山东省曹县第一中学（拓展部）2024-2025学年高二下学期6月月考物理试卷（含答案）

2024-2025学年度第二学期高二物理期末模拟
一、单选题
1．2025年3月，我国科学家研制的碳14核电池原型机“烛龙一号”发布，标志着我国在核能技术领域与微型核电池领域取得突破。碳14的衰变方程为，则（ ）
A．X为电子，是在核内中子转化为质子的过程中产生的
B．X为电子，是在核内质子转化为中子的过程中产生的
C．X为质子，是由核内中子转化而来的
D．X为中子，是由核内质子转化而来的
2．如图所示电路，将开关从b调到a后，电路中电流的图像应为下列中的（　　）
A． B．
C． D．
3．如图所示，宽度为h、厚度为d的霍尔元件放在与它垂直的磁感应强度大小为B的匀强磁场中，当恒定电流I通过霍尔元件时，在它的前后两个侧面之间会产生电压，这样就实现了将电流输入转化为电压输出，为提高输出的电压，可采取的措施是（　　）
A．增大 B．减小 C．增大 D．减小
4．如图为原子核的比结合能曲线，横坐标为质量数，纵坐标为比结合能，由图可知（　　）
A．质量数的原子核比结合能最大，因此该核发生核反应时会释放大量能量
B．铀核的比结合能小于中等质量原子核，故铀核裂变生成两个中等核的过程会释放核能
C．两个氢核聚变为氦核的过程需要吸收能量
D．比更稳定
5．如图为一种交流发电装置的示意图，长度为、间距为L的两平行金属电极固定在同一水平面内，两电极之间的区域I和区域Ⅱ有竖直方向的磁场，磁感应强度大小均为B、方向相反，区域I边界是边长为L的正方形，区域Ⅱ边界是长为L、宽为的矩形。传送带从两电极之间以速度v匀速通过，传送带上每隔固定一根垂直运动方向、长度为L的导体棒，导体棒通过磁场区域过程中与电极接触良好。该装置产生电动势的有效值为（　　）
A． B． C． D．
6．图是某种同步加速器的原理图。直线通道有电势差为的加速电场，通道转角处有可调的匀强偏转磁场。电量为，质量为的带电粒子以速度进入加速电场，而后可以在通道中循环加速。带电粒子在偏转磁场中运动的半径为。忽略相对论效应，下列说法正确的是（　　）
A．偏转磁场的磁感应强度方向垂直纸面向里
B．加速一次后，带电粒子的动能增量为
C．加速k次后，带电粒子的动能增量为
D．加速k次后，偏转磁场的磁感应强度为
7．如图所示为一理想变压器的电路示意图，交流电源的输出电压U恒定，图中的交流电表均为理想电表。下列说法正确的是（　　）
A．仅将滑片Q下移时，A1、A2和V表示数均变少
B．仅将滑片Q下移时，变压器的输入功率变小
C．仅将触头P上移时，A1，A2和V表示数均变大
D．仅将触头P上移时，变压器的输入功率变小
8．如图所示,在倾角为的斜面上放置一个带有活塞的导热气缸，活塞用平行于斜面的轻弹簧拉住，弹簧的另一端被固定，弹簧的劲度系数为，初始状态活塞到气缸底部内侧的距离为，气缸底部外侧到斜面底端挡板的距离为，气缸内气体的初始温度为。已知气缸质量为，活塞的质量为，气缸内部的横截面积为，活塞与气缸间密封一定质量的理想气体，该封闭气体的内能与温度之间存在关系，不计一切摩擦，，大气压为。现对气缸进行缓慢加热，则（　　）
A．气缸内气体对活塞的压力是由气体分子间的斥力引起的
B．初始状态下气缸内气体压强
C．气缸底部恰好接触到斜面底端的挡板时,气体的温度为
D．从最初到气缸底部恰好接触到斜面底端的挡板时，气体吸收的热量
二、多选题
9．氢原子的能级图如图1所示，大量处于某激发态的氢原子跃迁时，会产生四种频率的可见光。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光I，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ。用两种光分别照射如图2所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（　　）
A．光Ⅰ比光Ⅱ有更显著的波动性
B．两种光分别照射阴极K产生的光电子到达阳极A的最大动能之差为1.13eV
C．滑片P向a移动，电流表示数为零时I对应的电压表示数比Ⅱ的大
D．用Ⅰ光和Ⅱ光以相同入射角θ（0°<θ<90°）照射同一平行玻璃砖，Ⅰ光的侧移量小
10．如图所示，半径为20cm的竖直圆盘以10rad/s的角速度匀速转动，固定在圆盘边缘上的小圆柱带动绝缘T形支架在竖直方向运动。T形支架下面固定一长为30cm、质量为200g的水平金属棒，金属棒两端与两根固定在竖直平面内的平行光滑导轨MN和PQ始终紧密接触，导轨下端接有定值电阻R和理想电压表，两导轨处于磁感应强度大小为5T、方向垂直导轨平面向外的匀强磁场中。已知金属棒和定值电阻的阻值均为0.75Ω，其余电阻均不计，重力加速度g=10m/s2，以下说法正确的是（　　）
A．理想电压表的示数为1.5V
B．T形支架对金属棒的作用力的最大值为7N
C．圆盘转动一周，T形支架对金属棒所做的功为
D．当小圆柱体经过同一高度的两个不同位置时，T形支架对金属棒的作用力相同
11．如图，一圆柱形汽缸水平固置，其内部被活塞M、P、N密封成两部分，活塞P与汽缸壁均绝热且两者间无摩擦。平衡时，P左、右两侧理想气体的温度分别为和，体积分别为和，。则（　　）
A．固定M、N，若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P将右移
B．固定M、N，若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P将左移
C．保持不变，若M、N同时缓慢向中间移动相同距离，P将右移
D．保持不变，若M、N同时缓慢向中间移动相同距离，P将左移
12．为了实现月球航天探测器在月球表面安全着陆，其底部安装了一个电磁缓冲装置，如图所示。该装置主要部件有两部分：①由高强度绝缘材料制成的缓冲滑块，其内部边缘绕有闭合的矩形单匝线圈；②探测器主体，包括绝缘光滑缓冲轨道、，缓冲轨道内存在磁感应强度大小为、方向垂直于整个缓冲轨道平面向里的稳定匀强磁场。已知线圈的总电阻为，边的长度为，探测器主体的质量为。当探测器以速度接触月球表面时，缓冲滑块的速度立刻减为零，而探测器主体下落高度为时才停止，月球表面的重力加速度为，探测器主体下落的整个过程均未与缓冲滑块接触。关于整个过程，下列说法正确的是（　　）
A．线圈中产生的感应电流的方向为逆时针方向
B．穿过线圈的磁通量的变化量为
C．探测器主体克服安培力做的功为
D．探测器主体所受重力的冲量大小为
三、实验题
13．某学校的同学利用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律，在注射器中密封了一定质量的气体。
(1)下列实验操作中正确的是
A．密封气体前，在柱塞上均匀涂抹润滑油
B．推拉柱塞时，用手握住注射器气体部分
C．实验时应快速移动柱塞
(2)甲同学在不同温度下进行了两次实验，得到的图像如图乙所示，由图可知一定质量的气体，在温度保持不变的条件下，压强与体积成 比（选填“正”或“反”）。进一步分析可知两次实验的温度大小关系为T1 T2（选填“<”“=”或“>” ）。
(3)若橡胶套内的气体不可忽略，乙同学在实验过程中移动柱塞，多次记录注射器上的体积刻度 V和气压计读数p，绘出的图像可能为 。
A． B． C． D．
14．热敏电阻是电路中经常使用的传感器元件：
(1)某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有：
待测热敏电阻Rt（实验温度范围内，阻值约几百欧到几千欧）；
电源E（电动势1.5V，内阻r约为0.5Ω）；
电阻箱R（阻值范围0~9999.99Ω）；
滑动变阻器R1（最大阻值20Ω）；
滑动变阻器R2（最大阻值2000Ω）；
微安表（量程100μA，内阻等于2500Ω）；
开关两个，温控装置一套，导线若干。
该小组设计了如图甲所示的测量电路，主要实验步骤如下：
a.按图甲连接电路；
b.闭合S1、S2，调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针满偏；
c.保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开S2，调节电阻箱，使微安表指针半偏；
d.记录此时的温度和电阻箱的阻值。
回答下列问题：
①为了使微安表所在支路两端电压基本不变，滑动变阻器应选用 （选填“R1”或“R2”）；
②某温度下微安表半偏时，电阻箱的读数为6500.00Ω，该温度下热敏电阻的测量值为 Ω（保留整数），该测量值 （选填“大于”或“小于”）真实值。
(2)在坐标纸中描绘热敏电阻的图像，如图所示。利用该热敏电阻、电动势（内阻不计）的电源、定值电阻（其中阻值有、、三种可供选择）、控制开关和加热系统，设计电路，以实现环境温度控制。要求将环境温度控制在之间，且当两端电压大于时，控制开关开启加热系统加热。则下列A、B、C三种电路中，可以满足要求的是 （填标号），定值电阻的阻值应选 ，两端的电压小于 时，自动关闭加热系统（不考虑控制开关对电路的影响）。
四、解答题
15．图甲是研究光电效应规律的光电管。用波长λ＝0.50 μm的绿光照射阴极K，实验测得流过G表的电流I与A、K之间的电势差UAK满足如图乙所示的规律，取h＝6.63×10－34 J·s。结合图像，求：（结果保留2位有效数字）
(1)当UAK足够大时，每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大动能；
(2)该阴极材料的极限波长。
16．如图所示，上端开口，下端封闭的足够长玻璃管竖直固定于调温装置内。玻璃管导热性能良好，管内横截面积为S，用轻质活塞封闭一定质量的理想气体。大气压强为，活塞与玻璃管之间的滑动摩擦力大小恒为，等于最大静摩擦力。用调温装置对封闭气体缓慢加热，时，气柱高度为，活塞开始缓慢上升；继续缓慢加热至时停止加热，活塞不再上升；再缓慢降低气体温度，活塞位置保持不变，直到降温至时，活塞才开始缓慢下降；温度缓慢降至时，保持温度不变，活塞不再下降。求：
(1)时，气柱高度；
(2)从状态到状态的过程中，封闭气体吸收的净热量Q（扣除放热后净吸收的热量）。
17．如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ间距，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成角，N、Q两端接有的电阻。一金属棒ab垂直导轨放置，ab两端与导轨始终有良好接触，已知ab的质量，电阻，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小。ab在平行于导轨向上的拉力作用下，以初速度沿导轨向上开始运动，可达到最大速度。运动过程中拉力的功率恒定不变，取重力加速度大小。
(1)求ab速度最大时所受到的安培力大小及两端的电压U；
(2)求拉力的功率；
(3)ab开始运动后，经速度达到，此过程中ab克服安培力做功为，求该过程中ab沿导轨的位移大小x。
18．如图，光滑平行金属导轨、水平部分固定在水平平台上，圆弧部分在竖直面内，足够长的光滑平行金属导轨、固定在水平面上，导轨间距均为L，点与点高度差为，水平距离也为，导轨、左端接阻值为R的定值电阻，水平部分处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，平行金属导轨、完全处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，两磁场的磁感应强度大小均为。质量为的导体棒放在金属导轨、上，质量为m的金属棒从距离导轨水平部分高度为处由静止释放，从处飞出后恰好落在P、Q端，并沿金属导轨、向右滑行，金属棒落到导轨、上时，竖直方向分速度完全损失，水平分速度不变，最终a、b两金属棒恰好不相碰，重力加速度大小为，不计导轨电阻，一切摩擦及空气阻力。a、b两金属棒接入电路的电阻均为R，运动过程中始终与导轨垂直并接触良好。求：
(1)导体棒a刚进入磁场时的加速度大小；
(2)平行金属导轨、水平部分长度d；
(3)通过导体棒b中的电量及整个过程金属棒a产生的焦耳热。
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A A B B D D D D BC BC
题号 11 12
答案 AC ACD
13．(1)A
(2) 反 >
(3)C
【详解】（1）A.密封气体前，在柱塞上均匀涂抹润滑油，可以防止漏气，A正确；
B．实验要保证封闭气体的温度不变，推拉活塞时，手不能握住注射器含有气体的部分，若手握着含有气体的部分，会造成温度变化，B错误；
C．急速推拉活塞，则可能造成漏气和等温条件的不满足，应缓慢推拉活塞，C错误。
故选A。
（2）[1]根据图乙所示的图像是延长线经过原点的直线，可得成正比，则可知一定质量的气体，在温度保持不变的条件下，压强与体积成反比。
[2]由理想气体状态方程：，可知图像的斜率越大，温度越高，分析可知两次实验的温度大小关系为。
（3）若橡胶套内的气体不可忽略，设其体积为，多次记录注射器上的体积刻度V和气压计读数p，由波义耳定律得，当增大时，即图像的斜率随增大而减小。
故选C。
14．(1) 4000 大于
(2) B 3000 1.8
【详解】（1）①[1]用半偏法测量热敏电阻的阻值，尽可能让该电路的电压在闭合前、后保持不变，由于该支路与滑动变阻器左侧部分电阻并联，滑动变阻器的阻值越小，闭合前、后并联部分电阻变化越小，从而并联部分的电压值变化越小，故滑动变阻器应选；
②[2][3]微安表半偏时，该支路的总电阻为原来的2倍，即
可得
当断开，微安表半偏时，由于该支路的电阻增加，电压略有升高，根据欧姆定律，总电阻比原来2倍略大，也就是电阻箱的阻值略大于热敏电阻与微安表的总电阻，而我们用电阻箱的阻值等于热敏电阻与微安表的总电阻来计算，因此热敏电阻的测量值比真实值偏大。
（2）[1]A电路A，定值电阻和热敏电阻并联，电压不变，故不能实现电路的控制，A错误；
B电路B，定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻的阻值越大，热敏电阻分得电压越大，可以实现1、2两端电压大于2V，控制开关开启加热系统加热，B正确；
C电路C，定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻的阻值越大，定值电阻分得电压越小，无法实现1、2两端电压大于2V，控制开关开启加热系统加热，C错误；
故选B。
[2]热敏电阻在20℃的阻值为
由题意可知
解得
[3]28℃时关闭加热系统，此时热敏电阻阻值为4500Ω，此时1、2两点间的电压为
则1、2两端的电压小于1.8V时，自动关闭加热系统。
15．(1)4.0×1012 ， 9.6×10－20 J
(2)0.66 μm
【详解】（1）由图可知，最大光电流为0.64μA，则每秒钟阴极发射的光电子数
由图可知，发生光电效应时的截止电压是0.6V，所以光电子的最大初动能
（2）根据光电效应方程得
又
代入数据得
16．(1)
(2)
【详解】（1）活塞开始缓慢上升，由受力平衡
可得封闭的理想气体压强
升温过程中，等压膨胀，由盖-吕萨克定律
解得
（2）升温过程中，等压膨胀，外界对气体做功
降温过程中，等容变化，外界对气体做功
活塞受力平衡有
解得封闭的理想气体压强
降温过程中，等压压缩，由盖-吕萨克定律
解得
外界对气体做功
全程中外界对气体做功
因为，故封闭的理想气体总内能变化
利用热力学第一定律
解得
故封闭气体吸收的净热量。
17．(1)，
(2)
(3)
【详解】（1）棒产生的感应电动势为
设回路中感应电流为，根据闭合电路欧姆定律得
棒受到的安培力大小为
两端的电压
联立以上各式解得，
（2）在棒运动过程中，由于拉力功率恒定，棒做加速度逐渐减小的加速运动，加速度为零时，速度达到最大，设此时拉力大小为，安培力大小为，由平衡条件得
拉力的功率
解得拉力的功率为
（3）ab棒从到的过程中，由动能定理得
解得
18．(1)
(2)
(3)，
【详解】（1）设金属棒a刚进入磁场时的速度大小为，根据动能定理有
解得
金属棒进入磁场的瞬间，金属棒a中感应电动势
感应电流
根据牛顿第二定律有
解得
（2）设金属棒a从、飞出时的速度为，飞出后做平抛运动，则有，
解得
金属棒a在金属导轨、水平部分运动过程中，根据动量定理有
根据电流的定义式有
该过程感应电动势的平均值
感应电流的平均值
又
解得
（3）金属棒落到金属导轨、上向右滑行时的初速度大小为，金属棒a、b组成的系统动量守恒，设最后的共同速度为，根据动量守恒定律有
解得
对金属棒进行分析，根据动量定理有
根据电流的定义式有
解得
金属棒在导轨、上运动时产生的焦耳热
解得
金属棒在导轨上运动时产生的焦耳热
解得
因此金属棒中产生的焦耳热