2021-2022学年黑龙江省牡丹江市第二高级中学高二下学期期末物理试题含解析

牡丹江二中2021-2022学年度第二学期高二学年期末考试

物理

考生注意：

1.本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。满分100分，考试时间90分钟。

2.答题前，考生务必将密封线内项目填写清楚。考生作答时，请将答案答在答题卡上。必须在题号所指示的答题区域作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。

3.本试卷主要命题范围：选择性必修第二册第一章~第四章选择性必修第三册第一章~第三章。

第Ⅰ卷（选择题共56分）

一、选择题：本题共14小题，每小题4分，共56分。在每小题给出的四个选项中，第1~10题只有一个选项正确，第11~14题有多个选项正确，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. 关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是（　　）

A. 电场和磁场总是相互联系的，它们统称为电磁波

B. 电磁场由发生的区域向远处的传播就是电磁波

C. 电磁波传播的速度总是3×108m/s

D. 电磁波是一种物质，因而只可以在物质中传播

【答案】B

【解析】

【分析】

详解】AB．电场和磁场相互激发并向远处传播，形成电磁波，故A错误，B正确；

CD．电磁波是一种物质，因而也可在真空中传播，且在真空中传播的速度最大，为3×108m/s，故C、D错误。

故选B。

2. 下列说法正确的是（　　）

A. 热量不可以从低温物体向高温物体传递

B. 某冰水混合物的温度为，则其分子的平均动能为零

C. 10克水蒸气你内能大于10克水的内能

D. 气体如果失去了容器的约束就会散开，原因是气体分子之间斥力大于引力

【答案】C

【解析】

【详解】A．热量不可以“自己”从低温物体向高温物体传递，能在“一定”的条件下是可以实现的，故A错误；

B．分子在做永不停息的无规则运动，因此其分子的平均动能不是零，故B错误；

C．同样质量同样温度的水蒸气和水的平均动能相等，可同样温度的水变成水蒸气需要吸收热量，因此水蒸气的内能更大，故C正确；

D．气体分子间的距离很大，相对作用力近似是零，气体如果没有容器的约束，气体分子散开原因是分子做杂乱无章的运动的结果，故D错误。

故选C。

3. 如图为法拉第圆盘发动机的示意图，半径为r的铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触．圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中，绕O轴以角速度ω沿俯视看顺时针方向匀速转动，关于流过电阻R的电流，不计铜盘及导线的电阻，下列说法正确的是（　　）

A. 由a到b，I＝ B. 由b到a，I＝

C. 由a到b，I＝ D. 由b到a，I＝

【答案】D

【解析】

【详解】由右手定则可知，电阻R上的电流从b到a；电流大小为

故选D。

4. 如图所示是一交变电流的i-t图象，则该交变电流的有效值为（　　）

A.  B. 4A C.  D. 8A

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】根据有效值的定义得

解得

故选A。

5. 如图所示的电路中，A、B是两个相同的灯泡，L是带有铁芯的线圈，其自感系数较大、电阻可忽略不计。已知闭合且电路稳定后两灯都正常发光，则（　　）

A. 闭合S，两灯同时正常发光 B. 闭合S，A比B先达到稳定发光状态

C. 断开S，A灯先闪亮一下后逐渐熄灭 D. 断开S，A灯和B灯逐渐熄灭

【答案】D

【解析】

【详解】AB．闭合S后待电路稳定前，L产生自感电动势阻碍通过其的电流增大，所以B比A先达到稳定发光状态，故AB错误；

CD．断开S后开始的一段时间内，L产生自感电动势阻碍通过其的电流减小，由于此时A、B和L在同一回路中，所以A灯和B灯均逐渐熄灭，故C错误，D正确。

故选D。

6. 如图所示，一用锁钉锁定的导热活塞将导热气缸分成体积相等的左右两室，开始时气体压强之比为5：3；拔出锁钉后，活塞移动并最终保持稳定状态。外界温度恒定。则下列说法正确的是（　　）

A. 右室气体吸热 B. 左室气体吸热

C. 右室气体对左室气体做正功 D. 左室气体分子平均速率变大

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．因为右室的压强小，拔出锁钉后，活塞向右移动，右室气体体积减小，外界对气体做功，而气体的温度不变，气体的内能不变，根据热力学第一定律，右室气体放出热量，A错误；

B．因为左室的压强大，拔出锁钉后，活塞向右移动，左室气体体积增大，气体对外做功，而气体的温度不变，气体的内能不变，根据热力学第一定律，左室气体吸收热量，B正确；

C．左室气体体积增大，右室气体体积减小，所以左室气体对右室气体做正功，C错误；

D．左室气体温度不变，分子的平均动能不变，分子平均速率不变，D错误。

故选B。

7. 如图所示为远距离输电的原理图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压恒定、输电线上的电阻不变。若在傍晚用电的高峰期，则可以判定（　　）

A. 发电厂的输出功率不变

B. 输电线上的损失功率增大

C. 输电线路上损耗的电压减小

D. 用户获得的电压增大

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】在傍晚用电的高峰期，降压变压器次级消耗的功率变大，则发电厂的输出功率变大；降压变压器的次级电流变大，则初级电流变大，根据

U线=IR线

以及

P线=I2R线

可知，输电线上损失的功率和损失的电压均变大，降压变压器初级电压

U3=U2-U线

减小，则次级电压减小，用户得到的电压减小。

故选B。

8. 如图（a）所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的铜圆环，规定从上向下看时，铜环中的感应电流I沿顺时针方向为正方向。图（b）表示铜环中的感应电流I随时间t变化的图像，则磁场B随时间t变化的图像可能是图中（ ）

A.

B.

C.

D.

【答案】BD

【解析】

【详解】AC．0到1s内磁感应强度不变，根据法拉第电磁感应定律，知感应电动势为0，感应电流为零，故AC错误；

B．0到1s内、3到5s内磁感应强度均匀变化，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势大小一定，且0到1s内的感应电势大于3到5s内的感应电动势，根据楞次定律，0到1s内是顺时针方向，3到5s内是逆时针方向。1到3s内磁感应强度不变，感应电动势为零。故B正确；

D．0到1s内，磁感应强度均匀增加，根据楞次定律，感应电流的方向定从上向下看时，是顺时针方向，为正值；1到3s内磁感应强度不变，感应电动势为零；3到5s内磁感应强度均匀减小，根据楞次定律知，感应电流方向为逆时针方向，为负值。故D正确。

故选BD。

9. 将如图所示的交流电压加在一个阻值R＝1Ω的定值电阻两端，通电时间2min，则下列说法正确的是（　　）

A. 通过该电阻的电荷量为120C B. 通过电阻的电流的有效值为0.5A

C. 电阻产生的焦耳热为500J D. 电阻两端电压的有效值为V

【答案】A

【解析】

【详解】A．在一个周期T＝2s内，通过该电阻的电荷量为

＝2C

2 min内共有60个周期，所以总电量

q总＝60q＝60×2C＝120C

故A正确；

B D．在一个周期内，电阻产生的焦耳热为

代入数据解得电阻两端电压有效值，则通过电阻的电流的有效值为

故BD错误；

C．电阻产生的焦耳热

故C错误；

故选：A。

10. 一定质量理想气体的状态变化如图所示，为圆弧，为半径相同的圆弧。气体从状态a沿经状态b、c、d，最终回到状态a，则（　　）

A. 从状态a到状态b是等温膨胀过程

B. 从状态a到状态c，气体放出热量，内能增大

C. 处于状态c时气体分子单位时间撞击单位面积的次数一定比状态a少

D. 从状态a经b、c、d回到状态a，气体吸收热量

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．由图线可知从状态a到状态b是圆弧而不是双曲线，所以不是等温膨胀过程。故A错误；

B．从状态a到状态c，气体压强相等，体积增大，根据理想气体状态方程可知其温度必定升高，且对外界做功，根据热力学第一定律，有

气体吸收热量。故B错误；

C．根据上一选项分析，在状态c，气体体积较大，分子数密度较小，气体温度升高导致分子平均动能增加，在保持压强不变的情况下，单位时间撞击单位面积的次数一定较少。故C正确；

D．从状态a经b、c、d回到状态a，气体的温度不变，内能不变，外界对气体做功等于图形的面积，根据热力学第一定律，有

气体放出热量。故D错误。

故选C。

11. 下列说法正确的是（　　）

A. 布朗运动是指液体分子的无规则热运动

B. 扩散现象可以在固体、液体和气体中发生，说明固体、液体和气体分子都在做热运动

C. 理想气体中某个分子热运动的动能增大，则气体的内能一定增大

D. 任何物体都具有内能

【答案】BD

【解析】

【详解】A．布朗运动是指悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动，是液体分子的无规则热运动的反映，选项A错误；

B．扩散现象可以在固体、液体和气体中发生，说明固体、液体和气体分子都在做热运动，选项B正确；

C．理想气体中某个分子的热运动的动能增大，但是分子的平均动能不一定变大，气体的内能不一定增大，选项C错误；

D．任何物体都具有内能，选项D正确。

故选BD。

12. 关于下列四幅图理解正确的是（　　）

A. 图甲中通有相反电流导线之间有相互排斥的力

B. 乙图中表示条形磁铁的磁感线从N极出发，到S极终止

C. 丙图中说明电流具有磁效应，奥斯特受此启发发现了电磁感应现象

D. 丁图中回旋加速器加速带电粒子的最大动能与加速电压的大小无关

【答案】AD

【解析】

【详解】A．图甲中通有相反电流的导线之间有相互排斥的力。故A正确；

B．乙图中表示条形磁铁的磁感线在磁铁外部从N极出发，回到S极，在磁铁内部从S极回到N极形成一个闭合的曲线。故B错误；

C．丙图中说明电流具有磁效应，法拉第受此启发发现了电磁感应现象。故C错误；

D．丁图中回旋加速器加速带电粒子时，有

解得

速度最大时，轨道半径也最大，若D形盒半径为R，则带电粒子的最大动能为

所以带电粒子的最大动能与加速电压的大小无关。故D正确。

故选AD。

13. 如图所示，电源的电动势为E，内阻r不能忽略。A、B是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，关于这个电路的以下说法正确的是（　　）

A. 由开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定

B. 由开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定

C. 开关由闭合到断开瞬间，A灯闪亮一下再熄灭

D. 开关由闭合到断开瞬间，电流自右向左通过A灯

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A灯立刻亮，当线圈电流阻碍作用较小后，由闭合电路欧姆定律可知，则总电流增大，灯泡A两端的电压逐渐减小，则导致A灯逐渐变暗，当线圈对电流的电感阻碍作用消失时，两灯泡亮度稳定，故A错误，B正确；

C．开关闭合电路稳定时，通过线圈的电流小于通过灯泡A的电流；在开关断开瞬间，线圈产生自感电动势提供瞬间电压给两灯泡供电，由于不会出现电流比之前还大的现象，因此A灯不会闪亮一下，只会一同慢慢熄灭，故C错误；

D．在开关断开瞬间，线圈相当于电源，电流方向仍不变，所以电流自右向左通过A灯，故D正确。

故选BD。

14. 如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R．金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下．现使磁感应强度随时间均匀减小，ab始终保持静止，下列说法正确是（    ）

A. ab中的感应电流方向由a到b B. ab所受的安培力方向向左

C. ab中的感应电流方向由b到a D. ab所受的安培力方向向右

【答案】AD

【解析】

【详解】AC．磁感应强度随时间均匀减小，故回路磁通量减小，根据楞次定律判断，感应电流的磁场方向向下，根据右手定则判断ab中的感应电流方向由a到b，A正确C错误

BD．因为 ab中的感应电流方向由a到b，磁场方向竖直向下，根据左手定则判断ab所受的安培力方向向右，B错误D正确

第Ⅱ卷（非选择题共44分）

二、非选题：本题共4小题，共44分。

15. 如图所示，一个质量为m、电荷量为q、不计重力的带电粒子从x轴上的P点以速度v沿与x轴成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限。已知OP=a。

（1）判断粒子带电的正负并作图求出粒子运动轨迹半径；

（2）求出磁场磁感应强度的大小；

（3）带电粒子穿过第一象限所用的时间。 

【答案】（1）粒子带负电，图见详解，a；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）由左手定则可知粒子带负电，轨迹如图所示

由几何关系有

rsin60°=a

解得

r=a

（2）由洛伦兹力提供向心力有

qvB=m

解得

B=

（3）粒子的周期为T=，带电粒子穿过第一象限所用的时间为

t=T=T=

16. 如图所示，一定质量理想气体被活塞封闭在气缸中，活塞的面积为S，与气缸底部相距L，气缸和活塞绝热性能良好，气体的压强、温度与外界大气相同，分别为和。现接通电热丝加热气体，一段时间后断开，活塞缓慢向右移动距离L后停止，活塞与气缸间的滑动摩擦为f，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个过程中气体吸收的热量为Q，求该过程中

（1）内能的增加量；

（2）最终温度T。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）活塞移动时受力平衡

气体对外界做功

根据热力学第一定律

解得

（2）活塞发生移动前，等容过程

活塞向右移动了L，等压过程

且

解得

17. 某小型水电站发电机的输出功率P＝200kW，发电机的电压U1＝500V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R输＝4Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4＝220V。已知输电线上损失的功率为发电机输出功率的5%，假设两个变压器均是理想变压器，求：

（1）输电线上的电流。

（2）升压变压器的匝数比。

（3）降压变压器的输入电压。

【答案】（1）50A；（2）1：8；（3）3800V

【解析】

【详解】（1）损失功率为发电机输出功率的5%。则

P损＝5%P总

代入数据解得

P损＝5%×200000W＝10000W

设输电线上的电流为I，则

P损＝I2R输＝10000W＝I2×4Ω

解得

I＝50A

（2）设升压变压器输入功率为P1，输出功率为P2。输出电压为U2，由于

P1＝P2＝2000000W

又

P2＝IU2＝50A×U2＝2000000W

解得

U2＝4000V

根据主线圈与副线圈电压比与匝数的关系

＝

解得

（3）设输电过程中损失的电压为，降压变压器的输入电压为U3，则

18. 如图甲所示，轻质细线吊着一质量，半径，匝数匝的圆形线圈，其总电阻，在圆形线圈的圆心位置以下区域分布着垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示。。求：

（1）内P、Q哪一点电势高；

（2）内通过线圈电流为多大；

（3）第末细线对圆形线圈的拉力大小。

【答案】（1）P；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）内磁通量向外增加，由楞次定律和安培定则可知P点电势高；

（2）内由法拉第电磁感应定律得产生的感应电动势：

由闭合电路欧姆定律得线圈中的感应电流大小为

（3）4~6s由法拉第电磁感应定律得

由闭合电路欧姆定律得，线圈中的感应电流大小为

解得

由乙图可知，第末的磁感应强度

第末的安培力

解得

第末细线对圆形线圈的拉力

代入数据解得