2021-2022年湖南省长沙市长郡中学高二 （下）期末物理试题含解析

长郡中学2021—2022学年度高二第二学期期末考试

物理

第Ⅰ卷选择题（共44分）

一、单选题（本题共6小题，每小题4分，共24分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确）

1. 下列关于教材中三幅插图的说法正确的是（　　）

A. 图甲中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且和磁铁转得一样快

B. 图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中产生大量热量，从而冶炼金属

C. 丙是回旋加速器的示意图，当增大交流电压时，粒子获得的最大动能也会增大

D. 丙是回旋加速器的示意图，当增大交流电压时，粒子获得的最大动能不会增大

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据电磁驱动原理，图甲中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，线圈比磁铁转得慢，故A错误；

B．图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，铁块中产生产生涡流，铁块中产生大量热量，从而冶炼金属，故B错误；

CD．根据

解得

丙是回旋加速器的示意图，显然粒子获得的最大动能与电压无关，当增大交流电压时，粒子获得的最大动能不会增大，故C错误，D正确。

故选D。

2. 如图为某校学生跑操的示意图，跑操队伍宽，某时刻队伍前排刚到达出口的B端，正在A点的体育老师准备从队伍前沿直线匀速横穿到达对面出口BC，且不影响跑操队伍，已知学生跑操的速度m/s，出口BC宽度m，则以下说法正确的是（　　）

A. 体育老师只能沿直线AC到达出口 B. 体育老师可能沿直线AD到达出口

C. 体育老师速度一定为1.5m/s D. 体育老师到达对面出口的时间可能大于2s

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】由题可知，老师需跑在学生前面且不影响跑操队伍,所以将老师的速度分解在平行BC方向和垂直BC方向，在平行与BC方向，老师的速度需要大于等于学生的速度，即

学生通过出口时间

所以老师达到对面出口的时间不能大于2s，老师在垂直BC方向的速度

所以老师的速度

当老师垂直BC方向的速度大于，则会在C点右边到达出口，当老师的平行BC的速度为，垂直BC的速度为时，老师沿AD直线到达出口。

故B正确，ACD错误。

故选B。

3. 某同学设计了一个充电装置，如图所示，假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电，周期为0.2s，电压最大值为0.05V，理想变压器原线圈接螺线管，副线圈接充电电路，原、副线圈匝数比为1∶60，下列说法正确的是（　　）

A. 交流电的频率为10Hz

B. 副线圈两端电压最大值为3V

C. 变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关

D. 充电电路的输入功率大于变压器的输入功率

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．周期是T=0.2s，频率是

故A错误；

B．由理想变压器原理可知

解得，副线两端的最大电压为

故B正确；

C．根据法拉第电磁感应定律可知，永磁铁磁场强，线圈中产生的感应电动势越大，变压器的输入电压会越大，故C错误；

D．由理想变压器原理可知，充电电路的输入功率等于变压器的输入功率，故D错误。

故选B。

4. 钳形电流表是电机运行和维修工作中最常用的测量仪表之一，其工作部分主要由一只电流表和电流互感器组成。电流互感器铁心制成活动开口，且成钳形，用手柄来控制开合，图1图2为此电流表的实物图和内部结构图，则下列说法正确的是（　　）

A. 测量电流时，需要断开电路将此钳形电流表串接在电路中

B. 钳口是否闭合紧密对电流的测量值不会有影响

C. 钳形电流表测电流时相当于降压变压器

D. 如果通电导线在钳形口多绕几圈，则电流测量值会变大

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．钳形电流表通过打开铁芯将导线圈入其中，不需要断开电路，故A错误；

B．若钳口未闭合，则会出现漏磁，原副线圈的磁通量不同造成测量值变小，故B错误；

C．该电表原线圈为单匝，是升压变压器，故C错误；

D．若原线圈多绕几圈，则n1增大，副线圈电流增大，最终导致电流测量值增大，故D正确。

故选D。

5. 红宝石激光器的工作物质红宝石是含有铬离子的三氧化二铝晶体，利用其中的铬离子产生激光.铬离子的能级图如图所示，是基态的能量，是亚稳态的能量，是激发态的能量.若以脉冲氙灯发出的波长为的绿光照射晶体.处于基态的铬离子受到激发而跃迁到激发态.然后自发地跃迁到亚稳态，释放波长为的光子.处于亚稳态的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光，这种激光的波长为

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】由题意和玻尔原子理论可知：

联立可得这种激光的波长：

A．与分析相符，故A正确；

B．与分析不符，故B错误；

C．与分析不符，故C错误；

D．与分析不符，故D错误；

故选A。

6. 如图，可视为质点的A、B两物体相距s＝7m，物体A以vA＝4m/s的速度向右匀速运动，而物体B此时的速度vB＝10m/s，只在摩擦力作用下向右做匀减速运动，加速度a＝－2m/s2。那么物体A追上物体B所用的时间为（　　）

A. 7s B. 8s C. 9s D. 10s

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】物体B停下来所用时间为

此时A、B距离为

设再经过t2后A追上B，则有

则物体A追上物体B所用时间为

t=t1+t2=5s+3s=8s

故选B。

二、多选题（本题共4小题，每小题5分，共20分。每小题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，选错或不选的得0分）

7. 2021年1月3日消息，诺贝尔官方称居里夫人的“笔记”仍具放射性，还将持续1500年。关于放射性元素、衰变和半衰期，下列说法正确的是（　　）

A. 居里夫人的笔记本，经过两个半衰期，质量仅剩下原来的四分之一

B. 放射性元素的半衰期不仅与核内部本身因素有关，还与质量有关

C. 一个放射性原子核，每发生一次β衰变，它的中子数减少一个，质子数增加一个

D. U衰变成Pb要经过8次α衰变和6次β衰变

【答案】CD

【解析】

【详解】A．放射性元素经过两个半衰期，质量仅剩下原来的四分之一，笔记本的质量不变，A错误；

B．放射性元素的半衰期是由核内自身的因素决定的，与质量无关，B错误；

C．β衰变实质上是原子核内的一个中子变为一个质子，同时释放出一个电子的过程，因此发生一次β衰变，质子数增加一个，中子数减少一个，C正确；

D．根据质量数和电荷数守恒，可得衰变成要经过8次α衰变和6次β衰变，D正确。

故选CD。

8. 如图甲所示，用瓦片做屋顶是我国建筑的特色之一。铺设瓦片时，屋顶结构可简化为图乙所示，建筑工人将瓦片轻放在两根相互平行的檩条正中间，若瓦片能静止在檩条上。已知檩条间距离为d，以下说法正确的是（　　）

A. 减小檩条间的距离d时，瓦片可能会下滑

B. 减小檩条间的距离d时，瓦片与檩条间的弹力变大

C. 减小檩条间的距离d时，瓦片与檩条间的弹力变小

D. 增大檩条间的距离d时，瓦片与檩条间的摩擦力变大

【答案】AC

【解析】

【详解】ABC．檩条给瓦片的支持力如下图所示

两檩条给瓦片的支持力与檩条垂直向上的夹角为，则有

减小檩条间的距离d时，夹角变小，则两檩条给瓦片的支持F力变小，故瓦片与檩条间的弹力变小，最大静摩擦力变小，则瓦片可能下滑，故AC正确，B错误；

D．由于上分析可知，增大檩条间的距离d时，夹角变大，瓦片与檩条间的弹力变大，最大静摩擦力变大，则瓦片不可能下滑，处于静止状态，则根据平衡条件可知，瓦片与檩条间的摩擦力将总等于保持不变，故D错误。

故选AC。

9. 如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态。其中，和为等温过程，和为绝热过程(气体与外界无热量交换)。这就是著名的“卡诺循环”。该循环过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 过程中，气体对外界做功

B. 过程中，气体分子的平均动能增大

C. 过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多

D. 过程中，气体放热

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．A→B过程为等温过程，气体体积增大，气体对外界做功，故A正确；
B．B→C过程中，绝热膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，故B错误；
CD．C→D过程中，等温压缩，压强变大，体积变小，分子数密度变大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多；内能不变，外界对气体做功，则气体放热，故CD正确；
故选ACD。

10. 高压输电可大大节能，至2017年11月，我国已建成投运8项1000kV特高压交流工程和11项kV特高压直流工程．中国全面掌握了特高压核心技术，成为世界首个也是唯一成功掌握并实际应用特高压技术的国家．某小型水电站的电能输送示意图如图甲所示，发电机输出的电压恒定，通过升压变压器和降压变压器向用户供电，已知输电线的总电阻为，降压变压器的原、副线圈匝数之比为4：1，它的副线圈两端的交变电压如图乙所示，若将变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是

A. 降压变压器原线圈的输入电压为880V

B. 降压变压器输入功率与输出功率之比为4：1

C. 当用户端用电量增大时，输电线上损耗的功率减小

D. 当用户端用电量增大时，发电厂输出的功率也增大

【答案】AD

【解析】

【详解】A．由图象得到，降压变压器副线圈两端交变电压U＝220sin100πtV，有效值为220V，降压变压器原、副线圈匝数之比为4：l，故降压变压器T2原线圈的输入电压为：4×220V＝880V，故A正确；

B．降压变压器为理想变压器，故输入功率与输出功率之比为1：1，故B错误；

C．输出功率增大，则输电线上的电流增大，输电线上损耗的功率增大，故C错误；

D．用户消耗的功率等于发电机的输出功率减去输电线上损失的功率，输出和损失的功率都增大，故发电机输出功率增大，故D正确．

三、非选择题（本题共5小题，第11题9分，12题7分，13题12分，14题13分，15题15分，共56分）

11. 用雷达探测一高速飞行器的位置。从某时刻（）开始的一段时间内，该飞行器可视为沿直线运动，每隔测量一次其位置，坐标为x，结果如下表所示：

回答下列问题：

（1）根据表中数据可判断该飞行器在这段时间内近似做匀加速运动，判断的理由是：______；

（2）当时，该飞行器速度的大小______；

（3）这段时间内该飞行器加速度的大小______（保留2位有效数字）。

【答案】    ①. 相邻1s内的位移之差接近∆x=80m    ②. 547    ③. 79

【解析】

【详解】（1）[1]第1s内的位移507m，第2s内的位移587m，第3s内的位移665m，第4s内的位移746m，第5s内的位移824m，第6s内的位移904m，则相邻1s内的位移之差接近∆x=80m，可知判断飞行器在这段时间内做匀加速运动；

（2）[2]当x=507m时飞行器的速度等于0-2s内的平均速度，则

（3）[3]根据

12. 我国“蛟龙”号载人潜水器下潜超过七千米，再创载人深潜新纪录。在某次深潜实验中，“蛟龙”号探测到深处的海水温度为。某同学利用该数据来研究气体状态随海水深度的变化。如图所示，导热良好的汽缸内封闭一定质量的气体，不计活塞的质量和摩擦，汽缸所处海平面的温度，压强，封闭气体的体积，如果将该汽缸下潜至深处，此过程中封闭气体可视为理想气体。

（1）下潜过程中封闭气体___________（选填“吸热”或“放热”），传递的热量___________（选填“大于”或“小于”）外界对气体所做的功。

（2）求深处封闭气体的体积为___________（相当于10m深的海水产生的压强）。

【答案】    ①. 放热    ②. 大于    ③.

【解析】

【详解】（1）[1][2]下潜过程中温度降低，则，有理想气体状态方程知气体体积减小，外界对气体做功，则，由

知，放热，且。

（2）[3]当汽缸下潜至时，设封闭气体的压强为p，温度为T，体积为V，由题意可知，根据理想气体状态方程得

代入数据得

13. 如图，质量的木块套在水平固定杆上，并用轻绳与质量的小球相连。今用跟水平方向成角的力拉着小球并带动木块一起向右匀速运动，运动中、的相对位置保持不变，。在运动过程中，求：

（1）轻绳与水平方向的夹角θ；

（2）木块M与水平杆间的动摩擦因数μ。

【答案】(1)；(2)

【解析】

【分析】

【详解】小球并带动木块一起向右匀速运动，均处于平衡状态，设轻绳的拉力为T，对小球，由平衡条件可得

水平方向上

竖直方向上

联立代入数据可得。

(2)把小球和木块当成以整体，设杆的支持力为N，由平衡条件可得

水平方向

竖直方向

联立代入数据可得。

14. 如图，一个内壁光滑且导热的圆柱形气缸静止在一水平面上，缸内有一质量m=10kg的活塞封闭一定质量的理想气体，气缸右下端有一个关闭的小阀门K。一劲度系数k=500N/m的弹簧一端与活塞相连，另一端固定在O点。整个装置都处于静止状态，此时弹簧刚好处于原长，活塞到气缸底部的高度为h=30cm。已知活塞的表面积为S=50cm2。大气压恒为p0=1.0×105Pa，重力加速度g=10m/s2。

（1）求缸内气体的压强p1；

（2）缓慢打开阀门K，当活塞稳定时，气缸内剩余的气体为原来的几分之几？

【答案】（1）1.2×105Pa；（2）

【解析】

【分析】

【详解】（1）弹簧刚好处于原长，对活塞，由平衡条件得

代入数据解得

（2）打开阀门K活塞稳定时气缸内气体的压强

设弹簧的伸长量为x，对活塞，由平衡条件得

代入数据解得

x=20cm

缸内气体初状态的压强

体积

气体温度不变，由玻意耳定律得

代入数据解得，气体的体积

当活塞稳定时

15. 已知冲击电流计D的内阻为R，通过的电量q与冲击电流计光标的最大偏转量成正比，即 （k为电量冲击常量，是已知量）。如图所示，有两条光滑且电阻不计的足够长金属导轨MN和PQ水平放置，两条导轨相距为L，左端MP接有冲击电流计D。EF的右侧有方向竖直向下的匀强磁场。现有长度均为L，电阻均为R的导体棒ab与cd用长度也为L的绝缘杆组成总质量为m的“工”字形框架。现让“工”字形框架从EF的左边开始以初速度（大小未知）进入磁场，当cd导体棒到达EF处时速度减为零，冲击电流计光标的最大偏转量为d，不计导体棒宽度，不计空气阻力，试求：

（1）在此过程中，通过ab导体棒的电荷量和磁场的磁感应强度B的大小；

（2）在此过程中，“工”字形框架产生总焦耳热Q。

【答案】（1），；（2）

【解析】

【详解】（1）由题意可知在框架进入磁场过程中，通过电流计D的电荷量为

q=kd   ①

因为电流计D的内阻和cd阻值相同，根据并联电路分流规律可知通过D和cd的电量相等，而此过程中ab相当于干路上的电源，所以有

   ②

回路的总电阻为

   ③

根据法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律以及电流的定义式综合有

   ④

联立②③④解得

   ⑤

（2）在框架进入磁场过程中，根据动量定理有

   ⑥

联立③④⑤⑥解得

   ⑦

回路产生的总焦耳热为

     ⑧

由于通过ab的电流大小始终等于通过cd和D的电流大小的2倍，则根据焦耳定律可推知

   ⑨

   ⑩

所以

   ⑪