湖南省三湘名校教育聯(lián)盟五市十校教研教改共同體2021-2022學年高二（下）期末物理試題（解析版）

三湘名校教育聯(lián)盟五市十校教研教改共同體2022年上學期高二期末考試物理試題一、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.氫原子鐘是一種精密的時鐘，它是利用原子能級躍遷時輻射出來的電磁波去控制校準石英鐘。如圖所示為氫原子能級的示意圖，已知可見光光子的能量范圍為1.61eV～3.10eV，根據(jù)玻爾理論，下列說法正確的是（）A.使n=4能級的氫原子電離至少要12.75eV的能量B.用動能為12.3eV的電子射向一群處于基態(tài)的氫原子，氫原子有可能躍遷到n=2能級C.氫原子從n=5能級躍遷到n=3能級輻射出的光子是可見光光子D.處于n=4能級的大量氫原子向低能級躍遷時，可輻射出3種不同頻率的光子【答案】B【解析】【詳解】A．根據(jù)玻爾理論，使n=4能級的氫原子電離至少要0.85eV的能量，故A錯誤；B．根據(jù)玻爾理論，處于基態(tài)的氫原子躍遷到n=2能級，需要吸收的能量為用動能為12.3eV的電子射向一群處于基態(tài)的氫原子，相互作用過程中，氫原子有可能從電子得到10.2eV的能量，所以有可能從基態(tài)躍遷到n=2能級，故B正確；C．根據(jù)玻爾理論，氫原子從n=5能級躍遷到n=3能級輻射出的光子能量為依題意，不在可見光光子能量范圍內(nèi)，故C錯誤；D．處于能級的氫原子向低能級躍遷時，最多可以輻射種不同頻率的光子，故D錯誤。故選B。2.壁球是一種對墻擊球的室內(nèi)運動，如圖所示，將運動員擊出的壁球簡化為平拋運動，則壁球擊出后在空中運動的過程中，下列說法正確的是（）A.壁球運動的軌跡是曲線且一直處于超重狀態(tài)B.壁球所受重力的瞬時功率與下落的高度成正比C.壁球做勻變速曲線運動，在相等的時間內(nèi)速度的變化量都相同D.壁球在任意相等時間內(nèi)動能變化量相等【答案】C【解析】【詳解】A．壁球做平拋運動、其軌跡是曲線，因其加速度為重力加速度且方向豎直向下、一直處于失重狀態(tài)，故A錯誤；B．重力的瞬時功率等于重力與其在豎直方向速度的乘積，依題意有可知重力的瞬時功率與下落的高度不成正比，故B錯誤；C．壁球加速度為重力加速度、大小方向恒定、做勻變速曲線運動，根據(jù)加速度的定義可知在相等的時間內(nèi)速度的變化量大小相等、方向豎直向下，故C正確；D．依題意，壁球在水平方向上勻速運動、水平方向上動能不變；所以壁球動能變化量只需計算豎直方向上的動能變化量即可，由于在豎直方向上做自由落體運動，速度越來越快，在任意相等時間內(nèi)，下落的高度差越來越大，根據(jù)動能定理，壁球在任意相等時間內(nèi)動能的變化量越來越大，故D錯誤。故選C。3.一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，t=1s波形如圖甲所示，波上某一質(zhì)點的振動圖像如圖乙所示，下列說法正確的是（）

A.該波的波速大小為2m/sB.該波能使固有頻率為的物體發(fā)生共振C.該波的振幅為34cmD.在60s內(nèi)，該波上的任意振動點運動的路程均為3.4m【答案】B【解析】【詳解】A．由題意得所以波速為故A錯誤；B．因為波的頻率為所以該波能使固有頻率為的物體發(fā)生共振，故B正確；C．由圖像知，該波的振幅為故C錯誤；D．因為任意質(zhì)點一個周期內(nèi)振動路程為且60s為10個周期，所以在60s內(nèi)，該波上的任意振動點運動的路程均為故D錯誤。故選B。4.湖南省已有多條500千伏線路與外省電網(wǎng)聯(lián)絡，可吸納三峽、葛洲壩等外省入湘電量。變壓器是遠距離輸電過程中用于改變電壓的重要設備，如圖甲所示的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比，電阻，D為理想二極管（理想二極管具有單向?qū)щ娦裕€圈接入如圖乙所示的正弦交流電，則下列說法正確的是（）A.原線圈所接的交變電壓瞬時值表達式為B.變壓器的輸出電壓為100VC.通過電阻的電流為D.變壓器的輸入功率為1000W【答案】C【解析】【詳解】A．由圖像可得則則原線圈所接的交變電壓瞬時值表達式為故A錯誤；B．由題意得，原線圈輸入電壓為由可得變壓器的輸出電壓為50V，故B錯誤；C．因為R2與二極管相連，則當為正向電壓時，R2的電流為當為正向電壓時，R2的電流為0，設R2的有效電流值為I，由電流的熱效應得解得通過電阻的電流為故C正確；D．因為電阻R1的電流始終為所以副線圈的電功率為故D錯誤。故選C。5.如圖所示，將一個半圓形玻璃磚置于空氣中，一束由兩種頻率不同的單色光組成的復色光射入玻璃磚的圓心O時，下列情況不可能發(fā)生的是（）A. B.C. D.【答案】C【解析】【詳解】A．當光由半圓形玻璃磚射入空氣時，若兩束光的入射角均大于各自臨界角時，均發(fā)生全反射，則沒有折射光線，故A正確；B．當光由半圓形玻璃磚射入空氣時，若一束光的入射角小于臨界角，而另一束光的入射角大于臨界角時，則只有一條折射光線，故B正確；C．當光由半圓形玻璃磚射入空氣時，反射光線仍在玻璃磚內(nèi)，且分居法線兩側(cè)，故C錯誤；D．當光由半圓形玻璃磚射入空氣時，若兩束光的入射角均小于臨界角，則由兩條折射光線，故D正確。故選C。6.如圖所示為機場地勤工作人員利用傳送帶從飛機上卸行李的傳送帶模型，傳送帶與水平面的夾角為，傳送帶逆時針運行速率為，從A處到B處的長度為。將一個質(zhì)量為m的行李箱無初速度地放在傳送帶上端A處，已知行李箱與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ=0.5，，重力加速度，下列說法正確的是（）A.行李箱下滑至與傳送帶速度相等時所用時間為1sB.行李箱下滑7m后與傳送帶速度相等C.行李箱先加速下滑后減速下滑D.行李箱從A處到B處的時間為2.1s【答案】A【解析】【詳解】A．開始時物塊的加速度行李箱下滑至與傳送帶速度相等時所用時間為選項A正確；B．行李箱與傳送帶速度相等時下滑的距離選項B錯誤；C．共速后因為可知行李箱將繼續(xù)加速下滑，選項C錯誤；D．共速后的加速度則下滑到底端時解得t2=0.5s行李箱從A處到B處的時間為1.5s，選項D錯誤。故選A。二、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，有多項符合題目要求。全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。7.2022年5月20日，我國成功將通信試驗衛(wèi)星送入預定軌道，發(fā)射任務取得圓滿成功。人造衛(wèi)星的發(fā)射過程要經(jīng)過多次變軌方可到達預定軌道，假設通信試驗衛(wèi)星繞地球飛行的最初的兩個軌道如圖所示，其中軌道I為圓軌道，軌道II為橢圓軌道，兩個軌道在同一平面內(nèi)，軌道II與軌道I相切于P點，Q點為軌道II的遠地點。下列說法正確的是（）A.通信試驗衛(wèi)星在軌道II上運行的周期大于在軌道I上運行的周期B.通信試驗衛(wèi)星在軌道II上運行時，在P點的動量小于在Q點的動量C.通信試驗衛(wèi)星由軌道I變軌到軌道II時需要在P處點火加速D.通信試驗衛(wèi)星在軌道I上經(jīng)過P點時的向心加速度小于在軌道II上經(jīng)過P點時的向心加速度【答案】AC【解析】【詳解】A．軌道II的半長軸大于軌道I的半徑，根據(jù)開普勒第三定律可知通信試驗衛(wèi)星在軌道II上運行的周期大于在軌道I上運行的周期，故A正確；B．根據(jù)開普勒第二定律可知通信試驗衛(wèi)星在軌道II上運行時，在P點的速度大于在Q點的速度，結(jié)合可知在P點的動量大于在Q點的動量，故B錯誤；C．通信試驗衛(wèi)星由軌道I變軌到軌道II時需要P處點火加速做離心運動，故C正確；D．根據(jù)可得可知通信試驗衛(wèi)星在軌道I上經(jīng)過P點時的向心加速度等于在軌道II上經(jīng)過P點時的向心加速度，故D錯誤。故選AC。8.嚴冬樹葉結(jié)有冰塊，人在樹下要小心冰塊砸到頭部的情況。若冰塊的質(zhì)量為100g，從距人約80cm的高度無初速度掉落，砸到頭部后冰塊未反彈，頭部受到冰塊的沖擊時間為0.4s，重力加速度，不計空氣阻力，下列說法正確的是（）

A.冰塊接觸頭部之前的速度大小為4m/sB.冰塊與頭部作用過程中，冰塊對頭部的沖量大小為0.8N·sC.冰塊與頭部作用過程中，冰塊對頭部的作用力大小為4ND.冰塊與頭部作用過程中，冰塊的動量變化量的大小為0.4kg·m/s【答案】ABD【解析】【詳解】A．由可得冰塊接觸頭部之前的速度大小為故A正確；B．由動量定理冰塊與頭部作用過程中，冰塊對頭部的沖量大小為故B正確；C．冰塊與頭部作用過程中，頭部對冰塊的作用力大小為根據(jù)牛頓第三定律可知冰塊對頭部的作用力大小也為2N，故C錯誤；D．冰塊與頭部作用過程中，冰塊的動量變化量的大小為故D正確。故選ABD。9.如圖所示，水平放置的平行板電容器兩極板間的距離為d，正對面積為S，一帶電粒子（不計重力）從電容器下極板左邊緣M點處以一定的初速度斜射入平行板之間的真空區(qū)域，經(jīng)偏轉(zhuǎn)后打在下極板上的N點。保持開關S閉合，則下列說法正確的是（）A.適當上移上極板，該粒子打在下極板上N點的左側(cè)B.適當上移上極板，該粒子打在下極板上N點的右側(cè)C.適當左移上極板，該粒子打在下極板上N點的左側(cè)D.適當左移上極板，該粒子仍打在下極板上的N點【答案】BD【解析】【詳解】帶電粒子在板間做類斜拋運動，豎直方向水平方向可知E越大，則a越大，t越小，x越小。AB．開關閉合時，U不變，適當上移上極板，由可知E減小，則x增大，該粒子打在下極板上N點的右側(cè)，故A錯誤，B正確；CD．適當左移上極板，E不變，則x不變，該粒子仍打在下極板上的N點，故C錯誤，D正確。故選BD。10.如圖所示，在光滑絕緣的水平面上建立直角坐標系xOy，其第一象限內(nèi)存在著垂直于水平面的磁場，沿y軸正方向的磁感應強度大小的變化規(guī)律為（k>0，為常數(shù)），同一y處沿x軸方向的磁感應強度相同。一面積為S的單匝正方形線框在沿y軸方向的拉力F作用下正沿y軸正方向做勻速運動。已知線框的電阻為R，運動的速度大小為v，則下列說法正確的是（）A.線框中產(chǎn)生的感應電動勢大小為kvSB.線框中感應電流大小，方向總是順時針方向C.拉力的大小為D.拉力F的瞬時功率大于線框的電功率【答案】AC【解析】【詳解】A．線框做勻速運動，t時間內(nèi)的位移為s=vt下邊產(chǎn)生的感應電動勢大小為E1=（B0+ks)Lv上邊產(chǎn)生的感應電動勢大小為E2=[B0+k（s+L）]Lv回路總的感應電動勢為E=E2-E1=kL2v=kvS選項A正確；B．線框中感應電流大小根據(jù)楞次定律可知，方向總是逆時針方向，選項B錯誤；C．拉力的大小為選項C正確；D．由能量關系可知，拉力F的瞬時功率等于線框的電功率，選項D錯誤。故選AC。三、非選擇題：本題共5小題，共56分。11.某同學做“驗證互成角度的兩個力合成時的平行四邊形定則”的實驗情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細繩的結(jié)點，OB和OC為細繩。（1）某同學在做該實驗時提出如下一些觀點，其中不恰當?shù)氖莀_____（填正確答案標號）。A．拉橡皮條的繩細一些且適當長一些，實驗效果較好B．拉橡皮條時，彈簧測力計、橡皮條、細繩應貼近木板且與木板平面平行C．橡皮條彈性要好，拉結(jié)點到達某一位置O時，拉力要適當大些D．兩個彈簧測力計拉力的夾角越大越好E．測量前應把兩彈簧測力計互相鉤在一起并對拉，觀察它們的示數(shù)是否相同，應選用示數(shù)相同的一對彈簧測力計F．實驗中，用一個彈簧測力計拉橡皮條時，需將結(jié)點拉到同一位置O（2）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在白紙上作出圖如圖乙所示，圖乙中、、F、四個力，其中力______不是由彈簧測力計直接測得的。（3）實驗中，要求先后兩次力的作用效果相同，指的是______（填正確答案標號）。A．橡皮條沿同一方向伸長同一長度B．橡皮條沿同一方向伸長C．橡皮條伸長到同一長度D．兩個彈簧測力計拉力和的大小之和等于一個彈簧測力計拉力的大?。?）圖丙是測量中某一彈簧測力計的示數(shù)，讀出該力大小為______N?！敬鸢浮竣?D②.F③.A④.2.75##2.74##2.76【解析】【詳解】（1）[1]A．拉橡皮條的繩，細一些且適當長一些，這樣確定力的方向時可以減小誤差，故A正確；B．拉橡皮條時，彈簧測力計、橡皮條、細繩應貼近木板且與木板平面平行，保證力都在同一平面內(nèi)，故B正確；C．橡皮條彈性要好，拉結(jié)點到達某一位置O時，拉力要適當大些，以減小實驗誤差，故C正確；D．兩個彈簧測力計拉力的夾角不是越大越好，應該適當增大，故D錯誤；E．測量前應把兩彈簧測力計互相鉤在一起并對拉，觀察它們的示數(shù)是否相同，然后應選用示數(shù)相同的一對彈簧測力計，保證儀器本身沒問題，故E正確；F．實驗中，用一個彈簧測力計拉橡皮條時，需將結(jié)點拉到同一位置O，以保證和用兩個彈簧秤拉時的效果一樣，故F正確。故選D。（2）[2]由圖乙可知，、、F、四個力中，其中F是用平行四邊形定則得出來的，不是由彈簧測力計直接測得的；（3）[3]實驗中，要使先后兩次力的作用效果相同，應該使橡皮條沿同一方向伸長同一長度。故選A。（4）[4]因為彈簧測力計的分度值為0.1N，所以讀數(shù)為12.如圖甲所示，將兩個不同金屬電極插入水果中就可以做成一個水果電池，某同學準備測定水果電池的電動勢和內(nèi)阻。實驗室提供的器材如下：A．水果電池（電動勢約為1V、內(nèi)阻約為750Ω）B．滑動變阻器R1（阻值范圍為0～50Ω）C．滑動變阻器R2（阻值范圍為0～3000Ω）D．電壓表V（量程為3V，內(nèi)阻約為3kΩ）E．毫安表A（量程為1.0mA，內(nèi)阻為50Ω）F．開關一個，導線若干

（1）該同學設計了如圖乙、丙所示的兩個測量電路圖，為了盡可能準確測定這個水果電池的電動勢和內(nèi)阻，應選圖______（填“乙”或“丙”）；滑動變阻器應選______（填“B”或“C”）。（2）該同學實驗時根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)在坐標系中描點并作出U—I圖線如圖丁所示，根據(jù)圖線求出這個水果電池的電動勢為______V，內(nèi)阻為______Ω。（3）若利用圖丙測水果電池的電動勢E和內(nèi)阻r，所測量的實際是圖戊中虛線框所示“等效電源”的電動勢和內(nèi)阻。若電壓表內(nèi)阻用表示，請你用E、r和表示出、、=______，=______。

【答案】①.乙②.C③.0.97④.700⑤.⑥.【解析】【詳解】（1）[1]由題知，電流表內(nèi)阻已知，則應該選用圖乙所示的電路圖，這樣可以準確測得電動勢和內(nèi)阻；[2]因為電路中最大電流不能超過1mA，所以電路最小電阻為所以滑動變阻器應該選擇C；（2）[3][4]由圖像可得，電動勢和內(nèi)阻分別為為（3）[5][6]由題意得，圖丙所“等效電源”的電動勢為電壓表和電源內(nèi)阻串聯(lián)時，電壓表上分得的電壓，即所測等效電源的內(nèi)阻即為電壓表和電源內(nèi)阻的并聯(lián)值，即13.某醫(yī)學氧氣鋼瓶的容積為20L，鋼瓶在室外時，環(huán)境溫度為-23℃，鋼瓶內(nèi)壓力表顯示瓶內(nèi)氧氣的壓強為15MPa（1MPa約為10atm），現(xiàn)將鋼瓶移至于室內(nèi)溫度為27℃的醫(yī)院病房內(nèi)（鋼瓶的熱脹冷縮可以忽略）。已知熱力學溫度與攝氏溫度間的關系為T=t+273K，求：（1）鋼瓶移入室內(nèi)達到熱平衡后，鋼瓶內(nèi)氧氣的壓強為多少MPa？（2）在室內(nèi)環(huán)境下，若氧氣輸出壓強恒為0.1MPa，流量為2L/min，且要求鋼瓶內(nèi)氧氣應保留不少于0.1MPa的剩余壓力，在輸出氧氣過程中鋼瓶內(nèi)溫度保持不變，該氧氣瓶最多能持續(xù)使用多少分鐘？【答案】（1）18MPa；（2）1790min【解析】【詳解】（1）由題意可知，初態(tài)末態(tài)設末態(tài)壓強為p2，則由查理定律得解得（2）由題意，設壓強為18MPa，體積為20L的氣體可以等效為壓強為0.1MPa，體積為V，設初始狀態(tài)體積為，則由玻意耳定律得解得由題意可得，輸出的體積為設流量為Q，則該氧氣瓶最多能持續(xù)使用時間為14.如圖所示，水平面上排列著三個等大的小滑塊M、N、P，三個小滑塊與水平面間的動摩擦因數(shù)相同，小滑塊N的質(zhì)量m，小滑塊M和P的質(zhì)量均為3m。小滑塊M以一定初速度向小滑塊N運動，小滑塊N以速度v與靜止的小滑塊P發(fā)生彈性正碰，碰后瞬間小滑塊P在外力作用下以碰后速度向左勻速運動。小滑塊N減速至零瞬間恰好與向左運動的小滑塊M發(fā)生彈性正碰，碰前瞬間小滑塊M的速度也為v。已知小滑塊M、N只發(fā)生一次碰撞，所有的碰撞過程時間極短。（1）求小滑塊N、P發(fā)生第一次碰撞后瞬間的速度：（2）判斷小滑塊N和P能否發(fā)生二次碰撞？

【答案】（1），方向向右，，方向向左；（2）能發(fā)生二次碰撞【解析】【詳解】（1）假定小滑塊N、P發(fā)生第一次碰撞后瞬間速度分別為、，依題意有解得發(fā)生第一次碰撞后瞬間小滑塊N的速度為，方向向右；小滑塊P的速度為，方向向左；（2）發(fā)生第一次碰撞后瞬間小滑塊N的速度為，向右運動距離s后速度為零，假定物塊與地面間的動摩擦因數(shù)為，有解得假定小物塊N與M相碰后的速度為，依題意有解得可知當M、N發(fā)生碰撞后，小物塊N獲得了向左、大小為的速度；在摩擦力作用下隨即向左做勻減速運動，假定期間與P無碰撞