江苏省镇江市2021-2022学年高二下学期期末模拟考试物理试题（Word版含答案）

镇江市2021-2022学年高二下学期期末模拟考试物理试题
一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分，每题只有一个选项最符合题意
1.用“中子活化”技术分析某样品的成分，中子轰击样品中的产生和另一种粒子X，则X是（　　）
A. 质子 B. 粒子 C. 粒子 D. 正电子
2.Li（锂核）是不稳定的，一个静止的Li分裂时的核反应方程为Li―→He＋X＋γ，其中X的动量大小为p1，He的动量大小为p2，γ光子与He运动方向相同，普朗克常量为h，则（　　）
A．X是中子
B．X是电子
C．γ光子的波长为
D．γ光子的波长为
3．用图甲所示的装置研究光电效应，闭合S，用频率为υ的光照射光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率υ的关系图像，图线与横轴的交点坐标为（a，0），与纵轴的交点坐标为（0，－b）。下列说法正确的是（　　）
A．该光电管阴极的截止频率为a
B．断开开关S后，电流表G的示数为零
C．普朗克常量为h＝
D．仅增大入射光的光强，则遏止电压也随之增大
4.一列简谐横波沿x轴传播，t＝0.1s时的波形图如图甲所示，P、Q为介质中平衡位置分别在xP＝2.5cm、xQ＝5.0cm处的质点，如图乙所示为质点Q的振动图像，则（　　）
A．t＝0.25s时，Q的加速度沿＋y方向
B．波沿＋x方向传播
C．从t＝0.1s到t＝0.3s，质点Q沿－x方向移动10cm
D．t＝0.28s时，P的速度沿＋y方向
5.某小组用图甲装置进行双缝干涉实验，调节完毕后，在屏上观察到如图乙所示的竖直条纹。下列说法正确的是（　　）
A．装置中的双缝沿水平方向放置
B．仅向右移动单缝，使之靠近双缝，干涉条纹间距将变大
C．仅更换双缝间距更小的双缝，干涉条纹间距将变大
D．仅将红色滤光片换为绿色滤光片，干涉条纹间距将变大
6.一恒温水池底部有一水泡从池底缓慢上升，水泡内的气体可视为理想气体，则在水泡上升的过程中（　　）
A．水泡内气体从外界吸热
B．水泡内气体的压强增大
C．水泡内气体的内能减小
D．水泡内气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数增大
7．如图所示，两个固定倾斜放置的光滑平行金属导轨间距为L，电阻不计，导轨平面与水平方向的夹角为θ，导轨上端接入一内电阻可忽略的电源，电动势为E．一粗细均匀的金属棒电阻为R，质量为m，已知当地的重力加速度为g，金属棒水平放在导轨上且与导轨接触良好，欲使金属棒静止在导轨上不动，则以下说法正确的是（　　）
A．可加竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为
B．可加竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为
C．所加匀强磁场磁感应强度的最大值为
D．所加匀强磁场磁感应强度的最大值为
8.如图甲、乙所示的电路中，两光滑平行导轨之间的距离均为L，在两导轨之间的平面内都有垂直导轨平面向下、磁感应强度为B的匀强磁场，两金属杆完全相同、阻值均为r，均与导轨接触良好。图甲中导轨的左端接有阻值为R的定值电阻，金属杆在水平拉力的作用下以速度v水平向右做匀速运动；图乙中导轨的左端接有内阻不计的电源，金属杆通过跨过定滑轮的绝缘轻绳与一重物相连，杆正以速度v水平向右做匀速运动，电路中的电流为I。若导轨电阻不计，忽略所有摩擦，则下列说法正确的是（　　）
A．两杆所受安培力的方向相同
B．图甲、乙中两杆所受安培力大小之比为
C．在时间Δt内图甲中金属杆产生的电能为
D．在时间Δt内图乙中电源输出的能量为BILvΔt
9．如图所示，甲图为演示光电效应的实验装置；乙图为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线；丙图为氢原子的能级图。下列说法正确的是（　　）
A．同一介质中a光的波长小于c光
B．若b光为可见光，则a光可能是紫外线
C．若b光光子能量为2.86eV，用它直接照射大量处于n=2激发态的氢原子，可以产生6种不同频率的光
D．若b光光子是由处于n=3激发态的氢原子向n=2跃迁产生的，则a光光子也可能是由处于n=3激发态的氢原子向n=2跃迁产生的
10.在坐标系的第一象限内存在匀强磁场，两个相同的带电粒子①和②在P点垂直磁场分别射入，两带电粒子进入磁场时的速度方向与x轴的夹角如图所示，二者均恰好垂直于y轴射出磁场。不计带电粒子所受重力。根据上述信息可以判断（　　）
带电粒子①在磁场中运动的时间较长
B. 带电粒子②在磁场中运动的时间较长
C. 带电粒子①在磁场中运动的速率较大
D. 带电粒子②在磁场中运动的速率较大
二、非选择题：共5题，共60分。其中第12题~第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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
11.某同学探究小磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律。实验装置如图1所示，打点计时器的电源为50 Hz的交流电。
(1)下列实验操作中，不正确的有____________。
A．将铜管竖直地固定在限位孔的正下方
B．纸带穿过限位孔，压在复写纸下面
C．用手捏紧磁铁保持静止，然后轻轻地松开让磁铁下落
D．在磁铁下落的同时接通打点计时器的电源
(2)该同学按正确的步骤进行实验（记为“实验①”），将磁铁从管口处释放，打出一条纸带，取开始下落的一段，确定一合适的点为O点，每隔一个计时点取一个计数点，标为1，2，…，8。用刻度尺量出各计数点的相邻两计时点到O点的距离，记录在纸带上，如图2所示。
计算相邻计时点间的平均速度v，，粗略地表示各计数点的速度，抄入下表。请将表中的数据补充完整。
位置 1 2 3 4 5 6 7 8
v－（cm/s） 24.5 33.8 37.8 _ 39.5 39.8 39.8 39.8
(3)分析上表的实验数据可知：在这段纸带记录的时间内，磁铁运动速度的变化情况是____________；磁铁受到阻尼作用的变化情况是______。
(4)该同学将装置中的铜管更换为相同尺寸的塑料管，重复上述实验操作（记为“实验②”），结果表明磁铁下落的运动规律与自由落体运动规律几乎相同。请问实验②是为了说明什么？对比实验①和②的结果可得到什么结论？______ ______
12．如图所示，两根一端带有挡柱的金属导轨MN和PQ与水平面成θ＝37°角，两导轨间距L＝1m，导轨自身电阻不计，整个装置处在磁感应强度大小B＝2T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上。两根完全相同的金属棒ab和cd，每根棒长为L，质量m＝1kg，电阻R＝1Ω，垂直放在导轨平面上且始终与导轨保持良好接触。现让金属棒cd靠在挡柱上，金属棒ab在沿斜面向上的外力F作用下从轨道上某处由静止开始做加速度a＝2.5m/s2的匀加速直线运动，直到金属棒cd刚要滑动时撤去外力F；此后金属棒ab继续向上运动0.35s后减速为0，且金属棒ab向下返回到初始出发点时的速度大小为1m/s。已知两金属棒与导轨间的动摩擦因数均为0.5，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g取10m/s2。求：
（1）金属棒cd刚要滑动时，金属棒ab的速度大小；
（2）金属棒ab沿斜面向上匀加速运动过程中外力的最大值；
（3）金属棒ab从最高点返回到初始出发点过程中，金属棒ab产生的焦耳热。
13．如图所示，一汽缸固定在水平地面上，通过活塞封闭有一定质量的理想气体，活塞与缸壁的摩擦可忽略不计，活塞的截面积。活塞与粗糙水平平台上的物块A用水平轻杆连接，在平台上有另一物块B，两物块间距为d＝10cm。开始时活塞距缸底，缸内气体压强等于外界大气压强，温度。现对汽缸内的气体缓慢加热，汽缸内的温度升为177℃时，物块A开始移动，并继续加热，保持A缓慢移动。求：
（1）物块A刚开始移动时，气体的压强；
（2）A与B刚接触时汽缸内的温度；
（3）若A刚开始运动到与B刚接触的过程中，吸热375J，则此过程中气体内能变化了多少？
14．如图所示，一个质量为，电荷量的带电微粒（重力忽略不计），从静止开始经电压加速后，水平进入两平行金属板间沿竖直方向的偏转电场中，偏转电场的电压。金属板长，两板间距d=30cm。求：
（1）微粒进入偏转电场时的速度大小；
（2）微粒射出偏转电场时的速度；
（3）若该匀强磁场的宽度，为使微粒不会由磁场右边射出，该匀强磁场的磁感应强度B至少为多大？
15.1932年，劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器．回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计．磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直．A处粒子源产生的粒子，质量为m、电荷量为+q ，在加速器中被加速，加速电压为U．加速过程中不考虑相对论效应和重力作用．
（1）求粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比；
（2）求粒子从静止开始加速到出口处所需的时间t ；
（3）实际使用中，磁感应强度和加速电场频率都有最大值的限制．若某一加速器磁感应强度和加速电场频率的最大值分别为Bm、fm，试讨论粒子能获得的最大动能 ．
1.【答案】A
【解析】
该核反应方程为
可知X是质子。
故选A。
2.【答案】C
【解析】
AB．根据核反应方程质量数守恒和电荷数守恒可得
故X是质子，AB错误；
CD．设光子的动量为，取粒子运动方向为正方向，合动量为零，根据动量守恒定律可得
根据德布罗波长计算公式可得
解得
D错误，C正确。
故选C。
3.【答案】A
【详解】A．使光电子的最大初动能恰好为零时的频率为截止频率，所以该光电管阴极的截止频率为a，故A正确；
B．断开开关S后，虽然此时光电管之间正向电压为零，但仍有光电子可以到达阳极从而形成光电流使电流表G的示数不为零，若要使电流表G的示数为零，必须加反向电压，故B错误；
C．根据爱因斯坦光电效应方程有结合题给图像可得故C错误；
D．遏止电压只与入射光的频率有关，与光强无关，故D错误。故选A。
4.【答案】D
【解析】
A．根据Q点的振动图像可知，t＝0.25s时，Q在最高点，则其加速度沿-y方向，选项A错误；
B．根据Q点的振动图像可知，t=0.1s时刻质点Q沿-y方向振动，结合波形图可知，波沿-x方向传播，选项B错误；
C．机械波传播的过程中，质点只在自己平衡位置附近振动，而不随波迁移，选项C错误；
D．t＝0.28s时，即从t=0.1s时刻经过，P的速度沿＋y方向，选项D正确。
故选D。
5.【答案】C
【解析】
A．根据图乙可知，装置中的双缝沿竖直方向放置，故A错误；
B．根据双缝干涉的条纹间距公式，仅向右移动单缝，条纹间距不变，故B错误；
C．仅更换双缝间距更小的双缝，d变小，干涉条纹间距将变大，故C正确；
D．仅将红色滤光片换为绿色滤光片，波长变小，干涉条纹间距将变小，故D错误。
故选C。
6.【答案】A
【解析】
ABC．气泡内气体的压强为
因为大气压强p0恒定，且气泡缓慢上升过程中h减小，所以p减小，因为水池恒温，所以气泡温度不变，气泡内能不变，气泡的体积增大，对外做功，由热力学第一定律可知，气泡吸热，故A正确，B、C错误；
D. 气体压强减小，因气泡温度不变，分子平均动能不变， 可知气泡内分子单位时间内对气泡壁单位面积的撞击次数减少，故D错误。
故选A。
7.【答案】A
【详解】当加竖直向下的匀强磁场时，导体棒受重力、支持力和水平向右的安培力，如图所示
根据共点力平衡有mgtanθ=BIL电流为联立可得故A正确，B错误；
CD．根据受力分析可知
随着磁场方向的不同，导体所受安培力最大值趋于无穷大，因此磁感应强度最大值趋于无穷大，故CD错误。
故选A。
8.【答案】D
【解析】
AB．图甲中电路，由闭合电路欧姆定律可得
I1=
金属杆受到的安培力
F1=BI1L=
方向水平向左，图乙中金属杆受到的安培力
F2=BIL
方向水平向右，两杆所受安培力方向相反，大小之比为
故选项AB错误；
CD．在Δt时间内，图甲中金属杆产生的电能等于金属杆克服安培力做的功
E电=F1vΔt=
图乙中电源输出的能量等于安培力对金属杆做的功，即
E机=F2vΔt=BILvΔt
选项C错误，D正确。
故选D。
9.【答案】D
【详解】A．由乙图可知，a光与c光相比，遏制电压更低，由同一光电管阴极的逸出功W0相同，所以a光的频率更小，能量更小，波长更长，A错误；
BD．由A中分析可知，a光、b光的遏制电压相同，则频率相同，是同种光，紫外线不是可见光，B错误，D正确；
C．吸收2.86ev的能量，处于的氢原子可以跃迁到第5能级，此后向下跃迁，由知可以产生10种不同的光子，C错。故选D。
10.【答案】B
【解析】
AB．画出粒子在磁场中的运动轨迹如图；
两粒子的周期
相同，粒子①转过的角度
θ1=45°
粒子②转过的角度
θ2=135°
根据
可知带电粒子②在磁场中运动的时间较长，选项A错误，B正确；
CD．由几何关系可知，两粒子在磁场中运动的半径相等，均为 根据
可知
可知，两粒子的速率相同，选项CD错误。
故选B。
11.【答案】 CD 38.4 逐渐增大到39.8 cm/ s 逐渐增大到等于重力 为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用，磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用。
【解析】
(1)在实验时，应用手拿着纸带释放，而不是拿着磁铁，应先接通电源，让打点计时器工作，然后释放磁铁，所以不正确的是CD；
(2)由
可求
v4=38.4 cm/ s
(3)由纸带上的测量数据知，磁铁的速度逐渐增大到39.8 cm/ s，最后匀速下落，阻力逐渐增大到等于重力；
(4)为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用，磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用。
12.【答案】（1）5m/s；（2）22.5N；（3）5.5J
【详解】（1）当金属棒cd刚要滑动时满足BIL＝mgsinθ＋μmgcosθ又I＝联立解得v＝5m/s
（2）对金属棒ab有F－mgsinθ－μmgcosθ－BIL＝ma又I＝；v＝at代入数据可知F随t线性变化，当v＝5m/s时，最大值Fm＝22.5N
（3）匀加速阶段金属棒ab的位移为x1＝撤去F后金属棒cd仍静止，设金属棒ab减速滑行的位移为x2，由动量定理得又Δt＝解得x2＝0.75m设金属棒ab返回到出发点的速度为v1，由能量守恒有解得Q＝5.5J
13.【答案】（1）；（2）900K；（3）内能增加了300J
【详解】（1）由查理定律有解得
（2）物块A开始移动后，气体做等压变化，到A与B刚接触时；
由盖—吕萨克定律有解得
（3）此过程中气体做功由热力学第一定律得内能增加了300J。
14.【答案】（1）；（2），偏角；（3）B=1T
【详解】（1）对微粒在加速电场由动能定理得解得
（2）微粒经偏转电场，做平抛运动，有水平方向竖直方向；微粒射出偏转电场时的速度；以上各式得方向与水平夹角。
（3）对微粒，进入磁场，有运动轨迹如图，由几何关系，有r+rsinθ≤D解得B=1T
15.【答案】（1）；（2）；（3）当时， ，当时，
【解析】
（1）设粒子第1次经过狭缝后的半径为r1，速度为v1
解得
同理，粒子第2次经过狭缝后的半径
则
（2）设粒子到出口处被加速了n圈
在加速器中的运动时间为
解得
（3）加速电场的频率应等于粒子在磁场中做圆周运动的频率，即
当磁场感应强度为Bm时，加速电场的频率应为
粒子的动能
当 时，粒子的最大动能由Bm决定
解得
当 时，粒子的最大动能由fm决定
解得