郑州市2022-2023学年高二下学期期末考试
物理试题卷
本试卷分第I卷（选择题）：和第II卷（非选择题）两部分。考试时间90分钟，满分100分。考生应首先阅读答题卡上的文字信息，然后在答题卡上作答，在试题卷上作答无效。交卷时只交答题卡。
第I卷（选择题共48分）
一、选择题（本大题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12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。）
1．下列说法正确的是（ ）
A．加热汤水时发现水中的胡椒粉在翻滚，说明温度越高布朗运动越剧烈
B．温度是分子平均动能的标志，所以两个动能不同的分子相比，动能大的分子温度高
C．半杯水与半杯酒精混合之后的总体积要小于整个杯子的容积，说明液体分子之间有间隙
D．两分子由无穷远逐渐靠近至距离最小的过程中分子势能先增大后减小
2．下列关于电磁场和电磁波的说法正确的是（ ）
A．变化的磁场在周围空间一定产生变化的电场
B．红外线的波长比可见光长，所以比可见光更容易发生干涉、衍射
C．医疗中常用紫外线杀菌消毒，也可以用来长时间照射人体进行消毒
D．射线、射线和射线是三种波长不同的电磁波
3．太阳大约在几十亿年后，会逐渐进入红巨星时期，核心温度逐渐升高，当升至某一温度时，太阳内部的氦元素开始转变为碳，即氦闪。三个生成一个（称为反应），核反应方程为，瞬间释放大量的核能（已知的质量是，的质量是，的质量对应的能量是）。下列说法中错误的是（ ）
A．氦闪发生的是人工转变
B．一次反应释放的核能为
C．一次反应亏损的质量为
D．的比结合能比的比结合能大，更稳定
4．下列说法正确的是（ ）
A．若某种固体在光学上具有各向异性，则该固体可能为多晶体
B．液体表面张力的成因是表面层分子间的作用力表现为斥力
C．晶体熔化过程中，分子平均动能不变
D．大颗粒的盐是单晶体，磨成了细盐后是多晶体
5．一线圈在匀强磁场中匀速转动会产生正弦式交流电。如图所示，图线a（实线）和图线b（虚线）是线圈在不同转速时，所产生正弦交流电的图像。以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是（ ）
A．两种转速下，时刻穿过线圈的磁通量均为零
B．线圈在两种转速下周期之比为
C．图线a所对应交流电的电压有效值为5V
D．图线b所对应的交流电的瞬时值表达式为
6．某同学利用手机测量气体的压强，将压强测量软件打开并将手机放入一导热良好透明的弹性容器内，之后将容器密闭，缓慢升高环境温度，测出气体的压强。如图所示是气体压强随温度变化规律的一部分图象，容器内气体视为理想气体，环境压强恒定不变，下列说法正确的是（ ）
A．A状态下单位体积内的气体分子数大于B状态
B．A状态下气体压强等于环境压强
C．由状态A到状态B的过程中，气体吸收的热量等于气体内能的增量
D．使环境降温，容器中的气体分子动能都减小
7．在光电效应实验中，小明用如图甲所示电路，研究光电效应中光电流大小与照射光的强弱、频率等物理量的关系。图中A、K两极间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调。分别用a、b、c三束单色光照射，得到了三条光电流和电压之间的关系曲线，如图乙所示。则下列说法正确的是（ ）
A．研究遏止电压时，电源左端应为负极
B．三种光的波长关系
C．三种光所对应的截止频率
D．三种光所产生光电子的最大初动能
8．如图所示的理想变压器电路中，a、b、c为三只相同的灯泡，调节滑动变阻器R使a、b、c的亮度相同，为原线圈所在电路输入的电压，为副线圈的输出电压，且始终不变，已知原副线圈匝数比。关于此电路，下列说法正确的是（ ）
A．电压
B．通过电阻R的电流与通过灯泡a的电流之比
C．滑动变阻器R消耗的功率是灯泡a的4倍
D．若向e端调节滑动变阻器触头，则灯泡a、b和c的亮度都增大
9．“玉兔二号”是我国自主设计制造并成功登陆月球的无人探测车，由同位素电池为其保暖供电。衰变时放出粒子生成原子核弱，并产生射线，已知的半衰期为88年。则下列说法正确的是（ ）
A．该衰变为衰变
B．若环境温度升高，则衰变得更快
C．射线的电离能力比射线强，射线的贯穿能力比射线强
D．若有100个弱，则经过88年，一定还剩下50个
10．氩原子从一个能级跃迁到一个较低能级时，可能不发射光子，而是把相应的能量转交给另一能级上的电子，并使之脱离原子，这一现象叫俄歇效应，以这种方式脱离原子的电子叫俄歇电子。若氩原子的基态能量为，处于能级的电子跃迁时，将释放的能量转交给处于能级的电子，使之成为俄歇电子a。假设氩原子的能级能量公式类似于氢原子，即，则（ ）
A．氩原子从能级向能级跃迁时释放的能量为
B．氩原子从能级向能级跃迁时释放的能量为
C．俄歇电子a的动能为
D．俄歇电子a的动能为
11．回旋加速器工作原理如图所示，置于真空中的两个半圆形金属盒半径为R，两盒间留有一狭缝接有频率为f的高频交流电，加速电压为U，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。若A处粒子源产生的氘核在狭缝中被加速，不考虑相对论效应和重力的影响，不计粒子在电场中的加速时间。则（ ）
A．氘核离开回旋加速器时的最大速率随加速电压U增大而增大
B．磁感应强度B越大，氘核离开回旋加速器时的最大速率也越大
C．氘核第n次和第次经过两金属盒间狭缝后的轨道半径之比为
D．不改变磁感应强度B和交流电频率f，该回旋加速器也能加速粒子
12．如图所示，“日”字型导线框从某一高度由静止开始释放，时刻底边ab以速度进入磁场后恰做匀速运动。匀强磁场的宽度为L，上下边界分别是MN和PQ，磁场方向垂直于纸面向外，磁感应强度大小为B。线框三条短边ab、ef，cd的长度均为L、电阻均为R，ac、bd长度均为2L、电阻不计，ef位于线框正中间。则在整个线框通过磁场区域的过程中，线框的速度大小v，e和f两点之间电势差和流过ef边的电流强度随导线框位移x的变化图像正确的是（ ）
A． B．
C． D．
第II卷（非选择题 共52分）
二、实验题（本大题共2小题，共14分，请按题目要求作答）
13．（8分）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1000mL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100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，油酸膜的面积是________，估测出油酸分子的直径是________m（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，数据都偏大。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，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
（3）利用单分子油膜法可以粗测分子大小和阿伏加德罗常数。如果已知体积为V的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S，这种油的密度为，摩尔质量为M，则阿伏加德罗常数的表达式为________。
14．（6分）霍尔效应是电磁基本现象之一，由于霍尔元件产生的电势差很小，故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路以及稳压电源电路等集成在一个芯片上，称为霍尔传感器，近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展。图甲为使用霍尔元件来探测检测电流是否发生变化的装置示意图，铁芯竖直放置，霍尔元件放在铁芯右侧，该检测电流在铁芯中产生磁场，其磁感应强度与检测电流强度成正比，霍尔元件所处区域磁场可看做匀强磁场，测量原理如乙图所示，霍尔元件长为a，宽为b，厚度为h，前、后、左、右表面有四个接线柱，通过四个接线柱可以把霍尔元件接入电路。
（1）霍尔元件所处位置的磁场方向为________（选填“竖直向下”、“竖直向上”、“水平向左”或“水平向右”）；
（2）霍尔元件的前后两表面间形成电势差，电势的高低如图乙所示，则材料中的载流子带________电（选填“正”或“负”）；
（3）已知霍尔元件单位体积内自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，霍尔元件的厚度为h，流过霍尔元件左右表面的电流为I，霍尔电势差为U，则霍尔元件所处区域的磁感应强度B的表达式为________；
（4）当霍尔元件尺寸一定时，霍尔电势差增大，说明检测电流________（选填“增大”“减小”）。
三、计算题（本题共4小题，共38分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位。）
15．（8分）如图所示，高为L，横截面积为S的导热汽缸内放有一不规则石块，厚度不计的轻质活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞正好在汽缸的顶部。再在活塞上放置质量为m的物体后，活塞缓慢下移，并静止在与缸底的间距为的高度。已知外界大气压强，忽略缸内气体温度的变化，不计活塞和汽缸的摩擦，重力加速度为g。求：
（1）该过程中外界对气体做功；
（2）石块的体积V。
16．（8分）我国高压直流输电工程取得令人瞩目的成就。在输电工程中，常用间隔棒把几根输电线连接起来防止其相互碰撞，如图甲所示。已知距离长直导线为r处的磁感应强度，其中K为常数，I是长直导线中的电流，则图乙通有电流I的两根距离为r的长直输电线中，长为的输电线ab所受到的安培力多大 在图乙大致位置画出ab所受安培力的示意图。
17．（10分）如图所示，直角坐标系xOy平面内，有半径为R的圆形区域，圆心的坐标为，该圆内存在着磁感应强度为，方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，以某一初速度v从坐标为的P点沿的方向射入圆形区域。不计粒子的重力。
（1）若粒子离开圆形区域后，会通过x轴上坐标为的A点，求粒子的速度v的大小；
（2）若在圆形区域外加上方向垂直于xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小也为，该粒子仍以（1）中速度v从P点沿方向射入圆形区域，通过分析判断粒子能否回到P点 若能回到P点，求粒子从P点出发，经过多长时间第一次回到P点；若不能回到P点，请说明理由。
18．（12分）如图甲所示，两根平行且足够长的粗糙金属导轨间距，和阻值的定值电阻组成的回路平面与水平面的夹角。匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度。一质量为、电阻为r、长的导体棒ab垂直放置在导轨上，从静止释放后，金属棒沿导轨向下运动时达到最大速度，此过程中金属棒的加速度a和速度v的关系如图乙所示，金属棒在运动中始终与导轨接触良好，不计导轨电阻，，求：（已知，不考虑电磁辐射）
（1）金属棒与导轨间的动摩擦因数；
（2）金属棒的电阻r；
（3）导体棒从静止释放到速度达到最大所经历的时间t和此过程中电阻R上产生的焦耳热。
郑州市2022-2023学年高二下学期期末考试
物理参考答案
一．选择题：本题共12小题，每小题4分共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一个选项符合题目要求，第9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全对的得2分，有选错的得0分。
1．C 2．B 3．A 4．C
5．D 6．A 7．B 8．A
9．AC 10．BC 11．BD 12．ABC
二、实验题（本大题共2小题，共14分，请按题目要求作答）
13、（1）432
（2）AC
（3）
14、（1）竖直向上（1分）
（2）负（1分）
（3）（2分）
（4）增大（2分）
三、解答题（本大题共4小题，共38分。解答过程应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位。）
15．（8分）（1）放置重物后，外界的压力：（2分）
外界对气体做功为：（2分）
解得（1分）
（2）根据玻意耳定律可得（2分）
解得（1分）
16．（8分）（1）导线ab处于左侧的长直导线的右侧磁场中，
该处磁场方向：垂直于直面向里，
大小为：（2分）
根据公式：（2分）
导线ab上长为所受到的安培力为：（2分）
17．（10分）（1）设粒子的速度为v，粒子在圆形区域内做半径为的圆周运动，设粒子从圆周上的D点离开磁场，粒子在圆形区域内速度的偏转角为，如图所示。
由几何关系有
即（2分）
则有
可得（1分）
由牛顿运动定律有（1分）
联立解得粒子的速度（1分）
（2）圆形区域外加上磁场后，粒子在圆形区域外做半径为的圆周运动，磁感应强度大小也为，则
有几何关系可知：
轨迹与x轴相切于C点，如图所示。粒子离开C点后，从E点返回圆形区域，
由对称关系可知，粒子能回到P点。（1分）
粒子从P点运动到D点的时间为，从D点运动到E点的时间为，从E点运动到P点的时间为，
则有（1分）
（1分）
（1分）
所以运动的总时间为（1分）
18．（1）;（2）（3）
解：（1）由图乙可知，当时对导体棒：（1分）
由牛顿第二定律可知（1分）
代入数据解得（1分）
（2）由图像可知
当金属棒达到最大速度时有
且（1分）
（1分）
解得（1分）
（3）从开始到最大速度所用时间设为，由动量定理可得：
（1分）
（1分）
联立得：（1分）
由能量守恒：（1分）
解得：（1分）
电阻R上产生焦耳热为：（1分）
