湖南省三湘名校教育联盟、五市十校教研教改共同体2021-2022学年高二物理下学期期末试卷（Word版带解析）

三湘名校教育联盟五市十校教研教改共同体2022年上学期高二期末考试物理试题一、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.氢原子钟是一种精密的时钟，它是利用原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟。如图所示为氢原子能级的示意图，已知可见光光子的能量范围为1.61eV～3.10eV，根据玻尔理论，下列说法正确的是（　　）A.使n=4能级的氢原子电离至少要12.75eV的能量B.用动能为12.3eV的电子射向一群处于基态的氢原子，氢原子有可能跃迁到n=2能级C.氢原子从n=5能级跃迁到n=3能级辐射出的光子是可见光光子D.处于n=4能级的大量氢原子向低能级跃迁时，可辐射出3种不同频率的光子【答案】B【解析】【详解】A．根据玻尔理论，使n=4能级的氢原子电离至少要0.85eV的能量，故A错误；B．根据玻尔理论，处于基态的氢原子跃迁到n=2能级，需要吸收的能量为用动能为12.3eV的电子射向一群处于基态的氢原子，相互作用过程中，氢原子有可能从电子得到10.2eV的能量，所以有可能从基态跃迁到n=2能级，故B正确；C．根据玻尔理论，氢原子从n=5能级跃迁到n=3能级辐射出的光子能量为依题意，不在可见光光子能量范围内，故C错误；\nD．处于能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可以辐射种不同频率的光子，故D错误。故选B。2.壁球是一种对墙击球的室内运动，如图所示，将运动员击出的壁球简化为平抛运动，则壁球击出后在空中运动的过程中，下列说法正确的是（　　）A.壁球运动的轨迹是曲线且一直处于超重状态B.壁球所受重力的瞬时功率与下落的高度成正比C.壁球做匀变速曲线运动，在相等的时间内速度的变化量都相同D.壁球在任意相等时间内动能变化量相等【答案】C【解析】【详解】A．壁球做平抛运动、其轨迹是曲线，因其加速度为重力加速度且方向竖直向下、一直处于失重状态，故A错误；B．重力的瞬时功率等于重力与其在竖直方向速度的乘积，依题意有可知重力的瞬时功率与下落的高度不成正比，故B错误；C．壁球加速度为重力加速度、大小方向恒定、做匀变速曲线运动，根据加速度的定义可知在相等的时间内速度的变化量大小相等、方向竖直向下，故C正确；D．依题意，壁球在水平方向上匀速运动、水平方向上动能不变；所以壁球动能变化量只需计算竖直方向上的动能变化量即可，由于在竖直方向上做自由落体运动，速度越来越快，在任意相等时间内，下落的高度差越来越大，根据动能定理，壁球在任意相等时间内动能的变化量越来越大，故D错误。故选C。3.一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=1s波形如图甲所示，波上某一质点的振动图像如图乙\n所示，下列说法正确的是（　　）A.该波的波速大小为2m/sB.该波能使固有频率为的物体发生共振C.该波的振幅为34cmD.在60s内，该波上的任意振动点运动的路程均为3.4m【答案】B【解析】【详解】A．由题意得所以波速为故A错误；B．因为波的频率为所以该波能使固有频率为的物体发生共振，故B正确；C．由图像知，该波的振幅为故C错误；D．因为任意质点一个周期内振动路程为\n且60s为10个周期，所以在60s内，该波上的任意振动点运动的路程均为故D错误。故选B。4.湖南省已有多条500千伏线路与外省电网联络，可吸纳三峡、葛洲坝等外省入湘电量。变压器是远距离输电过程中用于改变电压的重要设备，如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比，电阻，D为理想二极管（理想二极管具有单向导电性），原线圈接入如图乙所示的正弦交流电，则下列说法正确的是（　　）A.原线圈所接的交变电压瞬时值表达式为B.变压器的输出电压为100VC.通过电阻的电流为D.变压器的输入功率为1000W【答案】C【解析】【详解】A．由图像可得则则原线圈所接的交变电压瞬时值表达式为\n故A错误；B．由题意得，原线圈输入电压为由可得变压器的输出电压为50V，故B错误；C．因为R2与二极管相连，则当为正向电压时，R2的电流为当为正向电压时，R2的电流为0，设R2的有效电流值为I，由电流的热效应得解得通过电阻的电流为故C正确；D．因为电阻R1的电流始终为所以副线圈的电功率为故D错误。故选C。5.如图所示，将一个半圆形玻璃砖置于空气中，一束由两种频率不同的单色光组成的复色光射入玻璃砖的圆心O时，下列情况不可能发生的是（　　）A.B.\nC.D.【答案】C【解析】【详解】A．当光由半圆形玻璃砖射入空气时，若两束光的入射角均大于各自临界角时，均发生全反射，则没有折射光线，故A正确；B．当光由半圆形玻璃砖射入空气时，若一束光的入射角小于临界角，而另一束光的入射角大于临界角时，则只有一条折射光线，故B正确；C．当光由半圆形玻璃砖射入空气时，反射光线仍在玻璃砖内，且分居法线两侧，故C错误；D．当光由半圆形玻璃砖射入空气时，若两束光的入射角均小于临界角，则由两条折射光线，故D正确。故选C。6.如图所示为机场地勤工作人员利用传送带从飞机上卸行李的传送带模型，传送带与水平面的夹角为，传送带逆时针运行速率为，从A处到B处的长度为。将一个质量为m的行李箱无初速度地放在传送带上端A处，已知行李箱与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5，，重力加速度，下列说法正确的是（　　）A.行李箱下滑至与传送带速度相等时所用时间为1sB.行李箱下滑7m后与传送带速度相等C.行李箱先加速下滑后减速下滑D.行李箱从A处到B处的时间为2.1s【答案】A【解析】【详解】A．开始时物块的加速度\n行李箱下滑至与传送带速度相等时所用时间为选项A正确；B．行李箱与传送带速度相等时下滑的距离选项B错误；C．共速后因为可知行李箱将继续加速下滑，选项C错误；D．共速后的加速度则下滑到底端时解得t2=0.5s行李箱从A处到B处的时间为1.5s，选项D错误。故选A。二、选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，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。7.2022年5月20日，我国成功将通信试验卫星送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，假设通信试验卫星绕地球飞行的最初的两个轨道如图所示，其中轨道I为圆轨道，轨道II为椭圆轨道，两个轨道在同一平面内，轨道II与轨道I相切于P点，Q点为轨道II的远地点。下列说法正确的是（　　）\nA.通信试验卫星在轨道II上运行的周期大于在轨道I上运行的周期B.通信试验卫星在轨道II上运行时，在P点的动量小于在Q点的动量C.通信试验卫星由轨道I变轨到轨道II时需要在P处点火加速D.通信试验卫星在轨道I上经过P点时的向心加速度小于在轨道II上经过P点时的向心加速度【答案】AC【解析】【详解】A．轨道II的半长轴大于轨道I的半径，根据开普勒第三定律可知通信试验卫星在轨道II上运行的周期大于在轨道I上运行的周期，故A正确；B．根据开普勒第二定律可知通信试验卫星在轨道II上运行时，在P点的速度大于在Q点的速度，结合可知在P点的动量大于在Q点的动量，故B错误；C．通信试验卫星由轨道I变轨到轨道II时需要P处点火加速做离心运动，故C正确；D．根据可得可知通信试验卫星在轨道I上经过P点时的向心加速度等于在轨道II上经过P点时的向心加速度，故D错误。故选AC。8.严冬树叶结有冰块，人在树下要小心冰块砸到头部的情况。若冰块的质量为100g，从距人约80cm的高度无初速度掉落，砸到头部后冰块未反弹，头部受到冰块的冲击时间为0.4s，重力加速度，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）\nA.冰块接触头部之前的速度大小为4m/sB.冰块与头部作用过程中，冰块对头部的冲量大小为0.8N·sC.冰块与头部作用过程中，冰块对头部的作用力大小为4ND.冰块与头部作用过程中，冰块的动量变化量的大小为0.4kg·m/s【答案】ABD【解析】【详解】A．由可得冰块接触头部之前的速度大小为故A正确；B．由动量定理冰块与头部作用过程中，冰块对头部的冲量大小为故B正确；C．冰块与头部作用过程中，头部对冰块的作用力大小为根据牛顿第三定律可知冰块对头部的作用力大小也为2N，故C错误；D．冰块与头部作用过程中，冰块的动量变化量的大小为故D正确。\n故选ABD。9.如图所示，水平放置的平行板电容器两极板间的距离为d，正对面积为S，一带电粒子（不计重力）从电容器下极板左边缘M点处以一定的初速度斜射入平行板之间的真空区域，经偏转后打在下极板上的N点。保持开关S闭合，则下列说法正确的是（　　）A.适当上移上极板，该粒子打在下极板上N点的左侧B.适当上移上极板，该粒子打在下极板上N点的右侧C.适当左移上极板，该粒子打在下极板上N点的左侧D.适当左移上极板，该粒子仍打在下极板上的N点【答案】BD【解析】【详解】带电粒子在板间做类斜抛运动，竖直方向水平方向可知E越大，则a越大，t越小，x越小。AB．开关闭合时，U不变，适当上移上极板，由可知E减小，则x增大，该粒子打在下极板上N点的右侧，故A错误，B正确；CD．适当左移上极板，E不变，则x不变，该粒子仍打在下极板上的N点，故C错误，D正确。故选BD。10.如图所示，在光滑绝缘的水平面上建立直角坐标系xOy，其第一象限内存在着垂直于水平面的磁场，沿y轴正方向的磁感应强度大小的变化规律为（k>0，为常数），同一y处沿x轴方向的磁感应强度相同。一面积为S的单匝正方形线框在沿y轴方向的拉力F作用\n下正沿y轴正方向做匀速运动。已知线框的电阻为R，运动的速度大小为v，则下列说法正确的是（　　）A.线框中产生的感应电动势大小为kvSB.线框中感应电流大小，方向总是顺时针方向C.拉力的大小为D.拉力F的瞬时功率大于线框的电功率【答案】AC【解析】【详解】A．线框做匀速运动，t时间内的位移为s=vt下边产生的感应电动势大小为E1=（B0+ks)Lv上边产生的感应电动势大小为E2=[B0+k（s+L）]Lv回路总的感应电动势为E=E2-E1=kL2v=kvS选项A正确；B．线框中感应电流大小根据楞次定律可知，方向总是逆时针方向，选项B错误；C．拉力的大小为\n选项C正确；D．由能量关系可知，拉力F的瞬时功率等于线框的电功率，选项D错误。故选AC。三、非选择题：本题共5小题，共56分。11.某同学做“验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳。（1）某同学在做该实验时提出如下一些观点，其中不恰当的是______（填正确答案标号）。A．拉橡皮条的绳细一些且适当长一些，实验效果较好B．拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行C．橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，拉力要适当大些D．两个弹簧测力计拉力的夹角越大越好E．测量前应把两弹簧测力计互相钩在一起并对拉，观察它们的示数是否相同，应选用示数相同的一对弹簧测力计F．实验中，用一个弹簧测力计拉橡皮条时，需将结点拉到同一位置O（2）根据实验数据在白纸上作出图如图乙所示，图乙中、、F、四个力，其中力______不是由弹簧测力计直接测得的。（3）实验中，要求先后两次力的作用效果相同，指的是______（填正确答案标号）。A．橡皮条沿同一方向伸长同一长度B．橡皮条沿同一方向伸长C．橡皮条伸长到同一长度D．两个弹簧测力计拉力和的大小之和等于一个弹簧测力计拉力的大小（4）图丙是测量中某一弹簧测力计的示数，读出该力大小为______N。【答案】①.D②.F③.A④.2.75##2.74##2.76\n【解析】【详解】（1）[1]A．拉橡皮条的绳，细一些且适当长一些，这样确定力的方向时可以减小误差，故A正确；B．拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行，保证力都在同一平面内，故B正确；C．橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，拉力要适当大些，以减小实验误差，故C正确；D．两个弹簧测力计拉力的夹角不是越大越好，应该适当增大，故D错误；E．测量前应把两弹簧测力计互相钩在一起并对拉，观察它们的示数是否相同，然后应选用示数相同的一对弹簧测力计，保证仪器本身没问题，故E正确；F．实验中，用一个弹簧测力计拉橡皮条时，需将结点拉到同一位置O，以保证和用两个弹簧秤拉时的效果一样，故F正确。故选D。（2）[2]由图乙可知，、、F、四个力中，其中F是用平行四边形定则得出来的，不是由弹簧测力计直接测得的；（3）[3]实验中，要使先后两次力的作用效果相同，应该使橡皮条沿同一方向伸长同一长度。故选A。（4）[4]因为弹簧测力计的分度值为0.1N，所以读数为12.如图甲所示，将两个不同金属电极插入水果中就可以做成一个水果电池，某同学准备测定水果电池的电动势和内阻。实验室提供的器材如下：A．水果电池（电动势约为1V、内阻约为750Ω）B．滑动变阻器R1（阻值范围为0～50Ω）C．滑动变阻器R2（阻值范围为0～3000Ω）D．电压表V（量程为3V，内阻约为3kΩ）E．毫安表A（量程为1.0mA，内阻为50Ω）F．开关一个，导线若干\n（1）该同学设计了如图乙、丙所示的两个测量电路图，为了尽可能准确测定这个水果电池的电动势和内阻，应选图______（填“乙”或“丙”）；滑动变阻器应选______（填“B”或“C”）。（2）该同学实验时根据记录的数据在坐标系中描点并作出U—I图线如图丁所示，根据图线求出这个水果电池的电动势为______V，内阻为______Ω。（3）若利用图丙测水果电池的电动势E和内阻r，所测量的实际是图戊中虚线框所示“等效电源”的电动势和内阻。若电压表内阻用表示，请你用E、r和表示出、、=______，=______。【答案】①.乙②.C③.0.97④.700⑤.⑥.【解析】【详解】（1）[1]由题知，电流表内阻已知，则应该选用图乙所示的电路图，这样可以准确测得电动势和内阻；[2]因为电路中最大电流不能超过1mA，所以电路最小电阻为所以滑动变阻器应该选择C；\n（2）[3][4]由图像可得，电动势和内阻分别为为（3）[5][6]由题意得，图丙所“等效电源”的电动势为电压表和电源内阻串联时，电压表上分得的电压，即所测等效电源的内阻即为电压表和电源内阻的并联值，即13.某医学氧气钢瓶的容积为20L，钢瓶在室外时，环境温度为-23℃，钢瓶内压力表显示瓶内氧气的压强为15MPa（1MPa约为10atm），现将钢瓶移至于室内温度为27℃的医院病房内（钢瓶的热胀冷缩可以忽略）。已知热力学温度与摄氏温度间的关系为T=t+273K，求：（1）钢瓶移入室内达到热平衡后，钢瓶内氧气的压强为多少MPa？（2）在室内环境下，若氧气输出压强恒为0.1MPa，流量为2L/min，且要求钢瓶内氧气应保留不少于0.1MPa的剩余压力，在输出氧气过程中钢瓶内温度保持不变，该氧气瓶最多能持续使用多少分钟？【答案】（1）18MPa；（2）1790min【解析】【详解】（1）由题意可知，初态末态\n设末态压强为p2，则由查理定律得解得（2）由题意，设压强为18MPa，体积为20L的气体可以等效为压强为0.1MPa，体积为V，设初始状态体积为，则由玻意耳定律得解得由题意可得，输出的体积为设流量为Q，则该氧气瓶最多能持续使用时间为14.如图所示，水平面上排列着三个等大的小滑块M、N、P，三个小滑块与水平面间的动摩擦因数相同，小滑块N的质量m，小滑块M和P的质量均为3m。小滑块M以一定初速度向小滑块N运动，小滑块N以速度v与静止的小滑块P发生弹性正碰，碰后瞬间小滑块P在外力作用下以碰后速度向左匀速运动。小滑块N减速至零瞬间恰好与向左运动的小滑块M发生弹性正碰，碰前瞬间小滑块M的速度也为v。已知小滑块M、N只发生一次碰撞，所有的碰撞过程时间极短。（1）求小滑块N、P发生第一次碰撞后瞬间的速度：（2）判断小滑块N和P能否发生二次碰撞？\n【答案】（1），方向向右，，方向向左；（2）能发生二次碰撞【解析】【详解】（1）假定小滑块N、P发生第一次碰撞后瞬间速度分别为、，依题意有解得发生第一次碰撞后瞬间小滑块N的速度为，方向向右；小滑块P的速度为，方向向左；（2）发生第一次碰撞后瞬间小滑块N的速度为，向右运动距离s后速度为零，假定物块与地面间的动摩擦因数为m，有解得假定小物块N与M相碰后的速度为，依题意有解得可知当M、N发生碰撞后，小物块N获得了向左、大小为的速度；在摩擦力作用下随即向左做匀减速运动，假定期间与P无碰撞、当其速度减为时，向左运动的距离为\n解得在小物块N碰后向右减速、与M碰后再向左假定减速至期间，依题意小物块P一直向前匀速运动，其总的位移为解得因可知假定不成立，期间小物块N、P必发生第二次碰撞。15.如图所示，在竖直面内建立直角坐标系xOy，其第Ⅱ、Ⅲ象限内存在着方向水平向右的匀强电场（大小未知），第I、Ⅳ象限内存在着方向竖直向上的匀强电场（大小未知），圆形区域圆心在x轴上的M点，与y轴在O点相切，圆形区域内存在着垂直于坐标平面向里的匀强磁场（图中未画出）。质量为m、电荷量为q的带正电微粒从N点以某一水平向左的速度射入第Ⅱ象限，经过一段时间，该粒子从O点进入圆形区域，其速度与y轴负方向的夹角为30°，在圆形区域内做匀速圆周运动后由圆上某点射出，恰好垂直y轴回到N点。已知，重力加速度为g，求：（1）电场强度和的大小；（2）磁场的磁感应强度大小B和磁场区域的半径R；\n（3）微粒从N点出发到再次回到N点的时间。【答案】（1），；（2），；（3）【解析】【详解】（1）由题意可得，粒子从N点进入第二象限后，水平方向先做匀减速直线运动后做反方向的匀加速直线运动，加速度为竖直方向做自由落体运动，设初速度为，经过时间t后经过O点，则满足由题意知在O点，速度与y轴负方向的夹角为30°，则由几何关系得联立解得又因为在圆形区域内粒子做匀速圆周运动，则满足重力与电场力相等，洛伦兹力提供向心力，即\n解得（2）由题意得，粒子在磁场中运动轨迹如图设粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径为r，则由几何关系知又因为且由几何关系知由运动学公式得联立解得磁场的磁感应强度大小为设圆形磁场的半径为R，则由几何关系知解得（3）由题意得，在电场E1中运动时间为t，则\n在磁场中运动时间为t1，则出磁场后在电场E2中运动时间为则微粒从N点出发到再次回到N点的时间为