当扇形金属触片P与c、d接触时，电吹风的加热电路和吹风电路均没有接通，故此时电吹风处于停机状态，选项A错误；
B．当扇形金属触片P与触点a、b接触时，电吹风的加热电路和吹风电路均处于接通状态，此时电吹风吹热风，选项B错误；
C．由于小风扇的额定电压为60V，吹冷风时小风扇的输入功率为60W，故小风扇正常工作时的电流为
小风扇内阻消耗的电功率为
ΔP=60W-52W=8W
由ΔP=I2r可得
r＝8Ω
选项C正确；
D．由题意可知，变压器原线圈两端的电压为220V，副线圈两端的电压为60V，故有
选项D错误。
故选C。
7．D
【解析】
【详解】
AB．由题意知小球既沿管方向运动，又和管一起向右匀速直线运动，又因为管平放在水平面上，则对小球受力分析知，沿管方向小球所受洛伦兹力为恒力，由牛顿第二定律得
解得
即沿管方向小球做匀加速直线运动，而水平方向做匀速直线运动，所以小球轨迹为抛物线，故AB错误；
C．因为洛伦兹力方向总是和速度方向垂直，所以洛伦兹力永不做功，故C错误；
D．因为最终小球从上端口飞出，沿管方向的速度为
而水平方向一直匀速直线运动，所以小球动能增加，又因为洛伦兹力不做功，所以管壁对小球向右的弹力对小球做正功，且小球飞出时速度为
所以整个过程对小球由动能定理得
解得管壁的弹力对小球做功为
故D正确。
故选D。
8．B
【解析】
【详解】
A．根据左手定则知，题图中右侧为负电子运动轨迹，A错误；
B．由洛伦兹力提供向心力，可得
解得电子的速度为
由题图知正电子轨迹半径大，则正电子速度大于负电子速度，B正确；
C．带电粒子在磁场中运动周期为
与速度大小、轨迹半径无关，则正、负电子在气泡室运动时，有能量损失，则动能减小、轨迹半径减小、周期不变，C错误；
D．正、负电子所受洛伦兹力的方向时刻发生变化，D错误。
故选B。
9．CD
【解析】
【详解】
A．由爱因斯坦的质能方程
可知，裂变反应释放的核能为，故A错误；
B．光子来源于裂变反应释放的能量，与核外电子的能级跃迁无关，故B错误；
C．由公式
又
则光电子的德布罗意波长为
故C正确；
D．由于该反应是放出能量的，因此反应产物的比结合能增大，总结合能也增大，故D正确。
故选CD。
10．AC
【解析】
【详解】
太阳内部进行轻核聚变，核反应方程是．故A正确，B错误．根据爱因斯坦质能方程求出释放的核能，即△E=△mc2．故C正确，D错误．
11．AC
【解析】
【分析】
【详解】
AB．从上往下看电子沿逆时针方向做加速运动，表明感应电场沿顺时针方向。图示电磁铁螺线管电流产生的磁场方向竖直向上，根据楞次定律和右手螺旋定则，当磁场正在增强时，产生的感应电场沿顺时针方向，故A正确；B错误；
CD．电子所受感应电场力方向沿切线方向，电子在轨道中做加速圆周运动是由电场力驱动的，选项C正确；D错误。
故选AC。
12．ACD
【解析】
【分析】
【详解】
A．粒子经过两个电场后，竖直分速度为零，则有
解得
A正确；
B．电子在电场中运动的时间为
在磁场中，运动的周期为
在磁场中运动的时间为
所以总时间为
B错误；
C．横坐标为
纵坐标为
C正确；
D．如果圆筒顺时针转动，则转动的角度为
角速度为
如果圆筒逆时针转动，则转动的角度为
角速度为
当时，有
D正确。
故选ACD。
13． 计算一滴油酸酒精溶液中纯油酸体积时，一滴油酸酒精溶液体积和浓度测不准产生误差；用数格子估算薄膜面积时，产生误差
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]滴入水面的纯油酸体积为
油酸分子的直径大小为
(2)[2]计算一滴油酸酒精溶液中纯油酸体积时，一滴油酸酒精溶液体积和浓度测不准产生误差；用数格子估算薄膜面积时，产生误差
14． AC
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]A．该气体发生等温变化，从注射器的刻度上读出体积，因此传感器为压强传感器，A正确；
B．在步骤①中，将注射器与传感器连接前，应把使注射器封住一定量的气体，因此不必将活塞移至注射器最右端，B错误；
C．操作中，不可用手握住注射器封闭气体部分，是为了保持封闭气体的温度不变，C正确；
D．若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，气体的量发生变化，因此以上数据全部作废，应从新做实验，D错误。
故选AC。
（2）[2]做出图像为一条直线，根据玻意耳定律
因此x轴应为
（3）[3]设石子体积为V1，对一定量的气体，根据玻意耳定律可得
整理得
因此可得
[4] 软管容积为不能忽略，则表达式为
整理得
可知
故
15．(1)3V，a端电势高；(2)5.3N
【解析】
【分析】
【详解】
(1)由法拉第电磁感应定律得
E=BLv=0.6×0.5×10V=3V
根据右手定则可判断出，a端电势高；
(2)由闭合电路欧姆定律得：
I==1A
安培力大小为
F安=BIL=0.6×1×0.5=0.3N
摩擦力为
Ff=μmg=0.5×10=5N
根据平衡条件可知
F'= Ff + F安=5+0.3=5.3N
16．(1)；(2)
【解析】
【详解】
(1)金属棒ab达到最大速度时，受力平衡，则有
，
根据闭合电路欧姆定律则有
联立可得
(2)假设全过程下滑位移为，对全过程应用动能定理则有
其中
联立可得
17．（1）60；（2）15
【解析】
【分析】
【详解】
（1）设打了n次，根据等温变化规律有
代入数据解得
（2）抽气1次后，有
解得
第2次抽气有
解得
第n次后有
则时，有
解得
次
18．(1)；(2)；(3)
【解析】
【详解】
(1)设粒子在电场中运动时间为t，x方向
y方向
联立解得
(2)设粒子到达O点时速度为v，方向与x负方向夹角为θ，则
粒子从N点离开磁场时，由几何关系得粒子轨迹半径
洛伦兹力提供向心力
联立解得
(3)粒子恰好不再回到电场区域，需满足粒子离开磁场时速度方向与x轴平行，由几何关系可得，此时粒子运动轨迹半径
洛伦兹力提供向心力
粒子恰好不再回到电场区域，需满足
解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页