2021-2022学年陕西省延安市安塞区高级中学高二（下）期末物理试题含解析

延安市安塞区高级中学高二（下）期末物理试题

一、选择题。（每小题3分，18题共54分，4、5、7为多选题，漏选1分，多选、错选0分。）

1. 关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流,下列说法中正确的是（　　）

A. 线圈每转动一周,感应电流方向就改变一次

B. 线圈平面每经过中性面一次感应电流方向就改变一次,感应电动势方向不变

C. 线圈平面每经过中性面一次,感应电流和感应电动势方向都要改变一次

D. 线圈转动一周,感应电流和感应电动势方向都要改变一次

【答案】C

【解析】

【详解】感应电动势的方向即感应电流的方向。当线圈在匀强磁场中转动产生交变电流时，线圈平面每经过中性面一次，感应电流和感应电动势方向都要改变一次，线圈转动一周，线圈平面两次经过中性面，感应电流和感应电动势方向都要改变两次。

故选C 。

2. 关于交变电流的感应电动势的有效值U和最大值Um，下列说法中正确的是（　　）

A. 任何形式的交变电流都具有U＝的关系

B. 只有正（余）弦交变电流才具有U＝ 的关系

C. 照明电压220 V、动力电压380 V指的都是最大值

D. 交流电压表和交流电流表测的都是最大值

【答案】B

【解析】

【详解】AB．交变电流的电压或者电流的最大值等于有效值的 倍，仅限于正、余弦式交变电流，不是任何形式的交变电流都具有这样的关系，故A错误，B正确；

C．在提到交变电流的电压或者电流时，如果没有明确的说明，该电压或者电流均指有效值，故C错误；

D．交流电流表和交流电压表的读数均为有效值，故D错误。

故选B。

3. 一个电热器接在10V的直流电源上，在ts内产生的焦耳热为Q，今将该电热器接在一个正弦交流电源上，它在2ts内产生的焦耳热为Q，则这一正弦交流电源的电压的最大值和有效值分别是

(     )

A. 最大值10V，有效值10V

B. 最大值20V，有效值10V

C. 最大值5V，有效值5V

D. 最大值10V，有效值5V

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】设电热器的电阻为R．当电热器接在U=10V的直流电源上时

Q=t

当电热器改接到交流电源上时

Q=2t

两式相比，得

U′=5V

则最大值

Um=U′=10V

故选D。

4. 如图所示，在匀强磁场中放置一个电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M相连，导轨上放一根导线ab，磁感线垂直于导轨所在平面，欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流，则导线的运动情况可能是（　　）

A. 匀速向右运动 B. 加速向右运动

C. 减速向右运动 D. 加速向左运动

【答案】CD

【解析】

【详解】A．导线ab匀速向右运动时，导线ab产生的感应电动势和感应电流恒定不变，大线圈M产生的磁场恒定不变，穿过小线圈N中的磁通量不变，没有感应电流产生，故A错误；

B．导线ab加速向右运动时，导线ab中产生的感应电动势和感应电流增加，由右手定则判断出来ab电流方向由a→b，根据安培定则判断可知：M产生的磁场方向垂直纸面向里，穿过N的磁通量增大，由楞次定律判断得知：线圈N产生逆时针方向的感应电流，故B错误；

C．导线ab减速向右运动时，导线ab中产生的感应电动势和感应电流减小，由右手定则判断出来ab电流方向由a→b，根据安培定则判断可知：M产生的磁场方向垂直纸面向里，穿过N的磁通量减小，由楞次定律判断得知：线圈N产生顺时针方向的感应电流，故C正确；

D．导线ab加速向左运动时，导线ab中产生的感应电动势和感应电流增加，由右手定则判断出来ab电流方向由b→a，根据安培定则判断可知：M产生的磁场方向垂直纸面向外，穿过N的磁通量增大，由楞次定律判断得知：线圈N产生顺时针方向的感应电流，故D正确。

故选CD。

5. 如图所示，A、B两闭合线圈为同样导线绕成，A有10匝，B有20匝，两圆线圈半径之比为2∶1，均匀磁场只分布在B线圈内．当磁场随时间均匀减弱时

A. A中无感应电流

B. A、B中均有恒定的感应电流

C. A、B中感应电动势之比为2∶1

D. A、B中感应电流之比为1∶2

【答案】BD

【解析】

【详解】试题分析：穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中产生感应电流；由法拉第电磁感应定律可以求出感应电动势；由电阻定律求出导线电阻，最后由欧姆定律可以求出线圈电流．

磁场随时间均匀减弱，穿过闭合线圈A的磁通量减少，A中产生感应电流，故A错误；磁场随时间均匀减弱，穿过闭合线圈A、B的磁通量减少，A、B中都产生感应电流，故B正确；由法拉第电磁感应定律得，感应电动势：，其中、S都相同，A有10匝，B有20匝，线圈产生的感应电动势之比为1：2，A、B环中感应电动势，故C错误；线圈电阻，两圆线圈半径之比为2：1，A有10匝，B有20匝，、s都相同，则电阻之比，由欧姆定律得，产生的感应电流之比，故D正确；

6. 对于图所示的电流i随时间t做周期性变化的图象，下列描述正确的是（　　）

A. 电流的大小变化，方向也变化，是交变电流

B. 电流的大小变化，方向不变，不是交变电流

C. 电流的大小不变，方向不变，是直流电

D. 电流的大小不变，方向变化，是交变电流

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】交流电是指大小和方向随时间做周期性的变化，而直流是方向不变，大小可变也可不变，当大小和方向都不变的电流为恒定直流。由图象可知，电流的方向不变，而大小作周期性变化，所以不是交流，而是直流，但不是恒定直流。

故选B。

7. 理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2＝10∶1，原线圈两端接通正弦交流电源，则（　　）

A. 原、副线圈中电流频率之比f1∶f2＝10∶1

B. 原、副线圈两端电压之比为U1∶U2＝10∶1

C. 原、副线圈内交变电流之比I1∶I2＝1∶10

D. 变压器输入和输出功率之比P1∶P2＝10∶1

【答案】BC

【解析】

【分析】理想变压器两端的电压以及电流比是遵循公式，，但是变压器两端交流电的频率以及变压器的输入和输出功率是相等的。

【详解】A．对与理想变压器，是不会改变交流电频率的，即原副线圈中交流电的频率是相等的，所以A错误；

BC．根据变压器的电压比和电流比可知选项B、C是正确的；

D．对于理想变压器，输入与输出的功率应相等，即P1＝P2，所以选项D是错误的。

故选BC。

8. 关于简谐运动的回复力，下列说法正确的是（    ）

A. 可以是恒力

B. 可以是方向不变而大小变化的力

C. 可以是大小不变而方向改变的力

D. 一定是变力

【答案】D

【解析】

【详解】回复力特指使振动物体回到平衡位置的力，对简谐运动而言，其大小必与位移大小成正比，一定是变力.

A.可以是恒力.故选项A不符合题意.

B.可以是方向不变而大小变化的力.故选项B不符合题意.

C.可以是大小不变而方向改变的力.故选项C不符合题意.

D.一定是变力.故选项D符合题意.

9. 如图所示，MN为半径较大的光滑圆弧轨道的一部分，把小球A放在MN的圆心处，再把另一小球B放在MN上离最低点C很近的B处，今使两球同时自由释放，则在不计空气阻力时有（ ）

A. A球先到达C点

B. B球先到达C点

C. 两球同时到达C点

D. 无法确定哪一个球先到达C点

【答案】A

【解析】

【详解】小球A做自由落体运动，由

解得

小球B做简谐运动，简谐运动的周期为

到达C点的时间为

故，A球先到达C点，A正确，BCD错误。

10. 发生下列哪一种情况时，单摆周期会增大(　　)

A. 增大摆球质量 B. 缩短摆长

C. 减小单摆振幅 D. 将单摆由山下移至山顶

【答案】D

【解析】

【详解】根据单摆的周期公式，要增大单摆周期，可以增加摆长或减小重力加速度；与摆球的质量和振幅无关；将单摆由山下移至山顶，重力加速度变小；故A、B、C错误，D正确；故选D．

【点睛】解决本题的关键掌握单摆的周期公式，知道影响单摆周期的因素．

11. 一个单摆做受迫振动，其共振曲线（振幅与驱动力的频率的关系）如图所示，则（　　）

A. 此单摆的固有周期约为0.5s B. 此单摆的摆长约为1m

C. 若摆长增大，单摆固有频率增大 D. 若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】AB．由图可知，此单摆的振动频率与固有频率相等，f=0.5Hz，则周期为

由图可知，此单摆的振动频率与固有频率相等，则周期为2s，由公式

可得

故A错误B正确；

CD．若摆长增加，由单摆周期公式

可知，单摆的固有周期增加，则固有频率减小，所以共振曲线的峰将向左移动，故CD错误。

故选B。

12. 某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为p ，c表示光速，h为普朗克常量，则激光器每秒发射的能量子数为(     )

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】每个光子的能量为

设每秒激光器发出的光子数是n，则

联立可得

故选A。

13. 当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时

A. 锌板带负电 B. 有正离子从锌板逸出

C. 有电子从锌板逸出 D. 锌板会吸附空气中的正离子

【答案】C

【解析】

【详解】紫外线照射锌板，发生光电效应，此时锌板中有电子逸出，锌板失去电子带正电．故C正确；

14. 在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】金箔原子核带正电，与α粒子带同种电荷，彼此间相互排斥，又由曲线运动特征可知，α粒子所受金箔的排斥力应指向曲线的凹侧。

故选C。

15. 大量原子从n=5的激发态向低能态跃迁时，产生的光谱线数是[　　]

A. 4条

B. 10条

C. 6条

D. 8条

【答案】B

【解析】

【详解】原子从高能级向低能级跃迁辐射的光谱线条数为N==10条

思路分析：根据公式直接计算可得结果

试题点评：考查氢原子跃迁光谱线条数计算

16. 若用x代表一个中性原子中核外的电子数，y代表此原子的原子核内的质子数，z代表此原子的原子核内的中子数，则对的原子来说(　　)

A. x＝90，y＝90，z＝234

B. x＝90，y＝90，z＝144

C. x＝144，y＝144，z＝90

D. x＝234，y＝234，z＝324

【答案】B

【解析】

【详解】原子中，左上角数值为质量数，为234，左下角数值为质子数，为90，原子中质子数=核外电子数，即x=y=90；根据质量数=质子数+中子数，可知中子数为234-90=144，即z=144，故B正确，ACD错误．

17. 质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3。当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是（c表示真空中的光速）（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】由质能方程：

其中：

可得：

选项C正确，ABD错误。

故选C。

18. 下列说法不正确是

A. 是聚变

B. 是裂变

C. 是α衰变

D. 是裂变

【答案】D

【解析】

【详解】A．是两个轻核聚变为中核的核反应，属于轻核聚变，故A正确，A不合题意；

B．是重核在中子的轰击下变成两个中核，同时再生成中子继续反应，属于重核裂变，B项正确，B项不合题意；

C．是Ra不稳定自发衰变，生成物有氦核，属于α衰变，故C项正确，C项不合题意；

D．是Na不稳定自发的衰变，生成物有电子，属于衰变，故D项错误，D项符合题意。

故选D。

二、填空题。（6空，每空2分，共12分。）

19. 闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240r/min，若线圈平面转至与磁场方向平行时的电动势2V，则从中性面开始计时，所产生的交流电动势的表达式为e=_____ V，电动势的峰值为_____ V，从中性面起经 s，交流电动势的大小为_____ V。

【答案】    ①. 2sin（8πt）    ②. 2    ③. 1

【解析】

【详解】[1][2]由题可知当线圈平面与磁场平行时，感应电动势最大，电动势的峰值为：

Em=2V

ω=2πn=2π× rad/s=8πrad/s

从中性面开始计时，所以瞬时值表达式为

e=Emsinωt=2sin 8πt （V）

[3]当t= s时有

e=2sin8π×V=1V

20. 各种原子的光谱都是________，说明原子只发出几种特定频率的光；不同原子的亮线位置不同，说明不同原子的发光频率是________的，因此这些亮线称为原子的________

【答案】    ①. 线状谱    ②. 不一样    ③. 特征谱线

【解析】

【详解】[1]原子的光谱都是线状谱；

[2][3]不同原子的发光频率是不一样，亮线称为特征谱线。

三、计算题。（21题12分，22题10分，23题12分。）

21. 有一个10匝正方形线框，边长为20 cm，线框总电阻为1 Ω，线框绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动，如图所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T。问：

（1）该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？

（2）线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？

（3）写出感应电动势随时间变化的表达式。

【答案】（1）6.28 V，6.28 A；（2）5.44 V；（3）e＝6.28sin 10πt V

【解析】

【详解】（1）交变电流电动势最大值为

Em＝nBSω＝10×0.5×0.22×10π V＝6.28 V

电流的最大值为

（2）线框转过60°时，感应电动势

e＝Emsin 60°＝5.44 V

（3）由于线框转动是从中性面开始计时的，所以瞬时值表达式为

e＝Emsin ωt＝6.28sin 10πt V

22.  经一系列的衰变后变为.

(1)求一共经过几次α衰变和几次β衰变？

(2) 与相比，求质子数和中子数各少多少？

(3)写出这一衰变过程的方程．

【答案】(1) 8,　 6       (2) 10　, 22       (3)

【解析】

【详解】(1)发生α衰变是放出42He，发生β衰变是放出电子0-1e，设发生了x次α衰变和y次β衰变，则根据质量数和电荷数守恒有：

2x-y+82=92，4x+206=238，解得x=8，y=6，故衰变过程中共有8次α衰变和6次β衰变

(2)的质子数为82，中子数为206-82=124，

的质子数为92，中子数为2.8-92=146

所以比质子数少10，中子数少22；

(3)根据质量数和电荷数守恒可知，核反应方程为：

．

点晴：正确解答本题的关键是：理解α、β衰变的实质，正确根据衰变过程中质量数和电荷数守恒进行解题．

23. 如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m，导轨平面与水平面成角，下端连接阻值为R的电阻，匀强磁场方向与导轨平面垂直。质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25。

（1）求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小；

（2）当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为8W，求该速度的大小；

（3）在上问中，若R＝2Ω，金属棒中的电流方向由a到b，求磁感应强度的大小与方向。（g=10m/s2，sin＝0.6，cos＝0.8）

【答案】（1）（2）（3），磁场方向垂直导轨平面向上

【解析】

【详解】（1）因为金属棒刚开始下滑的速度为零，所以不受到安培力作用，由牛顿第二定律得

代入数据解得

（2）金属棒下滑速度稳定时，棒受力平衡，根据平衡条件有

又因为金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻R消耗的电功率

代入数据解得

（3）设电路中电流为I，两导轨间金属棒的长为l，磁场的磁感应强度为B，则

因为，联立解得

磁场方向垂直导轨平面向上。