山东省济宁市2017-2018学年高二下学期期末考试物理试题-含答案

第I卷（选择题，共36分）
一、选择题（共9小题，每小题4分，共36分。

在每小题给出的四个选项中，第1-6题只有一项符合题目要求，第7-9题有多项符合题目要求。

全选对的得4分；选对但不全的得2分；有选错或不答的得0分）
1. 交流发电机发电的示意图如图所示，线圈的AB边连在金属滑环上，CD边连在金属滑环L上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路相连。

线圈转动过程中，下列说法中正确的是（）
A. 转到图甲位置时，通过线圈的磁通量变化率最大
B. 转到图乙位置时，线圈中产生的感应电动势为零
C. 转到图丙位置时，线圈中产生的感应电流最大
→
D. 转到图丁位置时，AB边感应电流方向为A B
2. 根据玻尔理论，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时（）
A. 放出光子，电子的动能减小
B. 放出光子，电子的动能增大
C. 吸收光子，电子的动能减小
D. 吸收光子，电子的动能增大
3. 下列说法中错误的是（）
A. 光电效应实验揭示了光的粒子性
B. 原子核经过一次α衰变后，核子数减少4
C. 电子的衍射实验证实了物质波的假设是成立的
D. 动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波波长也相等
4. 氢原子的能级图如图所示，一群氢原子处于n=4的能级状态。

关于这群氢原子，下列说法中正确的是（ ）
A. 这群氢原子向低能级跃迁时最多能辐射出4种频率的光
B. 由n=4能级向基态跃迁时辐射光的波长最短
C. 处于n=4能级的氢原子电离至少需要12.75eV 的能量
D. 从n=4能级跃迁到n=3能级释放光子的能量大于从n=3能级跃迁到n=2能级释放光子的能量
5. 如图所示，理想变压器原、副线圈接有三个完全相同的灯泡，其额定电压均为U ，且三个灯泡均能正常发光。

下列说法正确中的是（ ）
A. 原、副线圈匝数比为3：1
B. 原、副线圈匝数比为1：3
C. AB 端的输入电压为3U
D. AB 端的输入电压为4U
6. 如图所示，面积为20.08m 、匝数为10匝的矩形线圈，处在磁感应强度为2
T π的匀强磁
场中，通过电刷与理想变压器的原线圈相连。

变压器的原线圈接有一理想二极管，副线圈接有5R =Ω的电阻和一理想交流电压表，变压器的原、副线圈匝数比为2：1。

当线圈绕垂直于磁场的轴OO '以50/rad s π的角速度转动时，下列说法中正确的是（ ）
A. 矩形线圈产生的交流电的周期为0.02s
B. 矩形线圈产生的电动势的有效值为80V
C. 电压表的示数为20V
D. 副线圈的输出功率为160W
7. 不同的原子核，其核子的平均质量m（原子核的质量除以核子数）与原子序数的关系如图所示。

下列说法中正确的是（）
A. 随原子序数的增大核子的平均质量先减小后增大
B. 原子核E的比结合能比原子核F的比结合能大
C. 原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量
D. 原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能
8. 某小型发电站高压输电的示意图如图所示。

已知升压变压器和降压变压器均为理想变压器，升压变压器的输入功率为20W，用户获得的功率为19W，输电线的总电阻为10Ω。

在输电线路上接入一个电流互感器，其原、副线圈的匝数比为1：10。

下列说法中正确的是（）
A. 电流表的示数为1A
B. 升压变压器的输出电压
22000
U V
=
C. 其它条件不变,将P下移，用户获得的电压将增大
D. 其它条件不变，用户增多，输电线上损耗的功率将减小
9. 两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核（氮的同位素）。

若反应前氘核的动能均为0.35kD E MeV =。

它们正面对撞发生聚变，且反应后释放的核能全部转变为动能。

已知氘核质量 2.0136D m u =，氦核质量 3.015He m u =，中子质量 1.0087n m u =（已知
21931.5/u MeV c =）。

下列说法中正确的是（ ） A. 核反应释放的核能约为3.96MeV
B. 反应后产生的氦核的动能约为0.99MeV
C. 反应后产生的中子的动能约为3.26MeV
D. 把两个氘核作为一个系统，对撞过程中满足动量守恒和总能量守恒
第II 卷（必做18分+选做46分，共64分）
【必做部分】
二、实验题（本题共1小题，共6分。

根据题目的要求在答题纸上相应的位置填写各题的答案）
10.（6分）研究光电效应规律的实验装置如图甲所示，以频率为v 的光照射光电管电极时，有光电子产生。

光电管、A 极间所加的电压U 可由图中的电压表测出，光电流I 由图中电流计测出。

（1）当滑片P 位于P '右侧时，电极、A 间所加电压使从电极发出的光电子__________（填“加速”或“减速”）。

（2）如果实验所得c U v -图象如图乙所示，其中110U v v 、、为已知量，电子的电荷量为e ，那么：
①只需将____________与普朗克常量h 进行比较，若在误差许可的范围内二者相等，则证明 “光电效应方程”是正确的。

②该实验所用光电管的极材料的逸出功为________________。

三、计算题（本小题共1小题，共12分。

解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。

有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
11.（12分）如图所示，电阻不计的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO '匀速转动。

矩形线圈产生的交流电通过一理想变压器为标有“220V ，22W ”的灯泡和一电动机供电，此时灯泡正常发光。

已知矩形线圈的匝数220N =匝，面积20.05S m =，转速50/n r s =，
内阻不计，磁场的磁感应强度B =
，电动机的内阻为10Ω，电流表的示数为0.1A 。

求：
（1）从图示位置开始计时，线圈产生的感应电动势的瞬时表达式；
（2）电动机的输出功率。

【选做部分】
【选修3-3】
12.（5分）下列说法中正确的是____________（填正确答案的标号。

选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。

每选错1个扣3分，最低得分为0分）。

A. 气体压强是由于分子间的斥力产生的
B. 晶体熔化时，分子平均动能保持不变
C. 叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用
D. 显微镜下观察到布朗运动就是液体分子的无规则运动
E. 已知某种气体的密度为ρ，摩尔质量为M ，阿伏加德罗常数为A N ，则该气体分子之间
13. （5分）两分子间的斥力和引力的合力F 与分子间距离r 的关系如图所示，曲线与r 轴交点的横坐标为0r ，相距很远的两分子仅在分子力作用下，由静止开始相互接近。

若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法中正确的是______________（填正确答案的标号。

选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。

每选错1个扣3分，最低得分为0分）。

A. 在0r r =时，分子势能为零
B. 在0r r =时，分子势能最小，但不为零
C. 在0r r >阶段，分子势能一直减小
D. 在0r r <阶段，分子势能先减小后增加
E. 整个过程中分子力先做正功再做负功
14.（5分）如图所示为某喷水壶的结构示意图。

未喷水时阀门闭合，压下压杆A 可向瓶内储气室充气，多次充气后按下按柄B 便可打开阀门，水会自动从喷嘴处喷出。

储气室内气体可视为理想气体，充气和喷水过程中温度保持不变。

下列说法中正确的是__________（填正确答案的标号。

选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。

每选错1个扣3分，最低得分为0分）。

A. 充气过程中，储气室内气体内能增大
B. 充气过程中，储气室内气体分子平均动能增大
C.喷水过程中，储气室内气体吸热
D.喷水过程中，储气室内气体内能减小
E. 喷水过程中，储气室内气体分子的无序性增大
15.（6分）在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，将6mL 的油酸溶于酒精，制成410mL
的油酸酒精溶液，测量1mL 的油酸酒精溶液有75滴。

现取一滴该油酸酒精溶液在水面上形成油膜，油膜的面积是2
114cm 。

（1）按以上数据，可估算出油酸分子的直径为_________m 。

（结果保留1位有效数字）
（2）某同学在实验中，计算出的分子直径明显偏大，可能是由于_________________。

A. 油酸分子未完全散开
B. 油酸中含有大量酒精
C.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
D.求每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL 的溶液滴数75错计成了76
16.（10分）一定质量的理想气体初态的压强、温度、体积分别为11p T 、和1V ，经历热学过程后，末态的压强、温度、体积分别为22p T 、和2V ，请根据气体实验定律推导111p T V 、、与222p T V 、、之间的关系。

17.（15分）如图所示，气缸的横截面积为210cm ，a b 、两个质量忽略不计的活塞将内部气体分A 、B 两部分，A 部分气柱的长度为30cm ，B 部分气柱的长度是A 部分气柱长度的一半，气缸和活塞b 是绝热的，活塞a 是导热的，与活塞b 相连的轻弹簧劲度系数为100N/m 。

初始状态A 、B 两部分气体的温度均为027C ，活塞a 刚好与气缸口平齐，弹簧为原长。

若在活塞a 上放上一个质量为2g 的重物，则活塞a 下降一段距离后静止（已知外界大气压强50 1.010p Pa =⨯，重力加速度大小210/g m s =）。

求：
（1）此时A 部分气柱的长度；
（2）此后对B 部分气体进行缓慢加热，使活塞a 上升到再次与气缸口平齐，此时B 部分气体的温度。

【选修3-4】
12.（5分）下列说法中正确的是_______________（填正确答案的标号。

选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。

每选错1个扣3分，最低得分为0分）。

A. 光纤通信利用了光的全反射原理
B. 水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象
C.电磁波可以传递信息，声波不能传递信息
D. 手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
E. 太阳光中的可见光和医院“B 超”中的超声波传播速度相同
13.（5分）如图所示，轻弹簧上端固定，下端连接一小物块。

让物块沿竖直方向做简谐运动，以竖直向上为正方向，物块做简谐运动的表达式为()0.1sin 2.5y t m π=。

t=0时刻，一小球从距物块h 高处自由落下；t=0.6s 时，小球恰好与物块处于同一高度。

取2
10/g m s =。

以下判断中正确的是___________（填正确答案的标号。

选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。

每选错1个扣3分，最低得分为0分）。

A. h=1.7m
B. 物块做简谐运动的周期是0.8s
C. 0.6s 内物块运动的路程为0.2m
D. t=0.4s 时，物块与小球运动方向相同
E. t=0.6s 时，物块与小球的加速度方向相同
14.（5分）一列简谐横波在某时刻的波形图如图所示，此时刻质点P 的速度为v ，经过1.0s 它的速度大小、方向第一次与v 相同，再经过0.2s 它的速度大小、方向第二次与v 相同，则下列判断中正确的是___________（填正确答案的标号。

选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。

每选错1个扣3分，最低得分为0分）。

A. 波沿轴负方向传播，波速为5m/s
B ．波沿轴正方向传播，波速为5m/s
C. 若某时刻质点M 到达波谷处，则质点P 一定到达波峰处
D. 质点M 与质点Q 的位移总是大小相等、方向相反
E. 从图示位置开始计时，在2.0s 时刻，质点P 的位移为20cm
15.（6分）某同学用如图甲所示实验装置做“用双缝干涉测光的波长”的实验，相邻两条亮条纹间的距离用带有螺旋测微器的测量头测出，测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图乙（1）所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙（2）所示，则这种色光的波长λ=_________nm ，（已知双缝间距d=0.2mm ，双缝到屏间的距离L=700mm ），若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将__________________（填“变大”、“不变”或“变小”）
16.（10分）一列简谐横波，某时刻的波形图象如图甲所示，从该时刻开始计时，波上A 质点的振动图象如图乙所示，求：
（1）从该时刻开始计时，再经过0.4t s ∆=，P 质点的位移、通过的路程和波传播的距离分别为多少？
（2）若t=0时振动刚刚传到A 点，从该时刻起再经多长时间坐标为45m 的质点（未画出）第二次位于波峰？
17.（15分）如图所示，一等腰直角三棱镜放在真空中，斜边BC 长度为d ，一束单色光以60°的入射角从AB 侧面的中点D 入射，折射后从侧面AC 射出，不考虑光在AC 面的反射。

已知三棱镜的折射率2
n =，单色光在真空中的光速为c 。

求： （1）画出单色光通过三棱镜的光路图；
（2）单色光通过三棱镜的时间。

参考答案
1. D
2. B
3. D
4. B
5. C
6. C
7. AD
8. AB
9. BD
10. （1）加速 （2）①110
U e v v - ②0hv 11. 解析：（1）线圈转动的角速度为2100/n rad s ωππ==，
感应电动势最大值为m E NBS ω==，
感应电动势的瞬时表达式为cos m e E t tV ωπ==
（2
）原线圈两端的电压为12200U V =
= 由电压与匝数关系得1122220010220n U V n U V
=== 由电流与匝数关系得：11221I n I A n =
=， 流过灯泡的电流为32
0.1P I A U == 流过电动机的电流为230.9I I I A =-=，
电动机的输出功率为22=189.9P IU I R W -=出
【选做部分】
【选修3-3】
12. BCE 13. BCE 14. ACE
15.（1）10710⨯ （2）AC
16. 解析：设气体由状态为111p V T 、、，经历等温变化变为状态为221p V T ''、、。

由玻意尔定律得1122p V p V '=， 解得1122
p V p V '= 设气体由状态221p V T ''、、，经历等容变化为222p V T 、、。

由等容变化查理定律2212
p p T T '= 联立解得112212
p V p V T T =
17. 解析：（1）对于A 部分气体，初状态51110,V A A p Pa L S =⨯=。

末状态50 1.210A mg p p Pa S
'=+=⨯， 由玻意耳定律得11A A p L S p L S ''=
解得1
25L cm '= 即A 部分气柱长度变为25cm 。

（2）活塞a 返回原处，A 部分气柱长不变。

此时B 部分气柱长为2
20L cm '=，弹簧伸长5x cm =。

B 部分气体的压强为B A kx p p S
''=+
， 解得51.2510B p Pa '=⨯， 对于B 部分气体，初状态：5210,,300B B B p Pa V L S T K ===，
末状态：521.2510,B
B p Pa V L S '''=⨯=， 根据理想气体状态方程B B B B B B p V p V T T ''='
， 解得0500227B
T K C '== 【选修3-4】
12. ABD 13. ABD 14. ACE 15. 660 变小
16. 解析：（1）由振动图象可以看出周期T=0.8s 由题知0.42T t s ∆==
，故经0.4s ，P 质点回到平衡位置。

质点P 位移=0，
质点P 通过的路程s=2A=4cm ， 在2
T 时间内波传播的距离102l m λ== （2）由A 点在t=0时刻向上振动知，波沿轴正方向传播。

波速20/25/0.8
v m s m s T λ
===， 45x m =处的质点第一次到达波峰的时间1452025125t s s v -=
==， 此质点第二次位于波峰的时间1 1.8t t T s =+=
17.解析：（1）此单色光在AB 面上发生折射，光路图如图：
（2）由折射定律得0
sin sin 60sin sin i n αα
==， 解得045α=，
根据几何知识得知，折射光线与BC 面平行，射到AC 面上时入射角为45°， 由题知D 为AB 侧面的中点，由几何知识得12DE d =
， 光在三棱镜传播的速度为
c v n ==，
此单色光通过三棱镜的时间DE t v =
=。