湖北省十堰市2021--2022学年高二下学期期末考试物理试题（Word版含答案）

十堰市2021--2022学年高二下学期期末考试
物理
本试卷共6页，23题．全卷满分100分．考试用时90分钟．
★祝考试顺利★
注意事项：
1．答题前，考生先将自己的姓名、考号填写在答题卡与试卷上，并将考号条形码贴在答题卡上的指定位置．
2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑．如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号．
3．非选择题用0.5毫米黑色墨水签字笔将答案直接答在答题卡上对应的答题区域内．答在本试题卷和草稿纸上无效．
4．考生必须保持答题卡的整洁．考试结束后，只交答题卡．
一、选择题（本题共18小题，每小题3分，共54分．下列给出的四个选项中，第1~12小题只有一项符合题目要求，第13~18小题有多项符合题目要求，全对无错的得3分，对而不全的得2分，不选、错选的得0分）
1．如图所示，a、b两束相互平行的单色光，以一定的入射角照射到上下面平行的玻璃砖上表面，经玻璃砖折射后会聚成一束复色光c，从玻璃砖下表面射出．下列说法正确的是（ ）
A．玻璃砖对a光的折射率比对b光的大
B．增大入射角，a光在玻璃砖下表面可发生全反射
C．a光在玻璃砖中发生全反射的临界角大于b光
D．a光在玻璃砖中传播的速度大于b光
2．一束光从空气射向某介质，在界面上发生反射和折射现象的光路图如图所示，下列判断中正确的是（ ）
A．为入射光，为反射光，为折射光 B．为入射光，为反射光，为折射光
C．为入射光，为反射光，为折射光 D．条件不足，无法确定
3．两种单色光从水中射向空气时发生全反射的临界角分别为．已知，用分别表示水对两种单色光的折射率分别表示两种单色光在水中的传播速度，则（ ）
A． B． C． D．
4．一双缝干涉实验装置的示意图如图所示，其中S为单缝，为双缝，P为光屏．实验时用白光从左边照射单缝S，可在光屏P上观察到彩色的干涉条纹．现在的左边分别加上红色和蓝色滤光片，则在光屏P上可观察到（ ）
A．红光和蓝光两套干涉条纹
B．红、蓝相间的条纹
C．两种色光相叠加，但不出现干涉条纹
D．屏的上部为红光，下部为蓝光，不发生叠加
5．太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为1个氦核的热核反应，这个核反应释放出大量核能．已知质子、氦核的质量分别为，下列说法正确的是（ ）
A．该核反应中会生成中子 B．该核反应中会生成电子
C．该核反应中质量亏损 D．该核反应方程是
6．某核反应方程为，该核反应类型属于（ ）
A．核聚变 B．核裂变 C．衰变 D．衰变
7．氢原子部分能级示意图如图所示，大量的氢原子处于的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，下列说法正确的是（ ）
A．氢原子由能级跃迁到能级时，发出光子的频率最小
B．氢原子由能级跃迁到能级时，发出的光的波长最短
C．这些氢原子向低能级跃迁时，能辐射3种不同频率的光子
D．氢原子从高能级向低能级跃迁时，动能减小，电势能增大
8．两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离x的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为．相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近．若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是（ ）
A．在阶段，F做正功，分子动能增大，势能减小
B．在阶段，F做负功，分子动能减小，势能也减小
C．在时，分子势能最小，动能为零
D．在时，分子势能为零
9．如图所示，绝热隔板K把绝热的汽缸分隔成体积相等的两部分，K与汽缸壁的接触面光滑．两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b，气体分子之间相互作用力忽略不计．现通过电热丝对气体a加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡，则（ ）
A．a的体积增大了，压强变小了
B．a增加的内能大于b增加的内能
C．加热后a的分子热运动与b的分子热运动一样激烈
D．b的体积减小，压强增大，但温度不变
10．一定质量的理想气体状态变化的图像如图所示，由图像可知（ ）
A．气体在a、b、c三个状态的密度
B．在的过程中，气体的内能增加
C．在的过程中，气体分子的平均动能增大
D．在的过程中，气体吸热
11．如图甲所示，三角形金属框三边的边长均为L，E为边的中点，三角形所在区域内有垂直纸面向外并随时间变化的匀强磁场，图乙是匀强磁场的磁感应强度B随时间t变化的图像．下列说法正确的是（ ）
A．时刻，金属框内的感应电流由大变小
B．时间内，金属框的感生电动势为
C．时间内，金属框的感生电动势为
D．A、E两端的电势差与金属框的感生电动势总是相等
12．一直升机悬停在南半球某处上空．该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度大小为B．直升机螺旋桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动．螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图所示．如果忽略a到转轴中心线的距离，用E表示每个叶片中的感应电动势，则（ ）
A．，且a点电势低于b点电势 B．，且a点电势高于b点电势
C．，且a点电势低于b点电势 D．，且a点电势高于b点电势
13．某偏僻山区靠小型发电机供电照明，供电电路如图甲所示，通过电灯的电流随时间变化的正弦规律图像如图乙所示，若发电机的线圈共有200匝，总内阻为，电灯的电阻为，不计输电线的电阻，则下列说法正确的是（ ）
A．电路中的电流方向每秒改变100次
B．电灯的电功率为
C．线圈的感应电动势的最大值为
D．穿过线圈的磁通量的最大值为
14．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为，原线圈接正弦交流电源的电压有效值，电阻，电流表为理想电表，下列说法正确的是（ ）
A．开关S断开时，电流表的示数为
B．开关S从断开到闭合，电流表的示数变化了
C．开关S闭合时与开关S断开时副线圈电路消耗的功率相等
D．无论开关S闭合还是断开，消耗的功率总是大于副线圈消耗的功率
15．托卡马克装置主要是用氘核聚变反应释放的能量来发电的，氘核聚变反应的方程为：．已知氘核的质量为，的质量为，反应中释放的核能为，光在真空中的速度为c，下列说法正确的是（ ）
A．核聚变可以在常温下发生 B．反应产物X为
C．X的质量为 D．氘的比结合能大于
16．如图所示，当开关S断开时，用光子能量为的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零．闭合开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于时，电流表读数为零．由此可知下列给出阴极材料的逸出功不正确的是（ ）
A． B． C． D．
17．将一均匀导线围成一圆心角为的扇形导线框，其中，圆弧的圆心为O点，将导线框的O点置于如图所示的直角坐标系的原点，其中第二象限和第四象限存在垂直纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小为B，第三象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为．从时刻开始让导线框以O点为圆心，以恒定的角速度沿逆时针方向做匀速圆周运动，假设沿方向的电流为正，则线框中的电流随时间变化的规律描绘不正确的是（ ）
A． B． C． D．
18．如图所示，边长为L的正方形单匝线圈的电阻为r，外电路的电阻为R，的中点和的中点的连线恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度大小为B，若线圈从图示位置开始，以角速度绕轴匀速转动，则（ ）
A．当线圈转到图示位置时，线圈中产生的感应电动势
B．线圈转过时，感应电流
C．线圈转过的过程中，流过R的电荷量
D．线圈转动一周的过程中，电阻R产生的热量
二、实验题（8分+8分=16分）
19．（8分）刘锋同学做“利用插针法测定玻璃砖折射率”实验，记录的玻璃砖和大头针的位置如图甲所示．回答下列问题：
（1）关于该实验的操作，下列说法正确的是___________．
A．在确定玻璃砖上下边界时，应用铅笔紧贴玻璃砖上下边缘画出、
B．在确定、，位置时，二者距离应适当远一些，以减小误差
C．为了实验操作方便，应选用粗的大头针
D，为了减小实验误差，应该改变人射角的大小，多做几次实验
（2）如图甲所示，过、，作直线交于，过作垂直于的直线，连接．用量角器测量图甲中角和的大小，则玻璃砖的折射率_______．
（3）由于没有量角器和三角函数表，刘锋同学利用圆规，以入射点O为圆心、随机的半径R作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再分别过A、B点作法线的垂线，垂足分别为C、D点，如图乙所示，则玻璃砖的折射率__________（用图中线段的字母表示）．
20．（8分）何同学利用双缝干涉测量光的波长的实验装置如图甲所示，单色光在双缝与毛玻璃之间发生干涉，在目镜中可观察到干涉条纹．
（1）为了增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，该同学可以更换间距____________的双缝．（填“更大”或“更小”）
（2）观察到的干涉条纹如图乙所示．转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准a位置，手轮的读数记作；继续转动手轮，使分划板中心刻线对准b，手轮的示数如图丙所示，此时手轮的读数为________，此读数记作．
（3）已知双缝间距为d，双缝到屏的距离为l，则待测光的波长为___________．（用题中物理量符号表示）
（4）下列实验操作可能使波长的测量结果偏大的是____________．
A．双缝间距d的测量值偏小 B．相邻亮条纹间距x偏大
C．双缝到毛玻璃之间的距离l的测量值偏大
三、计算题（本题共3小题，共30分．在答题卡上对应的答题区域内用0.5毫米黑色墨水签字笔直接作答．答在本试题卷上无效．要求写出必要的文字说明、方程式和重要步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
21．（8分）图为两位同学参加“充气碰碰球”游戏的场景．“充气碰碰球”用薄膜充气膨胀成型，充气之后单个碰碰球内气体的体积，压强．为保障游戏安全，球内气体的最大压强．
（1）不考虑球内气体的温度变化，求游戏中单个球体积压缩量的最大值；
（2）假设球内气体温度始终与外界环境温度相等，若充气工作在早晨环境下完成，当环境温度上升到时，求此时游戏中单个球体积压缩量的最大值．（结果保留一位有效数字）
22．（10分）为特种设备设计的供电系统以及输电电路如图所示，发电机的矩形线框处于水平向右的匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴以的转速匀速转动．线框电阻不计，面积，匝数．线框输出端通过电刷E、F与升压变压器的原线圈相连，图中电压表的示数．已知降压变压器原、副线圈的匝数，降压变压器的副线圈接入特种设备，两变压器间的输电线等效电阻，特种设备的工作电压，消耗的功率，两变压器均为理想变压器．求：
（1）发电机内匀强磁场的磁感应强度的大小B；（计算结果可以保留和根号）
（2）升压变压器原、副线圈匝数之比．
23．（12分）如图所示，绝缘、光滑、平行的金属导轨由倾斜和水平两部分在处平滑连接构成，倾斜部分的倾角，导轨间距，导轨右端接有阻值的定值电阻．在倾斜部分导轨之间和水平部分导轨之间都存在竖直向上、磁感应强度大小的匀强磁场．将一根质量、电阻的金属棒在上方高处由静止释放，金属棒到达水平轨道前瞬间恰好处于平衡状态，最后静止于水平轨道的处．金属棒下滑过程中始终与导轨接触良好，导轨电阻不计，取重力加速度大小，求：
（1）金属棒达到的最大速度；
（2）整个过程中电阻R产生的焦耳热Q．
十堰市2021--2022学年高二下学期期末考试物理参考答案
1．A 2．C 3．B 4．C 5．D 6．B 7．C 8．A 9．B 10．B 11．B 12．A
13．AC 14．BD 15．BC 16．BCD 17．ACD 18．BC
19．（1）BD（2分．选对1项得1分，选错不得分）
（2）（3分） （3）（3分）
20．（1）更小（2分）
（2）15.078（15.077~15.079均可得分）（2分）
（3）（2分）
（4）B（2分）
21．解：（1）球内气体做等温变化，根据玻意耳定律有
（2分）
单个球体积压缩量的最大值
（1分）
解得．（1分）
（2）早晨充好气后球内气体的热力学温度
（1分）
环境温度上升到时，球内气体的热力学温度
对单个球内的气体分析，根据理想气体状态方程有
（2分）
游戏中单个球体积压缩量的最大值
．（1分）
22．解：（1）发电机的矩形线框产生的感应电动势最大值
（1分）
（1分）
线圈转动的角速度
（1分）
解得．（1分）
（2）特种设备工作时，降压变压器副线圈的电流
（1分）
设输电线中电流为，降压变压器原线圈两端的电压为，根据理想变压器规律有
（1分）
（1分）
升压变压器副线圈的电压
（2分）
升压变压器原、副线圈匝数之比
解得．（1分）
23．解：（1）金属棒到达水平轨道前瞬间恰好处于平衡状态，该时刻金属棒速度最大，此时金属棒的感应电动势
（1分）
金属棒中的感应电流
（1分）
金属棒受到的安培力
（1分）
根据受力平衡有
（2分）
解得（2分）
（2）金属棒下滑过程中根据功能关系有
（2分）
根据焦耳定律有
（1分）
解得．（2分）