浙江省宁波市慈溪2021-2022学年高二物理上学期期末试卷（Word版附解析）

慈溪市2021学年第一学期期末考试试卷高二物理卷考生须知：本试题卷分选择题和非选择题两部分，满分100分，考试时间90分钟。一、选择题I（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）1.下列物理量的单位用国际单位制中基本单位正确表示的是（　　）A.电阻：B.电功率：C.电量：D.电功：【1题答案】【答案】C【解析】【详解】A．电阻选项A错误；B．电功率选项B错误；C．根据q=It可知电量单位1C=1A∙s选项C正确；D．电功选项D错误。故选C。 2.根据高中物理所学知识，分析下列生活中的物理现象：①闻其声而不见其人②夏天雷雨后路面上油膜呈现彩色③当正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时，我们听到汽笛声的音调变高；④观众在看立体电影时要戴上特质的眼睛，这样看到电影画面的效果和眼睛直接观看物体的效果一样具有立体感；这些物理现象分别属于波的A.折射、干涉、多普勒效率、偏振B.干涉、衍射、偏振、多普勒效应C.衍射、偏振、折射、多普勒效应D.衍射、干涉、多普勒效应、偏振【2题答案】【答案】D【解析】【详解】①“闻其声而不见其人”，听到声音，却看不见人，这是声音的衍射；②雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的；③当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高．音调变高就是频率变高，因此这是多普勒效应现象；④观众用偏振眼镜观看，每只眼睛只看到相应的偏振光图象，即左眼只能看到左机映出的画面，右眼只能看到右机映出的画面，这样就会像直接观看那样产生立体感觉．这就是立体电影的原理．综上各结论可知选D．【点睛】本题考查了光的各种性质；无论反射、衍射还是干涉，其频率均不变，而多普勒效应频率即发生变化.3.小明同学分别用红光和绿光借助光传感器（不改变单缝与双缝）做“双缝干涉实验”和“单缝衍射实验”，得到四幅图。其中是用红光做的单缝衍射的图像是（）A.B. C.D.【3题答案】【答案】A【解析】【详解】单缝衍射条纹一定不等间距，即中央宽、两边窄的明暗相间的条纹。故选A。4.如图所示为单反照相机取景器的示意图，五边形ABCDE为五棱镜的一个截面，AB⊥BC。光线垂直AB射入，且只在CD和EA上各发生一次反射，两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出。若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是（计算结果可用三角函数表示）（　　）A.B.C.D.【4题答案】【答案】A【解析】【详解】设入射到CD面上的入射角为θ，因为在CD和EA上发生全反射，且两次反射的入 射角相等，如图：根据几何关系有4θ=90°解得θ=22.5°当光刚好在CD和AE面上发生全反射时，折射率最小，根据解得最小折射率为故A正确，BCD错误。故选A。5.实验室中，学生使用的双量程电流表（0~0.6A、0~3A）、双量程电压表（0~3V、0~15V）接线柱如图甲、乙所示（量程已经盖住），其后盖打开后，照片如图丙、丁所示，其中3、6为电表的“-”接线柱。下列说法正确的是（　　） A.图丙中的3、2接线柱为电流表的0~0.6A量程B.图丙中的3、2接线柱为电压表的0~3V量程C.图丁中的6、4接线柱为电压表的0~3V量程D.图丁中的6.4接线柱为电流表的0~0.6A量程【5题答案】【答案】B【解析】【详解】AB．由图丙可知，是电阻与表头串联，则图丙是电压表，图丙中的3、2接线柱是一个电阻与表头串联，对应0~3V量程，3、1接线柱是两个电阻与表头串联，对应0~15量程，故A错误，B正确；CD．由图丁可知，是电阻与表头并联，则图丁是电流表，图丁中的6、4接线柱是一个电阻与表头串联后和另一个电阻并联，并联的哪个电阻为分流电阻，对应0~3A量程，6、5接线柱是两个电阻串联后与表头并联，两个电阻串联后充当分流电阻，分流电阻大，对应0~0.6A量程，故CD错误。故选B。6.一根长为L、横截面半径为r的金属棒，其材料的电阻率为ρ。金属棒内单位体积自由电子数为n，电子的电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压U时，金属棒内产生电流，则自由电子定向运动的平均速率为（）A.B.C.D.【6题答案】【答案】A【解析】【详解】根据欧姆定律有根据电阻定律有电流的微观表达式 联立几式得故选A。7.如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r（），电表均视为理想电表．闭合开关S后，调节R的阻值，使电流表的示数增大，在这一过程中电压表示数的变化量的大小为，则A.通过R的电流增大，但增大量小于B.的大小随R的变化而变化C.电源的输出功率一定增大了D.电源的效率降低了【7题答案】【答案】D【解析】【详解】A．要使电流表示数增大，则R应减小；由串反并同知，则，，因此流过R电流增大，且增大量大于△I，故A错误；B．由，故其大小不会随R的变化而变化，故B错误；C．当内外电阻相等时，电源的输出功率最大；因不明确内外电阻的关系，故无法明确功率的变化情况，故C错误；D．电源的效率，因电压的改变量为，故说明电源的效率降低了，故D正确．故选D。8.一个有固定转动轴的竖直圆盘如图甲所示，圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动，T形支架的下面系着一个由弹簧和小球组成的振动系统，小球做受 迫振动。圆盘静止时，让小球做简谐运动，其振动图像如图乙所示（以竖直向上为正方向）。下列说法正确的是（　　）A.到小球所受的回复力增加，且方向为x轴正向B.到弹簧弹性势能一定减小C.若圆盘以匀速转动，小球振动达到稳定时其振动的周期为D.若圆盘正以匀速转动，欲使小球振幅增加则可使圆盘转速适当减小【8题答案】【答案】D【解析】【分析】【详解】A．以竖直向上为正方向，到小球从最低点向平衡位置振动，则所受的回复力减小，振动方向为x轴正向，故A错误；B．到小球从平衡位置向最高点振动，小球可能会经过弹簧的原长，则弹簧弹性势能一直减小或先减小后增大，故B错误；C．若圆盘以匀速转动，其周期为小球振动达到稳定时其振动的周期等于驱动的周期为，故C错误；D．若圆盘正以匀速转动时，有欲使小球振幅增加则要增大驱动力的周期，可使圆盘转速适当减小，故D正确；故选D。9.B超检查是医学上常用的诊断方法，其基本原理是探头向人体内发射超声波，超声波遇到人 体不同的组织会产生不同程度的反射，探头接收到的反射超声波信号由计算机进行处理，显示出B超图像（如图甲所示）。图乙、图丙是仪器检测到的探头发送和接收的超声波图像（图乙为某时刻沿x轴正方向发送的超声波，图丙为一段时间后沿轴负方向返回的超声波）已知超声波在人体内传播速度约为，下列说法正确的是（　　）A.图丙中质点b正沿y轴正方向运动B.图丙中质点b再经时间恰好处于波谷C.图乙中质点a的振动周期为D.图乙中质点a在此后时间内运动的路程为【9题答案】【答案】B【解析】【分析】【详解】A．由“同侧法”可知，质点b此时沿y轴负方向运动，故A错误；B．图丙中，经时间，波形向x轴负方向平移的距离 质点b恰好处于波谷，故B正确。C．由图可知，波长为周期故C错误；D．质点a只在其平衡位置附近上下振动，不随波迁移，所以在时间内运动的路程故D错误。故选B。10.如图所示，房顶上固定一根长2.5m的细线沿竖直墙壁垂到窗沿下，细线下端系了一个小球(可视为质点)。打开窗子，让小球在垂直于窗子的竖直平面内小幅摆动，窗上沿到房顶的高度为1.6m，不计空气阻力，g取10m/s2，则小球从最左端运动到最右端的最短时间为（　　）A.0.2πsB.0.4πsC.0.6πsD.0.8πs【10题答案】【答案】B【解析】【详解】由单摆周期公式知 小球从最左端运动到最右端的最短时间为故B正确，ACD错误。故选B。11.随着科幻电影《流浪地球》的热映，“引力弹弓效应”进入了公众的视野。“引力弹弓效应”是指在太空运动的探测器，借助行星的引力来改变自己的速度。为了分析这个过程，可以提出以下两种模式：探测器分别从行星运动的反方向或同方向接近行星，分别因相互作用改变了速度。如图所示，以太阳为参考系，设行星运动的速度为u，探测器的初速度大小为v0，在图示的两种情况下，探测器在远离行星后速度大小分别为v1和v2。探测器和行星虽然没有发生直接的碰撞，但是在行星的运动方向上，其运动规律可以与两个质量不同的钢球在同一条直线上发生的弹性碰撞规律作类比。那么下列判断中正确的是（　　）A.v1>v0B.v1=v0C.v2>v0D.v2=v0【11题答案】【答案】A【解析】【详解】AB．根据题意，设行星的质量为M，探测器的质量为m，当探测器从行星的反方向接近行星时（左图），再设向左为正方向，根据动量守恒和能量守恒得-mv0+Mu=Mu′+mv1mv02+Mu2=Mu′2+mv12整理得v1-v0=u+u′所以v1>v0 A正确，B错误；CD．同理，当探测器从行星的同方向接近行星时（右图），再设向左为正方向，根据动量守恒和能量守恒得mv0+Mu=Mu″-mv2mv02+Mu2=Mu″2+mv22整理得v0-v2=u+u″所以v2<v0CD错误。故选A。12.如图所示，某中学航天兴趣小组的同学将静置在地面上的质量为M（含水）的自制“水火箭”释放升空，在极短的时间内，质量为m的水以相对地面为v0的速度竖直向下喷出。已知重力加速度为g，空气阻力不计，下列说法正确的是（　　）A.火箭的推力来源于火箭外的空气对它的反作用力B.水喷出的过程中，火箭和水机械能守恒C.火箭获得的最大速度为D.火箭上升的最大高度为【12题答案】【答案】D 【解析】【分析】【详解】A．火箭的推力来源于向下喷出的水对它的反作用力，故A错误；B．水喷出的过程中，瓶内气体做功，火箭及水的机械能不守恒，故B错误；C．在水喷出后的瞬间，火箭获得的速度最大，由动量守恒定律有解得故C错误；D．水喷出后，火箭做竖直上抛运动，有解得故D正确。故选D。13.蹦极是一项刺激的户外休闲活动，足以使蹦极者在空中体验几秒钟的“自由落体”。如图所示，蹦极者站在高塔顶端，将一端固定的弹性长绳绑在踝关节处。然后双臂伸开，双腿并拢，头朝下跳离高塔。设弹性绳的原长为，蹦极者下落第一个时动量的增加量为，下落第五个时动量的增加量为，把蹦极者视为质点，蹦极者离开塔顶时的速度为零，不计空气阻力，则满足（　　） A.B.C.D.【13题答案】【答案】D【解析】【详解】蹦极者下落高度的过程，可视为做自由落体运动，对于初速度为零的匀加速直线运动，通过连续相等位移的时间之比为可知即由动量定理得故故选D。二、选择题II（本题共3小题，每小题，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得，选对但不全的得，有选错的得0分）14.如图所示，下列关于机械振动和机械波的说法正确的是（　　） A.图甲：粗糙斜面上的金属球在弹簧的作用下运动，该运动是简谐运动B.图乙：单摆的摆长为L，摆球的质量为m、位移为x，此时回复力为(摆角较小)C.图丙：实线为t1=0时刻的波形图，虚线为t2=0.25s时刻的波形图，该波的周期大于0.25s，若这列波沿x轴向右传播，则波速为2m/sD.图丁：两列振幅均为1cm的相干水波某时刻的波峰和波谷位置(实线表示波峰，虚线表示波谷)图示时刻A、B两点的竖直高度差为2cm【14题答案】【答案】BC【解析】【详解】A．在粗糙斜面上金属球运动过程中，要不断克服摩擦力做功，系统的机械能减小，金属球最终静止，所以该运动不是简谐运动，故A错误；B．单摆模型中摆球的回复力等于重力沿运动方向上的分力，即有因为较小，则有考虑到回复力的方向与位移的方向相反，所以有故B正确；C．若波向右传播，传播的距离为波速为 故C正确；D．频率相同的两列水波相叠加的现象。实线表波峰，虚线表波谷，则、是波峰与波峰相遇，点是波谷与波谷相遇，它们均属于振动加强区；由于振幅是1cm，点是波峰与波峰相遇，则点相对平衡位置高2cm，而点是波谷与波谷相遇，则点相对平衡低2cm，所以、B相差4cm，故D错误；故选BC。15.水平面上有质量相等的a、b两个物体，水平推力F1、F2别作用在a、b一段时间后撤去推力，物体继续运动一段距离后停下。两物体的v-t图线如图所示，图中AB∥CD。则整个过程中（　　）A.水平推力F1、F2大小可能相等B.a的平均速度大于b的平均速度C.水平推力F1对a物体的冲量小于水平推力F2对b物体的冲量D.摩擦力对a物体做的功小于摩擦力对b物体做的功【15题答案】【答案】CD【解析】【详解】A．由题图知，AB与CD平行，说明撤去推力后两物体的加速度相同，而撤去推力后物体的合力等于摩擦力，根据牛顿第二定律可知，两物体受到的摩擦力大小相等。水平推力作用时，由图像可知a的加速度大于b的加速度，根据：F－Ff=ma可知水平推力F1大于F2，A错误；B．设两物体的最大速度为v，加水平推力时两物体的平均速度均为，撤去水平推力后两物体的平均速度仍为，可知a的平均速度等于b的平均速度，B错误；C．根据动量定理可知，合外力的冲量等于动量的变化量，即： IF－If=0因摩擦力对物体b的作用时间较长，可知摩擦力对b的冲量较大，则水平推力F2对b物体的冲量较大，选项C正确；D．由题图可知，a的位移小于b的位移，因两物体的摩擦力相等，可知摩擦力对a物体做的功小于摩擦力对b物体做的功，D正确。故选CD。16.学校为创建绿色校园改装了一批太阳能路灯，太阳能路灯技术参数如下：太阳能电池组件（太阳能电池光电转换效率为18%，得到的电池功率为100W）；免维护蓄电池（60~250A·h/12V，充电效率为80%）；照明时间（4~12h，可根据需要任意调节，阴雨天可连续工作5~7天）；光控时LED照明恒流输出功率（15~60W）；其他辅助系统组成部分。结合上述数据，下列说法正确的是（）A.太阳照射2h，光电系统可吸收太阳能为B.LED照明5h，照明时恒流输出电能最多为C.利用太阳能电池给免维护蓄电池充电，充满需要的最长时间为30hD.利用免维护蓄电池给额定功率为60W的LED供电，最长时间为45h【16题答案】【答案】AB【解析】【分析】【详解】A．光电转换得到的电池功率为100W，2h光电系统可吸收的大阳能为故A正确；B．LED照明5h，恒流输出的电能最多为 故B正确；C．利用太阳能电池给蓄电池充电，充满需要的最长时间为故C错误；D．利用免维护蓄电池给额定功率为60W的LED供电，最长时间为，故D错误。故选AB。三、非选择题（本题共6小题，共55分）17.如图1是某同学进行杨氏双缝干涉实验的装置，实验以白炽灯泡（12V，21W）作为光源，该同学利用学生电源“直流12V”档为白炽灯泡供电，闭合开关瞬间，电源显示过载自动断电（即通过电源的电流超过电源的额定电流），再次闭合开关均显示过载。 （1）为了检测过载的原因，该同学进行如下操作：①用多用电表欧姆×1挡测白炽灯泡电阻，正确操作后表盘指针如图2所示，则灯泡的状况可能是________（选择“短路”、“断路”或“正常”）。②将多用电表选择开关拨至直流电压“50V”挡，直接测量学生电源两极电压，正确操作后表盘指针如图3所示，则电压为________V；③为进一步准确分析灯泡与电源情况，利用该电源与其他必须的实验器材，测绘出了小灯泡的伏安特性曲线，如图4所示：④经过综合分析，判断电源过载的可能原因及解决的办法，下列说法最合理的是________A．连接电源时误选择了交流电压挡，可以通过更换为直流电压挡来解决B．电源内阻过小，导致电流过大，可以通过串联一个保护电阻来解决C．刚通电时灯丝温度低，电阻小，电流过大，可以通过将电压由小逐渐增大到12V来解决（2）解决问题后，该同学利用红色滤光片进行双缝干涉实验，发现获得的干涉图样条纹间距过密，测量误差较大，下列选项中能够进行有效调整的是________A．改用绿色滤光片B．适当增大单缝与双缝之间的距离C．换用间距较小的双缝（3）某次测量时，选用的双缝的间距为0.300mm，测得屏与双缝间的距离为1.20m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm。则所测单色光的波长为________nm（结果保留三位有效数字）。【17题答案】【答案】①.正常②.12.0③.C④.C⑤.630nm 【解析】【详解】（1）①[1]如果欧姆表读数为零，说明灯泡短路；如果欧姆表读数为无穷大，则说明灯泡断路；由欧姆表的读数可知，灯泡有一定的阻值，说明灯泡正常。②[2]由图3可知，则电源电动势约为12.0V。④[3]A．交流电源使直流电压左右偏转，则连入后立即损坏，A错误；B．若是电源内阻过小，则每次闭合电路都将自动断电，B错误；C．灯丝电阻随温度的升高而增大，冷态灯丝电阻很小，电路中的电流很大，所以导致闭合时立即断电，C正确。故选C。（2）[4]根据公式可知，在其他条件不变的情况下，要增大干涉图样条纹间距，可行的方法有：换用间距较小的双缝间距d、增大波长λ、增大双缝到光屏之间的距离l。故选C。（3）[5]根据公式，代入数据有λ=630×10-9m=630nm18.某同学设计了一个“用小车和打点计时器研究碰撞”的实验。在小车A的前端装有撞针，推动小车A后，使之做匀速运动，然后与原来静止在小车A正前方的小车B相碰并粘合成一体继续做匀速运动。该同学设计的实验装置如图1所示，在小车A后连着纸带，打点计时器所接电源频率为50Hz。（1）实验前，先要将长木板的末端垫高一些，把小车A 放在斜面上，纸带穿过打点计时器，轻推小车A，给小车A一个沿斜面向下的初速度，观察小车A的运动，直到认为小车A的运动是匀速运动时为止。这样做的目的是__________；（2）若某次实验得到打点纸带记录如图2所示，测得各计数点间距离标在纸带上，A点为小车A运动的第一点，那么，碰撞前A车的速度为_________m/s，碰撞后A、B车的共同速度为______m/s（计算结果保留3位有效数字）；（3）若测得小车A质量m1=0.40kg，小车B质量m2=0.20kg。则根据上述实验数据得，这次碰撞前后系统动量_________（填“守恒”或“不守恒”）。这次碰撞机械能损失量为___________J（计算结果保留3位有效数字）。【18题答案】【答案】①.阻力补偿（或平衡摩擦力）②.1.05③.0.700④.守恒⑤.7.35×10-2【解析】【详解】（1）[1]实验前，先要将长木板的末端垫高一些，把小车A放在斜面上，纸带穿过打点计时器，轻推小车A，给小车A一个沿斜面向下的初速度，观察小车A的运动，直到认为小车A的运动是匀速运动时为止，这样做的目的是平衡摩擦力。（2）[2]车A碰前做匀速直线运动，打在纸带上的点应该是间距均匀的，则计算小车碰前速度应选BC段，根据匀速运动有[3]CD段上所打的点由稀变密，可见在CD段A、B两小车相互碰撞。A、B撞后一起做匀速运动，所打出的点又应是间距均匀的。则应选DE段计算碰后速度，根据匀速运动有（3）[4]碰撞前的动量有m1vA=0420kg×m/s碰撞后的动量有(m1+m2)vAB=0.420kg×m/s由于m1vA=(m1+m2)vAB 则根据上述实验数据得，这次碰撞前后系统动量守恒。[5]碰撞前的能量为碰撞后的能量为则损失的能量为DE=EA-EAB=0.221-0.147J=7.35×10-2J19.在如图所示的电路中，R1=2Ω，R2=R3=4Ω，当电键K接a时，R2上消耗的电功率为4W，当电键K接b时，电压表示数为4.5V，试求：（1）电键K接a时，通过电源的电流和电源两端的电压；（2）电源的电动势和内电阻；（3）当电键K接c时，通过R2的电流.【19题答案】【答案】（1）1A；4V（2）6V；2Ω（3）0.5A【解析】【详解】（1）K接a时，R1被短路，外电阻为R2，根据公式可得，通过电源电流电源两端电压（2）K接a时，有E=U1+I1r=4+rK接b时，R1和R2串联，R外=R1+R2=6Ω 通过电源电流这时有：E=U2+I2r=4.5+0.75r解得：E=6V，r=2Ω（3）当K接c时，R2与R3并联，并联电阻为所以R总=R1+r+R23=6Ω总电流通过R2电流20.抗击新冠肺炎期间，欢乐送机器人为数十家医院提供了无接触配送服务。该机器人正常工作时电源输出电压为28V，输出电流为4A，整机重量为30kg。在某次无接触配送服务时承载药品重量为20kg，匀速行驶速度为1.2m/s，在行驶过程中受到的阻力大小为总重力的0.15倍，重力加速度g取10m/s2。不计其他能量损耗，则：（1）该机器人正常工作时电源的输出功率是多大：（2）该机器人匀速运行时的机械功率是多大；（3）该机器人内部电阻的阻值是多大？ 【20题答案】【答案】（1）112W；（2）90W；（3）1.375Ω【解析】【详解】（1）电源的输出功率（2）机器人匀速运行时的功率代入数据得P1=90W（3）热功率P2=P-P1又有P2=I2R解得R=1.375Ω21.如图，质量均为m的木块A和B，并排放在光滑水平面上，A上固定一竖直轻杆，轻杆上端的O点系一长为L的细线，细线另一端系一质量为m的球C。现将C球拉起使细线水平伸直，并由静止释放C球。求：（1）A、B两木块分离时，A、B、C的速度大小：（2）A、B两木块分离后，C球偏离竖直方向的最大偏角θ的余弦值cosθ；（3）从“静止释放C球”至“A、B两木块分离后，C球首次偏离竖直方向的偏角最大” 的过程中，木块B对A的冲量？【21题答案】【答案】（1），；（2）；（3），水平向左【解析】【详解】（1）小球C下落到最低点时，AB开始分离，此过程水平方向动量守恒。根据机械能守恒有：取水平向左为正方向，由水平方向动量守恒得：联立解得（2）选A、C为研究对象，由水平方向动量守恒有由机械能守恒，有解得 （3）从“静止释放C球”至“A、B两木块分离”的过程中，选B为研究对象：（水平向右）“A、B两木块分离”后，A、B间没有相互作用。所以木块B对A的冲量大小木块B对A的冲量方向：水平向左。22.如图所示，一质量不计的轻质弹簧的上端与盒子A连接在一起，下端固定在斜面上，盒子A放在倾角为的光滑固定斜面上，盒子内腔为正方体，一直径略小于此正方体边长的金属圆球B恰好能放在盒内，小球电荷量，整个装置于沿斜面向下匀强电场E中。已知匀强电场场强，弹簧劲度系数为，盒子A和金属圆球B质量为，将A沿斜面向上提起，使弹簧从自然长度伸长7cm，从静止释放盒子A，A和B一起在斜面上做简谐振动，g取，求：（1）盒子A的振幅；（2）金属圆球B的最大速度；（3）盒子运动到最低点时，盒子A对金属圆球B的作用力大小。（最后结果可保留根号）【22题答案】【答案】（1）14cm；（2）；（3）。【解析】 【分析】【详解】（1）振子在平衡位置时，所受合力为零1，设此时弹簧被压缩，根据平衡条件有解得释放时振子处在最大位移处，故振幅为（2）因开始时弹簧的伸长量等于振子在平衡位置的压2缩量，故弹性势能相等，从开始位置到平衡位置，由能量守恒定律有解得（3）在最高点，由牛顿第二定律有由振动对称性A对B的作用力的大小方向沿斜面向上垂直斜面A对B作用力为