安徽省池州市2021-2022学年高二下学期期末考试物理试卷+含解析

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2021-2022 池州高二下期末物理试题
满分：100 分考试时间：90 分钟
一、选择题：共 10 小题，每小题 4分，共 40 分。在每小
题给出的四个选项中，第 1~6 题只有一项符合题目要
求，第 7~10 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，有选错的得 0分。第 1
题有两题，为选择性必修第一册和选择性必修第三册，
请选做一题。
1. 【选择性必修第一册】一列沿
x
轴正方向传播的间谐
横波在
t=0
时的波形如图所示，此时波恰好传到平衡
位置为
x=12 m
处的
P
点，
t=1 s
时
x=12 m
处的
P
点
第一次达到波峰位置。下列说法正确的是
A. 波源的起振方向沿
y
轴负方向
B. 该波的传播速度大小为 24m/s
C. 若增大波源的振动频率，则该波的波长将减小
D. 若增大波源的振动频率，则该波的传播速度增大
1. 【选择性必修第三册】关于下列四幅图涉及的“近代
物理学”知识的说法，正确的是
A. 向右移动滑动变阻器的滑片，微安表 的示数
一定增大
B. 卢瑟福通过“
粒子散射实验”确定原子半径的
数量级为
10−10 m
C. 原子从高能级向低能级跃迁时，辐射光子的能量
等于两能级的差值
D. 氘核和氚核聚变生成氦核和种子的过程质量守恒
2. 5G 技术是“第五代移动通信技术”的简称，采用了
3300～5000MHz(
1 M=106
)频段的无线电波，某发射
5G 无线电波的 LC 电磁振荡电路如图所示。下列说法
正确的是
A. 无线电波的频率越大，在真空中传播的速度越大
B. 5G 通信技术采用的无线电波属于毫米波
C. 图示时刻，电感线圈储存的磁场能正在增加
D. 图示时刻，电容器两极板带的电荷量正在增加
3. 如图甲所示，正方形金属线圈
abcd
处于垂直线圈平
面的匀强磁场中，磁感应强度
B
随时间
t
变化的图像
如图乙所示，若磁场方向垂直线圈平面向外时磁感应
强度为正。下列说法正确的是
A.
0t1
时间内，线圈中感应电流的方向为
a dc ba
B.
t1t2
和
t2t3
时间内，线圈中感应电流的方向相
反
C.
t3t4
时间内，线圈
ad
边受到的安培力向右
D.
0t1
和
t2t3
时间内，线圈向边受到的安培力方
向相同
4. 一辆汽车静止在平直的公路上，某时刻启动后其位移
x
随时间
t
的变化规律如图所示，
0t0
内的图线为一条
过原点的抛物线。已知
2 s
内汽车行驶的位移为
6 m
，
而时刻速度达到
18 m/s
后做匀速运动。则汽车在
0 8 s
内平均速度的大小为
A.
12 m/s
     B.
11.25 m/s
 
C.
9 m/s
     D.
8.25 m/s
5. 如图所示，空间某一区域存在平行纸面的匀强磁场，
在磁场中
A
、
B
、
C
处垂直纸面放置三根轻质长直导
线
a
、
b
、
c
，如图所示位于正三角的顶点，
O
为边
BC
的中点。将导线
b
、
c
固定，通入垂直纸面向外的
恒定电流，导线
a
中电流垂直纸面向里，三导线中电
流大小相等，导线
a
未固定但恰好受力平衡。已知通
电直导线产生的磁场的磁感应强度
B=kI
r
，式中
k
为
常数，
r
是直导线到该点的距离。下列说法正确的是
A. 匀强磁场垂直
OA
向右
B. 匀强磁场沿
AO
方向
C. 导线
b
受到的安培力沿
BC
方向
D. 导线
c
受到的安培力沿
AC
方向
6. 如图所示，圆心为
O
、半径为
R
的圆形区域内存在垂
直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为
B
。氦核(
He
2
4
)和质子(
H
1
1
)先后从
A
点沿
AO
的方向射入磁场，
均从
C
点射出磁场，
AO
与
O C
的夹角为
106 °
。氦核(
He
2
4
)的质量为
m
、电荷量为
q
，不计粒子的重力，
sin 53 °=0.8
。下列说法正确的是
A. 质子与氢核在磁场中运动的时间相等
B. 质子在磁场中运动的时间是氮核的 2倍
C. 氮核(
He
2
4
)的速度大小为
4qBR
3m
D. 质子(
H
1
1
)的速度大小为
2qBR
3m
7. 自耦变压器是一种线圈匝数可通过滑动触头而改变的
变压器。如图所示，一种自耦变压器(可视为理想变
压器)的线圈均匀绕在圆环型铁芯上，
AB
间、
BP
间
的线圈匝数分别为
n1
和
n2
。热敏电阻
RT
的阻值随温
度的降低而增大，
R0
为定值电阻，电流表为理想交
流电表。当滑动触头
P
处在图示位置时，接在
A B
间
的保险丝熔断，下列说法正确的是
A. 为使保险丝不熔断，可适当逆时针转动滑动触头
P
B. 为使保险丝不熔断，可适当降低热敏电阻
RT
的
温度
C. 滑动触头
P
调节好后，电流表
A1
和
A2
的示数之
比为
n1
n2
D. 滑动触头
P
调节好后，电流表
A1
和
A2
的示数之
比为
n2
n1
8. 图甲为交流发电机的原理图，矩形线圈
A BCD
在匀
强磁场中绕垂直于磁场的轴
OO '
匀速转动，从图示位
置开始计时，发电机的电动势随时间的变化规律如图
乙所示。交流发电机与理想交流电流表和定值电阻相
连，已知该发电机线圈匝数
n=10
匝，线圈面积为
S=0.1 m2
，线圈所在处的磁感应强度大小为
B=1
πT
。
下列说法正确的是
A. 线圈在磁场中转动的周期为
0.1 s
B.
1 s
内通过电阻的电流方向改变10 次
C.
0.125 s
时，交流电流表的读数为 0
D.
0.175 s
时，线圈平面与匀强磁场垂直
9. 2022 年4月16 日，神舟十三号载人飞船顺利脱离
“天和”核心舱返回地面。将神舟十三号的返回过程
简化为如图所示轨道模型，神舟十三号载人飞船与
“天和”核心舱一起在轨道Ⅰ上绕地球做匀速圆周运
动，神舟十三号载人飞船与“天和”核心舱在
B
点分
离后进入椭圆轨道Ⅱ，随后从
A
点进入近地圆轨道Ⅲ。
设地球表面的重力加速度为
g
，地球半径为
R
，圆轨
道Ⅰ的半径为地球半径的
k
倍，不考虑地球自转和公
转的影响。下列说法正确的是
A. 宇航员在轨道Ⅲ上的机械能小于在轨道Ⅰ上的机
械能
B. 载人飞船在轨道Ⅱ上
B
点的加速度大小为
g
(
k+1
)
2
C. 由题目信息可得载人飞船在轨道Ⅱ上的运行周期
D. 载人飞船在
A
点由轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ时需加速
10. 霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器。某型号霍
尔元件(导电自由电荷为电子)左右长度为
a
，前后宽
度为
b
，上、下两个面之间的距离为
h
。将此霍尔元
件前后两面的
C
点、
A
点通过导线连接一个理想电压
表，置于图示竖直向下的匀强磁场中。连接电路，闭
合电键，进行测试，下列判断中正确的是
A.
A
点导线应与电压表的正接线柱相连
B. 在保证电流大小不变的前提下，电压表的示数与
h
成反比
C. 向左移动滑动变阻器的滑片
P
，电压表示数减小
D. 若仅增大霍尔元件自由电荷的浓度，则电压表示
数减小
12345678910
二、实验题：本题共 2小题，共 15 分。
11. (6 分)某学习小组同学利用如图甲电路测量一根金属
丝的电阻率。
(1) 请用笔画线代替导线，将图乙的实物电路连接完
整；
(2) 将单刀双掷开关
S2
拨向1，闭合开关
S1
，记下毫
安表的读数
I
；将
S2
拨向2，调节电阻箱
R2
，使
电流表的读数仍为
I
。此时电阻箱
R2
的读数如图
丙所示，则金属丝的电阻
R=¿Ω
；
(3) 若测得 金 属 丝的 长 度
L=120 cm
， 直 径
d=0.40 mm
， 则 金 属 丝的 电 阻 率
ρ=¿Ω m⋅
(
π ≈3.14
，计算结果保留三位有效数字)。
12. (9 分)某学习小组同学利用图甲所示的装置测量物块
的质量。操作步骤如下：
①将光电门固定在铁架台上，将挡光片固定在待测
物块上，用 20 分度游标卡尺测量挡光片的宽度
d
，
示数如图乙所示；
②将质量为
M
(标示值)的钩码和待测物块用绕过光
滑轻质定滑轮的轻绳连接；
③ 测量挡光片与光电门间的竖直高度
h
；
④ 由静止释放钩码，钩码向下运动，物块向上运动，
读取挡光片通过光电门的挡光时间
t
；
⑤ 改变挡光片与光电门间的竖直高度，重复步骤③
④。
(1) 挡光片的宽度
d=¿mm
；
(2) 物块通过光电门时的速度大小
v=¿¿
(用测量物理
量的符号表示)；
(3) 学习小组同学根据测量的多组数据作出如图丙所
示的
h−1
t2
图像，为一条过原点、斜率为
k
的倾
斜直线。当地的重力加速度为
g
，忽略挡光片的
质量，则待测物块的质量
m=¿¿
(用相关物理量的
符号表示)。
(4) 若钩码的质量
M
小于标示值，则待测物块质量
的测量值
¿¿
(填“大于”、“小于”或“等于”)
真实值。
三、解答题：共 4小题，共 45 分。解答题应写出必要的
文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案
的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出
数值和单位。第 14 题有两题，为选择性必修第一册
和选择性必修第三册，请选做一题，并在答题卡相应
位置用 2B 铅笔填涂。
13. (10 分)北京冬奥会上，花样滑冰双人滑运动员隋文静、
韩聪组合获得金牌。如图所示，韩聪拉着隋文静在水
平面内做匀速圆周运动，若此时隋文静的脚对冰面的
压力恰好为 0且韩聪恰好不滑动。若隋文静的质量为
m1=40 kg
，韩聪的质量为
m2=60 kg
，韩聪手臂伸
直时与竖直方向的夹角
θ=53°
，隋文静身体的重心
到韩聪的水平距离为
l=1.2 m
。最大静摩擦力等于滑
动摩擦力，重力加速度
g=10 m/ s2
，
sin 53 °=0.8
。
求：
(1) 冰面对韩聪的支持力的大小；
(2) 隋文静做圆周运动的周期以及韩聪的冰鞋与冰面
之间的动摩擦因数。
14. 【选择性必修第一册】(10 分)某次东壶训练中使用的
红冰壶和蓝冰壶的质量均为
m=20 kg
，初始时蓝冰
壶静止在冰面上，红冰壶以速度
v0
与蓝冰壶发生正碰，
碰后红冰壶继续向前运动的位移为
x1=2.5 m
，蓝冰
壶的位移为
x2=10 m
。若碰撞时间极短，两冰壶与
冰面间的动摩擦因数均为
μ=0.02
，重力加速度
g=10 m/ s2
。求：
(1) 碰撞后瞬间两冰壶的速度大小；
(2) 两冰壶在碰撞过程中损失的机械能。
14. 【选择性必修第二册】(10 分)一只保温杯的容积为
V=480 mL
，环境温度为
T1=300 K
，大气压强为
p0=1.0 ×105Pa
。现向保温杯中倒入一部分热水并
快速拧紧杯盖，上方的气体稳定后温度达到
t=57 ℃
。
已知标准状态(
0℃
、
p0=1.0 ×105Pa
)下气体的摩尔
体 积 为
Vmol =22.4 L/mol
，阿伏伽德罗常数
NA=6.0 ×1023 mo l-1
，热力学温度和摄氏温度之间
的关系式为
T=(t+273)K
，忽略水蒸汽的影响和热
水的体积变化。求：
(1) 倒入热水前该保温杯内空气的分子数
N
；
(2) 倒入热水拧紧杯盖稳定后，保温杯内剩余空气的
压强
p
。
15. (12 分)如图所示，在坐标系
x Oy
的第一象限内存在沿
x
轴负方向的匀强电场，电场强度大小为
E
；第二象
限内存在沿
y
轴负方向的匀强电场，电场强度大小为
❑
√
3E
；第三象限内存在垂直纸面向里的匀强磁场。
质量为
m
、电荷量为
+q
的带电粒子从第一象限点
P
(
l
，
❑
√
3l
)由静止释放，从
x
轴点
M
(
−l
，0)进入第三象限
恰好沿
x
轴正方向进入第四象限，不计粒子重力。求：
(1) 带电粒子抵达
M
时的速度大小；
(2) 磁感应强度
B
的大小和粒子在第三象限运动的时
间。
16. (13 分)如图甲所示，
MN
、
PQ
是足够长、粗糙的水
平导轨，导轨平行且间距
l=1 m
，
PM
间连接阻值
R=3Ω
的定值电阻和理想电压表 。整个装置处于
垂直导轨平面向下的匀强磁场中，磁感应强度随时间
均匀增大，关系式为
B=0.5 t(T)
。
t=0
时刻，将一
根质量
m=0.25 kg
、阻值
r=1Ω
的金属棒
ab
放置在
距离
PM
为
d=1 m
的导轨上，
t=10 s
时金属棒
ab
即
将沿导轨滑动。如图乙所示，然后将整个装置左端抬
高，使导轨平面与水平面间的夹角
θ=37 °
并固定，
保持磁感应强度
B0=2 T
不变，磁场方向仍垂直导轨
平面向下，让金属棒
ab
沿导轨由静止开始滑动。导
轨的电阻均不计，金属棒与导轨垂直且接触良好，最
大 静 摩 擦 力等于滑动摩 擦 力 ， 重力加速度为
g=10 m/ s2
，
sin 37 °=0.6
。求：
(1) 金属棒
ab
与导轨间的动摩擦因数
μ
；
(2) 图乙中，电压表 的最大示数是多少；
(3) 图乙中，金属棒
ab
沿导轨运动
x=4 m
的过程中
(金属棒
ab
的速度已稳定)，电阻
R
上产生的焦耳
热。
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