河南省商丘市重点中学2021-2022学年高二下学期期末考试物理试题（Word版含答案）

商丘市重点中学2021-2022学年高二下学期期末考试
物理
考生注意：
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分110分，考试时间90分钟。
2.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.做选考题时，考生须按照题目要求作答，并用2B铅笔在答题卡上把所选题目的题号涂黑。
5.本卷命题范围：高考内容。
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分，在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一个选项正确，第9～12题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分
1.如图所示，倾角为θ=30°的斜面体放置在水平面上，其底面粗糙、斜面部分光滑，斜面体上的物块在大小为F0的水平拉力作用下保持静止，现将拉力顺时针转过一定角度α后，拉力大小仍为F0，物块仍能保持静止.整个过程斜面体始终处于静止状态，则在拉力水平和转过角度α后两种情况下
A.物块对斜面的压力大小之比为：1
B.物块对斜面的压力大小之比为3：2
C，斜面体与水平面间摩擦力大小之比为2：1
D.斜面体与水平面间摩擦力大小之比为：1
2.钴，银白色铁磁性金属，元素符号Co，早期的中国就已知并用于陶器釉料.Co衰变的核反应方程为Co→Ni+e，其半衰期为，Co、Ni、e的质量分别为m1、m2、m3，下列说法正确的是
A.经过的时间，10个Co核中有5个已经发生了衰变
B.γ射线的穿透本领比β粒子弱
C.该核反应中释放的能量为（m1-m2-m3）c2
D.β粒子是Co核外的电子电离形成的
3.如图甲所示，光滑水平面上静置一足够长的木板Q，小滑块P放置于其上表面，木板Q在平拉力F作用下，加速度a随拉力F变化的关系图像如图乙所示，则小滑块P的质量为
A.1kg B.2kg C.3kg D.4kg
4.如图所示，在水平直线上的M、N处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，两条导线中通有流向相同的电流，电流大小分别为I和2I，O点是M、N连线的中点，下列说法正确的是
A.两导线受到的安培力FN=2FM
B.用F=ILBsinθ计算导线所受的安培力时θ=90°
C.移走导线N前后，O点的磁感应强度方向不变
D.在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，存在磁感应强度为零的位置
5.如图所示，一根不可伸长的轻质细绳（绳长为L），一端系着质量为m的小球（可视为质点），另一端悬于O点.重力加速度大小为g，当小球在水平面内做匀速圆周运动的角速度为ω时，下列说法正确的是
A.细绳的拉力大小为 B.悬点O到轨迹圆心高度为
C.小球的向心加速度大小为 D.小球的线速度大小为
6.电场线是为了直观形象地描述电场分布而在电场中引入的一些假想的曲线，某电场的电场线分布如图所示，某带电粒子只在电场力的作用下沿虚线从O运动到P，则
A.该粒子带正电 B.粒子在P点的加速度小于在O点的加速度
C.粒子在P点的速度小于在O点的速度 D.P点的电势高于O点的电势
7.在光滑绝缘的水平面上建立如图所示直角坐标系xOy，在第一象限内存在垂直水平面的磁场，磁场方向垂直水平面向下，沿x轴方向磁感应强度大小的变化规律为B=B0+kx（k>0且为常数），同一x处沿y轴方向的磁感应强度相同.将一金属圆环放置在磁场中水平面上，在沿x轴方向的拉力F作用下，金属圆环沿x轴方向做匀速运动.则下列说法中正确的是
A.圆环中感应电流越来越大 B.圆环中感应电流大小不变
C.拉力的大小越来越大 D.拉力的大小越来越小
8.质量为m的小球A静止在光滑水平面上，质量为4m的小球B以速度v与小球A发生正碰后，两球的动能相等，则
A.碰撞后小球A的速度大小为 B.碰撞后小球B的速度大小为
C碰撞过程A对B的冲量大小为 D碰撞过程系统损失的动能为
9.如图所示，一理想变压器原线圈匝数3000匝，AB接在u=18sin100πt（V）的交流电源上，电流表为理想电表，当S闭合后，三只“6V 3W”的灯泡均正常发光.则
A.变压器副线圈的匝数1000匝 B.输出端交流电的频率为50Hz
C.电流表的示数为2A D.变压器原线圈两端电压为12V
10.2021年9月9日，我国成功将中星9B卫星发射升空，中星9B卫星是地球同步轨道广播电视直播卫星，具备为北京2022年冬奥会提供高质量直播传输服务的能力.如图所示，两颗人造卫星A、B都在赤道正上方同方向绕地球做匀速圆周运动，A为地球同步卫星，某时刻A、B相距最近.已知地球自转周期为T1，B的运行周期为T2，则下列说法正确的是
A.在相同时间内，卫星A，B与地心连线扫过的面积相等
B.经过时间，A、B相距最远
C.A的向心加速度小于B的向心加速度
D.卫星A、B受到地球的万有引力大小一定不相等
11.如图所示，椭圆处在匀强电场中，椭圆平面与电场强度方向平行，AB是椭圆的短轴，CD是椭圆的长轴，AB长为0.6m，CD长为1m，E、F为椭圆的两个焦点，已知A点电势为4V，D点电势为8V，E点电势为0.8V，则
A.B点电势比O点电势高 B.C点和F点电势差与E点和D点电势差相等
C.电场方向垂直于E、A连线 D.电场强度的大小为8V/m
12.如图甲所示，运动员在进行蹦床比赛，取向上为正方向，运动员离开蹦床后的v2-x图像如图乙所示，运动员可视为质点，取重力加速度大小g=10m/s2，则下列叙述正确的是
A.运动员离开蹦床后加速度大小为10m/s2
B.运动员在1.5s时的速度大小为1.5m/s
C.运动员离开蹦床前的过程中，速度最大值是15m/s
D.运动员在最高点的速度为零，只受重力的作用
二、非选择题：共62分.第13～16题为必考题，考生都必须作答.第17～18题为选考题，考生根据要求作答。
（一）必考题：共47分
13.（6分）某同学使用如图甲装置测量滑块与木板间的动摩擦因数.滑块上装有遮光条，在滑块运动中途经固定在木板侧边的光电门A、光电门B，已知A、B之间的距离为s，当地重力加速度大小为g.回答下列问题：
（1）用游标卡尺测遮光条的宽度d，如图乙所示，则d=____________mm.
（2）两个光电门同时连接计时器，让滑块从右侧弧形轨道上滑下，通过调整滑块下滑的初始高度，使滑块能依次通过两光电门，用计时器记录遮光片通过光电门A的时间△t1和通过光电门B的时间△t2，滑块通过光电门A、B时的速度分别为vA=____________、vB=____________（用已知量和需要测量量的字母表示）
（3）滑块与木板间的动摩擦因数μ=____________.（用字母“d、g、s、△t1、△t2”表示）
14.（9分）某实验小组用图甲所示电路测量电源E的电动势和内阻，图中的电流表最大量程为
0.6A，定值电阻R0阻值为2Ω.
（1）已知电流计的满偏电流IG=200mA、内阻rG=0.50Ω，电路中已将它改装为最大量程3V的电压表，则R1=___________Ω（结果取3位有效数字）
（2）通过移动变阻器R的滑片，得到多组电流表和电流计的读数，作出如图乙的图像.某次测量时，电流表的示数如图丙，则此时通过电源E的电流为___________mA（结果取3位有效数字）；电源E的电动势等于___________V（结果取2位有效数字），内阻等于___________Ω.（结果取2位有效数字）
（3）该实验测到的电源电动势测量的结果与准确值相比___________（填“偏大”“偏小”或“相等”）.
15.（12分）如图所示，质量均为2kg的甲、乙两物体在光滑水平面上用轻弹簧相连，以6m/s的速度向左滑动，弹簧处于原长状态，质量为4kg的物块丙静止在乙的左边，乙与丙正碰后二者粘在一起运动，求：
（1）乙与丙正碰后运动中弹簧弹性势能的最大值；
（2）物体丙被碰后速度的最大值，
16.（20分）如图所示，MN下方足够长的区域I内存在方向竖直向上的匀强电场，MN右上侧和左上侧的正方形区域Ⅲ和Ⅳ内存在方向竖直向下的匀强电场，MN上方的矩形区域Ⅱ内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场.一个质量为m、电荷量为q的正离子以速度v从P点沿水平方向射入匀强电场，粒子先经过电场Ⅲ再经过磁场Ⅱ后恰从MN中点竖直向下射入匀强电场区域I.已知正方形边长均为d，正方形区域Ⅲ和Ⅳ内匀强电场场强的大小均为E=，离子从P点射入到离开电场N区所用的时间为，不计粒子的重力，求：
（1）粒子第一次进入磁场时的位置与M点之间的距离；
（2）矩形区域Ⅱ内磁感应强度的大小；
（3）矩形区域I内电场强度的大小.
（二）选考题：共15分.在所给的选修3一3、选修3一4两个模块2道题中选一题作答，如果多答，则按所答的第一题计分
17.[选修3-3]（15分）
（1）（5分）关于热力学第一、第二定律，下列说法中正确的是___________.（填正确答案标号选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分.每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A.热量不能自发地从低温物体传到高温物体，气体向真空的自由膨胀是不可逆的
B.热力学第二定律可表述为第一类永动机是不可能制成的
C，理想气体等压膨胀过程一定吸热
D.不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功
E，第一类永动机违反了能量守恒定律；第二类永动机不违反能量守恒定律
（2）（10分）如图所示，导热汽缸开口向上竖直放置，汽缸内甲、乙两个活塞把汽缸分成A、B两部分，两部分气柱的长度均为d，汽缸截面积为S，两活塞质量均为m，外界大气压强，环境温度为T0，若在活塞乙上缓慢倒人质量为m的沙子，活塞与汽缸之间无摩擦且不漏气.求：
①稳定后活塞乙下降的距离；
②若环境温度缓慢升高，当活塞乙恰好回到原来位置时，此时气体的温度。
18.[选修3-4]（15分）
（1）（5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△x，则单色光的波长为_________；将单缝向双缝靠近，干涉条纹宽度_________（填“变大”“变小”或“不变”）；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.
（2）（10分）如图为一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，已知平衡位置在x=2m处的质点a经t=0.1s第一次到达波峰，求：
①该波的周期和传播速度；
②质点a在0～2s内运动的路程。
商丘市重点中学2021-2022学年高二下学期期末考试
物理
参考答案、提示及评分细则
1．C
根据平衡条件，两种情况下物块受力关系如图所示，拉力水平时斜面对物块支持力．在拉力大小不变时为使物体仍能静止，拉力方向应顺时针转过60°角，由几何关系可知，可得，A、B错误；对斜面体和物块整体分析，在水平方向上合力为零，拉力水平时，水平面对斜面体的摩擦力，拉力方向顺时针转过60°角，，可知，选项C正确、D错误．
2．C
半衰期具有统计意义，对个别的原子没有意义，A错误；根据三种射线的特点与穿透性，可知射线的穿透本领比粒子强，B错误；根据质能方程可知核反应中释放的能量为，C正确；根据衰变的本质可知，粒子是原子核内的一个中子转变为质子时产生的，故D错误．
3．B
刚开始PQ两个一起做加速运动，根据牛顿第二定律可知：，结合图像斜率可知，当加速度大于等于2m/s，PQ分开各自加速，设Q受到的摩擦力大小为f，根据牛顿第二定律可知：，结合图像斜率可知：，联立以上公式可求得：，只有选项B正确．
4．B
两导线受到的安培力是相互作用力，大小相等，A错误；用计算导线所受的安培力时，磁场与导线垂直，故B正确；移走导线N前，N的电流较大，则O点磁场方向向上，移走后，O点磁场方向向下，故C错误；在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，两导线在任意点产生的磁场方向均不在同一条直线上，故不存在磁感应强度为零的位置，故D错误．
5．C
设小球做匀速圆周运动时细绳与竖直方向的夹角为，有，得，选项A错误；由，，得，选项B错误；由，可得，小球的向心加速度大小，选项C正确；由，得小球的线速度大小，选项D错误．
6．A
粒子所受电场力方向指向轨迹凹侧，故应沿电场方向，可知粒子一定带正电，A正确；P点的电场线较密，场强较大，故粒子在P点的加速度一定大于在O点的加速度，B错误；粒子从O到P过程，电场力做正功，动能增大，故粒子在P点的速度一定大于在O点的速度，C错误；沿电场线方向电势降低，故P点的电势一定小于O点的电势，D错误．
7．B
设圆环的电阻为R，面积为S，运动的速度大小为v，在一段很短的时间内，圆环沿x方向运动的位移为．根据法拉第电磁感应定律，圆环中产生的感应电动势大小为，圆环中感应电流大小不变，选项A错误、B正确；圆环做匀速运动，拉力F的瞬时功率等于圆环的电功率，即，可知拉力的大小F不变，选项C、D错误．
8．D
设碰撞后A球的速度大小为、B球的速度大小为，根据动量守恒有，又，解得：，，A、B项错误；碰撞过程A对B的冲量大小与B对A的冲量大小相等，根据动量定理，，C项错误；碰撞过程系统损失的动能为，D项正确，
9．BD
因原副线圈的电流之比为1：2，则匝数之比为2：1，变压器副线圈的匝数1500匝，故A错误；由，得频率，故B正确；电流表的示数为有效值，每个灯泡的电流为，则电流表示数为，故C错误；变压器原线圈两端电压为，故D正确．
10．BC
根据开普勒第二定律可知，对同一行星而言，它与中心天体的连线在相等的时间内扫过的面积相等，选项A错误；卫星A、B由相距最近到相距最远，圆周运动转过的角度差为，所以可得，其中，，则经历的时间，选项B正确；根据，解得，卫星A的轨道半径大于B的轨道半径，则卫星A的向心加速度小于B的向心加速度，选项C正确；万有引力，卫星A、B的质量未知，卫星A、B受到地球的万有引力大小也不一定不相等，选项D错误．
11．BD
由几何关系可知，两焦点到椭圆中心O的距离为0.4m，由于匀强电场中沿任意直线上的电势分布均匀，因此ED长为0.9m，D、E间的电势差为7.2V，可得O点电势为4V，因此AOB为等势线，B点和O点等势，A项错误；由于，同一直线上电势变化均匀，因此B项正确；电场线垂直于AB，C项错误；匀强电场的电场强度大小为，D项正确．
12．BD
运动员离开弹簧后竖直向上运动，设其加速度大小为a，则，由图可知图像的表达式为，解得，，选项A错误；运动员在1.5s时的速度为，选项B正确；运动员离开蹦床前先加速后减速，所以运动员离开蹦床前的过程中速度的最大值大于15m/s，选项C错误；运动员在最高点时，速度为零，只受到重力作用，选项D正确．
13．（1）5.0（2分）　（2）（1分）　（1分）　（3）（2分）
解析：（1）根据游标卡尺读数规则，遮光条的宽度为mm．
（2）因为遮光条通过光电门时间很短，可以用平均速度表示瞬时速度，滑块通过光电门A的速度为，通过光电门B的速度．
（3）滑块由A到B由动能定理知，整理得．
14．（1）14.5（2分）　（2）600（1分）　6.0（5.8～6.2之间都可）（2分）　5.5（5.2～5.8之间都可）（2分）（3）相等（2分）
解析：（1）根据欧姆定律代入数据解得：．
（2）根据丙图可知电流表读数为0.5A；根据图乙可知电流计的读数为100mA，则电路的总电流为600mA；根据图像计算可知，电源的电动势为V，则电源内阻．
（3）由于实验中的干路电流和路端电压都可以得到准确值，因此无误差．
15．解：（1）乙与丙碰撞瞬间，组成的系统动量守恒，选水平向左为正方向，由动量守恒定律得：
（2分）
代入数据解得（1分）
三个物体速度相同时弹簧的弹性势能最大，由动量守恒定律得：
（1分）
代入数据解得：（1分）
设弹簧的最大弹性势能为，由机械能守恒定律得：
（2分）
代入数据解得（1分）
（2）当弹簧恢复原长时，丙的速度最大，设此时乙、丙的速度为，甲的速度为．
根据动量守恒定律和机械能守恒定律有
（1分）
（2分）
代入数据解得（1分）
16．解：（1）粒子在Ⅲ区域电场中做类平抛运动，射出该电场时沿电场方向偏转距离为y．
由得（2分）
由得（2分）
故（1分）
粒子第一次进人磁场时的位置与M点之间的距离为
（1分）
（2）粒子射出Ⅲ区域电场时沿场强方向速度为（1分）
速度偏向角为（1分）
解得（1分）
由几何关系得，粒子在磁场中的轨道半径为（1分）
射入磁场的速度大小为（1分）
由洛伦兹力提供向心力（1分）
联立各式解得（1分）
（3）粒子在Ⅲ区域电场中偏转的运动时间（1分）
粒子在Ⅱ区域磁场中向下偏转运动时间（1分）
其中（1分）
设Ⅰ区域内电场强度为．
粒子在Ⅰ区域下方电场中运动减速到零的时间为（1分）
粒子运动轨迹如图所示，根据对称性可知粒子运动总时间为（1分）
又因为（1分）
联立各式得（1分）
17．（1）ACE（5分）
解析：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；气体膨胀后，我们必须对气体做功，使之恢复原来的状态，所做的功转化为气体向外界传出的热量，根据热力学第二定律，我们无法通过循环过程再将这热量完全转化为功，所以这个过程是不可逆的，选项A正确；热力学第二定律可表述为第二类永动机（效率100%）是不可能制成的，选项B错误；根据理想气体的状态方程可知，理想气体等压膨胀过程中压强不变，体积增大，则气体的温度一定升高，所以气体的内能增大；气体的体积增大对外做功而内能增大，所以气体一定吸热，选项C正确；不可能从单一热源吸热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，如果在产生其他影响的情况下，是可以从单一热源吸收热量，使之完全变成功，选项D错误；第一类永动机违反能量守恒定律，永远无法实现；第二类永动机违背了热力学第二定律，不违反能量守恒定律，选项E正确．
（2）解：①初态B部分气体压强（1分）
倒入沙子后压强（1分）
根据玻意耳定律（1分）
初态A部分气体压强
倒入沙子后压强（1分）
根据玻意耳定律（1分）
活塞乙下降的距离为（1分）
②环境温度升高时，AB两部分气体均为等压变化
对A部分气体（1分）
对B部分气体（1分）
乙活塞回到原来位置（1分）
解得（1分）
18．（1）（2分）　不变（2分）　等于（1分）
解析：根据，解得单色光的波长，根据可知，将单缝向双缝靠近，干涉条纹宽度保持不变；中央亮纹最亮，但是中央亮纹宽度与其他亮纹宽度相同．
（2）解：①由图像可得，该波波长为2m．（1分）
若该波向右传播，则a的振动方向向上，a第一次到达波峰的时间为，得周期s（1分）
由（1分）
得（1分）
若该波向左传播，则a的振动方向向下，a第一次到达波峰的时间为，得周期s（1分）
由（1分）
解得（1分）
②由图像可得，该波振幅为4cm（1分）
若该波向右传播，在0～2s内，质点a完成了5次全振动，经过的路程为
（1分）
若该波向左传播，在0～2s内，质点a完成了15次全振动，经过的路程为
（1分）