广东省中山市2021-2022学年高二下学期期末统一考试物理试题（Word版含答案）

中山市2021-2022学年高二下学期期末统一考试
物理试卷
第一卷（选择题，共52分）
一、单项选择题（本大题共7小题，每小题4分，共28分。每小题给出的四个选项中只有一项最符合题设要求，选对得4分；不选、错选或多选不得分）
1．佩戴一次性医用外科口罩是预防新冠肺炎的有效措施之一，合格的一次性医用外科口罩内侧所用材料对水都是不浸润的，图为水滴在一次性医用外科口罩内侧的照片，对此，以下说法正确的是（ ）
A．照片中的口罩和水滴发生了浸润现象
B．照片中水滴表面分子比水滴的内部密集
C．照片中水滴呈扁球状是液体表面张力和重力共同作用的结果
D．水对所有材料都是不浸润的
2．国家速滑馆（又名“冰丝带”）是北京2022年冬奥会冰上运动的主场馆，为确保运动项目的顺利完成，需要对场馆内降温．若将场馆内的空气看做理想气体，已知降温前场馆内、外的温度均为7℃，降温后场馆内温度为－8℃，该过程中场馆内气体压强不变．以下说法正确的是（ ）
A．场馆内空气分子平均动能不变
B．场馆内所有空气分子的分子动能都减小
C．场馆内热量是由场馆内自发传递到场馆外的
D．场馆内部单位时间内空气分子与冰面碰撞次数增多
3．我国发射的“嫦娥”系列月球探测器，在着陆器和月球车内均安置有钚-238，以确保仪器仓内温度不会很低，让搭载的仪器安然度过月夜，成为仪器的“暖宝宝”．可以通过以下过程得到：，，则下列说法正确的是（ ）
A．k＝1，X为质子 B．k＝2，X为电子 C．k＝1，X为电子 D．k＝2，X为质子
4．图甲是“探究光电效应”的实验电路图，光电管截止电压随入射光频率的变化规律如图乙所示。下列判断正确的是（ ）
A．入射光的频率不同时，截止电压也不同
B．入射光的频率不同时，图像的斜率不同
C．图甲电路中，当电压表示数增大时，电流表的示数增大
D．图甲电路中入射光频率不变，增加入射光的光照强度，光电子的最大初动能增加
5．如图甲所示的LC振荡电路中，通过P点的电流随时间变化的图线如图乙所示，若把通过P点向右规定为电流的正方向，则（ ）
A．0.5~1ms内，电容器两端电压逐渐减小 B．0.5~1ms内，电容器的上极板带负电荷
C．1~1.5ms内，Q点比P点电势低 D．1~1.5ms内，电容器电场能正在增加
6．如图所示，发电机线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的电动势．线圈与理想升压变压器相连进行远距离输电，理想降压变压器的原、副线圈匝数之比为，降压变压器副线圈接入一台“220V 1100W”的电动机，恰好正常工作，电动机内阻为10Ω，输电线路总电阻为25Ω，线圈及其余导线电阻不计，电表均为交流理想电表，则下列说法正确的是（ ）
A．图示位置时电压表示数为 B．升压变压器原、副线圈匝数比为
C．输电线路中的电流是12.5A D．发电机线圈的输出功率为1200W
7．如图所示，足够长的导体棒AB水平放置，通有向右的恒定电流I．足够长的粗糙细杆CD处在导体棒AB的正下方不远处，与AB平行．一质量为m、电量为＋q可视为质点的小圆环套在细杆CD上．现给圆环向右的初速度，圆环运动的v－t图象不可能是（ ）
A． B． C． D．
二、多项选择题（本大题共6小题，每小题4分，共24分。每小题给出的四个选项中有两个或两个以上满足题设要求，全部选对得4分；部分对而无错选得2分；不选或错选得零分）
8．自热锅因其便于加热和方便携带，越来越受到户外驴友的欢迎．自热锅内有一个发热包，遇水发生化学反应而产生大量热能，不需要明火，温度可超过100℃，能在15分钟内迅速加热食品．自热锅的盖子上有一个透气孔，如果透气孔堵塞，容易造成小型爆炸。对于这种现象下列说法正确的是（ ）
A．自热锅爆炸前，锅内气体温度升高 B．自热锅爆炸前，锅内气体内能增加
C．自热锅爆炸时，锅内气体温度降低 D．自热锅爆炸时，锅内气体内能增加
9．WiFi无线通信技术是当今使用最广的一种无线网络传输技术，几乎所有智能手机、平板电脑和笔记本电脑都支持WiFi上网，WiFi信号的本质就是电磁波，波长约7~12厘米，通过无线路由器发射后将信号传递到设备上，使设备实现无线上网能力，下列对WiFi信号的判断正确的是（ ）
A．波长比可见光短 B．能在真空中传播
C．其信号波是横波 D．不能产生干涉和衍射现象
10．一定质量的理想气体经历了ABCDA的循环，其p－V图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．由D到A的过程中，气体对外做功 B．由B到C的过程中，气体温度降低
C．由C到D的过程中，气体吸收热量 D．整个循环过程中D状态气体分子平均动能最小
11．电子眼在城市道路上随处可见，电子眼在交通管理中的运用，大大减小了交管部门的工作强度．电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力．感应线是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，压力越大电压越高，压力稳定电压稳定，压电薄膜与电容器C和电阻R组成图甲所示的回路，红灯亮时，如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中会产生两个脉冲电流，如图乙所示，即视为“闯红灯”，电子眼拍照留存．则红灯亮时（ ）
A．车轮停在感应线上时，电阻R上有恒定电流
B．车轮经过感应线的过程中，电容器先充电后放电
C．增大电阻R值，可以使电容器稳定时的带电量减小
D．汽车前轮刚越过感应线，又倒回到线内，仍会被电子眼拍照留存
12．如图示为氢原子的能级图，下列说法正确的是（ ）
A．欲使处于n＝2能级的氢原子被电离，可用单个光子能量为3eV的光照射该氢原子
B．用单个光子能量为12.5eV的光照射处于基态的氢原子，一定能使氢原子发生能级跃迁
C．一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射的光能使逸出功为2eV的钾发生光电效应
D．一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多产生6种频率的光
13．如图甲所示是处在匀强磁场中的真空室内的两个半圆形的金属扁盒（“D”型盒），若“D”型盒的半径为R，匀强磁场的磁感应强度大小为B，现在两“D”型盒间接入峰值为的交变电压，电压随时间的变化规律如图乙所示，将粒子源置于盒的圆心处，粒子源产生的质量为m、电荷量为q的氘核，在t＝0时刻进入“D”型盒的间隙，已知氘核的初速度不计，氘核穿过电场的时间忽略不计，不考虑相对论效应和重力作用，下列说法正确的是（ ）
A．氘核离开回旋加速器的最大动能为
B．交变电压的周期可以取
C．经电场n次加速后进入D盒的运动半径为
D．氘核第n次被加速前、后的轨道半径比为
第二卷（非选择题，共48分）
三、实验题（8分）
14．下图是“用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”的实验装置示意图，实验操作步骤如下：
①将活塞移动到注射器满刻度处；
②用软管连接注射器和压强传感器，并将压强传感器重置；
③用数据线依次连接压强传感器、数据采集器、计算机；
④缓慢移动活塞至某位置，待示数稳定后记录注射器上的刻度数值V，以及相应的压强传感器示数p；
⑤重复上述步骤④，多次测量并记录；
⑥根据记录的数据，作出相应图象，分析得出结论．
（1）在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的______和______；
（2）实验过程中，下列说法正确的______；
A．推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出
B．推拉活塞时，手不可以握住注射器气体部分
C．活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值
（3）某同学测出了注射器内封闭气体的几组压强p和体积V的值后，以p为纵轴、为横轴，画出图象如图所示，则产生的可能原因是______．
A．实验过程中有气体从注射器漏出
B．实验开始前，压强传感器没有置零
C．实验过程中气体温度升高
D．实验过程中外面气体进入注射器，使注射器里面气体质量增加了
（4）在不同温度环境下，另一位同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确．环境温度分别为、，且．在如图所示的四幅图中，可能正确反映相关物理量之间关系的是______
四、计算题（共4小题，满分40分。解答应写出必要的文字说明、方程式或重要演算步骤，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）。
15．（8分）世界多国都在加紧研制真空管道超高速磁悬浮列车，我国西南大学在这方面的研究也取得了很高的成就，试验列车已经进入测试环节．某研发团队想要探究其电磁刹车的效果时，在遥控小车底面安装N匝正方形线框abcd，边长为L，线框总电阻为R．其平面与水平轨道平行，小车总质量为m，其俯视图如图所示，小车到站需要减速时，在前方虚线和之间设置一竖直向上的匀强磁场区域，磁感应强为B．宽度为H，且．若小车关闭引擎即将进入磁场前的速度为，在行驶过程中小车受到轨道的阻力可忽略不计，不考虑车身其他金属部分的电磁感应现象．求：
（1）cd边刚进入磁场时线框内感应电流的大小和方向
（2）若小车完全进入磁场时速度为，求小车进入磁场的过程中通过线圈的电荷量和线圈上产生的焦耳热．
16．（8分）小明是一位汽车爱好者，他通过学习得知汽车正常行驶的胎压要求是230kpa~260kpa．在某次调研活动中小明发现汽车在地下车库中胎压为150kpa，轮胎体积为20L，地下车库的温度为27℃，大气压为100kpa．司机将汽车开出车库静置于露天停车场足够长时间后，小明发现胎压变为155kpa，轮胎体积几乎没有变化，求：
（1）露天停车场的温度是多少摄氏度？
（2）若在地下车库对轮胎充气，使得胎压变为250kpa，需要充入压强100kpa、温度27℃的气体多少升？假定充气过程轮胎内外温度始终是27℃．
17．（12分）如图甲所示，矩形绝缘斜面MNQP与水平面间的夹角为．有一垂直于斜面向上的磁场分布在EFQP区域内，EF平行于PQ，磁感应强度B随时间变化规律如乙图所示．将一质量为、匝数为n＝10的矩形金属框abcd放置在斜面上，金属框的总电阻为R＝1Ω，边长ab＝1m，bc＝2m．金属框四边恰好分别和斜面的四边平行，且金属框的一半处于EF下方的磁场中，另一半处于EF上方的无场区域，有一轻质绝缘细线系在cd边的中点处，细线通过一大小不计且光滑的定滑轮连接着质量的物块，物块自然下垂，细线对金属框的拉力始终沿着斜面向下，方向垂直于cd边．在t＝0时刻，磁感应强度为0，此时金属框恰好静止在斜面上，设金属框受到的最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力，，，求：
（1）金属框和斜面之间的动摩擦系数
（2）金属框中的电流强度
（3）从t＝0开始，金属框保持静止的最长时间
18．（12分）在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工序．如图所示是离子注入工作原理示意图，离子经加速后沿水平方向进入速度选择器，选择出一定速度的离子，然后通过磁分析器Ⅰ，选择出特定比荷的离子，经偏转系统Ⅱ后注入水平放置的硅片N上．速度选择器、磁分析器中的匀强磁场的磁感应强度大小均为B，方向均垂直纸面向外；速度选择器中匀强电场的场强大小为E，方向竖直向上．磁分析器截面是矩形，矩形长为2L，宽为．其宽和长的中心位置C和D处各有一个小孔，从C孔进入磁分析器的离子，只有通过D孔才能进入偏转系统；半径为L的圆形偏转系统Ⅱ内存在垂直纸面向外、磁感应强度大小可调的匀强磁场，D、M、N在一条竖直线上DM为圆形偏转系统的直径，最低点M到硅片N的距离，不计离子重力．
（1）求离子通过速度选择器后的速度大小；
（2）求磁分析器选择出来进入偏转系统的离子的比荷；
（3）若偏转系统磁感应强度大小的取值范围，求硅片N上离子注入的宽度．
物理试题参考答案和评分标准
一、二、选择题（共52分）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
答案 C D B A B D B ABC BC BD BD CD ABCD
三、实验题（8分）
14．（1）质量 温度（2分，每空1分） （2）B（2分）
（3）CD（2分，错选不得分，漏选得1分）
（4）AC（2分，错选不得分，漏选得1分）
15．（8分）解（1）cd边刚进入磁场时线框内感应电动势为：（1分）
感应电流的大小为（1分）
根据右手定则可判断感应电流方向为a→d→c→b→a（1分）
（2）从开始到小车完全进入磁场的过程：（1分）
（1分）
联立解得： 其中
解得在此过程中通过线圈的电荷量为：（1分）
根据能量守恒定律有：（1分）
解得线圈产生的焦耳热为：（1分）
16．（8分）解：（1）轮胎内部气体发生等容变化：，，
（2分）
解得： （2分）
（2）若，，，充入的气体为
（2分）
解得：（2分）
17．（12分）解：（1）时刻对金属框受力分析可得：
解得：（3分，方程各1分，结果1分）
（2）由法拉第电磁感应定律可得： 其中
由此可得：（3分，方程各1分，结果1分）
（1分）
（3）经过t时间金属框恰好要向上滑动时有：（1分）
对金属框受力分析可得：
（3分，第一方程2分，第二方程1分）
解得：（1分）
18．（12分）解：（1）由题意可知：（1分）
解得：（1分）
（2）离子做圆周运动，半径为R，由几何知识知：
（1分）
得：（1分）
因为洛伦兹力充当向心力：（1分）
解得（1分）
（3）结合上述分析，当时，由几何知识可得半径满足：
（1分）
所以粒子轨迹如图所示，当时由几何知识可知：
离子竖直向下离开，落点到N点的距离（2分）
当时，由几何知识可知：
离子从M点与水平方向成30°离开，落点到N的距离（2分）
所以，离子落点宽度为：（1分）