浙江省台州市2021-2022学年高二上学期期末质量评估物理含解析

台州市2021学年第一学期高二年级期末质量评估试题

物理

一、选择题Ⅰ（本题共12小题，每小题3分，共36分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）

1. 下列物理量的正负号表示大小的是（　　）

A. 功 B. 速度 C. 磁通量 D. 电势能

【答案】D

【解析】

【详解】A．功是标量，其正负号反映力对物体运动的作用效果，不表示大小也不表示方向，故A错误；

B．速度是矢量，其正负号表示其方向不表示其大小，故B错误；

C．磁通量是标量，其正负号反映磁场相对平面通过的方向，不表示大小，故C错误；

D．电势能是标量，其正负号表示其大小，故D正确。

故选D。

2. 空间太阳能电站建设也称“逐日工程”。在地球同步轨道上，太阳光的能量密度要比地球表面高得多，大约是。能量密度用国际单位制基本单位表示为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】根据公式、和可得

能量密度用国际单位制基本单位表示为

故选B。

3. 在物理学的发展过程中，许多科学家做出了巨大贡献，也创造出了许多物理学研究方法。下列说法正确的是（　　）

A. 牛顿探索万有引力定律，采用了等效替代法

B. 库仑研究电荷间的作用力，采用了电荷量均分法

C. 伽利略研究自由落体运动，采用了理想斜面实验法

D. 卡文迪许利用扭秤实验测出引力常量，采用了理想模型法

【答案】B

【解析】

【详解】A．牛顿发现万有引力定律采用分析归纳法．故A错误；

B．库仑研究电荷间的作用力，采用了电荷量均分法，故B正确；

C．伽利略对自由落体运动的研究采用了实验和逻辑推理的方法，故C错误；

D．卡文迪许测定引力常量采用放大法，故D错误。

故选B。

4. 下列物理现象的描述，正确的是（　　）

A. 汽车倒车是利用红外线原理感知障碍物存在和距离

B. 法拉第利用“力线”形象地描述了电磁场，电磁场是模拟的，不是真实存在的

C. 优质的话筒线有层金属网罩，这是利用金属网罩的屏蔽作用，防止其他电信号干扰

D. 干燥季节，脱掉外衣后再去摸金属门把手时，会被“电”一下，这是电磁感应现象

【答案】C

【解析】

【详解】A．倒车雷达是利用超声波传递信息来确定障碍物的远近，A错误；

B．法拉第利用“力线”形象地描述了电磁场，电磁场是模拟的，但是电磁场是真实存在的，B错误；

C．优质的话筒线在信号传输线外又多包了一层金属网，起到静电屏蔽作用， C正确；

D．在天气干燥的季节，脱掉外衣后再去摸金属门把手时，常常会被“电”一下，这是静电现象，D错误。

故选C。

5. 袋鼠前肢短小，后肢长且强健有力，适于跳跃，是跳得最高最远的哺乳动物。袋鼠某次跳跃如图所示，在平整的地面上跳了8m远，高2m，跳跃时不计空气阻力，袋鼠可视为质点。下列说法正确的是（　　）

A. 袋鼠到达最高点时速度为零

B. 袋鼠从起跳到最高点用时约1s

C. 袋鼠从起跳到最高点过程，速度变化量的方向竖直向上

D. 袋鼠离开水平面时的速度方向与水平方向夹角为，则

【答案】D

【解析】

【详解】A．袋鼠的运动可看作是斜抛运动，到最高点时仍有水平方向的速度，故A错误；

B．竖直方向可看作是竖直上抛运动，则其从起跳到最高点

可解得

，

故B错误；

C．袋鼠在空中只受重力作用，加速度竖直向下，所以其速度变化量的方向是竖直向下的，故C错误；

D．袋鼠在空中运动总时间由竖直方向分运动特点可知

水平方向是匀速运动

则袋鼠离开水平面时的速度方向与水平方向夹角的正切值

故D正确。

故选D。

6. 2021年10月16日零时23分，神舟十三号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射升空，零时33分载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，顺利将3名航天员送入太空并将在轨驻留六个月。在完成与天和核心舱顺利对接任务后，组合体在离地约390km的圆轨道上运动。下列说法正确的是（　　）

A. 航天员可以在核心舱通过举哑铃健身

B. 组合体的运行速率可以是

C. 发射速度可以大于第二宇宙速度

D. 对接后，核心舱的运行速率不变

【答案】D

【解析】

【详解】A．用哑铃锻炼身体主要就是利用哑铃重力，在太空舱哑铃处于完全失重状态，它对人的胳膊没有压力的作用，故A错误；

B．第一宇宙速度是近地卫星的线速度，也是所有卫星最大的运行速度，则组合体的运行速率不可能是，故B错误；

C．组合体在离地约390km的圆轨道上绕地球运动，则发射速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，故C错误；

D．对接后，因轨道半径不变，由可知核心舱的运行速率不变，故D正确；

故选D。

7. 某研究小组利用如图所示的实验装置探究感应电流产生的条件。下列说法正确的是（　　）

A. 开关闭合瞬间，A线圈的磁通量不变

B. 开关断开瞬间，B线圈不能产生感应电流

C. 开关闭合后，滑动变阻器不动，B线圈不能产生感应电流

D. 开关闭合后，移动滑动变阻器的滑片，B线圈不能产生感应电流

【答案】C

【解析】

【详解】A．开关闭合瞬间，A线圈的磁通量增大，故A错误；

B．开关断开瞬间，B线圈的磁通量减小，产生感应电流，故B错误；

C．开关闭合后，滑动变阻器不动，则A线圈中电流不变，B线圈中磁通量不变，所以不能产生感应电流，故C正确；

D．开关闭合后，移动滑动变阻器的滑片，则A线圈中电流变化，B线圈中磁通量变化，产生感应电流，故D错误。

故选C。

8. 蹦极是一项户外极限活动。体验者站在约40m以上高度的位置，用原长为20m的弹性绳固定住后跳下，落地前弹起，反复弹起落下。忽略空气阻力的影响，在人的整个运动过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 第一次下落过程中，体验者能体验失重感的位移为20m

B. 第一次下落20m后，体验者立即处于超重状态

C. 第一次到达最低点的瞬间，人的重力势能为零

D. 当下落到最低点时，弹性绳的弹性势能最大

【答案】D

【解析】

【详解】AB．当游客下落20m时弹性绳到达原长，以后继续下落时，弹力先小于重力，游客继续加速下落，此过程中，游客能体验失重，以后弹力大于重力，游客加速度向上，开始减速，可知体验者能体验失重感的位移大于20m，故AB错误；

C．因不确定零重力势能点，故无法知道第一次到达最低点的重力势能，故C错误；

D．由功能关系可知，当游客下落到最低点时，游客所处高度最小，重力势能最小，弹性绳的弹性势能最大，故D正确。

故选D。

9. 如图所示为一种风向和风速传感器的原理图。两个收集板是铜丝网状导体，有良好的导电性和通风能力，粒子源是一条直径很小的镍铬丝，其与两收集板相互平行且等距。粒子源极附近的空气在强电场作用下电离，正离子沿电场方向移动到收集板形成电流，数值由两电流表测量，测量时保持风向与收集板垂直，电流表、的示数分别为、，，则（　　）

A. 若，则风向左 B. 若，则风向左

C. 风速越大，越小 D. 若，则无法判断风向

【答案】B

【解析】

【详解】AB．若风向向左，单位时间打到左收集极板上正离子数较多，则I1＞I2，B正确， A错误；

C．风速越大，则单位时间打到两收集极板的正离子数之差越大，故两电流表的示数之差越大，即△I越大，C错误；

D．若，则有，说明是无风状态，故D错误。

故选B。

10. 如图是心脏除颤器，它是通过一个电容器放电时的脉冲电流作用于心脏，实施电击治疗，使患者心脏恢复正常跳动的仪器。心脏除颤器的电容器电容为，某次实施电击治疗，充电电压为时，患者没有反应，充电电压提高到，患者心脏复苏。关于电容器，下列说法正确的是（　　）

A. 放电结束，电容器的电容为零

B. 电容器放电过程，把其他形式能转化为电场能

C. 充电电压增大，电容器储存电荷的本领也增强

D. 充电电压为时，电容器存储的电荷量为0.16C

【答案】D

【解析】

【详解】A．电容是表征电容器储存电荷本领大小的物理量，放电之后，电容器的电容大小是不变的，故A错误；

B．电容器放电过程，把电场能转化为其他形式能，故B错误；

C．电容是表征电容器储存电荷本领大小的物理量，充电电压增大，电容器储存电荷的本领不变，故C错误；

D．根据

代入数据得充电电压为时，电容器存储的电荷量为0.16C，故D正确。

故选D。

11. 等量异种点电荷固定在水平向右的匀强电场中，电场分布如图所示。实线表示电场线，虚线表示等势线，a、b是图中的两点。下列说法正确的是（　　）

A. a点的电势比b点高

B. a点的电场强度比b大

C. 负电荷在a点具有的电势能比b点大

D. 正电荷从a点移到b点电场力做负功

【答案】A

【解析】

【详解】A．顺着电场线电势降低，且中垂线为0V的等势线，则，，故a点电势高于b点电势，故A正确；

B．根据电场线的疏密判断场强的大小，所以a点场强Ea小于于b点场强Eb，故B错误；

C．因，，根据可知，负电荷在a点具有的电势能比b点小，故C错误；

D．根据可知，正电荷，从a点移到b点的电压为正，则电场力做正功，故D错误；

故选A。

12. 某同学把一只实验室的电表底座进行拆卸，电路内部的结构如图所示，a、b和c点是三个接线柱。由此可判断（　　）

A. 这是一只安培表 B. 图中的电阻作用是分去一部分电流

C. 接入的量程比接入的量程大 D. 接入时电表的内阻要比接入时小

【答案】C

【解析】

【详解】由图可知，接入ab时，表头与一只电阻串联，接入ac时，表头与两只电阻串联，所以这是一只电压表，电阻作用是分去一部分电压，且接入的量程比接入的量程大，接入时电表的内阻要比接入时大，故ABD错误，C正确。

故选C。

二、选择题Ⅱ（本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）

13. 两辆赛车在一条直线赛道上进行比赛，从同一起点线同时出发向同一终点线运动。下列和图像能反映两辆赛车在途中相遇的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】BC

【解析】

【详解】AB．由于两车是从同一起点线同时出发向同一终点线运动，所以两车位移相等时即为相遇。由图中图线与坐标轴所围的面积表示位移可知，A图中找不到面积相等的时刻，不会在途中相遇，B图中存在面积相等的时刻，会在途中相遇，故A错误，B正确；

CD．图像中两条图线的交点即表示两者相遇，故C正确，D错误。

故选BC。

14. 2021年7月4日，我们在电视中看到航天员汤洪波走出离地面高约为400km的中国空间站，标志着我国空间站航天员首次出舱活动取得圆满成功。航天员出舱的画面是通过电磁波传输到地面接收站，下列关于电磁波的说法正确的是（　　）

A. 电磁波波长越长，其能量子的能量越小

B. 只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波

C. 汤洪波出舱活动的画面从空间站传到地面接收站最少需要约0.014s

D. 赫兹通过实验捕捉到电磁波，并证实了麦克斯韦的电磁场理论

【答案】AD

【解析】

【详解】A．电磁波的能量子为

则电磁波波长越长，其能量子的能量越小，故A正确；

B．根据麦克斯韦电磁场理论可知，非均匀变化的磁场或电场，其周围产生电磁波，故B错误；

C．电磁波在真空中或空气中传播的速度v=3.0×108m/s，空间站到地球表面的距离

电磁波从空间站传播到地面的时间为

故C错误；

D．麦克斯韦预言了电磁场理论，1886年，赫兹通过实验捕捉到电磁波，从而证明了电磁波的存在，故D正确；

故选AD。

15. 四根在同一平面（纸面）内的长直绝缘导线组成一个“井”字形，导线中通过的电流大小均为I，方向如图所示。a、b和c三点位于“井”字形对角线上，其中b点在“井”字形中心，且。下列说法正确的是（　　）

A. b点的磁感应强度为零 B. a、c两点的磁感应强度相同

C. a点磁感应强度方向垂直纸面向外 D. 减小导线1的电流，b点的磁感应强度也减小

【答案】AC

【解析】

【详解】A．根据安培定则和磁感应强度的叠加可知，1和3、2和4导线在b点产生的磁感应强度大小相等，方向相反，叠加后b点的磁感应强度为零，故A正确；

B．根据叠加原理和对称性可知，a、c两点的磁感应强度大小相等，方向相反，故B错误；

C．所有导线在a点产生的磁感应强度方向均垂直纸面向外，叠加后a点磁感应强度方向垂直纸面向外，故C正确；

D．减小导线1的电流，1和3导线在b点产生的磁感应强度不能抵消，则b点的磁感应强度增大，故D错误。

故选AC。

16. 一种新型环保电源电动势E恒定不变，内阻r是变化的。现将该电源与滑动变阻器串联，构成一个闭合电路，其输出电压与电流的关系如图所示。下列说法正确的是（　　）

A. 电流越大，电源的内电阻越大

B. 滑动变阻器阻值减小，电流也减小

C. 电源内电阻的阻值等于图线切线斜率的绝对值

D. 图线与U轴的截距值等于电源电动势E

【答案】AD

【解析】

【详解】A．由闭合电路路端电压和负载的关系

可得电源输出电压与电流的U－I图像的斜率的绝对值表示电源内阻r，根据图线可知斜率绝对值在变大，所以电流越大，内电阻越大，故A正确；

B．若滑动变阻器阻值减小，电流也减小，则根据图像可知电源输出电压U增大，这与欧姆定律相矛盾，故B错误；

C．图线切线斜率的绝对值表示电源内电阻的阻值，但不能说等于，因为斜率的值会随着坐标轴标度的选取不同而不同，故C错误；

D．由

可知，当I=0时，U=E，即图线与U轴的截距值等于电源电动势E，故D正确。

故选AD。

三、实验题（本题共2小题，共14分）

17. （1）在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，同学小林采用（甲）图方案，小车的质量为222g，应该在图（乙）中选择________（填写“钩码”、“槽码”或“砝码”）作为牵引小车的悬挂重物，请说出选择理由________；

（2）该同学研究小车质量一定时，加速度与力的关系，采集了数据并在图象中进行了描点，请你在图（丙）中绘出图线____。

【答案】    ①. 槽码    ②. 一个槽码10g，满足重物质量远远小于小车质量，可以多次实验    ③.

【解析】

【详解】（1）[1][2] 应该在图（乙）中选择槽码，因为一个槽码10g，满足重物质量远远小于小车质量，则槽码的重力大小近似等于小车的合力。

（3）[3] 利用描点法作图如图所示

18. 在“导体电阻率的测量”实验中，某研究小组粗测了金属电阻丝电阻约为10Ω，用刻度尺测量金属丝的长度。

（1）如图a所示，用螺旋测微器测量金属丝直径，其测量值______；

（2）测量金属电阻丝的电阻，实验室提供了下列器材：

A.电压表V（量程0~3V~15V，内阻约3kΩ和约15kΩ）

B.电流表A（量程0~0.6A~3A，已知内阻1.0Ω和0.1Ω）

C.滑动变阻器R（0~5Ω）

D.电源E（电动势为3.0V、内阻不计）、开关和导线若干

为较准确测量金属电阻丝的电阻，要求金属丝两端电压调节范围尽可能大，请设计实验电路，并用实线代替导线完成如图b所示实物电路的连线____；

（3）研究小组根据合理的实验电路较准确的测得实验数据，在坐标系上用“·”描点，并绘出了图线，如图c所示。测得金属丝的电阻R=_____Ω（保留3位有效数字）；该金属电阻丝的电阻率的表达式为_______（用R、L、d等物理量表示）。

【答案】    ①. 0.235（0.231~0.238）    ②.     ③. 10.0（9.50~10.0）    ④.

【解析】

【详解】（1）[1]螺旋测微器的精度为0.01mm，转动刻度需估读到零点壹格，故测量值为

（0.231~0.238）

（2）[2]因电源电动势为3V，则电压表选量程为3V，而待测电阻丝的最大电流为

则电流表选0.6A的量程，因电流表的内阻已知，故采用电流表的内接法可以消除系统误差；要求金属丝两端电压调节范围尽可能大需要选择滑动变阻器的分压式接法，故实物连线如图所示

（3）[3]根据部分电路的欧姆定律可知

即有

解得

（9.50~10.0）

 [4]根据电阻定律有

解得

四、计算题（本题共3小题，共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写最后答案的不得分。有数值计算的题，答案应明确写出数值和单位）

19. 为实现“双碳”目标，我国大力发展以蓄电池为驱动能源的环保电动汽车。某品牌电动汽车，当它在水平路面上以的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流，电压。已知电动汽车驱动电机线圈内阻为，在此行驶状态下，求：

（1）驱动电机的输出功率；

（2）电动汽车匀速行驶时，所受到的阻力。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）驱动电机的输入功率

内阻的发热功率

故电机的输出功率

（2）电动车受到的牵引力

电动车匀速运动时受力平衡

20. 在竖直平面内的玩具“过山车”滑梯由三段线型轨道平滑连接而成，第一段为粗糙直轨道，第二段为内壁光滑、外壁粗糙的圆轨道，半径，与直轨道相切于B点。第三段为水平直轨道，呈粗糙段、光滑段交替排列，每段都为，粗糙段的动摩擦因数为，直轨道与圆轨道相切于点，点与C略错开，如图所示。为圆轨道的水平半径，小球中间有孔，孔径略大于线型轨道的直径，现将小球穿在轨道上，在直轨道上距离B点x处由静止开始释放。当时，小球只能滑到G点，已知直轨道与水平面成，小球可视为质点，已知，。求：

（1）小球与直轨间的动摩擦因数；

（2）要使小球完成整个圆周轨道过程没有机械能损失，求x的取值范围；

（3）以第（2）问中的最小x处静止释放，在水平直轨道上距离为d处的速度v与d的关系。

【答案】（1）；（2）时，没有机械能损失；（3）见解析

【解析】

【详解】（1）从A到G应用动能定理

得

（2）无机械能损失说明与内轨挤压，到达D点的最小速度为，满足

得

从A到D点应用动能定理

得

故时，在圆轨道上运动都没有机械能损失；

（3）从D点到停止的过程中，应用动能定理

得故最终停在第6个粗糙段上。

讨论：当时（的正整数），物体在粗糙段，由动能定理得

解得

当时（的正整数），物体在光滑段，由动能定理得

得

21. 在现代科学实验和技术设备中，常常利用电场来改变或控制带电粒子的运动。如图甲所示的装置由加速区、静电分析器和偏转电场三部分组成。在发射源S处静止释放比荷未知的正离子，经过竖直放置的A、B板间的加速电压后进入电场均匀辐射方向分布的静电分析器，从C点射入沿半径为R的圆心角为53°的圆弧做匀速圆周运动，且从D点射出，经从偏转电场的P点射入，水平放置的G、H板间距为d，两板间加上如图乙的变化电压，G为正极板，该变化电压的最大值也为，且周期T远远大于离子在偏转电场中的运动时间，G、H板足够长，离子重力不计，已知，。求：

（1）圆弧虚线所在处电场强度E的大小；

（2）若离子源S在T时间内均匀发射N个正离子，则T时间内在G板上收集到的离子数n；

（3）离子打到G板上的长度。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）周期T远远大于离子在偏转电场中的运动时间，任一电压下都可认为离子在电场中做匀变速运动。离子在加速电场中，由动能定理得

离子在辐向电场中做匀速圆周运动，电场力提供向心力，由牛顿第二定律得

联立可得

（2）离子偏转电场中做类斜抛运动，设电压为时离子运动轨迹恰好与G板相切，则加速度为

竖直方向上的速度

由

联立可得

在每段时间内U与t成线性关系，打到板上的时间

则T内在G板上收集到的离子数

（3）当时，离子做匀速直线运动，打到G板上的，水平偏移为

当电压为时，由

恰好打到G板时水平偏移的距离

联立得

则离子打到G板上的长度