浙江省嘉兴市2021-2022学年高二物理上学期期末试题（Word版附解析）

嘉兴市2021~2022学年第一学期期末测试

高二物理试卷（2022.1）

一、选择题I （本题共13小题， 每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）

1. 下列单位对应的物理量是矢量的是（　　）

A. 特斯拉 B. 安培 C. 韦伯 D. 焦耳

【答案】A

【解析】

【详解】A．特斯拉是磁感应强度的单位，磁感应强度是矢量，故A正确；

B．安培是电流的单位，电流是标量，故B错误；

C．韦伯是磁通量的单位，磁通量是标量，故C错误；

D．焦耳是功和能量的单位，功和能量均是标量，故D错误；

故选A。

2. 关于物理学史，下列说法中正确的是（　　）

A 奥斯特实验发现了电磁感应现象

B. 惠更斯确定了单摆周期公式

C. 法拉第预言了电磁波的存在

D. 麦克斯韦率先在实验室中制造出激光

【答案】B

【解析】

【详解】A．法拉第发现了电磁感应现象。故A错误；

B．惠更斯确定了单摆周期公式。故B正确；

C．麦克斯韦预言了电磁波的存在。故C错误；

D．梅曼率先在实验室中制造出激光。故D错误。

故选B。

3. 下列各图中，关于光学知识应用的描述正确的是（　　）

A. 医用内窥镜运用了光的折射原理

B. 全息照相运用了光的偏振原理

C. 立体电影运用了光的衍射原理

D. 照相机镜头表面增透膜运用了光的干涉原理

【答案】D

【解析】

【详解】A．医用内窥镜传送光信号是利用了光的全反射原理，故A错误；

B．全息照相运用了激光的干涉原理，故B错误；

C．立体电影运用了光的偏振原理，故C错误；

D．相机镜头表面涂上增透膜以增强透射光的强度，是利用了光的薄膜干涉原理，故D正确。

故选D。

4. 下列情景中关于电磁波特性和应用的描述，正确的是（　　）

A. 手机通话时涉及的波既有电磁波又有声波

B. “CT”利用紫外线检查多种疾病

C. “B超” 中的超声波属于电磁波

D. 遥控器发出的红外线有很高的穿透本领

【答案】A

【解析】

【详解】A．手机通话时涉及的波既有电磁波又有声波，A正确；

B．“CT”利用X线束对身体部位进行扫描，检查多种疾病，B错误；

C．“B超” 中的超声波属于声波，C错误；

D．遥控器发出的红外线，频率比可见光低，波长长，穿透本领较弱，D错误；

故选A。

5. 关于教材中插图所涉及的物理知识，描述正确的是（　　）

A. 一列水波通过狭缝时的折射现象

B. 单摆做受迫振动的周期与摆球质量有关

C. 水下多普勒测速仪可测海水流速

D. 水波干涉时振动加强点位移一定比振动减弱点位移大

【答案】C

【解析】

【详解】A．一列水波通过狭缝时的衍射现象，所以A错误；

B．根据单摆的周期公式

可知，单摆做受迫振动周期与摆球质量无关，所以B错误；

C．水下多普勒测速仪可测海水流速，所以C正确；

D．水波干涉时振动加强点位移不一定比振动减弱点位移大，因为不管是加强点还是减弱点都在各自的平衡位置做周期性的振动，所以减弱点的位移可能大于加强点的位移，则D错误；

故选C。

6. 如图所示是新型“风光互补”景观照明灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池。下列说法正确的是（　　）

A. 照明灯利用的风能属于不可再生能源

B. 夜晚蓄电池放电，将化学能转化为电能

C. 小风扇利用风力发电，将电能转化为机械能

D. 太阳能为可再生能源，光电池板将电能转化为光能

【答案】B

【解析】

【详解】A．照明灯利用的风能属于可再生能源。故A错误；

B．夜晚蓄电池放电，将化学能转化为电能。故B正确；

C．小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能。故C错误；

D．太阳能为可再生能源，光电池板将光能转化为电能。故D错误。

故选B。

7. 平衡木运动员在完成空中动作后落地时，总先下蹲后再站起，这样做是为了减小（　　）

A. 运动员落地时的动量 B. 运动员的动量变化量

C. 运动员的动量变化率 D. 地面对运动员的冲量

【答案】C

【解析】

【详解】根据动量定理

解得

平衡木运动员在完成空中动作后落地时，总是先下蹲后再站起，这样做是为了延长与地面的作用时间Δt，减小动量的变化率，从而减小运动员与地面之间的作用力，防止运动员受伤。先下蹲后再站起，不能减小运动员落地时的动量，不能减小运动员的动量变化量，不能减小地面对运动员的冲量。

故选C。

8. 2021 年10月港珠澳大桥正式开通三周年，大桥主桥部分由海底隧道和桥梁构成，该大桥的照明电路可简化为如图所示的电路，其中太阳能电池供电系统可等效为电动势为E、内阻为r的电源，隧道灯每天24小时照明，其电阻为R1，桥梁灯只在晚上照明，其电阻为R2，则（　　）

A. L1是桥梁灯，L2是隧道灯

B. 白天电压表的示数为

C. 夜间开关K闭合，电压表示数变大

D. 夜间开关K闭合，太阳能电池供电系统消耗的电功率增大

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据电路图，L124小时发光，是隧道灯，开关闭合后L2才发光，L2是桥梁灯，A错误；

B．白天开关断开，根据闭合电路欧姆定律

根据欧姆定律

解得

B错误；

C．夜间开关K闭合，外电路电阻变小，总电流增大，内电压增大，外电路电压减小，电压表示数变小，C错误；

D．夜间开关K闭合，外电路电阻变小，总电流增大，电路消耗的总功率IE增大，D正确。

故选D。

9. 如图所示，一轻弹簧与质量为m的物体组成弹簧振子，物体在同一条竖直线上的A、B两点间做简谐运动，O为平衡位置，C为AO的中点，振子的周期为T。t=0时刻物体恰经过C点并向上运动，则（　　）

A. 物体运动到O点时，弹簧弹力为零

B. 时刻，物体运动到C点，且向下运动

C. 时刻，物体运动到O、B之间，且向下运动

D. 时间内，物体所受回复力的冲量为零

【答案】C

【解析】

【详解】A．O为平衡位置，物体运动到O点时，弹簧弹力与重力等值反向，合力为零，A错误；

B．因为 ，时刻，物体正在从A点向C点运动，运动到C点上方，还没有运动到C点，B错误；

C．经过半个周期，物体的路程等于2个振幅，运动到C点的对称点，所以时刻，物体运动到O、B之间，且向下运动，C正确；

D．时间内，物体的路程等于2个振幅，运动到C点的对称点，初、末位置的速度大小相等，方向相反，则初、末位置的动量大小相等，方向相反，根据动量定理，物体所受回复力的冲量不等于零，D错误。

故选C。

10. 如图所示，纸面内半径为r、圆心在O点的圆，其外切正三角形ABC的边BC与圆相切于M点。三根平行长直通电导线分别在A、B、C三点垂直纸面固定，电流的大小均为I。已知通有电流I的长直导线在距其d处产生的磁感应强度大小（其中k常量），则M点的磁感应强度为（　　）

A. ，方向垂直纸面向里 B. ，方向由M指向B

C. ，方向垂直纸面向里 D. ，方向方向由M指向B

【答案】D

【解析】

【详解】由几何关系，B、C两点与M点的距离相等，B、C两点的电流分别在M点产生的磁感应强度大小相等，由安培定则，B、C两点的电流分别在M点产生的磁场方向是竖直向上和竖直向下，B、C两点的电流在M点的合磁感应强度的大小为0

由几何关系，C点与M点的距离为

A点的电流在M点产生的磁感应强度的大小为

由安培定则，A点的电流在M点方向由M指向B，则M点的磁感应强度为，方向方向由M指向B。

故选D。

11. 如图所示为一键加水的全自动电热水壶，当壶内水位过低时能自动加满水，加热之后的水经过一段时间后冷却，机器又可以自动加热到设定温度，某兴趣小组对水泵电路进行单独测试时发现，当其两端所加电压U1=8V时，电动机不转动，此时通过它的电流I1=2A；当其两端所加电压U2=32V时，电动机能带动负载正常运转，这时电流I2=1A．电热水壶加热部分的信息如铭牌所示，则（　　）

A. 这种电热水壶工作时加热部分的电阻约为4Ω

B. 水泵正常工作时消耗的热功率为16W

C. 水泵正常工作时，其输出的机械功率为28W

D. 使用一天该电热水壶消耗的电能为43.2kW·h

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据铭牌，这种电热水壶工作时加热部分电阻约为

A错误；

B．电动机的内阻为

水泵正常工作时消耗的热功率为

B错误；

C．水泵正常工作时，其输出的机械功率为

C正确；

D．在一天内该电热水壶的工作时间不确定，所以消耗的电能也不确定，D错误。

故选C。

12. 下列给出了与感应电流产生条件相关的四幅情景图，其中判断正确的是（　　）

A. 图甲水平放置的圆形线圈正上方通有逐渐减小的电流，圆线圈中没有感应电流

B. 图乙正方形金属线圈绕竖直虚线转动的过程中，正方形线圈中不会有感应电流

C. 图丙中的闭合导线框以其任何一条边为轴在磁场中旋转，都可以产生感应电流

D. 图丁金属杆在F作用下向右运动过程中，若磁场减弱，回路一定会产生感应电流

【答案】A

【解析】

【详解】A．图甲水平放置的圆形线圈正上方通有逐渐减小的电流，因穿过圆线圈的磁通始终为零，则圆线圈中没有感应电流，选项A正确；

B．图乙正方形金属线圈绕竖直虚线转动的过程中，穿过正方形线圈的磁通量会发生变化，线圈中会有感应电流，选项B错误；

C．图丙中的闭合导线框若以竖直轴转动，则磁通量不变，不会产生感应电流，选项C错误；

D．图丁金属杆在F作用下向右运动过程中，若磁场减弱，回路中磁通量可能不变，则此时不会产生感应电流，选项D错误。

故选A。

13. 某研究性学习小组以秋千的摆动规律为研究课题。如图甲所示为研究所用的“模拟秋千”，秋千上固定了一只玩具兔。实验中测量了拴秋千的四根绳子长度的平均值l，并利用手机传感器记录了秋千摆动频率f。改变绳长，测出“多组f随l变化的数据，并描点绘图得如图乙所示的f-l图像。该研究小组通过分析图乙中的信息（　　）

A. 可得出f与秋千摆角无关

B. 可得出f与摆和玩具兔的总质量无关

C. 可得出摆动过程中最大速度与秋千摆角有关

D. 可尝试进一步绘制f与图像以探究f与l的定量关系

【答案】D

【解析】

【详解】A．通过分析图乙中的信息，没有f与秋千摆角的信息，则不可以得出f与秋千摆角无关，故A错误；

B．通过分析图乙中的信息，没有f与摆和玩具兔的总质量的信息，则不可以得出f与摆和玩具兔的总质量无关，故B错误；

C．通过分析图乙中的信息，没有最大速度与秋千摆角的信息，则不可以得出摆动过程中最大速度与秋千摆角有关，故C错误；

D．通过分析图乙中的信息，秋千摆动频率与绳子长度的平均值可能存在反比关系，则可以尝试进一步绘制、、图像，以探究f与l的定量关系，故D正确。

故选D。

二、选择题II （本题共3小题，每小题2分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得2分，选对但不选全的得1分，有选错的得0分）

14. 已知某单色光的波长为，频率为v，真空中光速为c，普朗克常量为h，则电磁波辐射的能量子ε的值为（　　）

A. hv B.  C.  D.

【答案】AC

【解析】

【详解】根据

联立可得

所以AC正确；BD错误；

故选AC。

15. 如图甲所示，一束红光由真空沿半圆柱体的径向射入，并与其底面过O的法线成角，CD为足够大的光学传感器，可以探测反射光的强度。从AB面反射回来的光强随入射角变化的情况如图乙所示，则（　　）

A. 半圆柱体相对该红光的折射率为1.25

B. 若减小入射角到0°，则光线将全部从AB界面透射出去

C. 若减小入射角，则反射光线和折射光线之间的夹角将变大

D. 若改用紫光照射，光学传感器探测到反射强度达到最大时<53°

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．由图乙可知，当时发生全反射，有

解得

故A正确；

B．图甲中若减小入射角到0°，仍存在反射光线，只是反射角为零，光线不会全部从AB界面透射出去，故B错误；

C．若减小入射角，则反射角减小，根据折射定律知折射角也减小，由几何关系知反射光线和折射光线之间的夹角将变大，故C正确；

D．紫光的折射率大于红光的折射率，所以改用紫光后，临界角会小于，即光学传感器探测到反射强度达到最大时<53°。故D正确。

故选ACD。

16. 图甲为一列简谐横波在t=0.20s时刻的波形图，P是平衡位置在x=1.0m处的质点，Q是平衡位置在x=4.0m处的质点；图乙为质点Q的振动图像，下列说法正确的是（　　）

A. 质点Q简谐运动表达式为y=10sin10πt （m）

B. 该波与另一频率为5Hz的简谐波相遇时会发生干涉

C. 从t=0.15s到t=0.30s，质点P通过的路程大于30cm

D. 在t=0.15s时，质点P的加速度方向沿－y方向

【答案】BD

【解析】

【详解】A．质点Q简谐运动表达式为

故A错误；

B．该波的频率为

根据干涉发生条件可知该波与另一频率为5Hz的简谐波相遇时会发生干涉，故B正确；

D．t=0.20s时质点Q沿＋y方向运动，则Q此时一定处于波传播方向的波形下坡上，即该简谐波沿＋x方向传播，同理可判断此时质点P正沿－y方向运动，根据简谐运动的特点可知在t=0.15s时，即t=0.20s时刻的前，质点P在平衡位置上方正沿＋y方向运动，所以此时质点P的加速度方向沿－y方向，故D正确；

C．t=0.15s到t=0.30s经历，在t=0.15s时位于波峰、波谷或平衡位置的质点在时间内通过的路程最大，为30cm，而质点P在t=0.15s时并不位于上述三个位置，所以在P在t=0.15s到t=0.30s时间内通过的路程小于30cm，故C错误。

故选BD。

三、非选择题（本题共6小题，共55分）

17. （1）小齐同学找来橙子，将三个切开的橙子串联，插入铜片、锌片做成“橙子电池”如图1所示：

①用多用表的直流电压（0~2.5V）挡粗测“橙子电池”的电动势，稳定时指针如图2所示，则读数为______V。 但他将这个“橙子电池”给标称值为“1.5V， 0.5A” 的小灯泡供电时，灯泡并不发光。检查灯泡、线路均没有故障，据此我们猜测出现这种现象的原因应当是：______。

②除了“橙子电池”，实验室还有如图3所示的实验器材，照片中滑动变阻器阻值变化范围为0~200Ω，定值电阻阻值为200Ω，电阻箱阻值可调范围为0~9999Ω，电压表的量程为0-3V。内阻为3000Ω导线和开关。请选择合适的器材，在答题纸相应方框中画出测定“橙子电池”的电动势和内阻的电路图。______

（2）如图4所示为“研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒”的实验，弹性小球1的质量为m1，弹性小球2的质量为m2，下列做法有助于减小实验误差的是______（多选）

A．两球的质量应满足m1大于m2

B．实验前仔细调整斜槽，使其末端点的切线水平

C．让入射小球的直径大于被碰小球的直径

D．同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放

【答案】    ①. 1.46-1.49    ②. 水果电池内阻太大    ③.     ④. ABD

【解析】

【详解】（1）[1][2]粗测“橙子电池”的电动势为1.48V；因水果电池的内阻很大，则给小灯泡供电时小灯泡不会发光；

（2）[3]测量电路如图，测量多组电阻箱和电压表的读数，根据 列出方程可求解电动势和内阻；

（3）[4]A．实验中为防止入射球反弹，则两球的质量应满足m1大于m2，选项A正确；

B．实验前仔细调整斜槽，使其末端点的切线水平，是小球能做平抛运动，选项B正确；

C．为了使两球发生正碰，则入射小球的直径等于被碰小球的直径，选项C错误；

D．同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放，选项D正确。

故选ABD。

18. （1） 在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，实验装置如图所示。

①小俊同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点，正确的是______

A．灯丝与单缝和双缝必须平行放置

B．观察到的干涉条纹与双缝垂直

C．将绿色滤光片改成红色滤光片，能增大光屏上相邻两条亮纹的间距

D．增大光源和单缝之间的距离，能增大光屏上相邻两条亮纹的间距

②小俊同学在用双缝干涉测量光的波长的实验中，已知双缝间距为0.3 mm，以某种单色光照射双缝时，在离双缝1.2 m远的屏上，用测量头测量条纹间距：先将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数为2.10mm，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，如图所示，此时手轮上的读数为_______ mm， 根据以上实验， 测得这种光的波长为______m （保留2位有效数字） 。

【答案】    ①. AC    ②. 15.30~15.60    ③. 6.3×10-7~6.9×10-7

【解析】

【详解】（1）[1] A．为了获得清晰的干涉条纹，灯丝与单缝和双缝必须平行放置，故A正确；

B．观察到的干涉条纹与双缝平行，故B错误；

CD．根据

可知，将绿色滤光片改成红色滤光片，增大了光的波长，则能增大光屏上相邻两条亮纹的间距，相邻两条亮纹的间距与光源和单缝之间的距离无关，故D错误C正确。

故选AC。

[2]由图可知，游标为50分度，且第25个小格对齐，此时手轮上的读数为

[3]根据

可知

代入数据解得

19. 2021年5月15日，天问一号着陆巡视器成功着陆于火星，中国首次火星探测任务取得圆满成功。携带火星车的着陆器与环绕器分离后，最后阶段利用反推火箭在火星表面实现软着陆，设着陆器总质量（含燃料）为M，极短时间内喷射的燃气质量是m，为使着陆器经一次瞬间喷射燃气后，其下落的速率从v0减为v，求：

（1）一次瞬间喷射过程中对燃气的冲量I；

（2）瞬间喷出的燃气相对火星表面的速率。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）一次瞬间喷射前的动量

一次瞬间喷射后的动量

一次瞬间喷射过程中燃气对着陆器的冲量

一次瞬间喷射过程中着陆器对燃气的冲量

（2）喷射燃气的过程动量守恒，有

解得

20. 如图所示图甲中O点为单摆的固定悬点，现将一个小摆（可视为质点）拉至A点，此时细线处于绷紧状态，释放摆球，摆球将在竖直平面内的A、C之间来回摆动，其中B点为运动中的最低位置。∠AOB=∠COB=（小于10°且是未知量）。由计算机得到的细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线如图乙所示，且图中t=0时刻为摆球从A点开始运动的时刻，求：

（1）单摆的振动周期T；

（2）单摆的摆长L；

（3）摆球运动过程中的最大动量p。

【答案】（1）T=0.8πs ；（2）L=1.6m；（3）

【解析】

【详解】（1）由乙图可知T=0.8πs；

（2）由单摆的周期公式

解得

L=1.6m

（3）在最低点B，根据牛顿第二定律，有

设最大摆角为，在最高点A有

从A到B

联立，可得

m=0.04kg， v=0.4 m/s

则摆球运动过程中的最大动量

21. 如图所示，两平行金属板A、B水平放置，极板长l=0.4m，两板间距d= 0.2m，电源电动势E=20V，内电阻r=1Ω，电阻R=5Ω，闭合开关S，待电路稳定后，将一带负电的小球（可视为质点）从B板左端且非常靠近B板的位置以初速度v0=2m/s水平向右射入两板间，若小球带电量q=1×10-2C，质量为m=2×10-2kg，设B板电势为0，不考虑空气阻力。若小球恰好从A板右边缘飞出。求：

（1）滑动变阻器接入电路的阻值R滑；

（2）此时电源的输出功率P；

（3）则带电小球运动到A板时，小球具有的电势能Ep。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）设小球在板间飞行时间为t，则

根据得飞行加速度

由牛顿第二定律，可得

解得

滑动变阻器两端电压为

由闭合电路欧姆定律得

滑动变阻器接入电路的阻值

（2）外电路总电压

电源的输出功率为

（3）根据上述计算可知

小球运动到A板时具有的电势能为

22. 如图所示光滑的轨道ABCD竖直放置，其圆形轨道部分半径R，轨道左侧A处放有弹射装置，被弹出的滑块可平滑进入轨道，轨道右端出口D恰好水平，且与圆心0等高，出口D的右侧接水平直轨道，轨道星光滑段、粗糙段交替排列，每段长度均为L。在第一个光滑段与粗糙段的结合处E位置放一质量m的滑块乙，质量为m的滑块甲通过弹射装置获得初动能。两滑块与各粗糙段间的动摩擦因数均为μ，弹簧的弹性势能与压缩量的平方成正比，当弹射器中的弹簧压缩量为d时，滑块甲恰好到达圆轨道内侧与圆心O等高处的C点，逐渐增大弹簧的压缩量，滑块甲与滑块乙会在E处发生碰撞（碰撞时间极短），碰后粘在一起运动，空气阻力忽略不计。

（1）当弹射器中的弹簧压缩量为d时，求滑块甲经过B点时对管道的压力大小FN；

（2）当弹射器中的弹簧压缩量为2d时，滑块甲与滑块乙碰后粘在一起运动， 求碰撞前后的机械能损失∆E；

（3）若发射器中的弹簧压缩量为kd，求两滑块一起滑行的距离s与k的关系式。

【答案】（1）3mg；（2）；（3）见解析

【解析】

【详解】（1） A到C由能量守恒可得

Ep=mgR

从C到B过程由能守恒可得

在B点由牛顿第二定律可得

解得

由牛顿第三定律可知，对轨道压力

（2）从A到D过程由能量守恒可得

由弹簧的弹性势能与压缩量的平方成正比，可知

碰撞过程由动量守恒可得

损失的机械能为

联立解得

（3）弹性势能为

能过最高点

求得

①当，不发生碰撞，s=0

②当，从A到D过程由能量守恒可得

碰撞过程满足动量守恒

设在粗糙段滑行距离为x1，由能守恒可得

满足

若x1是L的整数倍，则在光滑段滑行距离为

此时滑行的总距离为

若x1不是L的整数倍，则在光滑段滑行距离为

（其中n为x1除L的整数部分）此时滑行的总距离为

23. 如图所示为某同学用单摆利量重力加速度的实验，他测得的重力加速度数值小于当地的重力加速度的实际值，造成这一情况的原因可能是（　　）

A. 开始摆动时振幅较小

B. 开始计时时，过早按下秒表

C. 在测量完摆长之后悬挂点细线松动

D. 测量周期时，误将摆球29次全振动的时间记为30次

【答案】BC

【解析】

【详解】A．单摆的周期

则重力加速度

开始摆动时振幅较小，不影响重力加速度的测量，选项A错误；

B．开始计时时，过早按下秒表，则测量的时间变长，会导致周期变大，重力加速度测量值偏小，选项B正确；

C．在测量完摆长之后悬挂点细线松动，则测量的摆长比实际摆长偏小，导致重力加速度测量值偏小，选项C正确；

D．测量周期时，误将摆球29次全振动的时间记为30次，根据可知测量的周期比实际周期偏小，则重力加速度测量值偏大，选项D错误。

故选BC。