山西省运城市稷山县2021-2022学年高二下学期期末考试模拟物理试题（Word版含答案）

运城市稷山县2021-2022学年高二下学期期末考试模拟
物理试题
考试内容：选择性必修一 选择性必修二 选择性必修三
考试时间：90分钟
一、单项选择题（本题8小题，每题3分，共24分。）
1．安全绳在高空作业中能够保障工人的人身安全。一个质量身系安全绳的建筑工人不慎从高空跌落，当他自由下落时，安全绳恰好伸直，又经过0.3s，建筑工人速度恰好减为0。不计空气阻力，重力加速度g取，则从安全绳恰好伸直到建筑工人速度恰好减为0的过程中，安全绳对建筑工人的平均作用力大小为（　　）
A．2500N B．2750N C．3000N D．3250N
2．某弹簧振子在水平方向上做简谐运动，其位移x随时间t变化的振动图像如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．弹簧在第1s末与第5s末的长度相同
B．弹簧振子在第1s末和第5s末的速度相同
C．弹簧振子在第1s末和第7s末的加速度相同
D．从第1s末到第5s末，振子通过的路程为2A
3．甲、乙两同学分别用手抓住绳子一端然后各自手持绳端上下振动，某一时刻形成的波形图如图所示，若甲同学的振动频率为f1，乙同学的振动频率为f2，则（　　）
A．f1 > f2甲的起振方向向上 B．f1 > f2乙的起振方向向上
C．f1 < f2甲的起振方向向上 D．f1 < f2乙的起振方向向上
4．如图所示，足够长的倾斜固定绝缘细杆处在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场中，绝缘细杆与磁场方向垂直，且与水平面的夹角。将一质量为m的带正电小圆环套在绝缘细杆上，从顶端由静止释放，小环沿绝缘杆向下运动。已知小环与绝缘杆间的动摩擦因数为，电场强度为E，磁感应强度为B，电荷量，重力加速度g取，，，则下列说法正确的是（　　）
A．小环下滑过程中速度先增大后减小
B．小环运动过程的最大加速度为
C．小环运动过程的最大加速度为
D．小环运动过程中克服摩擦力做的功等于小环减少的电势能、重力势能之和
5．如图所示为几种仪器的原理示意图，图甲为磁流体发电机，图乙为质谱仪，图丙为多级直线加速器，图丁是霍尔元件，下列说法正确的是（　　）
A．图甲中，将一束等离子体喷入磁场，A、B板间产生电势差，A板电势高
B．图乙中，、两种粒子经加速电场射入磁场，荷质比大的粒子在磁场中的偏转半径小
C．图丙中，直线加速器使用直流电，且电压越大，粒子获得的能量越高
D．图丁中，磁感应强度增大时，a、b两表面间的电压U减小
6．如图所示，电源的电动势为E，内阻r不能忽略。A、B是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，关于这个电路的以下说法正确的是（　　）
A．由开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定
B．由开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A灯立刻亮，而后逐渐变暗
C．开关由闭合到断开瞬间，A灯闪亮一下再熄灭
D．开关由闭合到断开瞬间，电流自右向左通过A灯
7．某汽车的四冲程内燃机利用奥托循环进行工作。该循环由两个绝热过程和两个等容过程组成。如图所示为一定质量的理想气体所经历的奥托循环，则该气体（　　）
A．在状态a和c时的内能可能相等
B．在a→b过程中，外界对其做的功全部用于增加内能
C．b→c过程中增加的内能小于d→a过程中减少的内能
D．在一次循环过程中吸收的热量小于放出的热量
8．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，原线圈输入的交流电如图乙所示，电阻，则（　　）
A．原副线圈中的磁通量不等 B．时电压表的读数为
C．时电流表读数为1A D．该变压器原线圈的输入功率为22W
二、多项选择题（本题4小题，每题4分，共16）
9．一列沿x轴传播的简谐横波在t=0.5s时的波动图像如图甲所示，P、Q分别是平衡位置在1m和0.5m处的质点，图乙为质点P的振动图像，则（　　）
A．该波沿x轴负方向传播
B．该波的传播速率为4m/s
C．再经过0.375s质点Q将到达平衡位置
D．t=1.125s时，质点P的位移为 cm
10．如图所示，两束光线甲和乙分别射到同一双缝干涉装置得到的干涉图样如图甲、乙所示，将这两束光以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线都是由圆心O点沿OC方向射出，下列说法正确的是（　　）
A．甲光的波长较短，乙光的波长较长
B．甲光的频率较低，乙光的顿率较高
C．A光与甲光对应，B与乙光对应
D．分别让A、B光通过同一单缝，在同一光屏上A光的条纹宽度小于B光的条纹宽度
11．分子力与分子间距离的关系图像如图甲所示，图中为分子斥力和引力平衡时两个分子间的距离；分子势能与分子间距离的关系图像如图乙所示，规定两分子间距离为无限远时分子势能为0。下列说法不正确的是（　　）
A．当分子间的距离时，斥力大于引力
B．当分子间的距离时，引力大于斥力
C．分子间距离从减小到的过程中，分子势能减小
D．分子间距离从无限远减小到的过程中，分子势能先减小后增大
12．氢原子的能级图如图甲所示，一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出几种不同频率的光，让这些光照射图乙所示的光电管阴极K，其中只有频率为、两种光发生光电效应。测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法中正确的是（　　）
A．这些氢原子在向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光
B．图丙中的图线a所表示的光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的
C．图丙中的图线b所表示的光的光子能量为12.75eV
D．在图乙中如将滑线变阻器触点P滑到最右边，则光电流一定到达饱和电流。
三、实验题（本题2小题，共12分）
13．（6分）小黄同学和小林同学分别用油膜法估测油酸分子的直径。
（1）小黄同学发现自己的估测结果显著偏大，可能是由于_________；
A．油酸还未完全散开稳定
B．油酸膜中仍含有大量酒精
C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
D．求每滴溶液体积时，溶液的滴数不慎多记了10滴
（2）小林同学所用的油酸酒精溶液，每溶液中有纯油酸。她用注射器把200滴上述溶液滴入量筒，体积恰为，再把一滴该溶液滴入盛水的、表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，绘出如图所示的油酸膜近似轮廓。图中小正方形方格的边长为，则油酸膜的面积是_________。根据上述数据，估测出油酸分子的直径是________m。
14．（6分）如图所示，用该装置可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。
（1）图中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影，实验时先让入射小球A多次从倾斜轨道上K位置由静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛水平射程，然后把被碰小球B静置于水平轨道的末端，再将入射小球A从斜轨上K位置由静止释放，与小球B相碰，并多次重复实验。接下来要完成的必要步骤有______（填选项前的符号）。
A．测出小球A开始释放的高度h
B．测出抛出点距地面的高度H
C．测出小球A的质量、小球B的质量
D．分别找到A、B相碰后平均落地点的位置M、N
E．测出碰后两小球的水平射程、
（2）若两球相碰前后的动量守恒，则应满足的表达式为______；若碰撞是弹性碰撞，则还应满足的表达式为______。（均用所测物理量的符号表示）
四、论述计算题（本题4小题，共48分。）
15．（10分）一透明砖的横截面如图所示，APB是半径为R的圆弧，P点在圆弧上，ODEB是长方形，长OD=2R，宽OB=R。一细束单色光平行方向从P点以入射角射入透明砖。透明砖材料对该光的折射率，光从真空中传播速度为c，不考虑多次反射。求：
（1）通过计算判断，光线第一次到达AD边是否会从AD折射出来；
（2）从DE边射出的光线在工件内传播的时间。
16．（10分）物理模型的建立和研究是学习物理的重要方法，以模型为载体，可以训练物理思维，提升学科素养；物理实验中传感器的使用，可以使测量更加精确、方便，能够完成微小物理量的测量。如图所示，实验室天花板上有一个拉力传感器，可视为质点的带电小球用轻质、柔软、绝缘细线悬挂于传感器下侧的O点，细线长L＝0.45m，小球在传感器下方摆动时，传感器可精确测出细线的拉力。实验室下方空间以虚线为界线，虚线上方有垂直纸面向外的水平方向的匀强磁场，磁感应强度B＝5T；虚线下方空间有水平向右的匀强电场，电场强度E＝3×103V/m，电场空间足够大；虚线距O点距离也为0.45m。将小球拉至细线水平伸直然后由静止释放，测得小球向左、向右摆过最低点时的拉力分别为F1＝2.403N、F2＝2.397N；某次小球向右摆过最低点瞬间烧断细线，小球进入虚线下方存在电场的空间。小球运动中电荷量保持不变，不计空气阻力，g＝10m/s2。
（1）判断小球带正电还是负电；
（2）求带电小球的质量m和所带电荷量的大小q；
（3）求小球在细线烧断后运动的最小速率vm以及经过O点正下方时距O点的距离H。
17．（14分）如图，LMN是竖直平面内固定的光滑轨道，MN水平且足够长，LM下端与MN相切。质量为2kg的小球B与一轻弹簧相连，并静止在水平轨道上，质量为4kg的小球A从LM上距水平轨道高为h=0.45m处由静止释放，在A球进入水平轨道之后与弹簧正碰并压缩弹簧但不粘连。设小球A通过M点时没有机械能损失，重力加速度g取10m/s2.求：
（1）A球与弹簧碰前瞬间的速度大小v0；
（2）A球与弹簧相碰过程中弹簧的最大弹性势能Ep；
（3）A、B两球最终的速度vA、vB的大小。
18．（14分）如图所示，汽缸中横截面积为S的活塞把汽缸隔成两个密闭的气室，可通过打气筒向右室充入气体。初始时两个气室内封闭气体的温度和外界环境温度均相等，体积均为，压强均等于大气压强。当活塞两边压强差超过时活塞就会滑动，否则活塞停止运动。用打气筒向右室打气，直至左室内气体体积减小，打气过程中左、右气室的气体温度始终保持不变。
（1）求左室内气体的压强；
（2）求打入右室内气体的质量和打气前的质量之比；
（3）假定右室内气体热力学温度始终为，加热左侧气室内的气体，使得左、右气室体积再次相等，求此时左室内气体的热力学温度T。
试卷第1页，共3页
运城市稷山县2021-2022学年高二下学期期末考试模拟
参考答案
1．D
分析：工人自由下落的过程中由动能定理得
代入数据解得
安全绳恰好伸直到速度恰好减为0的过程中，设安全绳对建筑工人的平均作用力大小为F，由动量定理得
代入数据解得
故选D。
2．D
分析：AB．由图像可知周期为8s
位移x随时间t变化的关系为
第1s末和5s末的位移大小相等，方向相反，这两个时刻振子所处位置相对于平衡位置对称，速度大小相等方向相反，弹簧的形变量相同，但一个处于拉伸状态一个处于压缩状态，弹簧的长度不同，故AB错误；
C．第1s末和7s末的位移大小相等，方向相反，则加速度大小相同方向相反，故C错误；
D．由图像可知第1s末和第5s末振子到平衡位置的距离
第1s末到第5s末，弹簧振子通过的路程
故D正确。
故选D。
3．D
分析：机械波在介质中传播的速度取决于介质，所以两列波的波速相等；由题图可以看出，甲波的波长大于乙，根据知甲的频率低，乙频率高，即f1 < f2；由波形可以看出，甲波向右传播，传播到的点先向下振动；乙波向左传播，传播到的点先向上振动，所以，甲的起振方向向下，乙的起振方向向上。
故选D。
4．B
分析：ABC．开始时，小环的加速度为
随着小环速度增大，所受洛伦兹力增大，根据左手定则可知，小环所受洛伦兹力垂直绝缘细杆向上，当洛伦兹力等于电场力和重力沿垂直绝缘细杆的分力时，摩擦力等于零，加速度最大，为
随着小环速度继续增大，洛伦兹力大于电场力和重力沿垂直绝缘细杆的分力，摩擦力从零增大，当摩擦力等于电场力和重力沿绝缘细杆的分力时，速度不在增大达到最大，所以小环速度一直增大，故B正确，AC错误；
D．圆环下滑过程中，洛伦兹力始终与圆环速度方向垂直，所以洛伦兹力始终不做功，小环运动过程中克服摩擦力做的功等于小环减少的电势能、重力势能之和减去小环动能的增加量，故D错误。
故选B。
5．B
分析：A．带电粒子再磁场中受洛伦兹力的作用而偏向A、B两板，根据左手定则，正电荷偏向B板，使B板带正电，负电荷偏向A板，使A板带负电，则A板电势低，故A错误；
B．根据动能定理
根据洛伦兹力提供向心力
得
可知，偏转半径与荷质比的平方根成反比，荷质比大的粒子在磁场中的偏转半径小，故B正确；
C．直线加速器应使用交流电，故C错误；
D．当a、b两表面间的电压U稳定时，根据平衡条件
可知，磁感应强度增大时，a、b两表面间的电压U增大，故D错误。
故选B。
6．D
分析：A．开关闭合瞬间，自感线圈的阻碍作用很大，流过B灯的电流为零，随着电路中的电流趋于稳定，自感线圈对电流的阻碍作用越来越小，通过B灯的电流随之越来越大，其亮度逐渐变亮，当线圈对电流的电感阻碍作用消失时，灯泡亮度稳定，故B灯逐渐变亮，最后亮度稳定，A错误；
B．开关闭合瞬间，自感线圈的阻碍作用很大，电流几乎都从通过，故合上，灯立刻亮。随着电路中的电流趋于稳定，自感线圈对电流的阻碍作用越来越小，由闭合电路欧姆定律可知，则总电流增大，灯泡A两端的电压逐渐减小，则导致A灯逐渐变暗，当线圈对电流的电感阻碍作用消失时，灯泡亮度稳定，故A灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定，B错误；
C．开关闭合电路稳定时，通过线圈的电流小于通过灯泡A的电流；在开关断开瞬间，线圈产生自感电动势提供瞬间电压给两灯泡供电，由于不会出现电流比之前还大的现象，因此A灯不会闪亮一下，只会一同慢慢熄灭，C错误；
D．在开关断开瞬间，线圈相当于电源，电流方向仍不变，所以电流自右向左通过A灯，D正确。
故选D。
7．B
分析：A．据题意，结合题图可知，气体从c到d为绝热膨胀，则
根据
则温度降低；气体从d到a，体积不变，压强减小，则温度降低，则该气体在状态c的温度高于在状态a时的温度，故在状态c时的内能大于在状态a时的内能，A错误；
B．a→b过程为绝热压缩，外界对气体做功
则
即外界对其做的功全部用于增加内能，B正确；
D．根据p V图像与V轴围成的面积表示气体做功的大小，可知一次循环过程中外界对气体做的功
而整个过程气体内能变化为零，则整个过程
即在一次循环过程中气体吸收的热量大于放出的热量，D错误；
C．根据D项分析可知
而
则
即b→c过程中增加的内能大于d→a过程中减少的内能，故C错误；
故选B。
8．D
分析：A．由于变压器是理想变压器，不漏磁，所以通过原副线圈中的磁通量时刻相等，故A错误；
B．由图可知，原线圈电动势的最大值为，则原线圈电动势的有效值为
理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，故副线圈的电动势有效值为
t = 0.005 s时电压表的读数为，电压表的读数为22V，故B错误；
C．根据闭合电路欧姆定律，有
根据变压器原副线圈电流与匝数的定量关系，有
故C错误；
D．该变压器原线圈的输出功率为
故D正确。
故选D。
9．BCD
分析：A．由乙图可知，t=0.5s时质点P沿y轴正方向运动，对照甲图，根据波的传播方向和质点的振动方向的关系可知，波沿x轴正方向传播，故A错误；
B．由甲图可知波长为，由乙图可知周期为T=1.0s，故其波速
故B正确；
C．质点Q的平衡位置为x=0.5m，在其相距0.5m的P点在t=0.5s时刻处于平衡位置，0.5m等于，已知周期为T=1.0s，波沿x轴正方向传播，则当波反向传播，在t=0.375s时刻质点Q将出现在平衡位置，故C正确；
D．在t=0.5s时刻，P点在平衡位置，t=1.125s时，再经过了，已知波沿x轴正方向传播，此时P点处于y= cm，故D正确；
故选BCD。
10．ACD
分析：AB．双缝干涉实验中，相邻亮条纹间距为
甲图间距较小，对应甲光的波长较短，频率较高，A正确，B错误；
C．由丙图可知，A光偏折程度较大，折射率较大，其频率较高，故A光与甲光对应，C正确；
D．分别让A、B光通过同一单缝，波长越大，衍射越明显，故在同一光屏上A光的条纹宽度小于B光的条纹宽度，D正确。
故选ACD。
11．AB
分析：AB．由图可知，当分子间的距离rr0时，引力大于斥力，分子力表现为引力，故AB正确；
C．由图可知，分子间距离从r2减小到r1的过程中，分子势能增大，故C错误；
D．分子间距离从无限远减小到r0的过程中，分子力做正功，分子势能减小，故D错误。
故选AB。
12．AC
分析：A．这些氢原子在向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，分别是n=4跃迁到n=1，n=3跃迁到n=1，n=2跃迁到n=1，n=4跃迁到n=2，n=3跃迁到n=2，n=4跃迁到n=3。故A正确；
BC．依题意，照射图乙所示的光电管阴极K，n=4跃迁到n=1，n=3跃迁到n=1两种光发生光电效应。由图丙可知，b光的遏止电压大，根据光电效应方程
及
图线b所表示的光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的。所表示的光的光子能量为
故B错误；C正确；
D．当光电管两端为反向电压时，在图乙中如将滑线变阻器触点P滑到最右边，光电流可能已经消失了。故D错误。
故选AC。
13．答案： AC（2分） 40~41 （2分） （2分）
分析：（1）[1]计算油酸分子直径的公式是 ，V是纯油酸的体积，S是油膜的面积。
A、油酸未完全散开，S偏小，故得到的分子直径d将偏大，故A正确；
B、如果油酸膜中仍含有大量酒精，此时酒精没有蒸发完毕，油膜的面积偏大，测量值偏小，故B错误；
C、计算油膜面积时，将所有不足一格的方格都舍掉，S将偏小，故得到的分子直径将偏大，故C正确；
D、求每滴体积时，1mL的溶液的滴数误多记了10滴，由V1=mL，可知纯油酸的体积将偏小，则计算得到的分子直径将偏小，故D错误；
故选AC。
（2）[2]油酸膜的面积是
S=40×1cm2=40cm2
[3]一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积
根据上述数据，估测出油酸分子的直径是
14．答案：CDE （2分） （2分） （2分）
分析：（1）[1]验证动量守恒定律，需要测量两个小球的质量和速度，而根据平抛运动公式
知当小球下落高度相同时，落点时间相同，则其水平速度可以通过小球抛出后的水平射程来替代，所以实验中需要测量的量有：两小球的质量、，两球平均落地的位置M、N以及两球的水平射程、，故AB错误，CDE正确。
故选CDE。
（2）[2]若两球碰撞前后的动量守恒，由动量守恒定律可得
两球做平抛运动的下落高度相等。有
因此有
整理得
[3]因为是弹性碰撞，所以除了动量守恒以外，机械能也守恒。所以有
由之前的分析，整理后可以写成
15．（10分）答案：（1）不能；（2）
分析：（1）光路图如下图所示，根据折射定律，有
（1分）
解得
设该光在透明砖中发生全反射的临界角为C，有
（1分）
解得
（1分）
根据几何关系有
（1分）
因此根据三角形外角关系有
（1分）
故该光到达面上的M点时的入射角，由于
（1分）
故
该光到达面上时会发生全反射，不能从面射出透明砖；（1分）
（2）光线在工件内传播的速度为
（1分）
根据几何关系光线在工件内传播路程为
（1分）
传播时间
得
（1分）
16．（10分）答案：（1）负电；（2）0.08kg；；（3）2.4m/s；3.65m
分析：（1）由题知小球向左经过O点时所受洛伦兹力向下，由左手定则知小球带负电。
（2）小球在磁场中摆动时由机械能守恒定律得
（2分）
由牛顿第二定律得
，（1分）
（1分）
解得
（1分），（1分）
（3）由题意及（2）中数据得
，
重力与电场力的合力与竖直方向的夹角为，则
（1分）
又
（1分）
解得小球在细线烧断后运动的最小速率
由
，（1分）
解得
（1分）
则小球经过O点正下方时距O点的距离
（1分）
17．（14分）答案：（1）；（2）；（3），
分析：（1）设A球质量m1，A球下滑的过程，由动能定理
（2分）
代入数据可解得
（1分）
（2）设B球的质量为m2，A球进入水平轨道之后与弹簧正碰并压缩弹簧，当A、B相距最近时，两球速度相等，弹簧的弹性势能最大，设此时A、B的速度为v，由动量守恒得
（2分）
由能量守恒可得弹簧的弹性势能
（2分）
联立方程，代入数据可解得
（1分）
（3）当弹簧恢复原长时，设A、B的速度分别为、之后A、B分离，这也就是它们的最终速度，由动量守恒可得
（2分）
再根据能量守恒可得
（2分）
联立两式，代入数据可解得
（1分）
（1分）
18．（14分）答案：（1）；（2）；（3）
分析：（1）根据题意可知，打气后左室气体的体积
左室气体发生等温变化，根据玻意耳定律有
（2分）
解得
（1分）
即左室内气体的压强为。
（2）根据题意可知，右室内气体的压强
（1分）
右室内气体的体积
（1分）
把右侧气室原有气体与打入的气体作为整体，设总体积为，发生等温变化，根据玻意耳定律有
（2分）
解得
则打入右室内气体的质量和打气前的质量之比
（1分）
（3）当左、右气室体积再次相等时，设右室内气体压强为，右室气体发生等温变化，根据玻意耳定律有
（2分）
左室内气体的压强
（1分）
对左室气体，根据理想气体状态方程有
（2分）
联立解得
（1分）
即此时左室内气体的热力学温度为。
答案第1页，共2页
答案第12页，共12页