湖北省2021-2022学年高二物理上学期期末调考试题（Word版附解析）

湖北省2021年秋季学期高二年级期末调考

物理试卷

一、选择题：本题共11小题，每小题4分，共44分．在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～11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. 无线充电是近年发展起来的新技术。如图所示，该技术通过交变磁场在发射线圈和接收线圈间传输能量。内置接收线圈的手机可以直接放在无线充电基座上进行充电，下列关于无线充电的说法正确的是（　　）

A. 在充电过程中没有电能损失

B. 无线充电基座可以用直流电源供电

C. 无线充电过程主要利用了电磁感应原理

D. 无线充电基座可以对所有手机进行无线充电

【答案】C

【解析】

【详解】A．在充电过程中线圈会产生焦耳热，会有电能损失，故A错误；

B．无线充电基座产生的是交变磁场，所以必须用交流电源供电，故B错误；

C．发射线圈产生的交变磁场使接收线圈中的磁通量发生变化，从而产生感应电动势，所以无线充电过程主要利用了电磁感应原理，故C正确；

D．无线充电基座只能对配备接收线圈手机进行无线充电，故D错误。

故选C。

2. 如图所示，在水平光滑地面上有A、B两个木块，A、B之间用一轻弹簧连接。A靠在墙壁上，用力F向左推B使两木块之间弹簧压缩并处于静止状态。若突然撤去力F，则下列说法中正确的是（     ）

A. 木块A离开墙壁前，A、B和弹簧组成的系统动量守恒，机械能也守恒

B. 木块A离开墙壁前，A、B和弹簧组成的系统动量不守恒，但机械能守恒

C. 木块A离开墙壁后，A、B和弹簧组成的系统动量守恒，但机械能不守恒

D. 木块A离开墙壁后，A、B和弹簧组成的系统动量不守恒，但机械能守恒

【答案】B

【解析】

【详解】AB．木块A离开墙壁前，墙壁对A有支持力，即系统所合外力不为零，系统动量不守恒；在此过程中，系统只有弹簧的弹力做功，系统机械能守恒，A错误，B正确；

CD．木块A离开墙壁后，墙壁对A没有支持力，即系统所合外力为零，系统动量守恒；在此过程中，系统只有弹簧的弹力做功，系统机械能守恒，CD错误。

故选B。

3. 如图所示，一边长为L的正方形线框置于竖直向下的匀强磁场中，已知线框与水平面夹角为（，），磁感应强度大小为B．则穿过线框磁场的磁通量大小为（　　）

A. 0 B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】穿过线框磁场的磁通量大小为

故选D。

4. 有三根相互平行的直导线a、b、c垂直纸面放置，且它们在同一连线上，已知这三根导线中电流大小分别为、和，且，电流方向如图所示，则（　　）

A. 直导线c受到的安培力向左

B. 直导线a受到的安培力一定向右

C. 若只增大，导线c受到的安培力从c指向b

D. 若只减小，导线c受到的安培力从c指向a

【答案】C

【解析】

【详解】A．直导线a在c处产生的磁场方向垂直于向上，直导线b在c处产生的磁场方向垂直于向下，，则c处合磁场为零，因此受到的安培力为零，A错误；

B．根据“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”可知c对a排斥，b对a吸引，但是两力大小关系不能确定，则不能确定a受安培力的方向，B错误；

C．只增大，则c处合磁场方向向上，再由左手定则，得导线c受到安培力从c指向b，C正确；

D．只减小，则c处合磁场方向向上，再由左手定则，得导线c受到安培力从c指向b，D错误。

故选C。

5. 将一段导线绕成图甲所示的闭合电路，并固定在水平面（纸面）内，回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中。回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示。用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t变化的图像是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

分析】

【详解】在内，磁感应强度均匀变化，由法拉第电磁感应定律可得

则闭合电路中产生的感应电动势恒定不变，则感应电流恒定不变。ab边在磁场中所受的安培力

由于匀强磁场Ⅰ中磁感应强度B恒定，则，安培力为平行t轴的直线，方向向左（为负）。同理分析可得在,安培力与时间的关系为内F-t关于时间轴对称一条的直线。

故选B。

【点睛】本题要求学生能正确理解B-t图的含义，故道B如何变化，才能准确的利用楞次定律进行判定。根据法拉第电磁感应定律分析感应电动势的变化，由欧姆定律判断感应电流的变化，进而可确定安培力大小的变化。

6. 光纤已经普遍应用到了通信领域，具有可弯曲、传输速度快、信息量大的优点。将一段光纤材料弯曲成四分之一圆弧，一束激光沿如图所示方向垂直射人材料一端，已知光纤材料的直径为，该激光在光纤材料中的折射率。若光束从入射端传至另一端的过程中不能沿侧壁射出，则弯曲光纤材料时对应的最小半径R为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】当光纤材料内侧弯曲达到最小半径R时，光线恰好在材料中发生全反射，光路图如图

根据全反射条件有

根据几何关系有

联立整理代入数据可得

R=4cm

故选B。

7. 如图所示，有宽度为，速度均为v的线状电子源，平行射入半径为R垂直平面向里的圆形匀强磁场区域，磁感应强度大小为B。在磁场区域的正下方距离d处，有一长为的金属板用于接收电子，若正对O点射入的电子恰好从P点射出磁场。电子质量为m，电量为e，不计电子重力及它们间的相互作用。则打到M点的电子在磁场中运动的时间为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】由题意知，正对O点射入的电子恰好从P点射出磁场，则电子在磁场中做圆周运动的轨道半径，发生磁聚焦现象，故所有电子都会从P点出去，则到达M点的电子轨迹如图所示，其入射点为F，四边形O2POF为菱形

过P点作PC垂直MN于C点，由几何关系可知

解得

故由几何关系可知圆心角

故打到M点的电子在磁场中运动的时间为

电子在磁场中运动的的周期为

联立解得

故选B。

8. 1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质，证实了光的波动性，在光的波动说中具有重要的地位和意义．如图所示为双缝干涉实验装置，单缝S在双缝、的中心对称轴上，实验中在屏上P点刚好得到的是中央亮纹上方第3条亮纹，现要使P处出现中央亮纹上方第4条亮纹，可采取的措施有（　　）

A. 适当减小屏到双缝的距离 B. 适当增大单缝到双缝的距离

C. 换用频率更低的单色光 D. 换用波长更短的单色光

【答案】AD

【解析】

详解】要使P处出现中央亮纹上方第4条亮纹，则需要减小条纹间距，根据

可知

A．适当减小屏到双缝的距离可使条纹间距减小，A符合题意；

B．适当增大单缝到双缝的距离，对条纹间距无影响，B不符合题意；

C．换用频率更低的单色光，则波长变大，则条纹间距变大，C不符合题意；

D．换用波长更短的单色光，则条纹间距减小，D正确符合题意。

故选AD。

9. 如图所示，光滑的水平地面上，质量为的小球A正以的速度向右运动。与前面大小相同、质量为静止的小球B相碰，则碰后A、B两球总动能可能为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】BC

【解析】

【详解】若A、B两球发生的是弹性碰撞，则碰撞过程中机械能守恒，即碰后总动能等于碰前总动能，即

若A、B两球发生的是完全非弹性碰撞，则机械能损失最大，且由动量守恒定律得

解得

则碰后总动能为

即碰后总动能范围为

故选BC。

10. 回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列方法可行的是（　　）

A. 增大磁场的磁感应强度 B. 减小狭缝间的距离

C. 增大D形金属盒的半径 D. 增大两D形金属盒间的加速电压

【答案】AC

【解析】

【详解】由洛伦兹力提供向心力，可知

计算得出

则动能

可知，动能与加速的电压无关，与狭缝间的距离无关，与磁感应强度大小和D形盒的半径有关，增大磁感应强度和D形盒的半径，可以增加粒子的动能，故选AC。

11. 如图所示，以原点O为界在x轴上有两段不同材料的绳子，波源和分别置和处，同时产生两列简谐横波甲和乙，分别沿x轴正方向和x轴负方向传播。时刻和处的质点刚好开始振动，若从到时间内P点运动的路程为，则（　　）

A. 时，乙波波速是甲波波速的2倍

B. 两列波不能在绳子上形成稳定的干涉图样

C. 时两列波恰好同时到达对方波源处

D. 在两个波源和之间共有6个振动加强点

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．因两波源同时产生两列简谐横波，且在t=0时刻甲乙两列波传播的距离分别为4m和8m，则乙波波速是甲波波速的2倍，故A正确；

B．因乙波的波长为甲波的波长的2倍，所以甲、乙波的频率相同，在绳子上能形成稳定的干涉图样，故B错误；

C．若从到时间内P点运动的路程为，在时P点回到平衡位置向下振动，则在内，甲波传播距离为，可知甲波在原点左侧传播的速度为

则乙波在原点右侧传播的速度为，经过0.5s甲波和乙波同时到达原点。由于经过原点后，原点两侧材料不同，同一个波在不同的介质中传播速度不同。同时由于在同一介质中，不同频率的同类机械波的传播速度相同，故甲波经过原点后，在原点右侧的传播速度为，则再经过1.5s后向右传播12m，恰好到达乙波的波源处。同理乙波经过原点后，在原点的左侧传播速度为，再经过1.5s向左传播6m，恰好到达甲波的波源处，故C正确；

D．在正轴上，甲波经恰好到达原点，此时该点的振动方向沿正轴方向，视为新波源，而此时波源振动方向也沿正轴方向，加强点满足距两波源的位移差是波长的整数倍，分别为、6m、10m，同理在负轴上，加强点为、、，共有6个加强点，故D正确。

故选ACD。

二、非选择题：本题共5小题，共56分

12. 用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示．

（1）选用合适的器材组装成单摆后，主要操作步骤如下：

①将单摆上端固定在铁架台上

②让刻度尺的零刻度线对准摆线悬点，测摆长L

③记录小球完成n次全振动所用的总时间t

④根据单摆周期公式计算重力加速度g的大小，根据图示，测得摆长_______

（2）为减小实验误差，多次改变摆长L，测量对应的单摆周期T，用多组实验数据绘制如图所示图像，由图可知重力加速度_______（用图中字母表示）．

（3）关于实验操作或结果分析，下列说法正确的是_______．

A．测量摆长时要让小球静止悬挂再测量

B．摆长一定的情况下，摆的振幅越大越好

C．多次改变摆线长，测量多组对应的50次全振动时间t，通过绘制的（关系图线也可以测定重力加速度

【答案】    ①. 98.50    ②.     ③. AC

【解析】

【详解】（1）[1]刻度尺的最小分度值为1mm，所以读数为98.50cm

（2）[2]图像的斜率为

由周期公式

变形得

所以

变形得

（3）[3]A．小球静止悬挂时测量摆长，可以更精确地测出悬点至球心的距离，故A正确；

B．单摆只有在摆角小于或等于5°时才能看作是简谐运动，故B错误；

C．由单摆周期公式可得

变形得

只要根据图像求出斜率，就可以求出重力加速度g，故C正确。

故选AC。

13. 某同学用如图（a）所示装置“验证动量定理”。

（1）为了消除小车与木板之间摩擦力的影响，该同学应采用了阻力补偿的方法，下列操作正确的是_______；

A．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动

B．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动

C．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动

D．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动

（2）已知小车（含传感器）质量为m，用细线跨过定滑轮将无线传感器与钩码连接，并让细线水平拉动固定有传感器的小车．打点计时器打出的纸带如图（b）所示，相邻计数点间距离分别为、、、，相邻计数点时间间隔为T，若小车（含传感器）从B运动到D的过程中，传感器的示数为F（传感器的示数为绳拉力的大小），小车（含传感器）所受拉力冲量的大小_______，小车（含传感器）动量改变量的大小_______，若，则动量定理得以验证；

（3）下列情况对实验结果有影响的是________；

A．小车和传感器的总质量没有远大于钩码的总质量

B．细线与长木板不平行

C．定滑轮与细绳间的摩擦

（4）实验中平衡阻力时，若木板倾角过大，会导致I______（填“大于”、“小于”、“等于”）。

【答案】    ①. C    ②. 2FT    ③.     ④. B    ⑤. 小于

【解析】

【详解】（1）[1]阻力补偿的方法是：将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动。

故选C；

（2）[2]小车（含传感器）从B运动到D的过程中，小车（含传感器）所受拉力冲量的大小

[3]打B点时小车的速度

打D点时小车的速度

小车（含传感器）动量改变量的大小

若，则动量定理得以验证；

（3）[4]A．由于有传感器测量小车（含传感器）所受拉力，则小车和传感器的总质量没有远大于钩码的总质量对实验无影响，选项A错误；

B．若细线与长木板不平行，此时细绳的拉力不等于小车的牵引力，则对实验会产生影响，选项B正确；

C．由于有传感器测量小车（含传感器）所受拉力，则定滑轮与细绳间的摩擦对实验无影响，选项C错误。

故选B。

（4）[5]实验中平衡阻力时，若木板倾角过大，则小车（含传感器）所受的合力大于细线的拉力，则拉力的冲量I会小于物体动量的变化∆p。

14. 如图所示，长方形区域内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。P为边上的点，，边足够长，现有一些质量为m、电量为q、电性未知、速度大小不同的粒子，从P点垂直于磁场方向射入磁场中，速度与夹角。

（1）若粒子从A点射出，求粒子的电性和在磁场运动的时间；

（2）若粒子从边射出磁场，且恰好不从边射出，求粒子的入射速度大小。

【答案】（1）正电，；（2）

【解析】

【详解】（1）若粒子从A点射出，根据左手定则，可知粒子带正电；假设粒子不会出CD边出射，作出运动轨迹，如图所示

根据几何关系可知

解得

所粒子不会从CD边出射，轨迹图正确；故圆心角

故粒子在磁场运动的时间

又周期为

联立解得

（2）若粒子从边射出磁场，且恰好不从边射出，则运动轨迹恰好与CD边相切，根据左手定则，可知粒子带负电，其运动轨迹如图所示

根据几何关系，可得

解得

根据洛伦兹力提供向心力，则有

解得

15. 如图所示，质量为、长为L的薄木板放在光滑的平台上，木板B端与台面右边缘平齐。B端上放有质量为且可视为质点的滑块C，C与木板之间的动摩擦因数。质量为m的小球用长为L的细绳悬挂在平台右边缘正上方的O点，细绳竖直时小球恰好与C接触。现将小球向右拉至细绳水平并由静止释放。小球与C碰撞后反弹速率为碰前的一半。已知重力加速度大小为g。

（1）求小球摆至最低点时细绳拉力的大小；

（2）通过计算判断滑块C能否从木板上掉下来。

【答案】（1）；（2）滑块会从木板上掉下来

【解析】

【详解】（1）设小球运动到最低点的速率为，小球向下摆动过程由机械能守恒定律得

解得

小球在圆周运动最低点，由牛顿第二定律得

解得

（2）小球与滑块碰撞过程中小球和系统满足动量守恒，设碰后速率为，以小球的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得

假设木板足够长，在与木板相对滑动直到相对静止过程，设两者最终共同速率为，以的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得

由能量守恒定律得

联立解得

由知，滑块会从木板上掉下来

16. 如图所示，一个质量为m、电阻不计、足够长光滑U形金属框架，位于光滑水平桌面上，分界线分别与平行导轨和垂直，两导轨相距L。在的左右两侧存在着区域很大、方向分别为竖直向上和竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小均为B。另有质量也为的金属棒，垂直于放置在左侧导轨上，并用一根细线系在定点A。已知细线能承受的最大拉力为，棒接入导轨间的有效电阻为R。现从时刻开始对U形框架施加水平向右的拉力，使其从静止开始做加速度为a的匀加速直线运动，求：

（1）细线断裂时，导体棒中电流的大小和方向；

（2）细线断裂之前，t时刻水平拉力F的大小；

（3）若在细线断裂时，立即撤去拉力F，此后过程中回路产生的总焦耳热Q。

【答案】（1），方向为C→D；（2）  ；（3）

【解析】

【详解】（1）细线断裂时，根据右手定则可知此时通过CD的电流方向为C→D，设此时中的电流大小为I0，由题意可得

解得

（2）细线断裂之前，t时刻U形框架速度大小为

此时框架中的电流大小为

框架所受安培力大小为

对框架根据牛顿第二定律有

联立解得

由前面分析可得

即

（3）设撤去拉力时框架的速度大小为v0，则有

解得

撤去拉力后框架做减速运动，CD做加速运动，当二者速度大小相等时回路中感应电流为零，此后框架和CD将匀速运动，设速度大小均为v1，从撤去拉力到二者共速的过程中，框架和CD中的电流大小时刻相等，平均作用力大小相等，对框架和CD应用动量定理分别有

根据能量守恒定律有

联立解得