安徽省黄山市屯溪第一中学2020学年高二物理下学期期中试题 理

安徽省黄山市屯溪第一中学2020学年高二物理下学期期中试题 理

屯溪一中 2020～2020 学年度第二学期期中考试 高二理科物理试题 （考试时间：100 分钟 满分：100 分） 一、选择题（本大题有 12 小题，每小题 4 分，共 48 分。在每小题给出的四个选项 中，第 1～8 题只有一项符合题目要求；9～12 题有多项符合要求，全部选对得 4 分，选对但不全得 2 分，有选错得 0 分） 1．长沙市某游乐场有高山坡滑草这项游乐项目：高山两侧是坡度不同的滑道， 游客坐在滑草板上从顶端滑到水平地面，体验极速的 刺激。如图所示，若两名质量相同的游客同时从顶端 分别沿两侧滑道从静止开始下滑，若不考虑滑道的摩 擦，则 A．两人到达斜面底端时的速度相同 B．两人下滑过程中重力的冲量相同 C．两人下滑过程中合外力的冲量相同 D．两人下滑过程中动量变化量的大小相同 2．质量为 2 kg 的物体在粗糙的水平地面上运动，当运动的速度为 l0m/s 时，给物体施加一个水平恒力，在此恒力的作用下物体做直线运 动，其速度随时间的变化如图所示，则下列说法中错误．．的是（g 取 l0m/s2） A．恒力的大小为 6N B．前 4s 内摩擦产生的热量为 48J C．前 6s 内合外力的冲量大小为 12N s D．物体与地面间的动摩擦因数为 0.2 3．质量为 m 的小球被水平抛出，经过一段时间后小球的速度大小为 v，若此过 程中重力的冲量大小为Ⅰ，重力加速度为 g，不计空气阻力的大小，则小球抛出时 的初速度大小为 A． B． C． D． 4．2020 年 1 月 3 日，中国“嫦娥四号”探测器成功在月球背面软着陆， 中国载人登月工程前进了一大步。假设将来某宇航员登月后，在月球表面完 成下面的实验：在固定的竖直光滑圆轨道内部最低点静止放置一个质量为 m 的小球（可视为质点），如图所示，当给小球一瞬时冲量 Ⅰ 时，小球恰好 能在竖直平面内做完整的圆周运动。已知圆轨道半径为 r，月球的半径为 R， 则月球的第一宇宙速度为 A． B． C． D． 5．如图所示的单摆，摆球 a 向右摆动到最低点时，恰好与一沿水平方向向左运 动的粘性小球 b 发生碰撞，并粘接在一起且摆动平面不变。已知碰撞前 a 球摆动的 最高点与最低点的高度差为 h，摆球做简谐运动的周期为 T，a 球质量是 b 球质量的 5 倍，碰撞前 a 球在最低点的速度是 b 球速度的一半。则碰撞后 A．摆动的周期为 B．摆动的周期为 C．摆球的最高点与最低点的高度差为 0.25h D．摆球的最高点与最低点的高度差为 0.3h 6．有一匀强电场的方向平行于 xoy 平面，平面内 a、b、c、 d 四点的位置如图所示，cd 和 cb 分别垂直于 x 轴和 y 轴，其中 a、b、c 三点电势分别为 4V、8V、10V．将一电荷量为 q＝—2×l0 —5C 的负点电荷由 a 点开始沿 abed 路线运动，则下列判断不．正确．． 的是 A．坐标原点 O 的电势为 6V B．电场强度的大小为 C．该点电荷在 c 点的电势能为—2×l0-4J D．该点电荷从 a 点移到 d 点过程中，电场力做功为 8×l0-5 J 7．图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极 、 间的磁场可视为水平方向的匀 强磁场， 为交流电流表，线圈绕垂直于磁场的水平轴 沿逆时针方向匀速转动， 从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示，以下判断正 确的是 A．交流电的频率是 B．电流表的示数为 C． 时穿过线圈的磁通量最大 D． 时线圈平面与磁场方向平 行 8．如图为远距离输电示意图，发电机的输出 电压 U1 和输电线的电阻和理想变压器匝数均不变， 当用户消耗功率增大时，下列表述正确的是 A．用户的总电阻增大 B．用户两端的电压 U4 减小 C．输电线上损失的功率变小 D．用户端增加的功率等于升压变压器多输入的功率 9．如图所示，A 球振动后，通过水平细绳迫使 B、C 振动，振动达到 稳定时，下列说法中正确的是 A．只有 A、C 的振动周期相等 B．C 的振幅比 B 的振幅小 C．A、B、C 的振动周期相等 D．C 与 A 发生共振现象 10．如图甲所示，弹簧振子以 点为平衡位置，在 、 两点之间做简谐运动。 振子的位移 随时间 的变化图象如图乙所示。下列判断正确的是 A．t=0.8 s 时，振子的速度方向向左 B．振子做简谐运动的表达式为 C．t=0.4 s 和 t=1.2 s 时，振子的加速度相同 D．从 t=0.4s 到 t=0.8s 的时间内，振子的速度逐渐增大 11．图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比 n1∶n2＝5∶1，电阻 R＝20Ω，L1、 L2 为规格相同的两只小灯泡，S1 为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电 压 u 随时间 t 的变化关系如图所示。现将 S1 接 1、S2 闭合，此时 L2 正常发光。下列 说法正确的是 图甲 图乙 A．输入电压 u 的表达式 u＝20 sin 100πt（V） B．只断开 S2 后，L1、L2 均 正常发光 C．只断开 S2 后，原线圈的输入功率减小 D．若 S1 换接到 2 后，R 消 耗的电功率为 0.8 W 12．如图所示，光滑水平面上放一个质量为 M 足够长的木板，开始 M 静止，现 在有一个质量为 m 的滑块以速度 v0 滑上 M，m 和 M 间的动摩擦因 数为µ，以下说法正确的是 A．如果增大 M，则 m 和 M 相对运动的时间变长，因摩擦而产 生的热量增加 B．如果增大 m，则 m 和 M 相对运动的时间变短，m 在 M 上滑行的距离变大 C．如果增大动摩擦因数µ，则因摩擦而产生的热量不变 D．如果增大初速度 v0，则因摩擦而产生的热量增加 二、实验题。（本大题有 2 小题，共 15 分，其中第 13 题 6 分，第 14 题 9 分） 13．用如图所示的实验装置做“探究加速度与力、质量关系”的实验： （1）下面列出了一些实验器材：电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫 块、小车和砝码、砂和砂桶。除以上器材外，还需要的实验器材有：__________ A．天平（附砝码） B．秒表 C．刻度尺（最小刻度为 mm） D．低压交流电 源（频率为 50Hz） （2）某次实验纸带如右上图所示，在相邻两计数点间都有四个打点未画出，用 刻度尺测得：S1＝0.55cm，S2＝0.94 cm，S3＝1.35 cm，S4＝1.76 cm，S5＝2.15 cm， S6＝2.54 cm．则打下“3”点时小车的瞬时速度 v3=________m/s；小车的加速度 a ＝________ m/s2。（计算结果均保留 2 位有效数字） 14．（1）用螺旋测微器测量合金丝的直径，从图中的示数可读出合金丝的直径 为_______mm． （2）用游标卡尺可以测量某些工件的外径。在测量时，示数如右上图所示，则 读数为_______mm． （3）某同学为了测定一只电阻的阻值，采用了如下方法： 用多用电表粗测：多用电表电阻挡有 4 个倍 率：分别为×1k、×100、×10、×1。该同学选 择×10 倍率，用正确的操作步骤测量时，发现 指针偏转角度太大（指针位置如图中虚线所示）。 ① 为 了 较 准 确 地 进 行 测 量 ， 应 该 选 择 __________倍率（选填“×1k”、“×100”、“×1”），并重新欧姆调零，正确操作测 量并读数，若这时刻度盘上的指针位置如图中实线所示，测量结果是_________Ω ②该同学用伏安法继续测定这只电阻的阻值，除被测电阻外，还有如下实验仪 器： A．直流电源（电压 3 V，内阻不计） B．电压表 V1（量程：0～3V，内阻约为 15kΩ） C．电压表 V2（量程：0～15V，内阻约为 25kΩ） D．电流表 A1（量程：0～25 mA，内阻约为 10Ω） E．电流表 A2（量程：0～250mA，内阻约为 1Ω） F．滑动变阻器一只，阻值 0～10 Ω G．电键一只，导线若干 在上述仪器中，电压表应选择_____（填“V1”或“V2”)，电流表应选择_____ （填“A1”或“A2”）。 ③若要求实验过程电压表的读数能够从零开始调节，以下电路图应该选择 ______电路。 A B C D 三、计算题（本大题有 3 小题，共 37 分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和 重要的演算步骤。只写出最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明 确写出数值和单位） 15．（12 分）如图所示，光滑的水平面上有一质量为 m＝1 kg 的小车，小车右端 固定一水平放置的轻质弹簧，弹簧左端连接一质量为 m0＝1 kg 的物 块，物块与上表面光滑的小车一起以 v0＝5 m/s 的速度向右匀速运 动，与静止在光滑水平面上、质量为 M＝4 kg 的小球发生弹性正碰， 若碰撞时间极短，弹簧始终在弹性限度内。求 （1）碰撞结束时小车和小球的速度； （2）弹簧被压缩到最短时的弹性势能。 （3）碰撞结束后弹簧恢复原长时小车的速度。（该问只要求回答结果） 16．（12 分）如图所示，在平面直角坐标系 xOy 中的第一象限内，存在磁感应强 度大小为 B、方向垂直于坐标平面向里的有界矩形匀强磁场区域（图中未画出）；在 第二象限内存在沿 x 轴负方向的匀强电场。一粒子源 固定在 x 轴上坐标为 的 A 点。粒子源沿 y 轴正 方向释放出一个速率为 的电子，电子通过 y 轴上的 C 点时，速度方向与 y 轴正方向成 ＝45°角，电子 经过磁场偏转后从 D 点（图中未画出）离开磁场，之 后恰好垂直通过第一象限内与 x 轴正方向成 15° 角的射线 ON．已知电子的质量为 m，电荷量值为 e，不考虑电子的重力。求 （1）匀强电场的电场强度 E 的大小； （2）电子在电场和磁场中运动的总时间 t； （3）C、D 两点间的距离。 17．（13 分）绝缘水平面上固定有两根足够长的光滑平行金属导轨，如图所示， 导轨间距为 l，电阻不计。左侧接有定值电阻 R．质量为 m 的导体杆，以初速度 v0 沿导轨滑行，在滑行过程中始终保持与轨道垂直且接触良好，导体杆接在导轨间的 电阻为 r．整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度为 B 的匀强磁场中。宏观规律 与微观规律有很多相似之处，导体杆速度的减小规律类似于放射性元素的半衰期， 理论上它将经过无限长的时间衰减完有限的速度。 （1）求在杆的速度从 v0 减小到 的过程中，电阻 R 产生的热量和通过电阻 R 的 电荷量。 （2）证明杆的速度每减小一半所用的时间都相等。 （3）若杆的动能减小一半所用时间为 t0，则杆的动量减小一半所用的时间是多 少? 1【答案】D 【解析】A 项：根据动能定理得，mgh＝ 知，两人到达底端的速度大小相等， 方向不同，可知速度不同，故 A 错误； B 项：下滑所用的时间为： ，由于两斜面角度不同，所以时间不同， 由公式 ，所以两人下滑过程中重力的冲量不相同，故 B 错误； C、D 项：合外力为： ，合力冲量为 ，所以合 力冲量大小相等，方向不同；由动量定理可知，两人下滑过程中动量变化量的大小 相同，故 C 错误，D 正确。故选 D 2【答案】C 【解析】A．由图，0~2s，物体做匀减速运动，2~6s 反向做匀加速运动。可知恒 力与初速度方向相反。根据牛顿第二定律：F+f=ma1，F-f=ma2，而 a1=5m/s2，a2=1m/s2， 联立解得 F=6N，f=4N，故 A 正确； B．0~2s 内，物体的位移大小为 x1= ×10×2m=10m；2s~4s 内，物体的位移大小 为 x1= ×2×2m=2m； 摩擦产生的热量 Q=f（x1+x2）=4×（10+2）J=48J，故 B 正确； C．根据动量定理，合外力的冲量等于动量的变化量，前 6s 内合外力的冲量大 小为 I=-mv2-mv1=-2×4-2×10=-28N s，故 C 错误； D．由 f=μmg 得，μ=0.2，故 D 正确。本题答案为 C． 3【答案】C 【解析】由题意可知：I=mgt，则 ，经过 t 时间，小球竖直分速度大小为 ，根据速度分解可知，初速度大小为 ，故选 C． 4【答案】B 【解析】小球获得瞬时冲量Ⅰ的速度为 v0，有 ； 而小球恰好通过圆周的最高点，满足只有重力提供向心力， ； 从最低点到最高点由动能定理可知： ； 联立解得： 月球的近地卫星最小发射速度即为月球的第一宇宙速度，满足： 解得： ；故选 B． 5【答案】C 【解析】小球 a 和小球 b 发生碰撞以后粘在一起继续做单摆运动，由单摆运动 的周期公式 可知单摆的周期只和摆线长度以及重力加速度 g 有关和摆球的 质量无关，因此碰撞后摆动的周期不变，故 AB 错误；未发生碰撞前摆球 a 从最高点 向最低点运动满足机械能守恒，设 a 球的质量 5m，速度为 v，则 b 球的质量为 m， 速度为 2v，因此有： 由动量守恒有： 碰撞后上升的高度为 h1，有机械能守恒： 代入数据解得： ，故 C 对 D 错。本题答案为 C 6【答案】B 【解析】A 项：由于是匀强电场，所以沿同一方向前进相同距离电势的降低相等， 故 ，代入数据解得： ，故 A 正确； B 项：由于是匀强电场，所以沿同一方向前进相同距离电势的降低相等可知，ab 中点 e 的电势为 ，连接 oe 则为等势面，如图所示。 由几何关系可知， 垂直 oe，则 ab 为条电场线，且方向由 b 指向 a，电场强度 为： ，故 B 错误； C 项：该点电荷在 c 点的电势能： ，故 C 正确； D 项：该点电荷从 a 点移动到 b 点电场力做功为： ，故 D 正确。本题选 B 7【答案】D 【解析】A、0 由图知周期 T=0.02s，根据 Hz＝50Hz，故 A 错误； B、电流表的示数为有效值 ，故 B 错误； C、据题知 0.02s 时线框中感应电流最大，说明线框与磁场平行，磁通量为零， 故 C 错误. D、0.01s 时线圈产生的感应电动势最大，说明线框与磁场平行，磁通量为零， 故 D 正确 本题答案为 D 8【答案】B 【解析】当用户的功率增大时，用电器增多，总电阻减小。故 A 错。当用电器 增多时，功率增大，降压变压器的输出电流增大，则输电线上的电流增大，可知输 电线上的电压和功率损失增大，发电机的输出电压 U1 不变，则 U2 不变，可知降压变 压器的输入电压减小，所以用户得到的电压 U4 减小，故 B 正确，C 错误。用户端增 加的功率等于升压变压器多输入的功率与导线上多损失的功率的差值。故 D 错误； 故选 B。 9【答案】CD 【解析】A 振动后，水平细绳上驱动力的周期 ，迫使 B、C 做受迫振动， 受迫振动的频率等于 A 施加的驱动力的频率，所以 TA＝TB＝TC，而 ， ，故 C 共振，B 不共振，C 的振幅比 B 的振幅大，所以 C、D 正确。故 选 CD 10【答案】ABD 【解析】A、t=0.8s 时，图象切线的斜率为负，说明振子的速度为负，即速度方 向向左，故 A 正确； B、由图乙可知 ，振幅为 A=12cm，振子做简谐运动的表达式 为 ，故 B 正确； C、t=0.4s 和 t=1.2s 时，振子的位移相反，由 知加速度相反，故 C 错误； D、t=0.4s 到 t=0.8s 的时间内，振子的位移减小，正向平衡位置靠近，速度逐 渐增大，故 D 正确； 本题选 ABD 11【答案】ACD 【解析】由乙图可知原线圈的输入电压的周期为 T＝0.02 s，所以 ， 可知其表达式为 u1＝20 sin100πt (V)，故选项 A 正确；由题意可知变压器原线圈 的输入电压 U1＝20 V，由 可得副线圈的输出电压 ，将 S1 接 1、 S2 闭合，此时 L2 正常发光，所以小灯泡的额定电压为 4 V，只断开 S2 时，两个小灯 泡串联，所以不能正常发光，故选项 B 错误；只断开 S2 时，副线圈电阻增大，其电 流变小，由 可知原线圈电流减小，所以输入功率减小，故选项 C 正确；若 S1 换接到 2 后，电阻 R 的功率 ，故选项 D 正确。故本题选：ACD 12【答案】ACD 【解析】视木板和滑块为系统，合外力为零，动量守恒，根据动量守恒有： ，解得： ；根据能量守恒可知摩擦而产生的热量为： ，对木板利用动量定理可得： ，解 得 m 和 M 相对运动的时间： ； A．若只增大 M，则 m 和 M 相对运动的时间 变长，因摩擦而产生的 热量 增加，故 A 正确； B．如果增大 m，则 m 和 M 相对运动的时间 变短，根据动能定理 可得： ，解得 m 在 M 上滑行的距离 变小，故 B 错误； C．如果增大动摩擦因数μ，则因摩擦而产生的热量 不变，故 C 正确； D．如果增大初速度 v0，则因摩擦而产生的热量 增加，故 D 正确。 13【答案】ACD，0.16，0.40 【解析】（1）本实验的目的是探究加速度与力、质量关系，用砂桶的重力代表 小车受到的合外力，需要用天平测砂桶和小车的质量，故选 A 项；打点计时器的工 作电源为低压交流电源（4-6V），工作频率为 50Hz，周期为 0.02s，可以计时，不需 要秒表，故选 D 项、不选 B 项；打点计时器打下纸带，需用刻度尺测量距离，以求 加速度和瞬时速度，故选 C 项。故选 ACD； （2）打点计时器的工作周期为 T0=0.02s，相邻两计数点间都有四个打点未画出， 所以两计数点之间的时间间隔为 T=5T0=0.1s。 ① 根 据 匀 变 速 直 线 运 动 的 规 律 S7−S6= S6−S5 ， 可 知 ： S7=2S6-S5=2×2.54-2.15=2.93cm，比较接近于 2.96cm，故选 C 项。 ② 利 用 匀 变 速 直 线 运 动 的 推 论 v3= ≈0.16 m/s ； 由 逐 差 法 得 a= =0. 40m/s2 （3）反比例关系不容易根据图象判定，而正比例关系容易根据图象判定，故应 该建立小车加速度 a 与小车质量的倒数 1/M 关系图象，故应选乙方案。 14【答案】（1）0.410mm；（2）11.50mm；（3）①×1、12Ω（或 12.0Ω），②V1、 A2，③C 【解析】（1）螺旋测微器的固定刻度读数为 0mm，可动刻度的读数为： 0.01mm×41.0=0.410mm，故合金丝的直径为 d=0.410mm． （2）游标卡尺测量某些工件的外径读数为：1.1cm+0.05mm×10=11.50mm。 （3）①指针偏角过大，说明倍率档选择的过大，则为了较准确地进行测量，应 该选择 “×1”倍率；读数为 12Ω； ②电源电压为 3V，则电压表选择 3V 量程的 B；电路可能出现的最大电流为 ，则电流表选择 E； ③电压表内阻远大于待测电阻的阻值，故采用电流表外接；滑动变阻器用分压 电路；故选 C. 15【答案】（1）小车速度 ，方向向左，小球速度 v=2m/s，方向向右； （2）16J 【解析】（1）设碰撞后瞬间小车的速度大小为 v1，小球的速度大小为 v， 由动量守恒得：mv0＝Mv＋mv1 由动能守恒得： 解得： ，方向向左；v=2m/s，方向向右。 （2）当弹簧被压缩到最短时，小车和物块有共同速度为 v2，根据动量守恒定律 有： m0v0＋mv1＝(m0＋m)v2 解得：v2＝1 m/s 弹性势能： 2 2 2 p 0 0 1 0 2 1 1 1 ( )2 2 2E m v mv m m v    ＝16 J （3）弹簧再次恢复原长时，小车与物块相当于发生了弹性正碰而交换速度，于 是可得：当奇数次恢复原长时，小车的速度为 5m/s，方向向右；当偶数次恢复原长 时，小车的速度为 3m/s，方向向左。 16【答案】(1) ；(2) ；(3) 【解析】 电子从 A 到 C 的过程中，由动能定理得： 且 联立解得： 电子在电场中做类平抛运动，沿电场方向有： ，其中 由数学知识知电子在磁场中的速度偏向角等于圆心角： 电子在磁场中的运动时间： ，其中 电子在电场和磁场中运动的总时间 联立解得： 电子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心 力， 则有 磁场存在的最小矩形区域如图所示。 由数学知识得： 联立解得： 17【答案】（1） ， ；（2）见解析；（3）2t0 【解析】（1）a.设电路产热为 Q，由能量守恒： +Q 串联电路中，产热与电阻成正比，可得： 解得电阻 R 产热为： b.设该过程所用时间为 t，由动量定理： 其中： 解得通过 R 的电量为： （2）某时刻杆的速度为 v（从 v0 开始分析亦可），则 感应电动势：E=Blv 感应电流： 安培力： 在很短时间 内，由动量定理得： （ 为速度变化量的绝对值） 于是得： 所以在任意短时间内速度变化的比例为： 由于 为定值，所以任何相等时间内速度变化的比例都相等。 所以从任何时刻开始计算，速度减小一半所用时间都相等。 （3）动能减小一半，速度 v 减小为 ； 由（2）中分析可得，速度从 再减小到 所用时间仍为 t0 所以速度减小一半所用时间为 2t0，动量减小一半所用时间也为 2t0。