2021-2022学年四川省自贡市高二下学期期末物理试题 （解析版）

2021-2022学年高二年级下学期期末考试

物理试卷

第Ⅰ卷（选择题共48分）

一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）

1. 下列关于狭义相对论的两个基本假设的说法中正确的是（　　）

A. 爱因斯坦相对性原理是狭义相对论的两个基本假设之一

B. 质量增大是狭义相对论的两个基本假设之一

C. 时间延缓是狭义相对论的两个基本假设之一

D. 长度缩短是狭义相对论的两个基本假设之一

【答案】A

【解析】

【详解】A．狭义相对论的两个基本假设是爱因斯坦相对性原理和光速不变原理，故A正确；

BCD．相对论中不包括长度缩短、时间延缓和质量增大，故BCD错误。

故选A。

2. 关于光电效应，下列表述正确的是（　　）

A. 光照时间越长，光电流越大 B. 不同的金属逸出功都是一样的

C. 入射光足够强，就可以有光电流 D. 入射光频率大于极限频率时就能产生光电子

【答案】D

【解析】

【详解】A．若入射光频率小于极限频率，无论光照时间多长都不会有光电流，若入射光频率大于极限频率，光电流由光强决定与光照时间无关，故A错误；

B．逸出功是由金属材料决定的自身参数，不同金属其逸出功不同，故B错误；

C．是否有光电流取决于入射光的频率是否大于极限频率，与入射光强度无关，故C错误；

D．入射光的频率大于极限频率会发生光电效应现象，光电子是在发生光电效应时产的，故D正确。

故选D。

3. 如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光、，下列说法正确的是（　　）

A. 在真空中a光的波长大于b光的波长

B. 在该三棱镜中a光的传播速度小于b光

C. a光能发生偏振现象，b光不能发生

D. 若增大入射角i，则b光先消失

【答案】B

【解析】

【详解】A．由图可知，a光的偏离角度更大，故a光的折射率大于b光的折射率，则a光的频率大于b光的频率，在真空中a光的波长小于b光的波长，A错误；

B．a光的折射率大于b光的折射率，根据可知，在该三棱镜中a光的传播速度小于b光，B正确；

C．光是横波，a，b光都能发生偏振现象，C错误；

D．，根据可知

若增大入射角i，进入棱镜光线的折射角也增大，另一界面的入射角就会减小，a，b光都不会发生全反射。

故选B。

4. 下列说法正确的是（　　）

A. 水池底部装有不同颜色的彩灯，紫光灯看起来最深

B. 被冰雪覆盖的夜晚感觉没有那么黑是因为雪对光的全反射造成的

C. 用同一装置观测红光和绿光双缝干涉条纹，绿光条纹间距较小，说明绿光波长较长

D. 向人体内发射一定频率的超声波，被血管中的血液反射后，测得反射波频率的变化，即可知道血液的流速和血管的情况，这是利用了波的多普勒效应

【答案】D

【解析】

【详解】A．紫光的折射率最大，所以以相同的入射角从水中射入空气的光，紫光的折射角最大，根据光的可逆原理，紫光看起来最浅，故A错误；

B．被冰雪覆盖的夜晚感觉没有那么黑是因为雪对光的反射造成的，故B错误；

C．由

可知，用同一装置观测红光和绿光双缝干涉条纹，绿光条纹间距较小，说明绿光波长较短，故C错误

D．利用反射波频率的变化可以测量速度，这是多普勒效应的应用，故D正确。

故选D。

5. 在α粒子穿过金箔发生大角度散射的过程中，下列说法中正确的是（　　）

A. α粒子一直受到金原子核的斥力作用

B. α粒子的动能不断减小

C. α粒子和金原子的电势能不断增加

D. α粒子发生散射，是与电子碰撞的结果

【答案】A

【解析】

【详解】AD．α粒子产生大角度散射的运动中，是因为受到金原子核的库仑斥力作用，电子对α粒子的作用力可以忽略不计，A正确，D错误；

BC．在散射中电场力对α粒子先做负功后做正功，则动能先减小后增大，α粒子和金原子的电势能先增加后减小，BC错误。

故选A。

6. 首次用实验验证“爱因斯坦质能方程”的核反应方程是LiH→He，已知mLi=7.016 0 u，mH=1.0078u，mHe=4.002 6 u，则该核反应方程中的K值和质量亏损分别是（　　）

A. 1和4.021 2 u B. 1和2.005 6 u C. 2和0.018 6 u D. 2和1.997 0 u

【答案】C

【解析】

【详解】根据核反应质量数和电荷数守恒可知，K=2；该核反应质量亏损

∆m=mLi+ mH- 2mHe=0.018 6 u

故选C。

7. 已知LC振荡电路中电容器极板1上的电荷量随时间变化的曲线如图所示．则

A. a、c两时刻电路中电流最大，方向相同

B. a、c两时刻电路中电流最大，方向相反

C. b、d两时刻电路中电流最大，方向相同

D. b、d两时刻电路中电流最大，方向相反

【答案】D

【解析】

【详解】AB．LC振荡电路中，电容器充放电时，由于线圈自感作用，使回路中电容器电荷量最大时，回路中电流为零，故AB错误；

CD．当电容器电荷量为零时，回路中电流最大，并且b、d两时刻充放电过程相反，电流方向就相反，故C错误，D正确。

故选D。

8. 弹簧振子沿x轴做简谐运动，平衡位置在坐标原点O，时刻振子的位移为-0.1m；s时位移为0.1m，如图所示，下列判断正确的是（　　）

A. 若振幅为0.1m，振子的周期可能为0.4s

B. 若振幅为0.2m，振子的周期可能为6s

C. 振子动能相等的两个时刻，弹簧的长度一定相同

D. 振子经过同一点时，其加速度、动能相同，但动量可能不同

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．时刻振子的位移为−0.1m，时位移为0.1m，如果振幅为0.1m，则有

解得

（n=0，1，2，3，⋯）

当n=0时

时

当n=2时

故A正确；

B．时刻振子的位移为−0.1m，时位移为0.1m，若振幅为0.2m，由振子的位移时间图像，则有

（n=0，1，2，3，⋯）①

或者

（n=0，1，2，3，⋯）②

或者

（n=0，1，2，3，⋯）③

把n=0时代入第三个式子可得

故B正确；

C．由振子运动中的机械能守恒可知，动能相等的两个时刻，速度大小相等，可方向不一定相同，弹簧的长度可能相同，可不一定相同，故C错误；

D．振子经过同一点时，其加速度、动能相同，速度大小相同，方向可能不相同，所以动量可能不同，故D正确。

故选ABD。

9. 如图所示，在电路中接一段钨丝，闭合开关，灯泡正常发光，当用打火机给钨丝加热时灯泡亮度明显变暗，根据钨丝的上述特性，可用钨丝来制作一个温度传感器。下面说法中正确的是 （　　）

A. 该传感器利用了钨丝的化学性质

B. 该传感器利用了钨丝电阻随温度变化而变化的特性

C. 该传感器能够把热学量（温度）转换为电学量（电阻）

D. 该传感器能够把电学量（电阻）转换为热学量（温度）

【答案】BC

【解析】

【详解】由题目中的现象可知钨丝的电阻随温度的升高而增大，随温度的降低而减小，利用该特性可以制成温度传感器，该传感器能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量

故选BC。

10. 如图所示，理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电，副线圈接入最大阻值为2R的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻。在变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中（　　）

A. 电流表示数减小

B. 电流表示数增大

C. 原线圈输入功率先增大后减小

D. 定值电阻R消耗的功率逐渐减小

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．分析右端电路可知，R与滑动变阻器右半部分并联后，再与左半部分串联接入电路。设滑动变阻器右边的电阻为x，则副线圈中的总电阻为

当滑片从a往b滑动时，x减小，则副线圈中总电阻一直增大。变压器原线圈输入电压不变，副线圈输出电压不变，总电阻增大，则副线圈总电流减小，A2示数减小，再由变压器原副线圈电流关系知，A2示数减小，A1示数减小，故A正确，B错误；

C．副线圈输出电压不变，电流减小，故输出功率减小，故C错误；

D．滑片从a往b滑动时，副线圈干路电流减小，滑动变阻器右半部分和R并联总电阻减小，则并联部分分压减小，定值电阻R消耗电功率逐渐减小，故D正确。

故选AD。

11. 沿x轴负方向传播的一列简谐横波在时刻的波形如图所示。P为介质中的一个质点，该波的传播速度为，则时（   ）

A. 质点P对平衡位置的位移一定为负值

B. 质点P的加速度方向与速度方向一定相同

C. 质点P速度方向与对平衡位置的位移方向相反

D. 质点P的加速度方向与对平衡位置的位移方向相同

【答案】BC

【解析】

【详解】波从0 ~ 内的传播距离为

x = vt = 1m

在P点右侧与之相距1m的质点为Q，如图所示

此时（t = 0）Q质点的状态与P质点在时的状态相同。则时P质点在x轴上方，即对平衡位置的位移方向向上，为正值。且时P质点向下振动，即速度方向向下，再根据加速与回复力的关系

F = - kx = ma

可知加速度方向向下。

故选BC。

12. 如图所示，将质量为m的物块（视为质点）从空中O点以大小为的初速度水平抛出，恰好沿斜面方向落到倾角为的固定斜面顶端，然后沿斜面下滑，到达斜面底端时的速度为零。重力加速度大小为g，不计空气阻力。下列说法正确的是（  ）

A. 物块与斜面间动摩擦因数为

B. 物块在空中做平抛运动的时间为

C. 物块沿斜面下滑的过程中，因摩擦产生的内能为

D. 物块沿斜面下滑的过程中，合力的冲量大小为

【答案】BD

【解析】

【详解】B．物块在空中做平抛运动有

整理得

B正确；

A．物块在空中做平抛运动到达斜面顶端有

由题知物块沿斜面下滑，到达斜面底端时的速度为零，当

gsinθ = μgcosθ

时，即加速度为零

μ = tanθ

与题意不符，则不成立，A错误；

C．物块从O点到斜面底端，由动能定理有

即

C错误；

D．根据动量定理有

D正确。

故选BD。

第Ⅱ卷（非选择题共52分）

二、实验题（共17分）

13. 在用“单摆测重力加速度”的实验中，

（1）有下列备选器材中，需选用哪些器材较好？__________

A.长1m左右的粗一点结实棉线，

B.长1m左右的细棉线

C.带细孔的直径2cm左右的铁球     

D. 带细孔直径2cm左右的橡胶球

E.时钟   

F.秒表  

G.学生用刻度尺   

H.最小刻度是毫米的米尺

（2）甲同学先用米尺测得摆线长，再用游标卡尺测得摆球直径如图甲所示为_______cm，然后用秒表记录单摆完成50次全振动所用的时间，从图乙可读出时间为____________s。

【答案】    ①. BCFH    ②. 2.06    ③. 75.2

【解析】

【详解】（1）[1]单摆的摆线应该选择长1m左右的细棉线，故选B；摆球选择体积小质量较大的带细孔的直径2cm左右的铁球，故选C；用秒表记录时间，故选F；另外还要选择最小刻度是毫米的米尺测量摆长，故选H；

（2）[2]游标卡尺主尺读数为2cm，油标尺上第6条刻度与主尺刻度对齐，十分度游标卡尺精确度为0.1mm，则最终读数为

2cm+6×0.1mm=2.06cm

[3]秒表读数为

60s+15.2s=75.2s

14. 在“测玻璃的折射率”实验中，某同学用的是矩形玻璃砖。

（1）如图所示，用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，AO为入射光线，下列说法中正确的是_____；

A．若、的距离较大时，通过玻璃砖会看不到、的像

B．为减少测量误差，、的连线与法线的夹角应尽量小些

C．为了减小作图误差，和的距离应适当取大些

D．若、的连线与法线夹角较大时，有可能在面发生全反射，所以在一侧就看不到、的像

（2）如图所示某同学做实验，法线画得与界面不垂直，测得的折射率比真实值_____（填“偏大”、“偏小”或“不变”）；

（3）某实验小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线的延长线分别交于A、B点，再过A、B点作法线的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，进一步测得数据，，，则该玻璃砖的折射率数值为_____（保留两位小数点）。

【答案】    ①. C    ②. 偏小    ③. 1.51

【解析】

【详解】（1）[1] A．根据光路可逆性远离可知，光线一定会从下表面射出，光线不会在玻璃砖内发生全反射，即、的距离较大，通过玻璃砖也会看到、的像，故A错误；

B．为零减小误差，入射角应适当大一些，即、的连线与法线的夹角应尽量大些，故B错误；

C．为了减小作图误差，和的距离应适当取大些，故C正确；

D．有几何知识可知，光线在上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路可逆性原理可知，光线一定会从下表面射出，光线不会在玻璃砖内下表面发生全反射，故D错误。

故选C。

（2）[2]由图可知，测得的入射角和折射角都偏大，而且增大的角度相同，玻璃砖的折射率为

采用赋值法分析，假设法线与界面垂直时，入射角为45°，折射角为30°，则折射率为

若法线与界面不垂直时，入射角和折射角都增大了15°，则测得的折射率为

故测得的折射率比真实值偏小。

（3）[3]由题可知圆的半径为

该玻璃砖的折射率为

15. 如图所示，用“碰撞实验器”以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。

（1）下列说法中正确的是___________。

A.本实验中斜槽必须是光滑的

B.入射小球每次都要从同一高度由静止滚下

C.当把球放在斜槽末端时，球静止，则说明斜槽末端沿水平方向

（2）图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射球多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其平均落地点的位置，测量平抛射程OP，然后把被碰小球静置于轨道水平部分的右侧末端，再将入射球从斜轨上S位置由静止释放，与小球相碰，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是___________（填选项前的符号）。

A.用天平测量两个小球的质量、

B.测量小球开始释放高度h

C.测量抛出点距地面的高度H

D.分别找到、相碰后平均落地点的位置M、N

E.测量平抛射程OM、ON

（3）经测量，g，g。小球落地点的平均位置能O点的距离如图所示。碰撞前后的动量分别为与，则___________，若碰撞结束时的动量为；则___________。实验结果说明，碰撞前后总动量的比值___________。

【答案】    ①. BC##CB    ②. ADE    ③. 14    ④. 2.9    ⑤.

【解析】

【详解】（1）[1]AB．本实验中的斜槽不一定是光滑的，只要保证入射小球每次都要从同一高度由静止滚下到达斜槽末端时的速度相同即可，故A错误，B正确；，

C．当把球放在斜槽末端时，球静止，则说明斜槽末端沿水平方向，如果球滚动，说明末端不水平，故C正确，

故选BC。

（2）[2]小球离开轨道后做平抛运动，小球抛出点的高度相同，故它们在空中的运动时间t相等，水平位移

知

由动量守恒定律知

将速度表达式带入得

解得

故要完成的必要步骤是ADE或DAE；

（3）[3] 碰撞前、后m1的动量分别为p1与，由题意知

故

[4]若碰撞结束时m2的动量为，则

故

[5]实验结果说明，碰撞前后总动量的比值

三、计算题（本题有3小题，共35分。解答时应写出必要的文字说明，方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

16. 一列沿－x方向传播的简谐横波，在时刻的波形如图所示，质点振动的振幅为10cm。P、Q两点的坐标分别为（－1，0）和（－9，0），已知s时，P点第二次出现波峰。

（1）这列波的传播速度多大？

（2）从时刻起，经过多长时间Q点第一次出现波峰？

（3）当Q点第一次出现波峰时，P点通过的路程为多少？

【答案】（1）2.5m/s；（2）4.4s；（3）0.9m

【解析】

【详解】（1）由题图可知这列波的波长为

P点右侧第二个波峰到P点的距离为

由题意可得这列波传播速度大小为

（2）Q点右侧第一个波峰到Q点的距离为

从时刻起，Q点第一次出现波峰所经过的时间为

（3）这列波的周期为

波传播到P点的时刻为

当Q点第一次出现波峰时，P点振动的时间为

P点通过的路程为

17. 如图所示，一个储油桶的底面直径d=0.6m。当桶内没有油时，从P点经桶壁上边缘O点恰能看到桶壁上的A点。当桶内装满油时，仍沿PA方向看去，恰好看到桶壁上的B点。已知A点的深度为0.8m，BO间距为1.5m，真空中光速c=3.0×108m/s。求：

（1）在图中画出桶内装满油时，沿PA方向看去，恰好看到桶壁上B点的光路图；

（2）油的折射率；

（3）光在油中传播的速度。

【答案】（1）见解析；（2）1.5；（3）

【解析】

【详解】（1）光路如图

（2）由几何关系可知， 即为光的入射角， 即为光的折射角

根据折射定律，则

（3）根据速度与折射率的关系

18. 如图所示，地面和半圆轨道面均光滑。质量kg、长m的小车放在地面上，其右端与墙壁的距离为m，小车上表面与半圆轨道最低点P的切线相平。现有一质量kg的滑块（视为质点）以m/s的初速度滑上小车左端，带动小车向右运动。小车与墙壁碰撞时即被粘在墙壁上，已知滑块与小车表面间的动摩擦因数，g取10m/s2。

（1）滑块与小车刚达相对静止时，滑块的速度大小和位移大小各是多少？

（2）要使滑块在半圆轨道上运动时不脱离轨道，求半圆轨道的半径R的取值。

【答案】（1）滑块的速度大小是4m/s；位移大小是4m；（2）

【解析】

【详解】（1）由动量守恒

可得滑块与小车刚达相对静止时，滑块的速度大小

由动能定理

可得滑块的位移为

由动能定理

可得小车的位移为

即碰到墙壁前已共速。

（2）滑块与小车刚达相对静止时，由动能定理

可得滑块与小车的相对位移为

由动能定理

可得滑块到达P点时的速度为

若滑块恰好过圆周最高点，有

根据动能定理

可得

如果滑块恰好滑至圆弧T处就停止，则有

可得

所以