2021-2022学年广东省深圳市盐田高级中学高二（下）期中物理试题含解析

2021—2022学年第二学期期中考试盐田高级中学高二物理试卷

考试时间：75min              总  数：100分

测试内容：必修三、电学实验； 选择性必修三、全部；选择性必修二、第一章、第二章中第一节。

一、选择题：（1—7题为单选题，每题4分；8—11题为多选题，每题6分。  28+24=52分）

1. 如图，电路中所有元件完好。当光照射光电管时，灵敏电流计指针没有偏转，其原因是（　　）

A. 电源的电压太大 B. 光照的时间太短

C. 入射光的强度太强 D. 入射光的频率太低

【答案】D

【解析】

【详解】A．如图所示，电源正负极的连接使得光电子在电场中做加速运动，故无论电源电压多大不会让灵敏电流计指针没有偏转，A错误；

B．光电效应的发生是瞬间的，与入射光的照射时间无关，B错误；

CD．灵敏电流计指针未发生偏转，可能是未发生光电效应现象，即入射光的频率小于金属的截止频率（入射光的波长大于金属的极限波长），与光照强度无关，C错误，D正确。

故选D。

2. “嫦娥五号”返回器于2020年12月带回1731克月球土壤，月球土壤富含的氦元素是理想的热核反应原料，其核反应方程为，则（　　）

A. 该核反应类型为重核裂变 B. X为质子

C. 该核反应可在常温下发生 D. X为中子

【答案】B

【解析】

【详解】AC．热核反应指的是轻核聚变，需要很高的温度才能发生，故AC错误；

BD．由电荷数守恒和质量数守恒，可推出X的电荷数为1，质量数为1，则X为质子，故B正确，D错误；

故选B。

3. 下列说法正确的是（　　）

A 气体吸热后温度一定升高

B. 热量一定从内能多的物体传递到内能少的物体上

C. 随着分子间距增大，分子间引力和斥力均减小，分子势能也在不断减小

D. 液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离

【答案】D

【解析】

【详解】A．气体吸热时如果同时对外做功，则其内能可能不变，也可能减小，温度不一定升高，A错误；
B．热量能自发地从温度高的物体传递到温度低的物体，而不一定从内能大的传递到内能少的物体，B错误；
C．随着分子间距增大，分子间引力和斥力均减小，若分子力表现为引力，分子势能在增加，C错误；
D．液体表面分子比较稀疏，分子间距离大于液体内部分子间的距离，D正确。

故选D。

4. 关于下列四幅图的说法正确的是（　　）

A. 甲图中A处能观察到大量闪光点，B处能看到较多的闪光点，C处观察不到闪光点

B. 乙图中1为α射线，它的电离作用很强可消除静电

C. 丙图中处于基态的氢原子能吸收能量为10.4eV的光子而发生跃迁

D. 丁图为核反应堆示意图，它是利用铀核聚变反应所释放的能量

【答案】B

【解析】

【详解】A．甲图中A处能观察到大量的闪光点，B处能看到较多的闪光点，在C处也可以观察到很少的闪光点，故A错误；

B．根据左手定则可知，1带正电，为α射线，电离作用很强，可消除静电，故B正确；

C．氢原子吸收光子的能量发生跃迁，吸收的光子能量需等于两能级间的能级差，氢原子从基态跃迁到n=2能级，需要吸收的能量最小，吸收的能量为

-3.4eV-（-13.6eV）=10.2eV

即受10.2eV光子照射，氢原子可以从基态跃迁到n=2能级，10.4eV的光子不能被吸收，不能发生跃迁，故C错误；

D．丁图为核反应堆示意图，它是利用铀核裂变反应所释放的能量，故D错误。

故选B

5. 如图所示，在通有电流I的长直导线附近有一矩形线圈ABCD， 线圈与导线始终在同一平面内。当直导线中电流突然增加，则线圈将（　　）

A. 向左运动

B. 向右运动

C. 围绕着直导线转动

D. 因直导线中电流方向未知，则可能向左也可能向右

【答案】B

【解析】

【详解】若长直导线中的电流方向向上，根据安培定则可知，长直导线电流产生的磁场方向垂直向里穿过线圈，电流突然增加，则穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律可知，线圈中产生逆时针方向的感应电流，根据左手定则可知，边与边受到的安培力相互抵消，边受到向右的安培力，边受到向左的安培力，但所在位置的磁场比边所在位置的磁场强，故整个线圈受到的安培力合力向右，线圈将向右运动；

若长直导线中的电流方向向下，根据安培定则可知，长直导线电流产生的磁场方向垂直向外穿过线圈，电流突然增加，则穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律可知，线圈中产生顺时针方向的感应电流，根据左手定则可知，边与边受到的安培力相互抵消，边受到向右的安培力，边受到向左的安培力，但所在位置的磁场比边所在位置的磁场强，故整个线圈受到的安培力合力向右，线圈将向右运动；

综上可知，线圈将向右运动，B正确，ACD错误；

故选B。

6. 下列说法正确的是（　　）

A. 空调制冷时把热量从低温物体传递到高温物体是自发的

B. 外界对物体做功，物体内能一定增加

C. 知道水的摩尔质量和水分子质量，可以计算出阿伏加德罗常数

D. 普通液晶显示器亦可在超低温严寒地区工作

【答案】C

【解析】

【详解】A．空调制冷时把热量从低温物体传递到高温物体不是自发的，要消耗电能，选项A错误；

B．外界对物体做功，若气体放热，则物体内能不一定增加，选项B错误；

C．用水的摩尔质量除以水分子质量可得阿伏加德罗常数，选项C正确；

D．液晶是一种特殊的物态，普通液晶显示器在严寒地区不能工作，是因为物质的液晶态是在一定温度范围内，故D错误。

故选C。

7. 如图，弹簧测力计下挂有一单匝正方形线框，线框边长为L，质量M，线框上边水平且处于垂直纸面向内匀强磁场中，线框通有如图方向电流，且线框处于静止状态，若此时弹簧测力计示数大小为F，已知该线框单位长度自由电子个数为n，重力加速度为g，则电子定向移动对应的洛仑兹力大小为（　　）

A. F-Mg B. Mg-F C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】线框受到竖直向下的重力、竖直向上的安培力和弹力，则有

而线框中的安培力是由nL个电子受到的洛伦兹力的合力，所以

解得

故ABC错误，D正确。

故选D。

8. 以下有关物理学史实描述正确的有（　　）

A. 爱因斯坦的光电效应方程体现出能量守恒思想

B. 康普顿指出光子的动量P、波长、普朗克常量h三者之间的关系：

C. 玻尔的基本假设成功的解释了各种原子光谱

D. 天然放射线现象说明了原子的有核结构

【答案】AB

【解析】

【详解】A．爱因斯坦的光电效应方程体现出能量守恒思想，故A项正确；

B．1918至1922年康普顿发现康普顿效应，指出光子的动量P、波长、普朗克常量h三者之间的关系：，故B项正确；

C．波尔的原子理论只能解释氢原子光谱，不能解释其它原子光谱，故C项错误；

D．天然放射线现象说明了原子核有复杂结构，粒子散射实验说明原子的有核结构，故D项错误。

故选AB。

9. 如图所示，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。则下列说法正确的是（　　）

A. B状态的温度最高 B. A到B对外膨胀做功同时吸收热量

C. B到C做等温变化 D. 状态A与状态C内能相同

【答案】AB

【解析】

【详解】AC．设图像中纵轴每一小格代表的压强为，横轴每一小格代表的体积为，可知

，

，

根据理想气体状态方程可得

由于

可得

A正确，C错误；

D．由于

可知状态A的内能大于状态C的内能，D错误；

B．由图像可知，从状态A到状态B，气体的体积增大，气体对外界做功，即外界对气体做负功，由于

可知状态B的内能大于状态A的内能，根据热力学第一定律可知，从状态A到状态B气体从外界吸热，B正确；

故选AB。

10. 如图甲所示为电流天平，图乙为电流天平的电路连接图，它可以用来研究通电导体在磁场中受到的安培力与哪些因素有关。实验时，先断开、，调节等臂天平横梁，使指针指到刻度盘中央位置；然后闭合并在励磁线圈中通入电流，线圈内部产生匀强磁场；闭合并给横梁上的E型导线通入电流，此时磁场对通电E型导线产生安培力作用，破坏了横梁的平衡，使指针向右偏转，这时在砝码钩上挂质量为m的砝码，使天平恢复平衡。已知重力加速度为g，不计E型导线电阻。下列说法正确的是（　　）

A. 天平平衡时，E型导线受到的安培力大小为

B. 天平平衡后，若仅将滑动变阻器的滑片向上移动，指针向右偏

C. 天平平衡后，若仅将滑动变阻器的滑片向上移动，指针向右偏

D. 天平平衡后，若仅将开关拨到2，指针向左偏

【答案】AD

【解析】

【分析】

【详解】A．由题意，在砝码钩上挂质量为m的砝码，天平恢复平衡，所以，E型导线受到的安培力大小为，故选项A正确；

B．天平平衡后，若将滑动变阻器的滑片向上移动，则励磁线圈中电流变小，所以，E型导线受到的安培力变小，因此指针向左偏，故选项B错误；

C．天平平衡后，若将滑动变阻器滑片向上移动，则通过E型导线的电流变小，所以，E型导线受到的安培力变小，因此指针向左偏，故选项C错误；

D．天平平衡后，若将开关拨向2，由于不计E型导线电阻，所以通过E型导线的电流大小不变，但导线长度变短，所以，E型导线受到的安培力变小，因此指针向左偏，故选项D正确。

故选AD。

11. 如图所示，在光滑的绝缘水平桌面上，有一质量均匀分布的细圆环，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。圆环的半径为R，质量为m。令此圆环均匀带上正电荷，总电量为Q。当圆环绕通过其中心的竖直轴以角速度ω沿图中所示方向匀速转动时（假设圆环的带电量不减少，不考虑环上电荷之间的作用），下列说法正确是（　　）

A. 圆环匀速转动形成的等效电流大小为

B. 圆环受到的合力大小为BQωR

C. 圆环内侧（Ⅰ区）的磁感应强度大于外侧（Ⅱ区）的磁感应强度

D. 将圆环分成无限个小段，每小段受到的合力都背离圆心，所以圆环有向外扩张的趋势

【答案】CD

【解析】

【详解】A．圆环匀速转动形成的等效电流大小为

选项A错误；

BD．将圆环分成无限个小段，由左手定则可知，每小段受到的合力都背离圆心，所以圆环受合力为零，圆环有向外扩张的趋势，选项B错误，D正确；

C．根据安培定则，圆环转动时的等效电流产生的磁场在圆环内部垂直圆环向里，在圆环外部产生的磁场方向向外，由磁场的叠加可知，圆环内侧（Ⅰ区）的磁感应强度大于外侧（Ⅱ区）的磁感应强度，选项C正确。

故选CD。

二、实验题：（6+10=16分）

12. 某同学用伏安法测一节干电池电动势和内阻，现备有下列器材：

A．被测干电池一节；                     

B．电流表：量程0～0.6 A，内阻

C．电流表：量程0～0.6 A，内阻约为

D．电压表：量程0～3 V，内阻未知

E．电压表：量程0～15 V，内阻未知

F．滑动变阻器：0～10 Ω，2 A

G．滑动变阻器：0～100 Ω，1 A

H．开关、导线若干

在伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差。在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。

①在上述器材中请选择适当的器材：___________   （填写选项前的字母）；

②实验电路图应选择下图中的 ___________ （填“甲”或 “乙”）

③根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U-I图像，则在修正了实验系统误差后，干电池的电动势E=___________V，内电阻r=___________ Ω。

【答案】    ①. ABDFH    ②. 甲    ③. 1.50    ④. 0.70

【解析】

【详解】①[1]A．实验要测量一节干电池电动势和内阻，所以要选被测干电池一节，A正确；

BC．要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻，应选内阻已知的电流表B，B正确，C错误；

DE．因被测干电池是一节，所以电压表应选量程较小的D，D正确，E错误；

FG．因测一节干电池的电动势和内阻，又为便于调节电压的大小，滑动变阻器应选阻值较小的F，F正确，G错误；

H．需要开关、导线若干，H正确。

故选ABDFH。

②[2]因电流表的内阻已知，应选用电流表相对电源的内接方式，故选甲。

③[3]由 U-I图像可知，干电池的电动势E=1.50V。

[4]干电池的内电阻

r==1.0Ω−0.3Ω=0.70Ω

13. 实验室有一电流表A，表盘共有30个均匀小格，某实验小组欲测量其内阻和量程，已知该电流表量程约0.06A。

（1）该小组选择多用电表欧姆“×1”挡，进行欧姆调零后和一电阻箱及待测电流表相连，如图甲所示，请补画完整电路连接图___________。正确连接电路后，调整电阻箱阻值进行测量，电阻箱及多用电表示数如图乙所示，则待测电流表的内阻________Ω。

（2）为了测量电流表A的量程，现有下列器材可供选择：

标准电流表A1（量程30mA，内阻）；

定值电阻R1（阻值为4.0Ω）；

定值电阻R2（阻值为400Ω）；

滑动变阻器R3（最大阻值约为5Ω）；

滑动变阻器R4（最大阻值约为200Ω）；

电源E（电动势约15V，内阻不计）；

开关、导线若干。

①定值电阻应选择___________，滑动变阻器应选择___________。

②在下面的方框中画出实验电路图___________。

③正确连接电路后，调节滑动变阻器的阻值，当标准电流表A1示数为I时，电流表A指针指示的格数为N，则电流表A的量程表达式___________。（用已知物理量字母表示）

【答案】    ①.     ②. 8.0    ③. R1    ④. R3    ⑤.     ⑥.

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1] 电路连接图如下所示

[2] 由多用电表得到的读数为20.0Ω，电阻箱读数为12Ω，所以，电流表电阻为8.0Ω。

（2）① [3] 由电流表量程约为60mA，内阻为8.0Ω，标准表量程为30mA，内阻为4.0Ω，所以，定值电阻应该选R1与标准电流表并联分流；

[4] 由于电流表量程为60mA，如果用限流式连接电路图，可得应该控制滑动变阻器阻值大于15Ω，而R4阻值范围过大，不便于调节，因此只能用R3并采用分压式接法。

② [5] 电路图如下

③ [6] 由电路特点，A中电流为A1中电流的2倍，因此当标准电流表A1示数为I时，电流表A中电流为，电流表刻度均匀，所以有

可得

三、计算解答题：（解题要有必要的文字依据和解答过程，只有答案不给分。 10+10+12=32分）

14. 如图所示，空的饮料罐中插入一根粗细均匀的透明吸管，接口处密封，吸管内注入一小段油柱(长度可以忽略)，制成简易气温计，已知饮料罐的容积为V，吸管内部横截面积为S，接口外吸管长度为L0．当温度为T1时，油柱与接口相距L1，不计大气压的变化．

①简要说明吸管上标示的气温刻度是否均匀；

②求气温计能测量的最高温度T．

【答案】①刻度是均匀的    ②

【解析】

【分析】根据气体方程找出体积的变化量与温度的变化量的函数关系判断．

【详解】(1) 根据盖-吕萨克定律：

则

所以

即体积的变化量与温度的变化量成正比，吸管上标的刻度是均匀的；

(2) 罐内气体压强保持不变，同理有

解得：

【点睛】解决该题关键掌握理想气体方程得应用，注意物理量的变化范围．

15. 某一具有速度选择器的质谱仪原理如图所示，A为粒子加速器、加速电压为U1；B为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，两板间距离为d；C为偏转分离器，磁感应强度为B2。今有一质量为m、电荷量为e的正粒子（不计重力），经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动，打在照相底片的D上。求∶

（1）粒子的速度v为多大？

（2）速度选择器两板间电压U2为多少？

（3）粒子在B2磁场中做匀速圆周运动后打在照相底片的位置距离射入F点多远？

（4） 简述同位素粒子经过此装置后落在照相底片的特征？

【答案】（1）；（2）；（3）；（4）在照相底片上的落点距F点越远的表明质量数越大

【解析】

【详解】粒子在A加速器中作加速直线运动，由动能定理得

解得

（2）粒子在B速度选择器中作匀速直线运动，由受力平衡条件得

解得

（3）粒子在C偏转分离器中作匀速圆周运动，由牛顿第二定律得

又因为

解得

（4）同位素粒子是电荷量相同而质量数不同。由（3）问中表达式可以得出：

在照相底片上的落点距F点越远的表明质量数越大。

16. 如图（a）是一种防止宇宙射线危害宇航员的装置，在航天器内建立半径分别为R和R 的同心圆柱，圆柱之间加上沿轴向方向的磁场，其横截面如图（b）所示。宇宙射线中含有大量的质子，质子沿各个方向运动的速率均为，质子的电荷量为e、质量为m。

（1）若设置磁感应强度大小为某值时，恰好所有方向入射的质子都无法进入防护区，求这种情况下磁感应强度的大小。

（2）若设置磁感应强度大小使得正对防护区圆心入射的质子，恰好无法进入防护区，求这种情况下质子从进入磁场到离开磁场的时间。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）设磁感应强度为B时，运动半径为r的质子渗透最深入时都无法进入防护区，其在磁场中运动轨迹如图甲所示。

由几何关系

①

洛伦滋力提供向心力

②

联立①②解得

（2）设磁感应强度为，质子的运动半径为，如图乙所示。

由几何关系

③

又

④

质子在磁场中运动的时间

⑤

联立③④⑤解得