2021-2022学年吉林省长春市BEST合作体高二（下）期末物理试卷（含解析）

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2021-2022学年吉林省长春市BEST合作体高二（下）期末物理试卷

一、单选题（本题共7小题，共28分）

1. 下列关于近代物理的说法正确的是(    )

A. 元素发生衰变时，一定会释放出电子，并伴随着射线产生
B. 核裂变或核聚变都可以释放核能，因为中等大小的核最稳定，中等大小的核平均每个核子的质量亏损最大，比结合能最大
C. 汤姆孙提出了原子的核式结构模型
D. 贝可勒尔发现天然铀矿石的衰变，让人们意识到原子有复杂的内部结构

2. 夏天柏油路面上的反射光是偏振光，其振动方向与路面平行。人配戴的太阳镜的镜片是由偏振玻璃制的。镜片的透振方向应是(    )

A. 竖直的 B. 水平的 C. 斜向左上 D. 斜向右上

3. 如图所示，边长为的正方形金属框以恒定角速度绕水平轴转动，轴的右侧存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为，线圈自身的总电阻为，线圈外部电路的总电阻为，则金属框转动一周(    )

A. 电阻上通过的电流方向不变
B. 线圈产生的感应电动势的有效值为
C. 电阻上通过的电量是
D. 电阻上产生的焦耳热是

4. 光滑水平面上做简谐运动的弹簧振子的系统总能量表达式为，其中为弹簧的劲度系数，为简谐运动的振幅。若振子质量为，弹簧的劲度系数为，起振时系统具有势能和动能，则下列说法正确的是(    )

A. 该振动的振幅为
B. 振子经过平衡位置时的速度为
C. 振子的最大加速度为
D. 若振子在位移最大处时，质量突变为，则振幅变大

5. 如图所示，在一固定水平放置的闭合导体圆环上方，有一条形磁铁，从离地面高处，由静止开始下落，最后落在水平地面上。磁铁下落过程中始终保持竖直方向，并从圆环中心穿过圆环，而不与圆环接触。若不计空气阻力，重力加速度为，下列说法中正确的是(    )

A. 磁铁在整个下落过程中，它的机械能不变
B. 磁铁落地时的速率一定等于
C. 磁铁在整个下落过程中，所受线圈对它的作用力先竖直向上后竖直向下
D. 在磁铁下落的整个过程中，圆环中的感应电流方向先逆时针后顺时针从上向下看圆环
 

6. 一定质量的理想气体，从状态开始，经历，，，四个过程又回到状态，其体积与热力学温度的关系图像如图所示，的延长线经过坐标原点，、分别与横轴、纵轴平行，是与的交点，下列说法正确的是(    )

A. 气体从状态到状态是等容变化
B. 之间某个状态的压强小于状态的压强
C. 气体从状态到状态是气体对外做功同时吸热
D. 气体从状态到状态是压强增大

7. 如图所示，用某种材料作极进行光电效应探究，其截止频率，保持入射光不变，则光电子到达极时动能的最大值随电压变化关系的图像可能是(    )

A.
B.
C.
D.

二、多择题（本题共5小题，共20分）

8. 如图所示，在圆形边界的磁场区域，氕核和氘核先后从点沿圆形边界的直径入射，从射入磁场到射出磁场，氕核和氘核的速度方向分别偏转了和角，已知氕核在磁场中运动的时间为，轨迹半径为，则(    )

A. 氘核在该磁场中运动的时间为
B. 氘核在该磁场中运动的时间为
C. 圆形磁场的半径为
D. 氘核在该磁场中运动的轨迹半径为

9. 根据分子动理论，下列说法正确的是(    )

A. 分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大
B. 分子间相互作用的引力和斥力一定随分子间距离的增大而增大
C. 一个气体分子的体积等于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比
D. 显微镜下观察到的墨水中的小炭粒所做的不停的无规则运动，就是分子的运动

10. 一列简谐横波在时刻的波形图如图甲所示，图中、两质点的平衡位置分别位于和处，点的振动图象如图乙所示，则下列说法正确的(    )

A. 波沿轴负方向传播 B. 波的传播速度为
C. 质点比质点晚振动 D. 时，质点在波峰

11. 如图，沿同一弹性绳相向传播的甲、乙两列简谐横波，波长相等，振幅分别为、，波源位置分别是和，在某时刻恰好传到坐标原点。则两列波相遇叠加后(    )

A. 会产生稳定的干涉图样 B. 坐标原点的振幅为
C. 的位置是振动加强点 D. 的位置是振动加强点

12. 如图所示，图中端所接交变电压，、是规格为“”的灯泡，现调节电阻箱为某一值时恰好能使两个灯泡均正常发光，变压器为理想变压器。则(    )

A. 灯泡正常发光时的电阻为
B. 增大连入电路的阻值，电压表示数将减小
C. 变压器原、副线圈匝数比为：
D. 恰好能使两个灯泡均正常发光时电阻箱的阻值为

三、实验题（本题共2小题，共18分）

13. 根据单摆周期公式可以通过实验测量当地的重力加速度。如图甲所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆。
    
    用分度值为毫米的直尺测得摆线长，用游标卡尺测得摆球直径如图乙所示，读数为______。
    以下是实验过程中的一些做法，其中正确的是______。
    A.摆线要选择细些的、长度不可改变、并且尽量长一些的
    B.摆球尽量选择质量大些、体积小些的
    C.为了使摆的周期大一些以方便测量，拉开摆球使摆线相距平衡位置有较大的角度
    D.在释放摆球的同时开始计时，当摆球回到开始位置时停止计时，此时间间隔即为单摆周期
    某同学经测量得到组摆长和对应的周期，画出一图线，然后在图线上选取、两个点，坐标如图丙所示。利用图中、两点坐标表示当地重力加速度的表达式______。处理完数据后，该同学发现在计算摆长时用的是摆线长度而未计入小球的半径，这样______选填“影响”或“不影响”重力加速度的计算。
14. 某同学在“用双缝干涉测光的波长”实验中，实验装置如图甲所示，使用的双缝间距已知。
    实验时，先______再______以上两空均选填“调整光源位置”或“放单缝和双缝”。
    下列说法正确的是______。
    A.如果将光源换成激光光源，去掉单缝，该实验照样可以完成
    B.去掉滤光片，不可能观察到干涉图样
    C.毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝垂直
    D.仅将双缝与光屏之间的距离减小少许可以增加从目镜中观察到的条纹个数
    当屏上出现了干涉图样后，通过测量头与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退观察到第一条亮纹的位置如图乙中所示，第五条亮纹位置如图乙中所示，可得相邻两条亮纹间的距离______，再测出双缝与屏之间的距离，即可根据公式______用题中所给字母表示算出光的波长。

三、计算题（本题共3小题，共30分）

15. 如图所示，截面为圆的四分之三的玻璃柱，为圆弧的圆心，圆弧的半径为，圆弧外表面镀银，使光进入玻璃柱体后，在圆弧上只能发生反射，一细光束垂直并从的中点射入玻璃柱，玻璃柱对该光的折射率为，已知光在真空中的传播速度为，求：
    光从玻璃柱中射出时的光线与入射光的夹角；
    光在玻璃柱中传播的时间。
16. 如图，一竖直放置的绝热圆柱形汽缸上端开口且足够高，汽缸的横截面积为，两个活塞、将两部分理想气体、封闭在汽缸内，两部分气体的温度均为，其中活塞为导热活塞，活塞为绝热活塞，活塞和活塞质量均为。两活塞的间距为，活塞距汽缸底的距离为。其底部有一体积很小的加热装置，其体积可忽略不计。已知外界的大气压为，环境的温度为且保持不变，重力加速度大小为，两活塞的厚度及活塞与汽缸之间的摩擦均可忽略不计，两活塞始终在水平方向上。现用加热装置缓慢加热气体，使其温度达到，同时将质量为的物体慢慢放于活塞上，系统稳定后两活塞都静止，已知，摄氏温标所确定的温度与热力学温度的关系取：。求：
    系统稳定后理想气体的压强；
    系统稳定后活塞移动的距离。
17. 如图甲所示，一边长为、质量为，电阻为的正方形金属框竖直放置在磁场中，磁场方向垂直于方框平面，磁感应强度大小随位置坐标的变化规律为，为一恒定正常数，同一水平面上磁感应强度大小相同。现将金属框从图甲所示位置自由释放，重力加速度为，不计空气阻力，设磁场区域足够大。则：
    若金属框达到最终运动状态前某时刻速度为，写出此时金属框加速度的表达式；
    通过计算确定方框最终运动的状态；
    图乙为感应电动势随下降高度的变化图象，求金属框从初位置下落高度时产生的热量。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：、元素发生衰变时，能够产生电子，并伴随着射线产生，而衰变不会释放电子，故A错误；
B、核裂变或核聚变都可以释放核能，原因是中等大小的核最稳定，中等大小的核平均每个核子的质量亏损最大，比结合能最大，故B正确；
C、卢瑟福根据散射实验提出了原子的核式结构模型，故C错误；
D、贝克勒尔首先发现了铀和含铀的矿物质具有天然放射现象，使人们认识到原子核有复杂的结构，故D正确。
故选：。
根据衰变的现象分析解答；核裂变或核聚变都可以释放核能，原因是中等大小的核最稳定，中等大小的核平均每个核子的质量亏损最大，根据卢瑟福、贝克勒尔等人的物理学贡献和物理学史进行答题．
解决本题的关键要记牢卢瑟福、贝克勒尔等人的物理学成就，了解原子物理学史，注意衰变和核裂变、核聚变的特点。
 

2.【答案】 

【解析】解：在日常生活中，发生在光滑的柏油路面、水面或其它类似面上的镜面反射的“耀眼”太阳光，均是部分偏振光，如使用偏振化方向竖直的太阳眼镜，反射的水平偏振光就一点也不会进入人眼了，故A正确，BCD错误。
故选：。
反射光线是偏振光，当偏振光方向相互垂直时，则没有光通过。
偏振光具有的性质是光子的振动具有方向性。当两个偏振片的偏振方向夹角增大时，透射光的强度减弱。
 

3.【答案】 

【解析】解：、图中线圈所在的平面垂直磁场方向，是中性面，线圈经过中性面时，电流方向变化，金属框转动一周的时间内，经过两次中性面，所以电流方向变化两次，故A错误；
B、线圈中产生的电流是正弦式交流电，线圈产生的感应电动势的最大值为：，所以有效值为，故B错误；
C、因为在金属框转动一周的过程中，金属框磁通量的变化量为，根据公式可知，电阻上通过的电荷量为零，故C正确；
D、电阻上产生的焦耳热为，其中周期，则，故D正确。
故选：。
线圈经过中性面时电流方向会发生改变；
根据公式计算出感应电动势的最大值，结合正弦交流电的有效值和峰值的关系计算出电动势的有效值；
根据公式结合整个过程中线框磁通量的变化量计算出电阻上通过的电荷量；
根据焦耳定律计算出电阻上产生的热量。
本题主要考查了交流电的相关应用，要熟悉法拉第电磁感应定律计算出感应电动势的最大值，掌握峰值和有效值的关系，同时结合焦耳定律完成分析。
 

4.【答案】 

【解析】解：、弹簧振子振动过程中系统机械能守恒，则有

代入数据解得，故A错误；
B、振子经过平衡位置时，动能为，故速度为，故B错误；
C、由牛顿第二定律可知振子的最大加速度为，代入数据解得，故C正确；
D、振子在位移最大处时，速度为零，动能为零，故质量突变为，不影响系统的机械能，故振幅不变，故D错误；
故选：。
弹簧振子振动过程中系统机械能守恒，在位移最大处只有弹簧的弹性势能；
平衡位置弹簧弹性势能为零，动能最大；
根据牛顿第二定律可求加速度；
在最大位移处动能为零，只有弹簧的弹性势能故不影响振幅；
明确振子振动过程中系统机械能守恒，在平衡位置动能最大，在最大位移处弹簧的弹性势能最大，动能为零。
 

5.【答案】 

【解析】解：、磁铁在整个下落过程中，由于受到磁场力的作用，机械能不守恒，故A错误；
B、若磁铁从高度处做自由落体运动，其落地时的速度，但磁铁穿过圆环的过程中要产生电流，根据能量守恒定律可知，其落地速度一定小于，故B错误；
C、根据楞次定律的推论“来拒去留”原则，可判断磁铁在整个下落过程中，受圆环对它的作用力始终竖直向上，故C错误；
D、当条形磁铁靠近圆环时，向下穿过圆环的磁通量增加，根据楞次定律可判断圆环中感应电流的方向为逆时针从上向下看圆环，当条形磁铁远离圆环时，向下穿过圆环的磁通量减小，根据楞次定律可判断圆环中感应电流的方向为顺时针从上向下看圆环，故D正确
故选：。
应用能量守恒定律分析答题；假设磁铁做自由落体运动，求出磁铁落地时的速度，然后判断磁铁落地时速度大小；由楞次定律可以判断出感应电流的方向；由楞次定律判断磁铁在下落过程中所受线圈作用力的方向。
本题考查了楞次定律的应用，正确理解楞次定律阻碍的含义是正确解题的关键。
 

6.【答案】 

【解析】解：、根据可知，由于的延长线经过坐标原点，则气体从状态到状态是等压变化，故A错误；
B、根据可知，坐标原点与上各点连线的斜率与压强成反比，由图可知，与的连线的斜率最小，压强最大，即点压强最大，故B正确；
C、由图可知，气体从状态到状态等温变化，气体内能不变，同时体积变小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体放出热量，故C错误；
D、根据可知，坐标原点与上各点的连线斜率与压强成反比，由图可知，气体从状态到状态是压强减小，故D错误；
故选：。
一定质量的理想气体内能由温度决定；气体体积变大，气体对外做功，气体体积减小，外界对气体做功；根据图示图象分析清楚气体状态变化过程，应用理想气体状态方程与热力学第一定律分析答题。
根据题意分析清楚气体状态变化过程，应用理想气体状态方程与热力学第一定律即可解题。
 

7.【答案】 

【解析】解：设入射光的频率为，由爱因斯坦光电效应方程可得：，
其中：为固定在逸出时的最大初动能，逸出功
光电子到达极板过程，由动能定理：
解得光电子到达板时动能的最大值：，
可见图像的斜率为，纵截距为，故C正确、ABD错误。
故选：。
由爱因斯坦光电效应方程、动能定理得到光电子到达极时动能的最大值与电压的关系式，由此分析图象。
此题考查了光电效应现象，解决本题的关键掌握光电效应方程以及知道最大初动能与遏止电压的关系，注意金属的逸出功与入射光的频率无关。
 

8.【答案】 

【解析】解：、由题意，作出两核在磁场中的运动轨迹示意图如下，
两原子核在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力：
运动周期。两核在磁场中运动时间：
将两核比荷比为：、圆心角之比为：代入可得氘核在该磁场中运动的时间为：，故AB错误；
、设磁场圆半径为，氕核和氘核的轨迹圆圆心分别为、，分别从点、点射出磁场，氘核在磁场中运动的轨迹半径为，时间为，则对，有几何关系可得：
对，有几何关系可得：，故C错误，D正确。
故选：。
作出两核在磁场中的运动轨迹，根据圆心角和周期关系可求氘核在该磁场中运动的时间；根据关系可求氘核在该磁场中运动的轨迹半径。
带电粒子在匀强磁场中匀速圆周运动问题，关键是画出粒子圆周的轨迹，往往用数学知识求半径，难度不大。
 

9.【答案】 

【解析】解：、当分子间距从平衡位置以内增大时，分子力先是斥力做正功，后是引力做负功，分子势能随着分子间距离的增大，先减小后增大，故A正确；
B、分子间的相互作用力随分子间的距离增大而减小，但斥力减小的快，故B错误；
C、由于气体分子的间距大于分子直径，故气体分子的体积小于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比，故C错误；
D、显微镜下观察到的墨水中的小炭粒所做的不停地无规则运动，是布朗运动，它是分子的运动的体现，但不是分子的运动，故D错误；
故选：。
当分子间距从平衡位置以内增大时，分子力先是斥力做正功，后是引力做负功，分子势能随着分子间距离的增大，先减小后增大；分子间的相互作用的引力和斥力随分子间距离的增大而减小；气体分子间的距离远大于分子直径；小炭粒是多个分子组成的宏观物体不是分子；
本题比较全面考查了对分子力、分子势能、分子动理论等知识的掌握情况，对于这部分知识要通过课本加深理解。
 

10.【答案】 

【解析】解：、时质点在平衡位置且向上振动，根据“同侧法”可得：波沿轴正方向传播，故A错误；
B、由图可知：，，根据波速公式得：，故B正确；
D、质点到达波峰的时刻为：，，，即时，质点在波峰，故D正确；
C、由可知：质点比质点早振动，故C错误。
故选：。
根据波的传播方向和质点的振动方向位于波形的同一侧来判断波的传播方向；根据波长和周期求出波速；根据波的平移法知质点回到波峰位置的时刻。
本题考查了横波图像，根据波的传播特点确定波的传播方向，波沿传播方向传播一个波长需要一个周期。
 

11.【答案】 

【解析】解：两列波的波长相等，波速相同，根据可知，两列波的频率相同，两列波相遇时会产生稳定干涉，故A正确；
B.根据“同侧法”两列波到达点时振动方向都沿轴负方向，点是振动加强点，合振幅为，故B错误；
C.两列波的波长，两列波到处的路程差，则处是振动减弱点，故C错误；两列波到处的路程差，则处是振动加强点，故D正确。
故选：。
波速决定于介质；两列波产生稳定干涉的条件是频率相等；振动加强点的合振幅为两振幅之和；振动加强和减弱的判断。
注意两列波起振方向相同时，两列波到某点的路程差相差波长的整数倍时，该点问振动加强点，路程差为半波长的奇数倍时，为振动减弱点，
 

12.【答案】 

【解析】解：、由题意可知，灯泡正常发光时电压为，电功率为，根据解得：，故A正确；
B、增大连入电路的阻值，副线圈电流减小，原线圈电流也减小，原线圈电压增大，副线圈的电压由变压器的原线圈电压决定，副线圈电压增大，即电压表示数将增大，故B错误；
C、端所接的交变电压有效值为：，由于灯泡正常发光，根据串联电路特点可知，，对于副线圈，由于与并联，根据并联特点可知，；根据理想变压器特点可知，，故C正确；
D、恰好两灯均正常发光，因此原线圈的电流，根据理想变压器的电流比规律可得：，根据并联电流规律可得：，根据欧姆定律可知：，故D错误．
故选：。
根据可得出灯泡正常发光时的电阻；
根据交变电压表达式结合频率与角速度的关系得到频率；
根据电路特点分别得出原、副线圈的电压，再根据理想变压器中电压比等于匝数比。
根据理想变压器中的电流比规律得到副线圈的干路电流，再结合欧姆定律解题。
本题主要考查了变压器，解题的关键是掌握原副线圈的电压比、电流比规律，结合电路特点和欧姆定律解题。
 

13.【答案】     不影响 

【解析】解：分度游标卡尺游的最小分度值为，图乙标卡尺测得摆球直径读数为：。
摆线要选择细些的、长度不可改变、并且尽量长一些的，故A正确；
B.摆球尽量选择质量大些、体积小些的，以减小阻力的影响，故B正确；
C.为了使摆球做简谐振动，则摆角不应该大于，故C错误；
D.当摆球在最低点时开始计时，让摆球振动至少次全振动，用振动的总时间除以振动次数即为单摆周期，故D错误。
故选：。
根据，
解得：，
由图像可知

解得：
在计算摆长时用的是摆线长度而未计入小球的半径，则图线的斜率不变，这样不影响重力加速度的测量；
故答案为：；；．；不影响。
游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需估读．
根据实验的原理和注意事项确定正确的操作步骤．
根据单摆的周期公式得出关系式，结合图线的斜率求出重力加速度．漏加了小球半径后，直线的斜率不变，故不影响最后结果．
本题关键是明确单摆模型成立的前提条件，以及实验原理和误差来源，并能够运用图象分析数据．
 

14.【答案】调整光源位置  放单缝和双缝      

【解析】解：实验时，先将光源和遮光筒安装在光具上，调整光源位置，再放单缝和双缝；
、将光源换成激光光源，激光是相干光源，单色性好，所以可以去掉单缝，故A正确；
B、若测量去掉滤光片，能观察到干涉图样，只不过是各色光重叠产生的彩色条纹，故B错误；
C、毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝是平行的，故C错误；
D、仅将双缝与光屏之间的距离减小少许可以增加从目镜中观察到的条纹个数，故D正确；
故选：。
由图、读数为


相邻两条亮纹之间的间距为

根据
可得：
故答案为：调整光源位置；放单缝和双缝；；；
根据实验原理掌握正确的装置摆放特点；
根据实验原理掌握正确的实验操作；
熟悉仪器的读数规则，结合波长的计算公式完成分析。
本题主要考查了双缝干涉实验测量波长的实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合波长的测量公式即可完成分析。
 

15.【答案】解：光束射入玻璃柱后的光路如图所示，

在点有：
，
解得：
由几何关系可得：

光在面上射出时的入射角
由折射定律

解得：光从面射出时折射角；
则光从玻璃柱射出时的光线与入射光的夹角为。
光在玻璃柱中传播路程
，
，
，
，
光在玻璃柱中的传播速度
，
光在玻璃柱中的传播时间
，
联立解得：。
答：光从玻璃柱中射出时的光线与入射光的夹角为；
光在玻璃柱中传播的时间为。 

【解析】画出光路图，由几何关系求出光从玻璃柱中射出时光线的入射角，再由折射定律求折射角；
由几何关系求出光在玻璃柱内的传播路程，根据求得在玻璃柱内的传播速度，根据求解在玻璃柱内的传播时间。
本题是一道几何光学题，对于几何光学，作出光路图是解题的基础，并要灵活运用几何知识帮助解答。
 

16.【答案】解：以两活塞与物体整体为研究对象，由平衡条件得：
解得：
加物体前后，对活塞，由平衡条件得：，，
解得：，，
加物体前，对两活塞，由平衡条件得：，
解得：，
设系统稳定后活塞移动的距离为，气体高度减少，
气体的温度不变，由玻意耳定律得：
解得：
气体初状态的温度，加热后气体温度
对气体，由一定质量的理想气体状态方程得：
解得：，
系统稳定后活塞移动的距离
答：系统稳定后理想气体的压强是；
系统稳定后活塞移动的距离是。 

【解析】应用平衡条件求出气体的压强。
应用平衡条件求出气体的压强，应用玻意耳定律与一定质量的理想气体状态方程求出移动的距离。
根据题意分析清楚气体状态变化过程是解题的前提，应用玻意耳定律、一定质量的理想气体状态方程与平衡条件可以解题。
 

17.【答案】解：设线框运动时间后下落高度，竖直方向的速度大小为，线框切割磁感线产生的电动势



得：
当时有：
竖直方向上做变加速运动，最终匀速运动
由图象可得金属框下落高度时做匀速运动，由能
答：此时金属框加速度的表达式为；
通过计算确定方框最终运动的状态为：竖直方向上做变加速运动，最终匀速运动；
金属框从初位置下落高度时产生的热量为。 

【解析】线框下落时，上、下两边都切割磁感线产生感应电动势，由求出回路中总的感应电动势，由欧姆定律求出感应电流的大小，得到安培力的大小，由牛顿第二定律求出加速度；
线框在磁场中，做加速度逐渐减小的变加速运动，直至最后加速度为零，即做匀速运动；
由图象可得线框下落高度时做匀速运动，线框的重力势能减小转化为线框的动能和内能，根据能量守恒定律求出金属框下落高度过程中产生的热量．
本题的解题关键是推导出安培力与的关系，分析线框的运动状态，考查综合分析电磁感应与力学综合题的能力。