湖南省长沙市雅礼教育集团2021-2022学年高二下学期期末物理试卷

雅礼教育集团2022 年上学期期末考试试卷 高二物理 时量：75 分钟 分值：100 分 一、选择题：本题共6 小题，每小题4 分，共24 分．在每小题给出的四个选项中，只有一 项是符合题目要求的． 1．大家耳熟能详的节气歌“春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连，秋处露秋寒霜降，冬雪雪 冬小大寒”反映了古人的智慧，里面涉及与节气有关的物理现象．下列说法正确的是（ ） A．夏天气温比春天高，所以夏天大气中所有分子的热运动速率均比春天大 B．冬天低温下会结冰，如果一定质量的0℃水变成0℃的冰，体积会增大，分子势能会增 大 C．荷叶上小水珠呈球状是由于液体表面张力使其表面积具有收缩到最小的趋势 D．食盐受潮时会粘在一起，受潮后的食盐是非晶体 2．幽门螺杆菌这种致病菌，很容易诱发胃肠疾病，近几年列入全民普查体检项目，碳14 呼气试验是目前常用的检测方法之一，病人需要口服尿素碳14 胶囊．碳14 半衰期是5730 年，而且大部分是 衰变，其衰变方程为： ．下列说法正确的是（ ） A． 比 多一个质子 B． 粒子来自于原子核外部 C．含 的化合物比单质 衰变得慢些 D．2 个 经过5730 年会有1 个发生衰变 3．利用图甲所示的实验装置测量遏止电压 与入射光频率v 的关系．若某次实验中得到 如图乙所示的 图像．已知普朗克常量为h，下列说法正确的是（ ） A．电源的左端为正极 B．K 极金属的逸出功为 C．保持入射光的频率不变，增大入射光的强度，则遏止电压增大 D．滑动变阻器滑片移至最左端，电流表示数为零 4．2022 年2 月2 日，在率先开赛的北京冬奥会冰壶混合团体比赛中，中国队以7：6 击败 瑞士队取得开门红．在某次冰壶比赛中，时间 时，球员跪式推动冰壶自本垒圆心由静 止向前滑行， 推至前卫线时，放开冰壶使其自行滑行， 冰壶恰好到达营垒中心 并停止运动，整个过程冰壶一直沿直线运动，其位移x 随时间变化的图像如图所示，图像 中的 、 两段曲线均为抛物线．对冰壶的整个运动过程，下列说法正确的是（ ） A． 时间内冰壶做匀变速直线运动 B． 时间内加速度大小等于 加 速度大小 C．冰壶的最大速度为 D． 时刻，冰壶的速度为 5．如图甲所示为电流天平，此装置可以测定螺线管中的磁感应强度．它的横臂（图乙）能 绕转轴 自由转动，轴的两侧臂长度相等．在轴的右侧，沿着横臂的边缘固定着一条U 形绝缘导线，天平最右端导线CD 的长度为．先调整天平处于平衡，把U 形导线端放入待 测的磁场中（如图内所示），给U 形导线和螺线管分别通以大小为 和 的电流（螺线管 内部磁场可视为匀强磁场）．CD 段导线由于受到安培力作用面使天平右臂向下倾斜，在 天平的另一端可以加适当的砝码，使天平恢复平衡．设当地重力加速度 ．下列 说法正确的是（ ） A．在螺线管内部与螺线管轴线平行的一条通电导线所受安培力为 B．若在电流天平的左端增加砝码质量为m，天平恢复平衡，则长螺线管内部的磁感应强 度B 为 C．若螺线管内部的磁感应强度B=0.05T，CD 段导线的长度为3cm，U 形导线通电电流 I=2.0A，为使天平保持平衡，应在左端悬挂 的砝码 D．假如仅使通过CD 段导线的电流反向，仍可以通过悬挂砝码的方式测量磁感应强度 6．如图，竖直平面内在A、D 两点各固定一颗光滑钉子，一个由细软导线制成的闭合导线 框挂在两颗钉子上，导线框的电阻为r，半圆的半径为R，半圆内匀强磁场的磁感应强度为 B．重物通过绝缘动滑轮挂在导线框上．从 时刻开始，将导线上的C 点绕圆心O 以恒 定角速度 从A 点沿圆弧移动到D 点，导线始终绷紧．此过程中，下列说法正确的是（ ） A．导线中张力保持不变 B．导线中感应电流的方向先顺时针后逆时针 C．导线中感应电流随时间的变化关系为 D．导线中产生的电热为 二、选择题：本题共4 小题，每小题5 分，共20 分．在每小题给出的四个选项中，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． 7．我国自主研发的氢原子钟现已运用于中国的北斗导航系统中，高性能的原子钟对导航精 度的提高极为重要．氢原子能级图如图所示，大量处于n=4 能级的氢原子，下列说法正确 的是（ ） A．氢原子向低能级跃迁时可发出6 种不同频率的光 B．复原子由n=4 能级跃迁到n=3 能级时发出的光的波长大于由n=3 能级跃迁到n=2 能级时 发出的光的波长 C．氢原子跃迁时发出的光子的最大能量为0.85eV D．氢原子跃迁时对外辐射出的光谱是连续的 8．网上热卖的科普小制作——斯特林发动机如图甲所示，它是通过汽缸内的气体经过冷 却、压缩、吸热、膨胀为一个周期的循环来输出动力的，因此又被称为热气机．如图乙所 示，在斯特林循环的 图像中，一定质量的理想气体从状态A 依次经过状态B、C 和D 后再回到状态A，整个过程由两个等温过程和两个等容过程组成，下列说法正确的是（ ） A．A→B 过程中，气体从外界吸收热量 B．B→C 过程中，气体分子的平均动能增大 C．C→D 过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少 D．状态B 气体的温度大于状态D 气体的温度 9．如图，理想变压器原副线圈的匝数比为k，且 ，交流电源输出电压U 保持恒定， 定值电阻的阻值分别为 、 ，电流表、电压表均为理想电表．开始时，滑动变阻器的 触头位于某一位置，电流表、电压表的示数分别用 和 表示；现将变阻器的触头向b 端 移动后，电流表、电压表的示数分别用 和 表示，电流表、电压表示数变化分别用 和 表示．下列表达式正确的是（ ） A． B． C． D． 10．质谱仪的工作原理如图所示，大量粒子飘入加速电场，其初速度可视为0，经过加速 后，通过宽为L 的狭缝MN 沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场中，最后打到照相底片上． 在一次测试照相底片中，大量的某种粒子经加速电场加速后刚进入匀强磁场时的速度大小 均为v，打在底片上的位置到M 点的最小距离为a，匀强磁场的磁感应强度为B，不考虑粒 子的重力及它们之间的相互作用．下列说法正确的是（ ） A．粒子的比荷为 B．加速电场的电压为 C．粒子在磁场中运动的时间为 D．在磁场中，大量粒子所经过的区域最窄处的宽度为 三、非选择题：本题共5 小题，共56 分． 11．（6 分） 某实验小组利用手机的录像功能拍下小球在斜面上做匀加速直线运动的过程．为便于记录 小球各个时刻在斜面上的位置，将录像中时间间隔为T 的连续7 幅画面合成到同一张图中，示意如图．依次测得小球各相邻位置间的距离为 、 、 、 、 、 ． （1）写出小球在位置1 的速度表达式______； （2）要求充分利用测量数据，写出小球运动过程中的加速度表达式______； （3）在测量小球相邻位置间距时由于实验者读数产生的误差是______误差．（选填“偶 然”或“系统”） 12．（9 分） 用如图a 所示的电路测量铂热敏电阻的阻值与温度的关系． （1）开关闭合前，滑动变阻器的滑片应移至______（选填“A”或“B”）端． （2）实验测得不同温度下的阻值，并绘得如图b 的 关系图线，根据图线写出该热敏 电阻的 关系式： ______ ． （3）铂的电阻对温度变化很灵敏，可以制成电阻温度计．请利用开关、导线、铂热敏电阻、 图a 中某一电表和图c 所示的恒流源（调节旋钮时可以选择不同的输出电流，且输出电流 不随外部条件的变化而变化），设计一个简易电阻温度计并在图d 的虚线框内画出电路原 理图． （4）结合图b 的关系图线，选择恒流源的输出电流为0.15A，当选用的电表达到满偏时， 电阻温度计所测温度为______℃．如果要提高该温度计所能测量的最高温度值，请提出一 种可行的方法：______． 13．（12 分） 如图，一导热性能良好的汽缸放置在水平面上，其横截面积 内壁光滑，固定的 卡口A、B 与缸底的距离L=1m．卡口的厚度不计，初始时活塞在汽缸内封闭了一段长为 2L 的理想气体，环境温度为 ．现缓慢调整汽缸开口至竖直向上，稳定时缸内气 体高度为1.6m．随后环境温度逐渐降低，活塞与卡口A、B 间距离会逐渐变小．取重力加 速度 ，大气压强为 ．求 （1）活塞的质量； （2）当活塞与卡口A、B 接触且无作用力时的环境温度． 14．（14 分） 水平虚线之间是高度为h 有界匀强磁场，磁感强度为B，磁场上方的竖直平面有一个梯子 形闭合导体框abcd，框宽度 、总高 ．两竖直边导体ab 和cd 电阻不计，5 根等距离分布的水平导体棒电阻都为R．让导体框从离磁场上边缘h 高处自由下落，当bc 刚进入磁场开始，导体框恰好做匀速直线运动，设重力加速度为g．求 （1）第一条水平棒bc 刚进入磁场时的速度大小； （2）第一条水平棒bc 在磁场中运动时，bc 棒上的电流大小； （3）导体框穿过磁场的整个过程中，bc 棒上产生的焦耳热． 15．（15 分） 如图，在xOy 平面直角坐标系中x 轴上方有垂直平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小 B=0.1T．位于O 点处的粒子源能沿y 轴正方向发射大量初动能不同的同种带正电粒子，粒 子的质量 、电荷量 ．在第一象限内有一组平行于x 轴的 薄挡板 、 、 （其中 位于x 轴上），粒子击中挡板后会反弹，反弹前后粒子速 度方向与挡板平面的夹角大小不变，反弹速率与撞击前速率的比值k=0.6，且反弹后的粒子 不会再碰到其他挡板．已知击中挡板 、 、 的粒子最小初动能分别为 、 、 ．不考虑粒子间的相互作用 和重力影响，粒子电荷量保持不变． （1）写出粒子在磁场中运动的半径r 与初动能 的关系式（用q、m、B 表示）； （2）求 板左端点的坐标 ；同时要使得初动能在 与 之间的粒子最终全部被 收集，求 板长度的最小值L； （3）求挡板 与 间距离的最小值 ． 雅礼教育集团2022 年上学期期末考试试卷 高二物理参考答案 1．【答案】C 2．【答案】A A．由 衰变规律，方程中 是 ，由电荷数和质量数守恒知， 的电荷数为7，质量 数为14，所以比 多一个质子，少一个中子，A 正确； B． 粒子来自原子核，是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出 来形成 粒子，B 错误； C．原子核的半衰期由原子核内部自身因素决定，跟原子所处的外部条件、化合物还是单 质都没有关系，C 错误；D．半衰期是大量原子核的统计规律，对少量原子核的衰变不适 用，D 错误． 3．【答案】B A．测量遏止电压U 与入射光频率v 的关系时，A、K 之间应加反向电压，使光电子受到的 电场力指向阴极，则A 应与电源负极相连，所以电源的左端为负极，故A 错误； B．由题图乙可知K 极金属的截止频率为 ，所以递出功为 ，故B 正确； C．根据爱因斯坦光电效应方程和动能定理综合可得 由上式可知遏止电压与入射光强度无关，与入射光频率有关，只有增大入射光频率时遏止 电压才增大，故C 错误； D．滑动变阻器滑片移至最左端，反向电压为零，光电子可以到达阳极形成光电流，电流 表示数不为零，故D 错误． 4．【答案】C B． ，由静止开始，曲线为抛物线，设此时加速度为 ，则有 ，末速度为零，逆向看作是初速为零的匀加速直线运动，设这段时间内的加速度 ，则有 解得 ， ，故B 错误； C．冰壶在 时刻速度达到最大速度 ，C 正确． 5．【答案】B A．螺线管内部的磁场方向平行于螺线管轴线，对同样平行于螺线管轴线的导线没有力的 作用，故A 错误； B．当电流天平两端平衡时，由于力臂相等，两端的受力相等，则有 得 故B 正确； C．砝码质量为 ，故C 错误； D．当CD 段导线电流反向时，根据左手定则，安培力变为向上，则不能通过悬挂砝码的方 式测量磁感应强度，故D 错误 6．【答案】D A．对滑轮B 分析可知，两边绳子拉力总是相等的，则两边绳子与竖直方向的夹角总相等， 随着C 点沿圆弧从A 点移到D 点，AC 段与CD 段绳子之和先增加后减小，则AE 段与ED 段绳子之和先减小后增加，AE 段绳子与ED 段绳子的夹角先增加后减小，由 可知绳子的拉力先增加后减小，选项A 错误； B．设C 点转过的角度为 根据几何知识可得，线框上的三角形的面积为 磁通量为 因 角从 度到 ，则导线框中的磁通量先增大后减小，根据据次定律可知，感应电 流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向；选项B 错误； C．根据法拉第电磁感应定律 可知，导线框中感应电动势随时间t 的变化关系为 感应电流随时间t 的变化关系为 ，故C 错误； D．导线框中感应电动势的有效值为 故导线框中产生的电热为 ，故D 正确． 7．【答案】AB A．氢原子向低能级跃迁时可发出 种不同频率的光，A 正确； B ．氢原子由 n=4 能级跃迁到 n=3 能级时发出光子的能量为 由 n=3 能 级 跃 迁 至 n=2 能 级 时 发 出 光 子 的 能 量 为 根据 ，光子的能量越大频率越高，所以氢原子由n=4 能级跃迁到n=3 能级时发出光 子的频率小于由n=3 能级跃迁至n=2 能级时发出光子的频率，频率高，波长短，B 正确； C．氢原子跃迁时发出的光子的最大能量为 ，C 错误； D．氢原子跃迁时对外辐射出的光谱是不连续的，D 错误． 8．【答案】BC A．理想气体从A→B 过程为等温过程，则 ，而体积V 变小，则 ，由热力学 第一定律可知 ，则 ，即气体向外界放热，故A 错误； B．因B→C 过程，气体体积不变而压强变大，则温度T 升高，故气体分子的平均动能增大， 故B 正确； C．在C→D 过程为等温膨胀，T 不变，体积V 变大，则压强变小；因T 不变，则所有分子 运动的平均快慢程度不变，而体积V 变大，则分子数密度变小，故位时间内碰撞单位面积 器壁的分子数减少，故C 正确； D．因A→B 为等温过程，则 ，由 ，可知 图的横纵坐标所围面积为 ，可得 ，则有 ，故状态B 气体的温度小于状态D 气体的温度， 故D 错误． 9．【答案】BD AB．根据欧姆定律 ， ，将变阻器的触头向b 端移动后，R 增大， 则 ，A 错误，B 正确； CD．根据变压器的原理可得 ，则有 ， 在原线圈电路中有 ，即 整理可得 ，则有 ，C 错误，D 正确 10．【答案】ACD A．粒子在磁场中做匀速圆周运动，轨道半径为 根据牛第二定律可得 ，解得 ，故A 正确； B．粒子在电场中加速，根据动能定理可得 ，联立，可得 ， 故B 错误； C．粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为 ，粒子在磁场中运动的时间为 ， 联立，可得 ，故C 正确； D．粒子在磁场中经过的区域为图中的阴影部分，如图 根据几何关系有 ，最窄处的宽度为 ，联立，可得 ，故D 正确． 11．解析：（1）匀变速直线运动中，中间时刻速度等于平均速度，所以位置1 的速度为 ； （2 ）题中要求充分利用数据，利用逐差法求解加速度，则 ， ， ， 解 得 加 速 度 为 ； （3）读数产生的误差是人为因素造成的，属于偶然误差． 答案：（1） （2 分）（2） （2 分）（3）偶然（2 分） 12．解析：（1）开关闭合前，为了保护电路，滑动变阻器的滑片应位于阻值最大处，故滑 片应移至B 端． （2）由图像可知，铂丝电阻 的阻值与温度的关系式： ． （3）直流恒流电源正常工作时，其输出电流不随外部条件的变化而变化，并且可读出其大 小，电压表并联在铂丝电阻 的两端，如图所示． （4）恒流源的输出电流为0.15A，所以当电压表示数最大时，即 两端的电压U=15V 时， 铂丝电阻 的阻值最大，由b 图中所画的 图像可知，此时温度计所能测量的温度最 高；由 得铂丝电阻 的阻值为： ，则温度计所能测量的最高 温度为： ．如图所示要提高该温度计所能测量的最高温度值，应使铂丝 电阻 的阻值增大，电压表的最大量程已确定，由欧姆定律 知，可以将恒流源的 输出电流调小． 答案：（1）B（1 分）（2） （2 分）（3）见解析图（2 分）（4）50（2 分）将恒流 源的输出电流调小（2 分） 13．[解析]（1）气体初态 ， ，设稳定时缸内气体高度为 ， 气体末态 ， ， 由玻意耳定律得 ，解得 ． （2）假定环境温度为 时，活塞与卡口A、B 接触且无作用力，气体发生等压变化，稳定时缸内气体高度为L，则 有 ， 由盖-吕萨克定律可得 ，解得 （或 ）． [答案]（1）10kg（6 分）（2）200K（或 ）（6 分） 14．【答案】（1） （4 分）；（2） （5 分）；（3） （5 分） （1）线框整体做自由落体运动，由动能定理 进入磁场时的速度 （2）由法拉第电磁感应 由闭合电路欧姆定律 由并联电路特点 解得 （3）线框受力平衡，磁场力等于重力 解得 由于水平导体间距与磁场宽度相等，当一根导体出磁场时，另一根导体恰好进入磁场，且 等效电路结构未变，故总电流也不变，线框受力情况也不变，因此整个线框一直做匀速直 线运动，直到最后一根导体ab 出磁场．根据能量守恒定律，线框匀速通过磁场过程中，动 能没有变，在磁场中下降高度为5h，所以减少机械能为5mgh 转化为线框电阻发热．5 根导 体在下落过程中所处地位一样，故bc 发热占 ， ． 15．【答案】（1） （4 分）；（2）0.4m（3 分），1.6m（3 分）；（3）0.216m （5 分） （1）洛伦兹力提供向心力 结合动能公式 可得 （2）击中挡板 时粒子最小动能对应的圆周半径为 由几何关系知 ，解得 打到 的最大动能的临界是 ，其对应的半径 ， 第一次在 上的落点到粒子源的距离 反弹的粒子不断地向右以半圆的轨迹运动，半径按k 倍减小，经无穷多次碰撞后，粒子到 粒子源的距离 的板长至少为 （3）如图所示，粒子在 板中碰撞后反弹，到达最大高度 和 板的最短距离 打在 板上速度最大的粒子，恰好经过 板左边缘，如图所示，其半径 ，打 在 板上反射后，其半径变为 相似三角形关系 解得