2021-2022学年上海市上海交通大学附属中学高二（下）期中考试物理试题含解析

上海交通大学附属中学2021-2022学年度第二学期

高二物理期中考试卷

一、单项选择题（共40分．第1-8小题，每小题3分；第9-12题，每小题4分．）

1. 电磁波与机械波具有的共同性质是(     )

A. 都是横波 B. 都能传输能量

C. 都能在真空中传播 D. 都具有恒定的波速

【1题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】试题分析：电磁波是横波，机械波有横波也有纵波，故A错误．两种波都能传输能量，故B正确．电磁波能在真空中传播，而机械波不能在真空中传播，故C错误．两种波的波速都与介质的性质有关，波速并不恒定，只有真空中电磁波的速度才恒定．

考点：考查了电磁波与机械波

2. 如图所示为儿童蹦床时的情景，若儿童每次与弹性床相碰后都能回到相同的高度，并重复上述运动，取每次与弹性床的刚接触的点为原点建立坐标系，竖直向上为正方向，下列儿童位置（即坐标 y）和其速度v的关系图象中，能大体描述该过程的是（  ）

A.  B.  C.  D.

【2题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】将儿童蹦床的过程大体上等效为逆过程的自由落体运动，由v2=2gy可知，儿童位置（即坐标 y）和其速度v的关系图象类似开口向下的抛物线，儿童在上升过程中速度减小，下落过程中速度反向增大．

A.由上分析知，图像与分析一致，故A正确；

B. 由上分析知，图像与分析不一致，故B错误；

C.由上分析知，图像与分析不一致，故C错误；

D.由上分析知，图像与分析不一致，故D错误．

3. 在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是(　)

A. 光电效应是瞬时发生的

B. 所有金属都存在极限频率

C. 光电流随着入射光增强而变大

D. 入射光频率越大，光电子最大初动能越大

【3题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】试题分析：按照光的波动理论，电子通过波动吸收能量，若波的能量不足以使得电子逸出，那么就需要多吸收一些，需要一个能量累积的过程，而不是瞬时的，选项A对波动理论矛盾．根据波动理论，能量大小与波动的振幅有关，而与频率无关，即使光的能量不够大，只要金属表面的电子持续吸收经过一个能量累积过程，都可以发生光电效应，与选项B矛盾；光电子逸出后的最大初动能与入射光的能量有关，即与入射光的波动振幅有关，与频率无关，所以波动理论与选项D矛盾．对于光电流大小，根据波动理论，入射光增强，能量增大，所以光电流增大，选项C与波动理论并不矛盾，选项C正确．

考点：光电效应与波动性

4. 关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是(    )

A. 在电场的周围总能产生磁场，在磁场的周围总能产生电场；

B. 交变的电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波；

C. 电磁波是一种物质，只能在真空中传播；

D. 电磁波传播的速度总是3.0×108m/s．

【4题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】AB．变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，逐渐向外传播，形成电磁波，故A错误B正确；

C．电磁场本身就是一种物质，可以不依赖物质传播，故C错误；

D．电磁波在真空中传播速度是3×108m/s，在其他介质中的传播速度要小，故D错误；

故选B。

5. 以下关于放射性元素产生的射线应用的说法，错误的是（　　）

A. 经过射线照射的蔬菜可以保存更长时间

B. 利用射线的穿透性强的特点，可以用它为人体探伤

C. 射线可以用来消除有害的静电

D. 射线可以培育新的优良作物品种

【5题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】A．射线可以有效杀灭蔬菜中的微生物，经过射线照射的蔬菜可以保存更长时间，故A正确，不符合题意；

B． 射线会造成电离辐射，对人体有巨大伤害，不可以用它为人体探伤，故B错误，符合题意；

C．射线有很强的电离作用，可以用来消除有害的静电，故C正确，不符合题意；

D．可以用射线处理种子，诱发其变异，培育出新品种，故D正确，不符合题意。

故选B。

6. 下列事实中能够作为“原子核可再分”依据的是（　　）

A. 电子的发现 B. 天然放射现象

C. α粒子散射实验 D. 原子发光现象

【6题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】A．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而证明了原子可再分，故A错误；

B．天然放射现象原子发生衰变之后会放出三种射线，这说明原子核可再分，故B正确；

C．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构学说，故C错误；

D．氢原子发光说明核外电子的跃迁，不能说明原子核可再分，故D错误；

故选B。

7. 磁单极子是物理学家设想的一种仅带有单一磁极（N极或S极）的粒子，它们的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布，目前科学家还没有证实磁单极子的存在．若自然界中存在磁单极子，以其为球心画出两个球面1和2，如图所示，a点位于球面1上，b点位于球面2上，则下列说法正确的是（　　）

A. a点比b点的磁感应强度小

B. 球面1比球面2的磁通量小

C. 球面1比球面2的磁通量大

D. 球面1和球面2的磁通量一样大

【7题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】A．a点距磁单极子距离近些，可以推断a点的磁感应强度比b点的大，故A错误；

B C D．磁通量是穿过某一面的磁感线的条数，如果是磁单极子，它发出所有的磁感线均全部会穿过球面球面1和球面2，则两球面的磁通量一样大，故BC错误，D正确。

故选D。

8. 肥皂膜的干涉条纹如图所示，条纹间距上面宽、下面窄。下列说法正确的是（　　）

A. 过肥皂膜最高和最低点的截面一定是梯形

B. 肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹

C. 肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化

D. 将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动，条纹也会跟着转动

【8题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】A．肥皂膜因为自重会上面薄而下面厚，因表面张力的原因其截面应是一个圆滑的曲面而不是梯形，A错误；

B．薄膜干涉是等厚干涉，其原因为肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹，B正确；

C．形成条纹的原因是前后表面的反射光叠加出现了振动加强点和振动减弱点，形成到破裂的过程上面越来越薄，下面越来越厚，因此出现加强点和减弱点的位置发生了变化，条纹宽度和间距发生变化，C错误；

D．将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动，由于重力，表面张力和粘滞力等的作用，肥皂膜的形状和厚度会重新分布，因此并不会跟着旋转90°；D错误。

故选B。

9. 新冠病毒是一种传染病毒，传染病的传播过程十分复杂，但是可以构建最简单的传播模型来描述，这个最简模型可称为链式模型，类似于核裂变链式反应模型，铀裂变核反应方程为，其中n表示中子，裂变后产生的中子能继续发生反应的次数称为链式反应的“传染系数”，下列说法正确的有（  ）

A. 从铀裂变核反应方程看，“传染系数”

B. 核反应堆中通过镉棒吸收中子降低“传染系数

C. 链式反应的临界值对应的实际“传染系数”为3

D. 核反应堆中的实际“传染系数”与铀浓度无关

【9题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】A．中子的电荷数

Z=0

质量数

A=1

核反应遵循电荷数守恒及质量数守恒，因此可计算得

R=3

故A错误；

B．核反应堆中通过镉棒吸收中子，减少轰击铀核的中子数，最终起到降低实际“传染系数”的作用，故B正确；

C．在链式反应中，当实际“传染系数”R≥1时，反应才能持续发展下去，当实际“传染系数”R<1时，反应将趋于停滞，即R=1是链式反应持续下去的临界值，故C错误；

D．核反应堆中还可以通过铀棒来控制核反应的速率，实际上就是通过调整铀浓度来控制实际“传染系数”，故D错误。

故选B。

10. 如图所示是某学习小组设计的防止电梯坠落的应急安全装置，在电梯轿厢上安装有永久磁铁，电梯的井壁上铺设线圈A、B，能在电梯突然坠落时减小对人员的伤害。当电梯坠落至磁铁在图示位置时（　　）

A. A中的感应电流沿顺时针方向（俯视）

B A、B中感应电流方向相反

C. 磁铁对B有向上的安培力

D. A、B相互吸引

【10题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】AB．由图可知，当电梯下坠到图示位置时，通过A线圈的磁通量向上减少，通过B线圈的磁通量向上增加，由楞次定律可知，从上向下看，A线圈中产生逆时针方向的感应电流，B线圈中产生顺时针方向的感应电流，即A、B中感应电流方向相反，故A错误，B正确；

C．根据来拒去留的方法可知，B线圈对磁铁的作用力向上，根据牛顿第三定律可得，磁铁对B有向下的安培力，故C错误；

D．因为A、B中感应电流方向相反，根据异向相斥可知，两线圈相互排斥，故D错误。

故选B。

11. 每年春节前农村都有捣年糕的习俗，借此来寓意“年年发财、步步高升”，捣年糕时，一人将“石杵”一起一落挥动，另一人在“石杵”挥动的间隙迅速翻动米粉团，直到米粉团柔软而有粘性，已知“石杵”质量为每分钟上下挥动20下，每次重心上升的高度约为，则人挥动“石杵”做功的功率约为（　　）

A.  B.  C.  D.

【11题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】挥动“石杵”一次所做的功

1min内做的总功

则人挥动“石杵”做功的平均功率

故ABD错误，C正确。

故选C。

12. 用长为1.4m的轻质柔软绝缘细线，拴一质量为1.0×10－2kg、电荷量为2.0×10-8C的小球，细线的上端固定于O点．现加一水平向右的匀强电场，平衡时细线与铅垂线成370，如图所示．现向左拉小球使细线水平且拉直，静止释放，则（sin370=0.6）

A. 该匀强电场的场强为3.75×107N/C

B. 平衡时细线的拉力为0.17N

C. 经过0.5s，小球的速度大小为6.25m/s

D. 小球第一次通过O点正下方时，速度大小为7m/s

【12题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】AB．小球在平衡位置时，由受力分析可知：qE=mgtan370，解得，细线的拉力：T=，选项AB错误；

C．小球向左被拉到细线水平且拉直位置，释放后将沿着电场力和重力的合力方向做匀加速运动，其方向与竖直方向成370角，加速度大小为，则经过0.5s，小球的速度大小为v=at=6.25m/s，选项C正确；

D．小球从水平位置到最低点的过程中，若无能量损失，则由动能定理：，带入数据解得v=7m/s；因小球从水平位置先沿直线运动，然后当细绳被拉直后做圆周运动到达最低点，在绳子被拉直的瞬间有能量的损失，可知到达最低点时的速度小于7m/s，选项D错误．

二、填空题（共20分，每小题4分）

13. 2022年2月北京举办了第24届冬季奥运会，成为全球首座“双奥之城”，而吉祥物“冰墩墩”更是“一墩难求”，如图所示短道速滑接力赛中“接棒”运动员在前面滑行，“交棒”运动员从后面追上，手臂从弯曲到伸直用力推前方“接棒”运动员，使其加速，完成接力过程，忽略运动员与冰面之间的摩擦，交接棒过程中两运动员的速度均在同一直线上，则在交接棒过程两运动员组成的系统机械能___________（填“守恒”或“不守恒”），若将运动员在弯道转弯的过程看成在水平冰面上的一段匀速圆周运动（不考虑冰刀嵌入冰内部分），冰刀与冰面间的动摩擦因数为，弯道半径为R，重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则运动员在弯道转弯时不发生侧滑的最大速度为______________。

【13题答案】

【答案】    ①. 不守恒    ②.

【解析】

【详解】[1]交接棒过程中，两人之间的相互作用等大，但位移大小不等，故两运动员组成的系统机械能不守恒；

[2]根据牛顿第二定律有

可得最大速度为

14. 由于正值全球新冠病毒大流行，体温枪是冬奥会期间新冠病毒防控的重要测温工具，其工作原理：体温枪内的温度传感器接收到人体辐射的红外线，发生光电效应，而显示出人体的温度，如图所示，用该红外线照射光电管的阴极K时，电路中有光电流产生。已知人的体温正常时能辐射波长约为10μm的红外线，温度越高，辐射光子的频率越高，则人体温正常时能辐射红外线的频率约为__________Hz，如果体温低的人能够使温度传感器发生光电效应，则体温高的人__________能使温度传感器发生光电效应（填“一定”或“不一定”）。（光速）

【14题答案】

【答案】    ①. 3×1013    ②. 一定

【解析】

【详解】[1]根据

[2] 温度越高，辐射光子的频率越高，如果体温低的人能够使温度传感器发生光电效应，则体温高的人一定能使温度传感器发生光电效应。

15. 据研究发现，新冠病毒感染的肺炎传播途径之一是气溶胶传播，气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统，这些固态或液态颗粒在气体介质中做_______（填“缓慢沉降”或“布朗运动”或“分子热运动”），通过佩戴口罩来做好个人防护，可以有效阻断疫情传播，口罩中间层的熔喷布是一种用绝缘材料做成的带有静电的超细纤维布，它能阻隔几微米的病毒，这种静电的阻隔作用属于________（填“静电屏蔽”或“静电吸附”）。

【15题答案】

【答案】    ①. 布朗运动    ②. 静电吸附

【解析】

【详解】[1]气体分子在做热运动，做热运动的气体分子从各个方向撞击颗粒的作用不平衡，引起颗粒做布朗运动；

[2]口罩中间层的熔喷布始终带有静电，当不带电的病毒颗粒靠近熔喷布时，会被吸附在熔喷布上，阻断病毒的传播。

16. 新冠疫情传播非常迅速，负压隔离病房在抗击疫情中起了关键作用。所谓负压病房是指在特殊的装置作用下，使病房内的气压低于病房外的气压。一般负压值（病房外与病房内气压差）为时效果比较理想。假设有一间负压隔离病房，开放状态时，病房内外的气压均为，病房内温度为7℃；正常工作时，病房内温度为22℃，负压值为。空气可视为理想气体，病房外环境保持不变。求：

（1）若病房密闭，仅将病房内温度升高到22℃，病房内的气压（保留三位有效数字）；

（2）病房由开放状态变为正常工作状态，需抽取出的气体质量与原来气体质量的百分比（保留两位有效数字）。

【16题答案】

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）若病房密闭，仅将病房内温度升高到22℃，设升温后病房内气压为p1，病房内的气体发生等容变化，根据查理定律有

解得

（2）设病房的体积为。假设体积为V1、压强为p1的气体经等温膨胀后压强变为p2时的体积为V2，由题意可知

根据玻意耳定律有

需抽取出的气体质量与原来气体质量的百分比为

联立解得

17. 2022年3月23日下午15:40，“天宫课堂”第二课在中国空间站开讲，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富将相互配合进行授课，中央广播电视总台将面向全球进行现场直播，王亚平抛出一只“冰墩墩”，请问在空间站近似匀速直线运动的“冰墩墩”是否受到重力？_____________（填写“是”或“否”），据介绍，在空间站中“三人组”每天能看到16次日出，则空间站距离地面高度约为___________千米（已知地球半径为6371千米）。

【17题答案】

【答案】    ①. 是    ②. 321.9

【解析】

【详解】[1]空间站没有脱离地球的引力范围，所以冰墩墩还是受到重力作用的；

[2] 在空间站中“三人组”每天能看到16次日出，则空间站的周期为

则有

联立可得天宫一号的高度为

三、综合题（共40分．第18题10分，第19题14分，第20题16分．）

18. 小红用如图甲所示装置探究“影响感应电流方向的因素”，螺线管与电流计构成闭合电路，条形磁铁N极朝下，请回答下列问题：

（1）要想使电流计指针发生偏转，即有感应电流产生，小红进行了以下四种操作，其中可行的是（      ）

A．螺线管不动，磁铁静止放在螺线管中

B．螺线管不动，磁铁插入或拔出螺线管

C．磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动

D．磁铁与螺线管保持相对静止，一起在水平面内做圆周运动

（2）在（1）的研究中，小红发现电流计指针偏转方向会有不同，也就是感应电流方向不同，根据（1）中的操作，则感应电流方向与下列哪些因素有关（      ）

A．螺线管的匝数　　B．磁铁的磁性强弱　　C．磁铁运动的方向　　D．磁铁运动的速度大小

（3）小红又将实验装置改造，如图乙所示，螺线管A经过滑动变阻器与开关、电池相连构成直流电路；螺线管B与电流计构成闭合电路，螺线管B套在螺线管A的外面，为了探究影响感应电流方向的因素，闭合开关后，以不同速度移动滑动变阻器的划片，观察指针摆动情况；由此实验可以得出恰当的结论是（      ）

A．螺线管A的磁性变强或变弱影响指针摆动幅度大小

B．螺线管A的磁性变强或变弱不会影响指针摆动方向

C．螺线管A的磁性强弱变化快慢影响指针摆动幅度大小

D．螺线管A的磁性强弱变化快慢影响指针摆动方向

（4）在（3）的研究中，完成实验后未断开开关，也未把A、B两螺线管和铁芯分开设置，在拆除电路时突然被电击了一下，则被电击原因是在拆除___________（选填“A”或“B”）螺线管所在电路时发生了_________（选填“电磁感应”或“电源漏电”）现象。

【18题答案】

【答案】    ①. B    ②. C    ③. C    ④. A    ⑤. 电磁感应

【解析】

【详解】（1）[1] A．螺线管不动，磁铁静止放在螺线管中，通过螺线管横截面的磁通量不变，不会产生感应电流，故A错误；

B．螺线管不动，磁铁插入或拔出螺线管，过螺线管横截面的磁通量变化，会产生感应电流，故B错误；

C．磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动，通过螺线管横截面的磁通量不变，不会产生感应电流，故C错误；

D．磁铁与螺线管保持相对静止，一起在水平面内做圆周运动，通过螺线管横截面的磁通量不变，不会产生感应电流，故D错误。

故选B；

（2）[2] ABD．螺线管的匝数、磁铁的磁性强弱、磁铁运动的速度大小，会影响感应电流的大小，不影响感应电流的方向，故ABD错误；

C．磁铁插入或拔出螺线管时电流计指针偏转方向会有不同，故可知感应电流方向与磁铁运动的方向有关，故C正确。

故选C；

（3）[3]以不同速度移动滑动变阻器的划片可以改变螺线管A的磁性强弱及其强弱变化快慢，通过操作可以判断螺线管A的磁性变强或变弱影响指针摆动方向，磁性强弱变化快慢影响指针摆动幅度大小；故C正确，ABD错误。

故选C；

（4）[4][5]在拆除电路时突然被电击了一下，则被电击原因是在拆除A时，电流快速减小，螺旋管A产生电磁感应现象，既自感，螺旋管A会产生很大的感应电动势，所以被电击了一下。

19. 在物理学中，研究微观物理问题可以借鉴宏观的物理模型，可使问题变得更加形象生动。弹簧的弹力和弹性势能变化与分子间的作用力以及分子势能变化情况有相似之处，因此在学习分子力和分子势能的过程中，我们可以将两者类比，以便于理解。

（1）质量相等的两个小球用劲度系数为k，原长为的轻弹簧相连，并置于光滑水平面上。现给其中一个小球沿着弹簧轴线方向的初速度，整个系统将运动起来，可以视为系统中心静止，两小球做简谐运动。已知在此后的运动过程中弹簧的弹性势能大小，与弹簧的长度l的关系如图所示。

①请说明曲线斜率的含义；_____________；

②已知弹簧最小长度为，则弹簧的最大长度为____________；

（2）假设两个质量相同的分子只在分子力作用下绕两者连线的中点做匀速圆周运动，当两者相距为时，分子的加速度最大，此时两者之间的分子势能为，系统的动能与分子势能之和为E，求出此时两分子之间的分子作用力大小________________；

【19题答案】

【答案】    ①. 斜率表示弹簧弹力（的大小和方向）    ②.     ③.

【解析】

【详解】（1）①[1] 弹簧弹力做功时，弹簧的弹性势能变化，所以弹簧的弹性势能与弹簧长度的关系图中，图线的斜率表示弹簧弹力；

②[2]由弹性势能的表达式有

联立可得

（2）[3]由向心力公式可得

系统的动能与分子势能之和为

联立可得此时两分子之间的作用力大小

20. 核聚变电站最有可能的燃料是两种同位素，被称作重形式的氢：氘和氚，核聚变是靠温度和压力的共同作用完成的，在地球实验室中完成可控核聚变需要1亿度，其原理是一个质量的氚核与一个质量的氚核发生核聚变，结合后生成了一个质量大小为的新核，同时放出一个质量的中子，并释放出大小为E的能量。

（1）计算上述反应释放的能量E；

（2）为计算方便，假设质子、中子的质量均为，在氘与氚两核达到核力作用范围完成核聚变前必须要克服强大的库仑斥力，该反应中两核克服库仑力做功为。若一个氘核与一个速度大小相等的氚核发生对撞，达到核力作用范围，不计周围粒子影响，反应前氘核速度至少多大。

【20题答案】

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）根据爱因斯坦质能方程可知反应释放的能量为

（2）设反应前氘核速度为，对撞过程当两核的速度相同时，两核相距最近，根据动量守恒可得

则有

联立解得

21. 如图所示，在倾角的绝缘斜面上固定着两条粗细均匀且相互平行的光滑金属导轨和，间距，每条金属导轨单位长度的电阻，连线水平，且两端点接了一个阻值的电阻，以中点O为坐标原点，沿斜面向上平行于方向建立x轴，在连线沿斜面向上的整个空间存在着垂直于斜面向上的磁场，且磁感应强度大小B与坐标x满足关系，一根长，电阻，质量的粗细均匀的金属棒平行于放置，在拉力F作用下以恒定的速度从处沿x轴正方向运动，金属棒与两导轨接触良好，g取10m/s2，，不计其它电阻。（提示：可以用图象下的“面积”代表力F所做的功）求：

（1）金属棒通过处时的电流大小；

（2）金属棒通过处时两端的电势差；

（3）金属棒从到过程中，外力F做的功。

【21题答案】

【答案】（1）；（2）；（3）1.08J

【解析】

【详解】（1）金属棒连入电路部分产生的感应电动势为

根据闭合电路欧姆定律可得电流大小

（2）解法一：由右手定则知M点电势低于N点电势，根据欧姆定律可得金属棒通过处时两端的电势差

解法二：根据闭合电路欧姆定律可得金属棒通过处时两端的电势差

（3）金属棒做匀速直线运动，则有

其中

此过程F随位移均匀变化

金属棒从x=0到x=3m过程中，外力F做的功