河北省沧州市2021-2022学年高二下学期期末考试物理试题（Word版含答案）

沧州市2021-2022学年高二下学期期末考试
物理试卷
考生注意：
1．本试卷分选择题和非选择题两部分．满分100分，考试时间75分钟．
2．答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将弥封线内项目填写清楚．
3．考生作答时，请将答案答在答题卡上．选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效．
4．本卷命题范围：选择性必修第一册，选择性必修第二册第三~五章，选择性必修第三册．
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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．
1．2022年5月2日，作为中国东北地区第一座核电站及最大的能源投资项目，辽宁红沿河核电站6号机组首次并网发电．有关核反应和核能，下列说法正确的是（ ）
A．目前核能发电是利用核聚变，氢弹是利用核裂变的链式反应原理
B．核潜艇的动力装置是核反应堆，核反应堆中用镉棒控制核裂变的反应速度
C．核电站设备应用链式反应，当铀块的体积小于临界体积时就会发生链式反应
D．原子核必须在超高温下才能发生聚变，说明核聚变过程需要吸收能量
2．关于振动与波动的有关现象，下列说法正确的是（ ）
A．大部队过桥为了避免桥梁发生共振现象不能便步走而要齐步走
B．当防疫宣传车向你驶来，听到的音调会变低
C．声波的波长与障碍物尺寸相比相差不多，声波很容易产生衍射现象
D．有的波只能发生干涉现象，有的波只能发生衍射现象
3．关于传感器，下列说法正确的是（ ）
A．传感器的材料都是由半导体材料制成的，金属材料不可以制成传感器
B．传感器只能是通过感知电压的变化将电学量转换成非电学量来传递信号
C．霍尔元件能够把电学量转换为磁学量，干簧管是一种能够感知电场的传感器
D．电子秤应用的是压力传感器，电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制
4．如图所示为用单摆测重力加速度的实验装置，下列说法正确的是（ ）
A．测摆长时，摆线应接好摆球，使摆线处于自然下垂状态
B．摆长等于摆线的长度加上摆球的直径
C．测单摆的周期时，应从摆球经过最高点速度为0时开始计时
D．如果有两个大小相等且都带孔的铜球和木球，应选用木球作摆球
5．关于电磁振荡与电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．雷达的最大侦察距离应等于电磁波在雷达发射相邻两个脉冲的时间间隔内传播距离
B．红外线有很高的穿透本领常用于医学上透视人体，过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康
C．黑体可以吸收一切光，普朗克在研究黑体的热辐射规律中提出了能量子假说，黑体的热辐射实质上是电磁辐射
D．变化的电场一定产生磁场，根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场一定能产生变化的电场
6．理想变压器连接定值电阻和滑动变阻器R的电路如图所示，M、N端连接一个稳压交流电源，原、副线圈匝数之比，定值电阻，电流表、电压表均为理想电表，当滑动变阻器R的滑片向下移动时，电流表、电压表示数变化量的绝对值分别用和表示．则关于和的比值的下列说法正确的是（ ）
A．逐渐增大 B．逐渐减小
C．一定且 D．一定且
7．如图所示，水平面上AO段粗糙，动摩擦因数，OB段光滑．物体甲放在距O点左侧的A处，质量为的物体乙静止放在距O点右侧的B处．现给物体甲一个初速度，物体甲与物体乙在B点发生弹性正碰，碰后物体甲恰好能返回出发点A，重力加速度g取，两物体均可视为质点，则（ ）
A．物体甲到O点速度大小为8.5m/s
B．物体甲向右从O点到B点所用的时间为0.75s
C．物体甲与乙碰撞后，物体甲的速度的大小为5m/s
D．物体甲的质量为1kg
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．
8．美国物理学家密立根从1907年开始以精湛的技术测量光电效应中的几个重要的物理量，研究光电效应的实验电路图如图所示，滑动变阻器滑片P处于图示位置．用绿光照射阴极K时，电流表示数不为零，已知紫光的频率大于绿光的频率，则（ ）
A．仅把绿光改为紫光照射阴极K时，电流表示数为零
B．把这束绿光遮住一半，则光电流强度减小
C．仅将滑动变阻器的滑片P向右移动，电流表示数可能不变
D．任何一种频率的光，只要照射时间足够长，电流表就会有示数
9．严冬树叶结有冰块，人在树下经常出现冰块砸到头部的情况．若冰块质量为100g，从离人约45cm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约为0.3s，重力加速度g取，不计空气阻力，下列分析正确的是（ ）
A．冰块接触头部之前的速度约为3m/s
B．冰块对头部的冲量大小约为0.3N·s
C．冰块对头部的平均作用力大小约为4N
D．冰块与头部作用过程中冰块的动量变化大小约为0.3kg·m/s
10．有一列正在沿水平方向传播的简谐波，在某一时刻它的波形图如图甲所示，P和Q是这列简谐波上的两个介质质点，从该时刻起某同学记录了Q点在一段时间内的振动图像如图乙所示，则（ ）
A．该波的传播速度为2m/s
B．该波遇到传播方向向左的简谐波后一定会发生干涉现象
C．任意时刻P和Q两质点的振动速度大小、加速度大小、位移大小都相等
D．该波遇到体长为7m左右的障碍物时能发生明显的衍射现象
三、非选择题：本题共6小题，共54分，
11．（6分）某物理兴趣小组利用如图所示的装置验证动量守恒定律．并进行如下的实验操作：组装好实验器材，将小球1由图中的挡板处静止释放，记录小球1在竖直挡板上的撞击点；将直径相等的小球2放在导轨的末端（小球1的质量大于小球2的质量），记录在竖直挡板上的水平投影点O；然后将小球1由挡板处静止释放，记录小球1、小球2在竖直挡板上的撞击点．回答下列问题：
（1）小球1与小球2相碰后，两球撞在竖直挡板上得到痕迹，其中小球1碰后撞在木板上的________（填“a”“b”或“c”）点．
（2）为了完成实验的验证，需要测量的物理量有________．（填字母）
A．小球的直径d B．小球1、小球2的质量、
C．轨道末端与竖直挡板之间的距离x D．依次测量出图中a、b、c三点到O点的距离、、
（3）若两球碰撞过程动量守恒，则关系式________成立．（用需要测量的物理量的符号表示）
12．（6分）在用某种单色光做双缝干涉的实验中，若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹中心到第n条暗条纹中心之间的距离为，测得单色光的波长为________；将屏向远离双缝的方向移动，可以________（填“增加”或“减少”）从目镜中观察到的条纹个数．中央亮纹最亮，中央亮纹宽度________（填“大于”“小于”或“等于”）其他亮纹宽度．
13．（10分）2022年5月5日，杭州东部湾总部基地亚运滑板公园通过赛事功能验收．如图所示，ABC为固定在竖直平面内的光滑滑板轨道，BC为四分之一圆弧，与水平面AB相切于B点．一运动员以初速度冲上静止在A点的滑板后立即与滑板一起共速运动，到C点时速度减为零．若运动员的质量，滑板质量，均可视为质点，忽略空气阻力的影响，重力加速度g取，求：
（1）运动员蹬上滑板后立即与滑板一起运动的共同速度v和圆弧赛道的半径R；
（2）运动员（连同滑板）滑过圆弧形轨道B点时对轨道压力的大小．
14．（10分）彩虹是一种大气光学现象，是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的．如图所示是彩虹成因的简化示意图，红色细光束a射到折射率为的透明球表面，入射角为45°，在球的内壁经过一次反射后，从球面射出的光线为b，球的半径为R，真空中的光速为c．求：
（1）入射光线a与出射光线b之间的夹角；
（2）光在球内的传播时间．
15．（10分）2022年5月19日消息，国家能源局数据显示，截至4月底，全国风电装机容量约3.4亿千瓦，同比增长17.7%．某小型风力发电站的发电能力与一个流量、落差的水力发电站相当，若发电机总效率为50%，输出电压为250V，输电线总电阻为，允许损失功率为输出功率的5%，降压变压器输出电压为220V（即用户得到的电压），重力加速度g取，．该输电线路使用理想升压、降压变压器，为满足用户的需求，求：
（1）升压变压器的匝数比；
（2）降压变压器的匝数比；
（3）能使“220V 10W”的电灯正常发光的盏数．
16．（12分）如图甲所示，圆柱形汽缸和活塞是由导热材料制成的，当下面气体的压强是上面气体压强的2倍时，两部分气体的高度均为h．现在活塞A上缓慢地放置一物体m，最终稳定时如图乙所示，若外界温度和大气压强均保持不变，活塞A、B与汽缸无摩擦，A的质量忽略不计，B的质量为M，且，则乙图中两部分气体的高度分别为多少？活塞在汽缸内移动的过程中，气体吸热还是放热？
沧州市2021-2022学年高二下学期期末考试
物理试卷
参考答案、提示及评分细则
1．B
目前核能发电是利用核裂变，原子弹是利用核裂变的链式反应原理，氢弹利用的是核聚变，选项A错误；核反应堆中插入镉棒为了吸收中子，控制核裂变的反应速度，选项B正确；当轴块的体积大于或等于临界体积，并有慢中子能够被俘获时，就会发生链式反应，瞬时放出巨大能量，选项C错误；尽管核聚变在高温高压下才能发生，但聚变过程会放出能量，选项D错误．
2．C
大部队过桥为了避免桥梁发生共振现象不能齐步走而要便步走，选项A错误；多普勒效应是由于观察者和波源间位置的变化而产生的，当防疫宣传车向你驶来，听到的音调会变高，这就是多普勒效应，选项B错误；产生衍射现象的条件为障碍物或者孔的尺寸与波长相差不多或者小于波长，选项C正确；衍射、干涉是波特有的现象，波可以发生干涉，也可以发生衍射，选项D错误．
3．D
传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料，金属材料也可以制成传感器，选项A错误；传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，选项B错误；霍尔元件能够把磁学量转换为电学量，干簧管是一种能够感知磁场的传感器，选项C错误；电子秤应用的是压力传感器，电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制，选项D正确．
4．A
测摆长时，摆线应接好摆球，使摆线处于自然下垂状态，否则，摆长的测量不准确，选项A正确；摆长等于摆线的长度加上摆球的半径，选项B错误；当摆球经过平衡位置时开始计时，测多次全振动后求出周期的平均值，选项C错误；摆球选择质量大一些、体积小一些的小球，如果有两个大小相等且都带孔的铜球和木球，应选用铜球作摆球，选项D错误．
5．C
雷达的最大侦察距离应等于电磁波在雷达发射相邻两个脉冲的时间间隔内传播距离的一半，选项A错误；X射线有很高的穿透本领，医学上常用于透视人体，红外线不能，过强的紫外线照射对人的皮肤有害，选项B错误；黑体可以吸收一切光，黑体辐射本质上是电磁辐射，普朗克最早提出了能量子假说，他认为能量是一份一份的，每一份是一个能量子，选项C正确；变化的电场一定产生磁场，变化的磁场一定产生电场，但均匀变化的磁场只产生恒定电场，选项D错误．
6．D
根据变压器的原理可得，，则有，，在原线圈电路中有，即，整理可得，则有，代入数据可知D正确．
7．D
物体甲从A到O点是匀减速运动，设到O点的速度为，摩擦力产生加速度：，，由运动学公式：，得，选项A错误；OB段匀速运动：，得，选项B错误；物体甲在BO段匀速返回，到OA段匀减速停止在A点，物体甲与乙碰撞后，设物体甲的速度大小为，由运动学公式：，得，选项C错误；物体甲与乙发生完全弹性正碰，设速度向右为正，由动量守恒和能量守恒得，，解得，将代入，得物体甲的质量为，选项D正确．
8．BC
紫光的频率大于绿光的频率，用绿光照射阴极发生了光电效应，用紫光照射一定产生光电效应，且加在光电管两端的电压为正向电压，所以只把绿光改为紫光照射，电流表示数一定不为零，选项A错误；将这束绿光遮住一半，单位时间内入射的光子数目减小，则单位时间内逸出的光电子数目减小，则光电流强度减小，选项B正确；如果原来光电流达到了饱和，则增大光电管的正向电压，即只将滑动变阻器的滑片P向右移动，电流表示数不变，选项C正确；能否发生光电效应取决于照射光的频率，与照射时间长短无关，选项D错误．
9．AD
冰块掉落时做自由落体运动，故冰块接触头部之前的速度约为，选项A正确；设头部对冰块的作用力为F，因为冰块落在头上末反弹，速度减为0，以竖直向上为正方向，由动量定理得，解得，根据力的作用是相互的，则冰块对头部的作用力也是2N，作用时间是0.3s，故冰块对头部的冲量大小为，选项B、C错误；冰块的动量变化量为，选项D正确．
10．ACD
由题图甲可知，该简谐横波波长为，周期，所以波速为，故A正确；根据乙图可知该时刻开始质点Q向上振动，所以该波沿x轴负方向传播，即向左传播，根据机械波发生干涉的条件可知满足频率相同、相位差恒定时会发生干涉现象，故B错误；因为质点P、Q相差半个波长，所以振动过程中它们的振动速度大小、加速度大小、位移大小都相等，故C正确；根据机械波发生明显衍射条件可知，该简谐波遇到体长为7m的障碍物时能发生明显的衍射现象，故D正确．
11．（1）c（2分）（2）BD（2分）（3）（2分）
解析：（1）由图可知，两个小球打在竖直挡板上，由于三次碰撞的水平位移大小相等，则可知水平速度越大，竖直方向下落的高度越小，由碰撞规律可知，碰后被碰小球的速度最大，则碰后小球2下落的高度最小，而碰后入射小球的速度最小，其下落的高度最大，由此可知碰后小球1在竖直挡板上的碰撞点为c．
（2）根据平抛运动规律可知，下落时间，则可知速度;碰前小球1的速度大小为，碰后小球1、小球2的速度分别为、；若两球碰撞过程动量守恒，则应有，由以上整理得，因此需要测量小球1、球2的质量、及图中a、b、c三点到O点的距离、、，选项B、D正确．
（3）若两球碰撞过程动量守恒，则关系式成立．
12．（2分）减少（2分）等于（2分）
解析：根据，解得单色光的波长；将屏向远离双缝的方向移动，则l变大，条纹宽度变大，则可以减少从目镜中观察到的条纹个数；中央亮纹最亮，但是中央亮纹宽度与其他亮纹宽度相同．
13．解：（1）以运动员和滑板为一个系统，运动员冲上滑板过程，系统水平方向总动量守恒
即（1分）
解得运动员蹬上滑板后立即与滑板一起运动的共同速度（1分）
因为运动员与滑板恰好到C点速度减为零，以AB水平面为零势能面，由机械能守恒得
（2分）
两式联立解得（1分）
（2）由牛顿第二定律得（2分）
解得（1分）
由牛顿第三定律可知对轨道的压力大小也等于，方向向下（2分）
14．解：（1）设折射角为r，根据光的折射定律（1分）
根据已知条件可知，折射角（1分）
如图所示，画出光路图，光线方向敀变了（1分）
光在球面内的入射角为30°，经一次反射，光线的传播方向改变（1分）
再射出球体时传播方向又改变15°角，因此光线偏了（1分）
则入射光线a与出射光线b之间的夹角（1分）
（2）根据几何关系及对称性，红光在球内传播的路程（1分）
红光在球内传播速率（1分）
因此红光在球内传播时间（1分）
整理得光在球内的传播时间（1分）
15．解：（1）时间t内流过的水的质量（1分）
根据能量关系（1分）
升压变压器输入的电流（1分）
输电线中的电流为I，则根据（1分）
可得（1分）
则升压变压器的匝数之比（1分）
（2）升压变压器的输出电压（1分）
降压变压器的输入电压
则降压变压器的匝数之比（1分）
（3）降压变压器的输出功率（1分）
能正常发光的灯数（盞）（1分）
16．解：设大气压强为，汽缸的横截面积为S，活塞A上没有放物体前，上端气体的压强为，下端气体的压强为，在活塞A上放物体以后，上端的气体的压强为，高度为，下端气体的压强为，高度为．由题意，对活塞A：（1分）
（1分）
对活塞B：（1分）
（1分）
求得（1分）
对上端的气体，根据玻玛定律：（1分）
对下端的气体，根据玻玛定律：（1分）
又联立解得，（2分）
活塞在汽缸内移动的过程中，气体温度相同，内能相同，由于体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体均要放出热量（3分）