许昌市2021-2022学年高二下学期期末物理试题（解析版）

许昌市2021-2022学年第二学期期末教学质量检测高二物理一、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小题只有一项符合题目要求，第8-10小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。用2B铅笔把所选答案涂在答题卡上。1.如图所示为电容式微小位移传感器的原理示意图，一个电介质板的左端插入平行板电容器的两极板之间，电介质板的右端通过连接体与被测物体相连。当被测物体的位移左右发生微小变化时，电介质板随之在平行板电容器两极板之间左右移动，平行板电容器的电容将发生变化。如果测出了平行板电容器的电容变化，就能知道被测物体位移的变化。根据该电容式微小位移传感器的原理示意图，下列说法正确的是（）A.当被测物体的位移向左发生微小变化时，平行板电容器的电容减小B.当被测物体的位移向右发生微小变化时，平行板电容器的电容增大C.平行板电容器的电容与电容器所带的电荷量、两极板间的电势差均有关D.平行板电容器的电容与两极板正对面积、两极板之间的距离均有关【答案】D【解析】【详解】AB．由可知，当物体向左移动时，两极板间电介质增多，电容C增大；当物体向右移动时，两极板间的电介质减少，电容C减小，故AB错误；

CD．由可知，电容的大小与两极板正对面积、两极板之间的距离均有关，与电容器所带的电荷量、两极板间的电势差均无关，故C错误，D正确。故选D。2.放射性原子核会自发地放出粒子和粒子。进一步的研究发现，衰变的实质在于原子核内的中子转化成了一个质子和一个电子，关于其转化方程，下列正确的是（）A. B.C. D.【答案】B【解析】【详解】衰变的实质在于原子核内的中子转化成了一个质子和一个电子，故其转化方程为B正确，ACD错误。故选B。3.如图所示的平面内，有静止的等量异种点电荷，、两点关于两电荷连线的中垂线对称。下列说法正确的是（）A.点和点的场强大小相同B.点和点的场强方向相同C.点和点的电势高低相同D.电子在点的电势能和在点的电势能相同【答案】A【解析】【详解】A．根据矢量叠加原理，点和点的场强大小相同，故A正确；B．根据矢量叠加原理，点和点的场强方向不同，故B错误；C．沿着电场线方向电势降低，点电势比点的电势高，故C错误；D．电子在点的电势能比在点的电势能小，故D错误。故选A。4.某同学搬运如图所示的磁电式电流表时，发现表针晃动剧烈且不易停止。该同学在两接装线柱间接一根导线后再次搬运，发现表针晃动明显减弱。下列说法正确的是（）

A.未接导线时，在表针晃动过程中，表内线圈中产生了感应电动势B.未接导线时，在表针晃动过程中，表内线圈中产生了感应电流C.接上导线后，表针晃动减弱，这是因为表内线圈没有产生感应电动势D.接上导线后，表针晃动减弱，这是因为表内线圈没有产生感应电流【答案】A【解析】【详解】AB．未接导线时，在表针晃动过程中，表内线圈切割磁场线，会产生感应电动势，但由于未接导线，无法构成闭合回路，不会产生感应电流，故A正确，B错误；CD．接上导线后，构成闭合回路，会产生感应电流，表针晃动减弱是因为受到安培力产生了阻尼作用，故CD错误。故选A。5.如图所示，虚线是正弦式交变电流的图像，实线是方波交变电流的图像，它们的周期和最大值均相同，则方波交变电流的电压有效值满足（）

A. B. C. D.【答案】D【解析】【详解】根据有效值的定义可知可得故选D。6.从古代的微粒说，到托马斯·杨和菲涅耳的光的波动说，从麦克斯韦的光的电磁理论，到爱因斯坦的光子理论，人类对光的认识构成了一部科学史诗。已知普朗克常量为，光在真空中的速度、频率和波长分别为、和。根据爱因斯坦的光子理论，光子能量等于（）A. B. C. D.【答案】B【解析】【详解】根据爱因斯坦的光子理论，光子能量故选B。7.在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，某护士设计了一种报警装置，电路如图所示。电源电动势恒为，内阻恒为，电阻恒定不变，是贴在针口处的传感器。当传感器接触到药液时，传感器的电阻明显变小，导致报警灯泡L两端电压和通过报警灯泡L的电流不正常，报警灯泡L发出警报。根据其工作原理，当药液从针口流出体外时，下列说法正确的是（）

A.通过传感器的电流减小B.通过报警灯泡L的电流减小C.报警灯泡L两端电压升高D.电阻两端电压升高【答案】C【解析】【详解】BC．当传感器接触到药液时，传感器电阻减小，则总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，总电流增大，即流过报警灯泡L的电流增大，进而报警灯泡L两端电压增大，故B错误，C正确；D．根据闭合电路欧姆定律得由于I、增大，则减小，D错误；A．对R有由于减小，则减小。根据并联电路特点得可知增大，故A错误。故选C。8.根据玻尔原子结构理论，氦离子（）的能级图如图所示。根据其能级图，下列说法正确的是（）

A.电子处在轨道上比处在轨道上离氦核的距离近B.电子处在轨道上比处在轨道上离氦核的距离远C.当大量处在的激发态时，由于跃迁所发射的谱线最多有1条D.当大量处在的激发态时，由于跃迁所发射的谱线最多有2条【答案】AC【解析】【详解】AB．轨道量子数越大则处于该轨道的电子距离原子核越远。故A正确，B错误；C．当大量处在的激发态时，由于跃迁所发射的谱线最多有故C正确；D．当大量处在的激发态时，由于跃迁所发射的谱线最多有故D错误。故选AC。9.直流发电机的工作原理可以简化为如图所示的情景。在竖直向下的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道、固定在水平面内，两轨道左端点、间接一电阻。导体棒垂直于、放在轨道上，与轨道接触良好。导体棒在水平向右的外力作用下向右做匀速直线运动时，电阻上就可以产生电热。根据其工作原理，在导体棒向右做匀速直线运动的过程中，下列说法正确的是（）A.导体棒所受的安培力水平向右B.导体棒所受的安培力对导体棒做正功C.导体棒端的电势比端的电势高D.通过电阻的电流方向由指向【答案】CD【解析】【详解】A．根据右手定则可知，导体棒中感应电流方向为从b流向a，根据左手定则可知，安培力的方向为水平向左，故A错误；B．安培力的方向水平向左，导体棒的运动方向向右，安培力对导体棒做负功，故B错误；CD．导体棒相当于电源，且导体棒中的感应电流方向为从b流向a，a端相当于电源正极，b端相当于电源负极，外部电路中，电流从正极流向负极，故CD正确。故选CD。10.直流电动机的工作原理可以简化为如图所示的情景。在竖直向下的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道、固定在水平面内。电阻阻值一定的导体棒垂直于、放在轨道上的最右端，与轨道接触良好，两轨道左端点、间接有直流电源。开关闭合后，导体棒可以获得动能并瞬间离开轨道。根据其工作原理，下列说法正确的是（）A.当开关闭合后，导体棒所受的安培力水平向右B.当开关闭合后，导体棒所受的安培力对导体棒做正功C.当开关闭合后，导体棒所受的安培力的冲量水平向左D.当开关闭合后，通过导体棒的电流方向由指向【答案】AB【解析】【详解】AD．开关闭合后，导体棒中电流从a流向b，由左手定则可知，导体棒所受的安培力水平向右，故A正确，D错误；B．当开关闭合后，导体棒所受的安培力水平向右，向右加速移动，获得动能，安培力对导体棒做正功，故B正确；C．当开关闭合后，导体棒所受的安培力向右，安培力的冲量方向与安培力的方向相同，所以导体棒所受的安培力的冲量水平向右，故C错误。故选AB二、实验探究题：本题共2小题，共14分。在答题卡上按题目要求答题。11.如图所示的实验装置中，已充电的平行板电容器的两极板竖直正对放置，极板与一静电计的金属球相接，极板A接地，静电计的金属外壳也接地，这时静电计的指针偏转一定的角度。当极板A竖直上移，静电计的指针偏转角度___________；当极板A水平左移，静电计的指针偏转角度___________。（均选填“变大”、“不变”或“变小”）【答案】①.变大

②.变大

【解析】【详解】[1]根据当极板A竖直上移，电容减小，根据两极板间电压增大，静电计的指针偏转角度变大。[2]根据当极板A水平左移，电容减小，根据两极板间电压增大，静电计的指针偏转角度变大。12.某实验探究小组的同学利用如图甲所示的电路来探究某一热敏电阻（热敏电阻阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感）的关系。所用实验器材有：电源（电动势为9，内阻不计）；滑动变阻器（阻值为）；理想电流表；理想电压表；开关和导线若干。（1）该实验探究小组的同学利用如图甲所示的电路进行实验，则当开关闭合前，滑动变阻器的滑动端应滑动到___________（选填“左”或“右”）端。（2）闭合开关后，不断调节滑动变阻器滑动端的位置，读出电流表和电压表一一对应的示数，得到该热敏电阻的关系曲线如图乙所示。根据图乙中的信息，当加在热敏电阻两端的电压逐渐升高时，该热敏电阻的阻值逐渐___________（选填“增大”或“减小”）。（3）该实验探究小组的同学又找来一个定值电阻和另一个定值电阻，利用题中的部分实验器材，又设计了如图丙所示的电路。闭合开关后，电流表读数为。根据图乙中热敏电阻的关系曲线，图丙中加在热敏电阻两端的电压为___________、热敏电阻消耗的电功率为___________，电阻的阻值为___________。（结果均保留三位有效数字）【答案】①.左②.减小③.5.30④.0.180⑤.109【解析】【详解】（1）[1]当开关闭合前，滑动变阻器的滑动端应滑动到左端，在闭合S后，保证热敏电阻两端的电压从0开始变化。（2）[2]乙图中图线上某点与原点连线的斜率为电阻阻值的倒数，由图可知电压逐渐升高时，图线上的点与原点连线的斜率逐渐增大，所以热敏电阻的阻值逐渐减小。（3）[3]流过电阻的电流为则流过热敏电阻的电流为由乙图可知当电流为34mA时，电压值为[4]热敏电阻的功率为[5]电阻的阻值为三、综合应用题：本题共4小题，共46分。在答题卡上作答。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得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。13.如图所示，空间中存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场。一电荷量为、质量为的带正电粒子（重力不计），在点以速度大小开始在磁场中运动，速度方向与磁场方向垂直。该粒子运动到图中点时的速度方向与点时的速度方向垂直。已知、之间的距离为。试求匀强磁场的磁感应强度大小。

【答案】【解析】【详解】粒子在磁场中做匀速圆周运动，速度大小不变，设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R，匀强磁场的磁感应强度大小为B，则有qvB=m由于粒子在P2点时的速度方向垂直它在P1点时的速度方向，可知粒子由P1点运动到P2点的轨迹为圆周，所以有解得B=14.如图所示，在平面直角坐标系的第一象限内，存在一个沿轴正方向的匀强电场。一个质量为、电荷量为的带正电粒子（不计重力），以速度从坐标原点开始沿轴正方向进入电场。已知该粒子的运动轨迹经过点，点的坐标为。试求：（1）该匀强电场的场强大小；（2）粒子运动到点时的动能大小。【答案】（1）；（2）mv02（1+）【解析】【详解】（1）设电场强度大小为E，该粒子经过时间t运动到P点，沿x轴方向x=v0t沿y轴方向qE=may=at2以上联合求解得E=（2）设粒子运动到P点时沿y轴方向的速度大小为vy，动能大小为Ek，沿y轴方向vy=at=粒子运动到点时的动能大小Ek=m（v02+vy2）代入可得Ek=mv02（1+）15.如图所示，在位于水平面内的平面直角坐标系中，有两个光滑金属固定导轨和，二者相交于坐标原点。导轨与轴重合，长度为，导轨是粗细均匀的电阻丝，单位长度的电阻为；导轨与导轨之间的夹角为。在两个导轨之间的区域内，存在磁感应强度大小为的匀强磁场，磁场的方向竖直向下，为磁场的右边界，且与轴平行。一足够长的金属棒在水平向右的外力作用下，以恒定的速度大小水平向右在导轨上从轴开始运动（此时为时刻），金属棒与两导轨接触良好且始终保持与导轨垂直。金属棒和导轨的电阻均不计。求：（1）当金属棒运动到磁场的右边界时（导体棒未出磁场），金属棒切割磁感线产生的电动势；（2）在时刻，导轨上消耗的电功率；（3）在的时间内，导轨上产生的热量。【答案】（1）BLvtanθ；（2）（0≦t≦）；（3）【解析】【详解】（1）当金属棒运动到磁场的右边界AC时，设金属棒切割磁感线的有效长度为L'，设金属棒切割磁感线产生的电动势为E0，有E0=BL'v①L'=Ltanθ②解得E0=BLvtanθ（2）设t时刻金属棒位移为x、金属棒切割磁感线的有效长度为y，金属棒中电动势为E、导轨OC中接入电路的电阻为R，导轨OC上消耗的功率为P。有E=Byv③y=xtanθ④x=vt⑤R=rx⑥P=⑦由③④⑤⑥⑦解得P=（0≦t≦）（3）因为t时刻的功率P与时间t成正比例函数，所以导体棒从y轴开始运动到磁场右边界AC的过程中，导轨OC上产生的热量为（P-t图像中三角形面积为金属棒克服安培力做的功，即导轨OC上产生的热量）：Q=×⑧解得Q=［物理——选修3-3、3-4］包含选修3-3、3-4两部分内容，考生根据要求任选一部分内容做答。如果多做，则按所做的第一部分计分。答案必须写在答题卡相应的位置。［物理——选修3-3］16.表示压强，单位是；表示体积，单位是；表示热力学温度，单位是；表示摄氏温度，单位是。下列各图中正确描述一定质量的理想气体的等压变化规律的是（）A. B. C.D. E.【答案】ABD【解析】【详解】理想气体状态方程为当压强一定时，即等压条件下，p与V和T无关，V与T成正比；而由摄氏温度与热力学温度转化关系T=t+273.15得

V与t成一次函数关系。故选ABD17.如图所示，长为、横截面积为S的粗细均匀的玻璃管，A端封闭、端开口。玻璃管中有一个质量为、厚度不计的活塞，封闭一定质量的理想气体。当玻璃管水平静止放置时，活塞刚好位于玻璃管的正中央。设大气压强为，整个过程中温度始终保持不变，活塞不漏气，且不计活塞与玻璃管之间的摩擦。当玻璃管绕过A端的竖直转动轴在水平面内做匀速转动的过程中，活塞刚好位于玻璃管的端开口处。求：玻璃管转动的角速度大小（题中物理量均为国际单位制）。【答案】【解析】【详解】玻璃管水平静止放置时，玻璃管中被封闭的气体为初状态，压强为p1、体积为V1，有p1=p0，玻璃管匀速转动时，玻璃管中被封闭气体为末状态，压强为p2、体积为V2，有V2=LS由理想气体状态方程得设玻璃管转动的角速度大小为ɷ，对活塞，有p0S-p2S=mɷ2L联立解得［物理——选修3-4］18.如图所示，是半圆柱玻璃体的对称面和纸面的交线，与平行的一细束光，从真空中射向半圆柱玻璃体，从玻璃体右方射出后分成A、B两细束光，其光路图如图所示。是垂直于放置的光屏，A、B两细束光在光屏上形成两个光斑和，光斑刚好在连线上。根据该光路