2021-2022学年江苏省盐城市高二下学期期末物理试题 （解析版）

2021/2022学年度第二学期高二年级期终考试

物理试题

注意事项：

1.本试卷考试时间为75分钟，试卷满分100分，考试形式闭卷；

2.本试卷中所有试题必须作答在答题卡上规定的位置，否则不给分；

3.答题前，务必将自己的学校、班级、姓名、准考证号用0.5毫米黑色墨水签字笔填写在答题卡上。

一、单项选择题：共10小题，每小题4分，共计40分。每小题只有一个选项符合题意。

1. 天宫课堂中，航天员王亚平先做了一个水球，然后她将女儿用纸做的小花轻轻放在水球表面，纸花迅速绽放。纸花绽放的原因是（　　）

A. 水球表面分子力表现为引力 B. 水球表面分子力表现为斥力

C. 纸花分子间分子力表现为引力 D. 纸花分子间分子力表现为斥力

【答案】A

【解析】

【详解】AB．液体表面层由于蒸发等原因导致分子数较少，则表面层水分子间的平均距离比内部分子间的平均距离大，故水球表面上水分子间的作用力表现为引力，收缩导致纸花绽放，A正确，B错误；

CD．纸花绽放与纸花分子间的作用力无关，CD错误。

故选A。

2. 如图所示，螺线管中通入正弦交流电，将电子沿轴线方向射入后，电子在螺线管中的运动情况是（　　）

A. 往复运动 B. 匀速圆周运动 C. 匀速直线运动 D. 匀变速直线运动

【答案】C

【解析】

【详解】ABCD．螺线管中磁场方向始终为水平方向，电子的速度方向始终与磁场方向平行，所以电子始终不受洛伦兹力，电子做匀速直线运动，故C正确，ABD错误。

故选C。

3. LC振荡电路中电容器两端的电压u随时间t变化的关系如图所示，则（　　）

A. 在时刻，电路中的电流最大

B. 在时刻，电路的磁场能最大

C. 时间内，电路的电场能不断减小

D. 时间内，电容器的带电量不断增大

【答案】B

【解析】

【详解】A．在时刻，电容两端电压最大，电路中的电流为零，A错误；

B．在时刻，电容两端电压为零，电路中的电流最大，磁场能最大，B正确；

C．时间内，电容正在充电，两端电压增大，电场能不断增大，C错误；

D．时间内，电容正在放点，电容器的带电量不断减小，D错误。

故选B。

4. 如图所示，训练者跨步蹲，双手各自正握同一材质的两绳一端，在竖直方向上下甩动，在绳子上交替做出不同的波动，其运动状态可视为简谐运动。由于初练者双手肌肉力量不一致，左手每秒抖动4下，右手每秒抖动5下，则在左、右两绳上传播的波（　　）

A. 周期之比为 B. 速度之比为

C. 振幅之比为 D. 波长之比为

【答案】D

【解析】

【详解】A．左手每秒抖动4下，右手每秒抖动5下，可知左右手的频率之比为，由 可知周期之比为，故A错误；

B．由于两绳为同一材质，所以速度之比为，故B错误；

C．由于左右手甩动的幅度未知，故无法判断振幅之比，故C错误；

D．由可知

故D正确。

故选D。

5. 如图所示，在平面内有两个沿z轴方向（垂直平面）做简谐运动的点波源和，振动方程分别为、。两列波的波速均为，两列波在到线段上某点相遇时，其中振动加强的点有（　　）

A. 2处 B. 3处 C. 4处 D. 5处

【答案】C

【解析】

【详解】由振动方程可知，两列波的振动周期为

则波长为

B点到两波源的距离之差为

由于两波源的相位相反，故在BC间符合振动加强的点到两波源的距离差为或，结合对称性可知，共有4处。

故选C。

6. μ子与氢原子核（质子）构成的原子称为μ氢原子，它在原子核物理的研究中有重要作用。图为μ氢原子的能级示意图。假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，发出频率为和的光，且频率依次增大，则E等于（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】ABCD．μ氢原子吸收光子后发出6中不同频率的光，可知处于能级的μ氢原子的吸收光子后能跃迁至的能级。从的能级跃迁至低能级时有以下几种情况：至，发出的光子能量为，频率；至，发出的光子能量为，频率为；至，发出的光子能量为，频率为；至，发出的光子能量为，频率为；至，发出的光子能量为，频率为；至，发出的光子能量为，频率为。所以E等于。故A正确，BCD错误。

故选A。

7. 某同学疫情隔离在家，偶然发现一根不可伸长的细线垂到窗沿，他想利用单摆原理粗测细线的总长度。先将线的下端系上一个小球，当小球静止时，细线恰好与窗子上沿接触且保持竖直，球在最低点B时，球心到窗上沿的距离为。他打开窗户，让小球在垂直于墙的竖直平面内作小角度摆动，如图所示。从小球第1次通过图中的B点开始计时，到第31次通过B点共用时，根据以上数据可知细线的长度至少约为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】设细线的长度为L，球心到窗上沿的距离为d，由题意可知，该单摆振动周期为

由单摆的周期公式可得

代入数据解得

故细线的长度至少约为9m。

故选B。

8. 放射性元素A、B的半衰期分别为T和2T。在时刻这两种元素的原子核总数为N，在时刻，衰变的原子核总数为，则刚开始A、B原子核数目之比为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】ABCD．假设衰变之前AB的原子核数分别为x、y，则

，

解得

，

所以

故B正确，ACD错误。

故选B。

9. 系统误差是由于实验原理等原因而产生的误差，在“测电源电动势和内阻”实验中由于电表的内阻所产生的误差即为系统误差。关于该系统误差产生原因以及影响，以下正确的是（　　）

A. 电流表分压，测得的电源电动势偏大

B. 电流表分压，测得的电源电动势偏小

C. 电压表分流，测得的电源电动势偏大

D. 电压表分流，测得的电源电动势偏小

【答案】D

【解析】

【详解】ABCD．由于电压表分流作用，电源电流的测量值比真实值小，当外电路短路时测量值与真实值相等，电源的图如下

可知电动势的测量值小于真实值。故D正确，ABC错误。

故选D。

10. 安装适当的软件后，利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感应强度B。如图，在手机上建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为面。某同学在某地对地磁场进行了四次测量，每次测量时y轴指向不同方向而z轴正向保持竖直向上。根据表中测量结果可推知（　　）

A. 测量地点位于南极极点附近

B. 测量地点位于北极极点附近

C. 当地的地磁场大小约为

D. 第3次测量时y轴正向指向东方

【答案】C

【解析】

【详解】A B．z轴正向保持竖直向上，,测量地点位于赤道。AB错误；

C．，当地的地磁场大小约为

C正确；

D．赤道上地磁场的方向沿水平方向从南指向北，第3次测量时y轴正向指向西方

D错误。

故选C。

二、非选择题：共5题，共60分，其中第12~15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。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。

11. 小明同学做“探究变压器原、副线圈两端电压与匝数的关系”实验。

（1）本实验采用的科学探究方法是___________。

（2）以下给出的器材中，不需要的一项器材为___________。（填选项字母）

A. B. C. D.

（3）实验前，小明将可拆变压器拆下，他观察到铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成，组成铁芯的硅钢片相叠时应平行于平面___________。（选填“”、“”或“”）

（4）某次实验中，用匝数匝和匝的线圈实验，测量的数据如下表所示，通过比较，判断出原线圈的匝数为___________。（选填“”或“”）

（5）实验发现，原、副线圈上电压之比与匝数之比并不严格相等，有微小的差别，可能的原因是什么，请写出两点理由。___________

【答案】    ①. 控制变量法    ②. C    ③.     ④.     ⑤. 铁芯在交变磁场的作用下发热、原线圈中电流产生的磁场能向副线圈转移过程中有损失

【解析】

【详解】（1）[1]本实验采用的科学探究方法是控制变量法。

（2）[2]ABCD．本实验需要用到学生电源、多用电表、变压器，不需要电压表，故ABD不符合题意，C符合题意。

故选C。

（3）[3]为了减小涡流的产生，应使硅钢片的方向与磁场方向平行，所以硅钢片相叠时应平行于平面。

（4）[4]由表可知

所以为副线圈电压，故原线圈匝数为。

（5）[5]铁芯在交变磁场的作用下发热、原线圈中电流产生的磁场能向副线圈转移过程中有损失都会造成原、副线圈上的电压之比与匝数之比并不严格相等。

12. 细长薄玻璃管用长的水银柱封闭一定质量的空气。当玻璃管开口向上竖直放置时，空气柱长度为；缓慢转动玻璃管，当其到达水平位置时，空气柱长度变为。设环境温度保持不变，此过程中气体对外做功。求：

（1）大气压强；

（2）气体吸收热量Q。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）设外界大气压强为，当玻璃管开口向上竖直放置时空气柱的压强为

当玻璃管水平放置时空气柱的压强为

从竖直放置到水平，玻璃管中的气体发生等温变化，假设玻璃管的横截面积为S，则由玻意耳定律可得

解得

（2）玻璃管中的气体发生等温变化，所以内能不变，由热力学第一定律可得

解得

13. 如图所示，工厂按照客户要求进行玻璃异形加工，工人将边长为a的正方体透明玻璃砖，从底部挖去一部分，挖去部分恰好是以边长a为直径的半圆柱。现将平行单色光垂直于玻璃砖左表面射入，右侧半圆柱面上有光线射出的部分为其表面积的，不计光线在玻璃砖中的多次反射。已知光在真空中的传播速度为c、求：

（1）玻璃砖对该单色光的折射率；

（2）单色光在玻璃砖中传播的最短时间。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）光线在玻璃砖中的光路如图所示，

设恰好发生全反射的临界角为C，正方体的棱长为a，则半圆柱的半径为

有光线射出的部分圆柱面的面积

得

则

（2）从半圆圆心处射出的光线在玻璃砖中的距离最短，最短距离为 则根据

可得最短时间

14. 研究发现：静止的原子核X，吸收慢中子，可以发生核反应，分裂成运动的新核Y和Z，同时产生一对彼此向相反方向运动的光子，这对光子的能量均为E。已知X、中子、Y、Z的质量分别为，，和，已知光在真空中的传播速度为c。求：

（1）单个光子动量大小p；

（2）反应放出核能；

（3）新核Y的动能。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）由

，，

 得

（2）由质能方程可得反应放出的核能

（3）由能量守恒可得Y、Z总动能为

又由动量守恒可得

可得

所以新核Y的动能为

15. 如图所示，在竖直平面内的x轴下方存在范围足够大、方向水平的磁场，同一高度处磁感应强度大小相等，竖直方向上磁感应强度随距离关系满足。将一竖直放置、边长为L的正方形金属线框abcd从图示位置，向右以初速度水平抛出，线圈质量为m、电阻为R，不计空气阻力。求：

（1）刚抛出时ab边切割产生的电动势大小E；

（2）线圈中的最大电流；

（3）线圈下落高度h（已经是最大电流）的过程中线圈中产生的焦耳热Q。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律可得，刚抛出时ab边切割产生的电动势大小为

（2）当线圈受到的安培力等于重力时，线圈的竖直方向速度达到最大，即此时线圈中的电流最大，设此时线圈下落高度为h0，则ad边所处位置的磁感应强度为

bc边所处位置的磁感应强度为

又

解得，线圈中的最大电流为

（3）设线圈中电流最大时线圈的竖直速度为，则线圈下落高度h时，ad边切割产生的感应电动势为

bc边切割产生的感应电动势为

线圈的感应电动势为

根据闭合电路欧姆定律有

解得，线圈下落高度h时，线圈的竖直速度为

此时线圈的速度为

则根据能量守恒有

解得，线圈下落高度h（已经是最大电流）的过程中线圈中产生的焦耳热为