精品解析：上海市上海师范大学附属中学2024-2025学年高二下学期期末物理试卷

上师大附中2024学年第二学期期末考试 高二年级物理（等级）学科 （考试时间：60分钟满分：100分） 一、组成物质的分子（19分） 物质是由分子组成的，人类无法直接观察分子的运动，通过分析各种宏观现象来获得分子运动和相互作用的信息。分子的运动也对应着能量的转化和守恒。 1. 下列关于各种材料的说法正确的是（　　） A. 液晶既有液体的流动性，又有光学性质的各向同性 B. 半导体材料的导电性能通常介于金属导体和绝缘体之间 C. 物质的微粒小到纳米数量级，其性质会发生很多变化 D. 单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点 2. 某气体的摩尔质量为，分子质量为。若1摩尔该气体的体积为，密度为，则该气体单位体积分子数为（阿伏伽德罗常数为）（　　） A. B. C. D. 3. 航天员在空间站用小水球进行了一场类似于乒乓球的比赛，使用普通球拍击球时，水球被粘在球拍上，在球拍上包上毛巾后再击球，水球不仅没有被吸收，反而弹开了，下列说法正确的有（　　） A. 水滴呈球形是由于水的表面张力 B. 水球被粘在球拍上是因为球拍表面对水是浸润的 C. 毛巾表面布满了疏水的微绒毛，对水是不浸润的 D. 水球弹开的原因是“毛巾球拍”对水球的力大于水球对“毛巾球拍”的力 4. 两个分子间的作用力随分子间距离的变化如图所示，当分子间距从变为的过程中（　　） A. 分子势能一直减小 B. 分子势能先减小后增大 C. 分子势能一直增大 D. 分子势能先增大后减小 5. 某双层玻璃保温杯夹层中有少量空气，温度为27℃时，压强为3.0×105Pa。当夹层中空气的温度升高了10℃，则此时夹层中空气的压强为______Pa。如图是温度升高前后空气分子速率分布规律示意图，则温度升高后相应的曲线是______（选填“①”“②”）。 【答案】1. BC 2. ABC 3. AB 4. B 5. ①. ②. ② 【解析】 【1题详解】 A．液晶既有液体的流动性，又有光学性质的各向异性 ，故A错误； B．半导体材料导电性能介于金属导体（导电性能好）和绝缘体（导电性能极差）之间，故B正确； C．物质微粒小到纳米数量级，由于量子尺寸效应等，性质会发生很多变化，比如纳米材料的光学、电学、力学等性质与宏观材料不同 ，故C正确； D．单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，故D错误。 故选BC。 【2题详解】 题意知1摩尔该气体的体积为，则该气体单位体积分子数为 故选ABC。 【3题详解】 A．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，分子间表现为引力，即表面张力，表面张力使液体表面有收缩的趋势，水滴呈球形是由于水的表面张力，故A正确； B．当液体对某种固体是浸润的时，液体能附着在固体表面，水球被粘在球拍上是因为球拍表面对水是浸润的，故B正确； C．毛巾表面布满了亲水的微绒毛（通常毛巾材料是亲水的），不是疏水的，对水是浸润的，只是因为毛巾的特殊结构等原因，击球时水球弹开，故C错误； D．根据牛顿第三定律，“毛巾球拍” 对水球的力与水球对 “毛巾球拍” 的力是一对相互作用力，大小相等、方向相反，故D错误。 故选AB。 【4题详解】 时分子间为斥力，时分子间为引力，分子间距从变为的过程中，分子力先做正功后做负功，故分子势能先减小后增大。 故选B。 【5题详解】 [1]根据查理定律有 解得此时夹层中空气的压强 [2]温度升高，分子热运动的平均速率增大，速率大的分子数占比增多， 所以温度升高后相应的曲线是②。 二、气压式升降椅（15分） 如图，某款气压式升降椅通过与椅面连接的气缸上下运动来控制椅子升降，气动杆固定在底座上，气缸与气动杆之间密闭一定质量的空气（气缸气密性、导热性良好，不计气缸与气动杆间的摩擦）。已知椅面与气缸的总质量为6.0kg，气动杆的横截面积为30cm2。（大气压强p0=1.0×105Pa，重力加速度大小g=10m/s2） 6. 没有任何物体放置在椅面上时， （1）密闭空气的压强为（ ） A.1.5×104Pa B.8.0×104Pa C.1.0×105Pa D.1.2×105Pa （2）若降低室温，椅面将（ ） A.上升 B.保持不动 C.下降 （3）在室温降低的过程中，密闭气体的（ ） A.内能不断减小，向外放出热量 B.内能不断减小，从外界吸收热量 C.内能保持不变，向外放出热量 D.内能保持不变，从外界吸收热量 7. 在室温恒定的房间中，质量为54kg的某同学坐上空的椅面（双脚始终悬空），椅面缓慢下降12cm后达到稳定状态。该同学坐上椅面前气缸内密闭气柱的长度为______cm。 8. 密封于气缸中的理想气体，从状态依次经过ab、bc和cd三个热力学过程达到状态d。若该气体的体积V随热力学温度T变化的图像如图所示，则对应的气体压强p随T变化的图像正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】6. ①. D ②. C ③. A 7. 20 8. C 【解析】 【6题详解】 （1）设密闭空气的压强为，以气缸和椅面整体为研究对象，其受力平衡，列平衡方程有 解得 故选D。 （2）因为气缸导热性良好，降低室温时，缸内气体温度也会降低。又因为气缸气密性良好且不计摩擦，气体压强不变，根据盖吕萨克定律可知，T减小，V减小，所以椅面将下降。 故选C。 （3）对于一定质量的理想气体，内能只与温度有关，室温降低，气体温度降低，所以气体内能不断减小，即 由第（2）问知气体压强不变，体积减小，所以外界对气体做功，即 根据热力学第一定律有 可得 所以气体向外放出热量。 故选A。 【7题详解】 设同学坐上椅面前气缸内密闭气柱的长度为L，横截面积为。同学坐上后，以气缸、椅面和同学整体为研究对象，其受力平衡。列平衡方程有 解得同学坐上后密闭气体的压强为 因为室温恒定，气体发生等温变化，根据玻意耳定律有 当时，代入数据解得 即该同学坐上椅面前气缸内密闭气柱的长度为。 【8题详解】 在图像中，ab过程是一条过原点的倾斜直线，所以为定值。根据理想气体状态方程可判断气体压强p不变，所以ab过程在图像中是一条平行于T轴的直线；由图像可知，bc过程中温度T不变，体积V增大，由理想气体状态方程可判断，气体压强p减小，所以bc过程在图像中是一条平行于p轴且p值逐渐减小的直线；同理cd过程中体积V不变，温度T升高。由理想气体状态方程可判断气体压强p增大，所以cd过程在图像中是一条过原点的倾斜直线，且p值逐渐增大。 故选C。 三、光的认识 9. 如图1所示，三束由氢原子发出的可见光P、Q、R分别由真空玻璃管的窗口射向阴极K。调节滑动变阻器，记录电流表与电压表示数，两者关系如图2所示。下列说法正确的是（　　） A. 分别射入同一单缝衍射装置时，Q的中央亮纹比R宽 B. P、Q产生的光电子在K处最小德布罗意波长，P大于Q C. 氢原子向第一激发态跃迁发光时，三束光中Q对应的能级最高 D. 对应于图2中的M点，单位时间到达阳极A的光电子数目，P多于Q 【答案】BC 【解析】 【详解】A．根据 因Q的截止电压大于R，可知Q的频率大于R的频率，Q的波长小于R的波长，则分别射入同一单缝衍射装置时，R的衍射现象比Q更明显，则Q的中央亮纹比R窄，选项A错误； B．同理可知P、Q产生的光电子在K处Q的最大初动能比P较大，根据 可知最小德布罗意波长，P大于Q，选项B正确； C．因Q对应的能量最大，则氢原子向第一激发态跃迁发光时，根据 可知三束光中Q对应的能级最高，选项C正确； D．对应于图2中的M点，P和Q的光电流相等，可知P和Q单位时间到达阳极A的光电子数目相等，选项D错误。 故选BC。 四、氢原子光谱 氢原子光谱是指氢原子内的电子在不同能级跃迁时所发射或吸收不同波长的光子而得到的光谱。玻尔理论对其进行了解释，如图为氢原子的能级图。（普朗克常量，元电荷） 10. 玻尔运用经典理论结合量子化假设描述了氢原子的轨道和能级。 （1）n为量子数，、分别表示第n条可能的轨道半径和电子处在轨道上时氢原子的能量，为核外电子第1条（离原子核最近的一条）可能的轨道半径。以下符合玻尔理论的是（ ） （2）氢原子从一个轨道跃迁到另一轨道时向外辐射电磁波，电子绕核运动的动能______，电子与氢原子核间的电势能______。（选填“增大”“减小”或“不变”） 11. 一群处于n=4能级上的氢原子，跃迁到基态最多能发出______种不同频率的光，其中最小频率为______Hz（保留2位有效数字）。 12. 一群处于n=5激发态的氢原子自发跃迁，辐射出的光子中仅有一种能使某金属发生光电效应，且光电子的最大初动能为0.2eV，则该金属的逸出功W=______eV。 【答案】10. ①. B ②. 增大 ③. 减小 11. ①. 6 ②. 1.6×1014 12. 12.86 【解析】 【10题详解】 （1）[1]AB．根据玻尔理论有 可知，与成正比，故A错误，B正确； CD．根据玻尔理论有 可知，能级均为负值，且与成正比，故CD错误。 故选B。 （2）[2]电子绕核做匀速圆周运动，则有 解得电子动能 氢原子从一个轨道跃迁到另一轨道时向外辐射电磁波，可知，氢原子由高能级跃迁至低能级，轨道半径减小，电子的动能增大； [2]氢原子由高能级跃迁至低能级，轨道半径减小，原子核对电子的库仑力做正功，电子与氢原子核间的电势能减小。 【11题详解】 [1]一群处于n=4能级上的氢原子，跃迁到基态最多能发出不同频率的光的种类数目为 [2]上述6种光的光子能量最小时，其频率最小，可知是由4能级跃迁至3能级，则有 解得 【12题详解】 一群处于n=5激发态的氢原子自发跃迁，辐射出的光子中仅有一种能使某金属发生光电效应，则这种光的光子能量最大，其应由5能级跃迁至1能级辐射出的，则有 电子的最大初动能为0.2eV，根据光电效应方程有 解得该金属的逸出功W=12.86eV 五、原子核和核能 天然放射现象的发现开启了人类对位于物质深处的原子核的认识。 13. 物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展，下列说法符合事实的是（　　） A. 赫兹通过一系列实验证实了麦克斯韦关于光的电磁理论 B. 查德威克用粒子轰击获得反冲核，发现了中子 C. 贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构 D. 卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型 14. 如图，放射源发出未知射线，移开强磁场后计数器测得的数值保持不变，再将薄铝片移开，计数器的测得的数值大幅上升，则未知射线中包含_________。 15. 磷30具有放射性，其衰变方程为______。的半衰期是2.5min，4g经过10min后还剩______g。 16. 大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应方程是，已知的质量为2.0136u，的质量为3.0150u，的质量为1.0087u，1u＝931MeV/c²。氘核聚变反应中释放的核能约为（　　） A. 3.7MeV B. 3.3MeV C. 2.7MeV D. 0.93MeV 17. 在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变。放射出α粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示α粒子的质量和电荷。 （1）α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小。 （2）设该衰变过程释放的核能都转为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损Δm。 【答案】13. AC 14. γ射线和α射线 15. ①. ②. 0.25 16. B 17. （1）；；（2） 【解析】 【13题详解】 A．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，该说法符合事实，故A正确； B．查德威克用 粒子轰击铍核，发现了中子；而用 粒子轰击获得反冲核的是卢瑟福，他通过此实验发现了质子，故B错误； C．贝克勒尔发现的天然放射性现象，表明原子核不是不可再分的，说明原子核有复杂结构，故C正确； D．卢瑟福是通过 α 粒子散射实验提出了原子核式结构模型；对阴极射线的研究，是汤姆孙发现电子等成果的相关实验，故D错误。 故选AC。 【14题详解】 移开强磁场后计数器数值不变，说明射线中不含带电粒子（因为带电粒子在磁场中会偏转，影响计数），射线不带电，所以有射线；薄铝片能挡住射线，移开薄铝片后计数大幅上升，说明有射线被薄铝片挡住，移开后被检测到，所以未知射线包含射线和射线。 【15题详解】 [1]根据衰变过程中质量数和电荷数守恒，磷30衰变成硅30 质量数不变，电荷数减少1，所以此处应为（正电子）。 [2]已知的半衰期，经过的时间，则半衰期的次数 根据半衰期公式 其中可得剩余质量。 【16题详解】 根据质能方程，先计算质量亏损 再计算释放的核能 故选B。 【17题详解】 （1）粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即 可得 圆周运动的周期 可得 因环形电流 得到 （2）根据动量守恒定律，衰变前原子核静止，总动量为0，衰变后粒子和新核的动量大小相等，方向相反，即 为新核的速度，所以 衰变过程释放的核能 根据质能方程 可得 六、西电东输 我国已经掌握世界上最先进的高压输电技术，并在西电东输工程上效果显著。 18. 下列示意图中的变压器能给电灯供电，且副线圈中电流比原线圈大的是哪一种（　　） A. B. C. D. 19. 如图（a）所示，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中顺时针匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间变化的规律如图（b）所示。已知线圈匝数为匝。 （1）该发电机线圈的角速度为______rad/s，产生电动势最大值为______V。（结果保留3位有效数字） （2）图（a）中流经负载上电流方向为（ ） A. B. （3）由图（b）可知，线圈中的感应电流改变方向的时刻为（ ） A.0.01s B.0.015s （4）若发电机的最大电动势为，负载为最大阻值为的滑动变阻器，线圈总内阻为，且，则流经负载的电流有效值的最小值为IL=__________，发电机的最大输出功率为Pmax=__________。 20. 在图（a）中发电机输出功率为，输出电压为，每一根输电线阻值为。若输电时输电线上损失的电功率恰好为2%，并向用户输送220V的电压，则所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比分别为多少？ 【答案】18. B 19. ①. 314 ②. 126 ③. A ④. B ⑤. ⑥. 20. 升压变压器匝数比1∶80；降压变压器匝数比980∶11 【解析】 【18题详解】 AC．根据变压器工作原理可知，原线圈需要接入交流电源才能给电灯供电，AC原线圈接的是直流电源，故AC错误； BD．根据变压器电流比等于匝数比的反比，可知当原线圈匝数大于副线圈匝数时，副线圈中电流比原线圈大，故B正确，D错误。 故选B。 【19题详解】 （1）[1]由图（b）可知周期为，则该发电机线圈的角速度为 [2] 产生电动势最大值为 （2）[3] 图（a）中，根据楞次定律可知，流经负载上电流方向为。 故选A。 （3）[4] 由图（b）可知，线圈中的感应电流改变方向的时刻为，此时磁通量最大，磁通量变化率为0，线圈处于中性面。 故选B。 （4）[5] 电动势有效值为 根据闭合电路欧姆定律可知，流经负载的电流有效值的最小值为 [6] 当外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大；由于负载的最大阻值，则当负载阻值取最大时，发电机的输出功率最大，则有 【20题详解】 升压变压器原线圈电流为 若输电时输电线上损失的电功率恰好为2%，则有 解得输电线上电流为 则升压变压器原、副线圈的匝数比为 升压变压器副线圈两端电压为 降压变压器原线圈输入电压为 则降压变压器原、副线圈的匝数比为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 上师大附中2024学年第二学期期末考试 高二年级物理（等级）学科 （考试时间：60分钟满分：100分） 一、组成物质的分子（19分） 物质是由分子组成的，人类无法直接观察分子的运动，通过分析各种宏观现象来获得分子运动和相互作用的信息。分子的运动也对应着能量的转化和守恒。 1. 下列关于各种材料的说法正确的是（　　） A. 液晶既有液体的流动性，又有光学性质的各向同性 B. 半导体材料的导电性能通常介于金属导体和绝缘体之间 C. 物质的微粒小到纳米数量级，其性质会发生很多变化 D. 单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点 2. 某气体的摩尔质量为，分子质量为。若1摩尔该气体的体积为，密度为，则该气体单位体积分子数为（阿伏伽德罗常数为）（　　） A. B. C. D. 3. 航天员在空间站用小水球进行了一场类似于乒乓球的比赛，使用普通球拍击球时，水球被粘在球拍上，在球拍上包上毛巾后再击球，水球不仅没有被吸收，反而弹开了，下列说法正确的有（　　） A. 水滴呈球形是由于水的表面张力 B. 水球被粘在球拍上是因为球拍表面对水是浸润的 C. 毛巾表面布满了疏水的微绒毛，对水是不浸润的 D. 水球弹开的原因是“毛巾球拍”对水球的力大于水球对“毛巾球拍”的力 4. 两个分子间的作用力随分子间距离的变化如图所示，当分子间距从变为的过程中（　　） A. 分子势能一直减小 B. 分子势能先减小后增大 C. 分子势能一直增大 D. 分子势能先增大后减小 5. 某双层玻璃保温杯夹层中有少量空气，温度为27℃时，压强为3.0×105Pa。当夹层中空气的温度升高了10℃，则此时夹层中空气的压强为______Pa。如图是温度升高前后空气分子速率分布规律示意图，则温度升高后相应的曲线是______（选填“①”“②”）。 二、气压式升降椅（15分） 如图，某款气压式升降椅通过与椅面连接的气缸上下运动来控制椅子升降，气动杆固定在底座上，气缸与气动杆之间密闭一定质量的空气（气缸气密性、导热性良好，不计气缸与气动杆间的摩擦）。已知椅面与气缸的总质量为6.0kg，气动杆的横截面积为30cm2。（大气压强p0=1.0×105Pa，重力加速度大小g=10m/s2） 6. 没有任何物体放置在椅面上时， （1）密闭空气的压强为（ ） A.1.5×104Pa B.8.0×104Pa C.1.0×105Pa D.1.2×105Pa （2）若降低室温，椅面将（ ） A.上升 B.保持不动 C.下降 （3）在室温降低的过程中，密闭气体的（ ） A.内能不断减小，向外放出热量 B.内能不断减小，从外界吸收热量 C.内能保持不变，向外放出热量 D.内能保持不变，从外界吸收热量 7. 在室温恒定的房间中，质量为54kg的某同学坐上空的椅面（双脚始终悬空），椅面缓慢下降12cm后达到稳定状态。该同学坐上椅面前气缸内密闭气柱的长度为______cm。 8. 密封于气缸中的理想气体，从状态依次经过ab、bc和cd三个热力学过程达到状态d。若该气体的体积V随热力学温度T变化的图像如图所示，则对应的气体压强p随T变化的图像正确的是（　　） A. B. C. D. 三、光的认识 9. 如图1所示，三束由氢原子发出的可见光P、Q、R分别由真空玻璃管的窗口射向阴极K。调节滑动变阻器，记录电流表与电压表示数，两者关系如图2所示。下列说法正确的是（　　） A. 分别射入同一单缝衍射装置时，Q的中央亮纹比R宽 B. P、Q产生的光电子在K处最小德布罗意波长，P大于Q C. 氢原子向第一激发态跃迁发光时，三束光中Q对应的能级最高 D. 对应于图2中的M点，单位时间到达阳极A的光电子数目，P多于Q 四、氢原子光谱 氢原子光谱是指氢原子内的电子在不同能级跃迁时所发射或吸收不同波长的光子而得到的光谱。玻尔理论对其进行了解释，如图为氢原子的能级图。（普朗克常量，元电荷） 10. 玻尔运用经典理论结合量子化假设描述了氢原子的轨道和能级。 （1）n为量子数，、分别表示第n条可能的轨道半径和电子处在轨道上时氢原子的能量，为核外电子第1条（离原子核最近的一条）可能的轨道半径。以下符合玻尔理论的是（ ） （2）氢原子从一个轨道跃迁到另一轨道时向外辐射电磁波，电子绕核运动的动能______，电子与氢原子核间的电势能______。（选填“增大”“减小”或“不变”） 11. 一群处于n=4能级上的氢原子，跃迁到基态最多能发出______种不同频率的光，其中最小频率为______Hz（保留2位有效数字）。 12. 一群处于n=5激发态的氢原子自发跃迁，辐射出的光子中仅有一种能使某金属发生光电效应，且光电子的最大初动能为0.2eV，则该金属的逸出功W=______eV。 五、原子核和核能 天然放射现象的发现开启了人类对位于物质深处的原子核的认识。 13. 物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展，下列说法符合事实的是（　　） A. 赫兹通过一系列实验证实了麦克斯韦关于光的电磁理论 B. 查德威克用粒子轰击获得反冲核，发现了中子 C. 贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构 D. 卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型 14. 如图，放射源发出未知射线，移开强磁场后计数器测得的数值保持不变，再将薄铝片移开，计数器的测得的数值大幅上升，则未知射线中包含_________。 15. 磷30具有放射性，其衰变方程为______。的半衰期是2.5min，4g经过10min后还剩______g。 16. 大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应方程是，已知的质量为2.0136u，的质量为3.0150u，的质量为1.0087u，1u＝931MeV/c²。氘核聚变反应中释放的核能约为（　　） A. 3.7MeV B. 3.3MeV C. 2.7MeV D. 0.93MeV 17. 在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变。放射出α粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示α粒子的质量和电荷。 （1）α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小。 （2）设该衰变过程释放的核能都转为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损Δm。 六、西电东输 我国已经掌握世界上最先进的高压输电技术，并在西电东输工程上效果显著。 18. 下列示意图中的变压器能给电灯供电，且副线圈中电流比原线圈大的是哪一种（　　） A. B. C. D. 19. 如图（a）所示，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中顺时针匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间变化的规律如图（b）所示。已知线圈匝数为匝。 （1）该发电机线圈的角速度为______rad/s，产生电动势最大值为______V。（结果保留3位有效数字） （2）图（a）中流经负载上电流方向为（ ） A. B. （3）由图（b）可知，线圈中的感应电流改变方向的时刻为（ ） A.0.01s B.0.015s （4）若发电机的最大电动势为，负载为最大阻值为的滑动变阻器，线圈总内阻为，且，则流经负载的电流有效值的最小值为IL=__________，发电机的最大输出功率为Pmax=__________。 20. 在图（a）中发电机输出功率为，输出电压为，每一根输电线阻值为。若输电时输电线上损失的电功率恰好为2%，并向用户输送220V的电压，则所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比分别为多少？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $