北京市西城區(qū)第一五九中學2021-2022學年物理高二第二學期期末預測試題含解析

2021-2022高二下物理期末模擬試卷請考生注意：1．請用2B鉛筆將選擇題答案涂填在答題紙相應位置上，請用0．5毫米及以上黑色字跡的鋼筆或簽字筆將主觀題的答案寫在答題紙相應的答題區(qū)內(nèi)。寫在試題卷、草稿紙上均無效。2．答題前，認真閱讀答題紙上的《注意事項》，按規(guī)定答題。一、單項選擇題：本題共6小題，每小題4分，共24分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1、一質(zhì)點沿直線方向做加速運動，它離開O點的距離x隨時間變化的關系為x=3+2t3(m)，它的速度隨時間變化的關系為v=6t2m/s．則該質(zhì)點在t=2s時的瞬時速度和t=0到t=2s間的平均速度分別為()A．8m/s、24m/sB．24m/s、8m/sC．12m/s、24m/sD．24m/s、12m/s2、下列說法正確的是()A．自然界中只要涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性B．物體的溫度為0℃時，分子的平均動能為零C．用活塞壓縮氣缸里的空氣，對空氣做功4.5×105J，同時空氣的內(nèi)能增加了3.5×105J，則空氣從外界吸收熱量1×105JD．第一類永動機違反了熱傳導的方向性3、質(zhì)譜儀是測量帶電粒子的比荷和分析同位素的重要工具．如圖所示，帶電粒子從容器下方的小孔飄入電勢差為的加速電場，其初速度幾乎為零，然后經(jīng)過沿著與磁場垂直的方向進入磁感應強度為的勻強磁場中，最后打到照相底片上．現(xiàn)有某種元素的三種同位素的原子核由容器進入質(zhì)譜儀，最后分別打在底片、、三個位置．不計粒子重力．則打在處的粒子()A．質(zhì)量最小 B．比荷最小 C．動能最小 D．動量最小4、如圖所示，在足夠長的絕緣斜面上固定著導軌GECABDFH，電阻不計，導軌的GEFH區(qū)域存在著垂直于導軌平面向上的勻強磁場B0，在導軌的CABD區(qū)域另固定著一較小的矩形閉合金屬線圈S，現(xiàn)將光滑的金屬桿L從導軌的EF位置由靜止釋放，金屬桿沿導軌開始下滑后的一小段時間內(nèi)A．金屬桿L中的電流減小，線圈S中的電流增大B．金屬桿L中的電流減小，線圈S中的電流減小C．金屬桿L中的電流增大，線圈S中的電流增大D．金屬桿L中的電流增大，線圈S中的電流減小5、一輛汽車在平直公路上勻速行駛，駕駛員發(fā)現(xiàn)前方某處出現(xiàn)障礙物，立即剎車做勻減速運動，剎車后第2s內(nèi)走過的位移為10m，第4s內(nèi)一直運動且走過的位移為2m，下列說法正確的是A．汽車剎車后的位移大小為18mB．汽車剎車前的速度大小為12m/sC．汽車剎車的加速度大小為8m/s2D．4s末汽車速度恰好減為零6、“電流通過導體產(chǎn)生的熱量，跟電流的二次方、導體的電阻、通電時間成正比．”這個規(guī)律用公式表示為Q=I2Rt．通過實驗發(fā)現(xiàn)這個規(guī)律的物理學家是（

）A．麥克斯韋 B．奧斯特 C．法拉第 D．焦耳二、多項選擇題：本題共4小題，每小題5分，共20分。在每小題給出的四個選項中，有多個選項是符合題目要求的。全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。7、已知金屬鈣的逸出功為2.7eV，氫原子的能級圖如圖所示，一群氫原子處于量子數(shù)能級狀態(tài)，則（）A．氫原子可能輻射4種頻率的光子B．氫原子可能輻射6種頻率的光子C．有3種頻率的輻射光子能使鈣發(fā)生光電效應D．有2種頻率的輻射光子能使鈣發(fā)生光電效應8、如圖所示在光電效應現(xiàn)象中，光電管陰極K的極限頻率為ν0，現(xiàn)用頻率為ν(ν>ν0)的光照射在陰極上，若在A、K之間加一數(shù)值為U的反向電壓時，光電流恰好為零，已知普朗克常數(shù)為h，電子電荷量為e，則（）A．陰極材料的逸出功為eUB．有光電子逸出，且光電子的最大初動能可表示為eUC．有光電子逸出，且光電子的最大初動能可表示為hν－h(huán)ν0D．有光電子逸出，且光電子的最大初動能為零9、在地球表面以初速度v0豎直向上拋出一個小球，經(jīng)時間t后回到出發(fā)點．假如宇航員登上某個與地球差不多大小的行星表面，仍以初速度v0豎直向上拋出一個小球，經(jīng)時間4t后回到出發(fā)點．則下列說法正確的是()A．這個行星的第一宇宙速度與地球的第一宇宙速度之比為1∶2B．這個行星的質(zhì)量與地球質(zhì)量之比為1∶2C．這個行星的自轉(zhuǎn)周期與地球的自轉(zhuǎn)周期之比為1∶2D．這個行星的密度與地球的密度之比為1∶410、從同樣高度落下的玻璃杯，掉在水泥地上容易打碎，而掉在草地上不容易打碎，其原因是（）A．掉在水泥地上的玻璃杯動量大，而掉在草地上的玻璃杯動量小B．掉在水泥地上的玻璃杯動量改變大，掉在草地上的玻璃杯動量改變小C．掉在水泥地上的玻璃杯動量改變快，掉在草地上的玻璃杯動量改變慢D．掉在水泥地上的玻璃杯與地面接觸時，相互作用力大，而掉在草地上的玻璃杯受地面的沖擊力小三、實驗題：本題共2小題，共18分。把答案寫在答題卡中指定的答題處，不要求寫出演算過程。11．（6分）用打點計時器測量重力加速度的實驗裝置如圖所示．當紙帶在鉤碼帶動下向下運動時，打點計時器在紙帶上打下一系列的點．（1）該實驗中,下列方法有助于減小實驗誤差的是___________.A．應從紙帶上的第一個點跡開始測量、計算B．選用的鉤碼的質(zhì)量應盡可能小些C．操作時，應先釋放紙帶，后接通電源D．打點計時器的上下兩限位孔應在同一豎直線上（2）某同學在正確操作下，選取了一條點跡清晰的紙帶，并測得連續(xù)三段相鄰點的距離，但不小心將該紙帶撕成了三段，并丟失了中間段的紙帶，剩余的兩段紙帶如圖所示，其中A、B兩點的距離x1=9.8mm,C、D兩點的距離x2=17.6mm.已知電源的頻率為50Hz.在打點計時器打下C、D兩點的過程中，鉤碼的平均速度v=_____m/s.（3）實驗測得當?shù)氐闹亓铀俣萭=____________12．（12分）用如圖(a)所示的裝置驗證動量守恒定律．氣墊導軌上有兩個滑塊，滑塊右側(cè)帶有一彈簧片，左側(cè)與打點計時器(圖中未畫出)的紙帶相連；滑塊左側(cè)帶有一彈簧片，上面固定一遮光條，光電計時器(圖中未完全畫出可記錄遮光條通過光電門的時間．實驗測得滑塊質(zhì)量,滑塊質(zhì)量.遮光條寬度打點計時器所用交流電頻率.將光電門固定在滑塊B的右側(cè)，啟動打點計時器，給滑塊一向右的初速度，使它與相碰．碰后光電計時器顯示的時間,則碰后的速度為_____已知碰后沒有反向，打出的紙帶如圖(b)所示，則碰前、組成的系統(tǒng)的總動量為_____;碰后、組成的系統(tǒng)的總動量為_____.通過比較與是否相等，從而可得到、組成的系統(tǒng)在碰撞過程中動量是否守恒的結(jié)論．(計算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)四、計算題：本題共2小題，共26分。把答案寫在答題卡中指定的答題處，要求寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟。13．（10分）如圖在天花板上固定兩個光滑的定滑輪，將一導熱性能良好的圓筒放在水平地面上，圓筒的半徑為R，現(xiàn)用一半徑也為R的質(zhì)量為m1的活塞封閉了一定質(zhì)量的氣體，然后用一質(zhì)量不計的輕繩跨過兩光滑的定滑輪與質(zhì)量為m2的鉤碼和活塞相連接。經(jīng)測量外界的環(huán)境溫度為T，活塞距離圓筒底部的間距為l0，假設忽略一切摩擦，活塞與圓筒的封閉良好，封閉的氣體可視為理想氣體，重力加速度取g。求：（1）當環(huán)境的溫度緩慢地降為T/2，待裝置平衡時活塞離圓筒底的高度h′應為多大？（2）如果保持降低后的溫度T/2，在右側(cè)再加質(zhì)量為△m的鉤碼，待再次平衡時，活塞距離圓筒底部的距離為l0，求外界大氣壓強p0應為多大？14．（16分）圖為類似于洛倫茲力演示儀的結(jié)構(gòu)簡圖，勵磁線圈通入電流I，可以產(chǎn)生方向垂直于線圈平面的勻強磁場，其磁感應強度B＝kI(k＝0.01T/A)，勻強磁場內(nèi)部有半徑R＝0.2m的球形玻璃泡，在玻璃泡底部有一個可以升降的粒子槍，可發(fā)射比荷qm＝108C/kg的帶正電的粒子束.粒子加速前速度視為零，經(jīng)過電壓U(U可調(diào)節(jié)，且加速間距很小)加速后，沿水平方向從玻璃泡圓心的正下方垂直磁場方向射入，粒子束距離玻璃泡底部邊緣的高度h(1)當加速電壓U＝200V、勵磁線圈電流強度I＝1A(方向如圖)時，求帶電粒子在磁場中運動的軌道半徑r；(2)若仍保持勵磁線圈中電流強度I＝1A(方向如圖)，為了防止粒子打到玻璃泡上，加速電壓U應滿足什么條件；(3)調(diào)節(jié)加速電壓U，保持勵磁線圈中電流強度I＝1A，方向與圖中電流方向相反.忽略粒子束寬度，粒子恰好垂直打到玻璃泡的邊緣上，并以原速率反彈(碰撞時間不計)，且剛好回到發(fā)射點，則當高度h為多大時，粒子回到發(fā)射點的時間間隔最短，并求出這個最短時間.15．（12分）如圖所示，是一個半徑為

R的半圓柱形透明物體的截面圖．現(xiàn)有平行于軸線OA的單色光從左側(cè)射入透明物體，已知從距圓心的P點射入透明物體的光，經(jīng)過透明物體后通過軸線OA上的Q點，Q點距圓心O的距離為．求：

（1）該透明物體的折射率；

（2）能夠從透明物體圓形邊界射出的光（不考慮多次反射的情況），其入射光的范圍．

參考答案一、單項選擇題：本題共6小題，每小題4分，共24分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1、B【解析】試題分析：質(zhì)點在t＝2s時的瞬時速度為；0時刻距O點為，2s時距O點為，所以位移為16m，所以平均速度為8m/s．考點：本題考查了位移、平均速度的計算2、A【解析】

A、根據(jù)熱力學第二定律知：熱量可以自發(fā)地從較熱的物體傳遞到較冷的物體，但不可能自發(fā)地從較冷的物體傳遞到較熱的物，即涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，A正確．B、分子處于永不停息的無規(guī)則運動之中，物體的溫度為0℃時，其分子平均動能不為零；B錯誤．C、根據(jù)熱力學第一定律公式△U=W+Q知，W=+4.5×105J，△U=+3.5×105J，解得Q=-1.0×105J，即空氣向外界放出熱量1.0×105J，C錯誤．D、第一類永動機違反了能量的轉(zhuǎn)化與守恒，不可能實現(xiàn)，第二類永動機不違反能量守恒定律，但違反了熱力學第二定律，D錯誤．故選A．【點睛】本題考查了熱力學定律、內(nèi)能、布朗運動等基礎知識點，關鍵要熟悉教材，牢記這些基礎知識點即可解答．3、B【解析】

粒子在電場中加速，由動能定理得：

粒子在磁場中做勻速圓運動，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得：；

B、聯(lián)立解得：，由圖示可知：打在處的粒子軌道半徑r最大，打在處的粒子比荷最小，故B正確；

A、由于三種粒子是同位素，粒子所帶電荷量q相等，比荷越小，質(zhì)量越大，由此可知，打在處的粒子質(zhì)量最大，故A錯誤；

C、三種粒子的電荷量q相同、加速電壓U相同，由可知，三種粒子的動能相等，故C錯誤；

D、粒子的動量：，由于粒子動能相等，打在處的粒子質(zhì)量最大，則打在處的粒子動量最大，故D錯誤．【點睛】本題考查了粒子在電場與磁場中的運動，分析清楚粒子運動過程是正確解題的關鍵，應用動能定理與牛頓第二定律可以解題．4、D【解析】

通過分析可以得到，，金屬桿做加速度減小的加速運動，金屬桿中的電流為，且在增大；導軌中產(chǎn)生的感應電流在線圈區(qū)域產(chǎn)生逐漸增大的磁場，但是磁通量變化率是逐漸減小的，所以根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，線圈電流逐漸減?。瓵BC．與分析結(jié)論不符；ABC錯誤．D．與分析結(jié)論相符，D正確．5、D【解析】

BC.設剎車時的速度為v，加速度為a，由題意可知，剎車后第2s內(nèi)走過的位移為10m，第4s內(nèi)一直運動且走過的位移為2m，則10=(2v-12a×22)-(1×v-12a×12)A.汽車剎車后的位移大小為x=v22aD.剎車停止的時間為t=va=4s，即4s6、D【解析】試題分析：發(fā)現(xiàn)這個規(guī)律的物理學家是焦耳，Q=Ⅰ2Rt稱為焦耳定律；故選D.考點：物理學史【名師點睛】此題是對物理學史的考查；要熟記課本上物理學家的名字，以及這些物理學家對物理學發(fā)展的貢獻，并學習他們?yōu)榭茖W研究勇于獻身的精神；此題難度不大，意在考查學生對物理學史的認識以及對物理學家的了解.二、多項選擇題：本題共4小題，每小題5分，共20分。在每小題給出的四個選項中，有多個選項是符合題目要求的。全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。7、BC【解析】

AB．根據(jù)知，這群氫原子可能輻射6種頻率的光子．故A錯誤，B正確；

CD．n=4躍遷到n=3輻射的光子能量為0.66eV，n=3躍遷到n=2輻射的光子能量為1.89eV，n=4躍遷到n=2輻射的光子能量為2.55eV，均小于逸出功，不能發(fā)生光電效應，其余3種光子能量均大于2.7eV，所以這群氫原子輻射的光中有3種頻率的光子能使鈣發(fā)生光電效應．故C正確，D錯誤。

故選BC。8、BC【解析】

A．陰極材料的逸出功W0=hν0，故A錯誤。B．由于入射光頻率ν>ν0，則能發(fā)生光電效應，有光電子逸出，由于在A、K之間加一數(shù)值為U的反向電壓時，光電流恰好為零，根據(jù)動能定理：eU=Ekm，光電子的最大初動能可表示為eU，故B正確。CD．根據(jù)愛因斯坦光電效應方程：hν=hν0+Ekm，光電子的最大初動能Ekm可表示為hν－h(huán)ν0，故C正確，D錯誤。9、AD【解析】

地球表面重力加速度為：g=，未知行星表面重力加速度為：g′=，故兩個星球的重力加速度大小之比為：g：g′=4：1；第一宇宙速度v=，v′=，故這個行星的第一宇宙速度與地球的第一宇宙速度之比為v′：v=1：2，故A正確；根據(jù)g=，g′=，有M′：M=1：4，故B錯誤；條件不足，自轉(zhuǎn)周期情況無法確定，故C錯誤；由于M′：M=1：4，體積相同，故這個行星的平均密度與地球的平均密度之比為1：4，故D正確；故選AD．【點睛】本題綜合考查了豎直上拋運動和萬有引力定律，重力加速度是聯(lián)系兩個問題的橋梁，解題時關鍵是記住運動學公式，知道在地球的表面重力等于萬有引力，知道第一宇宙速度的表達式v=．10、CD【解析】由同一高度落下的玻璃杯掉在水泥地上和草地上時的速度相同，動量相同，故選項A錯；最后速度減為零，動量變化量相同，故選項B錯；由動量定理可知落在水泥地上作用時間短，受到的作用力大，故選項C、D對。三、實驗題：本題共2小題，共18分。把答案寫在答題卡中指定的答題處，不要求寫出演算過程。11、D0.889.75【解析】

第一空．不一定要從紙帶上第一個點開始計算驗證機械能是否守恒，故A錯誤；選用的鉤碼的質(zhì)量應盡可能大些，密度盡量大一些，可以減小受到的阻力的影響，可減少實驗誤差，故B錯誤；操作時，應先接通電源，后釋放紙帶，以保證紙帶充分利用，該次序不能顛倒．故C錯誤；打點計時器的上下兩限位孔應在同一豎直線上，以減小摩擦造成的誤差，故D正確．第二空．電源的頻率為50Hz，則T=0.02s，根據(jù)平均速度公式可知第三空．中間段的紙帶有1個計時點，根據(jù)勻變速直線運動的推論△x=aT2可得：xCD-xAB=2aT2，解得a=9.75m/s212、2.860.5800.570【解析】碰撞后B的速度為：vB=d/△tB=0.0100/0.0035=2.86m/s；打點計時器的打點時間間隔為：t=1/f=0.02s.由圖(乙)所示紙帶可知，碰撞前A的速度為：v=x/t=0.0400/0.02=2.00m/s，碰撞后A的速度為：vA=0.0196/0.02=0.98m/s，碰前A的動量P1=m1v=0.290×2.00=0.580；碰后A的動量為：PA=m1vA=0.290×0.98=0.284；B的動量為：PB=m2vB=0.100×2.86=0.286kgm/s；碰撞前后系統(tǒng)總動量分別為：P=P1=0.580，p′=PA+PB=0.570四、計算題：本題共2小題，共26分。把答案寫在答題卡中指定的答題處，要求寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟。13、①；②【解析】

①設再次平衡時。活塞到氣缸底的高度為h1，環(huán)境溫度緩慢降低過程中氣缸中氣體壓強不變，氣缸的橫截