2021-2022学年江苏省苏州中学高二下学期期末物理试题（解析版）

这是一份2021-2022学年江苏省苏州中学高二下学期期末物理试题（解析版），共22页。试卷主要包含了单项选择题，填空题，本题共2小题，共18分，计算题等内容，欢迎下载使用。
江苏省苏州中学2021-2022学年度第二学期阶段调研高二物理本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两卷，满分100分，考试时间75分钟．所有答案都写在答题纸上．第Ⅰ卷（选择题，共40分）一、单项选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分，每小题只有一个选项符合题意．选对的得4分，错选或不答的得0分。1. 关于下列四幅图的表述，正确的是（　　）A. 图甲表示随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较长的方向移动B. 图乙中可知核比核更稳定C. 图丙中电子衍射实验说明：电子的动量越大，物质波的波长越长D. 图丁光电效应现象中，光电流与电压的关系表明遏止电压与光的强度有关【答案】B【解析】【详解】A．图甲表示随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，A错误；B．比结合能越大，原子核越稳定，图乙中可知核比核更稳定，B正确；C．根据可知电子的动量越大，物质波的波长越短，C错误；D．根据光电效应方程而可知在光电效应现象中，遏止电压与光的强度无关，对同种材料而言，只有入射光的频率有关，D错误。故选B。2. 无线话筒是振荡电路的一个典型应用。在振荡电路中，某时刻磁场方向、电场方向如图所示，下列说法正确的是（　　）A. 电容器正在充电 B. 振荡电流正在增大C. 线圈中的磁场正在增强 D. 增大电容器两板距离，振荡频率减小【答案】A【解析】【详解】A．由题图中磁场的方向，根据安培定则可知电流由电容器上极板经线圈流向下极板，由电场方向可知，下极板是正极，故此时电容器正在充电，故A正确；BC．电容器正在充电，则电路中电流正在减小，线圈中的磁场正在减弱，故BC错误；D．根据增大电容器两板距离，电容减小，根据振荡频率增大，故D错误。故选A。3. 两种放射性元素的半衰期分别为和，在时刻这两种元素的原子核总数为N，在时刻，尚未衰变的原子核总数为，则在时刻，尚未衰变的原子核总数为（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】C【解析】【详解】根据题意设半衰期为t0的元素原子核数为x，另一种元素原子核数为y，依题意有经历2t0后有联立可得，在时，原子核数为x的元素经历了4个半衰期，原子核数为y的元素经历了2个半衰期，则此时未衰变的原子核总数为故选C。4. 如图所示，空间存在一垂直于纸面向里的匀强磁场，在纸面内，直角三角形导体线框以垂直于磁场边界速度v匀速穿过磁场区域。以电流逆时针方向为正。关于线框中感应电流i随时间t变化的关系，下列四幅图可能正确的是（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】D【解析】【详解】在时间内，线框进入磁场，穿过线框的磁通量向里增加，根据楞次定律知，感应电流沿逆时针方向，为正。线框切割磁感线的有效长度为线框切割磁感线产生感应电动势感应电流i与t成正比；在时间内，穿过线框磁通量向里增加，根据楞次定律知，感应电流沿逆时针方向，为正。线框切割磁感线的有效长度线框切割磁感线产生感应电动势感应电流i保持不变；在时间内，时间内，穿过线框的磁通量向里减少，根据楞次定律知，感应电流沿顺时针方向，为负。线框有效切割长度均匀增大，线框产生感应电动势均匀增大，感应电流均匀增大，综合可得图像如下故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。5. 如图所示，一定质量的理想气体由状态A经状态B变化到状态C的图像如图所示，已知气体从状态A变化到状态B的过程中吸收的热量为，气体对外做功；从状态B变化到状态C过程中吸收的热量为，气体对外做功．、分别表示A、B两个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数，则下列说法正确的是（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】C【解析】【详解】A．根据图像可知，A、B、C状态对应的pV乘积分别为为3p0L、4p0L、3p0L，所以由A至B，根据热力学第一定律知由B至C所以故A错误；B．假设A至B温度不变，分子平均速率不变，则分子每次碰撞器壁的平均作用力不变，气体体积增大，分子数密度减小，所以，单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数减小，压强减小，实际上，气体温度升高，气体分子平均速率增大，每次碰撞的平均作用力增大，单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数更小，所以故B错误；CD．由于所以变形得故C正确D错误。故选C。6. 如图所示，半径为R的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。在磁场边界上的M点放置一个放射源，能在纸面内以速率v向各个方向发射大量的同种粒子，粒子的电荷量为q、质量为m（不计粒子的重力），所有粒子均从某段圆弧边界射出，其圆弧长度为。下列说法正确的是（　　）A. 粒子进入磁场时的速率为B. 若粒子入射速率为时所有粒子中在磁场中运动的最长时间是C. 若粒子入射速率为时，有粒子射出的边界弧长变为D. 将磁感应强度大小改为时，有粒子射出的边界弧长变为【答案】C【解析】【详解】A．粒子均从某段圆弧边界射出，其圆弧长度为，则对应的圆心角为60°，弦长为弦恰好为轨迹圆的直径，所以粒子做圆周运动的半径为根据牛顿第二定律得可得故A错误；B．若粒子入射速率为时，轨迹圆的半径当轨迹圆的弦恰好为边界圆的直径时，时间最长，轨迹圆对的圆心角为60°，在磁场中运动的时间为故B错误；C．若粒子入射速率为时，粒子做圆周运动的半径为由几何关系可得则有粒子射出的边界弧长变为故C正确；D．将磁感应强度大小改为时，由以上分析可知粒子做圆周运动的半径为由以上分析可知有粒子射出的边界弧长变为故D错误。故选C。7. 如图甲为用金属材料制成的霍尔元件，其长、宽、高分别为a、b、d；如图乙是检测电流大小是否发生变化的装置。该检测电流在铁芯中产生磁场其磁感应强度与检测电流强度成正比，现给元件通一恒定工作电流I，下列说法正确的是（　　）A. M端应与电压表的负极相连B. 要提高检测灵敏度可适当减小高度dC. 如果仅将检测电流反向，电压表的正负接线柱连线位置无需改动D. 当霍尔元件尺寸一定时，电压表示数变小，说明检测电流变大【答案】B【解析】【详解】A．检测电流产生的磁场，根据右手螺旋定则判断从下向上穿过霍尔元件，又因为霍尔元件工作电流是电子定向移动形成的，根据左手定则可判断知电子向元件正面集聚，故元件正面是负极，背面是正极，所以N端应接负接线柱，故A错误；BD．工作电流的微观表达式为为自由电荷的速度，设检测产生的磁场为B，在元件中满足可得，速度为即有所以因检测电流会影响磁场，且磁感应强度与检测电流强度成正比，设检测电流为，则可得所以由于工作电流恒定，故电压U与检测电流及d有关，与b无关，所以可通过适当减小高度d从而增大U来提高检测的灵敏度；同理，当霍尔元件尺寸一定时，电压表示数变小，说明检测电流变小，故D错误，B正确；C．如果仅将检测电流反向，则磁场方向反向，根据左手定则，电子受力方向会反向，故电压表的正负接线柱连线位置需要改变，即反接，故C错误。故选B。8. 如图甲所示，为半波整流电路，在变压器的输出电路中有一只整流二极管，已知原、副线圈的匝数比为，电阻，原线圈的输入电压随时间的变化关系如图乙所示，则（　　）A. 电压表的读数为 B. 电压表的读数为C. 电流表A的读数为 D. 原线圈的输入功率【答案】D【解析】【详解】A．由图可知，原线圈输入电压的有效值为＝220V，根据原副线圈匝数比与电压比的关系有解得所以电压表V1的读数为10V，故A错误；B．由于二极管具有单向导电性，只有半个周期有电流，故有有效值为即电压表V2的读数为有效值V，故B错误；C．流过R的电流为则原线圈的电流故C错误；D．原线圈的输入功率等于输出功率故D正确。故选D。9. 如图为某同学设计的一个光电烟雾探测器，光源S发出一束波长为的红外线，当有烟雾进入探测器时，来自光源S的红外线会被烟雾散射进入光电管C，当红外线射到光电管中的金属表面时发生光电效应，光电流大于时，便会触发报警系统。已知元电荷，光在真空中的传播速度为，下列说法正确的是（　　）A. 光电流的大小与光照强度无关B. 若光源发出的是可见光，则该装置将会失去报警功能C. 该金属的极限频率大于D. 若射向光电管C的光子中有会产生光电子，当报警器报警时，每秒射向该金属表面的光子数最少为个【答案】D【解析】【详解】A．光电流大小与光照强度有关。在达到饱和电流之前，光照强度越大，光电流越大。故A错误；B．根据报警器的工作原理可知，由于可见光的光子能量大于红外线的光子能量，所以若光源发出的是可见光，则该装置不会失去报警功能。故B错误；C．根据波长与频率的关系式，有代入数据，可得根据光电效应原理，可知该金属的极限频率小于。故C错误；D．当光电流等于时，光电子的数目为若射向光电管C的光子中有10%会产生光电子，故光电子最少为个故D正确。故选D。10. 如图甲、乙、丙中，除导体棒ab可动外，其余部分均固定不动，甲图中的电容器C原来不带电。设导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，导体棒和导轨间的摩擦也不计，图中装置均在水平面内，且都处于方向垂直水平面（即纸面）向里的匀强磁场中，导轨足够长。现给导体棒ab一个向右的初速度v0，在图甲、乙、丙三种情形下关于导体棒ab的运动状态，下列说法正确的是（　　）A. 图甲中，ab棒先做匀减速运动，最终做匀速运动B. 图乙中，ab棒先做加速度越来越大的减速运动，最终静止C. 图丙中，ab棒先做初速度为v0的变减速运动，然后反向做变加速运动，最终做匀速运动D. 三种情形下导体棒ab最终都匀速运动【答案】C【解析】【详解】A．题图甲中，导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流而使电容器充电，由于充电电流不断减小，安培力减小，则导体棒做变减速运动，当电容器C极板间电压与导体棒产生的感应电动势相等时，电路中没有电流，ab棒不受安培力，向右做匀速运动，故A错误；B．题图乙中，导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流，导体棒受向左的安培力而做减速运动，随速度的减小，电流减小，安培力减小，加速度减小，最终ab棒静止，故B错误；C．题图丙中，导体棒先受到向左的安培力作用向右做变减速运动，速度减为零后再在安培力作用下向左做变加速运动，当导体棒产生的感应电动势与电源的电动势相等时，电路中没有电流，ab棒向左做匀速运动，故C正确；D．由以上分析可知，故D错误。故选C。第Ⅱ卷（非选择题，共60分）二、填空题，本题共2小题，共18分。请将解答填写在答题纸相应的位置。11. （1）为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验，必须要选用的是（      ）A．有闭合铁芯的原、副线圈      B．无铁芯的原、副线圈       C．交流电源D．直流电源                   E．多用电表（交流电压挡）      F．多用电表（交流电流挡）（2）如图所示，小海同学将变压器的原线圈接在低压交流电源上，小灯泡接在变压器的副线圈上，小灯泡发光，下列说法正确的是___________。A．将原线圈接在电压相同的低压直流电源上，小灯泡亮度不变B．电流从原线圈经铁芯流到副线圈，最后流过小灯泡C．将可拆变压器的横条铁芯取下，小灯泡的亮度降低（3）实验过程中，小海同学听到变压器发出明显的“嗡嗡”低鸣声，引起该现象的原因可能是__________。A．原线圈上输入电压过低              B．变压器上的两个固定螺丝没有拧紧C．小灯泡与底座之间接触不良（4）用匝数匝和匝的变压器，实验测量数据如下表1.802.803.804.904.006018.029.98根据测量数据可判断连接电源的线圈是____________。（选填“”或“”）【答案】    ①. ACE##AEC##CAE##CEA##EAC##ECA    ②. C    ③. B    ④. 【解析】【详解】（1）[1]AB．有闭合铁芯的原、副线圈更接近理想变压器，减少能量损耗，更好地发现变压规律；CD．变压器只能改变交流电压，需要使用交流电源；EF．需要测定交流电压值，应选用多用电表交流电压挡；故选ACE。（2）[2]A．将原线圈接在电压相同的低压直流电源上，副线圈的磁通量变化率为零，则副线圈的电压也为零，灯泡不亮，A错误；B．原、副线圈无导线相连，两线圈中的电流是通过互感现象产生的，B错误；C．铁是将可拆变压器的横条铁芯取下，磁通量有泄漏，副线圈的磁通量变化率小，电压减小，则灯泡变暗，C正确；（3）[3]由于交变磁通的作用，变压器铁芯硅钢片振动而发出声音，正常情况下这种声音是清晰而有规律的，但若螺丝没有拧紧，变压器就会发出明显的“嗡嗡”低鸣声，B正确，AC错误。故选B（4）[4]由于存在有漏磁、原副线圈内阻分压等因素，所以副线圈测量的电压值应该小于理论值，由理想变压器规律由表格数据值总是小于，故应该是副线圈的电压值，应是原线圈的电压值，可判断连接电源的线圈是。12. （1）细丝和单缝有相似的衍射图样，在相同条件下，小明用激光束分别垂直照射两种不同直径的细丝Ⅰ和细丝Ⅱ，在光屏上形成的衍射图样如图甲中a和b所示，已知细丝Ⅰ的直径为，现用螺旋测微器测量细丝Ⅱ的直径，如图乙所示，细丝Ⅱ的直径为__________，图甲中的________（填“a”或“b”）是细丝Ⅱ的衍射图样；（2）小明在做“用双缝干涉测量光的波长”实验时，尝试用单缝和平面镜做类似实验。单缝和平面镜的放置如图丙所示，白炽灯发出的光经滤光片成为波长为入的单色光照射单缝，能在光屏上观察到明暗相间的干涉条纹。①若S视为其中的一个缝，那么__________相当于另一个“缝”；②小明测得单缝与镜面延长线的距离为h、与光屏的距离为D，则条纹间距_______；③实验表明，光从光疏介质射向光密介质界面发生反射，在入射角接近时，反射光与入射光相比，相位有的变化，即半波损失。如果把光屏移动到和平面镜接触，则接触点P处是_________（选填“亮条纹”或“暗条纹”）；④实验中已知单缝S到平面镜垂直距离，单缝到光屏的距离，观测到第3个亮条纹中心到第12个亮条纹中心的间距为，则该单色光的波长___________m（结果保留三位有效数字）；⑤随后小明撤去平面镜，在单缝下方A处放置同样的另一单缝，形成双缝结构，则在光屏上________（填“能”或“不能”）观察到干涉条纹。【答案】    ①. 0.997mm##0.998mm##0.999mm    ②. a
    ③. A点    ④.
    ⑤. 暗条纹    ⑥. 6.33×10-7    ⑦. 不能【解析】【详解】（1）[1]根据螺旋测微器的读数方法可知，细丝Ⅱ的直径为0.5mm+49.9×0.01mm=0.999mm[2]单缝衍射，单缝越宽，条纹间距越小，衍射效果越不明显，所以a时直径更大的细丝衍射的图样。（2）[3]若S视为其中的一个缝，S发出的光线经过平面镜反射后的反射光线的反向延长线与S所在竖直方向的交点A点可以视为另一个缝。[4]由题意可知及几何知识可得，干涉条纹间距为[5]把光屏移动到和平面镜接触后，光线经过反射后存在半波损失，故P点将为暗条纹。[6]由上述分析可知由题意可知[7]撤去平面镜，在单缝下方A处放置同样的另一单缝，虽然形成了双缝结构，但发出的光不是相干光了，所以不能观察到干涉条纹。三、计算题：本题共4小题，共42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。（13题8分，14题8分，15题12分，16题14分）13. 如图所示，一绝热气缸质量、深度，放在水平地面上，气缸与地面的动摩擦因数。轻质绝热活塞面积与轻杆连接固定在竖直墙上，轻杆保持水平，光滑活塞与气缸内壁密封一定质量的理想气体，气体温度为，活塞到气缸底的距离为，杆中恰无弹力。现用缸内的加热装置对缸内气体缓慢加热，气体的内能满足关系式，气缸与地面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，外界大气压强，取。求：（1）气缸相对地面刚开始滑动时，缸内气体的温度T；（2）气缸滑动后，继续缓慢加热，气缸缓慢移动，直至活塞恰到气缸口，求这个过程气体吸收的热量Q。【答案】（1）330K；（2）123J【解析】【详解】（1）由题意得开始时杆中恰无弹力，则初状态当气缸相对地面刚开始滑动时，对气缸受力分析得解得则由查理定律得解得气缸相对地面刚开始滑动时，缸内气体的温度T为（2）由题意气缸缓慢移动，所以为等压变化过程，则初状态当活塞恰到气缸口时，满足由盖吕萨克定律得解得又因为所以又因为气缸滑动后，直至活塞恰到气缸口过程中，气体做功为由热力学第一定律的解得14. 如图所示为研究光电效应实验装置，照射到光电管阴极K上的单色光的功率为P。当变阻器的滑片B左移至a时，电流表示数恰变为零，电压表示数的大小为。当B右移至b后，电流表示数为I且不再变化，当B在d处时，电压表示数的大小为。设普朗克常量为h，电子电量为e，平均每N个光子能产生一个光电子。求：（1）B右移至d时，到达A极的光电子的最大动能；（2）此光电管阴极区的截止频率。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）依题意，变阻器的滑片B左移至a时，加在光电管两端的电压为反向电压，此时电流表示数恰变为零，可得电子从K极射出时的最大初动能为当B在d处时，加在光电管两端的电压为正向电压，电压表示数的大小为，根据功能关系可得，此时电子到达A极时的最大初动能为（2）由光电效应方程有又解得截止频率15. 如图甲，间距为L的平行光滑导轨倾斜放置，与水平面夹角为θ，导轨下端接有阻值为R的电阻。质量为m的导体棒垂直放置在导轨上，在拉力作用下沿导轨保持匀速下滑，t0时刻恰好到达x1处，2t0时刻到达x2处。已知x1x2＝x2x3＝L，x1x2区间有磁感应强度大小恒为2B0的匀强磁场Ⅰ，x2x3区间有磁感应强度大小随时间t变化规律如图乙所示的磁场Ⅱ，磁场Ⅱ的曲线边界为半正弦曲线，面积为，磁场方向均垂直斜面向下，重力加速度为g，除电阻R外其余电阻均不计。求：（1）棒在到达x1前，回路中的电动势E；（2）在1.5t0时刻，电阻R的电功率P；（3）棒匀速通过两磁场区域过程中，拉力做的功W。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）依题意，根据法拉第电磁感应定律，可得感应电动势由图像得联立解得（2）棒匀速下滑的速度运动产生的电动势回路的总电动势电阻的电功率联立相关式子解得（3）棒在x1x2间运动过程中，电流为受到的安培力大小为克服安培力做的功在x2x3磁场间运动时，感应电动势按正弦规律变化，感应电动势的最大值感应电动势的有效值克服安培力做的功根据功能关系，拉力做的功联立以上各式解得16. 如图所示，等边三角形OMN内存在垂直纸面向里的匀强磁场，三角形外侧有垂直纸面向外的匀强磁场，已知三角形的边长L＝4 m，P是OM 上的一点，O、P两点间距离为d＝1 m，质量m＝1×10－18 kg，电荷量q＝＋1×10－15 C的带电微粒从的P点以v＝200 m/s的速度垂直OM进入三角形区域，重力不计。求：(1)若微粒从P点进入恰好不能从ON边飞出，三角形OMN内匀强磁场的磁感应强度大小；(2)若两磁场的磁感应强度大小均为B＝0.2 T，求该微粒在图中运动一个周期的时间；(3)若两磁场的磁感应强度大小相等且微粒能再次回到P点，则磁感应强度大小应满足什么条件。【答案】(1)B0==0.43T；(2)T=；(3)B=0.2（2k+1）T，k=0，1，2．…【解析】【详解】(1) 若微粒从P点进入恰好不能从ON边飞出，则轨迹与ON相切，根据几何关系可知根据牛顿第二定律联立解得B0==0.43T(2) 若两磁场的磁感应强度大小均为B＝0.2 T，粒子半径周期粒子的运动轨迹如图所示，所以一个周期时间T=(3) 粒子的运动轨迹如图所示，由对称性可知，要想粒子能回到P点，则粒子运动的半径应满足r（2n+1）=OP（n=0，1，2，3，……）且，所以B=0.2（2k+1）T，k=0，1，2．…