2022北京昌平区高二下学期期末物理试题含解析

昌平区2021-2022学年第二学期高二年级期末质量抽测

物理试卷

第一部分

本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。

1. 以下运动中加速度大小和方向都变化的是（　　）

A. 简谐振动 B. 匀速圆周运动

C. 平抛运动 D. 匀速直线运动

【答案】A

【解析】

【详解】A．做简谐运动的物体所受合外力的大小和方向是变化的，则加速度的大小和方向都变化，故A正确；

B．做匀速圆周运动的物体所受合力大小不变，始终指向圆心，则加速度的大小不变，方向变化，故B错误；

C．平抛运动是仅受重力的运动，加速度的大小和方向都不变，故C错误；

D．匀速直线运动的加速度为零，故D错误。

故选A。

2. 如图所示为一束红光经过狭缝装置得到的图样，下列说法正确的是（　　）

A. 图为干涉图样 B. 图为衍射图样

C. 只减小狭缝宽度，中央亮纹会变窄 D. 只将红光换成蓝光，中央亮纹会变宽

【答案】B

【解析】

【详解】AB．由题图可以看到，其条纹的特点是中央条纹最宽最亮，且条纹间距不相等，所以图为衍射图样，而不是干涉图样，故A错误，B正确；

CD．由衍射图样的特征可知，中央亮条纹的宽度与入射光的波长和单缝宽窄有关，入射光波长越长，单缝越窄，中央亮条纹的宽度越大，而红光的波长比蓝光的波长要长，故CD错误。

故选B。

3. 如图为气体速率分布图，纵坐标表示该速率的分子占总分子数的百分比，图线下的面积为，图线下的面积为，下列说法正确的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】AB．由图可知，T2中速率大分子占据的比例较大，则说明T2对应的平均动能较大，故T2对应的温度较高，，故A错误，B正确。

CD．曲线下的面积表示分子速率从0-∞所有区间内分子数的比率之和，均为1，相等，即，故CD错误；

故选B。

4. 一定质量的理想气体从状态a开始，经历两个状态变化过程，先后到达状态b和c，其状态变化过程的p-V图线如图所示。下列说法正确的是（　　）

A. 从a到b，气体的温度升高

B. 从a到b，气体分子热运动的速率不变

C. 从b到c，气体对外界做功，内能减少

D. 从b到c，气体从外界吸收热量，内能增加

【答案】D

【解析】

【详解】AB．从a到b，体积不变，压强减小，所以气体的温度降低，气体分子热运动的速率减小，故AB错误；

CD．从b到c，压强不变，体积增大，则气体对外界做功，温度升高，内能增大，由知气体从外界吸收热量，故C错误，D正确。

故选D。

5. 如图所示，取一条较长的软绳，用手握住O点连续上下抖动，在绳上形成一列简谐横波，某一时刻绳上a、b、c三个质点均处于平衡位置。已知O点完成一次全振动所用的时间为T。下列说法正确的是（　　）

A. a、b两质点间的距离等于波长 B. a、b两质点振动方向时刻相反

C. 再经，b质点将到达波峰位置 D. 再经，b质点将运动到c质点位置

【答案】B

【解析】

【详解】A．O点完成一次全振动所用的时间为T。在一个周期内振动传播的距离等于波长，即a、c两质点间的距离等于波长，a、b两质点间的距离等于半个波长，A错误；

B．由波的传播规律，a、b两质点间的距离等于半个波长，由上下坡特点可知，a、b两质点振动方向时刻相反，B正确；

C．由题意可知，该波沿水平向右方向传播，此时质点b从平衡位置向下振动，再经，b质点将到达波谷位置，C错误；

D．参与波传播的质点，只在各自的平衡位置附近振动，不会随波传播的方向移动，D错误。

故选B。

6. 如图所示，用激光笔从A点照射半圆形玻璃砖的圆心O点，发现有OB、OC两条细光束。当入射光束AO绕O点顺时针转动小角度，OB、OC也会随之转动。则（　　）

A. 光束OB顺时针转动的角度等于 B. 光束OC逆时针转动的角度小于

C. 光束OB逐渐变亮 D. 光束OC逐渐变亮

【答案】D

【解析】

【详解】A．由图可知，OB为折射光线，光从光密介质到光疏介质，入射角小于折射角，当入射光束AO绕O点顺时针转动，OB为折射光线也顺时针转动，但转动的更快，所以光束OB顺时针转动的角度大于，故A错误；

B．由图可知，光束OC为反射光线，转动方向与入射光线相反，但转动快慢相同，故B错误；

CD．当入射光线AO转动到一定程度时，入射角等于临界角，发生全发射，折射光线会消失，这一过程中，折射光线变暗，反射光线变亮，故C错误，D正确。

故选D

7. 分子势能随分子间距离r变化的图像如图所示，取r趋于无穷大时为零，若甲分子固定在坐标原点O处，乙分子从处由静止释放运动到的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 当时，分子引力与分子斥力大小相等

B. 当时，分子引力大于分子斥力

C. 从到分子力对乙做正功，分子势能减少

D. 从到分子力对乙做负功，分子势能减少

【答案】C

【解析】

【详解】B．为平衡位置，分子引力等于斥力，B错误；

A．当时，分子力表现为斥力，分子斥力大于分子引力，A错误；

C．从到，分子力为引力，分子力对乙做正功，分子势能减小，C正确；

D．从到，分子力为斥力，分子力对乙做负功，分子势能增大，D错误；

故选C。

8. 某同学在探究变压器原、副线圈电压规律时，自己绕制了两个线圈，套在可拆变压器的铁芯上，组成了一个新变压器，如图所示。原线圈连接到学生电源的交流输出端并保持电压不变，副线圈接灯泡，灯泡正常发光。若将该变压器视为理想变压器，不考虑导线电阻，下列说法正确的是（　　）

A. 适当增加原线圈的匝数，灯泡会变暗

B. 适当增加原线圈的匝数，灯泡会变亮

C. 将一定值电阻与灯泡并联，灯泡会变暗

D. 将一定值电阻与灯泡并联，灯泡会变亮

【答案】A

【解析】

【详解】AB．根据变压器电压匝数关系有

可知，当原线圈两端电压一定时，增加原线圈的匝数，副线圈两端电压减小，则灯泡会变暗，A正确，B错误；

C．将一定值电阻与灯泡并联时，根据电压匝数关系，副线圈两端电压不变，灯泡两端电压不变，则灯泡亮度不变，CD错误。

故选A。

9. 如图所示，一个轻质弹簧下端挂一小球，小球静止。现将小球向下拉动距离A由静止释放并开始计时，小球在竖直方向做简谐运动，周期为T。下列说法正确的是（　　）

A. 该弹簧振子的振幅为2A B. 经时间，小球向上运动的距离小于

C. 时刻，小球的速度和加速度均最大 D. 如果A少量增大，周期T也将增大

【答案】B

【解析】

【详解】A．该弹簧振子的振幅为A，故A错误；

B．内小球的平均速度小于的平均速度，故在内小球向上运动的距离小于，故B正确；

C．时刻，小球位于平衡位置，速度最大，加速度为零，故C错误；

D．弹簧振子的周期与振幅无关，所以如果A少量增大，周期T不变，故D错误。

故选B。

10. 摆动是生活中常见的一种运动形式，如钟摆的运动、秋千的运动都是摆动。如图所示为某同学荡秋千情景，该同学的质量为m，重力加速度为g。秋千在摆动过程中，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A. 最低时，秋千对该同学的作用力等于mg

B. 最低时，秋千对该同学的作用力小于mg

C. 最高时，该同学的速度和加速度均为零

D. 最高时，该同学的速度为零，加速度小于g

【答案】D

【解析】

【详解】AB．最低时，设某同学的速度为v，则

可知秋千对该同学的作用力大于mg。给AB错误；

CD．最高时，该同学的速度为零，设绳与竖直方向上的夹角为，垂直绳方向有

解得

故C错误，D正确。

故选D。

11. 如图所示，有一只小船停靠在湖边码头，一位同学想用一个卷尺粗略测定它的质量，进行了如下操作：首先测量船长为L；然后轻轻从船尾上船，走到船头停下，而后轻轻下船，测出船相对码头后退的距离d、水的阻力忽略不计。要想达到实验目的，该同学还只需测量（　　）

A. 当地的重力加速度 B. 从船头走到船尾所用时间

C. 自身的质量 D. 自身相对码头前进的距离

【答案】C

【解析】

【详解】由“人船模型”可知

所以要测出船的质量，需要测量人自身的质量。故C符合题意，ABD不符合题意。

故选C。

12. 2022年2月5日，北京冬奥会短道速滑项目在首都体育馆开赛，中国队以2分37秒348夺得混合团体冠军，比赛中“接棒”运动员（称为“甲”）在前面滑行，“交棒”运动员（称为“乙”从后面用力推前方“接棒”运动员完成接力过程，如图所示。假设交接棒过程中两运动员的速度方向均在同一直线上，忽略运动员与冰面之间的摩擦。在交接棒过程，下列说法正确的是（　　）

A. 乙对甲的作用力大于甲对乙的作用力

B. 甲、乙两运动员相互作用力的冲量之和一定等于零

C. 甲、乙两运动员相互作用力做功之和一定等于零

D. 甲、乙两运动员组成的系统动量和机械能均守恒

【答案】B

【解析】

【详解】AB．根据牛顿第三定律可知，两运动员之间的相互作用力大小相等，方向相反，且作用时间相等，根据

I=Ft

可知两运动员相互作用力的冲量大小相等，方向相反，冲量之和一定为零。故A错误；B正确；

C．两运动员相互作用时，相对地面的位移不一定相同，因此相互作用力的功之和不一定等于零。故C错误；

D．两运动员组成的系统动量守恒，但“交棒”运动员从后面用力推前方“接棒”运动员的过程中要消耗人体的化学能，转化为系统的机械能，则机械能不守恒。故D错误。

故选B。

13. 为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储罐中，电容C可通过开关S与电感L或电源相连，如图所示。当开关从a拨到b时，由电感L与电容构成的回路中产生振荡电流。当储罐中的液面上升时（　　）

A. 电容器的电容减小 B. 电容器的电容不变

C. LC回路的振荡频率减小 D. LC回路的振荡频率增大

【答案】C

【解析】

【详解】AB．根据平行板电容器的电容表达式有

当储罐中的不导电液体的液面上升时，相当于插入电介质，介电常数增大，则电容增大，AB错误；

CD．根据LC回路的振荡频率表达式有

可知，    电容增大，频率减小，C正确，D错误。

故选C。

14. 激光制冷技术在很多领域得到了广泛的应用。由分子动理论可知，分子或原子运动越激烈，物体温度越高。激光制冷的原理就是利用大量光子（光子说认为光是一份一份的，每一份为一个光子）阻碍原子运动，使其减速，从而降低物体的温度。如图所示，某时刻一个原子位于Oxyz坐标系的原点，两束完全相同的激光，沿x轴从相反的方向对原子进行照射。根据多普勒效应，当原子迎着光束的方向运动时，其接收到的光的频率会升高。当原子接收到的光的频率等于该原子的固有频率时，原子吸收光子的概率最大。下列说法正确的是（　　）

A. 为使原子减速，所用激光的频率应等于原子的固有频率

B. 为使原子减速，所用激光的频率应大于原子的固有频率

C. 假设原子可以吸收光子，当原子向x轴正向运动时，a激光可使原子减速

D. 假设原子可以吸收光子，当原子向x轴负向运动时，a激光可使原子减速

【答案】D

【解析】

【详解】设原子动量大小为，激光的光子动量大小为 ，因为原子动量需要减小为，则根据动量守恒定律

可知，为了使原子动量减小，激光的照射方向应与原子的运动方向相反。

根据多普勒效应，原子迎着光束的方向运动时，其接收到的光的频率会升高。当原子接收到的光的频率等于该原子的固有频率时，原子吸收光子的概率最大。则所用激光的频率应小于原子的固有频率。

故ABC错误，D正确。

故选D。

第二部分

本部分共6题，共58分。

15. 某同学做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，他先取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液；再用注射器吸取一段油酸酒精溶液，测量并计算出1滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积后，接下来又进行了下列操作：

①根据画有油膜形状玻璃板上的坐标方格，计算出油膜的面积；根据油酸的体积和面积计算出油酸分子的直径。

②在浅盘里倒入适量水，将适量的爽身粉均匀地撒在水面上。

③待油膜形状稳定后，将事先准备好的带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状。

④用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液，形成一块油膜。

（1）以上操作合理的顺序是___________（填写步骤前面的数字）。

（2）本实验需做一些理想化的近似，其中必要的是___________。

A.将在水面上的油膜视为单分子油膜

B.将油膜分子视为紧密排列的球形分子

C.将油酸酒精溶液视为纯油酸

（3）某同学取用的油酸酒精溶液的浓度为每溶液中有纯油酸6mL，用注射器测得1mL上述溶液有液滴50滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，在玻璃板上描出油酸的轮廓，形状如图所示。坐标纸中正方形小方格的边长为20mm。由此可知，每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为___________mL；估测油酸分子的直径为___________m（结果保留1位有效数字）。

【答案】    ①. ②④③①    ②. AB##BA    ③.     ④.

【解析】

【详解】（1）[1] 实验操作合理的顺序②④③①。

（2）[2]该实验中应做以下近似：油膜是呈单分子分布的，把油酸分子看成球形，分子之间没有空隙，紧密排列。故AB正确，C错误。故选AB。

（3）[3] 每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为

[4] 油酸面积为

油酸分子直径为

16. 某实验小组用如图所示装置做“用单摆测量重力加速度”实验。

（1）实验时除用到秒表、刻度尺外，还应该用到下列器材中的______（选填选项前的字母）；

A．长约1m的细线           B．长约1m的橡皮绳

C．直径约1cm的匀质铁球    D．直径约10cm的匀质木球

（2）在摆球自然悬垂的状态下，用米尺测出摆线长为l，用游标卡尺测得摆球的直径为d，则单摆摆长为______（用字母l、d表示）。将摆球拉离平衡位置小角度由静止释放，摆球通过平衡位置时开始计时并记数为“0”，再次回到平衡位置时记为“1”，……当记数数到“n”用时为t。则重力加速度可表示为______（用字母l、d、n、t等表示）；

（3）某同学做实验时，测量摆线长l后，忘记测量摆球直径，画出了图像，该图像对应下列图中的______图。

A. B.

C. D.

【答案】    ①. AC    ②.     ③.     ④. C

【解析】

【详解】（1）[1]AB．单摆的摆线要求质量轻，伸长可以忽略，长在1m左右，A正确，B错误；

CD．单摆的摆球要求质量大体积小，即密度大的，C正确，D错误。

故选AC；

（2）[2][3]单摆的摆长

根据周期公式

根据计时规律有

解得

（3）[4]根据（2）可得

图像为一次函数的线性关系，ABD错误，C正确。

故选C。

17. 如图所示，一个质量m=50kg的蹦床运动员，从离水平网面高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面高处。已知运动员与网接触的时间为，重力加速度g取。

（1）求运动员与网接触这段时间内动量的变化量；

（2）求网对运动员的平均作用力大小；

（3）蹦床时，运动员与网作用时通过“曲腿然后用力蹬网”动作使自己越蹦越高，请从物理学角度分析其中的道理。

【答案】（1），方向竖直向上；（2）1500N；（3）见解析

【解析】

【详解】（1）运动员触网前

运动员触网后

触网过程中动量的变化量

解得

方向竖直向上

（2）触网过程中，有动量定理有

解得

（3）运动员与网作用时通过“曲腿然后用力蹬网”增大网的弹性势能，在弹性势能转化为动能的过程中，增大运动员离网的速度，从而使自己越蹦越高。

18. 正方形线框在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴以角速度匀速转动，如图所示。线框边长为L，匝数为N，线框的总电阻为r，外电路的电阻为R，磁感应强度的大小为B。求：

（1）转动过程中产生的感应电动势的最大值Em；

（2）线圈转动过程中，图中电压表的示数U；

（3）从图示位置开始，线圈转过90°的过程中通过电阻R的电量q。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）感应电动势的最大值

（2）转动过程中，电压表的示数为有效值

又

联立可得

（3）设从图示位置开始，线圈转过所用时间为，此过程感应电动势的平均值为，电流的平均值为，根据

又

联立可得

19. 利用冲击摆可以测量子弹的速度大小。如图所示，长度为l的细绳悬挂质量为M的沙箱，质量为m的子弹沿水平方向射入沙箱并留在沙箱中，测出沙箱偏离平衡位置的最大角度为θ。自子弹开始接触沙箱至二者共速的过程中，忽略沙箱的微小偏离；沙箱上摆的过程中未发生转动，沙子漏出忽略不计。重力加速度为g。求：

（1）子弹射入沙箱后的共同速度大小v；

（2）子弹射入沙箱前的速度大小v0；

（3）若m << M，估算子弹射入沙箱过程中系统损失的机械能E。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）沙箱（含子弹）上摆角度θ的过程，据机械能守恒定律可得

解得子弹射入沙箱后的共同速度大小为

（2）子弹射入沙箱的过程，据动量守恒定律可得

mv0 = (m + M)v

联立解得子弹射入沙箱前的速度大小为

（3）子弹射入沙箱过程中，根据动量守恒定律可得

mv0 = (m + M)v

子弹射入沙箱过程中系统损失的机械能为

由于m << M，则有

20. 如图所示，将一小球从坐标轴原点O水平抛出，同时两束平行光分别沿着与坐标轴平行的方向照射小球，在两个坐标轴上留下了小球的两个“影子”，影子的位移和速度描述了小球在x、y两个方向的运动。不计空气阻力的影响。则：水平方向的“影子”做___________运动；竖直方向的“影子”做___________运动。

【答案】    ①. 匀速直线    ②. 自由落体

【解析】

【详解】[1][2] 水平方向的“影子”做匀速直线运动；竖直方向的“影子”做自由落体运动。

21. 如图所示，一小球在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，一束水平方向的平行光照在小球上，在竖直平面上生成了小球的投影，投影以为中心、在A、B间往复运动。已知小球做匀速圆周运动的半径为R，角速度为。

a．求出小球投影的振幅A和周期T：

b．取点为平衡位置，竖直向上为正方向，小球运动到P点开始计时，求出小球投影的位移x随时间t变化的关系式；并由此说明小球投影的运动规律。

c．在图（甲）和（乙）所示的坐标系中分别画出小球从P点开始计时运动一周的过程中其投影的v-t图像和a-t图像。

【答案】a．；；b．；见解析；c．见解析

【解析】

【详解】a．由图可以看出，小球投影的振幅

小球投影的周期与小球做圆周运动的周期相同，周期为

b．取点为平衡位置，竖直向上为正方向，小球运动到P点开始计时，则小球投影的位移

由上式可知，小球投影的位移随时间t做正弦规律的变化，这类似于弹簧振子的运动，是简谐运动，则小球投影由到A做加速度增大的减速运动；由A到做加速度减小的加速运动；由到B做加速度增大的减速运动；由B到做加速度减小的加速运动；

c．小球从P点开始计时，则速度的投影为

所以速度投影的图像为

投影加速度为

所以加速度投影的图像为