2021-2022学年吉林省长春市博硕学校（原北师大长春附属学校）高二（下）期末物理含答案

长春北师大附属学校2021—2022学年度下学期

高二年级期末考试物理学科试卷

一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 科学训练可以提升运动成绩，某短跑运动员科学训练前后百米全程测试中，速度v与时间t的关系图像如图所示。由图像可知（　　）

A. t3时刻后，运动员训练前做减速运动，训练后做加速运动

B. 0∼t1时间内，训练后运动员平均加速度大

C. 0∼t2时间内，训练前、后运动员跑过的距离相等

D. t2∼t3时间内，训练后运动员的平均速度小

【答案】A

【解析】

【详解】A．由图像可知，t3时刻后，运动员训练前做减速运动，训练后做加速运动，选项A正确；

B．图像的斜率等于加速度，可知0∼t1时间内，训练前运动员的平均加速度大，选项B错误；

C．图像的面积等于位移，可知0∼t2时间内，训练前跑过的距离较大，选项C错误；

D．图像的面积等于位移，t2∼t3时间内，训练前运动员的位移小，则平均速度小，选项D错误。

故选A。

2. 如图所示四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（　　）

A. 甲图中微粒运动就是物质分子的无规则热运动，即布朗运动

B. 乙图中食盐晶体在熔化时要吸热，因此晶体在熔化过程中分子平均动能增加

C. 丙图中小草上的露珠看起来比较明亮是光在水中的全反射现象

D. 丁图中两个分子的间距从极近逐渐增大到的过程中，它们的分子势能逐渐增大

【答案】C

【解析】

【详解】A．甲图中的布朗运动是微粒的无规则运动，不是物质分子的无规则热运动，A错误；

B．乙图中食盐晶体在熔化时要吸热，但熔化过程温度不变，因此晶体在熔化过程中分子平均动能不变，B错误；

C．丙图中小草上的露珠看起来比较明亮是光在水中的全反射现象，C正确；

D．丁图中两个分子的间距从极近逐渐增大到的过程中，分子力先表现为斥力，做正功，分子势能减小，分子力后表现为引力，做负功，分子势能增大，D错误。

故选C。

3. 分子动理论以及固体、液体的性质是热学的重要内容，下列说法正确的是（　　）

A. 晶体都具有固定的熔点，物理性质表现为各向异性

B. 用吸管将牛奶吸入口中是利用了毛细现象

C. 从单一热源吸热并把它全部用来对外做功，这是不可以实现的

D. 液体表面层分子间的分子力表现为引力，使液体表面有一种收缩趋势

【答案】D

【解析】

【详解】A．单晶体的物理性质表现为各向异性，多晶体的物理性质表现为各向同性，A错误；

B．用吸管将牛奶吸入口中是利用了大气压强，而不是毛细现象，B错误；

C．根据热力学第二定律可知，不可能从单一热源取热并使之完全转化为功而不产生其他影响，由此可知，从单一热源吸热并把它全部用来对外做功，这是可以实现的，但会产生其他影响，C错误。

D．液体表面层分子间的分子力表现为引力，使液体表面有一种收缩趋势，D正确。

故选D。

4. 下列关于简谐振动和机械波说法正确的是（　　）

A. 一弹簧连接一物体沿水平方向做简谐运动，则该物体做的是匀变速直线运动

B. 单摆在周期性的外力作用下做受迫运动，则外力的频率越大，单摆的振幅越大

C. 大街上警车尖叫着从行人旁疾驰而去，行人听到警笛声音由高变低，可利用此现象的原理来进行测速

D. 机械波在某种介质中传播时，在一个周期内，振动质点走过的路程等于一个波长

【答案】C

【解析】

【详解】A．一弹簧连接一物体沿水平方向做简谐运动，物体所受弹力是变力，物体加速度时刻变化，该物体做的是变加速直线运动，故A错误；

B．单摆在周期性的外力作用下做受迫运动，当外力的频率小于单摆的固有频率时，外力的频率越大，单摆的振幅越大；而当外力的频率大于单摆的固有频率时，外力的频率越大，单摆的振幅越小，故B错误；

C．大街上警车尖叫着从行人旁疾驰而去，行人听到警笛声音由高变低，可利用此现象（多普勒效应）的原理来进行测速，即向行进中的车辆发射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少来推算车速，故C正确；

D．机械波在某种介质中传播时，在一个周期内，振动质点走过的路程等于四个振幅，故D错误。

故选C。

5. 关于光现象，下列说法正确的是（　　）

A. 图中一束白光通过三棱镜形成彩色光带是光的干涉现象 

B. 图中光照射不透明的圆盘，在圆盘的阴影中心出现了一个亮斑是光的折射现象

C. 图中肥皂膜上出现彩色条纹是光的衍射现象

D. 图中佩戴特殊眼镜观看立体电影利用了光的偏振现象

【答案】D

【解析】

【详解】A．一束白光通过三棱镜形成彩色光带是光的折射，故A错误；

B．光照射不透明的圆盘，在圆盘的阴影中心出现了一个亮斑是光的衍射现象，故B错误；

C．肥皂膜上出现彩色条纹是光的干涉现象，故C错误；

D．佩戴特殊眼镜观看立体电影利用了光的偏振现象，故D正确。

故选D。

6. 有几名少年在荡秋千，现把秋千看成单摆模型，图为小明在荡秋千时振动图像，则下列说法正确的是（　　）

A. 小明荡秋千时，其周期

B. 该秋千的绳子长度约为10m

C. 小明荡到图中对应的b点时，速度最小

D. 图中a点对应荡秋千时的最高点，此时回复力为零

【答案】B

【解析】

【详解】A．由振动图像可知，小明荡秋千时，其周期为，A错误；

B．单摆周期公式为

代入数据解得

B正确；

C．小明荡到图中对应的b点时，恰好经过平衡位置，速度最大，C错误；

D．图中a点对应荡秋千时的最高点，此时位移最大，回复力最大，D错误。

故选B。

7. 如图甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为，变压器原线圈两端所接电压按图乙正弦规律变化，定值电阻，相同的灯泡、电阻恒为，下列说法正确的是（　　）

A. 当开关闭合时，理想电压表示数为​

B. 当开关闭合时，理想电流表示数为

C. 当开关由闭合到断开，变亮，变暗

D. 当开关由闭合到断开，原线圈输入功率变大

【答案】C

【解析】

【详解】A．因为电表显示的是有效值，所以原线圈出有效值为

因为是理想变压器，有

解得副线圈两端电压为

开关闭合时，由电路图可得，副线圈的总电阻为

副线圈的总电流为

电阻R两端电压为

理想电压变的示数为

故A项错误；

B．设理想电压表读数为，由于是理想变压器，有

解得

故B项错误；

C．当开关由闭合到断开，副线圈的负载增加，而副线圏的电压值不改变，副线圈的电流减小，定值电阻两端的电压并联电路两端的电压、流过的电流分别为

可知减小，增加，减小。，的功率可分别表示为

可知，当开关由闭合到断开，的功率增加，变亮，功率减小，变暗，C正确；

D．当开关由闭合到断开，副线圈中的电阻接入电路，使得副线圈的总电阻变大，根据

公式可知，副线圈出电压不变，总电阻变大，故副线圈的功率变小，理想变压器原、副线圈功率相等，故原线圈输入功率变小，故D项错误。

故选C。

8. 在足够高的塔顶上以v0=20m/s的初速度竖直上抛一个小球（不计空气阻力，g=10m/s2），从抛出至位移大小为15m这段时间内，小球（　　）

A. 平均速度可能为5m/s，方向竖直向下

B. 通过的路程可能为55m

C. 平均速率可能为5m/s

D. 平均速度可能为15m/s，方向竖直向下

【答案】B

【解析】

【详解】BC．当位移方向向上时，即位移

路程可能为

设用时为t，由位移公式得

代入得

解得

当位移方向向下时，即

路程

设用时为，由位移公式得

代入得

解得

（另一值不合理舍去）

根据平均速率

可得平均速率可能为

B正确，C错误；

AD．平均速度可能为

方向竖直向上；

方向竖直向下，故AD错误。

故选B。

二、多项选择题：本题共5小题，每小题4分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9. “玉兔二号”月球车在太阳光照射不到时，由同位素电池为其保暖供电。Pu238衰变时放出粒子，生成X原子核，产生大量的射线，Pu238半衰期为88年，则（　　）

A. X原子核的核子数为234

B. 射线的电离能力最强

C. X原子核和粒子的结合能之和大于Pu238原子核的结合能

D. 经过44年后，电池中的Pu238原子核数将剩为原来的一半

【答案】AC

【解析】

【详解】A．根据衰变过程满足质量数守恒可知X原子核的质量数为

可知X原子核的核子数为234，A正确；

B．三种射线中，射线的穿透能力最强，电离能力最弱，B错误；

C．Pu238衰变时放出粒子，生成X原子核，衰变过程释放能量，生成物比反应物稳定，生成物的比结合能大于反应物的比结合能，可知X原子核和粒子的结合能之和大于Pu238原子核的结合能，C正确；

D．Pu238半衰期为88年，经过88年后，电池中的Pu238原子核数将剩为原来的一半，D错误。

故选AC。

10. 如图所示，某小型水电站发电机的输出功率，发电机的电压，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是（　　）

A. 发电机输出的电流 B. 输电线上的电流

C. 降压变压器的匝数比 D. 用户得到的电流

【答案】BC

【解析】

【详解】A．发电机输出的电流为

A错误；

B．根据

可得输电线上的电流为

B正确；

C．升压变压器的输出电压为

降压变压器的输入电压为

降压变压器的匝数比为

C正确；

D．根据

可得用户得到的电流为

D错误。

故选BC。

11. 氢原子的能级图如图甲所示，一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出不同频率的光，其中只有频率为、两种光可让图乙所示的光电管阴极K发生光电效应。分别用频率为、的两个光源照射光电管阴极K，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法中正确的是（　　）

A. 用能量为13eV的光子照射可以使处于基态的氢原子跃迁到第4能级

B. 这群氢原子向低能级跃迁时可以最多辐射4种不同频率的电磁波

C. 图丙中的图线b所表示的光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的

D. 若，则光电管的逸出功为11.43eV

【答案】CD

【解析】

【详解】A．处于基态的氢原子跃迁到第4能级需要吸收光子的能量为

可知用能量为13eV的光子照射不可以使处于基态的氢原子跃迁到第4能级，A错误；

B．根据

可知一群处于第4能级的氢原子向低能级跃迁时可以最多辐射6种不同频率的电磁波，B错误；

C．根据动能定理可得

根据光电效应方程可得

联立可得

氢原子由第4能级向基态跃迁发出的光子能量最大，对应的遏止电压最大，由丙图可知图线b对应的遏止电压最大，所以图丙中的图线b所表示的光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的，C正确；

D．由题意可知，只有频率为、两种光可让图乙所示的光电管阴极K发生光电效应，故有

，

又

，，

联立解得光电管的逸出功为

D正确。

故选CD。

12. 如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C、D后再回到状态A，其中AB和CD为等温过程，则在该循环过程中，下列说法正确的是（　　）

A. AB过程中，气体吸收热量

B. BC过程中，气体体积变化量与气体温度变化量成正比

C. CD过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增加

D. DA过程中，气体分子的平均动能减小

【答案】BD

【解析】

【详解】A．AB过程是等温过程，温度一定，气体内能不变，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律

W取正，，则Q一定为负，气体向外释放热量，A错误；

B．BC过程为压强一定，根据方程

则有

可知

即气体体积变化量与气体温度变化量成正比，B正确；

C．CD过程是等温过程， 温度一定，分子每次撞击器壁的平均作用力大小一定，体积增大，分子分布的密集程度减小，则单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减小，C错误；

D．DA过程中，体积一定，根据查理有

可知，压强减小，温度降低，则气体分子的平均动能减小，D正确。

故选BD。

13. 如图甲为一列简谐横波在t=0时刻的波形图，图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图像，质点Q为介质中x=0.5m处的质点。由图可知（　　）

A. t=0.1s时刻质点P沿y轴负方向运动

B. t=0.15s时刻质点P的加速度最大且沿y轴正方向

C. 质点P到达波谷时，质点处于减速状态

D. 质点的振动方程为y=0.2sin（10πt+）

【答案】CD

【解析】

【详解】A．由P点的振动图像可知，t=0.1s时刻质点P沿y轴正方向运动，选项A错误；

B．t=0.15s时刻质点P到达波峰位置，则此时的加速度最大且沿y轴负方向，选项B错误；

C．因t=0时刻质点P沿y轴负向运动，可知波沿x轴正向传播，质点P到达波谷时，质点在x轴上方向上运动，处于减速状态，选项C正确；

D．因

则质点的振动方程为

y=Asin（ωt+φ）=0.2sin（10πt+φ）

当t=0时，可得

则质点的振动方程为

y=0.2sin（10πt+）

选项D正确。

故选CD。

三、实验题（本题2小题，共14分）

14. 某同学利用如图甲所示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。 

（1）若想减小从目镜中观察到的条纹间距，该同学可______。（单选）

A．将单缝向双缝靠近                        B．将屏向靠近双缝的方向移动 

C．将屏向远离双缝的方向移动                D．使用间距更小的双缝 

（2）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为L，测得第1条亮条纹中心到第n条亮条纹中心之间的距离为∆x，则单色光的波长的表达式λ=_______。

（3）在测量某单色光的波长时，所得图样如图乙所示，调节仪器使分划板的中心刻线对准一条亮条纹A的中心，测量头游标卡尺的示数如图丙所示，读数为_______mm。移动手轮使分划板中心刻线对准另一条亮条纹B的中心，测量头游标卡尺的示数为16.2mm。已知双缝挡板与光屏间距为0.4m，双缝相距0.2mm，则所测单色光的波长为_______nm。

【答案】    ①. B    ②.     ③. 11.4    ④. 600

【解析】

【详解】（1）[1]根据双缝干涉条纹间距公式可知：

A．将单缝向双缝靠近，条纹间距不变， 故A不符合题意； 

B．将屏向靠近双缝的方向移动，即减小L，可减小条纹间距，故B符合题意；

C．将屏向远离双缝的方向移动，即增大L，可增大条纹间距，故C不符合题意；

D．使用间距更小的双缝，即增大d，可增大条纹间距，故D不符合题意。

故选B。 

 （2）[2]由题意可知相邻条纹间距为

根据双缝干涉条纹间距公式可知

联立以上两式解得

（3）[3]分划板在A位置时，测量头游标卡尺的读数为

[4]相邻条纹间距为

所测单色光的波长为

15. 在做“研究匀变速直线运动”的实验中，实验室提供了以下器材：电磁打点计时器（附导线、50Hz低压交流电源、复写纸、纸带）、长木板（附有滑轮）、小车、重物、细绳、刻度尺、天平。实验装置如图所示，一端带有定滑轮的长木板放在水平桌面上，打点计时器固定在长木板右侧，重物通过细绳跨过定滑轮与小车相连，定滑轮右侧的细绳与长木板平行，小车后面与穿过打点计时器的纸带相连。

（1）实验室提供的实验器材中，本实验不需要的是________________________；

（2）实验开始之前，________（填“需要”或“不需要”）对小车进行“平衡摩擦力”操作；

（3）在实验操作过程中，应该先________，然后________，打出的一条清晰纸带如图所示，纸带上标出的点是计数点，每相邻两个计数点间还有4个计时点没有画出。测量数据如下：

，，，，，；

（4）通过研究纸带上这些实验数据，发现这些实验数据呈现出规律性：、、、、大致相等，这一规律表明，小车在长木板上的运动属于_____________运动；

（5）在充分利用本实验得到的测量的数据，可以求得小车加速度________，打点计时器在打下P点时小车的速度________（结果均保留2位有效数字）；

（6）如果实验过程中交变电流的实际频率小于50Hz，而处理实验数据的时候是按照电流的频率等于50Hz做的，这将导致求出的加速度a的值比实际值________（填“偏大”或“偏小”）。

【答案】    ①. 天平    ②. 不需要    ③. 接通电源    ④. 释放小车    ⑤. 匀变速直线    ⑥.     ⑦.     ⑧. 偏大

【解析】

【详解】（1）[1]研究小车匀变速直线运动规律，不要测量小车的质量，故不需要天平。

（2）[2] 研究小车匀变速直线运动规律,只要保证小车所受合力不变即可，不需要平衡摩擦力。

（3）[3][4]在实验操作过程中，应该先接通电源，使打点计时器工作，然后释放小车，这样纸带可以充分利用，最开始的点对应的小车速度为0，纸带上可以打出更多的点。

（4）[5]对于匀变速直线运动，连续相等时间内的位移差为，即连续相等时间内的位移差不变，所以纸带数据呈现出规律性：、、、、大致相等时，则可以判断小车在长木板上的运动属于匀变速直线运动。

（5）[6][7]电源频率为50Hz，打点计时器打点周期为

纸带上标出的点是计数点，每相邻两个计数点间还有4个计时点没有画出，所以纸带上测量的各段长度对应的时间为

则由匀变速直线运动推论可知，加速度为

打点计时器在打下P点时小车的速度为

（6）[8]实验过程中交变电流的实际频率小于50Hz，则周期大于0.02s，时间t>0.2s，所以按t=0.2s计算的加速度偏大。

四、解答题（本题3小题，共34分）

16. 如图所示，在长为57cm且一端封闭、另一端开口向上的竖直玻璃管内，用4cm高的水银柱封闭着51cm长的理想气体，管内外气体的温度相同。现将水银从管侧壁缓慢地注入管中，直到水银面与管口相平。外界大气压强p0＝76cmHg，且温度不变。求此时管中封闭气体的压强。

【答案】85cmHg

【解析】

【详解】设玻璃管的横截面积为S，以玻璃管内封闭的气体为研究对象，初状态压强和体积

p1＝p0＋ph1＝80cmHg

V1＝51cm×S

水银面与管口相平时，水银柱高度为h，末状态的压强和体积

p2＝p0＋ph＝（76＋h）cmHg

V2＝（57cm－h）S

气体发生等温变化，由玻意耳定律得

p1V1＝p2V2

代入数据解得

h＝9cm

则

p2＝85cmHg

17. 2021年12月9日，“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站为青少年带来了一场精彩纷呈的太空科普课。王亚平在水膜里注水，得到了一个晶莹剔透的水球，接着又在水球中央注入一个气泡，形成了两个同心的球，如图所示，是通过球心O的一条直线，并与球右表面交于C点。一单色细光束平行于从B点射入球体，当没有气泡时，光线从C点射出，已知水球半径为R，光线距的距离为，光在真空中传播速度为c，求：

（1）水对此单色光的折射率；

（2）当球内存在气泡时，光线经过气泡全反射后，仍沿原方向射出水球，若水球半径及入射光线与的距离均不变，求此时气泡的半径大小以及光线在水球中传播时间。

【答案】（1）；（2），

【解析】

【详解】（1）无气泡时，光路如图所示

根据折射定律可得

（2）当有气泡时，根据光路可逆，光路如图所示

根据几何关系可知

2rcos30°=R

 解得

光线在水球中运动路程为

s=2r

光速为

运动时间为

联立解得

18. 5G自动驾驶是基于5G通信技术实现网联式全域感知、协同决策与智慧云控，相较传统“单车式”无人驾驶，具有革命性演进。通常，无人驾驶单靠传感器，视野局限在米，有了5G技术加持，相当于有了“千里眼”的感知能力。同时，5G网络超低延时的特性，让“汽车大脑”可以实时接收指令，极大提高了汽车运行的安全性。A、B两辆5G自动驾驶测试车，在同一直线上向右匀速运动，B车在A车前，A车的速度大小为，B车的速度大小为，如图所示。当A、B两车相距时，B车因前方突发情况紧急刹车（已知刹车过程的运动可视为匀减速直线运动），加速度大小为，从此时开始计时，求：

（1）A车追上B车之前，两者相距的最大距离？

（2）A车追上B车所用的时间？

（3）如果是“单车式”无人驾驶，B车刹车后A车要才开始刹车，在题设条件下，为避免两车相撞，则A车的加速度应满足什么条件？

【答案】（1）64m；（2）16s；（3）

【解析】

【分析】

【详解】（1）当A、B两车速度相等时，相距最远，根据速度关系可得

1

代入数据，可得

此时有

则有

（3）B车刹车停止运动所用的时间为

所发生的位移为

此时有

则

可见此时A车并未追上B车，而是在B车停止后才追上，之后A车的运动时间为

故可得时间为

（3）B刹车后A做匀速直线运动，位移为

当A车刹车减速至0时刚好追上B车时此时B车速度为，A车的加速度最小，即有

代入数据解得