2021-2022学年河南省创新发展联盟高二（下）阶段性检测物理试题（四）含解析

2021～2022年度下学年高二年级阶段性检测（四）

物理

一、选择题：本题共10小题，每小题5分，共50分。在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

1. 灵敏电流计的零刻度位于刻度盘中央，为了使灵敏电流计的指针在零刻度附近快速停下，实验小组的同学设计利用“电磁阻尼”来实现这一目的。他们设计了如图所示的甲、乙两种方案，甲方案和乙方案中的相同磁场均位于零刻度线下方，甲方案在指针转轴上装上扇形铝板，乙方案在指针转轴上装上扇形铝框，下列说法正确的是（　　）

A. 因为铝框较铝板质量小，所以乙方案比甲方案更加合理

B. 乙方案中，铝框小幅度摆动时一定会产生感应电流

C. 甲方案中，即使铝板摆动幅度很小，铝板中也能产生涡流

D. 因为穿过铝框的磁通量更大，所以乙方案更合理

【答案】C

【解析】

【详解】甲方案中，铝板摆动时，扇形铝板的半径切割磁感线，即使铝板摆动幅度很小，在铝板内也能形成涡流，起电磁阻尼的作用，指针能很快停下来；乙方案中，当指针偏转角度较小时，铝框中磁通量不变，不能产生感应电流，起不到电磁阻尼的作用，指针不能很快停下，因此甲方案更合理，C正确，ABD错误；

故选C。

2. 研究光电效应现象的实验装置如图所示。闭合开关S，当用能量为的光子照射到光电管阴极上时，电流表示数大于零。移动滑动变阻器的触头c，当电压表的示数大于或等于时，电流表的示数为0，下列说法正确的是（　　）

A. 光电管阴极的逸出功为

B. 光电子的最大初动能为

C. 开关S断开后，没有电流流过电流表

D. 开关S断开后，用能量为的光子照射光电管阴极，有电流流过电流表

【答案】D

【解析】

【详解】B．该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大于或等于时，电流表的示数为0，可知遏止电压为1.2V，由可得，光电子的最大初动能为，B错误；

A．根据光电效应方程

可得

A错误；

CD．开关S断开后，用光子能量大于的光照射到光电管上时均能发生光电效应，有光电子逸出，有电流流过电流表，C错误，D正确。

故选D。

3. 家住合肥的张同学周末来到郊外的公园游玩，一架飞机由西向东匀速飞过张同学的头顶。下列说法正确的是（　　）

A. 两机翼电势一样高

B. 南边的机翼电势高

C. 北边的机翼电势高

D. 无法判断

【答案】C

【解析】

【详解】当飞机在北半球飞行时，由于地磁场的存在，且地磁场的竖直分量方向竖直向下，由于感应电动势的方向与感应电流的方向相同，由低电势指向高电势，根据右手定则可判断，在北半球，不论沿任何方向水平飞行，都是飞机的左侧机翼电势高，右侧机翼电势低。所以飞机由西向东匀速飞过张同学的头顶时，北边的机翼电势高。

故选C。

4. 在进行长距离星际运行时，不再使用化学燃料，而采用一种新型发动机一离子发动机，其原理是用恒定电压加速一价惰性气体离子，将加速后的气体离子高速喷出，利用反冲作用使飞船本身得到加速。在氦、氖、氩、氪、氙多种气体中选用了氙，已知这几种气体离子的质量中氙的质量最大，下列说法正确的是（　　）

A. 用同样的电压加速，一价氙离子喷出时速度更大

B. 用同样的电压加速，一价氙离子喷出时动量更大

C. 用同样的电压加速，一价氙离子喷出时动能更大

D. 一价氙离子体积更小，不容易堵塞发动机

【答案】B

【解析】

【详解】C．以惰性气体离子为研究对象，根据动能定理有

带电量相同，加速电压相同，故获得的动能相同，C错误；

A．由可知，动能相同时，质量越大，喷出时速度越小，因为氙的质量最大，所以一价氙离子喷出时速度最小，A错误；

B．喷出气体的动量

因氙质量最大，故获得的动量最大，B正确；

D．这几种离子体积差不多，选择一价氙离子与是否堵塞发动机无关，D错误。

故选B。

5. 在匀强磁场中，一个60匝的闭合矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，穿过该线框的磁通量随时间成余弦函数变化的图像如图所示，下列说法正确的是（　　）

A. 在t=5×10-3s时，线框处于中性面位置

B. 在t=1.5×10-2s时，线框中感应电动势为零

C. 线框中产生的感应电动势有效值为150V

D. 线框中产生的感应电动势瞬时值的表达式为V

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据图象可知，在t=5×10-3s时穿过线圈平面的磁通量为零，所以线圈平面平行于磁感线，位于与中性面垂直位置，故A错误；

B．在t=1.5×10-2s时穿过线圈平面的磁通量为零，所以线圈平面平行于磁感线，此时磁通量的变化率最大，感应电动势最大，故B错误；

C．感应电动势的最大值为

所以线框中产生的感应电动势有效值为

故C正确；

D．根据图像可知

在t =0时刻，线框从中性面开始转动，则线框中产生的感应电动势瞬时值的表达式为

故D错误。

故选C。

6. 子与氢原子核（质子）构成的原子称为氢原子，它在原子核物理的研究中有重要作用。氢原子的能级示意图如图所示，假定频率为的一束光照射大量处于能级的氢原子，氢原子吸收光子后，发出6种不同频率的光，下列说法正确的是（　　）

A. 氢原子吸收光子后处于能级

B. 氢原子从能级跃迁到能级时释放的光的频率大于

C. 普朗克常量

D. 一个被激发的氢原子最多能发出3种不同频率的光

【答案】D

【解析】

【详解】A．大量激发后的氢原子从m能级向低能级跃迁时总共可以产生的辐射光子的种类，则，选项A错误；

B．基态氢原子吸收频率为的能量后从能级跃迁到能级，则有

从能级跃迁到能级释放的能量较小，故发出光的频率小于，选项B错误；

C．根据能级规律有

解得普朗克常量为

选项C错误；

D．一个被激发氢原子从能级跃迁至低能级时若逐级跃迁，最多能发出3种不同频率的光，选项D正确；

故选D。

7. 2021年国庆期间播放的电视剧《功勋》中，讴歌了我国核潜艇之父黄旭华隐姓埋名30年，为人民海军的事业甘于奉献、默默耕耘的事迹。核潜艇以核反应堆作动力源，其中一种核反应方程是，下列说法正确的是（　　）

A. X的质量数为141

B. X的中子数大于其质子数

C. 的比结合能比的大

D. 该反应是核裂变反应

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．根据质量数、电荷数守恒得到X的质量数为132，质子数为54，中子数为78，故A错误，B正确；

CD．生成物的比结合能比反应物的比结合能大，该反应是重核的裂变反应，故C错误，D正确。

故选BD。

8. 某同学研究远距离输电的电路如图所示，a、b端接入电压有效值为U0的正弦交流电源，升压变压器T1和降压变压器T2均为理想变压器，且。定值电阻R2和R3消耗的功率均为输电线电阻R1消耗的功率的64倍，已知R2=R3=4R1，电表均为理想交流电表，则下列说法正确的是（　　）

A. 电压表的示数等于U0

B. 升压变压器T1的匝数比

C. 若R1短路，电流表示数将变大

D. 若R3断路，电压表示数将减小

【答案】BC

【解析】

【详解】A．根据变压器变压原理

升压变压器副线圈两端电压

由于输电线有电阻，则降压变压器原线圈两端电压小于

根据变压器变压原理，电压表的示数小于U0，故A错误；

B．设R1消耗的功率

①

通过降压变压器副线圈电流，由于

R2=R3

R2消耗的功率

②

又

R2= 4R1③

联立①②③得

故B正确；

C．若R1短路，降压变压器原线圈两端电压增大，降压变压器副线圈两端电压增大，降压变压器副线圈电流增大，电流表示数变大，故C正确；

D．假设R3断路时，电压表示数减小，则降压变压器副线圈电流减小，通过R1电流减小，降压变压器原线圈两端电压增大，降压变压器副线圈两端电压增大，假设不成立，故D错误。

故选BC。

9. A、B两个物块在光滑的水平地面上发生正碰，碰撞时间极短，两物块运动的图像如图所示，则下列判断正确的是（　　）

A. 碰撞后A、B两个物块运动方向相同

B. 碰撞前、后A物块的速度大小之比为5：3

C. A、B的质量之比m1：m2=2：3

D. 此碰撞为弹性碰撞

【答案】CD

【解析】

【详解】A．因为图像的斜率表示速度，且斜率的正负表示速度的方向，由图像可知，碰撞后A、B两个物块运动方向相反，故A错误；

B．由图像可得，碰撞前A物块的速度为

碰撞后A物块的速度为

所以碰撞前、后A物块的速度大小之比为5:1，故B错误；

C．同理可得，碰撞前、后B物块的速度分别为

设A、B的质量分别为，，则由动量守恒定律得

解得

m1：m2=2：3

故C正确；

D．因为碰撞前后机械能分别为

即碰撞前后系统机械能守恒，故此碰撞为弹性碰撞，故D正确。

故选CD。

10. 如图所示，足够长的水平光滑金属导轨所在空间中，分布着垂直于导轨平面方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。两导体棒a、b均垂直于导轨静止放置。已知导体棒a的质量为4m，电阻为r；导体棒b的质量为m，电阻为4r。两导体棒长度均为l，其余部分电阻不计。现使导体棒a获得平行于导轨水平向右的瞬时初速度v0，除磁场作用外，两棒沿导轨方向无其他外力作用。下列说法正确的是（　　）

A. 最终a、b棒以相同的速度做匀速直线运动

B. 整个过程中，a棒受到安培力做的功等于电路中产生的焦耳热

C. 全过程中，导体棒b的动量变化量为

D. 全过程中，通过导体棒a的电荷量为

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．根据题意可知，两棒组成回路，电流大小相同，a棒受安培阻力做变减速直线运动，b棒受安培动力做变加速直线运动，当两者的速度相等时，电流等于零，两棒不再受安培力，则达到共同速度做匀速直线运动，加速度为零，故A正确；

B．整个过程中，a棒、b棒受到的安培力做的功之和等于电路中产生的焦耳热，故B错误；

C．两棒所受安培力合力为零，系统动量守恒，最终共同速度为

则全过程中，导体棒b的动量变化量为，故C正确；

D．对b棒

解得

故D正确。

故选ACD。

二、非选择题：共60分．第11～14题为必考题，每个试题考生都必须作答。第15～16题为选考题，考生根据要求作答。

（一）必考题：共45分。

11. 某学校高二（9）班物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。

（1）下列说法正确的是________。

A. 为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数

B. 变压器原线圈接低压交流电时，可以用多用电表的“直流电压挡”测量副线圈电压

C. 研究副线圈匝数对副线圈电压的影响时，需保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数

D. 测量副线圈电压时，先用中间挡位的量程试测，大致确定后再选用适当的挡位

（2）变压器铁芯是由相互绝缘的薄硅钢片平行叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这样设计的原因是________。

A. 增大涡流，提高变压器效率

B. 减小涡流，提高变压器的效率

C. 增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量

（3）一位同学实验时，发现两个线圈的导线粗细不同。他选择的原线圈为800匝，副线圈为400匝，原线圈接学生电源的正弦交流输出端“”挡位，测得副线圈的电压为。则下列分析正确的是_______。

A．原线圈导线比副线圈导线粗

B．学生电源实际输出电压大于标注的“”

C．原线圈实际匝数与标注的“800”不符，应大于800

D．副线圈实际匝数与标注的“400”不符，应小于400

【答案】    ①. C    ②. B    ③. B

【解析】

【详解】（1）[1] A．为确保实验安全，应该降低输出电压，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故A错误；

B．变压器只能改变交流电的电压，原线圈输入交流电压，副线圈输出交流电压，应用多用电表的“交流电压挡"测量，故B错误；

C．研究变压器电压和匝数的关系，用到控制变量法，可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故C正确；

D．为了保护电表，测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，故D错误。

故选C。

（2）[2] 变压器只能变交流，不能变直流，变压器的铁芯，在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象，要损耗能量，不用整块的硅钢铁芯，其目的是增大电阻，从而减小涡流，减小发热量，提高变压器的效率。

故选B。

（3）[3] A．原线圈的匝数多，因此电压大电流小，故原线圈导线应该选用细的，故A错误；

B．根据

测得副线圈的电压偏高，可能是因为学生电源实际输出电压大于标注的“”，故B正确；

C．如果原线圈实际匝数与标注的“800”不符，大于800，则测得副线圈的电压应偏低，而不是偏高，故C错误；

D．如果副线圈实际匝数与标注的“400”不符，小于400，测得副线圈的电压应偏低，而不是偏高，故D错误。

故选B。

12. 如图所示，用碰撞实验器可以研究大小相同的两个小球在水平轨道碰撞前、后的动量关系从而验证动量守恒定律。安装好实验装置，并记下重垂线所指的位置O。第一步，不放B球，让A球从斜槽上某位置由静止滚下，并落在地面上，重复多次，用尽可能小的圆把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置；第二步，把B球放在斜槽末端边缘处，让A球由第一步中的同一位置静止滚下，使它们碰撞，重复多次，并使用与第一步同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置；第三步，用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离O点的水平距离，即线段OM、OP、ON的长度。

（1）在不放B球时，A球从斜槽上某处由静止开始滚下的落点在图乙中的_____（填“M”、“P”或“N”）点，把B球放在斜槽末端边缘处，A球从斜槽相同位置处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，碰后小球B的落点在图乙中的_____（填“M”、“P”或“N”）点。

（2）本实验中A球的密度应_____（填“大于”、“等于”或“小于”）B球的密度。

（3）实验中，A球和B球的质量分别为m1、m2，如果OM=x1，OP=x2，ON=x3，在实验误差允许范围内，若满足关系式_____，则可以认为两球碰撞前后的总动量守恒。

（4）碰撞的恢复系数的定义为，其中v10和v20分别是碰撞前两物体的速度，v1和v2分别是碰撞后两物体的速度。弹性碰撞的恢复系数总是等于1，若该实验中的碰撞为弹性碰撞，则实验中可以用刻度尺测得OM、OP、ON的关系为_____。

【答案】    ①. P    ②. N    ③. 大于    ④.     ⑤.

【解析】

【详解】（1）[1] [2]小球A从斜槽上某处由静止开始滚下，小球A的落点在图中的P点，小球A和小球B相撞后，小球B的速度大于小球A的速度，两小球都做平抛运动，所以碰撞后小球A的落地点是M点，小球B的落地点是N点；

（2）[3]为防止入射球反弹，本实验中A球的密度应大于B球的密度；

（3）[4] 两球碰撞前后的总动量守恒，需要验证

因小球均做平抛运动，下落时间相同，则可知水平位移

因此可直接用水平位移代替速度进行验证，故有

（4）[5] 两小球从斜槽末端边缘处飞出后做平抛运动的时间相同，设为t，则有

小球B碰撞前静止，即

因而恢复系数为

即

13. 如图所示，一对平行的粗糙金属导轨固定于同一绝缘水平面上，导轨间距L=0.8m，左端接有阻值R=6Ω的电阻，右侧平滑连接一对弯曲的光滑轨道。水平导轨的整个区域内存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小B=2.5T，一根质量m=0.5kg、电阻r=2Ω、长度与导轨间距相等的金属棒ab垂直放置于导轨上，在水平向右的恒力F作用下从静止开始运动，当金属棒通过的位移大小x=8m时离开磁场，在离开磁场前已达到最大速度。当金属棒离开磁场时撤去外力F，接着金属棒沿弯曲轨道上升到最大高度h=1.8m处。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.1，重力加速度大小g=10m/s2，不计金属导轨电阻，金属棒在运动过程中始终与轨道垂直且与轨道保持良好接触，求：

（1）恒力F的大小；

（2）金属棒在磁场区域运动过程中，电阻R上产生的焦耳热。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）设金属棒离开磁场瞬间速度为v，对金属棒从离开磁场至到达弯曲轨道最高点过程，根据动能定理有

金属棒在磁场中做匀速运动时，设回路中的电流为I，根据平衡条件得

金属棒中的感应电流

解得

（2）设金属棒在磁场中运动的过程中，回路中产生的焦耳热为Q，根据功能关系有

根据闭合电路欧姆定律可得电阻R上焦耳热为

解得

14. 如图所示，质量为m的长木板静止在光滑的水平地面上，质量为的物块以速度从长木板左侧滑上长木板，两者达到相同速度时，木板恰好与右方的竖直墙壁发生弹性碰撞。物块与木板间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g，木板与墙壁的碰撞时间极短，木板足够长，物块始终在木板上。求：

（1）初始时长木板右端与墙壁间距离x；

（2）木板与墙壁第一次碰撞和第二次碰撞的时间间隔；

（3）木板从第一次与墙壁碰撞到木板第n次与墙壁碰撞，木板通过的路程s。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）设木板第一次与墙壁碰撞前，物块与木板的共同速度为，根据系统动量守恒有

对物块分析，设物块从滑上木板到与木板达到共同速度所经历的时间为t，根据动量定理有

根据运动学规律，初始时长木板右端与墙壁间的距离

解得

（2）木板第一次与墙壁碰撞后，物块与木板相互作用直到达到共同速度，根据系统动量守恒有

解得

设木板第一次与墙壁碰撞后到物块与木板达到共同速度经历的时间为，木板运动的位移为，对木板研究，根据动量定理有

根据运动学规律，木板运动的位移

物块与木板第二次达到共同速度到再次与墙壁碰撞经历的时间为，有

所以木板从第一次与墙壁碰撞到第二次与墙壁碰撞所经历的时间为，有

解得

（3）木板第三次与墙壁碰撞前物块与木板的共同速度

木板第n次与墙壁碰撞前物块与木板的共同速度

设木板与墙壁碰撞后到物块与木板发生相对运动时，木板的加速度为a，根据牛顿第二定律有

木板第一次与墙壁碰撞后到木板速度等于零，木板运动的位移可表示为

木板第次与墙壁碰撞后到木板速度等于零，木板运动的位移可表示为

木板从第一次与墙壁碰撞到木板第n次与墙壁碰撞，木板通过的路程

解得

（二）选考题：请考生从给出的2道题中任选一题作答，并用2B铅笔在答题卡上把所选题目题号后的方框涂黑，注意所做题目的题号必须与所涂题目的题号一致，并且在解答过程中写清每问的小题号，在答题卡指定位置答题。如果多做则按所做的第一题计分。

【选修3-3】

15. 下列说法正确的是（　　）

A. 气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增大

B. 表面张力使液体表面有收缩的趋势

C. 游禽用嘴把油脂涂到羽毛上是为了使水不能浸润羽毛

D. 反映宏观自然过程的方向性的定律是热力学第二定律的一种表述

E. 正在绝热条件下压缩气体，气体的内能可能增加，也可能减少

【答案】BCD

【解析】

【详解】A．气体的温度升高，并不是每个气体分子运动的速率都增大，故A错误；

B．与气体接触的液体表面分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面层的分子间同时存在相互作用的引力与斥力，但由于分子间的距离大于分子的平衡距离r0，分子引力大于分子斥力，分子力表现为引力，即存在表面张力，表面张力使液体表面有收缩的趋势，故B正确；

C．游禽用嘴把油脂涂到羽毛上是为了使水不浸润羽毛，避免水将羽毛打湿，故C正确；

D．热力学第二定律是反映宏观自然过程的方向性的定律，故D正确；

E．在绝热条件下压缩气体时，外界对气体做功，但没有热交换，故气体的内能增加，故E错误。

故选BCD。

16. 如图所示，结构相同的绝热汽缸A与导热汽缸B均固定于水平地面刚性杆连接横截面积均为S的绝热活塞a、b，两汽缸中均封闭一定量的理想气体。开始时活塞静止，A、B中气体的体积均为V，压强均等于大气压p0.A中气体热力学温度为TA，设环境温度始终不变，现通过电热丝加热A中的气体，停止加热达到稳定后，B中气体的体积减小了，活塞a、b与两汽缸内壁之间的最大静摩擦力均为，求：

（i）停止加热后B中气体的压强；

（ii）停止加热后A中气体的热力学温度。

【答案】（i）；（ii）

【解析】

【详解】（ⅰ）稳定后，B中的体积

对B中气体，由玻意耳定律有

解得

。

（ⅱ）稳定后，A中的体积

对刚性杆连接的活塞a、b整体受力分析有

对A中气体，由气体状态方程有

解得

。

【选修3-4】

17. 如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时的波形图如图所示，此时波刚好传到c点，这列波的周期T=0.08s，a、b、c、d均是是介质中的质点，此时质点a的振动方向沿_____（填“y轴正方向”或“y轴负方向”），波传到质点d时，质点c通过的路程_____cm，t=0.1s时，质点b的位移为_____cm。

【答案】    ①. y轴正方向    ②. 10    ③.

【解析】

【详解】[1]根据振动方向与传播方向位于曲线的同一侧，可知此时质点a的振动方向沿y轴正方向

[2] 波传到质点d时，经过，质点c通过的路程为

[3] t=0时，b点初位移为

运动方向向下，设b点振动方程

其中

以t=0代入得初相

则t=0.1s时，质点b的位移为

18. 如图所示，某同学为了测量透明圆柱体材料的折射率，让一小束单色光平行于截面圆直径AB射入圆柱体内，已知圆柱体截面圆的半径为R，入射光与截面圆直径AB之间的距离为R，从圆柱体射出的光线与进人圆柱体的人射光线的偏向角为30°，已知光在真空中的传播速度为c，sin15°=，cos15°=。求：

（i）透明圆柱体材料的折射率；

（ii）光在圆柱体中的传播时间。

【答案】（i）；（ii）

【解析】

【详解】（ⅰ）单色光在圆柱体内的光路如图所示

根据几何关系有

单色光在进入圆柱体时的折射角和射出圆柱体时的入射角相等，根据光路可逆可知，单色光射入圆柱体的折射角

根据折射定律有

解得

（ⅱ）光在介质中的传播速度

光的传播时间

解得