安徽省亳州市第五完全中学2021-2022学年高二下学期期末考试物理试题（Word版含答案）

亳州市第五完全中学2021-2022学年高二下学期期末考试
物理试卷
一、单选题（本题共7小题，每题4分，共28.0分）
将一篮球斜向上抛出不计空气阻力，在篮球落地前，下列说法正确的
A. 动量的方向不变 B. 动量变化量的方向时刻在变化
C. 相等时间内动量的变化量越来越大 D. 相等时间内合力的冲量相同
在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示。产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法不正确的是
A. 时矩形金属线框平面与磁感线平行
B. 该交变电流的电动势的有效值为
C. 该交变电流的电动势的瞬时值表达式为
D. 电动势瞬时值为时，矩形金属线框平面与中性面的夹角为
近日，小米发布了“小感量磁吸”无线充电预研技术磁吸式无线充电，通过磁铁的吸附力，把无线充电发射线圈和接收线圈紧密结合在一起，将大大降低能量损耗。某次测试中磁吸无线充电底座线圈接于的交流电源，已知发射线圈和接收线圈匝数比为，功率为。则
A. 接收线圈的工作原理是电流的磁效应
B. 发射线圈连接直流电源也能实现无线充电
C. 若不计能量损耗，接收线圈获得的电压最大值为
D. 若不计能量损耗，通过接收线圈的电流有效值为
如图所示，一根两端开口的铜管竖直放置，一磁性较强的柱形磁体从上端放入管中，过了较长时间才从铜管下端落出，比自由落体慢了许多．则
A. 磁体下落变慢，主要是由于磁体受到了空气的阻力
B. 磁体下落变慢，主要是由于磁体受到金属铜的吸引
C. 磁体下落变慢，主要是变化的磁场在铜管内激发出了涡流
D. 铜管内感应电流方向保持不变
用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图甲所示，实验中测得铷的遏止电压与入射光频率之间的关系如图乙所示，图线与横轴交点的横坐标为。已知普朗克常量。则下列说法中正确的是
A. 欲测遏止电压，应选择电源右端为负极
B. 如果实验中入射光的频率，则产生的光电子的最大初动能
C. 减少照射光的强度，产生的光电子的最大初动能减小
D. 当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数持续增大
铀原子核既可发生衰变，也可发生裂变。其衰变方程为，裂变方程为，其中、、、的质量分别为、、、，光在真空中的传播速度为。下列叙述正确的是
A. 发生的是衰变 B. 若提高温度，的半衰期将会不变
C. 原子核中含有个中子 D. 裂变时释放的能量为
如图甲所示，在虚线所示的区域有垂直纸面向里的磁场，磁场变化规律如图乙所示，面积为的单匝金属线框处在磁场中。线框与电阻相连，若金属框的电阻为，下列说法正确的是
A. 流过电阻的感应电流方向由到
B. 线框边受到的安培力方向向上
C. 感应电动势大小为
D. 、间电压大小为
二、多选题（本大题共3小题，每题4分，共12.0分。全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错得0分。）
小李同学从欧洲旅游回国，带回了一个电饭煲，上面的标识为“、、”。为使电饭煲能正常工作，需要通过变压器与市电相连。下列说法正确的是（ ）
A. 不管是直流电还是交流电，变压器都能实现变压效果
B. 电饭煲应接在原、副线圈匝数比为的副线圈两端
C. 电饭煲通过变压器正常工作时，电热丝中的交变电流频率为
D. 电饭煲通过变压器正常工作时，与市电相连的原线圈中电流为
如图所示，质量为的活塞将一定质量的气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦，态是气缸放在冰水混合物中气体达到的平衡状态，态是气缸从容器中移出后，在室温中达到的平衡状态。气体从态变化到态的过程中大气压强保持不变。若忽略气体分子之间的势能，下列说法中正确的是
A. 与态相比，态的气体分子在单位时间内撞击活塞的个数较多
B. 与态相比，态的气体分子在单位时间内对活塞的冲量较大
C. 在相同时间内，、两态的气体分子对活塞的冲量相等
D. 从态到态，气体的内能增加，外界对气体做功，气体向外界释放了热量
如图所示，两条水平放置的间距为，阻值可忽略的平行金属导轨、，在水平导轨的右端接有一电阻，导轨的左侧存在磁感应强度方向垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为，磁场区域的长度为。左端与一弯曲的光滑轨道平滑连接。将一阻值也为的导体棒从弯曲轨道上高处由静止释放，导体棒最终恰好停在磁场的右边界处。已知导体棒与水平导轨接触良好，且动摩擦因数为，则下列说法中正确的是
A. 电阻的最大电流为
B. 整个电路中产生的焦耳热为
C. 流过电阻的电荷量为
D. 电阻中产生的焦耳热为
三、实验题（本大题共2小题，每空3分，共18.0分）
在做“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每溶液中有纯油酸，用注射器测得上述溶液有滴，把滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边长为，
下列有关该实验的说法不正确的_________
A.本实验也可直接将纯油酸滴水面上测量
B.本实验将油膜看成单分子油膜
C.本实验忽略了分子的间隙
D.测量油膜面积时，由于不足一格的正方形面积无法估读，全部舍去
按以上实验数据估测出油酸分子的直径为_______保留一位有效数字。
油酸酒精溶液滴入浅盘的水中后，迅速用笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，然后根据测量的数据算出分子直径，结果将____________偏大、偏小、不变。
在“探究碰撞中的不变量”实验中，通过碰撞后做平抛运动测量速度的方法来进行实验，实验装置如图所示，实验原理如图所示。
若入射小球质量为，半径为；被碰小球质量为，半径为，则要求____。填字母代号
A. ．
C. ．
在本实验中，下列关于小球落点的说法，正确的是_______。
A.如果小球每次都从同一点无初速度释放，重复几次的落点一定是重合的
B.由于偶然因素存在，重复操作时小球落点不重合是正常的，落点应当比较分散
C.用尽量小的圆把、、、圈住，这个圆的圆心是小球落点的平均位置
D.测定点位置时，如果重复次的落点分别为、、、，则应取、、、的平均值，即
用刻度尺测量、、距点的距离、、，通过验证等式_________是否成立，从而验证动量守恒定律。
四、计算题（本大题共4小题，共42.0分）
（9分）某贫困山区利用当地丰富的水利资源修建了小型水力发电站，为当地脱贫攻坚发挥了巨大作用。已知水电站发电机的输出功率为，发电机的电压为。通过升压变压器升压后向远处输电，两根输电线的总电阻为，在用户端用降压变压器把电压降低为。要求在输电线上损失的功率控制在。输电线路如图所示，请你设计两个理想变压器的匝数比。为此，请你计算：
降压变压器输出的电流为多少结果用分数表示？输电线上通过的电流是多少？
输电线损失的电压为多少？升压变压器输出的电压是多少？
两个变压器的原、副线圈的匝数比和各应等于多少？
（10分）如图所示，平行光滑金属导轨由水平部分和倾斜部分组成，且二者平滑连接。导轨水平部分的右侧区域内存在方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为。在距离磁场左边界线处垂直导轨放置一个导体棒，在倾斜导轨高处垂直于导轨放置导体棒。将棒由静止释放，最终导体棒和速度保持稳定。已知轨道间距，两导体棒质量为，，电阻分别为，，，不计导轨电阻，导体棒在运动过程中始终垂直于导轨且接触良好，忽略磁场边界效应。求：
导体棒刚过边界线时导体棒的加速度大小；
从初始位置开始到两棒速度稳定的过程中，感应电流在导体棒产生的总热量。
（11分）现有质量为的薄壁导热柱形气缸，内壁光滑，用横截面积为的活塞封闭一定质量的理想气体。在下述所有过程中，气缸不漏气且与活塞不脱离。当气缸如图竖直倒立静置时。缸内气体体积为温度为。已知重力加速度大小为，大气压强为。
将气缸如图竖直悬挂，缸内气体温度仍为，求此时缸内气体体积；
如图所示，将气缸水平放置，稳定后对气缸缓慢加热，当缸内气体体积为时，求此时缸内气体的温度。
（12分）如图所示，光滑水平面上放置长为的长木板和滑块，滑块置于的左端，二者间的动摩擦因数，、和质量分别为，， 。开始时静止，、一起以的速度匀速向右运动，与发生弹性碰撞，经过一段时间，、恰好相对静止，。求：
与发生碰撞后的瞬间、的速度；
、碰撞后、恰好相对静止，与的距离。
答案和解析
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D A C C B B C BD AC ACD
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查运用动量定理及合力的冲量分析动量变化量的能力，解答的关键是理解抛体运动中的受力不变．
不考虑空气阻力，抛体物体只受重力，其冲量直接由 可求出．根据动量定理，动量的变化量等于合力的冲量。
【解答】
A. 做抛体运动的物体在落地前速度的方向不断变化，故动量的方向变化，选项 A 错误；
B. 动量变化等于重力的冲量，故动量变化量的方向不变，选项 B 错误；
根据动量定理，相等时间内动量的变化等于 ，故相等时间内动量的变化相同，选项 D 正确， C 错误；
故选 D 。
2.【答案】
【解析】解：、当时刻感应电动势等于零，所以穿过线框回路的磁通量最大，线框平面与中性面重合，矩形金属线框平面与磁感线垂直，故A错误；
B、产生的有效值为：，故B正确；
C、由图可知，，周期为：，角速度为：，则该交流电的瞬时表达式为：，故C正确；
D、电动势瞬时值为时，则有：，解得：，所以矩形金属线框平面与中性面的夹角为，故D正确
故选：。
从图象得出电动势最大值、周期，从而算出频率、角速度；磁通量最大时电动势为零，磁通量为零时电动势最大
本题考查了对交流电图象的认识，要具备从图象中获得有用信息的能力，并掌握有效值与最大值的关系。
3.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了正弦交变电流的有效值、最大值及理想变压器的原理，掌握理想变压器的变压比是解题的前提与关键。
【解答】
A. 接收线圈的工作原理是电磁感应原理， 故 A 错误
B. 底座线圈连接直流电源时因不能产生电磁感应， 则不能实现无线充电， 故 B 错误
C. 接收线圈获得的电压有效值 ，最大值为 ，故 C 正确
D. 功率为 ，根据功率的表达式得 ，故 D 错误。
4.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查电磁阻尼、涡流、楞次定律。
【解答】
磁体下落变慢，产生该现象的原因是磁体下落，变化的磁场在铜管内激发出了涡流，涡流反过来又对强磁铁产生了很大的阻力，铜管对磁体的作用力方向始终向上，故 AB 错误， C 正确；
D. 根据楞次定律知铜管对磁体先有向上的斥力，再有向上的吸引力，电流方向发生改变，故 D 错误。
故选 C 。
5.【答案】
【解析】
【分析】
根据图甲光电管和图乙能求出截止频率可知，本题考查爱因斯坦的光电效应，根据光电效应规律，运用光电管和光电流以及光电效应方程进行分析求解。
【解答】
A. 图甲所示的实验装置测量铷的遏止电压 与入射光频率 ，因此光电管左端应该是阴极，则电源右端为正极，故 A 错误；
B. 根据图象可知，铷的截止频率 ，根据 ，则可求出该金属的逸出功大小 ，根据光电效应方程 ，当入射光的频率为 时，则最大初动能为 ，故 B 正确。
C. 光电子的最大初动能与入射光的频率和金属的逸出功有关，与入射光的强度无关，故 C 错误；
D. 当电源左端为正极时，将滑动变阻器的滑片从图示位置向右滑动的过程中，则电压增大，光电流增大，当电流达到饱和值，不再增大，即电流表读数的变化是先增大，后不变，故 D 错误；
故选 B 。
6.【答案】
【解析】
【分析】
根据反应的产物确定核反应的类型，根据电荷数守恒、质量数守恒得出 的电荷数和质量数，从而得出中子数。
半衰期的大小与元素所处的物理环境和化学状态无关，根据爱因斯坦质能方程求出释放的能量。
解决本题的关键知道影响半衰期的因素，知道核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒，以及掌握爱因斯坦质能方程，并能灵活运用。
【解答】
A 、根据质量数守恒，电荷数守恒， 发生的是 衰变，故 A 错误。
B 、半衰期的大小与温度无关，故 B 正确。
C 、根据电荷数守恒、质量数守恒知， 原子核中的电荷数为 ，质量数为 ，则中子数为为 ，故 C 错误。
D 、根据爱因斯坦质能方程得，释放的能量 ，故 D 错误。
故选： 。
7.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查楞次定律，左手定则及法拉第电磁感应定律的应用，难度一般
【解答】
A. 由楞次定律可得感应电流的方向为逆时针，所以通过 的电流方向为 ，故 A 错误；
B. 根据左手定则可知，线框 边受到的安培力方向向下，故 B 错误；
C. 穿过线圈的感应电动势为 ，故 C 正确；
D. 由闭合电路殴姆定律可得： ，那么 两端的电压为 ，故 D 错误。
故选 C 。

8.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查额定电压、电流、频率等的知识，考查的知识点比较多，主要考查学生对所学物理知识的综合应用能力。
对于恒定直流电来说，它产生的磁通量是不变的，所以变压器不能改变直流电的电压；
低于 的用电器可以采取降压的方法来使用；
根据公式 可求正常工作时的电流；
通过变压器降压以后，交流电的频率不变。
【解答】
A. 恒定直流电接入变压器的输入端，电路稳定后，铁芯中的磁场不变，变压器不会工作，故变压器不可以改变直流电压，故 A 错误；
B. 通过匝数比为 ： 的降压变压器降压，把电压变为 可以正常使用，故 B 正确；
C. 通过变压器正常工作时，电咖啡壶交变电流频率为 ，故 C 错误；
D. 通过变压器正常工作时，副线圈电流为 ，所以原线圈电流为 ，故 D 正确。
故选 BD 。
9.【答案】
【解析】
【分析】
活塞质量不变，则由封闭气体压强可知内部气体压强不变，则由温度的变化可知体积的变化；由气体压强的微观意义可知冲量及撞击个数的变化；由热力学第一定律可知气体吸热还是放热。
本题注意题干中说明的不计分子势能，故可视为理想气体，即内能只分析分子的动能；故温度越高，内能越大。
【解答】
A 、因压强不变，而由 到 时气体的温度升高，故可知气体的体积应变大，故单位体积内的分子个数减少，故 状态中单位时间内撞击活塞的个数较多，故 A 正确；
、因压强不变，故气体分子在单位时间内撞击器壁的冲力不变，故冲量不变，故 B 错误， C 正确；
D 、因从 到 ，气体的温度升高，故内能增加；因气体体积增大，故气体对外做功，则由热力学第一定律可知气体应吸热，故 D 错误；
故选 AC 。

10.【答案】
【解析】
【分析】
金属棒在弯曲轨道下滑时，只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律或动能定理可以求出金属棒到达水平面时的速度，由求出感应电动势，然后求出感应电流；由，可以求出感应电荷量；克服安培力做功转化为焦耳热，由动能定理或能量守恒定律可以求出克服安培力做功，得到导体棒产生的焦耳热。
本题关键要熟练推导出感应电荷量的表达式，这是一个经验公式，经常用到，要在理解的基础上记住，涉及到能量时优先考虑动能定理。
【解答】
A.由题图可知，导体棒刚进入磁场的瞬间速度最大，产生的感应电流最大，由机械能守恒有 ，所以，故A正确；
B.由能量守恒定律可知整个电路中产生的焦耳热为 ，故B错误；
C.流过 的电荷量为 ，故C正确；
D.由于导体棒的电阻也为 ，则电阻 中产生的焦耳热为，故D正确；
故选ACD。

11.【答案】；；偏大。
【解析】
【分析】
本题考查“用油膜法估测分子的大小”实验。在实验中，让一定体积的纯油酸滴在水面上形成单分子油膜，估算出油膜面积，从而求出分子直径，关键掌握估算油膜面积的方法和求纯油酸体积的方法，注意保留有效数字。
【解答】
在“用油膜法测分子直径的大小”的实验中不能直接将纯油酸滴入水中，否则看不见油膜，故A错误；
在“用油膜法估测分子的大小”实验中，实验依据是：油膜是呈单分子分布的；把油酸分子看成球形；分子之间没有空隙，故BC正确；
D.测量油膜面积时，由于不足半格的正方形面积全部舍去，满格的算一格，故D错误。
故选AD。
一滴酒精油酸溶液含纯油酸的体积，由图示坐标纸可知，油膜所占方格数是，则油膜的面积，油酸分子的直径；
此时油酸未完全散开，据油酸分子的直径公式可知，实验中面积变小使得计算结果偏大。
故答案为：；；偏大。

12.【答案】
【解析】解：为了保证入射小球碰撞后不反弹，入射球的质量要大于被碰小球的质量。为了使两球发生对心碰撞，要求两球的半径相同，故ACD错误，B正确，故选：
关于小球落点位置的说法和确定，、完全重合不可能，总有一些偶然因素落点稍有偏离，故A错误；
B、落点应比较集中，比较分散是错误造成，故B错误；
、落点的确定是用一最小的圆把所有落点圈起来，该圆心的位置就是平均落点，故D错误，C正确。
故选：
根据实验过程，入射球碰撞前的速度，碰撞后入射与被碰撞球的速度分别为，，若碰撞前后动量守恒则有：，联立代入后得到：，满足了该式，就验证了动量守恒。
故答案为：；；
为了保证碰撞前后使入射小球的速度方向不变，故必须使入射小球的质量大于被碰小球的质量．为了使两球发生正碰，两小球的半径相同；
为了使碰撞前后的落点准确，应多次让小球从同一位置滑下，打在复写纸上。用最小的圆把点迹圈起来，圆心就是该落点的平均位置；
用动量守恒守恒定律倒出求出需要验证的表达式。
本题是三个实验的综合，考查了验证动量守恒定律实验，知道实验原理是正确解题的前提与关键。还有探究做功与速度的变化的实验，是运用等效思维方法，由水平位移求出速度，也可以用动能定理求出平抛的初速度。
13.【答案】解：用户得到的功率为：
用户得到的电压为，降压变压器输出的电流
输电线上通过的电流
；
输电线损失的电压
升压变压器输出的电压
；
两个变压器的原、副线圈的匝数比
。
答：降压变压器输出的电流为，输电线上通过的电流为；
输电线损失的电压为，升压变压器输出的电压为；
两个变压器的原、副线圈的匝数比为，应等于。
【解析】根据用户端的功率和电压求出用户端的电流，根据输电线上损失的功率求出输电线上的电流。
根据输电线上的电流和输电线的电阻求出输电线上损失的电压，根据输出功率和输送的电流得出升压变压器的输出电压。
根据原副线圈的电压比求出升压变压器的匝数比，根据电压损失得出降压变压器的输入电压，从而通过电压比得出降压变压器的匝数比。
解决本题的关键知道原副线圈的电压比与匝数比的关系，知道升压变压器的输出电压、电压损失、降压变压器的输入电压之间的关系。
14.【答案】解：设导体棒滑到边界线的速度大小为，在其到达水平轨道过程中机械能守恒，则有：
导体棒通过边界线时，发生电磁感应现象，导体棒受到安培力作用而产生加速度即将开始运动，由电磁感应现象和牛顿第二定律可得：
解得：
当导体棒进入磁场后，、棒组成系统在水平方向合力为零，系统满足动量守恒和能量守恒。当导体棒速度稳定时，两者做速度相等的匀速运动：
解得：
【解析】设导体棒滑到边界线的速度大小为，在其到达水平轨道过程中机械能守恒，导体棒通过边界线时，发生电磁感应现象，导体棒受到安培力作用而产生加速度即将开始运动，由电磁感应现象和牛顿第二定律求出导体棒刚过边界线时导体棒的加速度大小；
、棒组成系统在水平方向合力为零，系统满足动量守恒和能量守恒。当导体棒速度稳定时，两者做速度相等的匀速运动，根据功能关系求出感应电流在导体棒中产生的热量；
15.【答案】图状态下，对气缸受力分析，如图所示，则封闭气体的压强为
当气缸按图方式悬挂时，对气缸受力分析，如图所示，则封闭气体的压强为
对封闭气体由玻意耳定律得
解得
；
当气缸按图的方式水平放置时，封闭气体的压强为
由理想气体状态方程得
解得
。
【解析】
【分析】
解决本题的关键是弄清楚题干给出的条件。上下乘客时，结合题设分析气体温度的变化情况，从而得出内能的变化情况；剧烈颠簸时根据题设直接得出外界对气体做功情况。
【解答】
上下乘客时气缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界有充分的热交换，则气体温度不变，内能不变；剧烈颠簸时气缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换，由于气体被压缩，则外界对气体做正功。
本题考查理想气体状态方程的应用，正确选用理想气体状态方程，弄清楚气体的初末状态是解题的关键。
由平衡条件求出图 和 中气体的压强，由玻意耳定律列方程求出 中缸内气体的体积；
由平衡条件求出图 中气体的压强，由理想气体状态方程列方程求出当缸内气体体积为 时缸内气体的温度。
16.【答案】解：
与发生弹性碰撞，和组成的系统，
由动量守恒定律：
由机械能守恒定律：
解得：，
代入数据得：
，，滑块的速度方向水平向右
与碰撞后，对和组成的系统，
由动量守恒定律得：
代入数据得：
对滑块，，，
代入数据得：，
碰撞后一直做匀速运动，则
代入数据得：
、碰撞后、恰好相对静止，与的距离：
【解析】本题主要考查了动量守恒定律、机械能守恒定律以运动学基本公式的直接应用，要求同学们能正确分析物体的受力情况和运动情况，注意应用动量守恒定律解题时要规定正方向，难度适中。
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