2021-2022学年湖南省长沙市长沙县市示范高中高二（下）期末检测物理试题（解析版）

2021-2022学年湖南省长沙市长沙县市示范高中高二（下）期末检测物理试题（解析版）

一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分，在每个小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的。

1. 新冠病毒会引起体温升高、肺炎等症状，人们往往通过红外测温技术和X射线透视技术来检测病情。下列说法正确的是（　　）

A. 红外测温技术利用了红外线的荧光效应

B. 使用红外体温计测温时一定要与人体接触

C. X射线可以透视是因为它的波长较长，容易发生明显衍射，可以绕过人体继续传播

D. X射线可以透视是因为它能够穿透物质，所以可用来检查人体内部器官

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．红外测温技术利用了红外线的热效应，故A错误；

B．红外体温计测温是通过接收人体辐射的红外线进行测温，故使用过程中不需要与人体接触，故B错误；

CD．X射线可以透视是因为其有较强的穿透能力，医学上检查人体内部器官和透视人体，故C错误，D正确；

故选D。

2. 下列现象中利用的原理不是利用电磁感应的是（　　）

A. 如图甲所示，真空冶炼炉外有线圈，线圈中通入高频交流电，炉内的金属能迅速熔化

B. 如图乙所示，安检门可以检测金属物品，如携带金属刀具经过时，会触发报警

C. 如图丙所示，放在磁场中的玻璃皿内盛有导电液体，其中心放一圆柱形电极，边缘内壁放一环形电极，通电后液体就会旋转起来

D. 如图丁所示，用一蹄形磁铁接近正在旋转的铜盘，铜盘很快静止下来

【答案】C

【解析】

【详解】A．真空冶炼炉外中的线圈中通有高频交流电，从而在线圈中产生很强的变化的电磁场，最终导致炉内金属产生涡流，使得金属到达很高的温度从而熔化，利用了电磁感应的原理，故A正确，不符合题意；

B．安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品，原理是：线圈中交变电流产生的磁场，会在金属物品中产生变化的感应电流，而金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中交变电流发生变化，从而被探测到，即利用了电磁感应的原理来工作，故B正确，不符合题意；

C．放在磁场中的玻璃皿内盛有导电液体，其中心放一圆柱形电极，边缘内壁放一环形电极，从而使得圆柱形电极与边缘形成电流，电流在磁场中受到安培力的作用而发生转动，不是利用电磁感应的原理，故C错误，符合题意；

D．用一蹄形磁铁接近正在旋转的铜盘，铜盘内部将会产生涡流，从而会很快静止下来，利用了电磁感应的原理，故D正确，不符合题意；

故选C。

3. 关于教材中出现的以下四张图片，下列说法错误的是（    ）

A. 图1所示疾驰而过的急救车使人感觉音调变化，是由于多普勒效应引起的

B. 图2所示竖直的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹，是由于光的衍射产生的

C. 图3所示泊松亮斑现象是由于光的衍射产生的

D. 图4所示水中的气泡看上去特别明亮，是由于光的全反射引起的

【答案】B

【解析】

【详解】A．多普勒效应时指波源或者观察者发生移动，使两者间的距离发生变化，从而使观察者收到的频率发生了变化。图1所示疾驰而过的急救车使人感觉音调变化，是由于多普勒效应引起的，故A正确；

B．图2所示竖直的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹，是由于光的干涉产生的，故B错误；

C．图3所示泊松亮斑现象是由于光的衍射产生的，故C正确；

D．图4所示水中的气泡看上去特别明亮，是光从水射向气泡时发生了全反射引起的，故D正确。

故选B。

4. 如图所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象。这个实验表明（　　）

A. 光是电磁波 B. 光是一种横波

C. 光是一种纵波 D. 光是一种概率波

【答案】B

【解析】

【详解】当以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q，可以看到透射光的强度会发生变化，说明偏振片的透振方向会影响到光的透射强度，则光的振动方向一定与传播方向垂直，所以这个实验表明光是一种横波。

故选B。

5. 如图所示，一根条形磁铁（下端是N极）从图示位置开始往下运动穿过闭合金属环，环中的感应电流（从上往下看）（    ）

A. 沿顺时针方向 B. 先沿顺时针方向后沿逆时针方向

C. 沿逆时针方向 D. 先沿逆时针方向再沿顺时针方向

【答案】D

【解析】

【详解】条形磁铁在金属环上方靠近金属环过程，通过金属环原磁场方向向下，磁通量增加，根据楞次定律可知，环中的感应电流方向为逆时针方向；条形磁铁在金属环下方远离金属环过程，通过金属环的原磁场方向向下，磁通量减小，根据楞次定律可知，环中的感应电流方向为顺时针方向；故条形磁铁从图示位置开始往下运动穿过闭合金属环，环中的感应电流先沿逆时针方向再沿顺时针方向。

故选D。

6. 带电油滴以水平速度v0垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，如图所示，若油滴质量为m，磁感应强度为B，则下述说法正确的是（　　）

A. 油滴必带正电荷，电荷量为 B. 油滴必带负电荷，比荷＝

C. 油滴必带正电荷，电荷量为 D. 油滴带什么电荷都可以，只要满足q＝

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】油滴水平向右匀速运动，其所受洛伦兹力必向上与重力平衡，故带正电，由

qv0B＝mg

得

q＝

故选C

7. 通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内，已知通电直导线产生的磁场离导线越远，磁场越弱。如图所示，ab边与MN平行。关于MN的磁场对线框的作用力，下列说法正确的是（    ）

A. 线框有两条边所受的安培力方向相同 B. 线框所受到的合力为零

C. 线框所受的安培力的合力方向向左 D. 线框所受的安培力的合力方向向右

【答案】D

【解析】

【详解】A．由安培定则可知，通电导线MN在线框处所产生的磁场方向垂直于纸面向外、且离MN越远处磁场越弱；根据左手定则，可知线框bc边、ad边所受安培力分别向下、向上，ab边受到向右的安培力向右，cd边受到向左的安培力向左，故A错误；

BCD．线框bc、ad两边由于对应位置的磁感应强度相同，可知其所受安培力大小相等、因方向相反，对于导线框而言相互抵消；而ab、cd两边，因为ab所处位置的磁场较强，cd所处位置的磁场较弱，则

则线框所受合力方向向右。

故BC错误，D正确。

故选D。

二、选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每个小题给出的四个选项中，有的只有一项符合题目要求，有的有多项符合题目要求。全部选对得5分，选对但不全的得3分，有错选或不选得0分。

8. 如图所示，A、B、C、D四个单摆的摆长分别为L、2L、L、，摆球的质量分别为2m、2m、m、，四个单摆静止地悬挂在一根水平细线上。现让A球振动起来，通过水平细线迫使B、C、D也振动起来，则下列说法正确的是（    ）

A. B、C、D中B的摆长最长，振幅最大

B. B、C、D中C的振幅最大

C. B、C、D中因D的质量最小，故其振幅是最大的

D. A、B、C、D四个单摆的周期均相同

【答案】BD

【解析】

【详解】D．A做自由振动，其振动周期就等于其固有周期，而B、C、D在A产生的驱动力作用下做受迫振动，受迫振动的周期等于驱动力的周期，即等于A的固有周期，所以三个单摆的振动周期相等。D正确；

ABC．由于C、A的摆长相等，则C的固有周期与驱动力周期相等，产生共振，其振幅振幅比B、D摆大。AC错误；B正确。

故选BD

9. 矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示。下列结论正确的是（    ）

A. 在时感应电动势最大 B. 在时电动势改变方向

C. 通过图像可求出电动势的最大值 D. 在时，磁通量为0，感应电动势最大

【答案】CD

【解析】

【详解】A．由图可知在时，磁通量最大，磁通量的变化率为零，线圈位于中性面位置，感应电动势为零，故A错误；

BD．在和时，磁通量为零，磁通量的变化率最大，线圈垂直于中性面，感应电动势最大，此时电动势方向不会改变，故B错误，D正确；

C．根据图像可知电动势的最大值为

故C正确；

故选CD。

10. 如图所示为某一质点的振动图像，，由图可知，在和两个时刻，质点振动的速度、与加速度、的关系为（    ）

A. ，方向相同 B. ，方向相反 C. ，方向相反 D. ，方向相反

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．振动图像的斜率为振动质点的速度、斜率正负表示方向；依题意可知，此时两时刻斜率均为负，即振动质点运动方向相同；又，即t1时刻振子距平衡位置较远，则，故A正确，B错误；

CD．依题意，因，t1时刻振子受到的回复力较大，根据牛顿第二定律，则有；从题图可知，由于两时刻位移方向相反，其回复力方向相反，则其加速度方向相反，故C错误，D 正确。

故选AD。

11. 如图，是一列简谐横波某时刻波的图像，Q、P、N是波的传播方向上的三个质点，此时刻三个质点到各自平衡位置的距离相等，并且质点P正加速运动，则

A 此时刻，质点Q正加速运动

B. 此时刻，质点N正加速运动

C. 再过半个周期，质点Q正加速运动

D. 再过半个周期，质点N正加速运动

【答案】BD

【解析】

【详解】因为此时刻质点P正在加速运动，即向下运动靠近平衡位置，根据“上下坡”法判断可知波向左传播，此时Q向上运动，处于减速状态；N向上运动，处于加速状态；再过半个周期Q向下运动，处于减速状态，N向下运动，处于加速状态.

A．描述与分析不符，故A错误.

B．描述与分析相符，故B正确.

C．描述与分析不符，故C错误.

D．描述与分析相符，故D正确.

三、填空题：本题共两个小题，12题8分，13题10分，共18分。

12. 在探究单摆运动的实验中：

（1）图（a）是用力传感器对单摆振动过程进行测量的装置图，图（b）是与力传感器连接的计算机屏幕所显示的F­t图象，根据图（b）的信息可得，从t＝0时刻开始摆球第一次摆到最低点的时刻为______，摆长为______（取π2＝10，重力加速度大小g＝10m/s2）。

（2）单摆振动的回复力是______。

A．摆球所受的重力                      B．摆球重力在垂直摆线方向上的分力

C．摆线对摆球的拉力                    D．摆球所受重力和摆线对摆球拉力的合力

（3）某同学的操作步骤如下，其中正确的是______。

A．取一根细线，下端系住直径为d的金属小球，上端固定在铁架台上

B．用米尺量得细线长度L，得摆长为L

C．在摆线偏离竖直方向5°位置释放小球

D．让小球在水平面内做圆周运动，测得摆动周期，再根据公式计算重力加速度

【答案】    ①. 0.5s    ②. 0.64m    ③. B    ④. AC

【解析】

【分析】

【详解】(1)[1]摆到最低点时速度最大，绳上拉力最大，故从t＝0时刻开始摆球第一次摆到最低点的时刻为0.5s。

[2]两次拉力最大的时间间隔为半个周期，可知

T=1.6s

单摆的周期公式

代入数据可解得摆长为

L=0.64m

(2)[3]单摆振动的回复力是摆球重力在垂直摆线方向上的分力，B正确。

故选B。

(3)[4]A．取一根细线，下端系住直径为d的金属小球，上端固定在铁架台上，A正确；

B．摆长L为细线长l再加上摆球半径r，B错误；

C．在摆线偏离竖直方向5°位置释放小球，小球摆动可看成简谐运动，C正确；

D．让小球在水平面内做圆周运动，该过程为圆锥摆，不是简谐运动，通过测得的周期利用单摆的周期公式计算重力加速度会产生较大误差，D错误。

故选AC。

13. 在用双缝干涉测光的波长的实验中，请按照题目要求回答下列问题：

（1）如图a所示，甲、乙两图都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是______ ．

（2）将下表中的光学元件放在图a的丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长．

将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，各光学元件的排列顺序应为______ ．（填写元件代号）

（3）已知该装置中双缝间距d=0.50mm，双缝到光屏的距离l=0.50m，在光屏上得到的干涉图样如图b甲所示，分划板在图中A位置时游标卡尺如图b乙所示，则其示数= ______  mm；在B位置时游标卡尺如图b丙所示，则相邻两条纹间距= ______  mm．

（4）由以上所测数据，可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为______  m．

（5）若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将______ （填“变大”、“不变”或“变小”）．

【答案】    ①. 甲    ②. EDBA    ③. 110.15    ④. 0.74    ⑤.     ⑥. 变小

【解析】

【详解】（1）双缝干涉条纹特点是等间距、等宽度、等亮度；衍射条纹特点是中间宽两边窄、中间亮、两边暗，且不等间距；根据此特点知甲图是干涉条纹；

（2）为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝．所以各光学元件的字母排列顺序应为：EDBA；

（3、4）游标卡尺读数=主尺读数+游标尺读数，则，，相邻亮纹间距：，根据公式，有：。

（5）根据双缝干涉条纹的间距公式知，频率变高，波长变短，则干涉条纹间距变小．

四、计算题：本题共3个小题，第14题8分，第15题12分，第16题14分，共34分。

14. 如图所示，横截面为直角三角形的玻璃砖ABC。其中∠C=30°，AB边长为L。一束单色光从AB边的中点D垂直射入玻璃砖，恰好在AC面发生全反射，最后从BC边上的F点（图中未标出）射出玻璃砖。已知光在真空中的传播速度为c。

（i）作出光路图并求出玻璃砖的折射率n；

（ii）求单色光在玻璃砖中传播的时间t。

【答案】（i）；（ii）

【解析】

【分析】

【详解】（i）根据题意，作出光路图如图所示

由几何关系可知，光在AC面上的入射角α=60°，由于光在AC面恰好发生全反射故临界角

C=α=60°

玻璃砖的折射率

解得

（ii）由光路图和几何关系可得

DE=L，EF=L

单色光在玻璃砖中通过的路程为

s=DE+EF=

单色光在玻璃砖中的传播速度

所以单色光在玻璃砖中传播的时间

15. 如图所示，平行边界MN间存在垂直纸面向里的匀强磁场，边界间距为d＝3.0m，磁感应强度为B＝0.10T。质量为、电量为的负离子（不计重力）从边界M上的A点进入磁场，速度与边界的夹角为，从边界N上的C点垂直边界射出磁场。求：（计算结果保留2位有效数字）。

（1）负离子进入磁场时的速度大小；

（2）负离子在磁场中运动的时间t。

【答案】（1）；（2）t＝0.26s

【解析】

【详解】（1）作出带电粒子的运动轨迹，由几何关系得

由洛伦兹力提供向心力得

解得

（2）负离子在磁场中运动的周期为

负离子在磁场中运动的时间为

解得

16. 如图所示（俯视），MN、PQ为水平放置的足够长的水平平行光滑导轨，导轨间距为L，导轨左端连接的定值电阻R，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，将电阻为r的金属棒ab垂直放置在导轨上，且与导轨接触良好，导轨电阻不计，现对棒施加水平向右的恒力F作用，使棒由静止开始向右运动，当通过R的电荷量达到q时，导体棒ab刚好达到最大速度。求：

（1）导体棒从释放到棒达到的最大速度；

（2）导体棒从释放到棒达到最大速度时滑动的距离s；

（3）导体棒从释放到棒达到最大速度的过程中电路产生的热能Q。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）当棒运动到最大速度时，根据法拉第电磁感应定律有

根据闭合电路欧姆定律有

而

而最大速度时合力为零，即有

联立可得

（2）最大速度时，由电荷量

可得

（3）对金属棒分析，由功能关系有

带入得