精品解析：河南省新乡市2021-2022学年高二（下）期中考试物理试题（解析）

新乡市高二下学期期中考试 物 理 考生注意： 1. 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共110 分。考试时间90 分钟。 2. 请将各题答案填写在答题卡上。 3. 本试卷主要考试内容：人教版选修3-2，选修3-5。 第Ⅰ卷（选择题 共60 分） 选择题：本题共12 小题，每小题5 分，共60 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5 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得0 分。 1. 如图所示，一个原子核 经图中所示的一系列 、 衰变后，生成稳定的原子核 。下列说法正确的是 （ ） A. 此过程发生了7 次 衰变 B. 此过程发生了8 次 衰变 C. 原子核 发生 衰变的半衰期与温度有关 D. 原子核 的比结合能比原子核 的比结合能大 【1 题答案】 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．根据图和题意，设经过a 次 衰变，b 次 衰变，则衰变的整个过程为 根据质量数守恒和质子数守恒由 解得 故A 正确B 项错误； C．放射性元素的半衰期是这种放射性元素大量原子核半数发生衰变所需要的时间，与原子核所处的温度、 压力以及原子所处的化学状态无关，故C 项正确； D．根据衰变的 定义可知，衰变是由不稳定的原子核在放射出粒子及能量后变得较为稳定的过程，则衰变 后原子核稳定，比结合能大，故D 项错误。 故选C。 2. 如图所示的交流电路中，灯 、 和 均发光，如果保持交变电源两端电压的有效值不变，但频率增 大，各灯的亮、暗变化情况为（ ） A. 灯 、 和 均变暗 B. 灯 、 均变亮，灯 变暗 C. 灯 不变，灯 变暗，灯 变亮 D. 灯 不变，灯 变亮，灯 变暗 【2 题答案】 【答案】C 【解析】 【详解】当交变电源的频率增大时，电阻器对电流的阻碍作用不变，电感器对电流的阻碍作用增强，电容 器对电流的阻碍作用减弱，所以灯L1亮度不变，灯L2变暗，灯L3变亮，故C 正确，ABD 错误。 故选C。 3. 如图所示，以 的速度飞来的垒球，被球棒以 的速度反向击回，已用垒球的质量为 ，球棒与垒球的作用时间为 ，则球棒对垒球的平均作用力大小约为（ ） A. B. C. D. 【3 题答案】 【答案】B 【解析】 【详解】设垒球初速度方向为正方向，根据动量定理得 解得 代入数据得 负号表示与初速度方向相反，故B 正确，ACD 错误。 故选B。 4. 图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极 、 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A 为理想交流电 流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴 沿逆时针方向匀速转动，从图甲所示位置开始计时，产生的交变电 流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ） A. 该交变电流的频率为 B. 该交变电流的有效值是 C. 时，穿过线圈的磁通量最大 D. 该交变电流瞬时值表达式为 【4 题答案】 【答案】D 【解析】 【详解】A．图像可知，周期为 则频率 故A 错误； B．图像可知，电流的最大 有效值 故B 错误； C．由题图乙可知 时，感应电流最大，则此时穿过线圈的磁通量为零，故C 错误； D．线圈转动的角速度为 由图甲可知， 时刻线圈位置垂直于中性面，则该交变电流瞬时值表达式为 故D 正确。 故选D。 5. 光滑水平地面上有甲、乙两个小球，它们在 时发生正碰（碰撞时间极短），碰撞前后两球相对坐 标原点的位置坐标随时间变化的图像如图所示，其中乙球的质量为 。则甲球的质量为（ ） A. B. C. D. 【5 题答案】 【答案】A 【解析】 【详解】 图像斜率代表速度，由图知，碰前 碰后 根据动量守恒 代入数据解得 故选A。 6. 静止的质量均为 的正、负电子发生湮灭而转化为一个光子，光在真空中的传播速度为 ，普朗克常量 为 ，则湮灭后转化成的光子的波长等于（ ） A. B. C. D. 【6 题答案】 【答案】D 【解析】 【详解】由于光子的静止质量为零，所以质量的亏损为 由质能方程，对应的能量为 根据能量守恒可知 解得 故选D。 7. 压敏电阻的阻值R 随所受压力的增大而减小。某兴趣小组利用压敏电阻设计了判断电梯运行状态的装置， 其电路如图甲所示。将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体A，电梯静止时电压表示数 为 ，在电梯由静止开始运行过程中，电压表的示数变化情况如图乙所示。下列判断正确的是（ ） A. 电梯匀加速下降 B. 电梯匀加速上升 C. 电梯下降且加速度在变大 D. 电梯上升且加速度在变小 【7 题答案】 【答案】C 【解析】 【详解】根据欧姆定律得 结合图像可得电路中的电流一直减小，又 可知压敏电阻的阻值一直增加，则A 对压敏电阻的压力减小，可知A 处于失重状态，则电梯处于向上减速 或向下加速并且加速度越来越大。 故选C。 8. 某金属的逸出功为 ，一群处于基态（ ）的氢原子吸收能量被激发后，辐射出的光子中只 有两种光子可以使该金属发生光电效应，则氢原子吸收的最大能量为（ ） A. B. C. D. 【8 题答案】 【答案】A 【解析】 【详解】某金属的逸出功为10.32eV，有两种光子可以使该金属发生光电效应，故两种光子的能量必须大 于等于10.32eV，可知应吸收的能量为12.75eV，跃迁到 能级，故A 正确，BCD 错误。 故选A。 9. “玉兔号”月球车携带有同位素 核电池， 的半衰期为88 年，衰变方程为 ，则下列说法正确的是（ ） A. 的 中子数比 的中子数多2 个 B. 衰变发出的 射线是电磁波，穿透能力很强 C. 衰变前后原子核的动量不守恒，核子质量守恒 D. 20 个 经过88 年后一定还剩余10 个 【9 题答案】 【答案】AB 【解析】 【详解】A． 的中子数为 的中子数为 的中子数比 的中子数多2 个，故A 正确； B．衰变发出的 射线是电磁波，穿透能力很强，故B 正确； C．原子核衰变过程中系统内里远大于外力，所以衰变前后原子核的动量守恒，但衰变过程中释放能量， 有质量亏损，核子质量不守恒，故C 错误； D．半衰期具有统计规律，对大量原子核适用，对少量原子核不适用，故D 错误。 故选AB。 10. 生命在于运动，体育无处不在，运动无限精彩。如图所示，质量为 的小船静止在水面上，质量 为 的人在甲板上立定跳远的成绩为 ，不计空气和水的阻力，下列说法正确的是（ ） A. 人在甲板上散步时，船将后退 B. 人在立定跳远的过程中船保持静止 C. 人在立定跳远的过程中船后退了 D. 人相对地面的成绩为 【10 题答案】 【答案】AD 【解析】 【详解】BC．根据人船模型动量守恒有 代入已知量解得 人在立定跳远的过程中船后退了0.2m，BC 错误； D．人相对地面的成绩为 故D 正确； A．根据动量守恒定律知：人在甲板上散步时，船将后退，A 正确。 故选AD。 11. 一座小型水电站通过匝数比为 的理想升压变压器和匝数比为 的理想降压变压器向较远处的 用户输送电能，如图所示。已知发电机的输出电压 ，用户处的电压 ，下列说法正 确的是（ ） A. 升压变压器副线圈两端的电压为2000V B. 降压变压器原线圈两端的电压为1900V C. 用户消耗的电功率等于水电站的输出功率 D. 若两变压器间线路的总电阻为10Ω，则水电站的输出功率为20kW 【11 题答案】 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．根据 可得 故A 正确； B．根据 可得 故B 正确； C．升压变压器副线圈的电压大于降压变压器原线圈的电压，两线圈电流相等，根据 可知升压变压 器副线圈的功率大于降压变压器原线圈的功率，结合变压器原副线圈的功率相等可知用户消耗的电功率小 于水电站的输出功率，故C 错误； D．两变压器间线路的总电阻为10Ω，则输电线中的电流 则水电站的输出功率为 故D 正确。 故选ABD。 12. 如图所示，两间距为 的光滑导轨平行放置，左侧是半径为 的 圆弧，底端与右侧水平部分 、 相切， 右侧水平部分存在竖直向上、磁感应强度大小为 的匀强磁场。质量为 的导体棒 垂直 静置在导轨上，与 相距为 ，现将质量为 的导体棒 从圆弧导轨顶端由静止释放。已知两导体棒 长度均为 、电阻均为 ，运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，两导体棒始终未发生碰撞，水平导轨 足够长，不计空气阻力，重力加速度大小为 ，下列说法正确的是（ ） A. 棒最终的速度大小为 B. 棒最终的速度大小为 C. 棒最终产生的热量为 D. 、 两棒最终的距离为 【12 题答案】 【答案】BCD 【解析】 【详解】AB．由动能定理 解得 棒到 位置时的速度 、 最后的速度相等，根据动量守恒定律得 解得 故B 正确，A 错误； C．根据能量守恒定律得电路中产生的总热量 棒最终产生的热量为 故C 正确； D．设 棒的相对位移为 ，对 棒由动量定理得 又 解得 、 两棒最终的距离为 故D 正确。 故选BCD。 第Ⅱ卷（非选择题 共50 分） 非选择题：共5 小题，共50 分。把答案填在答题卡中的横线上或按题目要求作答。解答题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，答案中必须明确写出数 值和单位。 13. 某同学用图甲所示的装置验证动量守恒定律。在长木板的右端利用小木块微调木板的倾斜程度，以平 衡摩擦力，使小车在木板上做匀速直线运动。小车A 前端贴有橡皮泥，后端连接通过打点计时器的纸带， 接通打点计时器电源后，让小车A 以某速度做匀速直线运动，与置于木板上静止的小车 相碰并黏在一起， 继续做匀速直线运动，得到的纸带如图乙所示。已知打点计时器的电源频率为 ，小车A（包括橡皮 泥）的质量为 ，小车 的质量为 。回答下列问题： （1）计算小车A 碰撞前的速度大小应选__________段，计算两小车碰撞后的速度大小应选__________段； （均填“ ”、“ ”、“ ”或“ ”） （2）碰前两小车的总动量大小为__________ ，碰后两小车的总动量大小为__________ 。（计算结果均保留三位有效数字） 【13 题答案】 【答案】 ①. BCCB . ②DEED . ③0.570 . ④0.565 【解析】 【详解】（1）[1][2]推动小车A 使其由静止开始运动，小车有个加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，因 此选取BC 段计算小车A 碰前的速度大小，即 碰撞过程是一个变速过程，A 和B 碰撞后黏连继续做匀速直线运动，因此选取DE 段计算两车碰撞后的速 度大小，即 （2）[3][4]碰前两小车的总动量大小 碰后两小车的总动量大小 14. 学习了传感器之后，某物理兴趣小组找到了一个热敏电阻R，想利用热敏电阻的阻值随温度升高而减小 的特点来制作一个简易的温度计。兴趣小组查到了该热敏电阻的阻值随温度变化的一些信息如图甲所示。 他们准备的实验器材如下：干电池（电动势为1.5V，内阻不计），毫安表（量程为10mA、内阻RA为 40Ω），滑动变阻器R1，开关、导线若干。 （1）若直接将干电池、开关、毫安表、热敏电阻R 串接成一个电路作为测温装置，则该电路能测得的最 高温度为___________℃。 （2）现在该兴趣小组想让测温范围大一些，使该电路能测得的最高温度为100℃，他们又设计了如图乙所 示的电路图，并进行了如下操作： a.将该热敏电阻R 做防水处理后放入100℃的沸水中，一段时间后闭合开关，调节滑动变阻器R1，使毫安 表指针满偏； b.保持滑动变阻器R1接入电路的电阻不变，他们在实验室中找来了一瓶水，把热敏电阻R 放入水中，一段 时间后闭合开关，发现毫安表的示数为8.0mA，则测得水的温度为___________℃。（结果保留两位有效 数字） c.毫安表的 电流值I（单位：A）和温度t（单位：℃）的关系式为___________。 d.根据关系式将毫安表刻度盘上的电流值改写为温度值。 【14 题答案】 【答案】 ①. 75 . ②6.25 . ③ 【解析】 【详解】（1）[1]根据图像可知，温度越高，热敏电阻的阻值越小。电流表的量程为10mA，所以电路的总 电阻最小值为 可知热敏电阻的阻值为 由R-t 图像可知 解得 （2）b.[2]将该热敏电阻R 做防水处理后放入100℃的沸水中，由图像可知此时的电阻为100Ω；过一段时 间后闭合开关，调节滑动变阻器R1，使毫安表指针满偏此时 当毫安表的示数为8.0mA 时，热敏电阻的阻值为 可得温度为 c.[3]由题意可得 毫安表的电流值I（单位：A）和温度t（单位：℃）的关系式为 15. 一光电管的阴极 用截止频率为 的金属铯制成，并接入如图所示的电路中。当用频率为 的单色光 射向阴极 时，能产生光电流。移动变阻器的滑片，当电压表的示数为 时恰好达到饱和电流。已知普 朗克常量为 ，电子的质量为 ，电子的电荷量为，真空中的光速为 。求： （1）每个单色光的光子的动量大小 ； （2）光电子到达阳极时的最大动能 。 【15 题答案】 【答案】（1） ；（2） 【解析】 【详解】（1）设单色光的波长为 ，则有： 解得 （2）设光电子的最大初动能为 ，根据光电效应方程及动能定理得 解得 16. 放射性元素X 经过α 衰变后会产生新的物质Y 和He，现把原子核 X 静置于磁感应强度大小为B 的匀 强磁场中，α 衰变过程中因质量亏损产生的能量全部转化为新核的动能，且原子核Y 的速度方向恰好垂直 于磁场，新核在磁场中运动时仅受磁场的作用，已知α 粒子的质量为m、带电荷量为q、运动的轨道半径 为R，原子核Y 的质量为M，真空中的光速为c。 （1）写出该衰变的核反应方程式； （2）求α 粒子在磁场中运动所产生的 等效电流I； （3）求该衰变亏损的质量△m。 【16 题答案】 【答案】（1） ；（2） ；（3） 【解析】 【详解】（1）该衰变的核反应方程式为 （2）设α 粒子做匀速圆周运动的速度大小为v，则有 解得 （3）设衰变后原子核Y 的动量大小为p，根据动量守恒定律知α 粒子的动量大小也为p，则有 解得 17. 如图所示，在足够大的光滑水平地面上，物块A 叠放在平整的薄板C 上，它们右端对齐以 的 共同速度向右运动，之后物块A 与悬挂于O 点正下方的小球B 发生弹性碰撞（碰撞时间极短），经 ，小球B 第一次回到最低点，最终物块A 与薄板C 左端恰好对齐。已知物块A 的质量 ，长 ，薄板C 的质量 ，长为3L，其上表面初始两者叠加部分光滑，左侧 长2L 部分粗糙，B 球的质量 ，A、B 仅碰撞一次，取重力加速度大小 ，求： （1）碰撞后瞬间A、B 的速度 ； （2）物块A 与薄板C 间的 动摩擦因数μ； （3） 时间内细线对B 球的冲量大小 。 【17 题答案】 【答案】（1） ，方向向左， ，方向向右；（2） ；（3） 【解析】 【详解】（1）选水平向右为正方向，根据动量守恒定律和机械能守恒定律有 解得 速度大小为 ，速度方向向左 方向向右。 （2）碰撞后以A、C 为研究对象，摩擦力与相对位移间的关系如图所示 其所围面积表示摩擦产生的热量，结合动量守恒定律及能量守恒定律有 解得 （3）设在 时间内，重力对B 球的冲量大小为 ，合外力对B 球的冲量大小为 ，各冲量与动量变化 量之间的关系如图所示 所以有 解得