云南省大理白族自治州巍山县第二高级中学2021-2022学年高二下学期期末考试物理试题（Word版含答案）

巍山县第二高级中学2021-2022学年高二下学期期末考试
物理试卷
第Ⅰ卷（选择题，共48分）
一、选择题（本大题共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题只有一项符合题目要求；第9~12题有多项符合题目要求，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．下列说法中不正确的是（ ）
A．物质由大量的分子组成，分子间有间隙
B．固体、液体、气体中都有扩散现象
C．显微镜下观察到墨水中的小碳粒在不停的做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性
D．某气体的摩尔质量为M，摩尔体积为V，密度为，每个分子的体积为，则阿伏加德罗常数为
2．医学治疗中常用放射性核素产生射线，而是由半衰期相对较长的衰变产生的。对于质量为的，经过时间t后剩余的质量为m，其图线如图1所示。下列说法正确的是（ ）
A．100个原子核在经过一个半衰期后，一定还剩50个
B．温度升高原子运动更剧烈，其半衰期将变小
C．原子与反应后生成的氧化物将不再具有放射性
D．从图中可以得到的半衰期为115.1d
3．在某次升降机竖直运送高空作业人员的过程中，其高度h随时间t变化关系的图像如图2所示，则有关该人员的说法正确的是（ ）
A．前6s的平均速度大于1m/s B．前8s的平均速度大小为1.5m/s
C．前4s处于超重状态 D．8~12s处于失重状态
4．把地球看作半径为R的球体，质量为M，其自转周期为T，地球的同步卫星质量为m，距离地表的高度为h，引力常量为G，则（ ）
A．同步卫星的线速度大小为 B．同步卫星的线速度大小为
C．地球的质量 D．地球的质量
5．如图3所示，一个带负电的油滴以初速从P点斜向上进入水平方向的匀强电场中，倾斜角，若油滴到达最高点时速度大小仍为，则油滴最高点的位置在（ ）
A．P点的正上方 B．P点的右上方 C．P点的左上方 D．上述情况都可能
6．如图4所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的U－I图像，则下列说法中正确的是（ ）
A．电动势，短路电流 B．电动势，内阻
C．电动势，内阻 D．以上都错
7．如图5所示，把一阻值为R、边长为L的正方形金属线框，从磁感应强度为B的匀强磁场中，以速度v向右匀速拉出磁场。在此过程中线框中产生了电流，此电流（ ）
A．方向与图示箭头方向相同，大小为 B．方向与图示箭头方向相同，大小为
C．方向与图示箭头方向相反，大小为 D．方向与图示箭头方向相反，大小为
8．如图6所示，质量为m的小球a和质量为2m的小球b用轻弹簧A、B连接并悬挂在天花板上保持静止，水平力F作用在a上并缓慢拉a，当B与竖直方向夹角为60°时，A、B伸长量刚好相同。若A、B的劲度系数分别为、，则以下说法正确的是（ ）
A．
B．
C．撤去F的瞬间，b球处于完全失重状态
D．撤去F的瞬间，a球的加速度大小等于重力加速度g
9．一大群氢原子处于n＝4的能级状态，氢原子的能级图如图7所示，则下列说法正确的是（ ）
金属 铯 钙 镁 钛
逸出功 1.9 2.7 3.7 4.1
A．这群氢原子最多能发射6种频率的光子
B．这群氢原子最多能发射10种频率的光子
C．用量子数n＝4的能级跃迁到n＝2能级时发出的光子照射表中金属，只有铯金属能发生光电效应
D．用量子数n＝4的能级跃迁到n＝2能级时发出的光子照射上表中金属，只有钛金属能发生光电效应
10．如图8所示为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为，电压表和电流表均为理想电表，原线圈接有的正弦交流电，图中D为理想二极管，定值电阻R＝9Ω。下列说法正确的是（ ）
A．时，原线圈输入电压的瞬时值为18V B．时，电压表示数为36V
C．电流表的示数为 D．定值电阻R的发热功率为9W
11．如图9所示，质量为的物块b与轻质弹簧相连并静止在光滑水平面上，质量为的物块a以的初速度向右运动。则在a、b两物块与弹簧作用的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．弹簧对a、b两物块的冲量相同 B．弹簧的最大弹性势能为6J
C．b物块的最大速度为2m/s D．a物块的最小速度为－2m/s
12．如图10所示，在的区域内存在与xOy平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在t＝0时刻，从原点O发射一束等速率的相同的带电粒子，速度方向与y轴正方向的夹角分布在0~90°范围内。其中，沿y轴正方向发射的粒子在时刻刚好从磁场右边界上点离开磁场，不计粒子重力及粒子间相互作用，下列说法正确的是（ ）
A．粒子在磁场中做圆周运动的半径为3a B．带电粒子的比荷为
C．粒子的发射速度大小为 D．带电粒子在磁场中运动的最长时间为
第Ⅱ卷（非选择题，共52分）
二、填空、实验题（本大题共2小题，共16分）
13．（6分）Tracker软件是一种广泛使用的视频分析软件。某学生利用Tracker软件对一维碰撞的实验视频进行分析，视频中的小球碰撞原来静止的的小球，由视频分析可得它们在碰撞前后的x－t图像如图11所示。
（1）由图可知，入射小球碰撞前的______kg·m/s，被碰小球碰撞后的______kg·m/s。
（2）碰撞的恢复系数的定义为，其中和分别是碰撞前两物体的速度，和分别是碰撞后两物体的速度，弹性碰撞的恢复系数e＝1，非弹性碰撞的恢复系数，该实验碰撞的恢复系数e＝______，可判断该视频中的碰撞属于______（填“弹性碰撞”或“非弹性碰撞”）。
14．（10分）要测定一个自感系数很大的线圈L的直流电阻，实验室提供下列器材。
A．多用电表一只3
B．电压表（量程3V，内阻约为6kΩ）
C．电压表（量程15V，内阻约为30kΩ）
D．滑动变阻器（阻值0~10Ω）
E．滑动变阻器（阻值0~1kΩ）
F．电池E（电动势4V，内阻很小）
G．开关、，导线若干
（1）首先用多用电表粗测线圈的电阻，操作步骤如下：
①机械调零后将红、黑表笔分别插入多用电表的“＋”“－”插孔，选择欧姆“×10”挡；
②把红、黑表笔分别与自感线圈的两端相接，发现多用电表的指针读数太小；
③为了较准确地进行测量，重新选择恰当的倍率；
④把红、黑表笔分别与自感线圈的两端相接，稳定后多用电表表盘示数如图12所示。
上述步骤中遗漏的重要步骤是______，此自感线圈的直流电阻约为______Ω。
（2）根据多用电表的示数，为了减少实验误差，并在实验中获得尽可能大的电压调节范围，应从A、B、C、D四个电路中选择______电路来测量自感线圈的电阻；其中电流表用多用电表代替，多用电表的电流挡有①2.5A、②10mA、③50mA、④250mA，则应选的电流挡为______（填序号），滑动变阻器应选______（填“”或“”）。
三、计算题（本大题共3小题，共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后结果的不能得分。有数据计算的题，答案中必须写出明确的数值和单位）
15．（8分）如图13所示，两端开口的导热气缸静置在水平地面上，两个厚度不计的活塞用一根长为L的细轻杆连接，两个活塞之间封闭着一定质量的理想气体，两活塞可在气缸内无摩擦滑动，两活塞静止时气缸内两部分气柱长度均为。已知小活塞的横截面积为S，大活塞的横截面积为3S，大活塞的质量为M，小活塞的质量为m，外界大气压强为，环境温度保持不变，现把气缸固定在以加速度向左加速行驶的小车上，求稳定后活塞移动的距离。
16．（8分）如图14所示，小球a、b用等长细线悬挂于同一固定点O，让球a静止下垂，将球b向右拉起，使细线水平。由静止释放球b，两球碰后（碰撞时间极短）粘在一起向左摆动，此后细线与竖直方向之间的最大偏角为60°，忽略空气阻力，两小球均可视为质点。求：
（1）两球a、b的质量之比；
（2）两球在碰撞过程中损失的机械能与球b在碰前的最大动能之比。
17．（10分）如图15所示，一平板车静止放在光滑水平地面上，其右端放一质量m＝5kg的物体。平板车质量M＝10kg，总长度L＝1.5m，上表面离地高度h＝1.25m，与物体间的动摩擦因数。物体可看成质点，所受的最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，空气阻力可忽略，重力加速度。现在平板车上施加一水平向右F＝60N的拉力，求：
（1）物体刚脱离小车时的速度；
（2）当物体落地时，距离平板车左端的水平距离。
18．（10分）如图16所示，两平行金属导轨间的距离L＝0.4m，金属导轨所在的平面与绝缘水平面夹角，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B＝0.5T、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E＝4.2V、内阻r＝1.0Ω的直流电源。现把一个质量m＝0.04kg的导体棒ab放在金属导轨上，此时导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R＝2.0Ω，金属导轨电阻不计，g取，，。求：
（1）导体棒受到的安培力；
（2）导体棒受到的摩擦力；
（3）若将直流电源置换成一个电阻为的定值电阻（图中未画出），然后将导体棒由静止释放，导体棒将沿导轨向下运动，则导体棒的最大速率（假设金属导轨足够长，导体棒与金属导轨之间的最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等）。
巍山县第二高级中学2021-2022学年高二下学期期末考试
物理参考答案
第Ⅰ卷（选择题，共48分）
一、选择题（本大题共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题只有一项符合题目要求；第9~12题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
答案 D D B B C B A A AC BC BC CD
【解析】
3．根据图像分析可得前6s下降的高度为16m－10m＝6m，，前6s的平均速度等于1m/s，故A错误。根据图像分析可得，前8s的平均速度大小为1.5m/s，故B正确。图像分析可得，斜率表示速度，前4s速度在增大，升降机在向下加速，处于失重状态，故C错误。8~12s，速度在减小，升降机在向下减速，处于超重状态，故D错误。
4．同步卫星的线速度大小为，故A错误。同步卫星由万有引力提供向心力，解得，故B正确。同步卫星由万有引力提供向心力，解得，故C、D错误。
5．油滴在电场力和重力作用下运动，若油滴到达最高点Q时速度大小仍为，则由动能定理可得，得出，即，则油滴最高点的位置在P点的左上方，故C正确。
7．线框向右匀速运动，左边切割磁感线，根据右手定则可知，产生的感应电流方向与图示箭头方向相同，线框产生的感应电动势的大小为E＝BLv，则感应电流的大小为，故A正确，B、C、D错误。
8．先对b球受力分析，受重力和弹簧的拉力，根据平衡条件有，再对a、b球整体受力分析，受重力、拉力和弹簧的拉力，如图所示，根据平衡条件有，。根据胡克定律有，，得，故A正确，B错误。球b受重力和拉力，撤去F的瞬间，重力和弹力都不变，故加速度仍然为零，处于平衡状态，故C错误。球a原来受重力、拉力和两个弹簧的拉力，撤去拉力F瞬间，其余3个力不变，合力与原来的F大小相等，方向相反，故a球加速度为，故D错误。
11．弹簧对a、b两物块的力等大反向，其冲量方向相反，故A错误。当两物块的速度相等时，弹簧最短，弹性势能最大，由动量和能量关系，，解得，故B正确。当a与弹簧分离时，b物块的速度最大，由动量和能量关系，，解得，，由于a物块已反向，说明a物块的最小速度为0，故C正确，D错误。
第Ⅱ卷（非选择题，共52分）
二、填空、实验题（本大题共2小题，共16分）
13．（除特殊标注外，每空1分，共6分）
（1）0.015（2分） 0.0075（2分）
（2）0.25 非弹性碰撞
【解析】（1）由图像可知，碰前入射小球的速度，碰后入射小球的速度，被碰小球碰后的速度，入射小球碰撞前的动量，入射小球碰撞后的动量，被碰小球碰撞后的动量，碰后系统的总动量。
（2）根据碰撞系数的定义有，由弹性碰撞的恢复系数e＝1，非弹性碰撞的恢复系数可知，该碰撞过程属于非弹性碰撞。
14．（每空2分，共10分）
（1）每次使用欧姆表换挡后都要重新进行欧姆调零 22
（2）D ④
【解析】（1）因为欧姆表每次改换挡位，相当于改变了欧姆表的内部构造，所以每次使用时都要重新欧姆调零。因为第一次使用的是“×10”挡，指针读数太小，故应该换成“×1”挡，题图中指针指在“22”，所以电阻约为22Ω。
（2）因为题目要求获得尽可能大的电压调节范围，故采用分压电路，多用电表的直流电流挡的内阻与线圈的直流电阻相比不可忽略，故采用电流表外接法，故选D。因线圈的直流电阻约22Ω，可能通过的最大电流为，故应选用250mA挡。为了操作方便，用分压电路就要用阻值较小的滑动变阻器，故选用。
三、计算题（本大题共4小题，共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后结果的不能得分。有数据计算的题，答案中必须写出明确的数值和单位）
15．（8分）
解：设封闭气体的初始压强为，以两活塞和轻杆为整体，根据受力平衡可得
①
封闭气体的初始体积为 ②
以加速度a向左加速时，假设稳定后活塞向右移动的距离为x，此时封闭气体的压强为，以两活塞和轻杆为整体，根据牛顿第二定律可得
③
封闭气体的体积为 ④
由玻意耳定律可得 ⑤
联立解得 ⑥
评分标准：本题共8分。正确得出③、⑤式各给2分，其余各式各给1分。
16．（8分）
解：（1）设a球的质量为，b球的质量为，b球下摆过程中，由动能定理得
①
碰撞过程动量守恒，设向左为正方向，由动量守恒定律可得
②
两球向左摆动过程中，由机械能守恒定律得
③
解得 ④
（2）两球碰撞过程中损失的机械能 ⑤
碰前b球的最大动能为 ⑥
所以 ⑦
评分标准：本题共8分。正确得出⑦式给2分，其余各式各给1分。
17．（10分）
解：（1）对M，由牛顿第二定律，解得 ①
对m，由牛顿第二定律，解得 ②
由，解得 ③
m脱离小车时的速度 ④
（2）物体m脱离M后做平抛运动，竖直方向 ⑤
水平方向 ⑥
对M，由牛顿第二定律，解得 ⑦
m脱离时M的速度为 ⑧
小车位移 ⑨
故当物体落地时，距离平板车左端的水平距离 ⑩
评分标准：本题共10分。正确得出①~⑩式各给1分。
18．（10分）
解：（1）导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有
①
导体棒受到的安培力 ②
根据左手定则可得安培力沿斜面向上 ③
（2）导体棒所受重力沿斜面向下的分力 ④
由于小于安培力，故导体棒受沿斜面向下的摩擦力f，根据共点力平衡条件
，解得 ⑤
（3）根据 ⑥
⑦
⑧
将直流电源置换成一个电阻为的定值电阻后，当导体棒达到最大速度时加速度为零，受力平衡，结合左手定则和右手定则有 ⑨
联立解得 ⑩
评分标准：本题共10分。正确得出①~⑩式各给1分。