湖南省长沙市长郡中学2021-2022学年高二 （下）期末物理试卷

长郡中学2021—2022 学年度高二第二学期期末考试 物理 时量：75 分钟 满分：100 分 第Ⅰ卷选择题（共44 分） 一、单选题（本题共6 小题，每小题4 分，共24 分．每小题给出的四个选项中， 只有一个选项正确） 1．下列关于教材中三幅插图的说法正确的是（ ） A．图甲中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且和磁铁转得一样快 B．图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中产生大量热量，从而冶炼 金属 C．丙是回旋加速器的示意图，当增大交流电压时，粒子获得的最大动能也会增大法正确 的 D．丙是回旋加速器的示意图，当增大交流电压时，粒子获得的最大动能不会增大 2．如图为某校学生跑操的示意图，跑操队伍宽 ，某时刻队伍前排刚到达出口的B 端，正在A 点的体育老师准备从队伍前沿直线匀速横穿到达对面出口BC，且不影响跑操队 伍，已知学生跑操的速度 出口BC 宽度 ，D 为BC 的中点，则以下说法正 确的是（ ） A．体育老师只能沿直线AC 到达出口 B．体育老师可能沿直线AD 到达出口 C．体育老师的速度一定为 D．体育老师到达对面出口的时间可能大于 3．某同学设计了一个充电装置，如图所示，假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正 弦式交流电，周期为螺线管 ，电压最大值为 ，理想变压器原线圈接螺线管，副 线圈接充电电路，原，副线圈匝数比为1：60，下列说法正确的是（ ） A．交流电的频率为 B．副线圈两端电压最大值为 C．变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关 D．充电电路的输入功率大于变压器的输入功率 4．钳形电流表是电机运行和维修工作中最常用的测量仪表之一，其工作部分主要由一只电 流表和电流互感器组成．电流互感器铁芯制成活动开口，且成钳形，用手柄来控制开合， 图1、图2 分别为此电流表的实物图和内部结构图，则下列说法正确的是（ ） A．测量电流时，需要断开电路将此钳形电流表串接在电路中 B．钳口是否闭合紧密对电流的测量值不会有影响 C．钳形电流表测电流时相当于降压变压器 D．如果通电导线在钳形口多绕几圈，则电流测量值会变大 5．红宝石激光器的工作物质红宝石是含有铬离子的三氧化二铝晶体，利用其中的铬离子产 生激光．铬离子的能级图如图所示， 是基态的能量， 是亚稳态的能量， 是激发态 的能量．若以脉冲氙灯发出的波长为 的绿光照射晶体．处于基态的铬离子受到激发而跃 迁到激发态．然后自发地跃迁到亚稳态，释放波长为 的光子．处于亚稳态的离子跃迁到 基态时辐射出的光就是激光，这种激光的波长 为（ ） A． B． C． D． 6．如图所示，A、B 两物体相距 ，物体A 以 的速度向右匀速运动，而物 体B 此时的速度 ，只在摩擦力作用下向右做匀减速运动，加速度 ， 那么物体A 追上物体B 所用的时间为（ ） A．7s B．8s C．9s D．10s 二、多选题（本题共4 小题，每小题5 分，共20 分．每小题给出的四个选项中， 有多个选项正确，全部选对的得5 分，选对但不全的得3 分，选错或不选的得0 分） 7．2021 年1 月3 日消息，诺贝尔官方称居里夫人的“笔记”仍具有放射性，还将持续 1500 年．关于放射性元素、衰变和半衰期，下列说法正确的是（ ） A．居里夫人的笔记本，经过两个半衰期，质量仅剩下原来的四分之一 B．放射性元素的半衰期不仅与核内部本身因素有关，还与质量有关 C．一个放射性原子核，每发生一次 衰变，它的中子数减少一个，质子数增加一个 D． 衰变成 要经过8 次 衰变和6 次 衰变 8．如图甲所示，用瓦片做屋顶是我国建筑的特色之一．铺设瓦片时，屋顶结构可简化为图 乙所示，建筑工人将瓦片轻放在两根相互平行的檩条正中间，若瓦片能静止在檩条上．已 知檩条间距离为d，以下说法正确的是（ ） A．减小檩条间的距离d 时，瓦片可能会下滑 B．减小檩条间的距离d 时，瓦片与檩条间的弹力变大 C．减小檩条间的距离d 时，瓦片与檩条间的弹力变小 D．增大檩条间的距离d 时，瓦片与檩条间的摩擦力变大 9．如图所示，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．其 中， 和 为等温过程， 和 为绝热过程（气体与外界无热量交 换）．这就是著名的“卡诺循环”．该循环过程中，下列说法正确的是（ ） A． 过程中，气体对外界做功 B． 过程中，气体分子的平均动能增大 C． 过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多 D． 过程中，气体放热 10．高压输电可大幅度节能，我国已建成投运8 项 特高压交流工程和11 项 特高压直流工程．中国全面掌握了特高压核心技术，成为世界首个也是唯一成功 掌握并实际应用特高压技术的国家．某小型水电站的电能输送示意图如图甲所示，发电机 输出的电压恒定，通过升压变压器 和降压变压器 向用户供电，已知输电线的总电阻为 R ，降压变压器 的原，副线圈匝数之比为4：1，它的副线圈两端的交变电压如图乙所示， 若将变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是（ ） A．降压变压器 原线圈的输入电压为 B．降压变压器 的输入功率与输出功率之比为4 1 ﹔ C．当用户端用电量增大时，输电线上损耗的功率减小 D．当用户端用电量增大时，发电厂输出的功率也增大 三、非选择题（本题共5 小题，第11 题9 分，12 题7 分，13 题12 分，14 题13 分，15 题15 分，共56 分） 11．（9 分）用雷达探测一高速飞行器的位置．从某时刻 开始的一段时间内，该飞 行器可视为沿直线运动，每隔 测量一次其位置，坐标为x，结果如下表所示： 0 1 2 3 4 5 6 0 507 1094 1759 2505 3329 4233 回答下列问题： （1）根据表中数据可判断该飞行器在这段时间内近似做匀加速运动，判断的理由是：____ _____﹔ （2）当 时，该飞行器速度的大小 _________ ； （3）这段时间内该飞行器加速度的大小 __________ （保留2 位有效数字）． 12．（7 分）我国“蛟龙”号载人潜水器下潜超过七千米，再创载人深潜新纪录．在某次 深潜实验中，“蛟龙”号探测到 深处的海水温度为 ．某同学利用该数据来研 究气体状态随海水深度的变化．如图所示，导热良好的汽缸内封闭一定质量的气体，不计 活塞的质量和摩擦，汽缸所处海平面的温度 ，压强 ，封闭气体的体 积 ，如果将该汽缸下潜至 深处，此过程中封闭气体可视为理想气体． （1）下潜过程中封闭气体_____（选填“吸热”或“放热”），传递的热量_______（选填 “大于”或“小于”）外界对气体所做的功． （2）求 深处封闭气体的体积为________ （ 相当于10m 深的海水产生的压 强）． 13．（12 分）如图所示．质量 的来块套在水平固定杆上，并用轻绳与质量 的小球相连．现用跟水平方向成60°角的力 拉着小球并带动木块一起 向右匀速运动．运动中M、m 的相对位置保持不变， ．在运动过程中，求： （1）轻绳与水平方向的夹角 ； （2）木块M 与水平杆间的动摩擦因数 ． 14．（13 分）如图，一个内壁光滑且导热的圆柱形汽缸静止在一水平面上．缸内有一质量 的活塞封闭一定质量的理想气体．汽缸右下端有一个关闭的小阀门K．一劲度系 数 的弹簧一端与活塞相连，另一端固定在O 点．整个装置都处于静止状态， 此时弹簧刚好处于原长，活塞到汽缸底部的高度为 ．已知活塞的面积为 ．大气压恒为 ，重力加速度 （1）求缸内气体的压强 ﹔ （2）缓慢打开阀门K，当活塞稳定时，汽缸内剩余的气体为原来的几分之几? 15．（15 分）已知冲击电流计D 的内阻为R，通过的电量q 与冲击电流计光标的最大偏转 量 成正比，即 （k 为电量冲击常量，是已知量）．如图所示，有两条光滑且电 阻不计的足够长金属导轨MN 和PQ 水平 放置，两条导轨相距为L，左端MP 接有冲击电流计D．EF 的右侧有方向竖直向下的匀强 磁场．现有长度均为L，电阻均为R 的导体棒ab 与cd 用长度也为L 的绝缘杆组成总质量为 m 的“工”字形框架．现让“工”字形框架从EF 的左边开始以初速度 （大小未知）进 入磁场，当cd 导体棒到达EF 处时速度减为零，冲击电流计光标的最大偏转量为d，不计 导体棒宽度，不计空气阻力，试求： （1）在此过程中，通过ab 导体棒的电荷量 和磁场的磁感应强度B 的大小， （2）在此过程中，“工”字形框架产生的总焦耳热Q． 长郡中学2021—2022 学年度高二第二学期期末考试 物理参考答案 一、二、选择题 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D B B D A B CD AC ACD AD 1．D 2．B 3．B【解析】周期是 ，频率是 ，故A 错误；由理想变压器原理可 知 解得，副线圈两端的最大电压为 ，故B 正确；根据法拉第电 磁感应定律可知，永磁铁磁场强，线圈中产生的感应电动势越大，变压器的输入电压会越 大，故C 错误；由理想变压器原理可知，充电电路的输入功率等于变压器的输入功率，故 D 错误． 4．D【解析】钳形电流表通过打开铁芯将导线圈入其中，不需要断开电路，故A 错误；若 钳口未闭合，则会出现漏磁，原副线圈的磁通量不同造成测量值变小，故B 错误；该电表 原线圈为单匝，是升压变压器，故C 错误；若原线圈多绕几圈，则 增大，副线圈电流增 大，最终导致电流测量值增大，故D 正确．故选D． 5．A【解析】由题意和玻尔原子理论可知： 联立可得这种激光的波长： ． 6 ．B 【解析】物体B 停止时， ，因为 ，说明B 停止运动时A 还没追上B，根据 ，可 得 ，选项B 正确． 7．CD【解析】放射性元素经过两个半衰期，质量仅剩下原来的四分之一，笔记本的质量 不变，A 错误；放射性元素的半衰期是由核内自身的因素决定的，与质量无关，B 错误； 衰变实质上是原子核内的一个中子变为一个质子，同时释放出一个电子的过程，因此发 生一次 衰变，质子数增加一个，中子数减少一个，C 正确；根据质量数和电荷数守恒， 可得． 衰变成 要经过8 次 衰变和6 次 衰变，D 正确．故选CD． 8．AC【解析】檩条给瓦片的支持力如图所示，两檩条给瓦片的支持力与檩条垂直向上的 夹角为 ，则有 ，减小檩条间的距离d 时，夹角 变小，则两檩条 给瓦片的支持力F 变小，故瓦片与檩条间的弹力变小，最大静摩擦力变小，则瓦片可能下 滑，故AC 正确，B 错误；由以上分析可知，增大檩条间的距离d 时，夹角 变大，瓦片 与檩条间的弹力变大，最大静摩擦力变大，则瓦片不可能下滑，处于静止状态，则根据平 衡条件可知，瓦片与檩条间的摩擦力将总等于 保持不变，故D 错误．故选AC． 9．ACD【解析】 过程中，温度不变，体积增大，气体对外界做功，故A 正确； 过程中，绝热膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减 小，故B 错误； 过程中，等温压缩，体积变小，分子数密度变大，分子平均速度 不变，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，故C 正确； 过程中，气体内 能不变，体积减小，外界对气体做功，则气体放热，故D 正确；故选ACD． 10．AD【解析】由图像得到，降压变压器副线圈两端交变电压 ， 有效值为220V，降压变压器原、副线圈匝数之比为4 1 ∶，故降压变压器 原线圈的输入 电压为： ，故A 正确；降压变压器为理想变压器，故输入功率与输出功 率之比为1 1 ∶，故B 错误；输出功率增大，则输电线上的电流增大，输电线上损耗的功率 增大，故C 错误；用户消耗的功率等于发电机的输出功率减去输电线上损失的功率，输出 和损失的功率都增大，故发电机输出功率增大，故D 正确． 三、非选择题（本题共5 小题，第11 题9 分，12 题7 分，13 题12 分，14 题13 分，15 题15 分，共56 分） 11．（9 分）（1）相邻 内的位移之差接近 （3 分） （2）547（3 分） （3）79（3 分） 【解析】（1）第 内的位移 ，第 内的位移 ，第 内的位移 ，第 内的位移 ，第 内的位移 ，第 内的位移 ，则相邻 内的位移之 差接近 ，可以判断飞行器在这段时间内做匀加速运动； （2）当 时飞行器的速度等于 内的平均速度，则 （3）根据 12．（7 分）（1）放热（2 分）大于（2 分） （2） （3 分） 【解析】（1）下潜过程中温度降低，则 ，气体体积减小，则 ，由 知， ，放热，且 ． （2）当汽缸下潜至 时，设封闭气体的压强为p，温度为T，体积为V，由题意可知 根据理想气体状态方程得 代入数据得 ． 13．（12 分）【解析】（1）小球的受力如图甲所示，由平衡条件得 水平方向： （2 分） 竖直方向： （2 分） 解得 （2 分） （2）将木块、小球看作整体，受力如图乙所示，由平衡条件得 水平方向： （2 分） 竖直方向： （2 分） 解得 （2 分） 14．（13 分）【解析】（1）弹簧刚好处于原长，对活塞，由平衡条件得 （2 分） 代入数据解得 （3 分） （2）打开阀门K 活塞稳定时汽缸内气体的压强 ， 设弹簧的伸长量为x，对活塞，由平衡条件得 代入数据解得 （2 分） 缸内气体初状态的压强 体积 气体温度不变，由玻意耳定律得 代入数据解得，气体的体积 （3 分） 当活塞稳定时 （3 分） 15．（15 分）【解析】1）由题意可知在框架进入磁场过程中，通过电流计D 的电荷量为 ① 因为电流计D 的内阻和cd 阻值相同，根据并联电路分流规律可知通过D 和cd 的电量相等， 而此过程中ab 相当于干路上的电源，所以有 ② （3 分） 回路的总电阻为 ③ 根据法拉第电磁感应定律，闭合电路欧姆定律以及电流的定义式综合有 ④ （2 分） 联立②③④解得 ⑤ （2 分） （2）在框架进入磁场过程中，根据动量定理有 ⑥ 联立③④⑤⑥解得 ⑦ （2 分） 回路产生的总焦耳热为 （2 分） 由于通过ab 的电流大小始终等于通过cd 和D 的电流大小的2 倍，则根据焦耳定律可推知 ⑨ ⑩ （2 分） 所以 ⑪ （2 分）