2021-2022学年陕西省西安市莲湖区高二（下）期末质量检测物理试题含解析

  莲湖区2021~2022学年度第二学期期末质量检测

高二物理试题

注意事项：

1.本试卷共6页，总分100分，答题时间90分钟；

2.答卷前，考生须准确填写自己的姓名，准考证号，并认真核准条形码上的姓名、准考证号；

3.第Ⅰ卷选择题必须使用2B铅笔填涂，第Ⅱ卷非选择题必须使用0.5毫米黑色墨水签字笔书写，涂写要工整、清晰；

4.考试结束后，监考员将答题卡按顺序收回，装袋整理；试题卷不回收。

第Ⅰ卷（选择题  共48分）

一、选择题（本大题共12小题，每小题4分，计48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求；第9~12题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，有选错或不选的得0分）

1. 传感器能够把非电学量转化为电学量，可以很方便地测量、传输，处理和控制。下列说法正确的是（　　）

A. 电容式位移传感器是通过改变两极板电压改变电容的

B. 光敏电阻在传感器中的作用是将光信号转化为电信号

C. 话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号

D. 全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置利用了温度传感器

【答案】B

【解析】

【详解】A．电容式位移传感器是通过改变两极板电容改变电压的，故A错误；

B．光敏电阻在传感器中的作用是将光信号转化为电信号，故B正确；

C．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，故C错误；

D．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置利用了压力传感器，故D错误；

故选B。

2. 如图是公路上安装的一种测速“电子眼”。在“电子眼”前方路面下间隔一段距离埋设两个通电线圈，当车辆通过线圈上方的道路时，会引起线圈中电流的变化，系统根据两次电流变化的时间及线圈之间的距离，对超速车辆进行抓拍。下列判断正确的是（　　）

A. 汽车经过线圈会产生感应电流

B. 汽车速度越大，经过线圈时产生的感应电流越小

C. 若线圈出现断路，汽车经过线圈还会产生感应电流

D. 如果某个线圈出现故障，没有电流，“电子眼”还可以正常工作

【答案】A

【解析】

【详解】A．在“电子眼”前方路面下间隔一段距离埋设的是“通电线圈”，汽车上大部分是金属，当汽车通过线圈时会引起通电线圈的磁通量变化，从而产生电磁感应现象，产生感应电动势，线圈会产生感应电流，故A正确；

B．汽车速度越大，经过线圈时产生的感应电动势越大，感应电流越大，故B错误；

C．若线圈出现断路，汽车经过线圈还会产生感应电动势，不会产生感应电流，故C错误；

D．如果某个线圈出现故障，没有电流，就会无计时起点或终点，无法计时，电子眼不能正常工作，故D错误。

故选A。

3. 如图所示的各种情境中，满足磁铁与线圈相互排斥，且通过的感应电流方向从到的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】BD

【解析】

【详解】根据楞次定律，“来拒去留”可知，若磁铁和线圈之间相互排斥，则磁铁必然是向线圈靠近；则C图错误；A图中电键是断开的，无感应电流；B图电阻R中有从到的感应电流；C图电阻R中有从到的感应电流；则选项BD正确，A错误；

故选BD。

4. 如图是玻尔为解释氢原子光谱画出的氢原子能级示意图，一群氢原子处于的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，以下说法符合玻尔理论的有（　　）

A. 最多可辐射出4种不同频率的光子

B. 电子轨道半径减小，动能要增大

C. 氢原子跃迁时，可发出连续不断的光谱线

D. 由能级跃迁到能级时发出光子的频率最小

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据

可知一群氢原子处于的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，最多可辐射出6种不同频率的光子，A错误；

B．根据牛顿第二定律可得

可得

氢原子从较高能级跃迁到较低能级时，电子的轨道半径减小，动能要增大，B正确；

C．由于电子的轨道是量子化，氢原子的能量是量子化的，所以氢原子跃迁时，发出不连续的光谱线，C错误；

D．由能级跃迁到能级时发出光子的能量最大，发出光子的频率最大，D错误。

故选B。

5. 如图所示为手机无线充电器的模型，其工作原理与理想变压器相同。已知发射，接收线圈匝数比，C、D端的输出电流，则关于A、B端输入电流的描述错误的是（　　）

A. 周期为 B. 频率为1kHz

C. 最大值为 D. 有效值为0.2A

【答案】C

【解析】

【详解】AB．根据C、D端的输出电流

可知周期

频率为

AB正确，不符合题意；

CD．C、D端的输出电流的最大值为

根据

可知A、B端输入电流的最大值为

A、B端输入电流的有效值为

D正确，不符合题意，C错误，符合题意

故选C。

6. 如图所示，图甲为正弦交流电源的电压随时间周期性变化的图像，图乙所示为给正弦交流电源加上二极管后得到的电压随时间周期性变化的图像，则图甲和图乙中电压有效值之比为（　　）

A.  B.  C. 1：2 D. 2：1

【答案】A

【解析】

【详解】图甲为完整的正弦式交流电，可知其电压有效值为

图乙只有完整正弦的一半，根据有效值定义，设电压有效值为，则有

解得

故有

A正确，BCD错误。

故选A。

7. 如图所示，三个灯泡，、的阻值关系为，电感线圈L的直流电阻可忽略，D为理想二极管，开关S从闭合状态突然断开时，下列判断正确的是（　　）

A. 先变亮，然后逐渐变暗

B. 先变亮，然后逐渐变暗

C. 立即熄灭，、均逐渐变暗

D. 逐渐变暗，立即熄灭，先变亮，然后逐渐变暗

【答案】D

【解析】

【详解】开关S处于闭合状态时，由于

则通过三个灯泡的电流大小关系为

开关S从闭合状态突然断开时，电感线圈产生自感电动势，阻碍通过它的电流的减小，由于二极管的反向截止作用，立即熄灭，电感线圈、、组成闭合回路，逐渐变暗，通过的电流由变为，再逐渐减小，故先变亮，然后逐渐变暗，D正确，ABC错误。

故选D。

8. 一个边长为10cm的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为1Ω。磁感应强度B随时间t的变化关系如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A. 1~3s的感应电动势为3×10-5V

B. 3~5s的感应电流大小为2×10-5A

C. 0~5s线框中产生的焦耳热为4.5×10-9J

D. 0~5s线框中感应电流的有效值为

【答案】D

【解析】

【详解】A．由法拉第电磁感应定律可知，1~3s的感应电动势为

此过程中的感应电流为

故A错误；

B．由法拉第电磁感应定律可知，3~5s感应电动势为

3~5s的感应电流大小为

故B错误；

C．0~5s线框中产生的焦耳热为

故C错误；

D．根据电流热效应可得

代入数据解得

故D正确。

故选D。

9. 对于如图的描述，正确的是（　　）

A. 康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量

B. 卢瑟福由粒子散射实验估算出原子核半径的数量级

C. 射线2穿透本领最强，射线3为射线

D. 重核裂变与轻核聚变后，原子核的比结合能都会减小

【答案】AB

【解析】

【详解】A．康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量，A正确；

B．卢瑟福由粒子散射实验估算出原子核半径的数量级为，B正确；

C．由图可知，射线2不带电，为射线，其穿透本领最强，根据左手定则可知射线3带正电，为射线，C错误；

D．重核裂变与轻核聚变均要释放能量，根据原子核的比结合能曲线可知，重核裂变与轻核聚变后，原子核的比结合能都会增大，D错误。

故选AB。

10. 高压输电是减小输电电能损耗和电压损失的有效途径，中国已投产运行的1000kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程.假设甲、乙两地原采用500kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为△P=100kW,损失的电压为△U=40V.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1000kV特高压输电,若不考虑其他因素的影响, 输电线上损耗的电功率变为△P'，损失的电压变为△U'，则

A. △P'=25kW B. △P' = 50kW C. △U'=10V D. △U' = 20V

【答案】AD

【解析】

【详解】输电的电流为，则输电的损失功率为，损失的电压为；保持输送功率P和输电线上的电阻R不变，而把总电压从500 kV提高为1000 kV，即变为原来的2倍，则输电电流变为原来的，有，；故BC错误；AD正确

11. 某实验小组用图甲所示电路研究a、b两种单色光的光电效应现象，通过实验得到光电流I与电压U的关系如图乙所示，由图可知（　　）

A. 光电子的最大初动能

B. 两种光的频率

C. 两种光照射金属K时的逸出功一样

D. 两种光的遏止电压相同

【答案】AC

【解析】

【详解】AD．由题图可得b光照射光电管时反向截止电压大，也即b光的遏止电压大，由

可知，b光照射光电管时逸出的光电子最大初动能大，所以

故A正确，D错误；

B．由光电效应方程可得

由题图可得b光照射光电管时反向截止电压大，其频率大，即

故B错误；

C．金属的逸出功由金属本身决定，与光的频率无关，所以两种光照射金属K时的逸出功是一样的，故C正确；

故选AC。

12. 如图所示，小球和槽形物体的质量分别为、，置于水平面上，的上部半圆形槽的半径为，槽的左右两侧等高。将从槽的右侧顶端由静止释放，一切摩擦均不计，则（    ）

A. 刚能到达槽的左侧顶端

B. 运动到槽的最低点时速度为

C. 向右匀速运动

D. 向右运动的最大位移为

【答案】AD

【解析】

【详解】A．设A到达左侧最高点的速度为v1，根据动量守恒定律知，由于初动量为零，则末总动量为零，即v1=0，根据能量守恒定律知，A能到达B圆槽左侧的最高点，故A正确；

B．设A到达最低点时的速度为v，根据动量守恒定律得

0=mv-2mv′

解得

根据能量守恒定律得

解得

故B错误。

C．B向右先加速后减速，减速到零之后又向左先加速后减速，即做往返运动，C错误；

D．因为A和B组成的系统在水平方向上动量守恒，当A运动到左侧最高点时，B向右运动的位移最大，设B向右的最大位移为x，根据动量守恒定律得

m（2R-x)=2mx

解得

故D正确。

故选AD。

第Ⅱ卷（非选择题共52分）

二、实验探究题（本大题共2小题，计16分）

13. 传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用。例如温度传感器，可将温度转换为电信号。制作温度传感器的材料有热敏电阻和金属热电阻两种。

（1）某研究性学习小组为探究这两种电阻特性而进行了如下实验，分若干次向烧杯中倒入开水，测量不同温度下两种电阻的阻值，根据实验数据描绘出它们的阻值R随温度t变化的图像如图甲所示，由图可知，热敏电阻在温度上升时导电能力______（选填“增强”或“减弱”）；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的影响更______（选填“敏感”或“不敏感”）；

（2）该小组利用热敏电阻作为传感器制作的简单自动报警器线路图如图乙所示，则：

①为了使温度过高时报警器铃响，应接在______（选填“a”或“b”）；

②若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片Р点向______（选填“左”或“右”）移动；

③直流电源电动势为18V（内阻不计），热敏电阻达到100℃电阻大小为600Ω。流过热敏电阻的电流超过时就会报警，为10mA，则滑动变阻器应选择______。（填正确选项前的字母）

A.    B.    C.

【答案】    ①. 增强    ②. 敏感    ③. a    ④. 左    ⑤. C

【解析】

【详解】（1）[1][2]由图甲可知热敏电阻在温度上升时电阻减小，导电能力增强；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的影响更敏感。

（2）[3]温度过高时，热敏电阻阻值减小，电磁铁中电流增大，磁性变强，衔铁被吸向a侧，故c应接在a侧。

[4]电磁铁中电流不变，使启动报警的温度提高些，滑动变阻器接入电路阻值变大，应向左移动。

[5]报警时，控制电路总电阻为

热敏电阻达到100℃电阻大小为600Ω，滑动变阻器电阻超过1000Ω，应选择C。

14. 小李同学利用图示的弹簧发射装置进行“验证动量守恒定律”的实验，操作步骤如下：

①在水平桌面上的适当位置固定好弹簧发射器，使其出口处切线与水平桌面相平且弹簧原长时与管口平齐；

②在一块平直长木板表面先后钉上白纸和复写纸，将该木板竖直并贴紧桌面右侧边缘。将小球向左压缩弹簧并使其由静止释放，球碰到木板，在白纸上留下压痕；

③将木板向右水平平移适当距离，再将小球向左压缩弹簧到某一固定位置并由静止释放，撞到木板上，在白纸上留下压痕；

④将半径相同的小球放在桌面的右边缘，仍让小从步骤③中的释放点由静止释放，与球相碰后，两球均撞在木板上，在白纸上留下压痕、。

（1）本实验必须测量的物理量有________。

A.小球的半径

B.小球、的质量、

C.弹簧的压缩量，木板距离桌子边缘的距离

D.小球在木板上的压痕、、分别与之间的竖直距离、、

（2）本实验中所选用的两小球的质量关系为________（选填“>”“<”或“=”）。

（3）两小球碰撞后，小球撞到木板上的痕迹为________（选填、或）。

（4）用（1）中所测的物理量来验证两球碰撞过程动量守恒，其表达式为________________。

（5）若、两球上涂有粘性很强的胶体（胶体质量不计），让小球从步骤③中的释放点由静止释放与球相碰后，两球粘连在一起并撞到木板上在白纸上留下压痕，则压痕的位置应在________。

A与之间

B.与之间

C.与之间

D.下方

【答案】    ①. BD    ②. >    ③.     ④.     ⑤. C

【解析】

【详解】（1）[1]小球离开轨道后做平抛运动，设木板与抛出点之间的距离为，小球做平抛运动的时间为t，在白纸上留下的痕迹到P点的竖直距离为L，由平抛运动规律得

   ①

   ②

解得

   ③

碰撞前，小球落在图中的点，设其水平初速度为；小球和发生碰撞后，a有动能损失，速度减小，做平抛运动的时间增大，所以在白纸上的落点痕迹会向下移，即的落点在图中的点，设其水平初速度为；的落点是图中的点，设其水平初速度为，根据③式可得

④

⑤

⑥

两球碰撞过程系统动量守恒，取向右为正方向，由动量守恒定律得

⑦

联立④⑤⑥⑦可得

⑧

⑧式即为实验最后要验证是否成立的表达式，所以本实验需要测量小球、的质量、，小球在木板上的压痕、、分别与之间的竖直距离、、，故选BD。

（2）[2]根据机械能守恒定律有

⑨

联立⑦⑨式可得

⑩

由⑩式可知，为了使碰撞后a不反弹，应使。

（3）[3]根据（1）分析可知，球碰后在白纸上留下的压痕是。

（4）[4]根据（1）分析可知，验证表达式为⑧式。

（5）[5]若碰后两球粘连在一起，则根据动量守恒定律可知碰后整体的水平初速度为

⑪

比较⑩⑪式可知

⑫

则压痕的位置应在与之间，故选C。

三、计算题（本大题共4小题，计36分。解答应写出必要的文字、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

15. 镭（Ra）是历史上第一个被分离出来的放射性元素，已知的半衰期为1620年，能自发地放出粒子而变成新核（Rn），原子核的质量为226.0254u，衰变后产生的Rn原子核的质量为222.0175u，粒子的质量为4.0026u，已知1u相当于931.5MeV，问：

（1）写出该核反应的方程式。

（2）一个发生衰变所放出的能量是多少？（结果保留三位有效数字）

（3）87.5%的发生衰变所经历的时间。

【答案】（1）；（2）4.94MeV；（3）4860年

【解析】

【详解】（1）根据电荷数守恒、质量数守恒得

（2）衰变过程中的质量亏损

Δm=m1−m2−mα=0.0053u

释放的能量

ΔE=Δmc2=0.0053×931.5MeV=4.94MeV

（3）根据衰变公式

87.5%的发生衰变所经历的时间

解得

16. 一台交流发电机额定输出功率为，以500V的电压接到升压变压器后向远方输电。若输电线的总电阻为50Ω，输电线损失的功率为500kW，使用的升压变压器、降压变压器都是理想变压器，求：

（1）输电线中的电流。

（2）为了使远方的用户负载能获得220V工作电压，则降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少？

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）根据

可得输电线中的电流为

（2）用户的功率为

根据

可得用户的电流为

根据变压器电流与匝数关系，可得降压变压器的原、副线圈的匝数比

17. 如图甲所示，水平台面与水平地面间的高度差，一质量为的小钢球静止在台面右角处。一小钢块在水平向右的推力作用下从点由静止开始向右做直线运动，推力的大小随时间变化的规律如图乙所示，当时钢块到达水平台面右端处立即撤去力，钢块与钢球发生碰撞（时间极短），碰撞后钢块和钢球水平飞离台面，分别落到地面上的点和点。已知、点到点的水平距离分别为，，钢块的质量，钢块与台面间的动摩擦因数，取，求：

（1）撤去力时钢块的速度大小。

（2）小钢球的质量。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）根据图像与横轴围成的面积表示力的冲量，可知内推力的冲量为

内，对钢块根据动量定理可得

解得撤去力时钢块的速度大小为

（2）钢块与钢球发生碰撞后，假设钢块的速度为，钢球的速度为，碰后钢块和钢球均做平抛运动，竖直方向有

解得

水平方向有

，

可得

，

钢块与钢球碰撞过程，根据动量守恒可得

解得

18. 如图1所示，在倾角的光滑平行导轨上，有一长度恰好等于导轨宽度的均匀导体棒，平行于斜面底边由静止释放（）。导轨下端接有一只电阻为的灯泡（设其电阻不随温度变化）。在MN下方一定距离处的矩形区域内存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁场沿导轨方向的长度，磁感应强度随时间变化的规律如图2所示，导体棒在时恰好进入磁场区域，并恰好做匀速直线运动。已知导体棒的质量，电阻，导轨足够长，重力加速度，，。则

（1）导体棒的长度；

（2）导体棒从开始运动到出磁场过程中，导体棒上产生的热量。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）由题意可知，导体棒在内做初速度为零的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可得

解得

导体棒刚进入磁场时的速度大小为

导体棒进入磁场做匀速直线运动，磁感应强度保持不变，根据受力平衡可得

又

联立解得导体棒的长度为

（2）在内，回路产生的感生电动势为

回路中的电流为

在内导体棒产生的焦耳热为

导体棒穿过磁场过程，产生的电动势为

回路中的电流为

导体棒穿过磁场所用时间为

导体棒穿过磁场过程，产生的焦耳热为

导体棒从开始运动到出磁场过程中，导体棒上产生的热量为