山西省临汾市翼城县中2021-2022学年高二下学期期末考试物理试题（Word版含答案）

翼城县中2021-2022学年高二下学期期末考试
物理
一、单项选择题（本题共10小题，每小题4分，共40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.以下物理量的单位不属于国际单位制中的基本单位的是（ ）
A.安培（A） B.千克（Kg） C.亨利（H） D.开尔文（K）
2.某物体沿一直线运动，其v-t图像如图所示，下列描述正确的是（ ）
A.第1s内和第2s内物体的速度方向相反
B.第1s和第2s内物体的加速度方向相反
C.第3s内物体的速度方向和加速度方向相反
D.前2s内物体的位移为零
3.2021年7月和10月，美国SpaceX公司星链卫星两次侵入中国天宫空间站轨道，为保证空间站内工作的三名航天员生命安全，中方不得不调整轨道高度，紧急避碰。其中星链－2305号卫星，采取连续变轨模式接近中国空间站，中国发现且规避后，该卫星轨道又重新回到正常轨道。已知中国空间站在高度为390km的圆轨道，轨道倾角41.58°（轨道倾角是指卫星轨道面与地球赤道面之间的夹角），而星链卫星在高度为550km的圆轨道，倾角为53°。已知地球半径为6400km，引力常量为G=6.67×10-11N·m2/kg2。下列说法正确的是（ ）
A.中国空间站运行速度约为8.39km/s
B.由题目所给数据可以计算出地球的密度
C.星链卫星保持轨道平面不变，降至高度为390km的圆轨道时，一定不会与中国空间站相撞
D.星链卫星在正常圆轨道需减速才能降到中国空间站所在高度
4.如图所示，带有孔的小球A套在粗糙的倾斜直杆上，与正下方的小球B通过轻绳连接，处于静止状态。给小球B施加水平力F使其缓慢上升，直到小球A刚要滑动．在此过程中（ ）
A.水平力F的大小不变 B.杆对小球A的支持力不变
C.轻绳对小球B的拉力先变大后变小 D.杆对小球A的摩擦力先变小后变大
5.如图所示，在等边三角形三个顶点A、B、C处，分别固定三个点电荷，电荷量分别为+q、+q、 q。过点C作AB边的垂线，垂足为O，过点A作BC边的垂线，垂足为P，两垂线交于M点。取无穷远处电势为零，则下列说法正确的是（ ）
A.将一个正电荷从O点移到M点电势能变大 B.O点电势低于P点电势
C.M点电势低于P点电势 D.P点场强大小大于O点场强大小
6.小明同学设计了一种测温装置，用于测量的教室内的气温（教室内的气压为一个标准大气压气压，相当于76cm汞柱产生的压强），结构如图所示，大玻璃泡A内有一定量的气体，与A相连的B管插在水银槽中，管内水银面的高度x可反映泡内气体的温度，即环境温度：把B管水银面的高度转化成温度的刻度值。当教室温度为27℃时，B管内水银面的高度为16cm。B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，则以下说法正确的是（ ）
A.该测温装置利用了气体的等压变化的规律
B.B管上所刻的温度数值上高下低
C.B管内水银面的高度为22cm时，教室的温度为 3℃
D.若把这个已经刻好温度值的装置移到高山上，测出的温度比实际偏低
7.图甲为一列简谐横波在t=0时刻的波形图，图乙为该波中平衡位置坐标为x=6m处质点P的振动图像，则下列说法中正确的是（ ）
A.该波的传播方向沿x轴正方向
B.在t=0.5s时刻，图甲中质点P相对平衡位置的位移为10cm
C.在t=1s时刻，平衡位置在x=5m处的质点的位移为10cm
D.从t=0时刻开始至t=6s时刻结束，在这段时间内，平衡位置在x=5m处的质点通过的路程为120cm
8．在如图所示的电路中，电源电动势为E、内电阻为r，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从图示位置向右滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2、U3表示，电表示数变化量的绝对值分别用I、△U1、△U2、△U3表示。则下列判断中正确的是（ ）
A．U2、U3都变小 B．B．U2变大，U3减小
C．不变 D．变大
9.在光滑绝缘水平面上有如图所示两部分的磁场区域I和Ⅱ（俯视），分别存在着垂直纸面向内和垂直纸面向外的宽度均为L的匀强磁场，磁感应强度大小均为B。边长为L的正方形单匝金属线框在水平向右的拉力F的作用下（图中未画出）以初速v0进入，且能保持全过程匀速穿过磁场区域，已知线框的电阻为R，则下列说法正确的是（ ）
A.线框从整体处于I区到整体处于Ⅱ区过程中穿过线框的磁通量变化量大小是0
B.全过程中线框受到水平拉力的最大值
C.全过程中线框产生的焦耳热
D.若线框无拉力F的作用恰好能穿过磁场区域，则分析可得
10．如图所示，在光滑水平地面上，一根轻质弹簧左端固定，弹簧处于原长时右端在O点，在O点右侧的地面上静止放置圆弧曲面的滑块，滑块质量为3m且左端与地面相切，圆弧半径为R。用质量为m的小球（可以看成质点）压缩弹簧，当弹性势能时释放小球，不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．当弹簧第一次恢复原长时小球的速度为
B．小球第一次与圆弧曲面滑块速度相同时小球距地面的高度大于R
C．小球第一次从圆弧曲面滑块返回到水平地面时的速度大小为
D．小球第一次从圆弧曲面滑块返回到水平地面后还可以再一次滑上圆弧曲面滑块
二、选择题Ⅱ（本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是符合题目要求的，漏选得2分，不选、错选均不得分。）
11.对如图所示的图片、示意图或实验装置图，下列判断正确的是（ ）
A.甲图中的“泊松亮斑”是小孔衍射的结果
B.乙图是利用薄膜干涉来检测玻璃板的平整程度
C.丙图是双缝干涉示意图，若P到S1、S2的路程差是半波长的偶数倍，则P处出现亮条纹
D.丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在铁丝圈上的肥皂膜上出现的是竖直条纹
12.汽车运送圆柱形工件的示意图如图所示，图中P、Q、N是固定在车体上的压力传感器。假设圆柱形工件表面光滑，汽车静止时，Q传感器示数为零，P、N传感器示数不为零。汽车以加速度a向左匀加速启动，重力加速度g=10m/s2，下列情况说法正确的是（ ）（tan15°=0.27 ）
A.当a=2m/s2时，P有示数，Q无示数 B.当a=2m/s2时，P有示数，Q有示数
C.当a=3m/s2时，P有示数，Q有示数 D.当a=3m/s2时，P无示数，Q有示数
13.在LC振荡电路中，某时刻线圈中产生如图所示的磁场，且磁场正在逐渐增强，则该时刻（ ）
A.电容器的带电量正在减少 B.电容器的上极板带正电
C.电容器极板间的电场向上 D.振荡电路中磁场能正在向电场能转化
14.图甲为一起重机的电路示意图，理想变压器的原线圈中接入图乙所示的正弦交流电，照明灯的规格为“20V 10W”，电动机的内阻为r=0.5Ω，装置工作时，质量为m=50kg的重物体恰好匀速上升，照明灯正常工作，电表均为理想电表，电流表的示数为10.5A。设电动机的输出功率全部用来提升物体，下列说法正确的是（ ）
A.原副线圈的匝数之比为n1∶n2=5∶2
B.重物匀速上升的速率v=0.3m/s
C.电动机的效率为η=0.75
D.若电动机被卡住不转，且电路尚未烧坏，则原线圈中电流为101.25A
三、实验题（本大题共2小题，每空2分，共18分。）
15.在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，有下列实验步骤：
①往浅盆里倒入适量的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上；
②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定；
③将玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜面积，从而估算出油酸分子直径的大小；
④将6mL的油酸溶于酒精中制成104mL的油酸酒精溶液，用注射器将溶液一滴一滴的滴入量筒中，每滴入80滴，量筒内的溶液增加1mL；
⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上；
（1）上述步骤中，正确的顺序是________________（填写步骤前面的数字）
（2）每一滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸体积为__________m3。油酸膜边缘轮廓如图所示（已知图中正方形小方格的边长为1cm），则可估算出油酸分子的直径约为__________m（此空保留一位有效数字）
16.某学习小组为测量一铜芯电线的电阻率，他们截取了一段电线，用米尺测出其长度为L，用螺旋测微器测得其直径为d，用多用电表测得其电阻值约为5Ω。为提高测量的精确度，该小组的人员从下列器材中挑选了一些元件，设计了一个电路，重新测量这段电线（用Rx表示）的电阻。
A．电源E（电动势为3.0V，内阻不计）
B．电压表V1（量程0～3.0V，内阻约为2kΩ）
C．电压表V2（量程为0～15.0V，内阻约为6kΩ）
D．电流表A1（量程为0～0.6A，内阻约为1Ω）
E．电流表A2（量程为0～3.0A，内阻约为0.1Ω）
F．滑动变阻器R1（最大阻值为10Ω，允许通过的最大电流为2.0A）
G．滑动变阻器R2（最大阻值为1kΩ，允许通过的最大电流为1.0A）
H．开关S一个，导线若干
（1）如图所示，是该实验小组用螺旋测微器对铜芯电线直径d的某次测量，其读数是_________mm。
（2）实验时电流表应选用_________，电压表应选用_________，滑动变阻器应选用_________（填元件前的序号字母）。
（3）为使铜芯电线两端的电压从0开始变化，请你为该实验小组设计电路图，并画在右侧的方框中。
（4）某次测量时，电压表示数为U，电流表示数为I，则该铜芯电线的电阻率的表达式ρ=_________。
四、计算题（本大题共3小题，17题8分，18题8分、19题10分。）
17.一半圆柱玻璃砖的截面如图所示，O为其圆心。平行单色光在纸面内垂直MN射入到玻璃砖。其中入射点为A和B（关于O点对称）的两条光线穿过玻璃砖后，它们的出射光线交于P点，且两条出射光线的夹角∠CPD=30°，已知圆的半径为R，，光在真空中传播速度为c。
（1）求该玻璃砖折射率；
（2）求从A点入射的光线在玻璃砖内传播的时间。
18.如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ间距L=0.5m，其电阻不计，导轨平面与水平面夹角θ=30°，N、Q两端接有R=0.75Ω的电阻。一金属棒ab垂直导轨放置，ab两端与导轨始终有良好接触，已知棒ab的质量m=0.2kg，电阻r=0.25Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小B=1T。棒ab在平行于导轨向上的恒定拉力F作用下，以初速度v0=0.5m/s沿导轨向上开始加速运动，能达到的最大速度v=2m/s。
（1）判断流经棒ab中电流的方向，求棒ab两端的最大电压；
（2）求该过程中拉力的大小；
（3）若棒ab从v0开始运动到v1=1.5m/s的过程中电阻R上产生的焦耳热Q=0.21J，求此过程中棒ab的位移大小。
19．如图所示，在平面直角坐标系xOy的第四象限内有一等腰直角三角形OPQ区域（OPQ边界处无障碍物），OP边位于x轴，OP与PQ长均为d，三角形的O点恰为平面直角坐标系的坐标原点。该区域内有方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B；在第四象限中的磁场区域外、x≤d 的其它区域内有大小为E、方向沿y轴负方向的匀强电场。一束带负电的微粒（电荷量为q、质量为m）以大小不同的速度从坐标原点O沿x轴正方向射入匀强磁场区域。忽略带电微粒的重力作用。
（1）若某微粒恰好能从Q点第一次进入电场，求该微粒的速度大小；
（2）已知一微粒速度大小为，经偏转后恰好能从P点离开磁场，求该微粒从O点进入磁场到从P点离开磁场的整个过程中运动的时间；
（3）若有一部分微粒能从y轴负半轴穿出电场，求从y轴负半轴穿出电场的所有微粒中，穿过y轴时距坐标原点O的最大距离。
翼城县中2021-2022学年高二下学期期末考试物理答案详解
1．【答案】C
【解析】
【详解】国际单位制中的基本单位是：米、千克、秒、安培、开尔文、摩尔、坎德拉，可知亨利不是国际单位制中的基本单位，C正确，ABD错误。故选C。
2．【答案】B
【解析】
【详解】A．在图像中速度的正负表示运动方向，第1s内和第2s物体的速度均为正值，运动方向相同，A错误；
B．由于图线斜率的符号反映加速度的方向，可知第1s内加速度为正方向，第2s内加速度为负方向，所以第1s内和第2s内物体的加速度方向相反，B正确；
C．第3秒内物体速度为负方向，斜率为负即加速度为负方向，所以第3s内物体的速度方向和加速度方向相同，C错误；
D．前2s内物体的位移为前2s图像所围成的面积，不为零，D错误。故选B。
3．【答案】D
【解析】
【详解】A．中国空间站在地球的万有引力作用下绕地球做匀速圆周运动，其速度不可能大于第一宇宙速度，A错误；
B．根据万有引力提供向心力，可得
根据题意，可以知道轨道半径、引力常量G，不知道运行周期或线速度角速度等，不能求出地球质量，则不能求解地球的密度，B错误；
C．星链卫星保持轨道平面不变，降至390公里附近圆轨道时，其速度与中国空间站速度接近，由于二者并不是在同一轨道平面上且保持绕行方向相同，所以存在相撞的可能，故C错误。
D．星链卫星在高轨道运行，在正常圆轨道需减速降轨做近心运动后才能降到中国空间站所在高度，D正确；故选D
4．【答案】D
【解析】
【详解】AC．对小球受力分析，受拉力F、重力和细线的拉力T，根据平衡条件，三个力可以构成首尾相连的矢量三角形，如图所示
随着的增大，拉力F和细线的拉力T均增加，故AC错误；
BD．对AB球整体分析，受重力、拉力F、支持力N和静摩擦力f，如图所示
设杆与水平方向的夹角为，根据平衡条件，在垂直杆方向有
随着F的增加，支持力增加；
在平行杆方向有
故有
随着F的增加，静摩擦力逐渐减小，当时，摩擦力为零，此后静摩擦力反向增大，故D正确B错误。故选D。
5．【答案】D
【解析】
【分析】题中电场是三个点电荷共同产生的，可以分为两组，即A与B是等量同号电荷，A与C、B与C是等量异号电荷；注意等量同号电荷的中垂线的电场方向沿中垂线指向两侧无穷远，而等量异号电荷的中垂线的电场方向垂直与中垂线指向负电荷一侧。
【详解】A．OM线上的电场可以看作A与B两等量同号电荷产生的中垂线上沿OM指向M的场强，与C处负点电荷产生的沿OM指向M的场强的矢量和，OM线上的电场沿OM指向M，故将一个正电荷从O点移到M点电场力做正功，电势能减小，故A错误；
BC．MP线上的电场为B与C两等量异号电荷的中垂线上的电场，与A处正点电荷产生的电场的矢量和，故MP线上电势从M到P点电势降低，，而OM线上的电场沿OM指向M，故从O到M点电势降低，，所以，故BC错误；
D．P点场强等于B与C两等量异号电荷在中点的场强与A处正点电荷在P点产生的场强的矢量合，而O点场强等于C处点电荷在O点产生的场强，故P点的场强大小一定大于O点的场强大小，故D正确。故选D。
6．【答案】C
【解析】
【详解】A．该测温装置利用了气体的等容变化的规律，故A错误；
BCD．当温度为27℃时候，设温度为
玻璃泡A内气体压强为
温度改变为时，气体压强为
根据
可得
可知温度越高越小，则B管上所刻的温度数值上低下高，当cm时，解得
若把这个已经刻好温度值的装置移到高山上，大气压强偏小，导致偏小，则的值偏大，导致测出的温度比实际偏高，故C正确，BD错误。故选C。
7．【答案】D
【解析】
【详解】A．已知时刻质点P向上振动，根据“上下坡”法，可知该波的传播方向沿x轴负方向，故A错误；
B．由图乙可知，
则质点的振动方程为
s时，质点P的位移为
故B错误；
C．由图甲可知，波长为
又
将波形向左平移1m，此时m处的质点位移为cm，故C错误；
D．因
此时，该质点位移为cm且向下振动，路程为
故D正确。故选D。
8．【答案】C
【详解】AB．将滑动变阻器的滑片P从图示位置向右滑动时，变大，外电路总电阻变大，由欧姆定律，知I变小，则，变小。I变小，而，则变大，由，因变小，则变大，故A，B错误；CD．由，知，不变。故C正确，D错误。
9．【答案】D
【解析】
【详解】A．设磁场方向垂直纸面向里为磁通量正方向，则线框从整体处于I区到整体处于Ⅱ区的过程中穿过线框的磁通量变化量大小为
故A错误；
B．当线框左右两条边均切割磁感线时，所受安培力最大，由于线框匀速运动，受力平衡，即水平拉力最大，有
，，
联立，可得
B错误；
C．线框进磁场、出磁场和线框在磁场中切割磁感线三段过程中的时间均为
线框进磁场、出磁场产生的焦耳热为
线框在磁场中切割磁感线产生的焦耳热为
全过程中线框产生的焦耳热
C错误；
D．若线框无拉力F的作用恰好能穿过磁场区域，由动量定理得
线框进磁场、出磁场和线框在磁场中切割磁感线三段过程中，根据电磁感应定律得
解得
D正确。故选D。
10．【答案】C
【解析】
A．当弹簧第一次恢复原长时，弹簧弹性势能转化为小球动能，有
得
故A错误；
B．设小球和滑块共速时的速度是，此时小球的高度为h，根据水平方向动量守恒有
系统机械能守恒
联立得
小球刚好可以运动到圆弧曲面滑块的最高点，故B错误；
CD．设小球第一次返回水平面时小球的速度为，滑块的速度为，系统动量守恒有
系统机械能守恒
联立得
由于，所以小球再次返回后不能追上圆弧曲面滑块，故C正确，D错误。故选C。
11．【答案】BC
【解析】
【详解】A．“泊松亮斑”是小圆盘产生的衍射现象，形成的衍射图样是阴影中心有一个“亮斑”，A错误；
B．乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度。若干涉条纹是直的干涉条纹则表明平面平整，B正确；
C．丙图是双缝干涉示意图，若P到、的路程差是半波长的偶数倍，则P处出现亮条纹，若P到、的路
程差是半波长的奇数倍，则P处出现暗条纹，C正确；
D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在铁丝圈上的肥皂膜上出现的是水平干涉条纹，D错误。故选BC。
12．【答案】AD
【解析】
【详解】仅N传感器示数有示数时，有
得
当时，P有示数，Q无示数
当时，P无示数，Q有示数。故选AD。
13．【答案】AC
【解析】
【详解】AD．磁场正在逐渐增强，说明电场能正在转化为磁场能，即电容器在放电，电容器的带电量正在减少。故A正确；D错误；
BC．由安培定则可知，电路中电流方向为逆时针，而此时正在放电，所以电容器的上极板带负电，电容器极板间的电场向上。故B错误；C正确。故选AC。
14．【答案】BC
【解析】
【详解】A．原线圈电压为
照明灯正常工作，则副线圈电压为
原副线圈的匝数之比为
故A错误；
B．通过灯的电流为
通过电动机的电流为
电动机的输出功率等于重物克服重力做功的功率，则有
解得故B正确；
C．电动机的效率
故C正确；
D．若电动机被卡住不转，为纯电阻电路，照明灯的阻值为
总电阻为
副线圈电流
根据变流比可知
故D错误。故选BC。
三、实验题（本大题共2小题，每空2分，共14分。）
15．【答案】①．④①②⑤③　②．　③．
【解析】
【详解】（1）[1]“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：
准备浅水盘（④）→形成油膜（①）→描绘油膜边缘（②）→测量油膜面积（⑤）→计算分子直径（③）。故
正确顺序为：④①②⑤③。
（2）[2][3]一滴油酸酒精溶液的体积为
一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为
面积超过正方形一半的正方形个数为114个，故油膜的面积为
油酸分子的直径
16．【答案】①．0.793，0.794，0.795，0.796或0.797　②．D　③．B　④．F
⑤．
⑥．
【解析】
【详解】（1）[1]根据螺旋测微器的读数原理，固定尺刻度+可动尺转过的格数乘以精确度，则图中螺旋测微器的读数为
由于可动尺转过的格数需要估读，故读数有误差，结果在0.793~0.797均可。
（2）[2][3]待测电阻值约为5，电源电压为3V，则回路最大电流为
故电流表应选量程为0.6A的D，电压表应选量程为3V的B。
[4]为方便操作，滑动变阻器应选最大阻值较小的F。
（3）[5]为使铜芯电线两端电压从0开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，由于
则选用电流表外接法，电路图如图
（4）[6]由欧姆定律的
由电阻的决定式
解得
17．【答案】（1）；（2）；
【解析】
【详解】（1）如图所示
由几何关系可得
可得
则有
根据折射定律可得该玻璃砖的折射率为
（2）从A点入射的光线在玻璃砖内传播的速度为
从A点入射的光线在玻璃砖内传播的时间为
18．【答案】（1）电流方向a到b；0.75V；（2）1.5N；（3）m
【解析】
【详解】（1）电流方向a到b，最大电动势为
又
可得
（2）依题意，棒ab最大速度时，有
（3）依题意，根据焦耳定律，可得
解得
由功能关系可得
解得
19．【解析】
【详解】
（1）微粒做圆周运动的半径
由圆周运动知识可知
解得
（2）微粒速度大小为，则微粒做圆周运动的半径
微粒在磁场中运动的周期
微粒在磁场中运动的时间
微粒在电场中运动的时间
加速度
解得
整个过程运动的总时间
（3）经过两次偏转与PQ相切后通过电场的微粒穿出时与y轴距离最大，此时半径
由向心力公式
解得最大速度
所以微粒经过磁场两次偏转后，与y轴距的距离垂直于电场进入做类平抛运动：
x轴方向
电场中的偏移量
距坐标原点O的最大距离
解得