湖北省十堰市2021-2022学年高二下学期物理期末考试试卷

试卷更新日期：2022-06-30 类型：期末考试

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一、单选题

1. 如图所示，a、b两束相互平行的单色光，以一定的入射角照射到上下面平行的玻璃砖上表面，经玻璃砖折射后会聚成一束复色光c，从玻璃砖下表面射出，下列说法正确的是（）

A、玻璃砖对a光的折射率比对b光的大 B、增大入射角，a光在玻璃砖下表面可发生全反射 C、a光在玻璃砖中发生全反射的临界角大于b光 D、a光在玻璃砖中传播的速度大于b光

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2. 一束光从空气射向某介质，在界面上发生反射和折射现象的光路图如图所示，下列判断中正确的是（）

A、 $A O$ 为入射光， $O B$ 为反射光， $O C$ 为折射光 B、 $B O$ 为入射光， $O C$ 为反射光， $O A$ 为折射光 C、 $C O$ 为入射光， $O B$ 为反射光， $O A$ 为折射光 D、条件不足，无法确定

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3. 两种单色光由水中射向空气时发生全反射的临界角分别为θ₁、θ₂ ，已知θ₁>θ₂ ，用n₁、n₂分别表示水对两单色光的折射率，v₁、v₂分别表示两单色光在水中的传播速度，则（）

A、n₁﹤n₂、v₁﹤v₂ B、n₁﹤n₂、v₁﹥v₂ C、n₁﹥n₂、v₁﹤v₂ D、n₁﹥n₂、v₁﹥v₂

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4. 如图所示是一双缝干涉实验装置的示意图，其中S为单缝，S₁、S₂为双缝，P为光屏．实验时用白光从左边照射单缝S，可在光屏P上观察到彩色的干涉条纹．现在S₁、S₂的左边分别加上红色和蓝色滤光片，则在光屏P上可观察到（）

A、红光和蓝光两套干涉条纹 B、红、蓝相间的条纹 C、两种色光相叠加，但不出现干涉条纹 D、屏的上部为红光，下部为蓝光，不发生叠加

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5. 太阳内部持续不断地发生着4个质子 $(_{1}^{1} H)$ 聚变为1个氦核 $(_{2}^{4} H e)$ 的热核反应，这个核反应释放出大量核能。已知质子、氦核的质量分别为 $m_{1} 、 m_{2}$ ，下列说法正确的是（）

A、该核反应中会生成中子 $(_{0}^{1} n)$ B、该核反应中会生成电子 $(_{- 1}^{0} e)$ C、该核反应中质量亏损 $Δ m = 4 m_{1} - m_{2}$ D、该核反应方程是 $4_{1}^{1} H \to_{2}^{4} H e + 2_{1}^{0} e$

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6. 某核反应方程为 $_{25}^{225} U +_{0}^{1} n \to_{34}^{90} S e +_{58}^{136} S r + 1 0_{0}^{1} n$ ，该核反应类型属于（）

A、核聚变 B、核裂变 C、 $α$ 衰变 D、 $β$ 衰变

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7. 氢原子部分能级示意图如图所示，大量的氢原子处于 $n = 3$ 的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，下列说法正确的是（）

A、氢原子由 $n = 3$ 能级跃迁到 $n = 1$ 能级时，发出光子的频率最小 B、氢原子由 $n = 2$ 能级跃迁到 $n = 1$ 能级时，发出的光的波长最短 C、这些氢原子向低能级跃迁时，能辐射3种不同频率的光子 D、氢原子从高能级向低能级跃迁时，动能减小，电势能增大

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8. 两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离x的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为 $r_{0}$ 。相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近。若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是（）

A、在 $r > r_{0}$ 阶段，F做正功，分子动能增大，势能减小 B、在 $r < r_{0}$ 阶段，F做负功，分子动能减小，势能也减小 C、在 $r = r_{0}$ 时，分子势能最小，动能为零 D、在 $r = r_{0}$ 时，分子势能为零

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9. 如图所示，绝热隔板K把绝热的汽缸分隔成体积相等的两部分，K与汽缸壁的接触面光滑。两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b，气体分子之间相互作用力忽略不计。现通过电热丝对气体a加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡，则（）

A、a的体积增大了，压强变小了 B、a增加的内能大于b增加的内能 C、加热后a的分子热运动与b的分子热运动一样激烈 D、b的体积减小，压强增大，但温度不变

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10. 一定质量的理想气体状态变化的 $p - T$ 图像如图所示，由图像可知（）

A、气体在a、b、c三个状态的密度 $ρ_{a} < ρ_{c} < ρ_{b}$ B、在 $a \to b$ 的过程中，气体的内能增加 C、在 $b \to c$ 的过程中，气体分子的平均动能增大 D、在 $c \to a$ 的过程中，气体吸热

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11. 如图甲所示，三角形金属框 $A C D$ 三边的边长均为L，E为 $C D$ 边的中点，三角形 $A D E$ 所在区域内有垂直纸面向外并随时间变化的匀强磁场，图乙是匀强磁场的磁感应强度B随时间t变化的图像。下列说法正确的是（）

A、 $3 t_{0}$ 时刻，金属框内的感应电流由大变小 B、 $0 ~ 3 t_{0}$ 时间内，金属框的感生电动势为 $\frac{\sqrt{3} B_{0} L^{2}}{24 t_{0}}$ C、 $3 t_{0} \sim 5 t_{0}$ 时间内，金属框的感生电动势为 $\frac{\sqrt{3} B_{0} L^{2}}{40 t_{0}}$ D、A，E两端的电势差与金属框的感生电动势总是相等

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12. 一直升飞机停在南半球的地磁极上空，该处地磁场的磁感应强度在竖直方向的分量为B，螺旋桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看，螺旋桨按顺时针方向转动。螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图所示。如果忽略a到转轴中心线的距离，用E表示每个叶片中的感应电动势，则（）

A、 $E = π f l^{2} B$ ，且a点电势低于b点电势 B、 $E = 2 π f l^{2} B$ ，且a点电势低于b点电势 C、 $E = π f l^{2} B$ ，且a点电势高于b点电势 D、 $E = 2 π f l^{2} B$ ，且a点电势高于b点电势

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二、多选题

13. 某偏僻山区靠小型发电机供电照明，供电电路如图甲所示，通过电灯的电流随时间变化的正弦规律图像如图乙所示，若发电机的线圈共有200匝，总内阻为 $1 Ω$ ，电灯的电阻为 $49 Ω$ ，不计输电线的电阻，则下列说法正确的是（）

A、电路中的电流方向每秒改变100次 B、电灯的电功率为 $12.5 W$ C、线圈的感应电动势的最大值为 $25 \sqrt{2} V$ D、穿过线圈的磁通量的最大值为 $\frac{\sqrt{2}}{4 π} W b$

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14. 如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为 $1 ： 3$ ，原线圈接正弦交流电源的电压有效值 $U = 12 V$ ，电阻 $R_{1} = 7 Ω$ ， $R_{2} = 27 Ω$ ， $R_{3} = 18 Ω$ ，电流表为理想电表，下列说法正确的是（）

A、开关S断开时，电流表的示数为 $1.2 A$ B、开关S从断开到闭合，电流表的示数变化了 $0.2 A$ C、开关S闭合时与开关S断开时副线圈电路消耗的功率相等 D、无论开关S闭合还是断开， $R_{1}$ 消耗的功率总是大于副线圈消耗的功率

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15. 托卡马克装置主要是用氘核聚变反应释放的能量来发电的，氘核聚变反应的方程为： $_{1}^{2} H +_{1}^{2} H \to_{2}^{3} H e + X$ ，已知氘核的质量为 $m_{1}$ ， $_{2}^{3} H e$ 的质量为 $m_{2}$ ，反应中释放的核能为 $Δ E$ ，光在真空中的速度为c，下列说法正确的是（）

A、核聚变可以在常温下发生 B、反应产物X为 $_{0}^{1} n$ C、X的质量为 $2 m_{1} - m_{2} - \frac{Δ E}{c^{2}}$ D、氘的比结合能大于 $_{2}^{3} H e$

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16. 如图所示，当开关S断开时，用光子能量为 $3.5 e V$ 的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零。闭合开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于 $1.5 V$ 时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于 $1.5 V$ 时，电流表读数为零。由此可知下列给出阴极材料的逸出功不正确的是（）

A、 $2.0 e V$ B、 $2.5 e V$ C、 $3.5 e V$ D、 $5.0 e V$

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17. 将一均匀导线围成一圆心角为 $90 °$ 的扇形导线框 $O M N$ ，其中 $O M = R$ ，圆弧 $M N$ 的圆心为 $O$ 点，将导线框的 $O$ 点置于如图所示的直角坐标系的原点，其中第二和第四象限存在垂直纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小均为 $B$ ，第三象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，其磁感应强度大小为 $2 B$ 。从 $t = 0$ 时刻开始让导线框以 $O$ 点为圆心，以恒定的角速度 $ω$ 沿逆时针方向做匀速圆周运动，假定沿 $O N M$ 方向的电流为正，则线框中的电流随时间变化的规律描绘不正确的是（）

A、 B、 C、 D、

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18. 如图所示，边长为L的正方形单匝线圈 $a b c d$ 的电阻为r，外电路的电阻为R， $a b$ 的中点和 $c d$ 的中点的连线 $O O^{'}$ 恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度大小为B，若线圈从图示位置开始，以角速度 $ω$ 绕 $O O^{'}$ 轴匀速转动，则（）

A、当线圈转到图示位置时，线圈中产生的感应电动势 $E = B ω L^{2}$ B、线圈转过 $90 °$ 时，感应电流 $I = \frac{B ω L^{2}}{2 (R + r)}$ C、线圈转过 $90 °$ 的过程中，流过R的电荷量 $q = \frac{B L^{2}}{2 (R + r)}$ D、线圈转动一周的过程中，电阻R产生的热量 $Q = \frac{π ω B^{2} L^{4}}{4 (R + r)}$

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三、实验题

19. 刘锋同学做“利用插针法测定玻璃砖折射率”实验，记录的玻璃砖和大头针的位置如图甲所示。回答下列问题：

(1)、关于该实验的操作，下列说法正确的是____；

A、在确定玻璃砖上下边界时，应用铅笔紧贴玻璃砖上下边缘画出 $a a^{'}$ 、 $b b^{'}$ B、在确定 $P_{3}$ 、 $P_{4}$ ，位置时，二者距离应适当远一些，以减小误差 C、为了实验操作方便，应选用粗的大头针 D、为了减小实验误差，应该改变入射角的大小，多做几次实验

(2)、如图甲所示，过 $P_{3}$ 、 $P_{4}$ ，做直线交 $b b^{'}$ 于 $O^{'}$ ，过 $O^{'}$ 作垂直于 $b b^{'}$ 的直线 $N N^{'}$ ，连接 $O O^{'}$ 。用量角器测量图甲中角 $α$ 和 $β$ 的大小，则玻璃砖的折射率 $n =$ ；

(3)、由于没有量角器和三角函数表，刘锋同学利用圆规，以入射点O为圆心、随机的半径R作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再分别过A、B点作法线 $M M^{'}$ 的垂线，垂足分别为C、D点，如图乙所示，则玻璃砖的折射率 $n =$ （用图中线段的字母表示）。

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20. 何同学利用双缝干涉测量光的波长的实验装置如图甲所示，单色光在双缝与毛玻璃之间发生干涉，在目镜中可观察到干涉条纹。

(1)、为了增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，该同学可以更换间距的双缝。（填“更大”或“更小”）

(2)、观察到的干涉条纹如图乙所示。转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准a位置，手轮的读数记作 $x_{1}$ ；继续转动手轮，使分划板中心刻线对准b，手轮的示数如图丙所示，此时手轮的读数为，此读数记作 $x_{2}$ 。

(3)、已知双缝间距为d，双缝到屏的距离为l，则待测光的波长为。（用题中物理量符号表示）

(4)、下列实验操作可能使波长的测量结果偏大的是____。

A、双缝间距d的测量值偏小 B、相邻亮条纹间距x偏大 C、双缝到毛玻璃之间的距离l的测量值偏大

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四、解答题

21. 图为两位同学参加“充气碰碰球”游戏的场景，“充气碰碰球”用 $P V C$ 薄膜充气膨胀成型，充气之后单个碰碰球内气体的体积 $V_{1} = 4 m^{3}$ ，压强 $p_{1} = 1.5 \times 1 0^{5} P a$ 。为保障游戏安全，球内气体的最大压强 $p_{m} = 2.0 \times 1 0^{5} P a$ 。

(1)、不考虑球内气体的温度变化，求游戏中单个球体积压缩量的最大值 $Δ V_{1}$ ；

(2)、假设球内气体温度始终与外界环境温度相等，若充气工作在早晨 $7 ℃$ 环境下完成，当环境温度上升到 $27 ℃$ 时，求此时游戏中单个球体积压缩量的最大值 $Δ V_{2}$ （结果保留一位有效数字）

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22. 为特种设备设计的供电系统以及输电电路如图所示，发电机的矩形线框 $A B C D$ 处于水平向右的匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴 $O O^{'}$ 以 $3000 r / m i n$ 的转速匀速转动。线框电阻不计，面积 $S = 0.25 m^{2}$ ，匝数 $n = 50$ 。线框输出端通过电刷E、F与升压变压器的原线圈相连，图中电压表的示数 $U_{1} = 250 V$ 。已知降压变压器原、副线圈的匝数 $n_{3} ： n_{4} = 15 ： 1$ ，降压变压器的副线圈接入特种设备，两变压器间的输电线等效电阻 $R = 20 Ω$ ，特种设备的工作电压 $U = 220 V$ ，消耗的功率 $P = 33 k W$ ，两变压器均为理想变压器。求：

(1)、发电机内匀强磁场的磁感应强度的大小B；（计算结果可以保留 $π$ 和根号）

(2)、升压变压器原、副线圈匝数之比 $\frac{n_{1}}{n_{2}}$ 。

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23. 如图所示，绝缘、光滑、平行的金属导轨由倾斜和水平两部分在 $a a^{'}$ 处平滑连接构成，倾斜部分的倾角 $θ = 30 °$ ，导轨间距 $d = 1 m$ ，导轨右端接有阻值 $R = 1.5 Ω$ 的定值电阻。在倾斜部分导轨之间和水平部分导轨之间都存在竖直向上、磁感应强度大小 $B = 0.5 T$ 的匀强磁场。将一根质量 $m = 0.1 k g$ 、电阻 $r = 0.5 Ω$ 的金属棒在 $a a^{'}$ 上方高 $h = 3 m$ 处由静止释放，金属棒到达水平轨道前瞬间恰好处于平衡状态，最后静止于水平轨道的 $c c^{'}$ 处。金属棒下滑过程中始终与导轨接触良好，导轨电阻不计，取重力加速度大小 $g = 10 m / s^{2}$ ，求：

(1)、金属棒达到的最大速度 $v_{m}$ ；

(2)、整个过程中电阻R产生的焦耳热Q。

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