2021-2022学年江苏省常州市高二（下）期末物理试卷（含解析）

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2021-2022学年江苏省常州市高二（下）期末物理试卷

注意事项:
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在试卷上无效。
3.考试结束后，本试卷和答题卡一并交回。

第I卷（选择题）

一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）

1. 如图所示，在水平放置的条形磁体的极附近，一个闭合线圈竖直向下运动并始终保持水平，在位置，极附近的磁感线正好与线圈平面平行，、之间和、之间的距离都比较小，则线圈、、三个位置的感应电流方向从上往下看是(    )

A. 顺时针、顺时针、顺时针 B. 顺时针、无电流、顺时针
C. 逆时针、无电流、逆时针 D. 逆时针、逆时针、逆时针

2. 氧气分子在和温度下单位速率区间的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示，以下说法正确的是(    )

A. 两条曲线下的面积相等
B. 曲线对应氧气分子平均动能较大的情形
C. 温度升高，每一个氧气分子的速率都增大
D. 曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目

3. 在光电效应实验中，小明用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线甲、乙、丙，如图所示，以下说法正确的是(    )

A. 入射光的频率
B. 入射光的波长
C. 产生光电效应的截止频率
D. 产生光电子的最大初动能

4. 在用油膜法估测油酸分子大小的实验中，以下操作步骤正确的是(    )
   将痱子粉均匀地撒在水面上，痱子粉的用量不要太大
   测滴油酸酒精溶液的体积时，只需用注射器将滴溶液滴入量筒测出总体积，即可准确计算出滴溶液的体积
   盘应水平放置，画线时视线应与玻璃板垂直，以便准确地画出薄膜的形状
   要等油膜形状稳定后，再画轮廓
   利用坐标纸求油膜面积时，计算轮廓内正方形的个数，大于半个的算一个，不足半个的舍去

A.  B.  C.  D.

5. 变压器是生活、生产用电的必备设备，如图所示是电能输送的简单示意图，以下说法正确的是(    )

A. 对于恒定电流，变压器也有变压作用
B. 变压器能改变交变电流的频率
C. 正常工作的变压器，当副线圈与用电器断开时，副线圈两端无电压
D. 高压输电，是通过减小输电电流来减少输电线路的发热损耗

6. 图为一列简谐横波在时的波形图，图为介质中平衡位置在处质点的振动图象，是平衡位置为的质点，以下说法正确的是(    )

A. 波的传播是沿轴正向 B. 波的传播速度是
C. 时，质点的加速度为 D. 前内，质点运动的路程为

7. 氢原子的能级示意图如图所示。当氢原子从能级跃迁到能级时，辐射出光子；从能级跃迁到能级时，辐射出光子。以下判断正确的是(    )

A. 在真空中光子的频率大于光子的频率
B. 光子可使氢原子从基态跃迁到激发态
C. 光子可能使处于能级的氢原子电离
D. 大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时最多辐射种不同谱线
 

8. 如图，图像表示振荡电路的电流随时间变化的图像。时刻，电容器板带正电。以下说法正确的是(    )

A. 时刻，电容器的带电量最大 B. 时刻，线圈中的磁场能最大
C. 时刻，电容器板带负电 D. 时刻，电容器的电场能最大

9. 把一个凸透镜压在一块平面玻璃上图甲，在透镜的下表面和平面玻璃的上表面之间形成一个很薄的圆形狭缝层。让单色光从上方射入示意图如图乙，其中为凸透镜的半径，从上往下看凸透镜，可以观察到环状圆形条纹，这些条纹叫做牛顿环，则下列说法正确的是(    )

A. 牛顿环是由凸透镜上下两表面的反射光叠加产生的
B. 凸透镜的半径越大，条纹越疏
C. 离中心越远，条纹间距越大
D. 如条纹不圆，则同一条亮纹正下方的狭缝层厚度不同

10. 在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放出一个粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片如图，今测得两个相切圆半径之比：：，则(    )

A. 轨道是粒子的径迹
B. 轨道是粒子的径迹
C. 衰变前原子核所含的质子数为
D. 衰变前原子核所含的质子数为

第II卷（非选择题）

二、实验题（本大题共1小题，共10.0分）

11. 在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上如图，并选用间距为的双缝屏，从仪器注明的规格可知，毛玻璃屏与双缝屏间的距离为，接通电源使光源正常工作，发出白光。
    
    组装仪器时，在光具座位置处固定相应装置，正确的顺序是______；
    A.单缝，滤光片，双缝
    B.滤光片，单缝，双缝
    C.单缝，双缝，滤光片
    若取下红色滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中______；
    A.观察不到干涉条纹
    B.可观察到明暗相间的白条纹
    C.可观察到彩色条纹
    若实验中在像屏上得到的干涉图样如图所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图中，位置时，游标尺的读数分别为、已知，则入射的单色光波长的计算表达式为______。分划板刻线在某条明条纹位置时游标卡尺如图所示，则其读数为______；
    如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，测量值______实际值。填“大于”“小于”或“等于”

三、计算题（本大题共4小题，共50.0分）

12. 取一个半径为的软木塞，在圆心处插上一枚大头针，让软木塞浮在液面上，如图，调整大头针插入软木塞的深度，使它露在外面的长度为，这时从液面上方的各个方向向液体中看，恰好看不到大头针，已知真空中的光速为，求
    液体的折射率；
    光在液体中的传播速度。

13. 如图，是喷洒农药的某种压缩型喷雾器，其药液桶的总容积是，装入药液后，封闭在药液上方的空气体积是。关闭喷液阀门，用打气筒每次通过下方的单向进气阀门打入的空气。设温度都保持不变，不考虑喷管中液体的体积变化的影响
    要使药液上方的气体压强为，应按压几次打气筒；
    当药液桶上方的气体压强为时停止打气，打开阀门向外喷药，当药液不能喷射时，桶内剩下的药液还有多少。
14. 如图所示，两条相距的足够长的平行金属导轨位于同一水平面内，其右端接一阻值为的电阻，质量为的金属杆静置在导轨上，其左侧的矩形匀强磁场区域的磁感应强度大小为、方向竖直向下，将该磁场区域以速度匀速地向右扫过金属杆，金属棒与导轨间滑动摩擦力大小为，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，不计导轨与金属杆的电阻，求：
    刚扫过金属杆时，杆中感应电流的大小；
    刚扫过金属杆时，杆的加速度大小；
    设磁场足够宽，杆可能达到的最大速度。

15. 如图所示，在平面的第Ⅰ、Ⅱ象限中，有垂直纸面的两个匀强磁场，磁场分界线与轴正方向夹角为，其右侧磁场的磁感应强度为，左侧磁场未知，质量为，电量为的正离子以速度，从点沿轴正方向射入磁场，第次通过磁场分界线时经过上点，不计离子重力。
    求到的距离；
    若离子第次通过时又经过点，求离子先后通过点时间间隔；
    为使离子不通过第Ⅱ象限，求左侧磁场磁感应强度大小满足什么条件？

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：从到过程，穿过线圈的磁通量减小，磁场方向斜向上，据楞次定律判断可知：线圈中感应电流方向沿逆时针俯视；到达处时磁通量为零，因为还在向下运动，所以磁通量有反向增大的趋势线圈中感应电流方向沿逆时针俯视；从到过程，穿过线圈的磁通量增大，磁场方向斜向下，据楞次定律判断可知：线圈中感应电流方向沿逆时针俯视；所以线圈、、三个位置的感应电流方向都是逆时针方向，故D正确，ABC错误；
故选：。
根据产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化，判断有无感应电流产生．根据楞次定律来确定感应电流的方向。
解答本题关键要掌握判定感应电流的产生条件，及掌握楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用．要注意线圈通过位置时磁通量为零。
 

2.【答案】 

【解析】解：、在和两种不同情况下，各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于，即两条曲线下面积相等，故A正确；
B、由图可知，具有最大比例的速率区间，时对应的速率大，说明实线为的分布图象，对应的平均动能较大，曲线对应于氧气分子平均动能较小，故B错误；
C、温度是分子热运动平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能增大，是统计学规律，但并不是每一个氧气分子的速率都增大，个别分子的动能有可能减小，故C错误；
D、图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目占总分子数的百分比，故D错误。
故选：。
各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于；根据温度高，对应最大比例的速率区间判断；温度是分子热运动平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能增大，不同温度下相同速率的分子所占比例不同。
本题考查分子运动速率的统计分布规律，记住图象的特点，知道纵坐标表示的是单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比，而不是分子数。
 

3.【答案】 

【解析】解：、根据，入射光的频率越高，对应的截止电压越大。甲光的截止电压小于乙光的截至电压，所以入射光的频率；故A错误。
B、同理乙光的截止电压大于丙光的截止电压，所以丙光的频率小于乙光的频率，则乙光的波长小于丙光的波长；故B错误。
C、截至频率是使金属发生光电效应的最小频率，根据，可知产生光电效应的截止频率，故C正确。
D、甲光、丙光的截止电压相等，所以甲光、丙光的频率相等，所以甲光对应的光电子最大初动能等于丙光的光电子最大初动能。故D错误。
故选：。
根据光电效应方程，入射光的频率越高，对应的截止电压越大．从图象中看出，乙光对应的截止电压最大，所以乙光的频率最高，乙光对应的光电子最大初动能也最大．
解决本题的关键掌握截止电压、截止频率，以及理解光电效应方程．
 

4.【答案】 

【解析】解：将痱子粉均匀地撒在水面上，痱子粉的用量不要太大，以免堆积在水面上，酒精油酸溶液不能尽量扩散开来，故正确；
测滴油酸酒精溶液的体积时，用注射器吸取溶液，一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入或滴时，测出总体积，计算出滴溶液的体积，滴数太少测量误差大，错误；
盘应水平放置，画线时视线应与玻璃板垂直，以便准确地画出薄膜的形状，正确；
要等油膜形状稳定后，不再扩散再画轮廓，这样形成的油膜可近似看成单分子油膜，正确；
利用坐标纸求油膜面积时，计算轮廓内正方形的个数，大于半个的算一个，不足半个的舍去，正确。故D正确，ABC错误；
故选：。
根据油膜法测量分子直径大小的实验原理掌握正确的实验步骤和实验操作。
本题主要考查了油膜法测量分子大小的实验，根据实验原理掌握正确的实验操作即可，难度不大。
 

5.【答案】 

【解析】解：、根据电磁感应的原理可以知道，变压器不能改变恒定电流的电压，A错误；
B、根据互感现象的原理，感应电动势磁通量的变化率成正比，所以副线圈交流电的频率与输入交流电的频率相等，故B错误；
C、副线圈的开关断开用电器未接入电路，副线圈仍产生感应电动势，副线圈两端有电压，故C错误；
D、高压输电，是在不减小输电功率的情况下拉高电压，而减小电流，从而减小输电线的的损失的，故D正确。故选：。
根据变压器的原理分析，变压器能否改变恒定电流的电压。能否改变交流电的频率。无负荷时，副线圈两端是否有电压。从焦耳定律、功率公式分析高压输电的道理。
本题需要掌握变压器的电压之比和匝数比之间的关系，要知道变压器只能改变交流电的电压，但不能改变交流电的频率和功率。
 

6.【答案】 

【解析】解：、根据图可知，处的质点在时振动方向向下，在图中，根据波形平移法可知，该波沿轴负方向传播，故A错误；
B、由图可知该简谐横波的波长为，由图知周期为，则波速为，故B错误；
C、由图可知时，质点在波谷，到经历时间，则知时，质点恰好回平衡位置，加速度为，故C正确；
D、因为，所以前内，质点运动的路程为，故D错误。
故选：。
根据质点的振动图象，读出时质点的速度方向，再判断波的传播方向。由图读出波长和周期，求出波速。根据时间与周期的关系确定质点的位置，从而判断其加速度大小。根据时间与周期的倍数求质点经过的路程。
本题要抓住波动图象与振动图象之间的内在联系，能熟练利用波形平移法判断质点的振动方向与传播方向关系，利用时间与周期的关系分析质点的位置。
 

7.【答案】 

【解析】解：、氢原子从能级跃迁到能级的能级差小于从能级跃迁到能级时的能级差，
根据知，光子的能量小于光子的能量，所以光子的频率小于光子的频率，故A错误；
B、光子的能量，小于基态与任一激发态的能级差，所以不能被基态的氢原子吸收，故B错误；
C、根据可知光子的能量，大于能级氢原子的电离能，所以能使处于能级的氢原子电离，故C正确；
D、大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时最多辐射种不同的谱线，故D错误。
故选：。
能级间跃迁辐射光子的能量等于能级之差，根据能级差的大小比较光子能量，从而比较出光子的频率关系；
通过对比光子的能量和氢原子从基态跃迁到激发态所需的能量来判断能否发生跃迁；
通过对比光子的能量和电离所需的能量判断能否发生电离；
判断大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时最多辐射出种频率的谱线。
解决本题的关键知道能级跃迁过程中吸收或辐射光子的能量必须满足跃迁条件，即，以及知道发生电离的条件，难度不大。
 

8.【答案】 

【解析】解：由图可知，阶段电流增大，说明电容器正在放电，电场能正在向磁场能转化，时刻电流最大，电容器的电量为零，故A错误；
B.阶段电流减小，说明电容器正在反向充电，磁场能正在向电场能转化，时刻电流为零，磁场能为零，故B错误；
C.时刻，电路中电流最大，此时电容器放电完成，电容器极板上带电量为零，故C错误；
D、时刻，电容器反向充电完成，故此时刻，电容器的电场能最大，故D正确。
故选：。
由图可知振荡电路中，段是放电过程，段是反向充电过程，以此类推，且充电过程电流减小，电磁能增大，磁场能减小，放电过程电流增大电磁能减小，磁场能增大。
本题考查振荡电路，同学们要理解并掌握，循环充放电过程，若第一个四分之一周期先顺时针充电，电流减小，磁场能转化为电场能；第二个四分之一周期就是逆时针放电，电流增大，电场能转化为磁场能；第三个四分之一周期是逆时针反向充电，电流减小，磁场能转化为电场能；第四个四分之一周期是顺时针反向放电，电流增大，电场能转化为磁场能。
 

9.【答案】 

【解析】解：当单色光垂直照射到凸透镜上时，光的传播方向不变，而当光从玻璃射入空气时一部分光发生反射，另一部分光投射进入空，当该部分光从空气进入下面的平面玻璃时又有一部分光发生反射，这样两列反射光是相干光，他们在凸透镜的下表面相遇，当这两列光的光程差为波长的整数倍时是亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹，故出现亮暗相间的圆环状干涉条纹，故A错误；
B.凸透镜的半径越大，相同位置处的空气层的厚度变小，所以观察到的圆环状条纹间距变大，条纹越疏，故B正确；
C.圆环状条纹的间距不相等，从中心向外条纹越来越密集，条纹间距越小，故C错误；
D.如条纹不圆，不一定是同一条亮纹正下方的狭缝层厚度不同，也可能是凸透镜不规则导致光程差不等，故D错误。
故选：。
从空气层的上下表面反射的两列光为相干光，当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹。使凸透镜的半径越大，相同位置处的空气层的厚度变小，根据干涉原理分析判断。
理解了牛顿环的产生机理就可顺利解决此类题目，故对物理现象要知其然更要知其所以然．
 

10.【答案】 

【解析】解：原子核衰变过程满足动量守恒，放出的粒子和新核带正电初速度方向相反，二者在同一磁场中轨迹形成外切圆，由左手定则可知粒子也带正电，所以衰变。发衰变的反应式为

此分裂为反冲运动，由动量守恒知粒子和新核的动量大小相等，根据牛顿第二定律可得

解得：
可知粒子圆周运动的半径与带电粒子电荷量成反比，即

由此可得粒子做圆周运动的半径大于新核做圆周运动的半径，即圆轨道粒子的径迹，圆轨道是粒子的径迹，由和粒子均带正电荷，结合左手定则可知，粒子和新核绕行的方向均为顺时针，如图所示

故AB错误；
由
解得：
即原子核原来所含的质子数是，故C错误，D正确。
故选：。
根据动量守恒定律结合粒子在磁场中运动洛伦兹力提供向心力，求出粒子在磁场中运动的半径关系，可知轨迹半径与电荷量成反比，进而确定粒子运动的轨迹求解。
知道原子核衰变过程动量守恒是本题解题的前提与关键，分析清楚图示运动轨迹、应用动量守恒定律可解题。
 

11.【答案】       大于 

【解析】解：双缝干涉实验装置，光先通过滤光片，获取单色光，之后经过单缝，使入射光线变成线光源，再通过双缝，形成相干光源，最后打到光屏上，故固定的顺序为滤光片、单缝和双缝，故B正确，AC错误；
故选：。
取下滤光片，白光的干涉条纹为彩色的，故C正确，AB错误；
故选：。
条纹间距为
波长与条纹间距的关系为

联立解得：
游标卡尺的分度值为，不需要估读，则示数为
从图中科院看出，若条纹倾斜，测得的间距比实际的大。
故答案为：；；；；大于
根据实验原理掌握正确的实验装置摆放位置；
根据实验原理理解正确的实验现象；
根据波长的计算公式，结合游标卡尺的读数规则完成分析；
根据实验原理分析出间距测量值与实际值的大小关系。
本题主要考查了双缝干涉测量光的波长实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，熟悉波长的计算公式即可完成分析。
 

12.【答案】解：由题意可知，大头针在液体中发生全反射时的光路图如图所示

则有
根据
解得
根据可得光在液体中的传播速度
答：液体的折射率为；
光在液体中的传播速度为。 

【解析】根据题意画出光路图，再根据全反射临界条件以及几何关系求得折射率和临界角，再根据计算光在液体中的速度。
本题考查光的折射以及全反射相关内容，画出光路图并根据全反射条件计算折射率是解题关键。
 

13.【答案】解：设打次气，以容器中与打入的气体为研究对象，
初态：，，
末态：，，
气体温度不变，由玻意耳定律得：，
代入数据解得：次；
当内外气压相等时，药液不再喷出，此时气体压强为，设体积为，
气体温度不变，由玻意耳定律得：，
代入数据解得：，
剩余药液的体积：
答：要使药液上方的气体压强为，应按压次打气筒；
当药液不能喷射时，桶内剩下的药液还有。 

【解析】气体发生等温变化，应用玻意耳定律求出打气的次数；
当内外气压相等时，药液不再喷出，应用玻意耳定律求出空气的体积，然后求出剩余的药液。
分析清楚气体状态变化过程、求出气体的状态参量、应用玻意耳定律即可正确解题。
 

14.【答案】解：刚扫过金属杆时感应电动势，
由闭合电路的欧姆定律可知，感应电流大小
刚扫过金属杆时金属杆所受安培力大小
对金属杆，由牛顿第二定律得：
解得加速度大小：
当金属杆做匀速直线运动时速度最大，设最大速度为，此时金属杆切割磁感线的速度，
金属杆切割磁感线产生的感应电动势
感应电流
金属杆受到的安培力大小
由平衡条件得：
解得最大速度大小
答：刚扫过金属杆时，杆中感应电流的大小是；
刚扫过金属杆时，杆的加速度大小是；
设磁场足够宽，杆可能达到的最大速度是。 

【解析】根据感应电动势公式求杆中感应电动势的大小，结合闭合电路欧姆定律，即可求得杆中感应电流的大小。
利用安培力的公式和牛顿第二定律，即可求得刚扫过金属杆时，杆的加速度大小。
金属杆做匀速直线运动时速度最大，应用平衡条件求出最大速度。
本题是电磁感应与电路、力学知识相结合的综合题，关键要分析清楚金属杆切割磁感线的速度，即杆相对于磁场的速度，再应用、欧姆定律、安培力公式与牛顿第二定律进行解题。
 

15.【答案】解：离子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：

粒子运动轨迹如图所示，由几何知识得：，解得：
若离子第次通过时经过点，左侧磁场方向应垂直于纸面向里，设磁感应强度为，离子运动轨迹如图所示，

离子在左侧磁场中做圆周运动的半径为，由几何知识得：，解得：
离子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：
解得：
离子磁场和磁场中做匀速圆周运动的周期分别为，
离子先后通过点的时间间隔
若左侧磁场垂直于纸面向里，当离子运动轨迹恰好与轴相切时设离子轨道半径为，运动轨迹如图所示，

由几何关系得：，解得：
离子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：
解得：，
若左侧磁场垂直于纸面向外，离子运动轨迹与轴相切时运动轨迹如图所示，

设离子轨道半径为，由几何知识得：，解得：
离子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：
解得：，
综上所述可知，为使离子不通过第象限，若左侧磁场垂直于纸面向里，磁感应强度大小满足，若左侧磁场垂直于纸面向外，磁感应强度大小。
答：求到的距离是；
若离子第次通过时又经过点，离子先后通过点时间间隔是；
为使离子不通过第Ⅱ象限，若左侧磁场垂直纸面向里，则；若左侧磁场垂直纸面向外，则。 

【解析】离子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，应用牛顿第二定律求出离子的轨道半径，然后求出到的距离。
作出离子运动轨迹，应用牛顿第二定律求出磁感应强度大小，然后根据离子转过的圆心角与周期公式求解。
作出离子临界运动轨迹，求出离子临界轨道半径，应用牛顿第二定律求出临界磁感应强度大小，然后分析答题。
根据题意分析清楚离子运动过程作出离子运动轨迹是解题的前提，应用牛顿第二定律与几何知识即可解题。