2022盐城高二下学期期末考试物理试题含解析

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2021-2022学年江苏省盐城市高二（下）期末物理试卷

第I卷（选择题）

一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）

1. 天宫课堂中，航天员王亚平先做了一个水球，然后她将女儿用纸做的小花轻轻放在水球表面，纸花迅速绽放．纸花绽放的原因是(    )

A. 水球表面分子力表现为引力 B. 水球表面分子力表现为斥力
C. 纸花分子间分子力表现为引力 D. 纸花分子间分子力表现为斥力

2. 如图所示，螺旋管中通入正弦交流电，将电子沿轴线方向射入后，电子在螺旋管中的运动情况是(    )

A. 匀速圆周运动 B. 往复运动 C. 匀速直线运动 D. 匀变速直线运动

3. 振荡电路中电容器两端的电压随时间变化的关系如图所示，则(    )

A. 在时刻，电路中的电流最大
B. 在时刻，电路的磁场能最大
C. 时间内，电路的电场能不断减小
D. 时间内，电容器的带电量不断增大
 

4. 如图所示，训练者跨步蹲，双手各自正握同一材质的两绳一端，在竖直方向上下甩动，在绳子上交替做出不同的波动，其运动状态可视为简谐运动。由于初练者双手肌肉力量不一致，左手每秒抖动下，右手每秒抖动下，则在左、右两绳上传播的波(    )

A. 周期之比为： B. 速度之比为：
C. 振幅之比为： D. 波长之比为：

5. 如图所示，在平面内有两个沿轴方向垂直平面做简谐运动的点波源和，振动方程分别为、。两列波的波速均为，两列波在到线段上某点相遇时，其中振动加强的点有(    )

A. 处 B. 处 C. 处 D. 处

6. 子与氢原子核质子构成的原子称为氢原子，它在原子核物理的研究中有重要作用。如图为氢原子的能级示意图，假定光子能量为的一束光照射容器中大量处于能级的氢原子，氢原子吸收光子后，发出频率为、、、、和的光子，且频率依次增大，则等于(    )

A.  B.  C.  D.

7. 某同学疫情隔离在家，偶然发现一根不可伸长的细线垂到窗沿，他想利用单摆原理粗测细线的总长度。先将线的下端系上一个小球，当小球静止时，细线恰好与窗子上沿接触且保持竖直，球在最低点时，球心到窗上沿的距离为。他打开窗户，让小球在垂直于墙的竖直平面内作小角度摆动，如图所示。从小球第次通过图中的点开始计时，到第次通过点共用时，。根据以上数据可知细线的长度至少约为(    )

A.  B.  C.  D.

8. 放射性元素、的半衰期分别为和。在时刻这两种元素的原子核总数为，在时刻，衰变的原子核总数为，则刚开始、原子核数目之比为(    )

A. ： B. ： C. ： D. ：

9. 系统误差是由于实验原理等原因而产生的误差，在“测电源电动势和内阻”实验中由于电表的内阻所产生的误差即为系统误差。关于该系统误差产生原因以及影响，以下正确的是(    )

A. 电流表分压，测得的电源电动势偏大 B. 电流表分压，测得的电源电动势偏小
C. 电压表分流，测得的电源电动势偏大 D. 电压表分流，测得的电源电动势偏小

10. 安装适当的软件后，利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感应强度。如图，在手机上建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为面。某同学在某地对地磁场进行了四次测量，每次测量时轴指向不同方向而轴正向保持竖直向上。根据表中测量结果可推知(    )

A. 测量地点位于南极极点附近 B. 测量地点位于北极极点附近
C. 当地的地磁场大小约为 D. 第次测量时轴正向指向东方

第II卷（非选择题）

二、实验题（本大题共1小题，共15.0分）

11. 小明同学做“探究变压器原、副线圈两端电压与匝数的关系”实验。
    本实验采用的科学探究方法是______。
    以下给出的器材中，不需要的一项器材为______。填选项字母
    
    实验前，小明将可拆变压器拆下，他观察到铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成，组成铁芯的硅钢片相叠时应平行于平面______。选填“”、“”或“”
    
    某次实验中，用匝数匝和匝的线圈实验，测量的数据如下表所示，通过比较，判断出原线圈的匝数为______。选填“”或“”

实验发现，原、副线圈上的电压之比与匝数之比并不严格相等，有微小的差别，可能的原因是什么，请写出两点理由。

三、计算题（本大题共4小题，共45.0分）

12. 细长薄玻璃管用长的水银柱封闭一定质量的空气。当玻璃管开口向上竖直放置时，空气柱长度为；缓慢转动玻璃管，当其到达水平位置时，空气柱长度变为。设环境温度保持不变，此过程中气体对外做功。求：
    大气压强；
    气体吸收热量。
13. 如图所示，工厂按照客户要求进行玻璃异形加工，工人将边长为的正方体透明玻璃砖，从底部挖去一部分，挖去部分恰好是以边长为直径的半圆柱。现将平行单色光垂直于玻璃砖左表面射入，右侧半圆柱面上有光线射出的部分为其表面积的，不计光线在玻璃砖中的多次反射。已知光在真空中的传播速度为。
    求：
    玻璃砖对该单色光的折射率；
    单色光在玻璃砖中传播的最短时间。
14. 研究发现：静止的原子核，吸收慢中子，可以发生核反应，分裂成运动的新核和，同时产生一对彼此向相反方向运动的光子，这对光子的能量均为。已知、中子、、的质量分别为，，和，已知光在真空中的传播速度为。求：
    单个光子的动量大小；
    反应放出的核能；
    新核的动能。
15. 如图所示，在竖直平面内的轴下方存在范围足够大、方向水平的磁场，同一高度处磁感应强度大小相等，竖直方向上磁感应强度随距离关系满足。将一竖直放置、边长为的正方形金属线框从图示位置，向右以初速度水平抛出，线圈质量为、电阻为，不计空气阻力。求：
    刚抛出时边切割产生的电动势大小；
    线圈中的最大电流；
    线圈下落高度已经是最大电流的过程中线圈中产生的焦耳热。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：液体表面层水分子间的平均距离比内部分子间的平均距离大，故水球表面上水分子间的作用力表现为引力，收缩导致纸花绽放，故A正确，B错误；
纸花绽放是由于液体表面分子力的原因，与纸花分子间的作用力无关，故CD错误．
故选：．
明确表面张力的成因，知道液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面存引力。
本题以天宫课堂为背景，考查液体表面张力的成因，要掌握根据分子间相互作用力的规律来解释液体表面张力。
 

2.【答案】 

【解析】

【分析】
长通电螺线管中产生的磁场方向平行于螺线管的轴线．根据电子的运动方向与磁场方向的关系，分析电子所受洛伦兹力的情况，判断电子的运动情况。
本题关键是了解通电螺线管磁场方向特点，同时明确当带电粒子与磁场方向平行时不受洛伦兹力。
【解答】
由于长通电螺线管中产生的磁场方向平行于螺线管的中心轴线，与电子的运动方向平行，则电子在磁场中不受洛伦兹力，电子重力又不计，则电子做匀速直线运动，故C正确，ABD错误。
故选：。  

3.【答案】 

【解析】解：、在时刻，电容器两端的电压最大，电容器所带电荷量最大，电场能最大，由能量守恒定律可知，磁场能最小，电路中的电流最小，故A错误；
B、在时刻，电容器两端的电压为零，电容器所带电荷量为零，电场能为零，则电路的磁场能最大，故B正确；
C、时间内，电容器两端的电压增大，电容器所带电荷量增多，电路的电场能不断增大，故C错误；
D、时间内，电容器两端的电压减小，由知电容器的带电量不断减小，故D错误。
故选：。
在振荡电路中电容器两端的电压越大，电容器所带的电荷量越大，两极板之间的电场越强，电场能越大，电流越小，磁场能量越小。结合能量守恒定律分析。
解答本题时，关键要抓住能量这个中心来分析，要知道不计能量损失时，电场能和磁场能的总和不变。
 

4.【答案】 

【解析】解：、左手每秒抖动下，则周期：，右手每秒抖动下，则周期，所以在左、右两绳上传播的波周期之比：，故A错误；
B、机械波在同种介质中传播的速度相等，故B错误；
C、由图像或已知的周期关系不能判断出振幅之间的关系，故C错误；
D、根据，则：，可知波长与周期成正比，所以，故D正确。
故选：。
机械波在同种介质中传播的速度相等，结合周期的关系判断波长的关系即可。
该题考查机械波的几个物理量的关系，解答的关键是知道机械波在同种介质中传播的速度相等。
 

5.【答案】 

【解析】解：由两波源的振动方程可知，两波源的起振方向相反，即相位相反；
由波源的波动方程可知：，波的周期，波长，
线段上点到两波源的波程差是，由于波源的起振方向相反，该点振动减弱，
则点、、，四个点是振动加强点，
即线段上振动加强点有处，故C正确，ABD错误。
故选：。
两波源的起振方向相反，某质点到两波源的波程差等于波整数倍的地方振动加强，波程差等于半波长奇数倍的地方振动减弱，根据题意分析答题。
本题考查波的叠加，注意两波源的振动方向相同还是相反，若振动方向相同，路程差为波长的整数倍处为加强点，为半波长的奇数倍处为减弱点。若振动方向相反，路程差为波长的整数倍处为减弱点，为半波长的奇数倍处为加强点。
 

6.【答案】 

【解析】解：因为氢原子发出种不同频率的光子，根据，知氢原子处于第能级，所以吸收的光子能量，因为、、、、和的光，且频率依次增大，知分别由到，到，到，到，到，到跃迁所辐射的光子，所以故C正确，、、D错误。
故选：。
根据氢原子发出的光子频率种数，得出氢原子处于第几能级，抓住能级间跃迁吸收或辐射的光子能量等于两能级间的能级差求出吸收的光子能量。
解决本题的关键知道能级间跃迁所满足的规律，即。
 

7.【答案】 

【解析】解：从小球第次通过图中的点开始计用入到第次通过点共用时，则周期为；
球心到窗上沿的距离，由于该单摆在左右两侧摆动的摆长变化，故周期公式为
代入数据解得，房顶到窗上沿的高度为：，故A正确，BCD错误；
故选：。
把秒表记录摆球一次全振动的时间作为周期，误差较大，应采用累积法测量周期；根据单摆的周期公式列式求解房顶到窗上沿的高度。
本题关键建立单摆模型，明确测量原理，然后根据单摆的周期公式列式求解，基础题。
 

8.【答案】 

【解析】解：设、原子核数分别为、，对应的半衰期分别为、，则

经过后，衰变的原子核总数
解得：：：
故B正确，ACD错误；
故选：。
半衰期指大量原子核发生半数衰变所用的时间，根据两元素半衰期和经过时间计算衰变原子核总数。
本题考查原子核衰变，理解半衰期概念是解题关键，本题有两种元素同时衰变，注意分开计算两种元素未衰变原子数。
 

9.【答案】 

【解析】解：由图示电路图可知，相对于电源来说电流表采用外接法，由于电压表的分流作用，
电流测量值小于真实值，实验误差是由电压表分流造成的，当外电路短路时电流的测量值等于真实值，图象如图所示

图线的纵轴截距等于电源电动势，图线斜率的绝对值等于电源内阻，
由图示图象可知，电源电动势的测量值小于真实值，故ABC错误，D正确。
故选：。
分析图示电路结构，根据实验误差来源结合图像分析实验误差。
本题考查了实验误差分析，理解实验原理、分析清楚图示电路图是解题的前提，要掌握应用图象法处理实验数据的方法。
 

10.【答案】 

【解析】解：地磁场分布如图所示，磁场南极大致在地理的北极附近，磁场北极大致在地理南极附近。通过这两个磁极的假想直线磁轴与地球的自转轴大约成度的倾斜。由表中轴数据可看出轴的磁场为零，则说明测量点只能在赤道位置，故AB错误；
C、磁感应强度为矢量，故由表格可看出此处的磁感应强度大致为，故C错误；
D、第三次测量时方向上的磁场为零，轴方向沿磁场方向，则说明此时轴应指向北半球，则轴应指向东方，故D正确。
故选：。
明确地磁场的性质，知道地球可视为一个大磁场，地理的北极为磁场的南极，地理的南极为磁场的北极，磁感应强度为矢量，根据图中信息即可求得该处磁场大小及方向。
本题考查了地球磁场及磁感应强度为矢量的运算，解题的关键是知道地球可视为一个大磁场，地理的北极为磁场的南极，地理的南极为磁场的北极，磁感应强度为矢量，计算矢量运算法则。
 

11.【答案】控制变量法       

【解析】解：本实验采用的科学探究方法是控制变量法；
本实验需要用到学生电源，多用电表，变压器，不需要电压表，故ABD错误，C正确。
故选：。
为了减小涡流的产生，应使硅钢片的方向与磁场方向平行，所以硅钢片相叠时应平行与平面；
由表可知

所以为副线圈电压，故原线圈匝数为；
铁芯在交变磁场的作用下发热，原线圈中电流产生的磁场能向副线圈转移过程中有损失造成原副线圈上的电压之比和匝数之比并不严格相等。
故答案为：控制变量法；；；见解析
根据实验原理掌握正确的实验方法；
根据实验原理分析出需要用到的实验器材；
根据涡流的产生特点分析出硅钢片的正确放置方向；
根据图表数据结合原副线圈的匝数比和电学物理量的比值关系完成分析；
根据实验可能产生的能量泄漏分析出可能的原因。
本题主要考查了变压器电压与匝数的关系，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合原副线圈的匝数比和电学物理量的比值关系即可完成分析。
 

12.【答案】解：玻璃管竖直放置时气体压强，
设玻璃管的横截面积为，气体温度不变，由玻意耳定律得：
代入数据解得：
气体温度不变，气体内能不变，，
气体对外界做功，则外界对气体做功
由热力学第一定律可知：
答：大气压强是。
气体吸收热量是。 

【解析】气体温度不变，应用玻意耳定律求出大气压强。
应用热力学第一定律求出气体放出的热量。
根据题意分析清楚气体状态变化过程，应用玻意耳定律与热力学第一定律可以解题；应用热力学第一定律解题时注意各物理量正负号的含义。
 

13.【答案】解：单色光在玻璃砖中的光路如图所示，设单色光恰好发生全反射的临界角为．
右侧半圆柱面上有光线射出的部分边缘光线恰好发生全反射，入射角等于临界角，因为右侧半圆柱面上有光线射出的部分为其表面积的，所以
根据，解得
单色光在玻璃砖中传播的速度为
单色光在玻璃砖中传播的最短距离为，则单色光在玻璃砖中传播的最短时间为
答：玻璃砖对该单色光的折射率为；
单色光在玻璃砖中传播的最短时间为。 

【解析】右侧半圆柱面上有光线射出的部分边缘光线恰好发生全反射，入射角等于临界角。画出光路图，找出临界角，根据，求解折射率；
由求单色光在玻璃砖中传播的速度。单色光在玻璃砖中传播的最短距离为，再求单色光在玻璃砖中传播的最短时间。
本题考查全反射知识，关键是正确画出光路图，要掌握临界角与折射率的关系，即的应用。
 

14.【答案】解：设光子的频率为，则光子能量，
光子的动量
解得光子的动量：
由题意可知，质量亏损
根据爱因斯坦质能方程得：，
解得，反应释放的核能
核反应过程系统动量守恒，慢中子的动量很小，可以认为是零，
系统初状态总动量为零，产生一对彼此向相反方向运动的光子，一对光子的总动量为零，
以的动量方向为正方向，由动量守恒定律得：，解得，
动能，根据能量守恒定律得：
解得新核的动能
答：单个光子的动量大小是；
反应放出的核能是；
新核的动能是。 

【解析】根据德布罗意波公式求出单个光子的动量大小。
根据爱因斯坦质能方程，结合质量亏损求出反应放出的核能。
根据动量守恒定律，结合释放后新核的动量大小关系得出动能的关系，结合能量守恒求出新核的动能。
本题考查了核能与爱因斯坦质能方程、动量守恒定律、能量守恒定律的综合运用，知道分裂成运动的新核和的过程中，动量守恒，能量守恒。
 

15.【答案】解：根据法拉第电磁感应定律可得，刚抛出时边切割产生的电动势大小为：
；
当线圈受到的安培力等于重力时，线圈的竖直方向速度达到最大，即此时线圈中的电流最大，设此时线圈下落高度为；
则边所处位置的磁感应强度为：
边所处位置的磁感应强度为：
根据平衡条件可得：
解得线圈中的最大电流为：；
设线圈中电流最大时线圈的竖直速度为，则线圈下落高度时，边切割产生的感应电动势为：
，
边切割产生的感应电动势为：，
线圈的感应电动势为：
根据闭合电路欧姆定律有：
解得线圈下落高度时，线圈的竖直速度为：
此时线圈的速度为：
则根据能量守恒定律有：
解得线圈下落高度时产生的焦耳热为：。
答：刚抛出时边切割产生的电动势大小为；
线圈中的最大电流为；
线圈下落高度已经是最大电流的过程中线圈中产生的焦耳热为。 

【解析】根据法拉第电磁感应定律求解感应电动势的大小；
根据平衡条件求解线圈中的最大电流；
线圈下落高度时，边切割产生的感应电动势为下边与上边产生的感应电动势之差，根据闭合电路欧姆定律、法拉第电磁感应定律结合能量守恒定律进行解答。
对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，根据牛顿第二定律或平衡条件列出方程；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系等列方程求解。