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jiajiao6767 )
复旦大学附属中学 2022 学年第二学期
高二年级物理期末等级性考试试卷
(满分 100分,时间 60分钟)
一、单项选择题(共 12题,第 1题至第 4题每题 3分,第 5题至第 12题每题 4分,共 44分)
1. 激光打标机是利用激光对工件进行局部照射,使工件表面材料瞬间熔融甚至汽化留下标记的机器。激光
打标利用了激光的下列哪种特性( )
A. 亮度高 B. 偏振 C. 平行度好 D. 相干性好
【答案】A
【解析】
【详解】激光的亮度高。它的能量高度集中,能在极小区域内产生极高的温度,激光切割、激光雕刻、激
光武器、激光诱导击穿光谱等都是利用了它高亮度的特性。激光直接照在加工件上,使材料的温度瞬间增
加至极高。这样的高温会使得激光照射点处极小范围内的材料瞬间熔化甚至汽化,这样便能在加工件留下
标记。故A正确,BCD错误。
故选A。
2. 根据热学中的有关知识,判断下列说法中错误的是( )
A. 机械能可以全部转化为内能,内能也可以用来做功转化成机械能
B. 自发的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
C. 第一类永动机违背能量守恒定律,第二类永动机不违背能量守恒定律,所以随着科技的进步和发展,
第二类永动机可以被制造出来
D. 空调既能制热又能制冷,说明在不自发的条件下,热量可以逆向传递
【答案】C
【解析】
【详解】A.机械能可以全部转化为内能,内能也可以用来做功转化成机械能,故A正确;
B.根据热力学第二定律可知,自发的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的,故B正
确;
C.第一类永动机违背能量守恒定律,第二类永动机不违背能量守恒定律,但违背了热力学第二定律,第
二类永动机不可能被制造出来,故C错误;
D.根据热力学第二定律可知,热量不能自发地从低温物体传递给高温物体,但在一定外界条件下可以实
现,故D正确。
本题选错误项,故选C。
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3. 关于固体和液体,下列说法正确的是( )
A. 液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部
B. 分子间同时存在着引力和斥力,当引力和斥力相等时,分子势能最大
C. 液晶具有液体的流动性,低温时会凝固成结晶态,分子取向是有序的
D. 所有的晶体都表现为各向异性
【答案】C
【解析】
【详解】A.液体表面张力的方向与液面相切,故A错误;
B.分子间同时存在着引力和斥力,当引力和斥力相等时,分子间作用力为零,此时无论分子间距变大还是
变小,分子力都做负功,分子势能增大,即当引力和斥力相等时,分子势能最小,故B错误;
C.液晶具有液体的流动性,也具有晶体的性质,低温时会凝固成结晶态,分子取向是有序的,故C正确;
D.只有单晶体会表现出各向异性,多晶体都表现为多向同性,故D错误。
故选A。
4. 如图所示,在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯。给线圈通入电流,一段
时间后,一个容器中的水温升高,则通入的电流与水温升高的是( )
A. 恒定电流,小铁锅 B. 恒定电流,玻璃杯
C. 正弦式交变电流,玻璃杯 D. 正弦式交变电流,小铁锅
【答案】D
【解析】
【详解】由于容器中水温升高,则是电能转化成内能所致。因此只有变化的电流才能导致磁通量变化,且
只有小铁锅处于变化的磁通量时,才能产生感应电动势,从而产生感应电流。导致电流发热。玻璃杯是绝
缘体,不能产生感应电流。故D正确,ABC错误;
故选D。
5. 频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后,其光路如图所示,下列说法
正确的是( )
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A. 单色光1的波长大于单色光2的波长
B. 在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度
C. 单色光1的光子能量小于单色光2的光子能量
D. 单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角
【答案】D
【解析】
【详解】A.由图可知,单色光1比单色光2偏折厉害,则单色光1的折射率大,频率大,波长小,故A
错误;
B.根据传播速度与折射率的关系
c
v
n
可知,单色光1的折射率大,则单色光1在玻璃中的传播速度小,故B错误;
C.单色光1的频率大,根据光子能量的计算公式
E h
可知,单色光1的光子能量大,故C错误;
D.根据临界角与折射率的关系
1
sinC
n
可知,单色光1的折射率大,则临界角小,故D正确。
故选D。
6. 如图,将甲分子固定于坐标原点O处,乙分子放置于r轴上距离O点很远的r 处,r 、r 、r 为r轴上
4 1 2 3
的三个特殊位置,甲、乙两分子间的作用力F和分子势能E 随两分子间距离r的变化关系分别如图中两条
P
曲线所示,现把乙分子从r 处由静止释放,下列说法正确的是( )
4
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A. 乙分子从r 到r 的过程中,分子势能E 先减小后增大
4 2 P
B. 当分子间距离r r 时,甲、乙分子间作用力F为引力
2
C. 乙分子从r 到r 的过程中,加速度a先减小后增大
4 1
D. 虚线为E r图线,实线为F r 图线
P
【答案】D
【解析】
【详解】D.当分子力为零的时候,分子间势能最小,则由图像可知,虚线为E r 图线,实线为F r 图
p
线,故D正确;
A.乙分子从r 到r 的过程中,甲、乙分子间作用力表现为引力,做正功,分子势能E 减小,故A错误;
4 2 p
B.r 为平衡位置,当分子间距离r r 时,甲、乙分子间作用力F将表现为斥力,故B错误;
2 2
C.乙分子从r 到r 的过程中,分子间作用力表现为引力且逐渐增大,则加速度逐渐增大;而r 到r 的过
4 3 3 2
程中,分子力仍然表现为引力,但此过程中分子力逐渐减小,到达r 时分子力减小为零,即加速度逐渐减
2
小为零;r 到r 的过程中,分子力表现为斥力,且逐渐增大,即反向加速度逐渐增大,因此可知,乙分子
2 1
从r 到r 的过程中,加速度a先增大,后减小,再增大,故C错误。
4 1
故选D
。
7. 把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图示连成电路。把示波器的两端连在电容器的两个极板上。
先把开关置于电源一侧为电容器充电;稍后再把开关置于线圈一侧,从此刻开始计时,电容器通过线圈放
电。电路工作过程中,向外辐射电磁波,则电压U 随时间t变化的波形是( )
ab
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A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】先把开关置于电源一侧为电容器充电,则当断开开关后,电容器两端的电压一定,而再把开关置
于线圈一侧后,电容器放电,两极板间的电压随着电荷量的减少,电场能转化为磁场能而降低;而当电容
器两极板的电荷量减为零时,电容器两极板间的电压为零,此时线圈中的磁场能达到最大,紧接着磁场能
又向电场能转化,即线圈产生自感电动势给电容器反向充电,但在电场能转化为磁场能以及磁场能又再次
转化为电场能的过程中,电路向外辐射电磁波,电路中的能量在耗散,因此电容器两极板间的电压越来越
小,而电容器的充放电有其自身的固有周期,即周期不变。
故选C
。
8. 如图甲所示,将线圈套在长玻璃管下端,线圈的两端与电流传感器(可看作理想电流表)相连。将强磁
铁从长玻璃管上端由静止释放,磁铁下落过程中将穿过线圈。实验观察到如图乙所示的感应电流随时间变
化的图像。下列说法正确的是( )
A. t ~t 时间内,磁铁受到线圈的作用力方向先向上后向下
1 2
B. t 时刻穿过线圈的磁通量为0
2
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C. 若将磁铁两极翻转后重复实验,将先产生负向感应电流,后产生正向感应电流
D. 若将线圈到玻璃管上端的距离增大,线图中产生的电流峰值不变
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据楞次定律的来拒去留,可知t ~t 时间内,磁铁受到线圈的作用力方向向上,故A错误;
1 2
B.由乙图中感应电流的变化可知,t 时刻强磁铁恰好运动到线圈处,此时穿过线圈的磁通量最大,故B
2
错误;
C.根据楞次定律,感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。可知若将磁铁两极翻转后
重复实验,磁场方向相反,则磁场的变化也随之相反,产生的感应电流的方向也相反,即先产生负向感应
电流,后产生正向感应电流,故C正确;
D.若将线圈到玻璃管上端的距离增大,可知强磁铁穿过线圈的速度将增大,感应电动势的最大值将增
大,线图中产生的电流峰值也将增大,故D错误。
故选C。
9. 如图甲所示为双缝干涉实验的原理图,屏上的P 点位于双缝S 和S 的中垂线上,在双缝与屏之间充满
0 1 2
折射率为n的均匀介质。用一单色光垂直照射双缝,在屏上会产生干涉条纹,屏上P点是一条暗条纹的中
1
心,P点到P 点的距离为x。已知该单色光在真空中的波长为,双缝与屏之间的距离为L,则双缝S 和
1 0 1
S 间的距离为( )
2
3L 4L
A. B.
2nx nx
L L
C. D.
x nx
【答案】A
【解析】
【详解】P点到P 点的距离为x,根据图乙有
1 0
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3
x x
2
双缝与屏之间充满折射率为n的均匀介质,则有
n
1
根据干涉规律有
L
x
d 1
解得
3L
d
2nx
故选A。
10. 如图所示为光电效应实验中某金属的遏止电压U 与入射光的频率的关系图像。仅根据该图像不能得
c
出的是( )
A. 饱和光电流
B. 该金属的逸出功
C. 普朗克常量
D. 该金属的截止频率
【答案】ABC
【解析】
【详解】根据光电效应方程可得
E hνW
k 0
根据动能定理可得
eU 0E
c k
联立可得
h W h h
U 0
c e e e e 0
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由于不知道电子的电荷量,故根据该图像不能得出的是:饱和光电流、该金属的逸出功和普朗克常量;图
像中横轴截距对应的频率等于该金属的截止频率。
故选ABC。
11. 由于大气层的存在,太阳光线在大气中折射,使得太阳“落山”后我们仍然能看见它。某同学为研究这
一现象,建立了简化模型。将折射率很小的不均匀大气等效成折射率为 2 的均匀大气,并将大气层的厚度
等效为地球半径R。根据此模型,一个住在赤道上的人一天中能看到太阳的时长为( )
A. 12小时 B. 13小时 C. 14小时 D. 15小时
【答案】C
【解析】
【详解】太阳光是平行光,临界光路图如图所示
由几何关系可得临界光线的折射角满足
R 1
sinr
2R 2
可知临界光线的折射角为30°,根据折射定律可得
sini
n 2
sinr
解得
i 45
由几何关系可知,地球多转角度便看不见太阳了,有
604515
一个住在赤道上的人在太阳“落山”后还能看到太阳的时间为
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15
t 24h 1h
360
同理可知,在太阳升起时也能提早一小时看到太阳,则一个住在赤道上的人一天中能看到太阳的时长为
14h。
故选C。
12. 如图所示,一定质量的理想气体从状态A开始,经历AB、BC、CD、DA四个过程回到原状态A,其
中AB、CD为等压过程,BC、DA为等温过程,状态C、D的压强和体积未知,下列说法正确的是
( )
A. 在过程BC中气体和外界没有发生热传递
B. 气体在状态A的内能大于在状态D的内能
C. 气体从状态A变化到状态B对外做功40J
D. 在过程CD中外界对气体做的功等于在过程AB中气体对外界做的功
【答案】D
【解析】
【详解】A.在过程BC中,体积增大,气体对外做功,但由于温度不变,内能保持不变,所以气体从外
界吸热,故A错误;
B.DA为等温过程,温度不变,所以气体在状态A的内能等于在状态D的内能,故B错误;
C.体从状态A变化到状态B为等压过程,体积增大,气体对外做功,即
W pV 4105(2010)103J 4000J
故C错误;
D.由于AB、CD为等压过程,BC、DA为等温过程,所以过程CD中外界对气体做的功等于在过程AB中
气体对外界做的功,故D正确。
故选D。
二、填空题(共 4题,每题 6分,共 24分)
13. 如图是红光通过单缝后在光屏上形成的______图样。光的偏振现象证明光是______波。
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【答案】 ①. 衍射 ②. 横波
【解析】
【详解】[1]题中图样是红光通过单缝后在光屏上形成的衍射图样;
[2]光的偏振现象证明光是横波。
14. 如图所示,固定三通管,AB管竖直,CD管水平,水银在管子的A端封闭了一定量的气体。打开阀门,
则A端气体体积______,压强______。(两空均选填“增大”、“减小”、“不变”。)
【答案】 ①. 减小 ②. 增大
【解析】
【详解】[1][2]设大气压强为 p ,未打开阀门时A端气体压强为 p ,此时AB管的B端与大气相通,设此
0 1
时水银高度为h ,CD管上端AB管内水银高度为h ,故有
1 2
p gh p
1 1 0
h h
2 1
可得
p p gh
1 0 1
打开阀门后CD管的D端与大气相通,假设打开阀门后水银高度不变,则
p gh p
2 2 0
解得
p p gh
2 0 2
可得
p p
1 2
可知打开阀门后封闭气体压强增大,由于三通管不是绝热管,打开阀门后A端气体进行等温变化,根据玻
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意耳定律可知气体体积减小。
15. 图甲为某款“自发电”无线门铃按钮,其“发电”原理如图乙所示,按下门铃按钮过程,条形磁铁(N
极)靠近螺线管;松开门铃按钮过程,条形磁铁(N极)远离螺线管回归原位。按下按钮过程,相对于Q
端,螺线管P端电势______,(选填“较高”、“较低”、“一样”。)若更快按下按钮,则P、Q两端的电势
差的绝对值______(选填“更大”、“更小”、“相同”。)
【答案】 ①. 较低 ②. 更大
【解析】
【详解】[1]按下按钮过程,穿过线圈的磁通量向左增加,根据楞次定律可知,相对于Q端,螺线管P端
电势较低。
[2]若更快按下按钮,则磁通量变化率增加,感应电动势变大,则P、Q两端的电势差的绝对值更大。
16. 如图,矩形线框ABCD的匝数为N,面积为S,线框所处磁场可视为匀强磁场,磁感应强度大小为B,
线框从图示位置(即线框平面与磁感线垂直的位置)开始绕轴OO以恒定的角速度沿逆时针方向转动,
线框通过两个电刷与外电路连接。外电路中理想变压器原、副线圈的匝数比为4:1,定值电阻R、R 的阻
1 2
值均为R,忽略线框及导线电阻。则矩形线框转动半圈的过程中,通过电阻R的电荷量为______。矩形线
1
框连续转动时,矩形线框的输出功率为______。
NBS 17N2B2S22
【答案】 ①. ②.
2R 32R
【解析】
【详解】[1]矩形线框转动时产生的感应电动势的最大值为
E NBS
m
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有效值为
NBS
E
2
定值电阻R两端的电压等于理想变压器的输入电压,即
1
NBS
U
1
2
流过定值电阻R的电流为
1
U NBS
I 1
R 2R
1
矩形线框转动半圈的过程中,通过电阻R的电荷量为
1
NBS T NBS 2 1 NBS
Q It
2R 2 2R 2 2R
[2]矩形线框转动时产生的感应电动势的最大值为
E NBS
m
有效值为
E NBS
E= m
2 2
定值电阻R两端的电压等于理想变压器的输入电压,即
1
U E
1
定值电阻R消耗的功率为
1
U2 N2B2S22
P 1
1 R 2R
1
由理想变压器工作原理可得
n NBS
U 2U
2 n 1 4 2
1
定值电阻R 消耗的功率为
2
U2 N2B2S22
P 2
2 R 32R
2
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故矩形线框的输出功率为
17N2B2S22
P P P
1 2 32R
三、实验题(共 14分)
17. 某实验小组用如图乙所示的实验装置探究“变压器的电压与匝数的关系”;某次实验中,用匝数n 200
a
匝和n 400匝的线圈进行实验,测得数据如图丙所示,则原线圈的匝数为______(选填“n ”或“n ”),
b a b
电压比和匝数比不严格相等,原因可能为________________。
【答案】 ①. n ②. 原、副线圈上通过的电流发热,铁芯在交变磁场作用下发热和变压器铁芯漏
b
磁等
【解析】
【详解】[1]由万用表示数可知,原线圈电压U =6.86V,副线圈电压U =3.06V,可知原线圈匝数为n ;
1 2 b
[2]电压比和匝数比不严格相等,原因可能是原、副线圈上通过的电流发热,铁芯在交变磁场作用下发热和
变压器铁芯漏磁等。
18. 用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验,实验装置如图甲所示。
(1)关于该实验下列说法正确的是_____________________。
A.为保证封闭气体的气密性,应在活塞与注射器壁间涂上润滑油
B.为方便推拉活塞,应用手握住注射器
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C.为节约时间,实验时应快速推拉活塞和读取数据
D.实验中气体的压强和体积都可以通过数据采集器获得
1
(2)A组同学在操作规范、不漏气的前提下,测得多组压强p和体积V的数据并作出V 图线,发现图
p
线不通过坐标原点,如图丙所示。则
①造成这一结果的原因是_____________________;
②图中V 代表的物理含义是___________________;
0
1
(3)若A组同学利用所得实验数据作出的 p 图线,应该是_________________。
V
A. B. C. D.
1
(4)B组同学测得多组压强P和体积V的数据片,在P 坐标平面上描点作图,因压缩气体过程中注射
V
器漏气,则作出的图线应为图中______(选填“①”或“②”)。
【答案】 ①. A ②. 由于胶管内存在气体 ③. 胶管内气体的体积 ④. A ⑤. ②
【解析】
【详解】(1)[1]A.为保证封闭气体的气密性,应在活塞与注射器壁间涂上润滑油,A正确;
B.手握住注射器,会使注射器内的气体温度升高,不符合实验要求,B错误;
C.实验时应缓慢推拉活塞和读取数据,C错误;
D.实验中气体的压强可以通过数据采集器获得,体积不行,D错误。
故选A
。
(2)[2][3]根据 p(V V )C可知
0
C
V V
p 0
故造成图线不过原点的原因是由于胶管内存在气体,V 是胶管内气体的体积。
0
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C
(3)[4]由 p 可知,图像为过原点的倾斜直线。
V
故选A。
(4)[5]由于存在漏气,故 pV 在减小,可知图线的斜率在减小,图线应为②。
四、解答题(共 22分,第 19题 10分,第 20题 12分。)
19. 某实验小组为测量液体的折射率,在液体内部深度h0.3m处放置一单色点光源S,此时在液面上可观
察到直径d 0.8m的圆形光斑,AB为圆形光斑的直径,如图所示。现使点光源在图示截面内沿某方向做
初速度为零的匀加速直线运动,发现圆形光斑最左侧在A位置不动,最右侧从B点开始沿液面以大小为
a 0.8m/s2的加速度向右移动。不考虑光线的多次反射,sin370.6,cos370.8。求:
B
(1)该液体的折射率;
(2)本题中的单色光在该液体中的光速;(光在真空中传播速度c3.0108m/s)。
(3)点光源S移动的加速度大小和方向。
【答案】(1)n1.25;(2)v2.4108m/s;(3)a0.5m/s2,方向为沿AS斜向右下方向
【解析】
【详解】(1)对单色光,在A点刚好发生全反射,由几何关系
d
tanC
2h
解得
C 53
又有
1
sinC
n
可得
n1.25
(2)根据折射率速度表达式可得
c
v 2.4108m/s
n
(3)由于圆形光斑在最左侧A位置不动,可知点光源S沿AS斜向右下方向运动,即加速度方向与竖直方
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向成53°斜向右下方,在时间t内,B点的位移
1
x a t2
B 2 B
点光源的位移
1
x at2
S 2
由几何关系
x
B sinC
2x
S
解得
a0.5m/s2
方向为沿AS斜向右下方向。
20. 一款气垫运动鞋如图甲所示,鞋底塑料空间内充满气体(可视为理想气体),运动时通过压缩气体来提
供一定的缓冲效果。已知鞋子未被穿上时,当环境温度为27℃,每只鞋气垫内气体体积V 36cm3,压强
0
p 1.0105pa,等效作用面积恒为S 200cm2,鞋底忽略其他结构产生的弹力。单只鞋子的鞋底塑料
0
空间等效为如图乙所示的模型,轻质活塞A可无摩擦上下移动。大气压强也为 p ,g取10m/s2。
0
(1)研究某运动员穿上鞋一段时间,双脚站立时,与穿上鞋之前相比,描述气垫内气体内能的变化并简述
理由。设气垫不漏气,气垫与环境之间导热良好。
(2)当质量为m80kg的运动员穿上该运动鞋,双脚站立时,若气垫不漏气,且气垫内气体与环境温度
始终相等,求单只鞋气垫内气体体积V ;
1
(3)运动鞋未被穿上时,锁定活塞A位置不变,但存在漏气,当气温从27℃上升到37℃时,气垫缓缓漏
气至与大气压相等,求漏出的气体与气垫内剩余气体的质量之比。
【答案】(1)不变,见解析;(2)30cm3;(3)0.033
【解析】
【详解】(1)某运动员穿上鞋一段时间,双脚站立时,与穿上鞋之前相比,气体温度与外界温度相同不
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变,则气垫内气体内能不变;
(2)气垫内气体与环境温度始终相等,根据玻意耳定律有
pV pV
0 0 1 1
根据平衡条件有
1
pS mg p S
1 2 0
解得
V 30cm3
1
(3)当气体温从27℃上升到37℃时,根据理想气体状态方程有
pV pV
0 0 0 2
t 273 t 273
0 1
解得
V 37.2cm3
2
则漏出的气体体积为
V V V 1.2cm3
2 0
膨胀后气体密度相同,则漏出的气体与气垫内剩余气体的质量之比为
V
0.033
V
0
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