江西省赣州市2021-2022学年高二（下）期末物理试题解析

赣州市2021~2022学年度第二学期期末考试高二物理试题一、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，第1~7题只有一项符合题目要求；第8~10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.我国著名理论物理科学家程开甲，是我国核武器的先驱，荣获了“改革先锋”“国家最高科学技术奖”“八一勋章”“人民科学家”等国家荣誉称号和中国科学院院士等多个优秀奖项与称号，为我国的科研事业奉献了他的一生。在对原子物理的不断探索中，下列有关原子物理说法中正确的是（）A.汤姆孙对阴极射线的研究，证实了阴极射线的本质是电子流B.爱因斯坦的光电效应方程，从动量的角度解释了光的量子化C.卢瑟福通过粒子散射实验的研究证实了原子核内部有质子和中子D.玻尔把将量子理论的观念引入原子领域，很好地解释了所有原子光谱的分立特征【答案】A【解析】【详解】A．汤姆孙对阴极射线的研究，证实了阴极射线的本质是电子流，这是人类真正意义上第一次发现了电子，故A正确；B．爱因斯坦的光电效应方程，从能量的角度上解释光的量子化，一个电子吸收一个光子的能量，故B错误；C．卢瑟福通过α粒子散射实验确定原子的中间存在原子核，故C错误；D．玻尔将量子观念引入原子领域，指出原子中的电子轨道是量子化的，很好地解释了氢原子光谱的分立特征，并不能解释所有原子光谱，故D错误。故选A。2.传感器的功能与人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等功能相似。不只在科研领域，在人们的日常生活中，也会用到传感器以实现某种功能。关于图中应用传感器的实际情景，下列说法错误的是（）A.甲图传感器用来测量位移的微小变化，是位移传感器B.乙图光电计数器用到了光敏电阻这个传感元件，是光传感器C.丙图利用霍尔元件可以测量微小位移，是位移传感器D.传感器感受力、温度、光、声等信号，把电学信号转换成非电学信号【答案】D【解析】【详解】A．甲图中，当被测物体在左、右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动。如果测出了电容的变化，就能知道物体位置的变化，所以甲图传感器是位移传感器，故A正确；B．乙图中，A是发光仪器，B时接收光信号的仪器，B中的主要元件是由光敏电阻组成的光电传感器。当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值较小，供给信号处理系统的电压变低；当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，供给信号处理系统的电压变高。这种高低交替变化的信号经过处理，就会转化为相应的数字，实现自动计数的功能，故B正确；C．丙图中，在两块磁感应强度相同、同极相对的放置的磁体缝隙中放入霍尔元件，当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度B为0，霍尔电压为0，可将该点作为位移的零点。当霍尔元件沿着z轴正、负方向移动时，则有霍尔电压输出，且电压大小与位移大小成正比，从而能够实现微小位移的测量，故C正确；D．传感器感受力、温度、光、声等信号，把非电学信号转换成电学信号，故D错误。本题选错误的，故选D。3.北京奥运场馆的建设体现了“绿色奥运”的理念。国家体育馆“鸟巢”隐藏着一座年发电量比较大的太阳能光伏发电系统，假设该发电系统的输出电压恒为250V，通过理想变压器向远处输电，如图，所用输电线的总电阻为8Ω，升压变压器原、副线圈匝数比为1：16，下列说法正确的是（）

A.若该发电系统输送功率为，则输电线损失的功率为B.若该发电系统输送功率为，用户获得220V电压，则降压变压器原、副线圈的匝数比为190：11C.若用户消耗功率减少，则升压变压器的输出电压减小D.若用户消耗功率增加，则用户电路两端电压增大【答案】B【解析】【详解】A．对于该系统输入输出功率不变，由于，故原线圈电流为对于中间线路有代入数据，解得则损失的功率为A错误；B．根据代入数据，解得由A可知输电线的总电阻两端的电压为则又即有B正确；C．由于升压变压器原副线圈匝数不变，原线圈电压不变，由知U2不变，与用户消耗功率变化无关，C错误；D．将降压变压器原副线圈及副线圈电路等效为中间线路一个电阻，由，，，联立可得当用户消耗功率增大时（R负减小），则减小，由U2不变，知输电线电流变大，输电线的总电阻两端的电压变大，根据可知，U3变小，又由可知，U4变小，D错误。故选B。4.一个质量为0.2kg的小钢球竖直下落，落地时速度大小为1m/s，与地面作用0.1s后以等大的动量竖直向上反弹，小钢球在与地面碰撞的过程中，若选向上为正方向，g取，下列说法中正确的是（）A.小钢球重力的冲量为B.小钢球的动量变化量为C.小钢球受到合力的冲量为D.小钢球受到的平均支持力为6N【答案】D【解析】【详解】A．小钢球重力的冲量为故A错误；BC．小钢球落地时动量大小为选向上为正方向，则小钢球在与地面碰撞的过程中，小钢球的动量变化量为由动量定理可得故BC错误；D．由动量定理可得可得故D正确。故选D。5.如图所示，L为电感线圈，R为滑动变阻器，A1、A2是两个完全相同的灯泡。将R触头滑动至某一位置，闭合开关S，灯A1立即变亮，灯A2逐渐变亮，最终A2亮度更高。则（）A.R连入电路的阻值与L的直流阻值相同B.闭合S瞬间，L中电流与变阻器R中电流相等C.断开S，A1立刻熄灭，A2逐渐熄灭D.断开S，A1闪亮后再逐渐熄灭，A2逐渐熄灭【答案】D【解析】【详解】A．已知最终A2亮度更高，则通过A2的电流更大，根据并联电路电压相等可知，R连入电路的阻值大于L的直流阻值，故A错误；B．闭合S瞬间，L阻碍电流的增大，L中电流小于变阻器R中电流，故B错误；CD．断开S，L阻碍电流的减小，L和变阻器R以及两灯泡构成回路，断开S瞬间该回路电流大小等于初始通过A2的电流，故A1闪亮，之后L的电流逐渐减小至零，则两灯逐渐熄灭，故C错误，D正确。故选D。6.生命在于运动，体育无处不在，运动无限精彩，如图所示，质量为450kg小船静止在水面上，质量为50kg的人在甲板上立定跳远的成绩为2m，不计空气和水的阻力，下列说法正确的是（）A.人在甲板上散步时，船保持静止B.人在立定跳远的过程中船保持静止C.人在立定跳远的过程中船后退了0.4mD.若人在地面上立定跳远，其最好成绩一定超过1.8m【答案】D【解析】【详解】AB．根据动量守恒定律，人动船也动，则当人在甲板上散步时，船将运动；人在立定跳远的过程中船也将运动，AB错误；C．根据人船模型动量守恒有代入已知量解得人在立定跳远的过程中船后退了0.2m，C错误；D．人在船上跳远时，相对地面的成绩为；人在船上跳远时，人释放的能量等于人和船的动能，当人在地面上跳远时，人释放的能量全部转化为人的动能，则人在地面上立定跳远，其最好成绩一定超过1.8m，D正确。故选D。7.如图所示，宽度为2d的区域内存在匀强磁场B，磁场方向垂直纸面向里。一边长为d的正方形线框abcd由粗细均匀的金属导线绕成，线框匀速穿过磁场区域，线框右边恰好与磁场左边界重合时开始计时，设电流逆时针为正方向，下列关于ab两点间的电势差Uab及通过线圈中的电流i随线圈位移x的变化图像正确的是（）A. B. C. D.【答案】A【解析】【分析】【详解】x在0-d内，线框进入磁场过程，ab切割磁感线，根据右手定则知ab中感应电流方向由b到a，a点的电势高于b点的电势，则ab相当于电源，则a、b两点间电压Uab等于路端电压，即感应电流x在d-2d之间，穿过线框的磁通量不变，没有感应电流产生，I=0，根据右手定则知a点的电势高于b点的电势，则且x在2d-3d之间，线框穿出磁场，cd切割磁感线，根据右手定则知ab中感应电流方向由a到b，a点的电势高于b点的电势，则感应电流故A正确，BCD错误。故选A。8.核电池是各种深空探测器中最理想的能量源。它不受极冷极热的温度影响，也不被宇宙射线干扰。钚238同位素温差电池的原理是其发生衰变时将释放的能量转化为电能。已知钚238的半衰期为88年，其衰变方程为。下列说法正确的是（）A.的比结合能小于的比结合能B.的核子平均质量大于的核子平均质量C.衰变放出的射线是射线，它的贯穿能力比射线强D.经过88年，10个原子核中一定有5个发生了衰变【答案】AB【解析】【详解】A．比更稳定，则比结合能更大，故A正确；B．因为该反应释放能量，存在质量亏损，所以的核子平均质量小于，故B正确；C．根据质量数和电荷数守恒，可判断X是He，氦核流的贯穿能力很弱，电离能力很强，故C错误；D．原子核半衰期是对于大量原子核而言的，10个原子核不符合统计规律，故D错误。故选AB。9.如图所示为氢原子的能级图，已知可见光的光子能量范围为1.62eV~3.11eV，锌的逸出功为3.34eV，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是（）A.氢原子由激发态跃迁到基态后，核外电子的动能减小，原子的电势能增大B.处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离C.用能量为11.0eV的自由电子轰击，有可能使处于基态的氢原子跃迁到激发态D.一群处于n=4能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75eV【答案】BC【解析】【详解】A．氢原子由基态跃迁到激发态后，核外电子运动半径变大，动能减小，与原子核距离变大，原子的电势能增大，A错误；B．紫外线光子的最小能量为3.11eV，处于n=3能级的氢原子的电离能为1.51eV，故处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离，B正确；C．用能量为11.0eV的电子轰击，基态的氢原子吸收的能量可以等于10.2eV，可以使处于基态的氢原子跃迁到n=2能级，C正确；D．氢原子从n=4的能级向基态跃迁时发出的光子的能量为E=(-0.85eV)-(13.6eV)=12.75eV因锌的逸出功是3.34eV，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为Ekm=12.75-3.34eV=9.41eVD错误。故选BC。10.如图所示，ab为固定在水平面上的半径为l、圆心为O的金属半圆弧导轨，Oa间用导线连接一电阻M。金属棒一端固定在O点，另一端P绕过O点的轴，在水平面内以角速度沿逆时针匀速转动，该过程棒与圆弧良好接触。整个空间分布着垂直导轨平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，已知金属棒由同种材料制成且粗细均匀，棒长为2l、总电阻为2r，M阻值为r，其余电阻忽略不计。当棒转到图中所示的位置时，棒与圆弧的接触处记为Q点，则（）A.通过M的电流方向为a→O B.通过M的电流大小为C.QO两点间电压为 D.PQ两点间电压为【答案】AD【解析】【详解】A．根据右手定则可知金属棒O端为负极，Q端为正极，则M的电流方向为a→O，故A正确；B．金属棒转动产生的电动势为根据欧姆定律有故B错误；C．由于其余电阻忽略不计，则QO两点间电压，即电阻M的电压，根据欧姆定律有故C错误；D．金属棒PQ转动产生的电动势为由于PQ没有连接闭合回路，则PQ两点间电压，即金属棒PQ转动产生的电动势，故D正确。故选AD。二、实验题（本大题共3小题，其中11小题4分，12小题8分，13小题6分，共18分。把正确答案写在答题卡中的横线上）11.图为“验证碰撞过程中的动量守恒”的实验装置示意图，图中P点是未放靶球时入射球的平均落点。入射球与靶球的直径相同，质量分别为、，且满足。（1）只要满足关系式___________（填序号），则说明碰撞中的动量是守恒的。A.B.C.D.（2）若某次实验中测得、、OP=60.00cm、OM=20.00cm、ON=80.00cm，请分析该次碰撞是___________。（填“弹性”或“非弹性”）碰撞。【答案】①.D②.弹性【解析】【详解】（1）[1]如果碰撞过程动量守恒，则两边同时乘以在空中运动时间t得即m1·OP＝m1·OM＋m2·ON故D正确；（2）[2]是否为弹性碰撞需要验证代换后可得m1·OP2＝m1·OM2＋m2·ON2是否成立；带入题目所给数据可知等式成立，故该次碰撞为弹性碰撞。12.在探究“变压器的电压与匝数的关系”中，可拆变压器如图所示。（1）变压器铁芯的结构和材料应选用___________；A.整块的硅钢铁芯B.相互绝缘的铜片叠成C.相互绝缘的硅钢片叠成（2）下列说法正确的是___________；A.为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数B.变压器原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时用多用电表“直流电压挡”C.变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈D.可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响（3）若变压器原、副线圈的匝数分别为800和400，测得变压器两端线圈的电压为3.8V和8.0V。可知变压器的原线圈两端电压是___________（选填“3.8”或“8.0”）V；变压器的电压比与匝数比不相等，可能的原因是___________。【答案】①.C②.D③.8.0④.漏磁，铁芯或导线发热，或非理想变压器【解析】【详解】（1）[1]变压器铁芯要选择磁性物质，为防止出现涡流，要用绝缘的硅钢片叠成。故选C。（2）[2]A．为确保实验安全，实验中应使用降压变压器，即原线圈匝数应大于副线圈匝数，故A错误；B．变压器原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时用多用电表的“交流电压挡”，故B错误；C．变压器开始正常工作后，由于互感，把电能由原线圈输送到副线圈，故C错误；D．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故D正确。故选D。（3）[3]因为原副线圈电压之比为匝数之比所以原线圈两端电压大于副线圈两端电压，所以应为8.0V；[4]变压器的电压比与匝数比不相等，可能的原因是变压器漏磁，铁芯或导线发热导致的。13.学习法拉第电磁感应定律后，为了定量验证感应电动势E与时间的关系，甲、乙两位同学共同设计了图示实验装置：线圈和电压传感器相连，线圈、光电门固定在长木板的轨道上，强磁铁和挡光片固定在小车上。每当小车经过光电门时，光电门会记录下挡光时间同时触发电压传感器记录下内线圈产生的感应电动势E。利用弹簧将小车以不同的速度从轨道的右端弹出，就能得到一系列E和的实验数据。

（1）关于实验原理、过程和操作，下列说法正确的是___________。A.实验中必须保持线圈、光电门的位置不变B.实验中轨道必须保持水平C.实验中轨道必须光滑D.实验中每个挡光时间内线圈中磁通的变化量中可视为定值（2）两位同学用作图法分析实验数据，要通过线性图像直观反映感应电动势E与时间的关系，可作出___________（填“”或“”）图线。（3）若按（2）问中两同学的方法处理数据，当仅增大线圈匝数后得到的图线斜率会___________（选填“增大”、“不变”、“减小”）。【答案】①.AD##DA②.③.增大【解析】【详解】（1）[1]AD．实验需要控制线圈匝数与磁通量的变化量不变，为控制磁通量的变化量不变，实验中必须保持线圈、光电门位置不变，故AD正确；BC．由法拉第电磁感应定律可知为了定量验证感应电动势与时间成反比，实验只需要控制线圈匝数与磁通量的变化量不变即可，对轨道是否光滑、轨道是否水平没有要求，故BC错误。故选AD。（2）[2]根据可知与成正比，故在直角坐标系中作关系图线，若图线是基本过坐标原点的倾斜直线，则也可验证与成反比。（3）[3]由法拉第电磁感应定律可知图线的斜率因为不变，所以当仅增大线圈匝数后，图线的斜率会增大。三、计算题（本大题共4小题，第14题10分，第15题10分，第16题10分，第17题12分，共42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。）14.短道速滑接力赛是北京冬奥会上极具观赏性的比赛项目之一，如图所示为A、B两选手在比赛中的某次交接棒过程。A的质量，B的质量，交接开始时A在前接棒，B在后交棒，交棒前两人均以的速度向前滑行。交棒时B从后面用力推A，当两人分开时B的速度变为，方向仍然向前，不计两人所受冰面的摩擦力，且交接棒前后瞬间两人均在一条直线上运动。（1）求两人分开时A的速度大小；（2）交接棒过程要消耗B体内生物能，设这些能量全部转化为两人的动能，且不计其它力做功，求B消耗的生物能E。【答案】（1）15m/s；（2）1350J【解析】【详解】（1）设所求A速度为，取初速度方向为正方向，根据动量守恒定律可得解得（2）设乙消耗的生物能为E，对两人组成的系统，根据能量守恒定律得解得15.如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.5T，边长L=30cm的正方形线圈abcd共200匝，线圈电阻r=3Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动，角速度，外电路连接的两个定值电阻的阻值均为R=4Ω。求：（1）交变电压表示数；（2）线圈从图示位置转过30°的过程中通过线圈的电荷量。

【答案】（1）72V；（2）0.9C【解析】【详解】（1）电动势的最大值为电动势的有效值为设电压表的示数为U，电压表测两电阻并联部分两端电压，并联部分电阻为有所以有U=72V（2）线圈从图示位置转过30°的过程中平均电动势为磁通量变化为平均电流为解得16.如图所示，间距L＝0.5m的平行金属导轨足够长，其与水平面夹角，处于垂直导轨平面向下的磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场中，导轨上端