2022芜湖繁昌皖江中学高二下学期期末物理试题含解析

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皖江中学2021~2022学年第二学期高二期末检测物理一、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题只有一个选项正确，第9~12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. 关于无线电波的发射和接收，下列说法正确的是（　　）A. 天波是无线电波传播的唯一方式B. 音频信号应经调制以后发射，调频是调制的唯一方式C. 手机接收的信号属于微波段的无线电波D. 无线电波的发射过程必须使信号产生电谐振【答案】C【解析】【详解】A．无线电波的传播方式有天波、地波和直线传播三种方式，选项A错误；B．音频信号应经调制以后发射，而调制有调频和调幅两种，选项B错误；C．手机接收的信号属于微波段的无线电波，选项C正确；D．电磁波的发射过程中，一定要对低频输入信号进行调制，用开放电路发射，无线电波在接受过程中要产生电谐振，选项D错误。故选C。2. 2022年2月20日，第24届冬季奥林匹克运动会闭幕，北京冬奥会成为历史上首届100％使用光伏风电等绿色电能的奧运会。利用风能发电的某旋转电枢式发电机产生的感应电动势为，若叶片带动发电机的转速增加到原来的2倍，其他条件不变，则感应电动势为（　　）A.  B. C  D. 【答案】A【解析】【详解】由感应电动势瞬时值表达式为可知ω1=100πrad/s感应电动势最大值为若叶片带动发电机的转速增加到原来的2倍，角速度是ω2=200πrad/s电动势最大值也增加到原来的2倍，电动势最大值为    则其感应电动势为A正确，BCD错误。故选A。3. 已知地球与X星球的质量之比为，半径之比为，不考虑地球及星球自转的影响，则同一单摆在地球和X星球的振动周期之比为（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】B【解析】【详解】对于处在星体表面的物体，万有引力近似等于重力，即解得因此地球和X星球的重力加速度之比为，又由单摆的周期公式所以同一单摆在地球和X星球的振动周期之比为，B正确，ACD错误。故选B。4. 关于涡流、互感和自感、电磁阻尼和电磁驱动，下列说法正确的是（　　）A. 变压器的铁芯不用整块的硅钢铁芯，其目的是为了增大涡流B. 微安表的表头在运输时要把两接线柱短接，其原理属于电磁驱动C. 自感现象不是电磁感应现象，自感电动势的方向总是与原电流的方向相反D. 互感现象和自感现象说明了磁场具有能量，互感现象是变压器工作的基础【答案】D【解析】【详解】A．涡流要损耗能量，变压器的铁芯不用整块的硅钢铁芯，其目的是为了减小涡流，选项A错误；B．微安表两接线柱连接后由于电磁阻尼变得极大，运输时线圈不再容易摆动，可以防止指针打坏，选项B错误；C．自感现象是特殊的电磁感应现象，自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化，当电流增大时，自感电动势与原来电流方向相反，当电流减小时，自感电动势的方向与原来电流方向相同，选项C错误；D．自感现象和互感现象产生时，电能与磁场能发生了转化，说明磁场具有能量，变压器工作原理是互感，选项D正确。故选D。5. 如图所示是回旋加速器装置示意图，是半圆形金属盒，D形盒的缝隙处接交流电源U，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，现要增大带电粒子从回旋加速器射出时的动能，下列方法可行的是（　　）
 A. 增大磁场磁感应强度 B. 增大交流电源电压C. 减小D形盒的半径 D. 减小狭缝间的距离【答案】A【解析】【详解】交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子经电场加速，经磁场回旋，由得可见粒子获得的最大动能由磁感应强度B和D形盒半径R决定，与交流电源电压无关，增大磁场磁感应强度和D形盒的半径，可以增加粒子的动能；只有选项A正确。故选A。6. 如图所示，一匀强磁场磁感应强度，磁场方向垂直纸面向外，在磁场中有一个用比较软的均匀金属导线制成的单匝闭合长方形线圈abcd，线圈的面积，电阻。现同时在ab的中点向上、cd的中点向下拉动线圈，线圈的两侧在时间内合到一起，则线圈在上述过程中（　　）A. 磁通量的变化量为B. 感应电动势的平均值为C. 感应电流的平均值为，感应电流的方向为逆时针D. 通过导线横截面的电荷量为【答案】C【解析】【详解】A．磁通量的变化量A错误；B．感应电动势的平均值B错误；C．感应电流的平均值根据楞次定律知，感应电流的方向为逆时针， C正确；D．通过导线横截面的电荷量D错误。故选C。7. 如图所示，圆形导管用非磁性材料制成，导电液体在管中向左流动，导电液体中的自由电荷（正、负离子）在洛伦兹力作用下会发生纵向偏转，使得a、b间出现电势差，形成电场，当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间电势差就保持稳定，测得圆形导管直径为d、平衡时ab间电势差为U、磁感应强度大小为B，单位时间内流过导管某一横截面的导电液体的体积称为液体流量，则下列说法正确的是（　　）A. a点电势比b点电势高，液体流量为B. a点电势比b点电势高，液体流量为C. a点电势比b点电势低，液体流量为D. a点电势比b点电势低，液体流量为【答案】D【解析】【详解】根据左手定则和平衡条件，带正电的离子向下偏转，则判断a、b电势高低得，a点电势比b点电势低，导管的横截面积设导电液体的流速为v，自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时有可得液体流量故选项D。8. 某乡村学校在距学校较远的地方修建了一座小型水电站，输电电路如图所示，发电机输出功率为9kW，输出电压为500V，输电线的总电阻为，允许线路损耗的功率为输出功率的。不计变压器的损耗，乡村学校需要220V电压时，升压变压器原、副线圈的匝数比和降压变压器原、副线圈的匝数比分别为（　　）A. ， B. ，C. ， D. ，【答案】D【解析】【详解】由%得则升压变压器原、副线圈匝数比输电线上电压损失故降压变压器输入电压故降压变压器原、副线圈匝数比ABC错误；D正确。故选D。9. 如图所示为一列沿x轴传播的简谐横波在时刻的波形图。图中质点P在时刻恰好处于波谷，则下列说法正确的是（　　）A. 质点P从时刻到图示位置一定运动了个周期的时间B. 如果波沿x轴负方向传播，质点P图示时刻向y轴负方向运动C. 如果波沿x轴负方向传播，最小的传播速度为1m/sD. 如果波沿x轴正方向传播，0～1s内质点P经过的最短路程为15cm【答案】CD【解析】【详解】A．因运动的时间与周期关系不明确，波的运动方向也不明确，所以不能认为质点P从波谷到图示平衡位置一定运动了，A错误；B．由同侧原理，如果波沿x轴负方向传播，质点P在图示时刻沿y轴正方向运动，B错误；C．如果波沿x轴负方向传播，则由图可知波长为4m可得所以最小速度为1m/s，C正确；D．由于振动的质点在任意一个周期内质点的路程都是，所以周期越小，在相等的时间内质点的路程越大，所以当周期最大时，路程最小；由于波沿x轴正方向传播，故当时，周期最大，最大周期为，所以1s等于四分之三个周期；由于时刻质点P位于负最大位移处，所以在个周期内的路程为D正确。故选CD。10. 质谱仪又称质谱计，是分离和检测不同同位素的仪器。如图所示为质谱仪的工作原理简化示意图，从粒子源O出来时的粒子速度很小，可以看作初速度为零，粒子经过电场加速后由M点垂直进入有界的垂直纸面向里的匀强磁场中，最后达到N点出口，测得M点到N点的距离为L，带电粒子的电荷量和质量的比值为k。不计粒子重力，则（　　）
 A. 粒子一定带正电 B. 粒子一定带负电C. L越大，k一定越小 D. L越大，k一定越大【答案】AC【解析】【详解】AB．根据左手定则，知粒子带正电，故A正确，B错误；CD．根据半径公式知又联立解得知L越大，电荷量和质量的比值k越小，故C正确，D错误。故选AC。11. 图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比，输入端M、N所接的正弦式交变电压u随时间t的变化关系如图乙所示。为定值电阻，为滑动变阻器，两电压表均为理想交流电表，下列判断正确的（　　）A. 电压表V1的示数为B. 电压表V2的示数为C. 若将变阻器的滑片P向上滑动，V2示数变大D. 若将变阻器的滑片P向下滑动，V1示数不变【答案】AD【解析】【详解】A.电压表V1测的是原线圈电压，也就是输入电压，正弦式交流电的有效值是峰值的倍，所以电压表V1的示数是，选项A正确；B.因原、副线圈匝数比为，所以副线圈两端电压为，电压表V2测的是两端电压，应该小于，选项B错误；C.若将变阻器的滑片P向上滑动，电阻减小，阻值不变，分得的电压变小，V2减小，选项C错误；D.若将变阻器的滑片P向下滑动，电压表V1测的是原线圈电压，也就是输入电压，V1不变，选项D正确。故选AD。12. 如图所示，两根足够长的平行的光滑金属导轨放置在水平面内，导轨电阻不计，间距为，导轨间电阻。匀强磁场垂直导轨平面向下，磁感应强度大小。在导轨上有一金属棒PQ，其接入电路的电阻，金属棒与导轨垂直且接触良好，在PQ棒上施加水平拉力使其以速度向右匀速运动，则下列说法正确的是（　　）
 A. 金属棒PQ产生的感应电动势为B. 通过电阻R的电流大小为C. 水平拉力的大小为D. 金属棒P、Q两点间的电势差为【答案】BC【解析】【详解】A．金属棒PQ产生的感应电动势代入数值得A错误；B．通过电阻R的电流大小代入数值得B正确；C．金属棒PQ受到的安培力金属棒PQ做匀速直线运动则C正确；D． P、Q两点间的电势差代入数值得D错误。故选BC。二、实验题：本题共2小题，共14分。13. 某实验小组的同学利用单摆测量了当地的重力加速度，实验时进行了如下操作：a.让细线穿过小球上的小孔，制成一个单摆；b.将单摆上端固定在铁夹上，使摆球自由下垂；c.用毫米刻度尺测出线长（准确到mm），并用游标卡尺测出小球的直径d，则摆长为；d.将摆线拉开一个角度，角度小于5°，由静止释放摆球，用秒表记录单摆完成30次（或50次）全振动的时间，求出周期；e.改变摆长，重复d操作，记录多组实验数据。回答下列问题：（1）步骤c中，游标卡尺读数如图甲所示，则摆球的直径为___________mm；（2）步骤d中，开始计时时，摆球的位置应在___________（填“最高点”或“最低点”），该小组的同学用秒表记录了50次全振动的时间，如图乙所示，秒表的读数为___________s；（3）同学利用步骤e中的实验数据描绘出了图像，如图丙所示，由图像可知，当地的重力加速度大小g=___________（结果保留两位小数）。【答案】    ①. 18.6    ②. 最低点    ③. 95.1    ④. 9.86【解析】【详解】解：（1）[1]游标卡尺主尺读数为18mm，游标尺的第6个刻度线与主尺的某刻度线对齐，读数为6×0.1mm=0.6mm因此摆球的直径为（2）[2]摆球经过最低点时小球速度最大，容易观察和计时。[3]由图乙所示秒表可知，分针示数为60s，秒针示数为35.1s，秒表读数（3）[4]由单摆的周期公式得由图像可得可解得14. 某实验小组的同学为了验证“动量守恒定律”，利用了如图所示的装置完成了实验，将圆轨道固定在水平面上，调节桌面的高度和斜槽，使得斜槽末端水平时刚好与圆轨道的最高点在同一水平面内，且末端刚好与轨道的最低点在同一竖直线上，通过多次实验得到的平均落地点如图所示，已知甲、乙两球的质量分别为。
 请回答下列问题：（1）两小球的质量关系为_______（填“＞”“＝”或“＜”）；（2）在斜槽的末端放上乙球后，两球碰后均落在圆轨道上，甲球的落点为_______，乙球的落点为_______；（均填“a”“b”或“c”）（3）如果已知圆轨道的半径为R，为了完成验证还需测量的物理量为_______；A．a点与斜槽末端连线与竖直方向的夹角     B．b点与斜槽末端连线与竖直方向的夹角C．c点与斜槽末端连线与竖直方向的夹角     D．斜槽末端到水平面的高度（4）如果两球碰撞过程中的动量守恒，则关系式_______成立。（用已知量和测量量表示）【答案】    ①. ＞    ②. c    ③. a    ④. ABC    ⑤. 【解析】【详解】（1）[1]为了防止两球碰后甲球出现反弹现象，入射球甲的质量一定要大于被碰球乙的质量，即；（2）[2][3]由碰撞规律可知，碰后被碰球的速度最大，入射球的速度最小，则结合图可知，碰后甲球的落点为c，乙球的落点为a；（3）[4]验证动量守恒时，应求出两球碰撞前后离开斜槽末端瞬间的速度，由平抛运动的规律可知应测量出平抛运动的水平位移和竖直位移，结合图可知需要测量的物理量为ABC；（4）[5]未放乙球时，甲球离开斜槽末端的速度为又整理得同理碰后甲、乙两球的速度分别为若碰撞过程动量守恒，则整理得三、解答或论述题：本题共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。15. 如图所示，匀强磁场中有一个用软导线制成的单匝闭合线圈，线圈平面与磁场垂直．已知线圈的面积S=0.3m2、电阻R=0.6Ω，磁场的磁感应强度B=0.2T.现同时向两侧拉动线圈，线圈的两边在Δt=0.5s时间内合到一起．求线圈在上述过程中（1）感应电动势平均值E；（2）感应电流的平均值I，并在图中标出电流方向；（3）通过导线横截面的电荷量q．
 【答案】（1）E=0.12V；（2）I=0.2A（电流方向见图） ；（3）q=0.1C【解析】【详解】（1）由法拉第电磁感应定律有：感应电动势的平均值磁通量的变化解得：代入数据得：E=0.12V；（2）由闭合电路欧姆定律可得：平均电流代入数据得I=0.2A由楞次定律可得，感应电流方向如图：
 （3）由电流的定义式可得：电荷量q=I∆t代入数据得q=0.1C．16. 如图所示，清澈的湖面下S处有一条小鱼（视为质点），S到水面的距离，已知水的折射率为。求：（当很小时，）（1）在鱼正上方向的水面上看到鱼的视深；（2）在湖面上能看到鱼的水域面积的半径。（结果可保留根号）【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）在鱼正上方向的水面上看到鱼时，光路如图所示由折射定律可知由几何关系可知解得（2）当从S发出的光在N点处发生全反射时，有则解得17. 如图所示，在坐标系所在的平面内，在第I、IV象限内有垂直坐标平面向里的匀强磁场，在第II象限内有沿x轴负方向的匀强电场。在x轴上C点沿y轴正方向发射一质量为m、电荷量为的带负电粒子，粒子速度为，C点坐标为，粒子从y轴上的D点离开电场，D点坐标为，粒子经磁场后再次到达y轴时刚好从坐标原点O处经过，不计粒子重力。求：（1）匀强电场的场强E的大小和匀强磁场的磁感应强度B的大小；（2）粒子从C点运动到O点经历的时间；（3）若让该粒子从x轴上的任意位置沿y轴正方向以速度发射，求它第二次通过y轴时的纵坐标。【答案】（1）；；（2）；（3）【解析】【详解】（1）粒子在电场中做类平抛运动，设经历时间为，则竖直方向水平方向整理得设粒子离开电场时速度大小为v，与y轴夹角为，则设粒子在磁场中做圆周运动的半径为R，则整理得（2）由（1）可知所以粒子在磁场中运动的时间故解得（3）设坐标为，粒子发射时，第一次经过y轴时纵坐标为，速度方向与y轴夹角为，由（1）可知设粒子在磁场中做圆周运动的半径为r，粒子第2次经过y轴时，纵坐标为，由几何关系知联立解得即粒子第2次经过y轴时，从坐标原点经过。