2021-2022学年江苏省南通市海门市高二（下）期末物理试卷（含解析）

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2021-2022学年江苏省南通市海门市高二（下）期末物理试卷

注意事项:
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在试卷上无效。
3.考试结束后，本试卷和答题卡一并交回。

第I卷（选择题）

一、单选题（本大题共10小题，共40分）

1. 下列说法正确的是(    )

A. 某物质的导热性各向同性，则该物质一定是单晶体
B. 液体表面层的分子势能小于液体内部的分子势能
C. 只有浸润液体在细管中才会出现毛细现象
D. 棒状液晶分子集合体在没有外界干扰的情况下趋向分子相互平行排列

2. 某同学在做油膜法估测分子直径的实验，滴下油酸酒精溶液后，发现痱子粉迅速散开形成如图所示的“锯齿”边沿图案，可能是由于(    )

A. 盆中水太多
B. 痱子粉撒得太多，且厚度不均匀
C. 盆太小，导致油酸无法形成单分子层
D. 油酸酒精溶液浓度过大

3. 已知中子的质量为，质子的质量为，氦核的质量为，则氦核的比结合能为(    )

A.  B.
C.  D.

4. 下列关于粒子的说法正确的是(    )

A. 图甲表示粒子散射实验，该实验表明原子核具有复杂结构
B. 图乙表示的三束射线中，是射线，其贯穿本领最强
C. 图丙表示粒子轰击氮核，其核反应方程为
D. 图丁表示衰变，起主要作用的是弱相互作用

5. 在探究光电效应实验规律的过程中，用两束强度相同的红、蓝光分别照射同一光电管，得到两条光电流与电压之间的关系图线，以下图像正确的是(    )

A.  B.
C.  D.

6. 一定质量理想气体的压强随摄氏温度的变化规律如图所示，下列说法正确的是(    )

A. 理想气体是温度不太高，压强不太低的气体
B. 该气体单位体积内的分子数不变
C. 该气体与容器壁单位时间单位面积碰撞的次数可能不变
D. 如果该气体放出热量，其数值一定小于外界对该气体做的功
 

7. 如图所示为利用霍尔元件制成的磁传感器，已知该长方体金属导体宽为，高为，上下表面接线柱连线与导体竖直边平行，上表面过的水平虚线与导体水平边平行，当导体通过一定电流，且电流与磁场方向垂直时，下列说法正确的是(    )

A. 电压表端接“”接线柱
B. 由电压表盘改装的磁传感器刻度线不均匀
C. 为提升磁传感器的灵敏度，可增大导体的高度
D. 若上表面接线柱沿虚线向右移动少许，则电压表示数会变大

8. 如图所示，水平面上有一足够长的木板，上静止地放有物块和，、、的质量之比：：：：，所有接触面的动摩擦因数相同，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现用一大小未知的水平恒力拉动、、，下列现象可能出现的是(    )

A. 拉动，则可能、一起运动，与发生相对滑动
B. 拉动，则可能、、一起运动
C. 拉动，则可能的加速度大于的加速度
D. 拉动，与的加速度大小总相等

9. 如图所示，理想变压器原线圈接在一不计内阻的交流电源上，原线圈上串联一电阻，副线圈接一电阻箱，当电阻箱阻值调至时其功率最大，则原线圈与副线圈的匝数之比为(    )

A.  B.  C.  D.

10. 如图所示，在游乐场的两个相邻滑冰道上有甲、乙两同学坐在冰车上进行游戏．当甲从倾角为的光滑冰道顶端由静止开始自由下滑时，在斜面底部处的乙通过冰钎作用于冰面，从静止开始沿光滑的水平冰道向右做匀加速直线运动，加速度为已知甲、乙和冰车均可视为质点，甲通过斜面与水平面的交接处处时，速度的方向改变、大小不变，且最终甲刚好在处能追上乙，则(    )

A. 斜面长度与水平面长度相等
B. 斜面倾角
C. 甲运动至处时，乙运动至中点处
D. 若甲从有初速度下滑，则甲乙相遇位置可能在点右侧

第II卷（非选择题）

二、实验题（本大题共1小题，共15分）

11. 图甲为“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置图．
    
    关于该装置，下列说法中正确的是______．
    A.平衡摩擦力的目的是使小车受到的合力等于细线对小车的拉力
    B.平衡摩擦力时应使小车连接纸带，并挂上细线和小桶
    C.实验需满足小桶的总质量远小于小车的质量
    D.该装置正确平衡摩擦力后，还可用于“验证机械能守恒定律”实验
    图乙是打出纸带的一段，已知打点计时器使用的交流电频率，由图可知，纸带上点时小车的瞬时速度______，木块的加速度______结果保留两位有效数字．
    
    如表记录了小车总质量一定时，合力大小与对应的加速度的几组数据，请在坐标图图丙中描点作出图线．

某学生在平衡摩擦力时，把长木板的一端垫得过高，使得倾角偏大．他所得到的关系可能是图丁哪个图______图中是小车的加速度，是细线作用于小车的拉力．

三、计算题（本大题共4小题，共45分）

12. 如图所示，一热气球及其吊篮的质量为不含气体的质量，已知气球的体积为且保持不变，吊篮的体积不计，空气的密度为，外界温度为，外界大气压保持不变，现加热气球内的气体，当热气球及吊篮起飞瞬间，已知物体在气体中的浮力求：
    此时气球内气体的密度；
    此时气球内气体的温度．
13. 如图甲为氢原子能级示意图的一部分，若处于基态的氢原子由于原子间的碰撞而激发，且发射出条光谱线，则
    ：
    求条光谱线中最长的波长已知普朗克常量，结果保留位有效数字．
    若基态氢原子受激发射出条光谱线，是由于运动的氢原子与静止的氢原子碰撞导致，如图乙所示，求氢原子的最小动能．

14. 如图所示为教学用交流发电机模型示意图．已知长度为，长度为，线圈以恒定转速逆时针转动，匀强磁场磁感应强度为，线圈匝数及电阻分别为、，外接电阻为，线圈平面处于中性面位置时开始计时，求：
    线圈转动角速度及时刻线圈产生感应电动势的表达式；
    线圈转过过程中通过线圈的电荷量；
    线圈每转动一周电阻上产生的焦耳热．
15. 在水平面上有一足够长的固定挡板，贴着挡板有一质量为的三角形滑块和一质量为的小球，小球位于点且可视为质点，三角形滑块和小球都静止在水平面上，如图所示俯视图现对三角形滑块施加一平行于挡板水平向右的恒力，经小球到达三角形滑块的点．已知，，，三角形滑块不翻转，滑块与挡板间动摩擦因数，其余摩擦不计，求：
    小球离开斜面时的位移及其加速度；
    小球受到的弹力和恒力的大小；
    当小球离开点后，立即施加一恒力，可确保小球与点连线与挡板的夹角始终为，则的最小值和方向．
    

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：某物质的导热性各向同性，则该物质可能是非晶体，也可能是多晶体，只有单晶体才具有各向异性，故A错误；
B.液体表面层分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的作用力表现为引力，分子势能随着分子距离的增大而增大，则液体表面层的分子势能大于液体内部的分子势能，故B错误；
C.在细管中，不论液体是否浸润细管壁都能产生毛细现象，故C错误；
D.棒状液晶分子集合体在没有外界干扰的情况下趋向分子相互平行排列，故D正确。
故选：。
明确晶体的性质，知道单晶体的性质；明确液体表面分子间距离大，分子间作用力表现为引力，根据分子力做功分析分子势能的变化；知道毛细现象产生原因；明确液晶分子的性质，知道棒状液晶分子集合体在没有外界干扰的情况下趋向分子相互平行排列。
本题考查对晶体、液晶、分子势能以及毛细现象的了解，热学问题考查比较全面，要注意准确记忆。
 

2.【答案】 

【解析】解：某同学在做油膜法估测分子直径的实验，滴下油酸酒精溶液后，发现痱子粉迅速散开形成如图所示的“锯齿”边沿图案，可能是由于痱子粉撒得太多，且厚度不均匀导致的，故B正确，ACD错误；
故选：。
根据实验原理掌握正确的实验操作，结合选项完成分析。
本题主要考查了油膜法估测分子直径大小的实验，根据实验原理掌握正确的实验操作即可，难度不大。
 

3.【答案】 

【解析】解：根据爱因斯坦质能方程：可知，核反应释放的能量为：，则氦核的比结合能为：，故A正确，BCD错误。
故选：。
核子结合成原子核释放出的能量与核子数之比是结合能。
本题考查了结合能与比结合能，先求出质量亏损，然后再求释放的能量，要明确比结合能的定义。
 

4.【答案】 

【解析】解：、粒子散射实验说明原子具有复杂结构而非原子核，故A错误；
B、根据左手定则可判断是射线，但其贯穿本领最弱，故B错误；
C、图丙表示粒子轰击氮核，其核反应方程为，故C正确；
。引起衰变的原因并非弱相互作用，故D错误；
故选：。
理解粒子散射实验的实验结论；
根据左手定则分析出射线对应的轨迹，并结合其贯穿本领完成分析；
理解衰变的本质，结合质量数守恒和电荷数守恒完成分析。
本题主要考查了原子核的衰变，理解不同实验得出的实验结论即可，需要平时多积累，但整体难度不大。
 

5.【答案】 

【解析】解：根据遏止电压与光频率的关系可知

而红光频率小于蓝光，因此红光的遏止电压更小。同时，饱和光电流不可能出现在反向电压的情况下，故A正确，BCD错误；
故选：。
根据光电效应方程结合图像的特点完成分析。
本题主要考查了光电效应的相关应用，理解图像的物理意义，结合光电效应方程即可完成解答。
 

6.【答案】 

【解析】解：、一般把压强不太大，温度不太低情况下的实际气体可看成是理想气体，故A错误；
B、在图像中做出过、两点的等容线，如图所示，延长交于同一点，等容线斜率越大，体积越小，所以气体在状态的体积大于在状态的体积，该气体质量一定，分子数不变，单位体积内的分子数变化，故B错误；

C、由图像可知随着温度升高，气体压强变大，该气体与容器壁单位时间单位面积碰撞的次数变多，故C错误；
D、气体从状态到状态，温度降低，内能减小，，从到气体体积增大，气体对外做功，即，根据热力学第一定律可得：

由此可知，如果该气体放出热量，其数值一定小于外界对该气体做的功，故D正确。
故选：。
正确理解理想气体的定义；
根据图像的斜率特点分析出气体单位体积内的分子数的变化；
根据热力学第一定律分析出做功的大小关系。
本题主要考查了一定质量的理想气体的状态方程，解题的关键点是理解图像的物理意义，结合热力学第一定律即可完成分析，难度不大。
 

7.【答案】 

【解析】解：、金属导体中载流子为自由电子，其定向移动方向与电流方向相反，根据左手定则可知电子将向上表面偏转，所以电压表端接“”接线柱，故A错误；
B、当间的电压为时，根据电场力和洛伦兹力的等量关系可得：

根据电流的微观表达式有

联立解得：
所以电压与成正比例关系，而电压表盘上电压刻度线均匀，所以由电压表盘改装的磁传感器刻度线均匀，故B错误；
C、磁传感器的灵敏度即随的变化量，为

所以磁传感器的灵敏度与导体的高度无关，为提升磁传感器的灵敏度，可减小导体的宽度，故C错误；
D、在电源之外的电路中沿电流方向电势降低，若上表面接线柱沿虚线向右移动少许，则、在沿电流方向也会存在电势差，且点电势高于点电势，所以电压表示数会变大，故D正确；
故选：。
根据左手定则分析出电子的运动方向，从而得出电压表的接法；
根据电场力和洛伦兹力的等量关系，结合电压表表盘的特点完成分析；
根据电路构造分析出电压表的示数变化。
本题主要考查了霍尔效应的相关应用，熟悉左手定则分析出洛伦兹力的方向，结合电场力和洛伦兹力的等量关系完成解答。
 

8.【答案】 

【解析】解：由牛顿第二定律可知，、刚好与发生相对滑动的临界加速度均为，即、要么一起相对发生滑动，要么一起相对保持静止，不可能出现、一起运动，与发生相对滑动，且、的加速度始终相同，故AC错误，D正确；
B.要使、、一起运动，应满足，与的最大静摩擦力为，由于，则会与发生相对滑动，故F拉动，不可能出现、、一起运动的情况，故B错误。
故选：。
可先以为研究对象，当、刚要相对于板滑动时静摩擦力达到最大值，由牛顿第二定律求出临界加速度，再由对整体求出的大小，即可判断、的状态，运用隔离法和整体法结合求解．
本题以常见的运动模型为核心，考查了摩擦力、牛顿第二定律、隔离法与整体法的应用等知识；解决的关键是正确对两物体进行受力分析．
 

9.【答案】 

【解析】解：设原线圈与副线圈匝数比为，电源有效值为，将变压器和电阻箱等效成一个电阻，则当内外电阻相等时，输出功率最大，则最大输出功率为，此时通过的电流为，则解得，设副线圈电流为，则，解得，所以，故C正确，ABD错误；
故选：。
根据变压器输入输出功率相等及匝数比与电流关系分析求解。
本题考查变压器匝数比计算，学生要熟练掌握变压器输入输出功率关系及匝数比与电压电流关系。
 

10.【答案】 

【解析】解：、设甲到达的时间为，甲在水平面上追上的时间为，水平面都是光滑的，到达水平面后做匀速直线运动，设甲匀速直线运动的速度为。
则甲在水平面上的位移：
乙做匀加速直线运动，最终甲刚好在处能追上乙，说明甲追上乙时乙的速度恰好为，则乙的位移：
联立可得：
可知到甲刚好追上乙时，甲在水平面上和斜面上的滑行时间一定相等；
甲在斜面上运动的位移为：，即斜面长度等于水平面长度的一半，故A错误；
B、设甲在斜面上运动的加速度大小为，对甲从开始到点过程中，有：
对乙从开始运动到的过程中，有：
联立解得：
对甲在斜面上运动过程中，根据牛顿第二定律可得：
解得：，故B正确；
C、由于，根据匀变速直线运动的规律可知，甲运动至处时，乙正好运动一半时间，根据初速度为零的匀加速直线运动中，连续相等的时间内位移之比为奇数比，可知则乙运动的距离为，故C错误；
D、若甲从有初速度下滑，则甲达到点的时间减少，此时乙不可能达到点，所以相遇点在点的左侧，不可能在点右侧，故D错误。
故选：。
最终甲刚好在处能追上乙，说明甲追上乙时二者的速度相同，根据运动学公式得到甲运动过程中前后两段时间关系，再根据位移之间的关系、牛顿第二定律、匀变速直线运动的规律进行解答。
本题难度较大，主要是考查牛顿第二定律、追及相遇问题，解答的关键是合理使用匀变速直线运动的过程中的平均速度的计算公式，能够灵活应用运动学公式和匀变速直线运动的规律。
 

11.【答案】       

【解析】解：、平衡摩擦力的目的是使小车受到的合力等于细线对小车的拉力，故A正确；
B、平衡摩擦力时应使小车连接纸带，前面不挂细线和小桶，故B错误；
C、为使小车所示拉力近似等于小桶的总重力，实验需满足小桶的总质量远小于小车的质量，故C正确；
D、在只有重力或弹力做功的情况下机械能守恒，该装置正确平衡摩擦力后，不能用于“验证机械能守恒定律”实验，故D错误。
故选：。
已知打点计时器使用的交流电频率，由图乙所示可知，相邻计数点间的时间间隔
做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，纸带上点时小车的瞬时速度
根据匀变速直线运动的推论由逐差法可知，加速度；
根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，根据坐标系内描出的点作出图象如图所示

平衡摩擦力时，把长木板的一端垫得过高，使得倾角偏大，平衡摩擦力过度，小车所受合力大于细线的拉力，图象在纵轴上有截距，由牛顿第二定律可知，在质量一定的情况下，加速度与力成正比，图象是倾斜的直线，故D正确，ABC错误。
故选：。
故答案为：；；；图象如上图所示；。
根据实验注意事项分析答题。
根据匀变速直线运动的推论求出瞬时速度与加速度。
应用描点法作图。
根据题意应用牛顿第二定律分析答题。
理解实验原理、知道实验注意事项是解题的前提，应用匀变速直线运动的推论即可解题，解题时注意单位换算与有效数字的保留。
 

12.【答案】解：当热气球及吊篮起飞瞬间，有
解得：
加热前后气体质量不变，则 
同时气体的压强也保持不变，则由盖吕萨克定律得：

结合中所求解得：
答：此时气球内气体的密度为；
此时气球内气体的温度为。 

【解析】根据对热气球和吊篮的受力分析得出气体的密度；
根据密度公式，结合盖吕萨克定律分析出气体的温度。
本题主要考查了一定质量的理想气体的状态方程，熟悉物体的受力分析，结合一定质量的理想气体的状态方程即可完成解答。
 

13.【答案】解：由能级向能级跃迁的光谱线其波长最长，则
解得 
设氢原子的初速度为，则 
氢原子与氢原子发生完全非弹性碰撞时，系统损失的动能最大，则由系统动量守恒有：
解得   
结合题意及能量守恒有：
联立解得：
答：条光谱线中最长的波长为；
氢原子的最小动能为。 

【解析】根据氢原子的能级公式得出波长的最大值；
根据动量守恒定律和能量守恒定律分析出氢原子的最小动能。
本题主要考查了氢原子的能级公式，理解能级差的表达式，结合动量守恒定律和能量守恒定律即可完成分析。
 

14.【答案】解：已知线圈的转速为，则线圈转动角速度为
线圈产生的感应电动势的最大值为
从中性面开始计时，线圈产生感应电动势的表达式为
    
线圈转过过程中通过线圈的电荷量
根据法拉第电磁感应定律得
  
根据闭合电路欧姆定律得
  
联立可得
感应电动势的有效值为
线圈每转动一周电阻上产生的焦耳热为
答：线圈转动角速度为，时刻线圈产生感应电动势的表达式为；
线圈转过过程中通过线圈的电荷量为；
线圈每转动一周电阻上产生的焦耳热为． 

【解析】已知线圈的转速为，根据求线圈转动角速度。感应电动势的最大值为，线圈平面处于中性面位置时开始计时，感应电动势的表达式为。
根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电流的定义求解线圈转过过程中通过线圈的电荷量；
根据求出电动势有效值，由闭合电路欧姆定律求出电流有效值，从而由焦耳定律求出线圈每转动一周电阻上产生的焦耳热。
解答本题时，要注意求电荷量时，要用交流电的平均值，求焦耳热时，要用交流电的有效值。
 

15.【答案】解：由题意，根据几何关系可得：

对小球做匀加速直线运动有：

解得：
对小球由牛顿第二定律得：

解得：
当小球到点时，三角形滑块的位移为：

对滑块做匀加速直线运动由   
解得：
对滑块由牛顿第二定律得   
解得：
小球离开点后，对滑块由牛顿第二定律得
解得：
施加与挡板夹角，即与小球离开点后的速度同向时，所施加的力最小
小球离开点时的速度为  
此时滑块的速度为    
由题意得
解得：
对小球由牛顿第二定律得  
解得：
答：小球离开斜面时的位移为，其加速度为；
小球受到的弹力为，恒力的大小为；
当小球离开点后，立即施加一恒力，可确保小球与点连线与挡板的夹角始终为，则的最小值为，方向与小球离开点后的速度同向。 

【解析】根据几何关系得出小球离开斜面时的位移，结合运动学公式计算出对应的加速度；
根据你蹲第二定律得出小球受到的弹力，结合对滑块的受力分析和牛顿第二定律得出对应的恒力；
根据运动学公式和几何关系联立等式计算出加速度的大小，从而分析出力的大小。
本题主要考查了动能定理的相关应用，要熟悉物体的受力分析，结合牛顿第二定律和运动学公式完成解答，过程中要注意几何关系的应用。