2021-2022学年甘肃省庆阳市宁县高二下学期期末物理试题含解析

  2021－2022学年度宁县第二学期高二年级期末素质测评

物理试卷

（试卷总分：100分：考试时间：90分钟）

一、选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，第1~5题只有一项符合题目要求，第6~8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. 下列关于传感器的说法中正确的是（　　）

A. 电子秤应用的是光传感器

B. 自动调温的空调应用的是压力传感器

C. 霍尔元件能够把电学量转换磁学量

D. 电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制

【答案】D

【解析】

【详解】A．电子秤应用的是压力传感器，故A错误；

B．自动调温的空调应用的是温度传感器，故B错误；

C．霍尔元件能够把磁学量（磁感应强度）转换为电学量（霍尔电压），故C错误；

D．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制，故D正确。

故选D。

2. 某旋转电枢式交流发电机，当转子的旋转角速度为时，其产生的电动势随时间变化的关系式为。那么当转子的旋转角速度减为时，其产生的电动势随时间变化的关系式为（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】线圈中产生的感应电动势的最大值为

当转子的旋转角速度减为时，感应电动势的最大值变为

电动势随时间变化的关系式变为

故选A。

3. 如图，交流电源的输出电压为u，频率为，A、B、C三灯亮度相同。下列说法正确的是（　　）

A. 拔出电感线圈中的铁芯后，B灯将变暗

B. 在电容器中插入电介质之后，C灯将变暗

C. 将交流电源的频率提高为时，A灯亮度不变，B灯变暗，C灯变亮

D. 改接输出电压为u的直流电源时，A灯将变亮，B灯将变暗，C灯将熄灭

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据感抗

可知拔出电感线圈中的铁芯后，变小，感抗变小，B灯将变亮，故A错误；

B．根据电容的决定式

在电容器中插入电介质后，电容变大，根据容抗

可知容抗变小，C灯将变亮，故B错误；

C．将交流电源的频率提高为时，电阻不变，故A灯亮度不变，根据感抗

可知感抗变大，B灯变暗，根据容抗

可知容抗变小，C灯变亮，故C正确；

D．改接输出电压为u的直流电源时，电阻不变，A灯亮度不变；感抗减小到零，B灯将变亮；直流电流不能通过电容器，C灯将熄灭，故D错误。

故选C。

4. 如图所示，矩形线圈abcd位于通电直导线附近，且开始时与导线在同一平面，线圈的两条边与导线平行，下列不能使线圈中产生感应电流的操作是（　　）

A. 线圈向右平动

B. 线圈向上平动

C. 以bc边为轴转过一个角度

D. 线圈不动，增大直导线中的电流

【答案】B

【解析】

【详解】A．当线圈向右移动，逐渐远离线圈，穿过线圈的磁场的磁感应强度减小，即穿过线圈的磁通量减小，故产生感应电流，故A不符合题意；

B．当线圈向上平动，穿过线圈的磁通量不变，则不会产生感应电流，故B符合题意；

CD．以bc边为轴转过一个小角度，穿过线圈的磁通量减小，故产生感应电流，故C不符合题意；

D．线圈不动，增大直导线中的电流，磁场增大，穿过线圈的磁通量增大，会产生感应电流，故D不符合题意。

故选B。

5. 如图所示，L是电感足够大的线圈，其直流电阻可忽略不计，A和B是两个参数相同的灯泡，若将开关S闭合，等灯泡亮度稳定后，再断开开关S，则（　　）

A. 开关S闭合时，灯泡A一直不亮

B. 开关S闭合时，灯泡A、B同时亮，最后一样亮

C. 开关S断开瞬间，B立即熄灭，A闪亮一下逐渐熄灭

D. 开关S断开瞬间，A、B都闪亮一下逐渐熄灭

【答案】C

【解析】

【详解】AB．当S闭合时，由于L的阻碍，电流从两灯中流过，故两灯同时亮，并且流过的电流相等，故两灯的亮度相同；但电路稳定后，灯泡A被短路而熄灭，B灯更亮，最后保持不变，故AB错误；

CD．当S断开时，B中电流消失，故立即熄灭；而A中由于电感中产生感应电动势，使A闪亮一下后逐渐熄灭，故C正确，D错误

故选C。

6. 如图，圆环形导体线圈A平放在水平桌面上，在A的正上方固定一竖直螺线管B，二者轴线重合，螺线管B与电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是（　　）

A. 线圈A中将产生沿逆时针方向（俯视）的感应电流

B. 线圈A对水平桌面的压力F变大

C. 穿过线圈A的磁通量减小

D. 线圈A有扩张的趋势

【答案】AB

【解析】

【详解】AC．当滑动触头P向下移动时电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知通过线圈B的电流增大，则B产生的磁场增强，根据安培定则可知磁场的方向向下，从而判断出穿过线圈A的磁通量向下增加，根据楞次定律可以判断出线圈A中感应电流方向俯视应为逆时针，故A正确，C错误；

BD．开始时线圈A对桌面的压力等于线圈A的重力，当滑动触头向下滑动时，穿过线圈A的磁通量增加，故只有线圈A面积减少或远离线圈B时才能阻碍磁通量的增加，故线圈A有远离B的趋势，故线圈A对水平桌面的压力将增大，且线圈A有收缩的趋势，B正确，D错误。

故选AB。

7. 如图所示，有一金属块放在垂直于侧面 C 的匀强磁场中，当有稳恒电流自左向右通过时，下列说法正确的是 （　　）

A. 金属块上表面的电势高于下表面的电势

B. 磁感应强度增大时，金属块上、下两表面间的电势差 U 增大

C. 电流增大时，金属块上、下两表面间的电势差 U 增大

D. 电流不变时，金属块中单位体积内自由电子越多，上下两表面间的电势差 U 越大

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】A．根据左手定则，电子向上表面偏转，上表面带负电，下表面带正电，所以上表面比下表面电势低，故A错误；

B．最终电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，有

得

故磁感应强度增大时，金属块上、下两表面间的电势差U增大，故B正确；

C．设电流横截面的宽度为b，高度为d，电流的微观表达式可以写成

电流增大，则v增大，又

则电流增大时，金属块上、下两表面间的电势差增大，故C正确；

D．由C选项分析可知

则单位体积内的自由电子数越多，上、下两表面间的电势差U越小，故D错误。

故选BC。

8. 如图甲所示，一竖直单匝矩形导线框在匀强磁场中绕某一竖直固定轴匀速转动，若从导线框转动到中性面开始计时，通过导线框的磁通量随时间的变化关系如图乙所示，则下列说法中正确的是（　　）

A. 时，导线框中感应电动势最大

B. 与时，导线框中电流环绕方向相同

C. 导线框中交变电流电动势的有效值为

D. 时，导线框中感应电动势的瞬时值为

【答案】AD

【解析】

【分析】

【详解】A．时，磁通量为零，磁通量的变化率最大，所以导线框中感应电动势最大，故A正确；

B．根据楞次定律，时，导线框中的电流顺时针方向，时，导线框中的电流逆时针方向，故B错误；

C．由图可知，

角速度

感应电动势的最大值

导线框中交变电流电动势的有效值为，故C错误；

D．导线框中感应电动势的瞬时值

时，导线框中感应电动势的瞬时值为，故D正确。

故选AD。

二、非选择题：本题共4小题，共38分。

9. 如图所示为“研究电磁感应现象”的实验电路，实验中：

（1）调整好电路后，将开关闭合，灵敏电流计指针向右偏转了一下后又返回到中间位置。接着将A线圈稍微向上拔出一些，则穿过线圈B的磁通量会______（填“增大”“减小”或“不变”），在拔出过程中灵敏电流计指针______（填“向左”“向右”或“不”）偏转。

（2）闭合开关，将线圈A插入线圈B后，滑动变阻器的滑片迅速向左滑时，灵敏电流计的指针______（填“向左”“向右”或“不”）偏转。

（3）若将直流电源换成频率足够低的低压交流电源，将线圈A插入线圈B中，保持滑动变阻器滑片位置不变，闭合开关后，观察灵敏电流计将发现：______。

【答案】    ①. 减小    ②. 向左    ③. 向左    ④. 左右摆动

【解析】

【详解】（1）[1][2]向上拔出一些时回路面积不变，磁场减弱，故磁通量减小；因为磁通量增大时，指针向右偏转，故当磁场方向不变，磁通量减小时，指针向左偏转；

（2）[3]闭合开关，将线圈A插入线圈B后，滑动变阻器的滑片迅速向左滑时，滑动变阻器的有效值变大，则B线圈中的电流减小，故B线圈产生的磁场变弱，则穿过A线圈的磁通量减小，故指针向左偏转；

（3）[4]将电池换成低压交流电源，线圈A插入线圈B中，穿过线圈B的磁通量大小与方向不断发生变化，线圈B中产生的感应电流大小与方向不断变化，灵敏电流计指针不停地左右摆动。

10. 如图所示，足够长的光滑轨道水平放置，导轨间距L=0.5m，轨道左端c、d接电阻R=0.4Ω，磁感应强度B=1T的匀强磁场垂直于轨道平面。质量m=2kg、电阻r=0.1Ω的导体棒ab，t=0时刻获得方向沿轨道向右、大小v=5m/s的瞬时速度。棒ab与轨道接触良好，不计轨道的电阻，求：

（1）t=0时刻棒ab切割磁感应线产生的电动势；

（2）t=0时刻棒ab受到的安培力大小；

（3）从棒ab获得瞬时速度至停止的过程中，棒ab中产生的内能Q。

【答案】（1）2.5V；（2）2.5N；（3）5J

【解析】

【详解】（1）导体棒切割磁感应线产生的电动势

解得

（2）回路中的感应电流为

棒ab受到的安培力大小为

（3）棒ab获得瞬时速度至停止的过程中，回路中产生的总内能为

棒ab中产生的内能

解得

11. 风力发电作为环保型新能源，近几年来得到了快速发展。如果风车阵中某发电机输出功率为，输出电压是，如图所示，发电站通过原、副线圈的匝数之比为的升压变压器，总电阻为的输电线和降压变压器把电能输送给用户。已知用户需要的电压是，求；

（1）升压变压器的输出电压；

（2）输电线上损失的电功率；

（3）降压变压器原、副线圈的匝数比。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）升压变压器的原副线圈电压之比等于匝数之比，故

（2）输电线上的电流为

损失功率为

（3）降压变压器原线圈的电压为

则有

12. 如图甲所示，水平放置的线圈匝数n＝200匝，半径，电阻，线圈与阻值的电阻相连。在线圈的中央有一个半径的有界匀强磁场，磁感应强度按图乙所示规律变化。圆周率用表示，求：

（1）t＝0时刻，通过线圈的磁通量；

（2）电压表的示数U；

（3）若撤去原磁场，在图中虚线的右侧空间沿相同方向加磁感应强度B＝0.8T的匀强磁场，现把整个装置向左完全移出匀强磁场区域，求这一过程中通过电阻R的电荷量q。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）时刻，通过线圈的磁通量

代入数据解得

（2）根据法拉第电磁感应定律得

则感应电流为

则电压表的示数为

代入数据解得

（3）根据法拉第电磁感应定律得，平均感应电动势为

则平均感应电流为

通过电阻R的电量为

将线圈拉出磁场，磁通量的变化量为定量，则通过电阻R的电荷量为定值。代入数据得

三、选考题：共30分。请考生从（一）（二）题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一题计分。

（一）[选修3－4]选择题（本题共3小题，每小题4分，共12分。在每小题给出的四个选项中。第（1）~（2）题只有一项符合题目要求，第（3）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）

13. 如图所示，2021年12月9日下午，神舟十三号乘组航天员在中国空间站成功进行了“天宫课堂”第一课，航天员太空授课的画面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. 麦克斯韦证实了电磁波的存在

B. 微波比可见光的波长短

C. 电磁波在不同介质中传播的速度可能不同

D. 电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场

【答案】C

【解析】

【详解】A．电磁波是由麦克斯韦预言，而赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故A错误；

B．根据电磁波谱可知，微波比可见光的波长大，故B错误；

C．电磁波在真空中传播的速度相同，但在不同的介质中，根据

可知电磁波的速度大小不同，故C正确；

D．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，如果电场不变化，不会产生磁场，同理，磁场不变化，不会产生电场，故D错误。

故选C。

14. 如图所示，某同学利用平底水槽研究水波传播时的现象，下列说法正确的是（　　）

A. 甲图是观察水波穿过狭缝后的情景，此时水波没有发生衍射现象

B. 甲图中狭缝的宽度变窄时，可以观察到明显的衍射现象

C. 乙图是两列水波相遇时的干涉现象，两列水波的频率不同

D. 乙图中某些区域在某时刻振动加强，经过半个周期后振动减弱

【答案】B

【解析】

【详解】A．甲图水波发生了衍射现象，A错误；

B．波长一定，缝越窄衍射现象越明显，当甲图中狭缝的宽度变窄时，可以观察到明显的衍射现象，B正确；

C．乙图是两列水波相遇时的干涉现象，两列水波的频率相同，C错误；

D．乙图中某些区域在某时刻振动加强，经过半个周期后依旧为振动加强点，D错误。

故选B。

15. 图示是一列沿x轴传播的简谐横波在时刻的波形图，波的传播速度v=2m/s，则下列分析正确的是（　　）

A. 若该波向右传播，且此刻刚好传到x=6m处的点，则该波波源的起振方向沿y轴正方向

B. 若此刻x=2m处的质点向上振动，则波向右传播

C. 若波向右传播，则x=4m处质点振动的函数表达式为5sinπt

D. 处质点在0~4.5s内通过的路程

E. 该波的质点的振动周期为0.5s

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．若该波向右传播，且此刻刚好传到x=6m处的点，则根据“逆向波形法”可判断知x=6m处的点此时起振方向沿y轴正方向，则该波波源的起振方向沿y轴正方向，故A正确；

B．根据“逆向波形法”可判断知，若此刻x=2m处的质点向上振动，则波向右传播，故B正确；

CE．若波向右传播，根据“逆向波形法”可判断知x=4m处质点振动的方向沿y轴负方向；由图知，该波振幅为A=5cm，波长

该波质点的振动周期为

则x=4m处质点振动的函数表达式为

故CE错误；

D．因为

所以处质点在0~4.5s内通过的路程

故D正确；

故选ABD。

四、非选择题（本题共2小题，共18分）

16. 某同学设计利用如图甲所示装置“验证单摆的周期公式”，传感器固定在悬点O正下方，该传感器可记录光的强弱随时间的变化情况。当小球摆到最低点遮挡光线时，传感器采集的光线最弱，计算机采集数据后得到光的强弱－时间图像如图乙所示。

（1）在选择摆线与摆球时，最好选择下列组合中的______（填字母序号）。

A．短而粗的棉线，大而重的钢球

B．细而长的棉线，小而重的钢球

C．粗而长的皮筋，小而轻的塑料球

（2）若从第1次光最弱到第N次光最弱的时间为t，则该单摆的周期可表示为______（用N、t表示）。

（3）该同学用游标卡尺测小球直径D如图丙所示，则D＝______mm，用米尺测量知摆线长为L，重力加速度取g，用D、L、g表示单摆周期公式为______。在误差允许范围内若，即可验证单摆周期公式正确。

【答案】    ①. B    ②.     ③. 10.50    ④.

【解析】

【详解】（1）[1]为减小实验误差，摆线尽可能选择细些的，并且尽可能长一些但不能有弹性；摆球要尽量选择质量大些的，体积小些的。

故选B。

（2）[2]当小球摆到最低点遮挡光线时，传感器采集的光线最弱，由题知，从第1次光最弱到第N次光最弱的时间为t，所以该单摆的周期可表示为

（2）[3]游标卡尺的主尺读数为1cm=10mm，游标读数为0.05×10mm=0.50mm，所以

D=10mm+0.50mm=10.50mm

[4]由题可知，单摆的摆长为

则单摆的周期为

17. 直角棱镜的折射率，其横截面如图所示，其中∠C=，∠A=。截面内一细束与AC边夹角为的光线，从棱镜AC边上的中点D射入，经折射后射到AB边上，已知AC边的长度为a，光在真空中的传播速度为c。

(i)求该光线在AC边上的折射角r；

(ii)不考虑多次反射，求该光线在玻璃中的传播时间t。

【答案】(i)；(ii)

【解析】

【详解】(i)由几何关系可知，该光线在AC边上的入射角为i=，由折射定律有解得

r=

(ii)经分析可知，该光线将垂直AB边射出棱镜，它在玻璃中传播的路程为

该光线在玻璃中的传播速度大小为又解得

（二）[选修3－5]选择题（本题共3小题，每小题4分，共12分。在每小题给出的四个选项中，第（1）~（2）题只有一项符合题目要求，第（3）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）

18. 关于动量，下列说法正确的是（　　）

A. 做匀速圆周运动的质点，其动量不随时间发生变化

B. 台球在粗糙的台面上碰撞时不遵从动量守恒定律

C. 在船舷和码头悬挂旧轮胎是为了延长作用时间，以减小船与码头的作用力

D. 体操运动员在落地时总要屈腿是为了减小动量的变化量，使运动员避免受伤

【答案】C

【解析】

【详解】A．做匀速圆周运动的质点，其速度方向随时间变化，因动量是矢量，故动量会随时间发生变化，故A错误；

B．台球在粗糙的台面上碰撞瞬间内力远大于外力，故此时遵从动量守恒定律，故B错误；

C．在船舷和码头悬挂旧轮胎是为了防止在碰撞时在动量变化相同的情况下延长作用时间，以减小船与码头的作用力，故C正确；

D．体操运动员在落地时总要屈腿是为了在动量的变化量相同的情况下增加作用时间，减小作用力，使运动员避免受伤，故D错误。
故选C。

19. 2021年10月5日，诺贝尔物理学奖颁给了分别来自美国、德国，意大利的三位科学家，其中意大利科学家乔治·帕里西因发现了“从原子到行星尺度的物理系统中无序和波动的相互作用”而获奖。下列有关近代物理的说法正确的是（　　）

A. 光电效应说明光具有波动性

B. 普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论

C. 光波是一种概率波。光的波动性是由于光子之间的相互作用引起的，这是光子自身的固有性质

D. 只有运动着的微观粒子才有物质波，对于宏观物体，不论其是否运动，都没有相对应的物质波

【答案】B

【解析】

【详解】A．光电效应说明光具有粒子性，故A错误；

B．普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，故B正确；

C．波粒二象性是光根本属性，与光子之间的相互作用无关，故C错误；

D．无论宏观物体还是微观物体，都具有相对应的物质波，故D错误。

故选B。

20. 如图所示是玻尔氢原子能级图，一群处于n＝4激发态的氢原子会自发地或受光照后发生跃迁，下列说法正确的是（　　）

A. 氢原子跃迁时，发出的光谱线是不连续的

B. 这群氢原子自发跃迁时最多可发出三种不同频率的光子

C. 这群氢原子跃迁到较低能级后，其核外电子的动能增大，电势能减小

D. 若用0.31eV的光子照射，可使这群处于n＝4激发态的氢原子发生电离

E. 已知金属钾的逸出功为2.25eV，从n＝4能级跃迁到n＝2能级释放的光子能使金属钾产生光电效应现象

【答案】ACE

【解析】

【详解】A．由于能级差是量子化的，可知辐射的光子能量是量子化的，氢原子跃迁时，只能发出特定频率的线状谱，即发出的光谱线是不连续的，故A正确；

B．由

可知这群氢原子自发跃迁时最多可发出6种不同频率的光子，故B错误；

C．这群氢原子跃迁到较低能级的过程，电子受到的库仑力做正功，其核外电子的动能增大，电势能减小，故C正确；

D．使这群处于激发态的氢原子发生电离需要吸收

故D错误；

E．已知金属钾的逸出功为，从能级跃迁到能级释放的光子能量为

能使金属钾产生光电效应现象，故E正确。

故选ACE。

五、非选择题（本题共2小题，共18分）

21. 某同学用图甲所示的装置验证动量守恒定律．图中AB为斜槽，BC为水平槽．

（1）下列说法正确的是_______．

A．该实验要求入射小球的质量应大于被碰小球的质量

B．该实验要求入射小球和被碰小球必须是金属材质

C．该实验通过测量入射小球从斜槽上由静止释放的高度h得到小球碰撞前的速度

D．该实验通过测量小球做平抛运动的竖直位移间接得到小球碰撞前后的速度

（2）实验时先使入射小球从斜槽上某一固定位置S多次由静止释放，落到位于水平地面的记录纸上并留下痕迹，从而确定P点的位置；再把被碰小球放在水平槽末端，让入射小球仍从位置S多次由静止释放，跟被碰小球碰撞后，两球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，从而确定M、N点的位置．实验中，确定P点位置时多次落点的痕迹如图乙所示，刻度尺的零刻线与O点对齐，则OP=_______cm．

（3）该实验若要验证两小球碰撞前后的动量是否守恒，需要分别测量记录纸上M点距O点的距离LOM、P点距O点的距离LOP、N点距O点的距离LON．除此之外，还需要测量的物理量是_________，需要验证的关系式为___________（其中涉及需要测量的物理量请用自己设定的字母表示）．

【答案】    ①. A    ②. 39.80cm    ③. 两球的质量    ④. m1LOP=m1LOM+m2LON

【解析】

【详解】(1)[1]AB．要使两球发生对心正碰，两球半径应相等，为防止入射球碰撞后反弹，入射小球的质量应大于被碰小球的质量，而对小球的材质无要求，故A正确，B错误；

C．入射小球从静止下落过程中会受到回到对其的摩擦力作用，由于摩擦力做功未知，所以不能通过测量入射小球从斜槽上由静止释放的高度h得到小球碰撞前的速度，故C错误；

D．两球碰撞后均做平抛运动，平抛的初速度为

竖直高度相同，则下落时间相等，故只需要测量平抛的水平位移而不需要测量竖直高度；故D错误．

(2)[2]为保证减小实验误差，则应读轨迹中心到O点的距离即为OP的长度，毫米刻度尺的最小分度是毫米，估读到0.1mm，所以OP=39.80cm.

(3)[3][4]据平抛运动可知，落地高度相同，则运动时间相同，设落地时间为t，则：

令入射小球的质量为m1和被碰小球的质量m2，

根据动量守恒定律有：

m1v0=m1v1+m2v2

可得验证的表达式为：

m1LOP=m1LOM+m2LON

还需要测量的物理量是两球的质量.

22. 如图所示，相距足够远，质量分别为、的物体静止在光滑水平面上，与水平方向夹角、大小F＝5N的恒力作用于物体A，历时t＝10s后撤去F。取，。

（1）求时间t内物体A的动量变化大小；

（2）若A、B碰撞后粘在一起，求它们碰撞后的速度大小v。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）由动量定理有

代入数据解得

（2）由于A原来静止，故碰撞前A的动量为

由动量守恒定律有

联立解得