湛江市2021-2022学年高二下学期期末考试
物理试卷
试卷共6页，15小题，满分100分。考试用时75分钟。
注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号、试室号和座位号填写在答题卡上。用2B铅笔将试卷类型（A）填涂在答题卡相应位置上，并在答题卡相应位置上填涂考生号。
2．作答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案，答案不能答在试卷上。
3．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新答案；不准使用铅笔和涂改液，不按以上要求作答无效。
4．考生必须保证答题卡的整洁，考试结束后，将试卷和答题卡一并交回。
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.核电池又称“放射性同位素电池”，利用衰变放出的射线能量转变为电能而制成。科学家利用Pm→Sm +x衰变反应制成核电池，已知Pm的半衰期约为2.6年，下列说法正确的是
A.此衰变方程属于α衰变
B. x是电子
C.衰变过程质量数减少
D.再经过5.2年，现有100个Pm原子核还剩25个
2. 新冠肺炎疫情突发，中华儿女风雨同舟、守望相助，筑起了抗击疫情的巍峨长城。志愿者用非接触式体温测量仪，通过人体辐射的红外线测量体温，防控人员用紫外线灯在无人的环境下消杀病毒，为人民健康保驾护航。红外线和紫外线相比较( )
A.红外线的光子能量比紫外线的小
B.真空中红外线的波长比紫外线的短
C.真空中红外线的传播速度比紫外线的大
D.红外线能发生偏振现象，而紫外线不能
3.近期我国多个城市的PM2.5数值突破警戒线，受影响最严重的是京津冀地区，雾霾笼罩，大气污染严重.PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5微米的悬浮颗粒物，其漂浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后对人体形成危害.矿物燃料燃烧的排放是形成PM2.5的主要原因.下列关于PM2.5的说法中正确的是
A.PM2.5的尺寸与空气中氧分子尺寸的数量级相当
B.温度越低，PM2.5运动越剧烈
C.PM2.5在空气中的运动属于布朗运动
D.PM2.5中颗粒大一些的，其颗粒的运动比其他颗粒更为剧烈
4.如图所示，在等臂电流天平的右端托盘下固定一矩形线圈，线圈匝数为n，底边cd长为L，调平衡后放在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直；当线圈中通入图示方向的电流I时，在天平左、右两边加上质量分别为m1、m2的砝码使天平再次平衡，重力加速度为g，则以下关系式正确的是
A.nBIL＝(m2 m1)g B.nBIL＝(m1 m2)g
C.BIL＝(m2 m1)g D.BIL＝(m1+m2)g
5. 如图是手机无线充电器的模型，其工作原理与理想变压器相同.已知发射、接收线圈匝数比n1∶n2＝5∶1，C、D端输出电流i＝sin (2π×105t)(A)，则A、B端输入电流的
A.周期为2×105s
B.频率为50kHz
C.最大值为A
D.有效值为0.2A
6. 放电影是利用光电管制成的光控继电器来实现声音的重放，而光电管就是利用光电效应的原理制成的光电元件。利用如图甲所示的实验装置探究光电效应规律，图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像，则
A.普朗克常量为
B.该金属的逸出功为Ek1
C.保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表A的示数保持不变
D.仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大
7.安装在公路上的测速装置如图所示，在路面下方间隔一定距离埋设有两个通电线圈，线圈与检测抓拍装置相连，车辆从线圈上面通过时线圈中会产生脉冲感应电流，检测装置根据两个线圈产生的脉冲信号的时间差计算出车速大小，从而对超速车辆进行抓拍。下列说法正确的是
A.汽车经过线圈上方时，两线圈产生的脉冲电流
信号时间差越长，车速越大
B.当汽车从线圈上方匀速通过时，线圈中不会产生感
应电流
C.汽车经过通电线圈上方时，汽车底盘的金属部件中会产生感应电流
D.当汽车从线圈上方经过时，线圈中产生感应电流属于自感现象
二、多项选择题：本题共3小题，每题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。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.为了诊断病人的心脏功能和动脉血管中血液粘滞情况，可使用电磁流量计测量血管中血液的流速和流量，如图所示是电磁流量计测量血管中血液流速的示意图。假定血管中各处液体的流速v相同，现使直径为D的血管处于磁感应强度为B的匀强磁场中，测得血管两侧的电压为U，不计重力影响，下列判断正确的是
A.b端的电势比a端的高
B.血管中各处液体的流速v＝
C.血液的流量Q＝
D.血管中正、负离子数相同，则血管两侧的电压U=0
9.某技术有限公司生产的一款手机无线充电器内部结构示意如图甲所示。假设手机接收线圈获得的电压随时间变化关系如图乙所示，则发射线圈输入的电流随时间变化的关系图像可能是
10.我国“西电东送”采用特高压远距离输电。如图所示为西部发电厂向东部某地远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T1的原、副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器T2的原、副线圈匝数分别为n3、n4，在T1的原线圈两端接入一电压u＝Umsinωt的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，则下列说法正确的是
A.=
B.随着用户数增加，流过升压变压器T1原线
圈的电流增大
C.随着用户数增加，输电线上损失的功率减小
D.输电线损失的电压为r
三、非选择题：共54分，按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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。
11.(6分)“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置如图
所示。
(1)将实物电路中所缺的导线补充完整。
(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将线圈L1迅速插入线圈L2中，灵敏电流计的指针将__________偏转。(选填“向左”“向右”或“不”)
(3)线圈L1插入线圈L2后，将滑动变阻器的滑片迅速向右移
动时，灵敏电流计的指针将________偏转。(选填“向左”“向右”或“不”)
12.(10分) 由半导体材料制成的热敏电阻阻值是温度的函数．基于热敏电阻对温度敏感原理制作一个火灾报警系统，要求热敏电阻温度升高至50℃时，系统开始自动报警．所用器材有：直流电源E(36 V，内阻不计)；电流表(量程250 mA，内阻约0.1 Ω)；电压表(量程50 V，内阻约1 MΩ)；热敏电阻RT；报警器(内阻很小，流过的电流超过10 mA时就会报警，超过30 mA时就会损伤)；滑动变阻器R1(最大阻值4000 Ω)；电阻箱R2(最大阻值9999.9 Ω)；单刀单掷开关S1；单刀双掷开关S2；导线若干．
(1)用图(a)所示电路测量热敏电阻RT的阻值，当温度为27 ℃时，电压表读数为30.0 V，电流表读数为15.0 mA；当温度为50℃时，调节R1，使电压表读数仍为30.0 V，电流表指针位置如图(b)所示．
温度为50 ℃时，热敏电阻的阻值为________Ω，从实验原理上看，该方法测得的阻值比真实值略微________(填“偏大”或“偏小”)．如果热敏电阻阻值随温度升高而变大，则其为正温度系数热敏电阻，反之为负温度系数热敏电阻．基于以上实验数据可知，该热敏电阻RT为________(填“正”或“负”)温度系数热敏电阻．
(2)某同学搭建一套基于该热敏电阻的火灾报警系统，实物图连线如图(c)所示，其中有一个器件的导线连接有误，该器件为________(填器件名称)．正确连接后，先使用电阻箱R2进行调试，其阻值设置为________Ω，滑动变阻器R1阻值从最大逐渐减小，直至报警器开始报警，此时滑动变阻器R1连入电路的阻值为________Ω.调试完毕后，再利用单刀双掷开关S2的选择性开关功能，把热敏电阻RT接入电路，可方便实现调试系统和工作系统的切换．
13.(10分) 气压式升降椅内的汽缸填充了氮气，汽缸上下运动支配椅子升降。如图乙所示为其简易结构示意图，圆柱形汽缸与椅面固定连接，总质量为m＝5kg。横截面积为S＝10 cm2的柱状气动杆与底座固定连接。可自由移动的汽缸与气动杆之间封闭一定质量氮气(视为理想气体)，稳定后测得封闭气体柱长度为L＝21 cm。设汽缸气密性导热性能良好，忽略摩擦力。已知大气压强为p0＝1×105 Pa，环境温度不变，重力加速度为g＝10 m/s2。求：
(1)初始状态封闭气体的压强；
(2)若把质量为M＝30 kg的重物放在椅面上，稳定后椅面下降的高度。
14.(13分)如图所示是一种矿井直线电机提升系统的原理图，在同一竖直平面的左右两边条形区域内，有垂直平面向里和向外交替的匀强磁场，每块磁场区域的高度均为L、磁感应强度大小均为B．梯箱左右两边通过绝缘支架均固定有边长为L、匝数为n、总电阻为R的正方形导线框，线框平面与磁场垂直，上下两边水平．导线框、支架以及梯箱等的总质量为M．电机起动后两边磁场均以速度v沿竖直轨道向上匀速运动．忽略一切阻力，梯箱正常运行时防坠落装置与轨道间没有相互作用．求：
(1)电机刚启动瞬间导线框ABCD所受安培力的大小；
(2)当梯箱以的速度向上运动时的加速度大小．
15.(15分) 如图所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为R的电阻连接成闭合回路，线圈的半径为r1，在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B0随时间t变化的关系为＝k，电阻R的两端通过导线与平行金属板a、b相连，两足够长的平行边界MN、PQ区域内，有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，两边界MN、PQ的距离d，一质量为m、带电量为+q的粒子（不计重力），由a板中央处静止释放，经b板上的小孔射出后，垂直进入磁场，最终粒子从边界离开磁场.求：
(1)粒子进入磁场时的速度大小v；
(2)该粒子离开磁场时，偏离原方向的距离。
2湛江市2021-2022学年高二下学期期末考试
物理试卷参考答案
一、二、选择题：1～7小题单选，每小题4分，共28分。8～10多选，每小题6分，共18分。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B A C A D B C AC CD BD
三、非选择题：共54分，按题目要求作答。
1.选B解析：衰变过程由质量数守恒和电荷数守恒可知此衰变方程属于β衰变，x是电子，故AC错误，B正确；由于半衰期符合统计规律，对大量的原子核才满足衰期公式N余＝N原，故D错误。
2.选A解析：根据电磁波谱可知，红外线的频率小于紫外线的频率，真空中红外线的波长大于紫外线的波长；由光子能量公式可知，红外线光子能量小于紫外线光子能量。选项B错误，A正确。真空中任何光的传播速度都相等，所以真空中红外线的传播速度等于紫外线的传播速度，选项C错误。由于光是横波，能够发生偏振现象，所以红外线和紫外线都能够发生偏振现象，选项D错误。
3.选C解析：PM2.5的直径等于或小于2.5微米，而空气中氧分子尺寸的数量级为10－10 m，故两者大小不相当，选项A错误；温度越高，PM2.5活动越剧烈，选项B错误；PM2.5在空气中的运动属于布朗运动，选项C正确； PM2.5中颗粒小一些的，其颗粒的运动比其他颗粒更为剧烈，选项D错误.
4.选A解析：由左手定则可知cd边受到安培力竖直向上，由平衡条件可知m1g=m2g nBIL，整理得nBIL＝(m2 m1)g，故A正确，BCD错误。
5.选D解析：变压器不改变周期和频率，所以周期为：T＝=10-5s，频率为：f＝=105Hz=100kHz，故AB错误；C，D端输出电流的最大值为A，由＝，可得A、B端输入电流的最大值为：I1m=0.4A，A、B端输入电流的有效值为：I1＝=0.2A，故D正确，C错误.
6.选B解析：由Ek＝hν－W0，可知图线的斜率为普朗克常量，即h＝，故A错误；该金属的逸出功为W0＝hν1＝Ek1，故B正确；若保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，则光子数目减小，那么电流表A的示数会减小，故C错误；只有增大入射光的频率，才能增大光电子的最大初动能，与光的强度无关，故D错误。
7.选C解析：汽车经过线圈上方时产生脉冲电流信号，车速越大，汽车通过两线圈间的距离所用的时间越小，即两线圈产生的脉冲电流信号时间差越小，故A错误；汽车经过通电线圈上方时，汽车底盘的金属部件通过线圈所产生的磁场，金属部件中的磁通量发生变化，在金属部件中产生感应电流，金属部件中的感应电流产生磁场，此磁场随汽车的运动，使穿过线圈的磁通量变化，所以线圈中会产生感应电流，故C正确，B错误；当汽车从线圈上方经过时，线圈中产生的感应电流并不是线圈自身的电流变化所引起的，则不属于自感现象，故D错误。
8.选AC解析：根据左手定则知，正离子所受的洛伦兹力方向竖直向上，则向上偏转，b端带正电，a端带负电，则a端的电势比b端电势低，故A正确；最终离子在电场力和洛伦兹力作用下平衡，有：qvB＝q，解得v＝，故B错误；因v＝，则流量Q＝Sv＝·＝，故C正确；由qvB＝q，解得U=BDv，血管两侧的电压U与血管中正、负离子数无关，故D错误。
9.选CD解析：当手机接收线圈获得的电压为零时，则此时发射线圈的磁通量变化率为零，即i t线的切线的斜率为零；同理当手机接收线圈获得的电压为最大时，则此时发射线圈的磁通量变化率为最大，即i t线的切线的斜率最大；对比四个图可知，选项C、D正确，A、B错误。
10.选BD解析：由题可知无法确定与大小关系，故A错误；随着用户数增加，降压变压器T2的副线圈总电阻减小，总功率增大，由P总=I42R可知电流I4增大，由＝可知I3增大，由于I2＝I3，根据＝可知，流过升压变压器T1原线圈的电流I1增大，故B正确；由I3增大可知输电线上损失的功率ΔP＝I32·2r增大，故C错误；电源提供的交流电最大值为Um，因此有效值U1＝，输入电流I1=，由＝，得I2＝，输电线损失的电压为ΔU= I·2r =r，故D正确。
11. (6分) 答案：(1)见右图(2分) (2)向右(2分) (3)向左(2分)
解析：(1)补充的实物电路见答案图
(2)已知闭合开关瞬间，穿过线圈L2的磁通量增加，产生的感应电流使灵敏电流计的指针向右偏转。当开关闭合后，将线圈L1迅速插入线圈L2中时，穿过线圈L2的磁通量增加，由已知条件可知产生的感应电流也使灵敏电流计的指针向右偏转。
(3)滑动变阻器的滑片迅速向右移动，线圈L1中的电流变小，穿过线圈L2的磁通量减少，则灵敏电流计的指针向左偏转。
12.(10分)答案：(1)600(2分) 偏大(1分) 负(1分) (2)滑动变阻器R1(2分) 600(2分) 3000(2分)
解析：(1)由图(b)可知，电流表的示数为50 mA，则此时热敏电阻的阻值为RT＝＝ Ω＝600 Ω。该方法所测电流值为真实电流值，所测电压值为热敏电阻和电流表两端的总电压，故根据R＝，可知此时所测电阻值偏大；在相同电压下，温度越高，通过电流越小，说明热敏电阻的阻值随温度的升高而降低，故RT为负温度系数热敏电阻。
(2)滑动变阻器R1的导线连接有误，两根导线都连接在上端，无法起到改变接入电阻阻值的作用，应一上一下连接。先使用电阻箱R2进行调试，其阻值设置为RT的自动报警电阻，即600 Ω才可对其进行调试；此时要求刚好在50 ℃时自动报警，则通过电路的电流为10 mA，报警器和电流表的电阻很小，可忽略不计，可得此时滑动变阻器的阻值为R1＝－RT＝3000 Ω。
13. (10分) 答案 (1)1.5×105 Pa (2)14 cm
解析：(1) (4分)已知S＝10 cm2＝1×10－3 m2，p0＝1×105 Pa，m＝5 kg
初始状态时，以圆柱形汽缸与椅面整体为研究对象，根据平衡条件得：
mg＋p0S＝p1S(2分)
解得初始状态封闭气体的压强：p1＝1.5×105 Pa (2分)
(2) (6分)把质量为M＝30 kg的重物放在椅面上，稳定后，根据平衡条件得：
(M＋m)g＋p0S＝p2S (2分)
解得：p2＝4.5×105 Pa
设椅面下降的高度为h，由玻意耳定律得：
p1LS＝p2(L－h)S (2分)
解得：h＝14 cm (2分)
14. (13分) 答案：(1) ；(2) -g
解析：(1) (6分)电机刚启动瞬间导体框ABCD中感应电动势大小为
E1 = 2nBLv(2分) (写成E1 = BLv或E1 = 2BLv或E1 = nBLv均给1分)
感应电流大小 I1＝ (1分)
解得 I1＝
整个导线框ABCD所受安培力为
F安= 2nBI1L(2分) (写成F安= BI1L或F安= 2BI1L或F安= nBI1L均给1分)
解得 F安=(1分)
(2) (7分)当梯箱以的速度向上运动此时感应电动势大小为
E2 = 2nBL(v-)(2分) (写成E2 = 2BL(v-)或E2 = BL(v-)均给1分)
感应电流大小 I2＝
安培力大小 F = 4nBI2L(2分) (写成F = BI2L或F = 4BI2L或F= nBI2L均给1分)
根据牛顿第二定律 F-Mg=Ma(2分)
解得 a=-g(1分)
15. (15分)答案： (1) r2 (2) 见解析
解析：(1) (7分)解法一：由法拉第电磁感应定律有E＝n ① (1分)
E＝nS=nkπr22 ② (1分)
由闭合电路欧姆定律有I＝ ③ (1分)
平行金属板a、b两端的电压 U=IR ④ (1分)
粒子在电场中运动时，由动能定理有qU=mv2 ⑤ (2分)
解得 v=r2 ⑥ (1分)
解法二：利用法拉第电磁感应定律和力与运动求解。
由法拉第电磁感应定律有E＝n (1分) E＝nS=nkπr22 (1分)
由闭合电路欧姆定律有I＝ (1分)
平行金属板a、b两端的电压 U=IR (1分)
粒子在电场中运动时，由牛顿第二定律q=ma(1分)
由运动学公式有v2=2ad1 (1分)
解得 v=r2 (1分)
(2) (8分)粒子在磁场中做圆周运动运动，由洛仑兹力提供向心力有
qvB＝m ⑦ (2分) 解得R=
讨论：(i)若R>d，电子从磁场右边界PQ离开 (1分)
由几何关系知偏转距离为d=R- ⑧ (1分)
代入数据并整理得d=- ⑨ (1分)
(ii)若R≤d，电子从磁场左边界MN离开 (1分)
由几何关系知偏转距离为 d=2R (1分)
代入数据并整理得d= ⑩ (1分)3
