福建省厦门市重点中学2022-2023学年高二下学期期末考试物理试题（含答案）

厦门市重点中学2022-2023学年高二下学期期末考试
物理试卷（考试时间：75 min）
一、单项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题只有一个选项符合题目要求）
1．人类在研究材料、光、原子结构及核能利用等方面经历了漫长的过程，我国在相关研究领域虽然起步较晚，但是近年对核能的开发与利用却走在了世界的前列，有关原子的相关知识，下列正确的是（ ）
A．单晶体中原子（或分子、离子）的排列具有空间周期性，所以在物理性质上表现为各向异性
B．卢瑟福最先发现电子，并提出了原子的核式结构学说
C．原子核发生衰变时，产生的射线本质是高速电子流，因核内没有电子，所以射线是核外电子逸出原子形成的
D．贝可勒尔通过对天然放射性的研究，发现原子核是由质子和中子组成的
2．下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（ ）
A．图A中可以看出任意一个分子在100℃时的速率一定比0℃时要大
B．图B中微粒的运动就是物质分子的无规则热运动，即布朗运动
C．图C中当两个相邻的分子间距离为时，它们之间相互作用的引力和斥力的合力为零
D．图D中实验中要尽可能保证每颗玻璃球与电子秤碰撞时的速率相等
3．如图所示，左下图实验1先把一个棉线圈拴在铁丝环上，再把环在肥皂水里浸一下，使环上布满肥皂的薄膜。如果用热针刺破棉线圈里那部分薄膜；规范佩戴医用防护口罩是预防新冠肺炎的有效措施之一，右下图实验2为一水滴落在某防护口罩内侧的示意图，以下说法正确的是（ ）
A．实验1棉线圈将成为椭圆形 B．实验1则棉线圈将成为正方形
C．实验2该材料对水是浸润的 D．实验2该材料对水是不浸润的
4．2021年1月12日消息，北斗三号氢原子钟性能碾压GPS系统的原子钟，是世界上最先进的原子钟。如图所示为氢原子能级图，让一束单色光照射到大量处于基态（量子数）的氢原子上，被激发的氢原子只辐射出三种不同波长的光、、，波长，下列说法正确的是（ ）
A．照射氢原子的光子能量为
B．从能级跃迁到能级辐射出的光波长为
C．从能级跃迁到能级辐射出的光波长为
D．光a能使逸出功为的某金属发生光电效应
二、多项选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有一个以上选项符合题目要求，错选得0分，漏选的3分）
5．如下图，左图实验1密封的桶装薯片从上海带到拉萨后盖子凸起。若两地温度相同，研究桶内的气体压强p和分子平均动能的变化情况。右图实验2中中国制造的列车空气弹簧实现了欧洲高端铁路市场全覆盖，空气弹簧安装在列车车厢底部，可以起到有效减震、提升列车运行平稳性的作用。空气弹簧主要由活塞、气缸及密封在气缸内的一定质量气体构成。列车上下乘客及剧烈颠簸均会引起车厢震动。上下乘客时气缸内气体的体积变化较慢，气体与外界有充分的热交换；剧烈颠簸时气缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换，外界温度恒定，气缸内气体视为理想气体。（ ）
A．左图实验1中桶内的气体压强p减小和分子平均动能减小
B．左图实验1中桶内的气体压强p减小和分子平均动能不变
C．右图实验2中剧烈颠簸造成气体压缩的过程中，空气弹簧内气体的内能增加
D．右图实验2中剧烈颠簸造成气体压缩的过程中，空气弹簧内气体分子的平均动能减小
6．某探究小组的同学在研究光电效应现象时，利用甲、乙、丙三种光照射同一光电管时所得到的光电流I与光电管两端所加电压U的关系图像如图所示，已知甲、乙两条图线与横轴的交点重合，下列说法正确的是（ ）
A．丙光的遏止电压比乙光的大
B．照射同一种金属时，若丙光能发生光电效应，则甲光也一定能发生光电效应
C．若三种光均能使某金属发生光电效应，则丙光照射时逸出光电子的最大初动能最大
D．利用三种光照射大量处于基态的氢原子，若甲光能使氢原子发生跃迁，则丙光也一定能使氢原子发生跃迁
7．如图，长为h的水银柱将上端封闭的玻璃管内气体分割成两部分，A处管内外水银面相平。将玻璃管缓慢向上提升H高度（管下端未离开水银面），上下两部分气体的压强发生变化分别为和，体积变化分别为和。已知水银密度为，玻璃管截面积为S，则（ ）
A．一定等于 B．一定等于
C．一定大于 D．与之和小于HS
8．如图所示，相距为的两条足够长的平行金属导轨右端连接有一定值电阻，整个装置被固定在水平地面上，整个空间存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为，两根质量均为且接在导轨间的电阻都为，与导轨间的动摩擦因数都为的相同金属棒MN、CD垂直放在导轨上。现在给金属棒MN施加一水平向左的恒力，使金属棒MN从静止开始向左做加速直线运动，经过时间金属棒CD刚好开始运动，若重力加速度为，导轨电阻不计，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。则下列说法正确的是（ ）
A．金属棒CD刚开始运动时受到的摩擦力大小为，方向水平向左
B．金属棒CD刚开始运动时，水平拉力F的瞬时功率为
C．从金属棒MN开始运动到金属棒CD开始运动的过程中流过电阻R的电荷量为
D．从金属棒MN开始运动到金属棒CD开始运动的过程中，电路中电阻R产生的焦耳热为
三、解答题（共60分，填空题每空2分按要求填在答卷的相应空格，计算题规范地解答在答卷空白处）
9．医学治疗中常用放射性核素产生射线，而是由半衰期相对较长的衰变产生的。对于质量为的，经过时间t后剩余的质量为m，其图线如图所示。从图中可以得到的半衰期为________d，放置10000d后，的半衰期会________（选填“变大”“变小”“不变”）
10．一定质量的理想气体从状态A变化到状态B再变化到状态C，其图像如图所示。已知该气体在状态A时的温度为300K，则该气体在状态B时的温度为________K，该气体从状态A经B再到C的全过程中吸收的热量是________J。
11．在估测油酸分子大小的实验中，具体操作如下：
①取油酸注入1000mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到800mL的刻度为止。摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸的酒精溶液；
②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到为止，恰好共滴了200滴;
③在边长约40cm的浅水盘内注入约2cm深的水，将细痱子粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸的酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，膜上没有痱子粉，可以清楚地看出油膜轮廓；
④待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油酸膜的形状；
⑤将画有油酸膜形状的玻璃板放在边长为的方格纸上。
（1）利用上述具体操作中的有关数据可知，一滴油酸的酒精溶液含油酸为________，求得的油酸分子直径为________m（仅此空保留一位有效数字）。
（2）某同学实验中最终得到的油酸分子的直径和大多数同学的比较，数据都偏小。对于出现这种结果的原因，可能是由于________。
A．在求每滴溶液体积时，1mL溶液的滴数少记了2滴
B．计算油酸面积时，错将所有不完整的方格作为完整的方格处理
C．水面上痱子粉撒的较多，油酸膜没有充分展开
D．做实验之前油酸溶液搁置时间过长
12．如图所示，用气体压强传感器探究气体做等温变化的规律，操作步骤如下：①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来；
②移动活塞至某一位置，记录此时注射器内封闭气体的体积和由计算机显示的气体的压强；
③重复上述步骤②，多次测量并记录压强和体积数据；
④根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论。
（1）关于本实验的基本要求，下列说法正确的是________（填选项前的字母）。
A．移动活塞时应缓慢一些
B．封闭气体的注射器应密封良好
C．必须测出注射器内封闭气体的质量
D．封闭气体的压强和体积必须用国际单位表示
（2）为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出________（填“”或“”）图像。对图像进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条过原点的倾斜直线，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。
（3）在不同环境温度下，另一位同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为、，且。在如图所示的四幅图中，可能正确反映相关物理量之间关系的是________（填选项的字母）。
A． B．
C． D．
13．（12分）如图所示，足够长的A、B两薄壁气缸的质量分别为，，分别用质量与厚度均不计的活塞C、D将理想气体M、N封闭在气缸内，C、D两薄活塞用一跨过两定滑轮且不可伸长的柔软轻绳连接，气缸B放置在水平地面上，系统在图示位置静止时，气缸A的底部距离地面的高度，C、D两活塞距离气缸底部分别为h与3h，。外界大气压恒为，气体M的热力学温度，C、D两活塞的横截面积均为，取重力加速度大小，不计一切摩擦。对气体M缓慢加热，气体N的热力学温度始终保持在280K，求：
（1）气缸A的底部刚接触地面时气体M的热力学温度；
（2）气体M的温度升到时活塞D距离地面高度。
14．（12分）1898年居里夫人发现放射性元素镭，一个静止的镭核衰变成氡核时，放出一个粒子。
（1）写出镭核发生衰变的核反应方程；
（2）假设反应中损失的质量为，释放出的核能全部转化为氡核和粒子的动能，光在真空中速度为c，氡核的质量为M，粒子的质量为m，则氡核和粒子的动能各为多大；
（3）在（2）问条件下，若该衰变过程释放的核能全部以光子放出，每个高能光子经过重核附近时，在原子核场的作用下，能产生一对正、负电子，已知电子质量为m，求此衰变过程最多能产生多少对正、负电子。
15．（16分）如图甲所示，离子源持续逸出带电量为、质量为m的离子，其初速度视为0，离子经过加速电场后，以速度沿两平行极板PQ的中线飞入交变电场。已知极板P、Q水平放置，间距为d，长度为L，极板上所加的交变电压如图乙所示，变化周期，所有离子均能从PQ极板右侧射出，不计离子重力及离子间相互作用，求：
（1）加速电场的电压大小；
（2）PQ极板间所加电压U的最大值：
（3）当PQ极板间交变电压为（2）问中所求的时，在PQ极板右侧建立直角坐标系，其中Ox与极板Q的中轴线在同一直线上，图中的两个正方体边长均为d，正方体区域内存在沿y轴正方向、大小为的匀强磁场，正方体区域内存在沿x轴正方向、大小为的匀强磁场，求离子在正方体区域内运动的最长时间。
厦门市重点中学2022-2023学年高二下学期期末考试
物理答案
1．A 2．C 3．D 4．D
5．BC 6．AC 7．AD 8．BC
9． 不变
10．100 200
11．① ② ③BD
12．（1）AB （2） （3）AC
13．（1）气体M等压变化
解得
（2）由（1）知，，气缸A已经落地，假设绳子仍绷紧，
对气体
对气体N
又，
解得
因为假设成立故
14．（1）核反应方程为
（2）产生总动能为
设氡核和粒子的速度大小分别为、，
由动量守恒有
得氦核动能为
粒子动能为
（3）光子产生电子方程式为
光子的能量换算为质量，最多产生的正、负电子对数为
15．（1）离子经过加速电场后有
解得
（2）离子在平行极板PQ间运动时，水平方向为匀速直线运动
解得
即离子在平行极板PQ间运动的时间恰为电场变化的一个周期，，，1，2，3时刻进入电场的离子恰从极板边缘离开时，电压最大
解得
（3）离子飞过平行极板PQ过程中，沿竖直方向的速度增量为
即，所有离子均以速度水平飞出PQ极板进入第一个正方体区域后
解得
离子运动轨迹如图所示
则有
即进入第二个正方体的离子均从正方向的MN连线进入，
离子进入第二个正方体区域后，沿x轴方向做匀速直线运动，若能到，则
解得
垂直于磁场的速度分量使离子做圆周运动，即离子边圆周边匀速直线，为螺旋运动
解得
离子运动的侧视图如图所示
离子在第二个正方体圆周运动的周期为
从N点进入的离子在磁场中圆周运动时间最长
即
能在该场中做圆周运动的离子最长时间为
由于，即离子在第二个正方体中尚未完成一个螺旋便已离开，其运动的时间为