山东省泰安市2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题

高二物理试题 第 页 （共8页） 试卷类型：A 高 二 年 级 考 试 物 理 试 题 注意事项： 1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。 2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。 如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡 上。写在本试卷上无效。 3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 2024.07 一、选择题：本题共50分。在每小题给出的四个选项中，第1~10题只有一项符合题目要 求,每题3分。 1.关于固体、液体的性质，下列说法正确的是 A.虽然金属具有确定的熔点，但金属没有规则的形状，因此金属不属于晶体 B.可根据各向同性或各向异性来鉴别晶体和非晶体 C.玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，其尖端变钝，是液体表面张力作用的结果 D.唐诗《观荷叶露珠》中有“霏微晓露成珠颗”的诗句，诗中荷叶和露水表现为浸润 2.胶片电影利用光电管把“声音的照片”还原成声音，原理如图所示，在电影放映机中用频 率为ν的一极窄光束照射声音轨道，由于胶片上各处的声音轨道宽窄不同，在胶片移动 的过程中，通过声音轨道后的光强随之变化，射向光电管后，在电路中产生变化的电流， b为电源负极,经放大电路放大后，通过喇叭就可以把声音放出来。则 A. 保持光的频率不变，把滑动变阻器的滑动 触头向左滑，电路中的电流一定增大 B.减小光的频率，增加光照强度，一定可以还 原出声音 C.只增大光的频率，一定可以还原出声音 D.逸出光电子的最大初动能与照射光频率成 正比 1 高二物理试题 第 页 （共8页） 3.如图所示为钳形电流表的结构图和外形 图，据图判断下列说法正确的是 A.钳型电流表的变压器是一个降压变压 器 B.通过钳型表的导线增加为两圈，所测 得的电流将会加倍 C.读数时要使铁芯保持张开 D.载流导线中的电流在铁芯中产生了稳 定的磁场 4.一定量的理想气体从状态 a变化到状态b，其过程如 V - T图中的实线 ab所示，线 ab与 过原点的虚线斜率相同。在该过程中 A.气体压强不变 B.气体压强减小 C.气体从外界吸热 D.外界对气体做正功 5.某时刻 LC振荡电路的自感线圈 L中的电流产生的磁场的磁感应强度方向如图所示。 下列说法正确的是 A.若电容器上极板带正电，则电容器正在充电 B.若电容器上极板带负电，则线圈中的电流正在减小 C.若磁场正在增强，则线圈中的电流正在减小 D.若磁场正在减弱，则线圈的自感电动势正在减小 6.甲、乙、丙、丁四幅图涉及不同的原子物理知识，下列说法正确的是 A.图甲说明少量电子的运动表现为粒子性，大量电子的运动表现为波动性 B.图乙的α粒子散射实验中，当显微镜放在D位置时，荧光屏上观察到大量闪光 C.图丙中 14C的半衰期是5730年，则20个 14C经过11460年还剩5个 D.图丁中轧制钢板时需要动态监测钢板的厚度，探测器接收到的可能是α射线 2 高二物理试题 第 页 （共8页） 7.钠的放射性同位素 2411Na经过一次衰变后产生稳定的镁（2412Mg）。已知 2411Na的半衰期为 15h，将一个放射强度为每秒 3.2 × 104次的 2411Na溶液样本注射到某病人血液中，经过 45h，从该病人体内抽取6mL的血液，测得其放射强度为每秒5次。下列说法正确的是 A.该衰变过程为α衰变 B. 2411Na进入到血液后半衰期变长 C.经过45h，样本放射强度变为原来的 14 D.该病人体内血液的总体积约为4.8L 8.如图所示，某同学用 x - t图像研究无人机从地面启动在竖直方向上的运动情况，图像中 Oa段为抛物线，其方程为 x1 = t 2 2，ab段和 cd段为直线，其直线方程分别是 x2 = 4t - 8， x3 = 26 - 2t，则无人机 A.在a点对应的位移为8m B.在 bc段的速度变化量为6m/s C.在 bc段的加速度方向先向上后向下 D.在 cd段减速上升 9.下列有关热学问题说法正确的是 A.图甲为中间有隔板的绝热容器，隔板左侧装有理想气体，右侧为真空。现抽掉隔板， 稳定后气体内能减小 B.图乙是理想气体分子速率的分布规律，气体在①状态下的分子平均动能小于②状态 下的分子平均动能 C.图丙为布朗运动示意图，悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间跟它相撞的液体分 子越多，撞击作用的不平衡性表现得越不明显 D.图丁是分子势能EP与分子间距 r的关系示意图，r > r1时分子力表现为引力 10.如图，理想变压器原、副线圈匝数比 n1:n2 = 4:1，L1、L2是两个完全相同的灯泡。当开 关 S1闭合、S2断开时，输入端电压有效值为U1、功率为P1，R1的功率为PR1，两灯泡均正 常发光；当开关 S2闭合、S1断开时，输入端电压有效值为U2、功率为 P2，R2的功率为 PR2，两灯泡均正常发光。下列关系式正确的是 3 高二物理试题 第 页 （共8页） A. U1∶U2 = 5∶ 1 B. P1∶ P2 = 25∶ 1 C. PR1∶ PR2 = 5∶ 1 D. R1∶R2= 16∶ 1 二、多选题：11~15共5道题，每题4分，共20分。全部选对得4分，对而不全得2分，错选 0分。 11. 1995年科学家“制成”了反氢原子，它是由一个反质子和一个围绕反质子运动的正电 子组成的，反质子和质子有相同的质量，带有等量异号电荷。反氢原子和氢原子有相 同的能级分布，氢原子能级如图所示，则下列说法中正确的是 A.反氢原子光谱与氢原子光谱不相同 B.大量处于 n = 4能级的反氢原子向低能级跃迁时，有 4种频率 的辐射光子能使逸出功为2.25eV的钾发生光电效应 C.基态反氢原子能吸收11eV的光子而发生跃迁 D.一个处于n = 4能级的反氢原子向低能级跃迁时，最多可以辐射 出3种不同频率的光子 12.如图所示，细线一端固定在O点，另一端系一质量为m的小球，当小球受到竖直平面 内与水平方向夹角为60°的拉力F作用时，小球恰好静止于A点且OA水平拉直。现让 小球绕O点顺时针缓慢向下运动，保持拉力F与OA的夹角不变，小球可视为质点，重 力加速度为g，则OA由水平变到竖直过程中绳子OA中的拉力 A.最小值为 33 mg B.最小值为 2 33 mg C.最大值为 4 33 mg D.最大值为 2 33 mg 13.随着自动驾驶技术不断成熟，北京、上海等城市某些特定地区相继出现无人驾驶网约 车，给市民出行带来方便。如图所示是两辆无人驾驶汽车在某一水平直线道路上同 时同地出发运动的 v - t图像，其中乙车为匀加速直线运动，甲车经匀加、匀速、匀减、 静止、匀加等运动过程，两车能安全错车，均可看做质点，对两车在 0 - 16s的运动过 程，下列说法正确的是 A.乙车经8s追上甲车 B.乙车经4 7 s追上甲车 C.乙车追上甲车前两车最远相距20m D.乙车追上甲车后两车最远相距50m 4 高二物理试题 第 页 （共8页） 14.我国自主研发的聚变 - 裂变混合反应堆的主体部分由“聚变堆芯”和“裂变包层” 组成，“聚变堆芯”中氘、氚燃料发生可控热核聚变反应，输出大量高能中子，“裂变 包层”中的 238 92 U在高能中子的作用下可转变为 23992 U，23992 U经过两次衰变后可变成 239 94 Pu，23994 Pu发生裂变反应能够稳定、可控地输出巨大的能量。1个 23994 Pu核“捕捉”一 个中子发生裂变反应，可产生两个新核X1、X2，同时产生 x个中子。已知 23994 Pu核、X1 核、X2核和中子的质量分别为m、m1、m2和mn，光在真空中的传播速度为 c，下列说 法正确的是 A.“聚变堆芯”中发生的核反应方程为 21H + 31H → 32He + 10n B. 23992 U衰变为 23994 Pu发生了2次β衰变 C.新核X1的比结合能小于 23994 Pu核的比结合能 D. 1个 23994 Pu核发生裂变反应释放的能量ΔE = [m - m1 - m2 - ( x - 1 )mn ] c2 15.如图所示，将一个半球体置于水平地面上，经过球心有一内径很小的光滑竖井，柔软 光滑的轻绳绕过井口，一端连着m2竖直悬于竖井中，另一端沿着球面与m1相连，两物 体均可看成质点，整个装置处于静止状态。已知此时m1与半球体的球心O的连线与 水平方向成 θ = 37°角 (sin37° = 0.6,cos37° = 0.8 )，m1与半球面的动摩擦因数为 0.5，并 假设m1所受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则下列说法正确的是 A. m1 m2 的最小值为 10 11 B. m1 m2 的最小值为 1 2 C. m1 m2 的最大值为2 D. m1 m2 的最大值为 11 10 三、实验题（本题共14分，16题6分，17题8分） 16.（6分）实验小组利用图甲所示装置探究弹力与弹簧形变量的关系。重物放在水平放 置的力传感器上面，轻质弹簧一端与重物相连，另一端与跨过处于同一水平高度的两 个光滑定滑轮的细线的M端相连，调整滑轮1的位置，使其下方的细线处于竖直状态。 初始时，细线各部分均伸直但无张力，滑轮2的右侧竖直固定一刻度尺，调整刻度尺的 高度，使其零刻度线恰与细线的N端点对齐。现缓慢竖直向下拉端点N，分别记录端 点N移动的距离 x及对应的力传感器的示数F，F - x关系如图乙所示，图中F0、x0均 为已知量，当地的重力加速度为g。 5 高二物理试题 第 页 （共8页） （1）由图乙可得弹簧的劲度系数 k = ，重物的质量m = 。 （2）若拉动端点 N时偏离了竖直方向，则弹簧劲度系数的测量值与其真实值相比 将 （填“偏大”“偏小”或“相等”）。 17.（8分）用如图所示的装置“验证玻意耳定律”。注射器针筒上所标刻度是注射器的容 积，最大刻度为 Vm，注射器活塞已装上钩码框架，如图所示。此外，还有一架托盘天 平、若干钩码、一把刻度尺、一个针孔橡皮帽和少许润滑油，重力加速度为g。 （1）下面是实验步骤，试将空格内容补充完整。 ①记下气压计所示的大气压强 p0。用刻度尺测 出注射器针筒上全部刻度的长度 L，算出针筒 的横截面积为 。 ②称出注射器的活塞和钩码框架的总质量M。 ③把适量的润滑油抹在注射器的活塞上，将活 塞插入外筒中，上下拉动活塞，使活塞与针筒 的间隙内均匀地涂上润滑油。 ④把活塞插到适当的位置，将注射器针筒上的小孔用橡皮帽堵住。 ⑤在钩码框架两侧挂上钩码，记下挂上的钩码的质量m1。在达到平衡后，记下注 射器中空气柱的体积 V1，算出此时空气柱的压强 p1 = （用题目给出的已知 量的符号表示）。 ⑥增加钩码的个数，使钩码的质量增大为m2，达到平衡后，记下空气柱的体积 V2。 算出此时空气柱的压强 p2 。 ⑦如果在误差允许范围内等式 p1V1 = p2V2成立，即可验证玻意耳定律。 （2）（多选）对本实验下列说法正确的是。 A.固定注射器针筒时必须保持针筒竖直 B.在实验过程中要用手抓牢注射器以保证其不晃动，以便眼睛平视，读数准确 C.在活塞与针筒的间隙内均匀地涂上润滑油的目的是为了减小摩擦，没有其它作用 D.改变钩码质量后不要立即读数，待稳定后再读数 6 高二物理试题 第 页 （共8页） （3）（多选）实验中测出了注射器内封闭气体的几组压强 p和体积V的值后，用 p作纵 轴， 1 V 作横轴，画出 p - 1 V 图像如图实线所示，图像出现弯曲的可能原因是 A.实验过程中气体温度升高 B.实验过程中气体温度降低 C.实验过程中堵住针孔的橡皮帽漏气 D.在计算压强时，没有计入由于活塞和框架的重力引起的压强 四、计算题（18题12分，19题12分，20题12分） 18.（12分）风力发电机的工作原理可以简化为如图所示的模型：风轮通过齿轮箱带动矩 形线圈在匀强磁场中匀速转动产生交变电流，并通过变压器和远距离输电线路给用 户供电。若发电机的矩形线圈处于磁感应强度大小为B = 220π T的水平匀强磁场中， 线圈面积 S = 0.5m²、匝数N = 200匝、总电阻 r = 56 Ω。线圈绕垂直于磁场的水平轴匀 速转动，其输出端通过电刷与升压变压器的原线圈相连，输出的电压U₁=250V，降压 变压器原、副线圈的匝数比为 5∶1，降压变压器的副线圈连接用电户，两变压器间的输 电线损耗的功率占发电机输出功率的 1 12，两变压器均为理想变压器。若用这个供电 设备给某学校供电，该校获得的工作电压220V、电功率5.5kW。求 （1）输电线的总电阻R； （2）升压变压器原、副线圈匝数比n₁∶ n₂； （3）发电机线圈绕轴的转速n。 19.（12分）如图所示，U型玻璃细管竖直放置，水平细管与U型细管底部相连通，各部分 细管内径相同。初始时U型管左管上端封有气柱长度为 lB = 38cm的气体B，右管上 端开口与大气相通，左、右两侧水银面高度差为Δh = 6cm，C管水银面距U型玻璃管底 部距离为 hC = 5cm。水平细管内用小活塞封有长度为 lA = 12cm的气体 A。已知外界 大气压强为 p0 = 76cmHg，温度为 27℃。水平细管中的水银柱足够长，水平细管内径 对压强的影响忽略不计，被封气体均可看作理想气体。现采用如下两种方法，使U型 玻璃管左、右两侧水银面恰好相平。 7 高二物理试题 第 页 （共8页） （1）将活塞缓慢向右压，该过程 A、B气柱的温度均与外界相同且保持不变，求活塞移 动的距离d； （2）固定活塞，加热 A部分气体，B部分气体温度保持不变，已知热力学温标与摄氏温 标换算关系T = t + 273K。求A部分气体的温度升高为多少摄氏度（结果保留 1位 小数）。 20.（12分）驾驶汽车变线超车需要良好的车技和判断力。下图演示了甲车变线超车的过 程，乙车与丙车正常匀速行驶，速度均为 v0 = 10m/s，甲车速度 v = 16m/s，甲车车身长 度 d = 4m，从超出乙车 2个车位后（沿行进方向，甲车头到乙车头距离为 2d）开始并 线，到完成并线，恰好需要 t0 = 1s时间。甲车在变线并道过程中，沿前进方向的速度 不变，横向移动的速度可忽略，且其并道后立刻以大小为 a = 2.5m/ s²的加速度减速刹 车，保证车头与前面丙车车尾的距离不小于∆x = 5m。求 （1）甲车刚刚并线结束时，甲车车尾与乙车车头之间的距离； （2）乙车车头到丙车车尾之间距离L至少有多大，甲车才能安全并道成功； （3）若因前面出现事故，甲车并线后立即以大小 a1 = 8m/ s²的加速度刹车，而此时乙车 来不及反应，继续匀速运动。则从甲刹车开始 ⅰ.甲车车尾与乙车车头的最大距离为多少； ⅱ.经多长时间甲乙两车相撞。 8 高二物理试题参考答案 第 页 （共4页） 2024.07 高 二 年 级 考 试 物理试题参考答案及评分标准 一、选择题：本题共 50分。在每小题给出的四个选项中，第 1~10题只有一项符合题目要 求，每题 3分。第 11~15题有多项符合题目要求，全部选对的得 4分，选对但不全的得 2 分，有选错的得0分。 三、非选择题：共50分。 16.（1）F0 x0 F0 g （2）偏大 评分参考：每空2分，共6分 17.（1）①Vm L ⑤P0 + ( )M + m1 gLVm （2）AD （3）BC 评分参考：第（1）问4分，每空2分；第（2）问2分，对而不全得1分；第（3）问2分，对而不 全得1分；共8分。 18.（12分） 解：设升压变压器的输入功率为P1，电流为 I1；升压变压器的输出功率为P2，电流为 I2； 降压变压器的输入功率为P3，电流为 I3；降压变压器的输出功率为P4，电流为 I4。 （1）由条件可知P3 = P4 升压变压器的输出功率为 P2 = P3 + 112 P2 ① R上损失的功率为 P2 - P3 = I 23 R ② 降压变压器的输出 P4 = U4 I4 ③ 由变压器的规律可知 n3 n4 = I4 I3 ④ 题号 答案 1 C 2 C 3 B 4 C 5 B 6 A 7 D 8 A 9 C 10 D 11 BD 12 AD 13 BCD 14 BD 15 AC 1 高二物理试题参考答案 第 页 （共4页） 得：R = 20Ω ⑤ （2）U2 = I3R + U3 ⑥ U3 U4 = n3 n4 ⑦ U1 U2 = n1 n2 ⑧ 得 n1 n2 = 524 ⑨ （3）P1 = U1 I1 ⑩ 发电机电动势有效值为E = U1 + I1r ⑪ 2 E = 2πnNBS ⑫ 得n = 27r/s ⑬ 评分参考：第（1）问 5分，①②③④⑤每式 1分；第（2）问 3分，⑦⑧两式 1分，⑥⑨每式 1 分；第（3）问4分，⑩⑪⑫⑬每式1分；共计12分。 19.（12分） 解：（1）气体B pB1 = p0 - ∆h = 70cmHg ① pB2 = 76cmHg ② 根据玻意尔定律有 pB1 lBS = pB2 l2S ③ 解得气体B的长度 l2 = 35cm U形管左管中水银柱长度变化等于气柱B长度的变化 Δl左 = lB - l2 = 3cm ④ U形管右管中水银柱长度变化 Δl右 = ∆h + Δl左 = 9cm ⑤ 气体A做等温变化 pA1 = p0 + hc = 81cmHg ⑥ pA2 = p0 + hc + Δl右 = 90cmHg ⑦ 根据玻意尔定律有 pA1 lAS = pA2 lA2S ⑧ 解得气体A的长度 lA2 = 10.8cm Δl3 = lA - lA2 = 1.2cm ⑨ 活塞移动的距离等于A部分气体长度的变化加上U形管左右两侧水银柱长度的变 化，所以 d = Δl3 + Δl左 + Δl右 ⑩ d = 13.2cm ⑪ 2 高二物理试题参考答案 第 页 （共4页） （2）lA3 = lA + Δl左 + Δl右 ⑫ lA3 = 24cm 根据理想气体状态方程，得 pA1 lAS TA1 = pA2 lA3S TA2 ⑬ 解得TA2 = 666.7K ⑭ 则气体A的温度为 tA2 = (666.7 - 273 )℃ = 393.7℃ ⑮ 评分参考：第（1）问 8分，③⑧⑨⑩⑪每式 1分；①②④⑤⑥⑦每式 0.5分；第（2）问 4 分，⑫⑬⑭⑮每式1分；共计12分。 20.（12分） 解：（1）设甲车刚刚并线结束时，甲乙两车之间的距离为∆x1 ∆x1 = vt0 - v0 t0 + 2d - d ① 解得∆x1 = 10m ② （2）甲车并线结束后，设经时间 t1甲车与丙车速度相等，甲车车头与丙车车尾的距离 ∆x = 5m时，L最小。 由题知，v - at1 = v0 ③ t1 = 2.4s ∆x2 = v + v02 t1 - v0 t1 ④ L = ∆x1 + d + ∆x + ∆x2 ⑤ 解得L = 26.2m ⑥ （3）ⅰ.并线后，甲车以大小为a1 = 8m/s2的加速度减速，设经过时间 t2，两车相距最远。 此时 v - a1 t2 = v0 ⑦ t2 = 34 s ∆x3 = v + v02 t2 - v0 t2 ⑧ ∆xm = ∆x1 + ∆x3 ⑨ 解得∆xm = 12.25m ⑩ ⅱ.设经过时间 t3，两车追尾，则有 v0 t3 = ( vt3 - 12 a1 t23 ) + ∆x1 ⑪ 代入数据解得 t3 = 2.5s 甲车的刹车时间 t刹 = va1 = 2s ⑫ 3 高二物理试题参考答案 第 页 （共4页） t2 > t刹 ⑬ 甲车停下之后乙车与甲车相撞。 x甲 = v2 t刹 ⑭ x甲 = 16m 经时间 t4乙车与甲车相撞 x甲 + ∆x1 = v0 t4 ⑮ 解得 t4 = 2.6s ⑯ 评分参考：第（1）问 2分，①②每式 1分；第（2）问 3分，③④每式 1分，⑤⑥每式 0.5分； 第（3）问ⅰ3分，⑦⑧每式 1分；⑨⑩每式 0.5分；第（3）问ⅱ4分，⑮⑯每式 1分；⑪⑫⑬ ⑭每式0.5分；共计12分。 4