上海市金山中学2021-2022学年高二物理下学期期中考试试题（等级考）（Word版附解析）

金山中学2021学年第二学期高二物理学科（等级）考试卷考试时间：60分钟：满分100分一、单项选择题（1-8题每题3分，9-12题每题4分，共40分）1.通常用于通信的电磁波是（　　）A.射线B.短波C.紫外线D.γ射线【1题答案】【答案】B【解析】【详解】A．射线常用于医疗透视，故A不符合题意；B．无线电波中的短波通常用于通信，故B符合题意；C．紫外线常用于杀菌消毒，故C不符合题意；D．γ射线常用于肿瘤治疗，故D不符合题意。故选B。2.如图所示，1831年法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，A线圈与电源、滑动变阻器组成一个回路，B线圈与开关、电流表G组成另一个回路。通过多次实验，法拉第终于总结出产生感应电流的条件。关于该实验下列说法正确的是（　　）A.闭合开关S的瞬间，电流表G中有的感应电流B.闭合开关S的瞬间，电流表G中有的感应电流C.闭合开关S后，在增大电阻的过程中，电流表G中有的感应电流D.闭合开关S后，在增大电阻的过程中，电流表G中有的感应电流【2题答案】 【答案】D【解析】【分析】【详解】AB．闭合与断开开关S的瞬间，穿过线圈B的磁通量都不发生变化，电流表G中均无感应电流。故AB错误；CD．闭合开关S后，在增大电阻R的过程中，电流减小，则通过线圈B的磁通量减小了，根据右手螺旋定则可确定穿过线圈B的磁场方向，再根据楞次定律可得：电流表G中有b→a的感应电流，故C错误，D正确。故选D。3.关于宇宙，下列说法中正确的是（　　）A.当恒星变为红色的巨星或超巨星时，就意味着这颗恒星正处于壮年B.恒星的寿命取决于亮度C.太阳能够发光、放热，主要是因为太阳内部不断发生化学反应D.银河系是一种旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上【3题答案】【答案】D【解析】【分析】【详解】A．当恒星变为红色巨星或超巨星时，就意味着这颗恒星处于死亡期了，A错误；B．恒星的寿命取决于质量，B错误；C．太阳能够发光、放热，主要是因为太阳内部不断发生核反应，C错误；D．银河系是一种旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上，D正确。故选D。4.首先揭示原子核结构复杂性的物理实验或现象是（　　）A.电子的发现B.α粒子散射实验C.天然放射现象D.质子的发现【4题答案】【答案】C【解析】【分析】 【详解】根据物理学史可知，贝克勒尔发现天然放射现象，天然放射现象的发现说明原子核可以再分，首先揭示原子核结构复杂性，故ABD错误，C正确。故选C。5.电磁波与声波比较，下列说法中正确的是（　　）A.电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质B.由空气进入水中时，电磁波速度变大，声波速度变大C.由空气进入水中时，电磁波波长不变，声波波长变小D.电磁波和声波在介质中的传播速度都等于光速【5题答案】【答案】A【解析】【分析】【详解】A．电磁波可以在真空中传播，也可以在介质中传播，声波属于机械波，只能在介质中传播，A正确；B．由可知，由空气进入水中时，电磁波的波速变小，而声波的波速变大，B错误；C．频率由波源决定，均不变，由可知，由空气进入水中时，电磁波波长变小、声波的波长均变大，C错误；D．电磁波只有在真空中传播的速度等于光速，在介质中传播的速度小于光速，声波在介质中的传播速度远小于光速，D错误。故选A。6.下列说法中正确的是（　　）A.β衰变说明原子核里有电子B.某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数减少4个C.放射性物质的温度升高，其半衰期将缩短D.U→Th+He是核裂变反应方程 【6题答案】【答案】B【解析】【分析】【详解】A．原子核里虽然没有电子，但是核内的中子可以转化成质子和电子，产生的电子从核内发射出来，这就是β衰变，故A错误。B．某原子核经过一次α衰变电荷数减小2，质量数减小4，再经过两次β衰变后，质量数不变，电荷数要增加2，所以整个过程质量数减小4，电荷数不变，所以核内中子数减少4个。故B正确。C．半衰期的长短是由原子核内部本身的因素决定的，与原子所处的物理、化学状态无关，放射性物质的温度升高，其半衰期将不变，故C错误。D．23892U→90234Th+24He是α衰变，故D错误。故选B。7.下列关于物质结构的认识正确的是（　　）A.天然放射现象的发现说明原子是可以再分的B.电子的发现证实原子可以分成原子核和核外电子C.α粒子散射实验否定了原子的葡萄干蛋糕模型D.质子和中子是目前人类认识到的最小粒子【7题答案】【答案】C【解析】【分析】【详解】A．天然放射现象的发现说明原子核是可以再分的，故A错误；B．汤姆生电子的发现证实原子是可以再分的，但并未发现原子可以分成原子核和核外电子，故B错误；C．卢瑟福的α粒子散射实验否定了原子的葡萄干蛋糕模型，故C正确；D．质子和中子不是目前人类认识到原子核内能独立存在的最小粒子，人类认识的更小的粒子还有夸克等，故D错误。故选C。8.通过测量日地距离和地球公转周期，我们能获知什么信息（　　）（引力常量为已知量） A.地球半径B.地球质量C.太阳半径D.太阳质量【8题答案】【答案】D【解析】【详解】设日地距离为r，地球公转周期为T，太阳和地球的质量分别为M和m，则根据牛顿第二定律有解得所以通过测量r和T，我们仅能获知太阳质量，无法获知地球半径、地球质量和太阳半径。故选D。9.如图，两金属棒ab、cd分别置于两个异名磁极之间，组成闭合回路。能使cd棒受到向下磁场力的情况是（　　）①磁极I为S极，磁极III为S极，ab棒向左运动②磁极I为S极，磁极III为N极，ab棒向右运动③磁极I为N极，磁极III为N极，ab棒向左运动④磁极I为N极，磁极III为S极，ab棒向右运动A.①②④B.①②③④C.②④D.①③【9题答案】【答案】B【解析】【分析】【详解】①磁极III为S极，则cd棒所处的磁场方向向左，cd棒受到向下磁场力，根据左手 定则可知，cd棒的电流方向为d指向c，所以ab棒的电流方向为由b指向a，当磁极I为S极时，ab棒所处的磁场方向竖直向上，由右手定则可得ab棒向左运动，所以①正确；②磁极I为S极，ab棒向右运动时，由右手定则可判断感应电流方向为abcda，通过cd棒的电流为c指向b，当磁极III为N极，由左手定则可知，cd棒受到向下磁场力，所以②正确；同理可得③④也正确；所以B正确；ACD错误；故选B。10.如图，分别将两个质量相同的小球A、B从竖直铝管的管口上方静止释放。在A、B两球分别穿过铝管的过程中，某同学对铝管向上的平均作用力分别为10.5N、10.0N，使铝管保持静止。不计空气阻力，其中一个小球是磁体，则（　　）A.A球是磁体，铝管重约10.0NB.A球是磁体，铝管重约10.5NC.B球是磁体，铝管重约10.0ND.B球是磁体，铝管重约10.5N【10题答案】【答案】A【解析】【分析】【详解】当小磁体在竖直铝管下落时，由于穿过铜管的磁通量变化，导致铜管产生感应电流，从而产生安培阻力，导致此同学对铝管向上的平均作用力大于没有安培阻力情况，由于同学对铝管向上的平均作用力分别为10.5N、10.0N，因此A球是磁体，则铝管重约10.0N，故A正确，BCD错误；故选A。11.如图所示，一根光滑的水平绝缘杆，A处固定一个金属线圈，B处挂一个闭合铜环。现给线圈分别通以如图所示的四种电流，其中能使铜环在0~t1时间内加速度方向保持向右的是（　　） A.B.C.D.【11题答案】【答案】C【解析】【详解】当铜环具有向右的加速度时，说明其产生的感应电流具有使其远离线圈的趋势，根据环形电流的磁场强度分布规律可知，在0~t1时间内穿过铜环的磁通量应一直增大，所以在线圈中通入的电流也应一直增大，故C正确。故选C。12.如图，光滑平行金属导轨固定在水平面上，左端由导线相连，导体棒垂直静置于导轨上构成回路。在外力F作用下，回路上方的条形磁铁竖直向上做匀速运动。在匀速运动过程中外力F做功WF，磁场力对导体棒做功W1，磁铁克服磁场力做功W2，重力对磁铁做功WG，回路中产生的焦耳热为Q，导体棒获得的动能为Ek。则（　　） A.W2=QB.W1=QC.W1=EkD.WF=Q+Ek【12题答案】【答案】C【解析】【分析】【详解】D．整个系统能量守恒，有故D错误；C．对导体棒，根据动能定理，有故C正确；AB．根据能量守恒可知，磁铁克服磁场力做功等于回路的电能，电能一部分转化为内能，另一部分转化为导体棒的机械能，有故A错误；B错误故选C。二、填空题（每题4分，共20分）13.麦克斯韦电磁理论指出___________周围会产生电场；电磁波是__________（填“纵波”或“横波”）。【13题答案】【答案】①.变化的磁场②.横波【解析】【详解】[1]麦克斯韦电磁理论指出变化的磁场周围会产生电场；[2]电磁波是横波。14.如图为某手机无线充电情景。充电的主要部件为两个线圈，分别安装在手机和无线充电器内部，其工作原理是：______；当B线圈中电流沿顺时针方向逐渐增大时，A线圈中会产生______方向的电流。 【14题答案】【答案】①.电流的互感原理②.逆时针【解析】【详解】[1]充电的主要部件为两个线圈，分别安装在手机和无线充电器内部，其工作原理是电流的互感原理，由电磁感应规律可知，交变电流通过无线充电器的线圈时会产生变化的磁场，从而在手机内的线圈中产生感应电流，实现无线充电；[2]根据麦克斯韦电磁理论可知，当B线圈中电流沿顺时针方向逐渐增大时，A线圈中会产生逆时针方向的电流。15.某放射性元素，经过8h后只剩下的核没有衰变，则它的半衰期为________h；若经过4h，则已衰变的原子核是原有的________【15题答案】【答案】①.2②.【解析】【详解】[1]根据半衰期的概念有：则有：所以8h是4个半衰期，即此放射性元素的半衰期为2h；[2]经过4h，也就是经过2个半衰期，还剩下没有衰变，衰变的原子核是原有的。16.某行星有甲、乙两颗卫星，设它们绕该行星运行的轨道均为圆形，甲的轨道半径为R1。乙的轨道半径为R2，R1>R2，根据以上信息可知甲和乙的线速度之比为__________，甲的向心加速度__________（选填“大于”、“等于”或“小于”）乙的向心加速度。 【16题答案】【答案】①.②.小于【解析】【详解】[1][2]设行星的质量为M，卫星的质量为m，线速度为v，向心加速度为a，则根据牛顿第二定律可得解得所以甲和乙的线速度之比为根据R1＞R2可知a1＜a217.在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B，方向相反的水平匀强磁场，如图所示。PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大。一个边长为a、质量为m、电阻为R的金属正方形线框，以速度v垂直磁场方向从如图实线位置开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时，线框的速度为，则此时线框的加速度为___________，此时线框中的电功率为___________。【17题答案】【答案】①.②. 【解析】【详解】[1]正方形线框经过虚线位置时，由右手定则可确定：左侧边框切割向内的磁场，产生顺时针方向电流，右侧边框切割向外的磁场，亦产生顺时针方向的电流，由法拉第电磁感应定律及闭合电路欧姆定律可得，回路中电流为左、右两侧边框受到安培力均向左，结合牛顿第二定律可得联立可解得。[2]此时线框中的电功率为三、实验题（15分）18.（1）如图所示是“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置：①如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中，电流计指针将________偏转（填“向左”“向右”或“不”）；②连好电路后，并将A线圈插入B线圈中后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是________；A.插入铁芯B.拔出A线圈C.变阻器滑片向左滑动D.断开开关S瞬间（2）G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况如图（1）中所示，即电流从电流表G的左接线柱进时，指针也从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图（2）中的条形磁铁的运动方向是向________（填“上”“下”）；图（3）中电流表 指针应________（填“向左”“向右”）偏转；图（4）中的条形磁铁下端为________极（填“N”，“S”）。【18题答案】【答案】①.向右②.BD③.下④.向右⑤.S【解析】【分析】【详解】（1）①[1]已知闭合开关瞬间，A线圈中的磁通量增加，产生的感应电流使灵敏电流计的指针向右偏转，可知磁通量增加时，灵敏电流计的指针向右偏转；当开关闭合后，将A线圈迅速插入B线圈中时，B线圈中的磁通量增加，所以产生的感应电流也应使灵敏电流计的指针向右偏转；②[2]A．要使灵敏电流计的指针向左偏转，根据楞次定律知，磁通量应减小。插入铁芯时，B线圈中的磁通量增加，A错误；B．拔出A线圈时，B线圈中的磁通量减小，B正确；C．变阻器的滑片向左滑动时，电流增大，B线圈中的磁通量增大，C错误；D．断开开关S瞬间，电流减小，B线圈中的磁通量减小，D正确。故选BD。（2）[3]图（2）中指针向左偏，可知感应电流的方向是顺时针（俯视），感应电流的磁场方向向下，条形磁铁的磁场方向向上，由楞次定律可知，磁通量增加，条形磁铁向下插入；[4]图（3）中条形磁铁N极向下运动，线圈中为向下磁通量增大，感应电流方向应为逆时针方向，电流表指针向右偏转；[5]图（4）中可知指针向右偏，则感应电流的方向逆时针（俯视），由安培定则可知，感应电流的磁场方向向上，条形磁铁向上拔出，即磁通量减小，由楞次定律可知，条形磁铁的磁场方向应该向上，所以条形磁铁上端为N极，下端为S极。 四、解答题（25分）19.如图所示，足够长的光滑水平平行金属轨道宽，处于垂直轨道平面向下的匀强磁场中，磁感应强度。轨道右端接入一灯L，已知L上标有“2V、1W”字样（设灯电阻保持不变），左端有根金属棒搁在水平轨道上，金属棒质量，在一平行于轨道平面的外力F作用下，从静止开始向右做匀加速直线运动，加速度，除灯电阻外不考虑其他地方的电阻。（1）经过多长时间灯L达到正常发光；（2）正常发光时外力F大小；（3）开始到灯正常发光时间内通过金属棒ab的电量。【19题答案】【答案】（1）；（2）；（3）1.25C【解析】【详解】（1）灯泡额定电压，由题知不考虑金属棒电阻，灯泡正常发光时，有金属棒从静止开始向右做匀加速直线运动，有可解得（2）灯泡正常发光时电路中的电流为此时金属棒受到向左的安培力为 根据牛顿第二定律，有可解得灯泡正常发光时，外力F的大小为（3）开始到灯正常发光时间内通过金属棒ab的电量为20.如图，两根电阻不计、互相平行的光滑金属导轨竖直放置，相距；在水平虚线间有与导轨所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度，磁场区域的高度，导体棒a的质量ma未知、电阻；导体棒b的质量、电阻，它们分别从图中M、N处同时由静止开始在导轨上向下滑动，b匀速穿过磁场区域，且当b刚穿出磁场时a正好进入磁场并匀速穿过，取，不计a、b棒之间的相互作用，导体棒始终与导轨垂直且与导轨接触良好，求：（1）b棒穿过磁场区域过程所用的时间；（2）a棒刚进入磁场时两端的电势差；（3）棒a的质量；（4）从静止释放到a棒刚好出磁场过程中a棒产生的焦耳热。【20题答案】【答案】（1）；（2）；（3）；（4）【解析】【详解】（1）由b棒匀速穿过磁场可得 根据法拉第电磁感应定律有根据闭合电路欧姆定律有联立可解得则b棒穿过磁场区域过程所用的时间为（2）由自由落体公式知b棒穿过磁场前运动时间故a棒进入磁场前运动时间为故a棒进入磁场时速度为所以此时电动势由闭合电路欧姆定律可得两端的电势差为（3）a棒进入磁场时，有安培力等于重力 又有可得，a棒的质量为（4）由于每根棒穿过磁场时均作匀速运动，依所能量守恒定律有依据串联电路功率分配原理知