2021-2022学年江苏省徐州市高二（上）期末物理试卷（附答案详解）

2021-2022学年江苏省徐州市高二（上）期末物理试卷

1.2021年12月9日，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站进行太

空授课。若本次直播通信使用电磁波的波长范围为％W4W%，则该电磁波中能量子最大值

为（）

A.hX2B./C.D.等

2.如图所示为洛伦兹力演示仪，当电子枪水平向左发射电子，电子在洛伦兹力作用下做圆周

运动。则可判断两励磁线圈中电流方向从读者目前的视角观察（）

电

子

枪

——■

A.均为顺时针方向

B.均为逆时针方向

C.靠近观察者的线圈中电流为顺时针方向、另一线圈电流为逆时针方向

D.靠近观察者的线圈中电流为逆时针方向、另一线圈电流为顺时针方向

3.对于教材中的四幅插图，下列说（）

A.图甲中，水通过比水波波长大的狭缝时不发生衍射现象

B.图乙是光经过大头针时的干涉照片

C.图丙中，回旋加速器的两。型盒之间接高压直流电源

D.图丁中，观众观看3。电影时戴的眼镜镜片是一对透振方向互相垂直的偏振片

4.如图甲所示，手机小孔位置内置降噪麦克风，通过其降噪系统产生与外界噪音相位相反的

声波，从而实现降噪的效果。图乙表示的是理想情况下的降噪过程，实线对应环境噪声，虚

线对应降噪系统产生的等幅反相声波。贝1（）

A.降噪过程外界噪音的能量消失了

B.降噪原理是使声波发生干涉

C.图乙所示，此时介质中的质点P处于平衡位置、速度最大

D.图乙所示，介质中的质点P经过一个周期沿波的传播方向传播了一个波长的距离

5.将弹簧一端固定在铁架台的支架上，另一端和手机相连。将手机由静止状态竖直下拉一段

距离后释放。手机内置的加速度传感器记录下手机上下振动时加速度与时间的关系（取竖直向

下为加速度的正方向），如图所示。则（）

A.a、匕对应时刻，手机的速度相同

B.a、c对应时刻，手机振动的回复力相同

C.从c到6对应的时间为半个周期

D.从。到c对应的时间内，弹簧的弹性势能先减小后增大

6.A、B、C三根平行直导线垂直纸面放置，导线中电流大小均相等，

方向如图所示。已知AC=4B=r,且AC1AB。通电直导线周围某点

的磁感应强度可用8=为常量，r为某点到导线的垂直距离）来表示，假设A导线在C处

产生磁场的磁感应强度大小为瓦，则8c中点。处的磁感应强度大小、方向分别为（）

A.V2B0,由C指向BB.由B指向C

C.Bo,垂直纸面向内D.Bo,垂直纸面向外

7.2021年举行的东京奥运会上，中国小将全红婵以近乎完美的五跳拿到了10米台金牌。如

果将其某次跳水全程的运动简化为：全红婵在跳台上由静止开始竖直下落，入水后做减速运

动，速度减为零时并未到达池底。不计空气阻力，则全红婵（）

A.在空中运动阶段，重力的冲量大于其动量变化量

B.从刚入水到速度减为零的过程中，其动量的改变量等于水的作用力的冲量

C.从开始下落到速度减为零的过程中，其重力的冲量大小大于水的作用力的冲量大小

D.从开始下落到速度减为零的过程中，其重力的冲量大小等于水的作用力的冲量大小

8.如图所示，甲、乙两同学用插针法测量梯形玻璃砖的折射率，P］、22、P3、&是实验中甲

同学插的大头针，P/、P2'是乙同学插的大头针，下列说法正确的是（）

A.甲同学利用大头针Pl、P2及P3、”作图，测出入射角和折射角，用角度比值即可求出折射

率

B.甲同学插好大头针Pi、P2,并画好两平行边界后，不小心将玻璃砖向上平推了一下，则实

验测得的折射率变大

C.沿Pi、P2方向的入射光线，经AB面折射到达面时，在CD面可能发生全反射

D.乙同学在界面BO观察到大头针P/、22'的像，也可以测量玻璃砖的折射率

9.如图所示为研究磁场对电流作用的实验装置。一根质量为，”的导体棒用长为L的细

导线悬挂在铁架台上，导体棒与电源、开关连接成闭合电路。开关闭合后再立刻断开，导体

棒由静止向右摆出，摆到最大高度时，导线与竖直方向成。角。重力加速度为g,则（）

A.导线中的电流方向由人指向a

B.仅互换磁极位置，同样实验操作，导体棒仍向右摆出

C.导体棒摆出时，电源为其提供的电能大于TngL（l-cosO）

D.导体棒摆到最大高度时重力势能的增加量等于zngLcos。

10.如图所示，质子以初速度v进入磁感应强度为B且足够大的匀强磁场

中，速度方向与磁场方向的夹角为已知质子的质量为加，电荷量为e。

重力不计，则（）v

A.质子运动的轨迹为螺旋线，螺旋线的中轴线方向垂直于纸面向里

B.质子做螺旋线运动的半径为嗤殂

C.质子做螺旋线运动的周期为令4

eBsinG

D.一个周期内，质子沿着螺旋线轴线方向运动的距离（即螺距）为驷警

11.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图

甲所示，并选用缝间距d=0.2nun的双缝片。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝片间的距

离L=700mm。接通电源使光源正常工作。

图甲

)1234

iiiihidiiiiliidiiiihidiiiiliidii

图戊

(1)M、N、P三个光学元件依次为.

A.滤光片、单缝片、双缝片B.滤光片、双缝片、单缝片

C.偏振片、单缝片、双缝片D.双缝片、偏振片、单缝片

(2)测量时，使测量头的分划板中心刻线与第1条亮纹的中心对齐(如图乙所示)，记下此时手

轮上的读数(如图丙所示)。然后转动测量头。使分划板中心刻线与第4条亮纹的中心对齐，

再次记下手轮上的读数(如图丁所示)。贝!1：图丙中游标卡尺的示数为cm.图丁中游标

卡尺的示数为cm；所测光波的波长为巾(波长计算保留两位有效数字)。

(3)一同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对

齐，如图戊所示。若要使两者对齐，该同学应如何调节O

A.仅旋转透镜B.仅旋转滤光片C.仅拨动拨杆D.仅旋转测量头

12.由透明介质制成的半圆柱光学元件，其横截面如图所示，半圆

的圆心为0。一单色细光束AB从空气射向圆柱体的8点，入射角

i=45\折射光线在圆弧上的。点(图中未画出)恰好发生全反射。

已知该光束在圆弧上再经一次反射后从直径射出，透明

介质对该光束的折射率n=VL真空中的光速为c。

(1)求光束在光学元件中传播速度的大小。

(2)画出光束A8从射入到射出的光路图，并求光束从元件射出时的折射角.

13.在图甲所示坐标系中，一弹性轻绳沿x轴水平放置，绳左端位于坐标原点，沿y轴振动,

在x轴上形成一沿+x轴传播的简谐横波，测得波源的振动传到X]=1.0巾的A质点用时t=

0.2so

(1)求绳波的波速大小。

(2)图乙为绳上修=1.0m,%2=3.0m处的4、8两质点在一段时间内的振动图像，求波源振

动频率的可能值。

14.如图所示，为一手部力量控制训练装置，该装置主要由固定在地面上的弹射装置、质量

Uh=0.5kg的弹射小球、质量为巾2=4.5的的滑轨P构成。滑轨P的帅部分为水平轨道、

be部分由半径R=0.8zn的;圆弧构成，圆弧与水平轨道必相切于6点。练习前，弹射装置的

小球出口位置紧靠滑轨尸左端，并且两者高度相同。向左拉动手柄，手柄压缩弹射装置中的

轻质弹簧，紧贴弹簧右端放入弹射小球。不计一切摩擦，不计手柄、弹簧的质量。取g=10m/s2»

(1)若轨道P固定，欲使弹射小球恰到圆弧的最高点c,则需控制弹射装置最初的弹性势能Epi

为多大？

(2)若轨道P不固定，欲使弹射小球仍恰到圆弧的最高点c,则需控制弹射装置最初的弹性势

能Ep2又需要多大？

(3)若轨道P不固定，在控制弹射装置最初的弹性势能埒3=9/时释放手柄，则轨道P可获得

的最大速度。

15.如图所示，在平面直角坐标系中的第一象限有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度

B=5x10-37。在原点。上方d=1.2TH处有一粒子源S,粒子源可向第一象限各个方向均匀

的发射比荷为2=2X1()6因的的带负电的粒子。在工正半轴上放置一足够长的粒子收集装置,

当粒子与收集装置相碰时，粒子立即被吸收。收集装置可将电荷导出，保持电中性状态，不

计粒子间相互作用和重力的影响。已知sin48.5°=0.75。求：

(1)到达收集装置的粒子速度%至少多大？

(2)若粒子源发射的粒子速度均为畛=8x103m/s,则到达收集装置的粒子所需最短时间为

多少？

(3)若粒子源发射的粒子速度均为为=8x103m/s,将有两个不同运动方向的粒子可到达收

集装置的同一位置，求：这些位置在收集装置上的长度？

答案和解析

1.【答案】C

【解析】

【分析】光子的能量公式为£=/iv=/i],牢记公式即可解题。

【解答】由£=hv=九我口，波长越短，能量越大，所以该电磁波中能量子最大值为£max=/，

故C正确，ABO错误。

故选Co

2.【答案】A

【解析】解：电子枪水平向左发射电子，正常观察电子径迹，则电子需要受到向上的洛伦兹力，

根据左手定则可知，玻璃泡内的磁场应向里，根据右手定则可知，励磁线圈的电流方向应为顺时

针。

故选：Ao

根据题意，电子要向上偏转，根据左手定则分析玻璃泡内的磁场方向，根据右手定则分析线圈中

的电流方向。

解决该题需要掌握用左手定则分析磁场方向，掌握用右手定则分析电流的方向。

3.【答案】D

【解析】解：4图甲中，水通过比水波波长大的狭缝时也会发生衍射现象，只不过不能产生明显

的衍射现象，故4错误；

B.图乙是光经过大头针时的衍射照片，故B错误；

C图丙中，回旋加速器的两。型盒之间应该接高压交流电源，故C错误；

D图丁中，观众观看3。电影时戴的眼镜镜片是一对透振方向互相垂直的偏振片，利用的是光的

偏振原理，故。正确。

故选：Do

发生明显衍射现象是波长与狭缝宽度相差不多或比狭缝大，干涉图样条纹间距间隔均匀，回旋加

速器的两。型盒接高压交流电源，观影3。镜片是一对透振方向互相垂直的偏振片。

本题考查的知识有波的衍射条件，干涉图样，回旋加速器的两。型盒之间应接高压交流电源，及

观影的3。偏振镜片。

4.【答案】B

【解析】解：AB,由图看出，降噪声波与环境声波波长相等，波速相等，则频率相同，叠加时产

生干涉，由于两列声波等幅反相，所以振动减弱，起到降噪作用，不是外界噪音的能量消失了，

故A错误，8正确；

C、降噪声波与环境声波波长相等，波速相等，则频率相同，叠加时产生干涉，由于两列声波等

幅反相，所以振动减弱，介质中的质点尸处于静止状态，速度为零，故C错误；

D、P点并不随波移动，故力错误。

故选：B。

降噪过程实际上是声波发生了干涉，机械波传播的速度由介质决定。介质中质点不随波移动。由

此分析即可。

解决本题时要明确机械波传播的速度由介质决定，声波在同一介质中传播波速相等。要掌握波的

叠加原理和干涉的条件。

5.【答案】C

【解析】解：A、&、匕对应时刻，手机的速度大小相同，但是方向相反，故A错误；

8、a、c对应时刻，手机振动的回复力始终指向平衡位置，回复力的大小相同，方向相反，故8

错误；

C、根据对称性可知，从c到6对应的时间为半个周期，故C正确；

。、从〃到c对应的时间内，弹簧的长度在不断的伸长，弹簧的弹性势能不断增大，（要注意加速

度为零的位置不是弹簧原长位置），故。错误；

故选：Co

通过手机的运动判断速度及加速度方向，然后分析题干图片信息获得手机的受力和运动的情况，

进行对比解答即可•

解决该题的关键是知道简谐运动的加速度与位移方向相反，掌握简谐运动的速度变化情况。

6.【答案】4

【解析】解：根据几何关系可知

V2

AO=BO=CO=-yr

A导线在C处产生磁场的磁感应强度大小为

A、B、C三根平行直导线在。处产生磁场的磁感应强度大小均为

1厂

B=k—=v2Bn

返r

2r

根据右手螺旋定则，A导线在O处产生磁场的方向由C指向8,B导线在O处产生磁场的方向由

。指向A,C导线在。处产生磁场的方向由A指向。，根据矢量合成可知，BC中点。处的磁感应

强度大小为近B。、方向为由C指向B.

故选：Ao

根据题意每根导线在0点的磁感应强度大小关系，由安培定则确定方向，求出各电流在O点所产

生的磁感应强度。

考查学生判断直线电流产生磁场的方向及磁感应强度矢量合成的能力，注意右手螺旋定则与右手

定则的区别。

7.【答案】D

【解析】解：4、因为不计空气阻力，所以在空中运动阶段，全红婵只受到重力作用，故由动量定

理可知重力的冲量等于动量变化量，故A错误；

8、因为从刚入水到速度减为零的过程中，全红婵受到重力和水的作用力，所以其动量的改变量等

于重力和水的作用力的合冲量，故8错误；

CD,从开始下落到速度减为零的过程中，由动量定理得：

「人=°一°

即/G=%水，故从开始下落到速度减为零的过程中，其重力的冲量大小等于水的作用力的冲量大

小，故C错误，。正确；

故选：Do

根据全红婵在不同阶段的运动特点，结合动量定理分析出冲量的大小关系。

本题主要考查了动量定理的相关应用，选取不同阶段，根据动量定理完成分析即可，难度不大。

8.【答案】D

【解析】解：A、甲同学利用大头针匕、P2及P3、P4作图，测出入射角和折射角，根据折射定律用

角度的正弦值的比值即可求出折射率，而不是用角度比值即可求出折射率，故A错误；

8、甲同学插好大头针Pl、P2并画好两平行边界后，不小心将玻璃砖向上平推了一下，由几何关系

得入射角和折射角没有改变，故实验测得的折射率不变，故B错误；

C、沿Pl、P2方向的入射光线，经A8面折射到达。面时，在CZ）面上的入射角等于在A8面的折

射角，小于临界角，所以不会发生全反射，故C错误；

。、乙同学在界面3。观察到大头针P1'、「2’的像，也能测得入射角和折射角，即也可以测量玻璃

砖的折射率，故。正确。

故选：Do

根据“用插针法测量梯形玻璃砖的折射率”实验的实验原理、测定折射率的方法以及全反射的条

件进行分析。

本题主要是考查测定玻璃折射率的实验，关键是弄清楚该实验的实验方法、数据处理方法，掌握

折射定律以及全反射的知识。

9.【答案】C

【解析】

【分析】

本题主要考查了对金属棒进行受力分析、关键是安培力方向的判定。根据左手定则判断出电流的

方向；安培力方向与磁场方向、电流方向有关；根据能量转化与守恒定律，则有电源提供的电能

部分转化为动能，另一部分转化为电阻产生内能，从而确定电源提供的电能；导线在通电瞬间受

到安培力的作用，获得动能，接着根据机械能守恒，动能转化为重力势能。

【解答】

A.由图可知，磁场方向向下，开关闭合后，导体棒由静止向右摆出，受到的安培力方向向右，根

据左手定则可知，电流由。流向b,故A错误；

B.安培力方向与磁场方向、电流方向有关，仪互换磁极位置，同样实验操作，根据左手定则可知，

导体棒受到的安培力方向向左，向左摆动，故8错误；

C.设导轨棒右端的初动能为Ek，摆动过程中机械能守恒，有a=mg“l-cos。），导体棒的动能

是电流做功而获得的，若回路电阻不计，则电流所做的功全部转化为导体棒的动能，此时有W=Ek,

得W=zngL（l-cos。），题设条件没有“电阻不计”的相关表述，因此电阻不可忽略，那么电流

做的功就大于-cos。），故C正确；

D导体棒摆到最大高度时重力势能的增加量等于mgL（l-cos。），故。错误。

10.【答案】D

【解析】解：4将质子的初速度分解为垂直于磁场方向的速度和沿磁场方向的速度，质子沿垂直

于磁场方向的分速度为：

%=vsin0

沿磁场方向的速度

v2=vcosd

质子沿垂直磁场方向做匀速圆周运动，沿磁场方向做匀速直线运动，则质子运动的轨迹为螺旋线，

螺旋线的中轴线方向平行磁场方向，故A错误；

8.质子做螺旋线运动的半径为「=吟=吗的，故B错误；

C质子做螺旋线运动的周期为

271r2nm

7=乃=司

故C错误；

D一个周期内，质子沿着螺旋线轴线方向运动的距离（即螺距）为

2nmvcos0

x=VT=-------5----

2eB

故。正确。

故选：Do

将粒子速度分解，根据运动的分解可分别分析分速度方向的运动，根据对应的运动学规律分析解

答。

本题考查带电粒子在磁场中的运动，解题关键掌握运动的分解，注意垂直于磁场方向洛伦兹力提

供向心力可解得半径。

11.【答案】(1)4(2)1.250；1.175；5.0x10-7；⑶。

【解析】

【分析】

(1)为获取单色线光源，在光屏上产生干涉图样，光源后面要有滤光片、单缝、双缝、遮光筒和光

屏；

(2)游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需估读；根据△%=强言求出相邻明条纹(或

暗条纹)的间距，根据双缝干涉条纹间距公式△x=求解波长；

(3)依据测量头的作用即可求解。

本题考查了实验装置、条纹间距公式的应用，知道双缝干涉实验的原理、熟练应用双缝干涉条纹

间距公式即可正确解题。

【解答】

(1)因为双缝干涉实验是让单色光通过双缝在光屏上形成干涉图样，所以先让光源通过滤光片形成

单色光，在再经过单缝形成相干光，再通过双缝形成干涉条纹，所以M、N、P三个光学元件依次

为滤光片、单缝片、双缝片，故选A。

(2)图丙中游标卡尺的示数为:(=(124-10x0.05)mm=12.50mm=1.250cm

图丙中游标卡尺的示数为：%2=(17+15x0.05)mm=17.75mm=1.775cm

由题意知相邻两条亮条纹之间的距离为：Z1X=经=0.175cm

由/x=却得所测光波的波长为：2=竿=笔泮x10-2m=5.0x10-7m；

(3)旋转测量头分划板竖线随之旋转，可使分划板竖线与亮条纹对齐，故选。。

12.【答案】解：(1)根据n=?解得光束在光学元件中传播速度的大小v=乎c

(2)光路如图所示：

根据九=瑞得：8点的折射角y=30。

拉点刚好发射全反射，有：

sina=-n

得。点的入射角a=45°

由几何关系：尸点的入射角A=a=45。，在尸点刚好发生全反射

因为8。与OP垂直，Q尸与OP垂直，所以8。与。尸平行所以出射点。的入射角0=y=30。，

元件射出时的折射角i'=45。

【解析】(1)根据折射定律求出玻璃砖的折射率，结合u=:求出光在元件中的传播速度.

(2)根据sinC=；求出全反射的临界角，结合几何关系求出折射角.

本题考查了全反射定律以及反射定律的应用，正确作出光路图，灵活运用几何知识求解是关键.

13.【答案】(1)波源的振动传到勺=L(hn的A质点用时1=0.2s,则波速大小

1.0

v=—=Q~2m/S=5m/s

(2)由图发现，xx=1.0m.%2=3.0血处的A、8两质点振动情况总是相反，故两质点间的距离为

半倍波长的奇数倍，有

x2—x1(2n+1)，(n=0,1,2,3.・.)

解得

4

A=而五小，(n=0,1,2,3…)

波源振动频率

1v

f=亍=冗

联立代入解得：/=j(2n+l),(n=0,1,2,3...)

【解析】⑴根据卜=半可解得波速；

(2)根据A8质点的振动情况，结合波长与频率的计算公式可解得。

本题考查机械波的计算，解题关键掌握波的周期性问题，注意波速的计算公式。

14.【答案】解：(1)若轨道尸固定，弹射小球恰到圆弧的最高点c时速度为零，根据机械能守恒

定律得：

Epi=7nlgR=0.5x10x0.8/=4/

(2)若轨道尸不固定，弹射小球恰到圆弧的最高点c时与圆弧速度相同，设共同速度为也小球刚

滑上滑轨P时的速度为孙。

小球在轨道P上滑动过程，小球与圆弧组成的系统在水平方向上不受外力，系统水平方向动量守

恒，取水平向右为正方向，由水平方向动量守恒得：

m^Q=(m1+m2)v

根据系统机械能守恒得

2

如］诏=*啊+rn2)v+m1gR

弹簧将小球弹开的过程，由机械能守恒定律得：

Ep2=5mivo

联立解得：Ep2=yJ

(3)若轨道尸不固定，在控制弹射装置最初的弹性势能Ep3=9/时释放手柄，设小球小球刚滑上滑

轨尸时的速度为%',由机械能守恒定律得

21，2

Ep3=2mlV0

解得及o'=6m/s

小球在圆弧历段滑上又滑下的过程中，轨道P一直在加速，所以当球返回人点时轨道尸获得的速

度最大，设轨道户可获得的最大速度为方，此时小球的速度为打。取水平向右为正方向，根据小

球和轨道P组成的系统水平方向动量守恒和机械能守恒得：

叫％’—m1v1+m2v2

"1疗2=lmiV2+飙闻

联立解得：v2=1.2m/s

【解析】(1)若轨道尸固定，弹射小球恰到圆弧的最高点c时速度为零，根据机械能守恒定律求弹

射装置最初的弹性势能Epi。

(2)若轨道尸不固定，弹射小球恰到圆弧的最高点c时与圆弧速度相同，根据小球与圆弧组成的系

统水平方向动量守恒和机械能守恒求出小球刚滑上滑轨P时的速度，再由机械能守恒定律求弹射

装置最初的弹性势能Ep2。

(3)若轨道P不固定，在控制弹射装置最初的弹性势能琦3=9/时释放手柄，根据机械能守恒定律

求出小球刚滑上滑轨P时的速度。当小球返回6点时轨道尸获得的速度最大，根据小球和轨道P

组成的系统水平方向动量守恒和机械能守恒求轨道户可获得的最大速度。

解答本题时，要理清小球与轨道的运动过程，把握隐含的临界状态和临界条件，知道轨道「不固

定，小球恰到圆弧的最高点c