2021-2022学年上海市金山中学高二下学期期中考试物理试题（等级考） （解析版）

金山中学2021学年第二学期高二物理学科（等级）

考试卷

考试时间：60分钟：满分100分

一、单项选择题（1-8题每题3分，9-12题每题4分，共40分）

1. 通常用于通信的电磁波是（　　）

A. 射线 B. 短波 C. 紫外线 D. γ射线

【1题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】A．射线常用于医疗透视，故A不符合题意；

B．无线电波中的短波通常用于通信，故B符合题意；

C．紫外线常用于杀菌消毒，故C不符合题意；

D．γ射线常用于肿瘤治疗，故D不符合题意。

故选B。

2. 如图所示，1831年法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，A线圈与电源、滑动变阻器组成一个回路，B线圈与开关、电流表G组成另一个回路。通过多次实验，法拉第终于总结出产生感应电流的条件。关于该实验下列说法正确的是（　　）

A. 闭合开关S的瞬间，电流表G中有的感应电流

B. 闭合开关S的瞬间，电流表G中有的感应电流

C. 闭合开关S后，在增大电阻的过程中，电流表G中有的感应电流

D. 闭合开关S后，在增大电阻的过程中，电流表G中有的感应电流

【2题答案】

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】AB．闭合与断开开关S的瞬间，穿过线圈B的磁通量都不发生变化，电流表G中均无感应电流。故AB错误；

CD．闭合开关S后，在增大电阻R的过程中，电流减小，则通过线圈B的磁通量减小了，根据右手螺旋定则可确定穿过线圈B的磁场方向，再根据楞次定律可得：电流表G中有b→a的感应电流，故C错误，D正确。

故选D。

3. 关于宇宙，下列说法中正确的是（　　）

A. 当恒星变为红色的巨星或超巨星时，就意味着这颗恒星正处于壮年

B. 恒星的寿命取决于亮度

C. 太阳能够发光、放热，主要是因为太阳内部不断发生化学反应

D. 银河系是一种旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上

【3题答案】

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．当恒星变为红色巨星或超巨星时，就意味着这颗恒星处于死亡期了，A错误；

B．恒星的寿命取决于质量，B错误；

C．太阳能够发光、放热，主要是因为太阳内部不断发生核反应，C错误；

D．银河系是一种旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上，D正确。

故选D。

4. 首先揭示原子核结构复杂性的物理实验或现象是（　　）

A. 电子的发现 B. α粒子散射实验

C. 天然放射现象 D. 质子的发现

【4题答案】

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】根据物理学史可知，贝克勒尔发现天然放射现象，天然放射现象的发现说明原子核可以再分，首先揭示原子核结构复杂性，故ABD错误，C正确。

故选C。

5. 电磁波与声波比较，下列说法中正确的是（　　）

A. 电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质

B. 由空气进入水中时，电磁波速度变大，声波速度变大

C. 由空气进入水中时，电磁波波长不变，声波波长变小

D. 电磁波和声波在介质中的传播速度都等于光速

【5题答案】

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】A．电磁波可以在真空中传播，也可以在介质中传播，声波属于机械波，只能在介质中传播，A正确；

B．由

可知，由空气进入水中时，电磁波的波速变小，而声波的波速变大，B错误；

C．频率由波源决定，均不变，由

可知，由空气进入水中时，电磁波波长变小、声波的波长均变大，C错误；

D．电磁波只有在真空中传播的速度等于光速，在介质中传播的速度小于光速，声波在介质中的传播速度远小于光速，D错误。

故选A。

6. 下列说法中正确的是（　　）

A. β衰变说明原子核里有电子

B. 某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数减少4个

C. 放射性物质的温度升高，其半衰期将缩短

D. U→Th+He是核裂变反应方程

【6题答案】

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．原子核里虽然没有电子，但是核内的中子可以转化成质子和电子，产生的电子从核内发射出来，这就是β衰变，故A错误。

B．某原子核经过一次α衰变电荷数减小2，质量数减小4，再经过两次β衰变后，质量数不变，电荷数要增加2，所以整个过程质量数减小4，电荷数不变，所以核内中子数减少4个。故B正确。

C．半衰期的长短是由原子核内部本身的因素决定的，与原子所处的物理、化学状态无关，放射性物质的温度升高，其半衰期将不变，故C错误。

D．23892U→90234Th+24He是α衰变，故D错误。

故选B。

7. 下列关于物质结构的认识正确的是  （　　）

A. 天然放射现象的发现说明原子是可以再分的

B. 电子的发现证实原子可以分成原子核和核外电子

C. α粒子散射实验否定了原子的葡萄干蛋糕模型

D. 质子和中子是目前人类认识到的最小粒子

【7题答案】

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．天然放射现象的发现说明原子核是可以再分的，故A错误；

B．汤姆生电子的发现证实原子是可以再分的，但并未发现原子可以分成原子核和核外电子，故B错误；

C．卢瑟福的α粒子散射实验否定了原子的葡萄干蛋糕模型，故C正确；

D．质子和中子不是目前人类认识到原子核内能独立存在的最小粒子，人类认识的更小的粒子还有夸克等，故D错误。

故选C。

8. 通过测量日地距离和地球公转周期，我们能获知什么信息（　　）（引力常量为已知量）

A. 地球半径 B. 地球质量 C. 太阳半径 D. 太阳质量

【8题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】设日地距离为r，地球公转周期为T，太阳和地球的质量分别为M和m，则根据牛顿第二定律有

解得

所以通过测量r和T，我们仅能获知太阳质量，无法获知地球半径、地球质量和太阳半径。

故选D。

9. 如图，两金属棒ab、cd分别置于两个异名磁极之间，组成闭合回路。能使cd棒受到向下磁场力的情况是（　　）

①磁极I为S极，磁极III为S极，ab棒向左运动

②磁极I为S极，磁极III为N极，ab棒向右运动

③磁极I为N极，磁极III为N极，ab棒向左运动

④磁极I为N极，磁极III为S极，ab棒向右运动

A. ①②④ B. ①②③④ C. ②④ D. ①③

【9题答案】

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】①磁极III为S极，则cd棒所处的磁场方向向左，cd棒受到向下磁场力，根据左手定则可知，cd棒的电流方向为d指向c，所以ab棒的电流方向为由b指向a，当磁极I为S极时，ab棒所处的磁场方向竖直向上，由右手定则可得ab棒向左运动，所以①正确；

②磁极I为S极，ab棒向右运动时，由右手定则可判断感应电流方向为abcda，通过cd棒的电流为c指向b，当磁极III为N极，由左手定则可知，cd棒受到向下磁场力，所以②正确；

同理可得③④也正确；

所以B正确；ACD错误；

故选B。

10. 如图，分别将两个质量相同的小球A、B从竖直铝管的管口上方静止释放。在A、B两球分别穿过铝管的过程中，某同学对铝管向上的平均作用力分别为10.5N、10.0N，使铝管保持静止。不计空气阻力，其中一个小球是磁体，则（　　）

A. A球是磁体，铝管重约10.0N B. A球是磁体，铝管重约10.5N

C. B球是磁体，铝管重约10.0N D. B球是磁体，铝管重约10.5N

【10题答案】

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】当小磁体在竖直铝管下落时，由于穿过铜管的磁通量变化，导致铜管产生感应电流，从而产生安培阻力，导致此同学对铝管向上的平均作用力大于没有安培阻力情况，由于同学对铝管向上的平均作用力分别为10.5N、10.0N，因此A球是磁体，则铝管重约10.0N，故A正确，BCD错误；
故选A。

11. 如图所示，一根光滑的水平绝缘杆，A处固定一个金属线圈，B处挂一个闭合铜环。现给线圈分别通以如图所示的四种电流，其中能使铜环在0~t1时间内加速度方向保持向右的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【11题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】当铜环具有向右的加速度时，说明其产生的感应电流具有使其远离线圈的趋势，根据环形电流的磁场强度分布规律可知，在0~t1时间内穿过铜环的磁通量应一直增大，所以在线圈中通入的电流也应一直增大，故C正确。

故选C。

12. 如图，光滑平行金属导轨固定在水平面上，左端由导线相连，导体棒垂直静置于导轨上构成回路。在外力F作用下，回路上方的条形磁铁竖直向上做匀速运动。在匀速运动过程中外力F做功WF，磁场力对导体棒做功W1，磁铁克服磁场力做功W2，重力对磁铁做功WG，回路中产生的焦耳热为Q，导体棒获得的动能为Ek。则（　　）

A. W2=Q B. W1=Q C. W1=Ek D. WF=Q+Ek

【12题答案】

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】D．整个系统能量守恒，有

故D错误；

C．对导体棒，根据动能定理，有

故C正确；

AB．根据能量守恒可知，磁铁克服磁场力做功等于回路的电能，电能一部分转化为内能，另一部分转化为导体棒的机械能，有

故A错误；B错误

故选C。

二、填空题（每题4分，共20分）

13. 麦克斯韦电磁理论指出___________周围会产生电场；电磁波是__________（填“纵波”或“横波”）。

【13题答案】

【答案】    ①. 变化的磁场    ②. 横波

【解析】

【详解】[1]麦克斯韦电磁理论指出变化的磁场周围会产生电场；

[2]电磁波是横波。

14. 如图为某手机无线充电情景。充电的主要部件为两个线圈，分别安装在手机和无线充电器内部，其工作原理是：______；当B线圈中电流沿顺时针方向逐渐增大时，A线圈中会产生______方向的电流。

【14题答案】

【答案】    ①. 电流的互感原理    ②. 逆时针

【解析】

【详解】[1]充电的主要部件为两个线圈，分别安装在手机和无线充电器内部，其工作原理是电流的互感原理，由电磁感应规律可知，交变电流通过无线充电器的线圈时会产生变化的磁场，从而在手机内的线圈中产生感应电流，实现无线充电；

[2]根据麦克斯韦电磁理论可知，当B线圈中电流沿顺时针方向逐渐增大时，A线圈中会产生逆时针方向的电流。

15. 某放射性元素，经过8h后只剩下的核没有衰变，则它的半衰期为________h；若经过4h，则已衰变的原子核是原有的________

【15题答案】

【答案】    ①. 2    ②.

【解析】

【详解】[1]根据半衰期的概念有：

则有：

所以8h是4个半衰期，即此放射性元素的半衰期为2h；

[2]经过4h，也就是经过2个半衰期，还剩下没有衰变，衰变的原子核是原有的。

16. 某行星有甲、乙两颗卫星，设它们绕该行星运行的轨道均为圆形，甲的轨道半径为R1。乙的轨道半径为R2，R1>R2，根据以上信息可知甲和乙的线速度之比为__________，甲的向心加速度__________ （选填“大于”、“等于”或“小于”）乙的向心加速度。

【16题答案】

【答案】    ①.     ②. 小于

【解析】

【详解】[1][2]设行星的质量为M，卫星的质量为m，线速度为v，向心加速度为a，则根据牛顿第二定律可得

解得

所以甲和乙的线速度之比为

根据R1＞R2可知

a1＜a2

17. 在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B，方向相反的水平匀强磁场，如图所示。PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大。一个边长为a、质量为m、电阻为R的金属正方形线框，以速度v垂直磁场方向从如图实线位置开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时，线框的速度为，则此时线框的加速度为___________，此时线框中的电功率为___________。

【17题答案】

【答案】    ①.     ②.

【解析】

【详解】[1]正方形线框经过虚线位置时，由右手定则可确定：左侧边框切割向内的磁场，产生顺时针方向电流，右侧边框切割向外的磁场，亦产生顺时针方向的电流，由法拉第电磁感应定律及闭合电路欧姆定律可得，回路中电流为

左、右两侧边框受到安培力均向左，结合牛顿第二定律可得

联立可解得。

[2]此时线框中的电功率为

三、实验题（15分）

18. （1）如图所示是“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置：

①如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中，电流计指针将________偏转（填“向左”“向右”或 “不”）；

②连好电路后，并将A线圈插入B线圈中后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是________；

A.插入铁芯     B.拔出A线圈

C.变阻器滑片向左滑动     D.断开开关S瞬间

（2）G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况如图（1）中所示，即电流从电流表G的左接线柱进时，指针也从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图（2）中的条形磁铁的运动方向是向________（填“上”“下”）；图（3）中电流表指针应________（填“向左”“向右”）偏转；图（4）中的条形磁铁下端为________极（填“N”，“S”）。

【18题答案】

【答案】    ①. 向右    ②. BD    ③. 下    ④. 向右    ⑤. S

【解析】

【分析】

【详解】（1）①[1]已知闭合开关瞬间，A线圈中的磁通量增加，产生的感应电流使灵敏电流计的指针向右偏转，可知磁通量增加时，灵敏电流计的指针向右偏转；当开关闭合后，将A线圈迅速插入B线圈中时，B线圈中的磁通量增加，所以产生的感应电流也应使灵敏电流计的指针向右偏转；

②[2] A．要使灵敏电流计的指针向左偏转，根据楞次定律知，磁通量应减小。插入铁芯时，B线圈中的磁通量增加，A错误；

B．拔出A线圈时，B线圈中的磁通量减小，B正确；

C．变阻器的滑片向左滑动时，电流增大，B线圈中的磁通量增大，C错误；

D．断开开关S瞬间，电流减小，B线圈中的磁通量减小，D正确。

故选BD。

（2）[3]图（2）中指针向左偏，可知感应电流的方向是顺时针（俯视），感应电流的磁场方向向下，条形磁铁的磁场方向向上，由楞次定律可知，磁通量增加，条形磁铁向下插入；

[4]图（3）中条形磁铁N极向下运动，线圈中为向下磁通量增大，感应电流方向应为逆时针方向，电流表指针向右偏转；

[5]图（4）中可知指针向右偏，则感应电流的方向逆时针（俯视），由安培定则可知，感应电流的磁场方向向上，条形磁铁向上拔出，即磁通量减小，由楞次定律可知，条形磁铁的磁场方向应该向上，所以条形磁铁上端为N极，下端为S极。

四、解答题（25分）

19. 如图所示，足够长的光滑水平平行金属轨道宽，处于垂直轨道平面向下的匀强磁场中，磁感应强度。轨道右端接入一灯L，已知L上标有“2V、1W”字样（设灯电阻保持不变），左端有根金属棒搁在水平轨道上，金属棒质量，在一平行于轨道平面的外力F作用下，从静止开始向右做匀加速直线运动，加速度，除灯电阻外不考虑其他地方的电阻。

（1）经过多长时间灯L达到正常发光；

（2）正常发光时外力F大小；

（3）开始到灯正常发光时间内通过金属棒ab的电量。

【19题答案】

【答案】（1）；（2）；（3）1.25C

【解析】

【详解】（1）灯泡额定电压，由题知不考虑金属棒电阻，灯泡正常发光时，有

金属棒从静止开始向右做匀加速直线运动，有

可解得

（2）灯泡正常发光时电路中的电流为

此时金属棒受到向左的安培力为

根据牛顿第二定律，有

可解得灯泡正常发光时，外力F的大小为

（3）开始到灯正常发光时间内通过金属棒ab的电量为

20. 如图，两根电阻不计、互相平行的光滑金属导轨竖直放置，相距；在水平虚线间有与导轨所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度，磁场区域的高度，导体棒a的质量ma未知、电阻；导体棒b的质量、电阻，它们分别从图中M、N处同时由静止开始在导轨上向下滑动，b匀速穿过磁场区域，且当b刚穿出磁场时a正好进入磁场并匀速穿过，取，不计a、b棒之间的相互作用，导体棒始终与导轨垂直且与导轨接触良好，求：

（1）b棒穿过磁场区域过程所用的时间；

（2）a棒刚进入磁场时两端的电势差；

（3）棒a的质量；

（4）从静止释放到a棒刚好出磁场过程中a棒产生的焦耳热。

【20题答案】

【答案】（1）；（2）；（3）；（4）

【解析】

【详解】（1）由b棒匀速穿过磁场可得

根据法拉第电磁感应定律有

根据闭合电路欧姆定律有

联立可解得

则b棒穿过磁场区域过程所用的时间为

（2）由自由落体公式知b棒穿过磁场前运动时间

故a棒进入磁场前运动时间为

故a棒进入磁场时速度为

所以此时电动势

由闭合电路欧姆定律可得两端的电势差为

（3）a棒进入磁场时，有安培力等于重力

又有

可得，a棒的质量为

（4）由于每根棒穿过磁场时均作匀速运动，依所能量守恒定律有

依据串联电路功率分配原理知