（教研室）山东省济宁市2021-2022学年高二下学期期末考试物理试题

高二物理试题 第1 页（共8 页） 2021～2022 学年度下学期质量检测 高二物理试题 2022.07 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需 改动， 用橡皮擦干净后， 再选涂其他答案标号。 回答非选择题时， 将答案写在答题卡上。 写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、单项选择题：本题共8 小题，每小题3 分，共24 分。每小题只有一个选项符合题目要 求。 1．2020 年3 月，我国具有完全自主知识产权的三代核电“华龙号”全球首堆——中核集团 福清核电5 号机组热态性能试验基本完成，为后续机组装料、并网发电等工作奠定了坚 实基础。该机组正式运行后的核反应方程之一为 n 3 Kr Ba X U 1 0 89 36 144 56 235 92     ，下列说 法正确的是（ ） A．该核反应属于热核反应 B．该核反应中，X 是质子 C． Ba 144 56 的比结合能比 U 235 92 的比结合能大 D．该核反应产物的结合能之和小于反应物的结合能之和 2．2022 年6 月5 日，神舟十四号载人飞船顺利进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。已 知飞船在航天员出舱前要“减压” ，在航天员从太空返回航天器后要“升压” 。因此飞船 专门设计了一个“气闸舱” ，其原理如图所示，相通的舱A、B 之间装有阀门K，指令舱 A 中充满气体（视为理想气体） ，气闸舱B 内为真空，整个系统与外界没有热交换，打 开阀门K 后，A 中的气体进入B 中，最终达到平衡，在此过程中，舱A 中气体（ ） A．对外做功 B．温度不变 C．分子势能增大 D．气体分子单位时间内对单位面积的舱壁碰撞的次数不变 高二物理试题 第2 页（共8 页） 3． 如图所示为氢原子能级示意图， 一群处于 3 n 激发态的氢原子自发地跃迁到较低能级时， 发出三种不同波长的光，波长分别为 a 、 b 、 c 。已知氢原子在能级数为n 的激发态 时能量为 1 2 n E E n  ，其中E1 为基态能量，下列说法正确的是（ ） A． 3 2 1 E E E   B． 1 3 2 E E E   C． c b a      D． c b a 1 1 1      4．一节废旧电池开路电压大约为1V，直接点亮一个需要1.6V 电压驱动的发光二极管是不 可能的。一种叫“焦耳小偷”的电路，可以“榨干”一节旧电池的能量，其原理如图所 示。 如果反复快速接通和断开开关S， 发光二极管就会闪烁起来。 下列说法正确的是 （ ） A．发光二极管的正极应接在C 端 B．开关断开的瞬间，发光二极管会闪烁发光 C．开关接通的瞬间，发光二极管会闪烁发光 D．开关接通的瞬间，A 端的电势低于B 端的电势 5．用普通光源照射金属时，一个电子在极短时间内只能吸收一个光子从金属表面逸出，称 为单光子光电效应。如果用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在短时间 内能吸收多个光子， 称为多光子光电效应。 某光电效应实验装置如图所示， 用频率为的 普通光源照射阴极K，没有发生光电效应，换用同样频率的强激光照射阴极K，发生了 光电效应； 闭合开关S， 并逐渐增大电源电压U， 当光电流恰好减小到零时， 电压为UC。 已知W 为金属材料的逸出功，h 为普朗克常量，e 为电子电量，下列说法可能正确的是 （ ） A．a 端为电源的负极 B． h W   C． e W e h U  2 3 c  D． e W e h U    3 c 高二物理试题 第3 页（共8 页） 6．如图所示的电路中，线圈L 的电阻不计。开关S 先闭合，等电路稳定后再断开开关S ， 从此时开始计时， 0.02s t  时电容器下极板带正电，且电荷量第一次达到最大值。下列 说法正确的是（ ） A．t=0.03s 时回路中电流最大 B．t=0.04s 时线圈L 的感应电动势最大 C．t=0.05s 时线圈L 的磁场能最大 D．t=0.06s 时电容器的上极板带正电 7．如图所示，理想变压器输入端C、D 接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2 的阻 值始终与定值电阻 0 R 的阻值相同。 在滑动变阻器R 的滑片从a 端滑到b 端的过程中， 两 个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（ ） A．L1 先变暗后变亮，L2 一直变亮 B．L1 先变亮后变暗，L2 一直变亮 C．L1 先变暗后变亮，L2 先变亮后变暗 D．L1 先变亮后变暗，L2 先变亮后变暗 8．霍尔元件广泛应用于生产生活中，有的电动自行 车上控制速度的转动把手就应用了霍尔元件，这种转动把手称为“霍尔转把” 。 “霍尔转 把”内部有永久磁铁和霍尔器件等，截面如图甲所示。开启电动自行车的电源时，在霍 尔器件的上下面之间就有一个恒定电流I ，如图乙所示。将转动转把，永久磁铁也跟着 转动，施加在霍尔器件上的磁场强弱就发生变化，霍尔器件就能输出变化的电势差U ， 电势差U 与车速的关系如图丙所示（图像左右对称） 。下列说法正确的是（ ） A．若霍尔元件的自由电荷是自由电子，则C 端的电势高于D 端的电势 B．若改变霍尔器件上下面之间的恒定电流I 的方向，将影响车速控制 C．其他条件不变，仅增大恒定电流I ，可使电动自行车更容易获得最大速度 D．其他条件不变，仅对调永久磁铁的N 极、S 极位置，将影响车速控制 二、 多项选择题： 本题共4 小题， 每小题4 分， 共16 分。 每小题有多个选项符合题目要求。 全部选对得4 分，选对但不全的得2 分，有选错的得0 分。 高二物理试题 第4 页（共8 页） 9．一容积不变的容器内封闭一定质量的氮气（视为理想气体） ，在不同温度下分子速率分布 如图所示，纵坐标表示各速率区间的氮气分子数所占总分子数的百分比，横坐标表示分 子的速率，图线甲为实线、图线乙为虚线。下列说法正确的是（ ） A．图线甲对应的氮气压强较大 B．图线甲对应的氮气分子的平均动能较大 C．由图像能直接求出任意速率区间内氮气分子数目 D．同一温度下，氮气分子的速率呈现“中间多，两 头少”的分布规律 10． 如图所示， 水平面内有相距为0.4m 的两平行固定金属导轨， 导轨左端接有电动势为3V、 内阻为 1 的电源，金属导轨电阻不计。质量为0.1kg 的金属棒ab 跨接在金属导轨上， 与两金属导轨垂直并接触良好，棒ab 接入电路部分的电阻为 2 。整个装置处于磁感 强度大小为1T 的匀强磁场中，磁场方向与棒ab 垂直且与水平面的夹角为  53 ，棒ab 始终静止于导轨上。重力加速度g 取10m/s2， 8 . 0 53 sin   ， 6 . 0 53 cos   ，下列说法 正确的是（ ） A．棒ab 所受的安培力方向水平向左 B．棒ab 所受的安培力大小为0.4N C．棒ab 所受的摩擦力大小为0.32N D．棒ab 所受的支持力大小为0.24N 11．如图所示，一“凸型”线框的总电阻为R，其中ab=bc=cd=de=fg=gh=ha=l，ef=3l。线 框在外力作用下以恒定速度v 垂直磁场通过两个宽均为l 的有界匀强磁场，磁感应强度 大小均为B，方向相反。取逆时针方向电流为正，安培力水 平向左为正。若 Blv I R  ， 2 2 0 B l v F R  ，0 l t v  ，从图示时刻开 始计时，则线框中产生的电流i 和整个线框受到的安培力F 随时间t 变化的图像中，正确的是（ ） 高二物理试题 第5 页（共8 页） 12． 在电子技术中，科研人员经常通过在适当的区域施加磁场控制带电粒子的运动。 如图所 示，圆心为O、半径为R 的圆形区域内存在垂直纸面的匀强磁场（图中未画出） ，PQ 、 EF 是两条相互垂直的直径，圆形区域左侧有一平行于EF 、关于PQ 对称放置的线状粒 子源，可以沿平行于PQ 的方向发射质量为m 、电荷量为q 、速率均为 0 v 的带正电的粒 子，粒子源的长度为 R 2 ，从粒子源上边缘发射的粒子经磁场偏转后从F 点射出磁场。 不计粒子重力及粒子间的相互作用。下列说法正确的是（ ） A．匀强磁场的方向垂直纸面向里 B．粒子源发射的粒子均从F 点射出磁场 C．匀强磁场的磁感应强度大小为 qR mv0 2 D．粒子在磁场中运动的最长时间为 0 4 3 v R  三、非选择题：本题共6 小题，共60 分。 13． （7 分）某实验小组探究“一定质量的气体在温度不变时，压强与体积的关系”时，设 计了如下实验：用注射器封闭一部分气体并连接装置， 如图甲所示， 从注射器上读出封 闭气体的体积V， 由计算机显示出压强p， 改变气体体积， 根据实验数据画出的 1 V p  图 像如图乙所示。 （1）实验操作中，柱塞上均匀涂抹润滑油，主要目的是______________； （2）关于该实验的操作，下列说法正确的有_________； A．应缓慢推拉柱塞 B．用手握紧注射器推拉柱塞 C．若压强传感器与注射器之间的软管脱落，应立即重新接上，继续实验 （3）若该实验的误差仅由注射器与传感器之间细管中的气体体积 0 V 导致，由图乙得 0 V 大小为______mL。 （结果保留l 位小数） 高二物理试题 第6 页（共8 页） 14． （7 分）某物理兴趣小组利用可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系” 。 可拆变压器零部件如图甲所示，组装后的变压器如图乙所示。 （1）下列说法正确的是_______。 A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数 B．变压器原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡” C．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈 电压的影响 D．测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测 量 （2）一位同学实验时，观察两个线圈的导线，发现粗细不同。他选择的原线圈为800 匝， 副线圈为400 匝， 原线圈接学生电源的正弦交流输出端， 所接电源为 “8V” 挡位， 测得副线圈的电压为4.2V。则下列叙述中可能符合实际情况的一项是___________。 A．原线圈导线比副线圈导线粗 B．学生电源实际输出电压大于标注的“8V” C．原线圈实际匝数与标注“800”不符，应大于800 匝 D．副线圈实际匝数与标注“400”不符，应小于400 匝 （3）由于变压器工作时有能量损失，实验测得的原、副线圈的电压比 1 2 U U 应当______ （选填“大于” 、 “等于”或“小于” ）原、副线圈的匝数比 1 2 n n 。 15． （8 分）如图所示为一个小型交流发电机的示意图，其矩形线框ABCD 处于磁感应强度 为 2T B  的匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴OO匀速转动。线框匝数n=100 匝，面积 2 0.02m S  ， 电阻r=10Ω， 角速度 100rad/s  。 线框通过滑环与理想变压器相连， 原、 副线圈匝数比n1:n2=3:1，副线圈与R=10Ω 的 电阻相接，电流表为理想电表。从线框转至中 性面位置开始计时，求： （1）线框中感应电动势的瞬时值表达式； （2）电流表的示数I。 高二物理试题 第7 页（共8 页） 16． （8 分） 如图所示， 潜水艇的高压气瓶与水箱相连， 阀门K 可以控制高压气瓶的排气量。 当高压气瓶中的部分空气压入水箱后， 推动活塞使水箱中的水通过通海口向外排出， 可 使潜水艇浮起。潜水艇高压气瓶贮有容积为V1=2m3、压强为p1=2× 10 7Pa 的压缩空气。 在一次上浮操作前， 活塞处于水箱的最右端， 利用高压气瓶内的压缩空气将水箱中体积 为V=10m3 的水排出，此时高压气瓶内剩余空气的压强为p2=1.0× 10 7pa，设在排水过程 中压缩空气的温度不变， 不计高压气瓶与水箱之间连接管道内气体的体积， 不计活塞与 水箱之间的摩擦力，求： （1）高压气瓶压入水箱的空气质量m  与高压气瓶中的原有空气质量m 的比值； （2）排水后水箱内气体的压强p。 17． （14 分）如图所示，两光滑平行导轨由水平部分和倾斜部分平滑连接而成，顶端接有 8 R 的电阻， 导轨电阻不计、 间距为L=1m。 导轨倾斜部分的倾角为 30  ， 且ABCD 区域有垂直导轨平面向上的磁场，磁感应强度为B1=1T，该区域沿轨道方向的长度为 x1=1m。导轨水平部分CDEF区域有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B2=2T（不考 虑CD处的边界效应，可认为磁场在CD处立即变为竖直向上） ，该区域沿轨道方向的长 度为x2=1m。将一金属棒a 放在倾斜轨道某处，由静止释放后，可匀速通过ABCD 磁场 区域， 穿过CDEF磁场区域后继续向左运动， 金属棒与轨道接触良好且始终与轨道垂直。 金属棒的质量为m=0.2kg、电阻为r=2Ω，重力加速度为g=10m/s2，求： （1）金属棒在ABCD 区域中做匀速运动的速度大小v1； （2）金属棒穿过CDEF 区域后速度的大小v2； （3）金属棒从开始下滑至滑到EF 过程中，电阻R 上产生的焦耳热QR。 高二物理试题 第8 页（共8 页） 18． （16分）如图所示，在平面直角坐标系xoy的第一、四象限内，有一直线MN（图中未画 出）与y轴平行，在直线MN与y轴正半轴之间存在着磁感应强度大小为B、方向垂直于纸 面向外的匀强磁场，在直线MN与y轴负半轴之间存在着磁感应强度大小为2B、方向垂 直于纸面向里的匀强磁场， 在第二象限内存在着沿x轴正方向的匀强电场。 一质量为m、 电荷量为+q的带电粒子从x轴上P（ L 3  ，0）点以初速度v0垂直于x轴射入电场，而后 经y轴上的Q点沿与y轴正方向成60°角进入磁场。 粒子重力忽略不计， MN与y轴之间的距 离为d（d>2L） 。 （1）求匀强电场的电场强度E 的大小； （2）要使粒子不从y 轴正半轴飞出磁场，求磁感应强度B 的大小范围； （3）若磁感应强度大小 qL mv B 0 3  ，求： ①带电粒子第二次经过x 轴的正半轴的位置坐标x2； ②要使粒子能够垂直于边界MN 飞出磁场，MN 与y 轴间的距离d 的可能值。