天津市东丽区2021-2022学年高二下学期期末质量监测物理试题含解析

东丽区2021-2022 学年度第二学期高二物理期末质量监测试题 第I 卷（选择题） 注意事项： 1．每题选出答案后，用铅笔将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。 2．本卷共12 题，共48 分。 一、单选题（每小题4 分，共32 分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的） 1. 关于磁通量和磁感应强度，下列说法正确的是（ ） A. 磁感应强度是矢量，它的方向就是该处小磁针静止时S 极所指的方向 B. 穿过某个面的磁通量为零，则该处磁感应强度也为零 C. 磁场中某处磁感应强度越大，垂直穿过该处单位面积的磁通量越大 D. 由 可知，B 与F 成正比，与I 和L 的乘积成反比 【答案】C 【解析】 【详解】A．磁感应强度的方向就是该处小磁针静止时N 极所指的方向，故A 错误； B．穿过某个面的磁通量为零，也可能是该处磁感应强度也不为零，磁场和该面平行，故B 错误； C．根据 磁场中某处磁感应强度越大，垂直穿过该处单位面积的磁通量越大，C 正确； D． 是定义式，磁感应强度B 是磁场本身属性，与I 和L 都无关，故D 错误； 故选C。 2. 如图所示，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子分别以相同速度沿与x 轴成60° 角从原点射入磁场，则正、负电子在磁场中运动时间之比为( ) A. 1 2 ∶ B. 2 1 ∶ C. 1∶ D. 1∶1 【答案】A 【解析】 【详解】正电子进入磁场后，在洛伦兹力作用下向上偏转，而负电子在洛伦兹力作用下向下偏转。而 ，知两个电子的周期相等。正电子与y 轴正方向以30°入射，从y 轴离开磁场时，速度方向与y 轴的夹角为30°，则轨迹对应的圆心角为60°，正电子在磁场中运动时间为 同理，负电子电子从x 轴上射出磁场时，根据几何知识得知，速度与x 轴的夹角为60°，则负电子速度的偏 向角为θ2=120°，其轨迹对应的圆心角也为120°，则负电子在磁场中运动时间为 所以正电子与负电子在磁场中运动时间之比为 t1：t2=1：2 A. 1∶2 与分析相符，故A 正确。 B. 2∶1 与分析不符，故B 错误。 C. 1∶ 与分析不符，故C 错误。 D. 1∶1 与分析不符，故D 错误。 3. 如下图所示，在自行车车轮的辐条上固定有一个小磁铁，前叉上相应位置处安装了小线圈，在车前进车 轮转动过程中线圈内会产生感应电流，从垂直于纸面向里看，下列i-t 图像中正确的是(逆时针方向为正) A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】磁铁靠近线圈时，线圈中向外的磁通量增大，根据楞次定律可知感应电流产生的磁场向里，根据 安培定则可知线圈中感应电流方向为顺时针方向（负方向）；当磁铁离开线圈时，线圈中向外的磁通量减 小，根据楞次定律可知感应电流产生的磁场向外，根据安培定则可知线圈中感应电流方向为逆时针方向 （正方向），ABC 错误，D 正确。 故选D。 4. 一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴线匀速转动时产生正弦式交变电流，其电动势的变化规律 如图甲中的线a 所示，用此线圈给图乙中电路供电，发现三个完全相同的灯泡亮度均相同。当调整线圈 转速后，电动势的变化规律如图甲中的线b 所示，以下说法正确的是 A. t＝0 时刻，线圈平面恰好与磁场方向平行 B. 图线b 电动势的 瞬时值表达式为e＝40 sin( )V C. 线圈先后两次转速之比为2∶3 D. 转速调整后，三个灯泡的亮度仍然相同 【答案】B 【解析】 【分析】本题考查交变电流表达式，最大值为NBSω，由此得出改变转速后的最大值，电感和电容都对交 流电由阻碍作用。 【详解】A.t＝0 时刻电动势为0，故线圈平面恰好与磁场方向垂直，A 错误； B.由图中可知，改变后的角速度为 ，故电动势的最大值为40V，故表达式为 ，B 正确； C.由 可知线圈先后两次转速之比为 3 2 ∶； D.中转速调整后交流电的频率发生变化，电感对交变电流的阻碍减小、电容对交变电流的阻碍增大，三个 灯泡的亮度各不相同。 故选B。 5. 放在水平桌面上的物体质量为m，用一个大小为F 的水平推力推它，物体始终不动，那么时间t 内，推 力对物体的冲量大小是（g 为重力加速度）（ ） A. Ft B. mgt C. 0 D. 无法计算 【答案】A 【解析】 【详解】由冲量的定义可知，推力F 对物体的冲量大小为 故选A。 6. 图为苹果自动分拣装置，可以把质量大小不同的苹果，自动分拣开。该装置的托盘秤压在一个以O1为转 动轴的杠杆上，杠杆末端压在压力传感器R1上。当大苹果通过托盘秤时，R1所受的压力较大因而电阻较小， R2两端获得较大电压，该电压激励放大电路并保持一段时间，使电磁铁吸动分拣开关的衔铁，打开下面通 道，让大苹果进入下面通道；当小苹果通过托盘秤时，R2两端的电压不足以激励放大电路，分拣开关在弹 簧向上弹力作用下处于水平状态，小苹果进入上面通道。托盘停在图示位置时，设进入下面通道的大苹果 最小质量为M0，若提高分拣标准，要求进入下面通道的大苹果的最小质量M 大于M0，下面操作可行的是 （ ） A. 其他条件不变的情况下，只将托盘秤压在杠杆上的位置向左移动一些 B. 其他条件不变的情况下，只适当减小R2的阻值 C. 其他条件不变的情况下，只改变放大电路中电磁铁部分导线绕行的方向 D. 其他条件不变的情况下，只增大和传感器R1相连接电路中电源电动势 【答案】B 【解析】 【 分析】 【详解】A．要求进入下面通道的大苹果的最小质量M 大于M0，则要求当此大苹果通过托盘时，压力传感 器的压力与原来一致，可知其他条件不变的情况下，只将托盘秤压在杠杆上的位置向右移动一些；选项A 错误； B．因要达到题中的要求，就要使得R2两端电压保持不变，因压力越大，电阻R1越小，此时回路中的电流 越大，R2的电压就会变得更大，则要想保持R2的电压和原来一致，则只适当减小R2的阻值，选项B 正确； C．其他条件不变的情况下，只改变放大电路中电磁铁部分导线绕行的方向对磁性大小无影响，选项C 错 误； D．因要达到题中的要求，就要使得R2两端电压保持不变，因R1减小，而其他条件不变的情况下，只能减 小和传感器R1相连接电路中电源电动势，选项D 错误。 故选B。 7. 电磁波在日常生活和生产中已经被大量应用了，下面正确的是（ ） A. 机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X 射线的穿透本领 B. 银行的验钞机和家用电器的遥控器发出的光都是紫外线 C. 微波炉能快速加热食物是利用红外线具有显著的热效应 D. 手机通话使用的微波，波长比可见光短 【答案】A 【解析】 【详解】A．机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X 射线的穿透本领，故A 正确； B．遥控器采用的是红外线不是紫外线，故B 错误； C．微观炉是利用了微波的频率与水的频率相接近，从而使水振动而发热的，故C 错误； D．手机通话使用的无线电波，其波长要大于可见光，故D 错误。 故选A。 8. 某同学测定玻璃砖的折射率。如图所示，半圆形玻璃砖的直径边界为EF、半圆弧边界为ECF，CD 垂直 EF 并过圆心O。某次实验中，他沿OA 画一条直线，并在OA 线上适当位置竖直插上两枚大头针P1、P2； 放上玻璃砖后，在另一侧依次寻找合适位置竖直插上大头针P3、P4，移走玻璃砖和大头针后，过P3、 P4针孔作出直线OB，OB 可看成沿OA 入射的光透过玻璃砖后的折射光线。下列选项正确的是（ ） A. 测定折射率的表达式为 B. 作图时必需在 纸上画出EF 边界和ECF 边界 C. 沿AO 方向看去，P1会挡住P2、P3、P4 D. 实验中∠AOC 可以取0~90°之间的任意值 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A．根据折射定律，测得折射率的表达式为 故A 错误； B．作图时因是半圆形玻璃砖，光线OA 在玻璃砖上边界方向不变，故作图时只需画出EF 边界即可，故B 错误； C．由于光路可逆，从AO 方向看去，所看到的仍是线AOB，而P1会挡住P2、P3、P4，故C 正确； D．由于全反射现象，光线从玻璃砖射向空气时，当∠AOC 大于临界角时将发生全反射，无法在EF 下方无 法看到P1、P2，故D 错误。 故选C。 二、多选题（每小题4 分，共16 分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全 部选对的得4 分，选对但不全的得2 分，选错或不答的得0 分） 9. 在信息技术迅猛发展的今天，光盘是存储信息的一种重要媒体，光盘上的信息通常是通过激光束来读取 的，若激光束不是垂直入射到盘面上，则光线在通过透明介质层时会发生偏折而改变行进的方向。如图所 示为一束激光（黄、绿混合）入射到光盘面上后的折射情况，则下列说法中正确的是（ ） A. 图中光束①是黄光，光束②是绿光 B. 光束①的折射率比光束②的大 C. 若光束①、②先后通过同一双缝干涉装置，光束①条纹宽度比光束②的宽 D. 光束①、②在真空中的传播速度相同 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．①光的偏折程度较大，则折射率较大，绿光的折射率大于黄光的折射率，所以①光是绿光， ②是黄光，故A 错误，B 正确； C．绿光的波长小于黄光的波长，根据 则若①光、②光先后通过同一双缝干涉装置，光束①条纹宽度比光束②的窄，故C 错误； D．光束①、②在真空中的传播速度相同，故D 正确。 故选BD。 10. 一列沿 轴传播的简谐横波在 时刻的波形图如图甲所示。图乙表示该波传播的介质中 处的 质点的振动图像。下列说法正确的是（ ） A. 波沿 轴负方向传播 B. 波传播的速度大小为 C. 该波遇到尺寸为 的障碍物时能发生明显的衍射现象 D. 时，质点 在平衡位置 【答案】AC 【解析】 【详解】A．由图乙可知，质点a 在 时刻向y 轴正方向振动，由图甲根据同侧法可知，该简谐横波 沿x 轴负方向传播，故A 正确； B．由图甲可知，该波的波长 由图乙可知，该波的周期 波传播的速度大小为 故B 错误； C．由图甲可知，该波的波长 则该波遇到尺寸为 的障碍物时能发生明显的衍射现象，故C 正确； D．由A 分析可知，质点b 在 ，在平衡位置向下振动，由图乙可知，周期 在 时，经过了 则质点b 到达负的最大位移处，故D 错误。 故选AC。 11. 现代人越来越依赖手机，有些人喜欢躺着刷手机，经常出现手机掉落砸伤眼睛或者额头的情况。若有 一手机质量为 ，从离人额头约 的高度无初速掉落，砸到额头后手机的反弹忽略不计，额头受 到手机的冲击时间约为 。下列分析正确的是（ ） A. 手机与额头作用过程中，手机的动量变化大小约为 B. 手机对额头的冲量大小约为 C. 手机对额头的冲量方向竖直向上 D. 手机对额头的作用力大小约为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．根据自由落体运动规律，手机掉落到人额头位置时的速度为 手机与额头作用后手机的速度变为0，选取向下为正方向，所以手机与额头作用过程中动量变化为 故A 正确； B．手机与额头接触的过程中受到重力与额头的作用力，选取向下为正方向，对手机由动量定理得 代入数据得 负号表示方向竖直向上，根据力的作用是相互的，所以手机对额头的冲量大小约为0.48N·s，故B 错误； C．因为额头对手机的冲量的方向是竖直向上，所以手机对额头的冲量方向竖直向下，故C 错误； D．根据冲量定义得手机对额头的作用力大小约为 故D 正确。 故选AD。 12. 如图所示为无线充电原理图，由与充电基座相连的送电线圈和与手机电池相连的受电线圈构成。当送 电线圈通入周期性变化的电流时，就会在受电线圈中感应出电流，从而实现为手机充电。在充电过程中（ ） A. 送电线圈中产生周期性变化的磁场 B. 送电线圈中产生均匀变化的磁场 C. 送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递 D. 手机电池是直流电源，所以受电线圈输出的是恒定电流 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．送电线圈通入周期性变化的电流，则送电线圈中产生周期性变化的磁场，故A 正确，B 错误； C．无线充电是利用电磁感应原理，所以送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递，故C 正确； D．周期性变化的磁场会产生周期性变化的电流，受电线圈输出的不是恒定电流，故D 错误。 故选AC。 第II 卷（非选择题） 三、实验题（共20 分，每空2 分） 13. 利用双缝干涉测光的波长的实验中，双缝间距 ，双缝到光屏间的距离 ，用某种 单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中A、B 位置时游标卡尺读数也由图中所给出，则： （1）分划板在图中A、B 位置时游标卡尺读数分别如图所示，则相邻两条纹间距 _____ ； （2）波长的表达式 _______（用 、L、d 表示），该单色光的波长 _____ ； （3）若改用频率较低的单色光照射，得到的干涉条纹间距将_______（填“变大”、“不变”或“变 小”）。 【答案】 ①. 0.75 . ② . ③600 . ④变大 【解析】 【分析】 【详解】（1）[1]A 位置游标卡尺的读数为 B 位置游标卡尺的读数为 相邻亮条纹的间距为 （2）[2]根据 知，波长的表达式 [3]波长为 （3）[4]若改用频率较低的单色光照射，则其波长变长，根据 知干涉条纹的间距变大。 14. 在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，已知当电流从灵敏电流计G 左端流入时，指针向左偏转。 将灵敏电流计G 与线圈L 连接，线圈上导线绕法如图所示。 （1）将磁铁N 极向下从线圈L 上方竖直插入L 时，灵敏电流计G 的指针将___________偏转（选填“向 左”、“向右”或“不”）。 （2）当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L 时，a 点电势___________b 点电势（填“高于”、“等于”或 “低于”）。 【答案】 ①. 向左 ②. 高于 【解析】 【分析】 【详解】[1]螺线管中磁场方向向下，并且磁通量增大，根据楞次定律，感应电流从灵敏电流计G 左端流入， 则指针向左偏转。 [2]螺线管中磁场方向向上，并且磁通量减小，根据楞次定律，感应电流从灵敏电流计G 左端流入，则a 点 电势高于b 点电势。 15. 如图甲所示，在“用两小球探究碰撞中的不变量”的实验中。 （1）安装和调整实验装置的要求是：①斜槽末端的切线必须_______；②入射小球和被碰小球在碰撞瞬间 球心必须在_______。 （2）实验得到小球的落点情况如图乙所示，图中O 是水平槽末端口在记录纸上的垂直投影点，P 为未放 小球B 时，A 球平均落点，M 为与B 球碰后，A 球的平均落点，N 为被碰球B 的平均落点。若碰撞中的不 变量是两球各自质量与速度乘积之和，则入射小球与被碰小球的质量之比为 _______。 【答案】 ①. 水平 ②. 同一水平高度 ③. 4∶1 【解析】 【详解】（1）[1]要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平。 [2] 要保证碰撞后都做平抛运动，两球要发生正碰，碰撞的瞬间，入射球与被碰球的球心应在同一水平高 度。 （2）[3] 根据实验原理可得 m1v0=m1v1+m2v2 又因下落时间相同，即可求得 m1OP=m1OM+m2ON 由图乙可知：OM=15.5cm、OP=25.5cm、ON=40.0cm，代入可得 m1∶m2=4∶1 16. 在“用单摆测定重力加速度”的实验中，采用了以下几种不同的测量摆长的方法，其中正确的是（ ） A. 装好单摆，用力拉紧摆线，用米尺测量摆线长度，然后加上摆球半径 B. 用手托住摆球使其静止，用米尺直接测出悬点到球心的距离 C. 让单摆自然下垂，用米尺测出摆线长度，然后加上摆球的半径 D. 把单摆取下并放于桌面上，用米尺测出摆线长，然后加上摆球的半径 【答案】C 【解析】 【详解】测量摆长时，应使单摆自然下垂，用米尺测量出摆线长度，然后加上摆球的半径，故C 正确， ABD 错误。 故选C。 四、解答题(共32 分，17 题14 分，18 题18 分） 17. 如图所示，竖直平面内的四分之一圆弧轨道下端与水平桌面相切，小滑块A 和B 分别静止在圆弧轨道 的最高点和最低点。现将 A 无初速释放，A 与B 碰撞后结合为一个整体，并沿桌面滑动。已知圆弧轨道光 滑，半径R=0.2m；A 和B 的质量均为m=0.1kg，A 和B 整体与桌面之间的动摩擦因数μ =0.2。取重力加速 度 g =10m/s2。求： （1）与B 碰撞前瞬间A 对轨道的压力N 的大小； （2）碰撞过程中A 对B 的冲量I 的大小； （3）A 和B 整体在桌面上滑动的距离l。 【答案】（1）3N；（2） ；（3）0.25m 【解析】 【详解】（1）滑块A 下滑的过程，机械能守恒，则有 ， 滑块A 在圆弧轨道上做圆周运动，在最低点，由牛顿第二定律得 两式联立可得 FN=3N 由牛顿第三定律可得，A 对轨道的压力 N=FN=3N （2）AB 相碰，碰撞后结合为一个整体，由动量守恒得 mv=2mv′ 对滑块B 由动量定理得 （3）对AB 在桌面上滑动，水平方向仅受摩擦力，则由动能定理得 解之得 l=0.25m 18. 如图1 所示，两条足够长的平行金属导轨间距为0.5m，固定在倾角为37°的斜面上。导轨顶端连接一个 阻值为1 的电阻。在MN 下方存在方向垂直于斜面向上、大小为1T 的匀强磁场。质量为0.5kg 的金属棒 从AB 处由静止开始沿导轨下滑，其运动过程中的v-t 图象如图2 所示。金属棒运动过程中与导轨保持垂直 且接触良好，不计金属棒和导轨的电阻，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。 (1)求金属棒与导轨间的动摩擦因数； (2)求金属棒在磁场中能够达到的最大速率； (3)已知金属棒从进入磁场到速度达到5m/s 时通过电阻的电荷量为1.3C，求此过程中电阻产生的焦耳热。 【答案】（1）0.25；（2）8m/s；（3）2.95J 【解析】 【详解】（1）由图2 可知，金属棒在0-1s 内做初速度为0 的 匀加速直线运动，1s 后做加速度减小的加速运 动，可知金属棒第1s 末进入磁场。 在0-1s 过程中，由图2 可知，金属棒的加速度 ① 在这个过程中，沿斜面只有重力的分力和滑动摩擦力，根据牛顿第二定律有 ② 由①②式解得，金属棒与导轨间的动摩擦因数 ③ （2）金属棒在磁场中能够达到的最大速率时，金属棒处于平衡状态，设金属棒的最大速度为 金属棒切割磁感线产生的感应电动势为 ④ 根据闭合回路欧姆定律有 ⑤ 根据安培力公式有 ⑥ 根据平衡条件有 ⑦ 由③④⑤⑥⑦式解得 ⑧ （3）根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律，可得金属棒从进入磁场通过电阻的电荷量为 ⑨ 解得，金属棒在磁场下滑的位移 ⑩ 由动能定理有 ⑪ 此过程中电阻产生的焦耳热等于克服安培力做的功 ⑫ 由⑩⑪⑫式解得，此过程中