2021-2022学年陕西省安康市高二（下）期末物理试题含解析

  2021~2022学年第二学期高二年级期末考试

物理

―、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12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. 以下核反应方程中属于β衰变的是（　　）

A.

B.

C.

D.

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】A．A项属于β衰变，故A错误；

B．B项属于裂变，故B错误；

C．C项属于聚变，故C错误；

D．D项属于原子核的人工转变，故D错误。

故选A.

2. 如图所示，a、b是某电场中的两点，若将一试探电荷分别放在a、b两点，则（　　）

A. 该电场为负点电荷形成的电场

B. 试探电荷在a点受到的静电力方向向右

C. 试探电荷在a、b两点受到的静电力方向相反

D. 试探电荷在a点受到的静电力比在b点的小

【答案】D

【解析】

【详解】A．由图电场线走向可知，该电场为正点电荷形成的电场，故A错误；

BC．由于a、b两点电场强度方向向右，所以试探电荷在a、b两点的静电力方向同向。但是试探电荷的电性未知，所以试探电荷在a点受到的静电力方向无法确定，所以BC错误；

D．电场线越密集的地方，电场强度越大，可知a点处的电场强度小于b点处的电场强度，则试探电荷在a点受到的静电力比在b点的小，故D正确。

故选D。

3. 某同学研究光电效应的实验电路如图所示，用不同的光分别照射密封真空管的钠阴极（阴极K），钠阴极发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流，实验得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（为甲光、乙光，丙光），如图所示，则以下说法正确的是（　　）

A. 甲光的强度小于乙光的强度

B. 乙光频率小于丙光的频率

C. 甲光对应的光电子最大初动能大于乙光的光电子的最大初动能

D. 若丙光能使某金属发生光电效应，则乙光也一定能使该金属发生光电效应

【答案】B

【解析】

【详解】A．由图可知，甲的饱和电流大于乙的饱和电流，所以甲光的光强大于乙光的光强，故A错误；

B．由图可知甲光和乙光对应的反向截止电压相等，且小于丙光的反向截止电压，根据光电效应规律

同一阴极材料，相等，可知甲乙光频率相等，小于丙光的频率，故B正确；

C．由光电效应方程可知甲光对应的光电子的最大初动能与乙光的光电子最大初动能相等，故C错误；

D．若丙光的频率大于某金属的截止频率，则丙光可以使该金属发生光电效应，但若此时乙光的频率小于该金属的截止频率，则乙光就不能使该金属发生光电效应，所以选项D错误。

故选B。

4. 如图，长直导线MN置于三角形金属线框abc上，彼此绝缘，线框被导线分成面积相等的两部分。导线通入由M到N的电流，当电流逐渐减小时，线框中（　　）

A. 磁通量变化量为零

B. 没有产生感应电流

C. 感应电流方向为acba

D. 感应电流方向为abca

【答案】C

【解析】

【详解】AB．虽然线框被导线分成面积相等的两部分但离导线越远，磁场越弱。所以根据磁通量相互抵消一部分可得，导线通入由M到N的电流，当电流逐渐减小时，通过导线框的（与下方磁场方向相同）磁通量减小，会产生感应电流。故AB错误；

CD．根据MN中电流的方向，结合楞次定律则可判断abc中电流的方向感应电流方向为acba。故C正确；D错误。

故选C。

5. 第24届冬季奥林匹克运动会将于2022年2月4日在北京开幕，其中滑雪是冬奥会中的一个比赛大项。如图所示，某滑雪运动员以某一初速度冲上斜面做匀减速直线运动，到达斜面顶端时的速度为零。已知运动员在前四分之三位移中的平均速度大小为v，则滑雪者整个过程的平均速度为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】将运动员的匀减速运动逆向看作是反向的初速度为零且加速度大小不变的匀加速运动，根据初速度为零的匀加速直线运动的比例关系可知运动员在前四分之三位移和最后四分之一位移所经历的时间相等，均设为t，则由题意可知

滑雪者整个过程的平均速度为

故选D。

6. 新型冠状病毒主要传播方式为飞沫传播，佩戴口罩可以有效预防新冠病毒的感染。小明某次打喷嚏时气流喷出的速度是，共喷出的空气，用时约。已知空气的密度为，则小明打这次喷嚏受到的平均反冲力约为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】打一次喷嚏喷出的空气质量为：

m=ρV=1.3×5.0×10-5kg=6.5×10-5kg

设打一次喷嚏喷出的空气受到的作用力为F，根据动量定理得：F△t=mv，解得：

根据牛顿第三定律可得人受到的平均反冲力为：

F′=F=0.30N

故B正确，ACD错误。
故选B。

7. 如图，在竖直平面内固定一光滑支架，支架左侧为四分之一圆弧，O点为圆弧的圆心，OA、OB为圆弧的半径，OB沿竖直方向，D为圆弧上的一点，∠BOD＝60°，支架右侧OBC为一直角三角形，∠OBC＝45°，支架左右两侧各放着质量分别为和的a、b小球，两小球之间用一轻杆连接，当两球平衡时小球a恰好位于D点，轻杆处于水平方向。两球均可看作质点，则a、b两个小球的质量之比为（　　）

A.  B. 1∶3 C. 1∶2 D.

【答案】A

【解析】

【详解】对a、b两个小球受力分析，如图所示a小球受重力、轻杆的弹力F和支架对小球a的弹力，b小球受重力、轻杆的弹力F和支架对小球b的弹力，∠BOD＝60°，根据几何关系可得轻杆与OD的夹角为30°，重力与OD的夹角为60°，支架对小球a的弹力沿半径OD方向，由力的合成可得
 

OBC为一直角三角形，∠OBC＝60°，根据几何关系可得轻杆与BC的夹角为45°，重力与BC的夹角为45°，由力的合成得

两式联立解得

故选A。

8. 一边长为的正三角形金属框abc静置于光滑绝缘水平面上，宽度为的有界匀强磁场位于正三角形右侧，边界平行于bc，如图所示。现用外力沿bc的中垂线方向匀速拉动线框并穿过磁场区域。从顶点a进入磁场开始计时，规定感应电流沿abca为正方向，则金属框经过磁场的过程中，感应电流随时间变化的图象是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】AB．线圈进入磁场的过程中，根据楞次定律，感应电流的磁场与原磁场方向相反，再根据右手螺旋定则可知，电流方向为正，而离开磁场时，感应电流的磁场与原磁场方向相同，电流为负方向，故AB错误；

CD．线圈在磁场中运动过程中，根据

切割磁感线的导线有效长度不变，因此感应电流恒定不变，但不为零，故C错误，D正确。

故选D。

9. 图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A. 该交变电流的频率为100Hz

B. 该交变电流的有效值是10A

C. 时，穿过线圈的磁通量最大

D. 该交变电流瞬时值表达式为（A）

【答案】BD

【解析】

【详解】A．由乙图可知，该交变电流的周期

因此该交变电流的频率为

故A错误；

B．由乙图可知，该交流电电流的最大值

因此该交变电流的电流的有效值为

故B正确；

C．当时，电流有最大值，此时线圈的速度方向与磁感线方向垂直，线圈位于中性面上，磁通量为零，故C错误；

D．根据图乙所示交流电瞬时值的表达式为

（A）

代入数据得

（A）

故D正确。

故选BD。

10. 如图所示，场强为E的匀强电场和磁感强度为B的匀强磁场正交。质量为m的带电粒子在垂直于磁场方向的竖直平面内，做半径为R的匀速圆周运动，设重力加速度为g，则下列结论正确的是（　　）

A. 粒子逆时针方向转动 B. 粒子速度大小

C. 粒子带负电，且 D. 粒子的机械能守恒

【答案】AB

【解析】

【详解】C．带电粒子在竖直平面内做匀速圆周运动，有

可得电荷量

根据电场强度方向和电场力方向判断出粒子带正电，故C错误；

A．由左手定则可判断粒子沿逆时针方向运动，故A正确；

B．带电粒子在竖直平面内做匀速圆周运动，有

根据牛顿第二定律

解得

故B正确；

D．由于电场力会做功，故粒子的机械能不守恒，故D错误。

故选AB。

11. 火星探测器的发射时间要求很苛刻，必须在火星相对于太阳的位置领先于地球特定角度的时候出发，瞄准火星的位置6至11个月之后，再开启火星探测之旅。这样对火箭运载能力要求最低。设地球环绕太阳的运动周期为T，轨道半径为r1；火星环绕太阳的轨道半径为r2(r2 > r1)，火星的半径为R，引力常量为G。则（   ）

A. 太阳的质量为 B. 火星的公转周期为

C. 火星的第一宇宙速度为 D. 火星与地球相隔最近的最小时间间隔为

【答案】BD

【解析】

【详解】A．设太阳质量为M，地球质量为m，由牛顿第二定律和万有引力定律得

解得

A错误；

B．设火星周期为T2，由开普勒第三定律

解得

B正确；

C．设火星的质量为M火，根据第一宇宙速度的理解有

因无法求得M火，所以无法表示v火，C错误；

D．地球绕太阳运转角速度

火星绕太阳运转角速度

从地球和火星相距最近到第下一次相距最近时间为t，则

ω1t - ω2t = 2π

联立解得

D正确。

故选BD。

12. 图为两个质量分别为、的小球在光滑水平冰面上发生对心正碰前后的图像，则下列说法正确的是（　　）

A.  B. 碰撞过程中两小球所受合外力相同

C. 碰撞前后质量为的小球动量的变化量大小为 D. 两小球发生的是弹性碰撞

【答案】AD

【解析】

【详解】A．图像的切线斜率表示速度，可知碰撞前小球的速度为，小球的速度为

碰撞后小球速度为

碰撞后小球的速度为

碰撞过程满足动量守恒，则有

解得

A正确；

B．碰撞过程中两小球所受合外力大小相等，方向相反，B错误；

C．碰撞前后质量为的小球动量变化量为

可知碰撞前后质量为小球动量变化量大小为，C错误；

D．碰撞过程中，由于

可知碰撞过程满足机械能守恒，故两小球发生的是弹性碰撞，D正确。

故选AD。

二、非选择题：共52分。

13. 在“验证动量守恒定律”的实验中：

（1）某同学先采用如图甲所示的装置进行实验。把两个小球用等长且不可伸长的细线悬挂于同一点，让B球静止，拉起A球，由静止释放后使它们相碰，碰后粘在一起。（小球的直径d相等且远小于细线长度L）实验中必须测量的物理量有________（填选项前的字母）。

A.细线的长度L                 B.A球质量和B球质量

C.释放时A球被拉起的角度    D.碰后摆起的最大角度

E.当地的重力加速度g

（2）某同学又用如图乙所示的装置做验证动量守恒定律的实验，下列说法中不符合本实验要求的是________（填选项前的字母）。

A.斜槽轨道必须是光滑的

B.斜槽轨道末端的切线是水平的

C.入射小球每次都从斜槽上的同一位置由静止释放

D.入射小球与被碰小球满足，

（3）若该同学在用如图乙所示的装置的实验中，正确操作，认真测量，得出的落点情况如图丙所示，则入射小球质量和被碰小球质量之比为________。

【答案】    ①. BCD    ②. AD##DA    ③. 3：2

【解析】

【详解】（1）[1]A球静止释放到两球碰撞前，根据机械能守恒定律有

两球碰撞后到一起运动到最高点，根据机械能守恒定律有

碰撞中的不变量满足

验证动量守恒定律的表达式为

需测量的物理量为A球的质量和B球的质量以及释放时A球被拉起的角度和碰后摆起的最大角度。

故选BCD。

（2）[2]A．“验证动量守恒定律”的实验中是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度，只要小球离开轨道后做平抛运动即可，对斜槽是否光滑没有要求。故A错误，与题意相符；

B．要保证每次小球都做平抛运动则轨道末端必须水平。故B正确，与题意不符；

C．要保证碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下。故C正确，与题意不符；

D．为了保证小球碰撞为对心正碰，且碰后不反弹，要求

，

故D错误，与题意相符

故选AD。

（3）[3]设落地时间为t，则有

，，

而动量守恒的表达式为

即

代入数据可得

14. 某实验小组要测定一段电阻丝的电阻率，具体操作如下。

（1）用螺旋测微器测量其直径，结果如图甲所示，由图可知其直径为D＝________mm。

（2）利用如图乙所示的电路精确地测量电阻丝的电阻（其中电流表内阻已知），操作步骤如下：

①闭合开关，调节滑动变阻器和电阻箱，使电压表有一较大读数U，记下此时电阻箱的读数和电流表的读数。

②改变电阻箱的阻值，同时调节滑动变阻器，使电压表的读数仍为U，记下此时电阻箱的读数和电流表的读数。

③重复步骤②，得到多组电阻箱和电流表的数据，以电阻箱电阻R为横坐标，以电流表电流的倒数为纵坐标建立坐标系，描点连线，获得图线的纵轴截距为b，如图丙所示，可知电阻丝电阻为________（用题中给定物理量的符号表示），再测出电阻丝的长度L，可以根据电阻定律计算出电阻丝的电阻率ρ，若从系统误差的角度分析用该方法测得的电阻丝的电阻率与真实值相比________（选填“偏大”“偏小”或“相等”）。

【答案】    ①. 2.150    ②.     ③. 相等

【解析】

【详解】（1）[1]由螺旋测微器可知电阻丝的直径为

D＝2mm+15.0×0.01mm＝2.150mm

（2）[2]根据题意有

整理得

结合图像可知

解得

[3]本实验中所用电流表内阻已知，不存在由于电表内阻引入的系统误差，所以测得电阻丝的阻值与真实值相等，进而根据电阻定律计算出的电阻率等于真实值。

15. 如图甲所示，一倾角为θ＝37°的足够长斜面上，一质量为m＝1kg的物体在沿斜面向上的拉力F作用下，由斜面底端从静止开始运动，2s后撤去F。前2s内物体运动的v-t图像如图乙所示。已知物体与斜面间的动摩擦因数为μ＝0.5，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g取。求：

（1）拉力F的大小；

（2）撤去力F后物体经多长时间到达斜面最高点。

【答案】（1）14N；（2）

【解析】

【详解】（1）由图像知，前2s内，物体的加速度大小

由牛顿第二定律可得

解得

F＝14N

（2）撤去拉力F'时，速度大小为

撤去拉力F后，有

解得

设经时间速度减为0，由运动学公式

解得

16. 如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为L=0.5m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角。完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为m=0.02kg、电阻均为R=0.1Ω。整个装置处在垂直干导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.2T。棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能够保持静止。取g=10m/s2。问：

(1)棒ab匀速运动的速度多大？

(2)棒ab受到的力F多大？

(3)若某段时间内力F做的功为0.4J，这段时间内棒cd产生的热量是多少？

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）对cd棒受力分析如图所示由平衡条件得

得

由闭合电路欧姆定律知

设ab棒匀速运动的速度大小为v，则产生的感应电动势

 解得

（2）棒ab与棒cd受到的安培力大小相等

对棒ab由共点力平衡有

解得

（3）力F所做的功

解得

时间t内棒ab运动的位移

解得

这段时间内棒cd产生的热量

解得

17. 如图所示，光滑轨道abcd固定在竖直平面内，ab水平且足够长，bcd为半圆，圆弧轨道的半径R＝0.32m，在b处与ab相切。在直轨道ab上放着质量分别为、的物块A、B（均可视为质点），用轻质细绳将A、B连接在一起，且A、B间夹着一根被压缩的轻质弹簧（未被拴接）。轨道左侧的光滑水平地面上停着一质量为M，长L＝0.5m的小车，小车上表面与ab等高。现将细绳剪断，之后A向左滑上小车，恰好未从小车左端掉下。B向右滑动且恰好能冲到圆弧轨道的最高点d处。物块A与小车之间的动摩擦因数μ＝0.2，重力加速度g取。求：

（1）物块B运动到圆弧轨道的最低点b时，轨道对物块的支持力大小；

（2）细绳剪断之前弹簧的弹性势能；

（3）小车的质量M。

【答案】（1）；（2）；（3）M＝2kg

【解析】

【详解】（1）物块B在最高点时，有

b到d由动能定理可得

在b点有

联立以上方程可得

（2）由动量守恒定律可得

由能量守恒可得

联立以上方程可得

（3）A滑到小车左端时与小车有共同速度v，由动量守恒定律可得

由能量守恒可得

联立以上方程可得

M＝2kg

18. 如图所示，在y轴左侧存在竖直向下的匀强电场，电场强度大小为，y轴右侧至区域（y方向无限长）有垂直向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，与y轴的距离为，在点有一粒子发射器，可以垂直于磁场，向磁场区域发射带正电的粒子。已知粒子的质量为，电荷量为，重力不计。

（1）若发射器沿轴正方向发射粒子，发射速率为，求粒子打到轴上的位置到O点的距离；

（2）若发射器沿与y轴负半轴成发射粒子，为使所发射的粒子不从边界射出，求发射的最大速度和粒子在磁场中运动的时间。

【答案】（1）；（2），

【解析】

【详解】（1）粒子轨迹如图所示

粒子从点进入磁场做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力

解得

粒子进入电场后做类平抛运动，则有

联立解得

（2）粒子恰好不从边界射出，轨迹与相切，如图所示

由几何关系可得

解得

由洛伦兹力提供向心力

解得

由周期

粒子在磁场中转过的圆心角为，则粒子的运动时间为