2021-2022学年广东省汕尾市高二（下）期末物理试卷（含解析）

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2021-2022学年广东省汕尾市高二（下）期末物理试卷

第I卷（选择题）

一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）

1. 如图所示，把一条导线平行地放在磁针的上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转．这一现象(    )

A. 最早是法拉第发现的
B. 表明电流有磁效应
C. 表明利用磁场可以生电
D. 表明磁针极一定垂直于纸面向外转

2. “停课不停学”，张老师在家将手机夹在支架上进行网课直播教学，当支架由图甲调整为图乙状态后，支架对手机的作用力(    )

A. 大小、方向均发生变化 B. 大小不变，方向发生变化
C. 方向不变，大小发生变化 D. 大小、方向均未发生变化

3. 神舟十三号载人飞船与空间站“天和”核心舱成功交会对接后，航天员进驻“天和”核心舱，开启为期个月的在轨驻留．已知“天和”核心舱在距离地面高度为的轨道上做匀速圆周运动如图，地球半径约为，地球表面的重力加速度为，则下列说法正确的是(    )

A. 载人飞船需先进入空间站轨道，再加速追上空间站完成对接
B. “天和”核心舱绕地球运动的速度大于
C. “天和”核心舱的角速度大于地球自转的角速度
D. “天和”核心舱的轨道平面一定与赤道平面重合

4. 如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，正极板与静电计连接，负极板接地，两板间有一个负试探电荷固定在点，正极板保持不动，将负极板缓慢向左平移一小段距离，以表示两板间的电场强度，表示该试探电荷在点的电势能，表示静电计指针的偏角，表示平行板电容器两端的电压．则下列说法正确的是(    )

A. 减小 B. 增大 C. 增大 D. 变大

5. 一列沿轴负方向传播的简谐横波在时刻的波形如图甲，位于处的质点的振动图象如图乙，则下列说法正确的是(    )

A. 该简谐横波的波速为
B. 质点在内通过的路程为
C. 时刻，质点的加速度最大
D. 质点的位移随时间变化的关系式为

6. 如图所示为回旋加速器的示意图，用回旋加速器加速某带电粒子时，匀强磁场的磁感应强度为，高频交流电周期为设形盒半径为，不计粒子在两极板间运动的时间，则下列说法正确的是(    )

A. 为了保证粒子在电场中不断被加速，粒子做圆周运动的周期应该为
B. 被加速的粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而增大
C. 增大加速电场的电压，其余条件不变，带电粒子在形盒中运动的时间变短
D. 若只增大交流电源的电压，则粒子的最大动能将增大
 

7. 图甲是深油特别合作区的某降压变压器配电设备，图乙是通过降压变压器给用户供电的电路示意图。表示输电线的总电阻，假设用户端为纯电阻用电器，总电阻为，若将变压器视为理想变压器，电表视为理想电表，输入电压恒定，当用户使用的用电器增多时，则(    )

A. 用电器两端的电压减小 B. 电流表示数减小
C. 用户总电阻增大 D. 电压表示数增大

二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）

8. 如图是静电除尘器除尘原理图，、是直流高压电源的两极，通过某种机制使电场中的尘埃带上负电荷，在静电力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的．图示位置的、、三点在同一直线上，且下列判断正确的是(    )

A. 是直流高压电源的负极
B. 电场中点的电势高于点的电势
C. 同一个点电荷在电场中的点受到的静电力小于在点受到的静电力
D. 电场中、间的电势差小于、间的电势差

9. 引体向上是高中学生体质健康标准的测试项目之一．如图甲所示，质量为的某同学，双手抓住单杠做引体向上，在竖直向上运动过程中，其重心的速率随时间变化的图像如图乙所示，取，由图像可知(    )

A. 时，他正处于超重状态
B. 时，他的加速度约为
C. 时，他受到单杠的作用力的大小为
D. 时，他正处于超重状态

10. 在奥运会赛场上米跨栏比赛激动人心，运动员采用蹲踞式起跑，在发令枪响后，左脚迅速蹬离起跑器，在向前加速的同时提升身体重心。如图所示，假设质量为的运动员，在起跑时前进的距离内，重心升高量为，获得的速度为，阻力做功为，则在此过程中(    )

A. 运动员的机械能增加了
B. 运动员的机械能增加了
C. 运动员的重力做功为
D. 运动员自身做功

第II卷（非选择题）

三、实验题（本大题共2小题，共16.0分）

11. 如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率．在平铺的臼纸上垂直于纸面插大头针、确定入射光线，并让入射光线过圆心，在玻璃砖图中实线部分另一侧垂直于纸面插大头针，使挡住、的像，连接图中为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，、分别是入射光线、折射光线与圆的交点，、均垂直于法线并分别交法线于、点．
    设的长度为，的长度为，的长度为，的长度为，、的长度均为，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量______选填“”“”“”或“”的长度，则玻璃砖的折射率可表示为______．
    该同学在捅大头针前不小心将玻璃砖以为圆心逆时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将______选填“偏大”“偏小”或“不变”．
12. 某同学用图甲所示的电路描绘额定电压为小灯泡的伏安特性图线，并研究小灯泡实际功率及灯丝温度等问题．
    根据图甲，将图乙中的实验仪器连成完整的实验电路．
    按照图甲连线后，闭合开关，小灯泡闪亮一下后熄灭，观察发现灯丝被烧断，原因可能是______填正确答案标号．
    A.电流表短路
    B.滑动变阻器的滑片接触不良
    C.滑动变阻器滑片的初始位置在端
    已知小灯泡的灯丝在时的电阻是，并且小灯泡灯丝电阻值与灯丝温度的关系为，为比例常数．根据图丙小灯泡的图线，灯泡正常工作时的电阻为______，估算小灯泡正常工作时灯丝的温度约为______
    
    根据图丙可知，当小灯泡的电压为时，功率为，当电压为时小于额定电压，实际功率______选填“大于”“等于”或“小于”．

四、计算题（本大题共3小题，共38.0分）

13. 如图所示，质量为的木板静止在光滑的水平面上，一个质量为的物块可视为质点静止在木板上的端，已知物块与木板间的动摩擦因数为现有一质量为的子弹可视为质点以初速度水平向右射入物块并穿出，已知子弹穿出物块时的速度为，子弹穿过物块的时间极短，不计空气阻力，重力加速度为求：
    子弹刚穿出物块时，物块的速度大小；
    子弹穿出物块后，为了保证物块不从木板的端滑出，木板的长度至少多大？

14. 如图所示，竖直固定的两根足够长的光滑金属导轨相距为，一理想电流表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直．在距磁场上边界处由静止释放一质量为、有效电阻为的导体棒．导体棒进入磁场后，流经电流表的电流逐渐减小，最终稳定为，整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻．求：
    磁感应强度的大小；
    电流稳定后，导体棒运动速度的大小；
    流经电流表电流的最大值．

15. 如图所示，两足够长的平行边界、区域内，有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为，两平行金属板、之间的电压为，一质量为、带电量为的粒子不计重力，由板中央处点由静止释放，经板上的小孔射出后，垂直进入磁场，且进入磁场时与边界成角．求：
    粒子在磁场中做圆周运动的半径；
    若粒子恰好不从边界离开磁场，求两边界、间的距离；
    若将两平行金属板、之间的电压词为原来的倍，粒子仍然恰好不从边界离开磁场，保持其他条件不变，只改变磁感应强度大小，求两次磁感应强度的比值：。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：、当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转，说明电流产生了磁场，这是电流的磁效应，最早是奥斯特发现的，故AC错误，B正确；
D、根据右手螺旋定则，可知通电直导线下方的磁场垂直纸面向里，所以磁针极垂直纸面向内偏转，故D错误。
故选：。
本实验是年丹麦物理学家奥斯特发现电流磁效应的实验，明确该实验的意义是说明了电流的磁效应。
本题考查物理学史．在电磁学中有很多著名物理学家和经典的实验要记牢，并掌握好安培定则的内容。
 

2.【答案】 

【解析】解：以手机为研究对象，手机受到向下的重力和支架对它的作用力处于平衡状态，所以手机受到的力的合力为零，则支架对手机的作用力总是竖直向上，大小等于重力，其大小和方向都不变化，故ABC错误，D正确。
故选：。
以手机为研究对象，分析手机受到的作用力，根据平衡条件分析支架对手机的作用力大小和方向的特点。
解决该题需要明确知道手机的合力为零，则支架对手机的作用力和重力总满足大小相等，方向相反。
 

3.【答案】 

【解析】解：、若载人飞船先进入空间站轨道，加速后会做离心运动飞到更高的轨道，无法与空间站完成对接；所以载人飞船需先进入低于空间站轨道，再加速追上空间站完成对接，故A错误；
B、是地球的第一宇宙速度，第一宇宙速度等于卫星贴近地面做匀速圆周运动的环绕速度，由万有引力提供向心力有：，解得：，所以“天和”核心舱绕地球运动的速度小于，故B错误；
C、由万有引力提供向心力有：，解得：，“天和”核心舱的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，所以“天和”核心舱的角速度大于地球同步卫星的角速度，而地球同步卫星的角速度与地球自转的角速度相同，则“天和”核心舱的角速度大于地球自转的角速度，故C正确；
D、“天和”核心舱需要经过中国上空，所以“天和”核心舱的轨道平面一定不与赤道平面重合，故D错误。
故选：。
根据变轨原理分析选项；第一宇宙速度等于卫星贴近地面做匀速圆周运动的环绕速度，由万有引力提供向心力分析速度大小；由万有引力提供向心力得到角速度表达式进行分析；“天和”核心舱的轨道平面不与赤道平面重合。
本题主要是考查万有引力定律及其应用，解答本题的关键是能够根据万有引力提供向心力结合向心力公式进行分析，掌握变轨原理。
 

4.【答案】 

【解析】解：、将负极板缓慢向左平移一小段距离，两极板间的距离增大，根据电容的决定式可知，电容减小，而电容器的电荷量保持不变，则根据公式可知，增大，因此静电计的指针夹角变大，故A错误，C正确；
D、根据板间场强的计算公式

可知不变，故D错误；
B、点到负极板距离增大，根据公式可知，点的电势增大，负电荷在点的电势能减小，故B错误；
故选：。
此过程中电荷量保持不变，根据电容的决定式和比值定义式分析出和的变化，结合场强的计算公式和电势能的计算公式完成分析。
本题主要考查了电容器的动态分析，熟悉电容的决定式和比值定义式，从而分析出电容和电压的变化，结合电势的变化和电荷的电性得出电势能的变化。
 

5.【答案】 

【解析】解：、由图甲可知该简谐横波的波长为，由图乙可知该简谐横波的周期为，故波速，故A错误；
B、质点的振幅为，质点在内通过的路程为，故B错误；
C、时刻，质点位于平衡位置，加速度为零，故C错误；
D、时刻质点的振动方向沿轴正方向，则质点的位移随时间变化的关系式为，故D正确。
故选：。
根据波动图像读出该波的波长，根据振动图像读出周期，从而求出波速；根据时间与周期的倍数关系求解质点在内通过的路程；根据时刻，质点的位置分析其加速度大小；由振动图像判断时刻点的起振方向，结合振幅和周期写出质点的位移随时间变化的关系式。
本题考查基本的读图能力，由波动图象读出波长，由振动图像读出周期，由波的传播方向，根据振动图象判断质点的振动方向等等都是基本功，要加强训练，熟练掌握。
 

6.【答案】 

【解析】解：、为了保证粒子在电场中不断被加速，粒子做圆周运动的周期应与交流电周期相同为，故A错误；
B、根据可知被加速的粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期不变，故B错误；
C、增大加速电场的电压，其余条件不变，每次加速后粒子获得的动能增加，但最终的动能不变，故在电场中加速的次数减少，带电粒子在形盒中运动的时间变短，故C正确；
D、粒子在回旋加速器中有，解得，所以只增大交流电源的电压，则粒子的最大动能将不变，故D错误。
故选：。
带电粒子在回旋加速器中运动的频率与交变电场的周期相等；根据周期公式分析周期的变化；写出粒子最后从形盒射出时的动能表达式可以得到最后的动能大小与加速电压无关，与磁场的强弱有关。
关键是写出粒子从形盒射出时的动能表达式，从而可以判断与之有关的物理量。另外要知道粒子在磁场中做圆周运动的周期等于交变电场的周期。
 

7.【答案】 

【解析】解：、当用户的用电器增加时，则根据并联电路的特点可知，用户总电阻减小，故C错误；
D、电压表测量的是副线圈两端的电压，因为原副线圈匝数和原线圈电压都保持不变，所以副线圈的电压也保持不变，即电压表示数不变，故D错误；
A、由上述分析可知，副线圈的电阻减小，则副线圈中的电流变大，因此两端的电压变大，电压表示数不变，则用电器两端的电压降低，故A正确；
B、因为副线圈的电阻减小，电流增大，则根据公式可知，副线圈的功率增大，而原副线圈的功率相等，则原线圈的功率也增大，原线圈两端电压不变，则电流表示数增大，故B错误。
故选：。
根据电路的特点分析出电路中电阻的变化，从而得出电流和电功率的变化，结合电路特点分析出用电器两端的电压变化。根据原副线圈的功率相等的特点结合公式分析出原线圈电流的变化。
本题主要考查了变压器的构造和原理，根据电阻的变化和欧姆定律得出电流的变化，结合变压器两端的电学物理量的关系即可完成分析。
 

8.【答案】 

【解析】解：、因为尘埃带负电，且向集尘器移动，所以是直流高压电源的正极，故A错误；
B、根据为直流电源的正极，所以电场方向由集尘极指向放电极，故电场中点电势高于点电势，故B错误；
C、同一个点电荷在电场中所受的电场力，因为点更靠近放电极所以点的电场线更加密，即点电场强度更大，所以同一个电荷在电场中点受到的电场力小于点受到的电场力，故C正确；
D、因为电场中不是匀强电场，靠近放电极的电场强度更大，又因为，所以电场中、间的电势差小于、间的电势差，故D正确；
故选：。
根据电场强度、电势、电势差的定义以及带负电的点电荷的运动情况可知，是直流高压电源的正极，点电势高于点电势，同一个点电荷在电场中所受的电场力，所以同一个电荷在电场中点受到的电场力小于点受到的电场力，，所以电场中、间的电势差小于、间的电势差。
本题结合静电除尘器考查了电场、电势、以及带电粒子在电场中的受力情况，通过分析电场强度与电势之间的关系，可得出正确答案。
 

9.【答案】 

【解析】解：、 时他向上加速运动，加速度方向向上，他处于超重状态，故A正确；
B、根据速度时间图像斜率表示加速度可知， 时，由，故他的加速度约为，故B正确；
C、当 时，他的速度达到最大值，图线斜率为零，表示加速度为，他受到的单杠的作用力刚好等于重力，故C正确；
D、当 时，他向上做减速运动，加速度方向向下，他处于失重状态，故D错误。
故选：。
根据加速度方向分析人的运动状态；速度时间图像的斜率表示加速度，根据图像求出某一时刻的加速度，再根据牛顿第二定律求出单杠对该同学的作用力即可。
解答本题的关键是知道速度时间图象的斜率表示加速度，能根据图象求出加速度，并能结合牛顿第二定律求解。
 

10.【答案】 

【解析】解：、由题，运动员的重心升高量为，获得的速度为，则其机械能增加量为故A正确，B错误；
C、运动员的重心升高量为，重力做负功，为故C错误。
D、根据动能定理得：，得到故D正确。
故选：。
根据功能关系分析运动员机械能的增加量。根据动能定理研究运动员动能的增加量。根据运动员重心上升的高度，求解重力做功。
本题运用功能关系分析运动员机械能的变化和运动员的做功。运动员的重心升高时，重力对运动员做负功。
 

11.【答案】和   偏小 

【解析】解：根据折射定律得，，所以需要测量的物理量为和，玻璃砖的折射率可表示为
该同学在插大头针前不小心将玻璃砖以为圆心逆时针转过一小角度，折射光线将逆时针转动，而作图时仍以为边界，为法线，则入射角不变，折射角增大，由折射率公式可知，测得玻璃砖的折射率将偏小．
故答案为：和，；偏小。
根据折射定律得出折射率的表达式，从而确定需要测量的物理量．
根据折射定律分析误差。
本题考查实验数据处理、实验方法、实验原理的理解和应用能力，只要加强基础知识的学习，难度不大．
 

12.【答案】      小于 

【解析】解：根据图甲电路图连接实物电路图如图乙所示：

闭合开关，小灯泡闪亮一下后熄灭，观察发现灯丝被烧断，说明经过灯泡的电流和电压过大，由此可知滑动变阻器滑片的初始位置在端，故AB错误，C正确；
故选：；
该灯泡正常工作时电压，由图丙图像可知，此时灯泡电流为，根据欧姆定律得

已知小灯泡灯丝在时电阻是，并且小灯泡灯丝电阻值与灯丝温度的关系为，
解得：
当时，，所以该灯泡正常工作时灯丝的温度约为。
根据图丙可知，灯泡电阻随电压增大而增大，根据可知当电压为时小于额定电压，实际功率小于．
故答案为：图见解析；；；小于
根据电路图连接实物图；
根据电路故障现象分析电路故障原因；
根据图象求出灯泡正常工作时的电阻，结合灯丝电阻和温度关系求此时灯丝温度；
根据灯泡的功率公式分析解答。
本题考查了描绘小灯泡伏安特性图线实验中的实验原理图、数据处理等操作，尤其是结合图线进行数据处理的能力是考查的重点，在平时中要加强训练。
 

13.【答案】解：子弹穿过物块过程，子弹与物块组成的系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：
解得物块的速度大小：
物块与长木板组成的系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：，
由能量守恒定律得：
解得木板的最小长度：
答：子弹刚穿出物块时，物块的速度大小是；
子弹穿出物块后，为了保证物块不从木板的端滑出，木板的长度至少是。 

【解析】子弹穿过物块过程系统动量守恒，根据动量守恒定律求解子弹穿出物块时物块的速度大小．
物块刚好到达木板右端时，板的长度最短，此时物块和木板达到共同的速度，对于它们组成的系统，运用动量守恒定律和能量守恒定律列式，即可求得木板的长度．
本题综合考查了动量守恒定律和能量守恒定律，综合性较强，对学生的能力要求较高，需加强这方面的训练．
 

14.【答案】解：匀速运动时受力平衡，根据平衡条件可得：
解得：；
根据闭合电路的欧姆定律可得：
根据法拉第电磁感应定律可得：
联立解得：；
设刚进入磁场时的速度大小为，根据动能定理可得：
解得：
此时感应电动势最大为：
根据闭合电路的欧姆定律可得：
联立解得：。
答：磁感应强度的大小为；
电流稳定后，导体棒运动速度的大小为；
流经电流表电流的最大值为。 

【解析】匀速运动时受力平衡，根据平衡条件求解磁感应强度大小；
根据闭合电路的欧姆定律、法拉第电磁感应定律求解速度大小；
根据动能定理求解导体棒刚进入磁场时的速度大小，根据闭合电路的欧姆定律求解流经电流表电流的最大值。
本题主要是考查电磁感应现象，关键是弄清楚导体棒的运动情况和受力情况，根据平衡条件、法拉第电磁感应定律、闭合电路的欧姆定律列方程进行求解。
 

15.【答案】解：设粒子离开电场时的速度为，在加速过程中根据动能定理：
可得：
进入磁场后做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力：
从而解得：
根据几何关系可得：
联立以上几式可得：
若将电压变为倍时，由动能定理有：

洛伦兹力提供向心力有：
可以求得：
那么
答：粒子在磁场中做圆周运动的半径为；
若粒子恰好不从边界离开磁场，求两边界、间的距离为；
若将两平行金属板、之间的电压词为原来的倍，粒子仍然恰好不从边界离开磁场，保持其他条件不变，只改变磁感应强度大小，两次磁感应强度的比值为。 

【解析】利用动能定理，求出带电粒子进入磁场的速度的大小，再由洛伦兹力提供向心力求出轨道半径；
粒子恰好不从边界射出，故粒子轨迹与相切，画出临界轨迹过程图，利用洛伦兹力提供向心力结合几何关系，联立即可求出磁场的宽度；
当电压变为倍时，由动能定理求出进入磁场的速度，而粒子的半径不变，由洛伦兹力提供向心力从而求得磁感应强度，从而求出两者的比值。
本题考查带电粒子在复合场中运动，粒子在加速场中的运动运用动能定理求解，粒子在磁场中的运动运用洛伦兹力提供向心力结合几何关系求解，难度不大，解题关键是要作出临界的轨迹图，正确运用数学几何关系。