安徽省池州市2020学年高二物理下学期期末考试试题（含解析）

安徽省池州市2020学年高二物理下学期期末考试试题（含解析）

安徽省池州市2020学年高二物理下学期期末考试试题（含解析） ‎ 一、选择题 ‎1.2020年3月14日，中国家电及消费电子博览会在上海盛大开幕，家电展上有些国家家用电器的额定电压和我国是不同的，例如美国家用电器额定电压值为110V。已知某电源输出的交变电压的表达式为，下列说法正确的是 A. 用电压表测该电源的电压，其示数为V B. 将该电压加在110Ω的电阻两端，则该电阻消耗的电功率为110W C. 交流电的频率为60Hz，电流方向每秒改变60次 D. 当时电压表瞬间示数为0V ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A.由于正弦交变电压的最大值为110V，所以有效值为110V，电压表显示的是有效值为110V，选项A错误；‎ B.将该电压加在110Ω的电阻两端，则该电阻消耗的电功率为：，选项B正确；‎ C.由，得，矩形线圈在匀强磁场中每转一圈，电流方向改变两次，故电流方向每秒改变120次，选项C错误；‎ D.当时，，但电压表示数为有效值110V，选项D错误。‎ ‎2.如下图所示，圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线将电刷与零刻度在中央的电流表连接起来形成回路。转动摇柄，使圆盘逆时针匀速转动。下列说法正确的是 A. 由于圆盘的磁通量不变，所以电流表读数为零 B. 圆盘产生的是交变电流，若圆盘转动的角速度增大，产生的交变电流周期将减小 C. 若保持其他条件不变，磁场的磁感应强度变为原来的2倍，产生的电流为原来的2倍 D. 若保持其他条件不变，圆盘的角速度变为原来2倍，产生的电流为原来的4倍 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AB.圆盘转动，沿半径方向“导体棒”切割磁场产生感应电流，该电流方向不变，不是交流电，其大小与圆盘的角速度和磁感应强度有关，选项AB错误，‎ C.由可知，若保持其他条件不变，磁场的磁感应强度变为原来的2倍，产生的感应电动势变为原来的2倍，电流为原来的2倍，选项C正确；‎ D. 由可知，若保持其他条件不变，圆盘的角速度变为原来2倍，产生的感应电动势变为原来的2倍，电流为原来的2倍，选项D错误。‎ ‎3.如图是演示自感现象的电路，与是完全相同的灯泡，电阻均为；在开关断开、闭合并且电路稳定时两灯的亮度一样。现闭合开关待电路稳定后，突然断开开关的瞬间，下列现象正确的是 A. 立即熄灭 B. 先是变得更亮，再逐渐变暗直至熄灭 C. 有短暂电流流过，方向向右 D. 有短暂电流流过，方向向左 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】ABC.由题意知线圈电阻也为R，K1、K2都闭合时，A1和A2电流相同。断开后线圈L和灯泡A1、开关K2组成回路，由于线圈L的自感作用，回路中电流开始从原来亮度逐渐减小，故灯泡A1逐渐熄灭，灯泡A2立即熄灭。开始电路稳定时两灯亮度相同说明L电阻与R相同，但无法判断L电阻与灯泡电阻大小，因此无法判断A1灯是否更亮。选项ABC错误；‎ D.线圈L中电流方向向右，故灯泡A1的电流方向为向左，选项D正确。‎ ‎4.光滑水平面上滑块A与滑块B在同一条直线上正碰，它们运动的位置x随时间变化的关系如图所示；已知滑块A的质量为1kg，不计碰撞时间，则滑块B的质量和碰后总动能分别为 A. 3kg，8J B. 3kg，6J C. 2kg，8J D. 2kg，6J ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】位移时间图象的切线斜率表示物体的速度，由图象可得两物体碰撞前后的速度分别为：，，，；由动量守恒得；碰前总动能，碰后总动能 代入数据可得：，。‎ A. 3kg，8J，与结论相符，选项A正确；‎ B. 3kg，6J，与结论不相符，选项B错误；‎ C. 2kg，8J，与结论不相符，选项C错误；‎ D. 2kg，6J，与结论不相符，选项D错误；‎ ‎5.图甲为电子电路中的正弦脉冲波的交变电流与时间的变化图象，图乙为用作时钟讯号来准确地触发同步电路的方波的交变电流与时间的变化图象，则正弦脉冲波和方波的交变电流有效值分别为 A. 0.5A，‎ B. 0A，‎ C. ，‎ D. ，‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】电功的计算，I要用有效值计算，图甲中，由有效值的定义得：，得；图乙中，取一个周期进行分段，在0-0.1s是恒定电流，则有效值等于，在0.1s-0.2s是恒定电流，则有效值等于。根据焦耳定律即可得一个周期内交变电流产生的热量。由有效值的定义可得，代入数据解得：‎ ‎；。‎ A. 0.5A，，与结论不相符，选项A错误；‎ B. 0A，，与结论不相符，选项B错误；‎ C. ，，与结论不相符，选项C错误；‎ D. ，，与结论相符，选项D正确；‎ ‎6. 钳型电流表的外形和结构如图（a）所示，图（a）中电流表的读数为1．2A，图（b）中用同一电缆线绕了3匝，则（ ）‎ A. 这种电流表能测直流电流，图（b）的读数为2．4A B. 这种电流表能测交流电流，图（b）的读数为0．4A C. 这种电流表能测交流电流，图（b）的读数为3．6A D. 这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图（b）读数为3．6A ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：由于变压器工作原理是通过原线圈的电流发生变化，则原线圈产生的磁场发生变化，故穿过副线圈的磁通量发生变化，从而在副线圈中产生感应电流，故这种电流表只能测交流电流．根据理想变压器的输入电压和输出电压的关系有；输入功率和输出功率的关系有P1=P2，即U1I1=U2I2，所以n1I1=n2I2‎ 故；由题意可知当n1=1时I2=1．2A，故当n1=3时，I′2=3．6A．故C正确．故选C 考点：变压器 ‎【名师点睛】该知识点题目比较简单，且题目单一，只要记住了原副线圈的输入功率和输出功率关系，输入电压和输出电压的关系一切题目都能顺利解出。‎ ‎7.如图所示，在光滑固定的水平长杆上套着一个光滑的质量为m的滑环A，滑环通过一根不可伸长的轻绳悬吊一质量为3m的重物B（可视为质点），轻绳长为将滑环A固定在水平杆上，给B一个水平瞬时冲量作用，使B向左摆动，且恰好刚碰到水平杆。若滑环A不固定，仍给B以同样大小的瞬时冲量作用，则重物B摆起的最大高度（相对于最低点）为 A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】设物块受到水平冲量后速度为，滑环固定时，根据机械能守恒得。滑环不固定时，摆起最大高度为h，在最大高度时的共同速度为v：根据动量守恒，根据能量守恒，解得。‎ A. ，与结论不相符，选项A错误；‎ B. ，与结论相符，选项B正确；‎ C. ，与结论不相符，选项C错误；‎ D. ，与结论不相符，选项D错误；‎ ‎8.2020年3月10日，埃塞俄比亚航空公司从亚的斯亚贝巴飞往肯尼亚内罗毕的ET302航班失事。如右图所示，若失事飞机上某一质量为m的残片（下落过程中质量认为不变）从离地面H高处的A点由静止落至地面B点，由于受到阻力作用，陷入泥土一定深度h而停止在C点，不计空气阻力，重力加速度为g。关于残片从A点下落到C点的整个过程，则 A. 残片机械能减小了 B. 残片克服阻力做的功为mgh C. 残片所受阻力的冲量大于 D. 残片动量的改变量等于所受阻力的冲量 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A.残片在从A下落到C整个过程中，动能变化量为零，重力势能减小了，则残片的机械能减小了，故A错误；‎ B.对残片下落的全过程运用动能定理得，，则残片克服阻力做功，故B错误；‎ C.残片落到地面的速度，对进入泥土的过程运用动量定理得：，得：，知阻力的冲量大于，故C正确；‎ D.对全过程分析，运用动量定理知，动量的变化量等于重力的冲量和阻力冲量的矢量和，故D错误。‎ ‎9.一小型发电机通过升压、降压理想变压器把电能输送给某学校，降压变压器的原副线圈的匝数比为50：1，两个变压器间的输电导线的总电阻为50Ω，若用户消耗的总功率为22kW，降压变压器输出电压为220V，则 A. 输电线输送电流大小为4A B. 升压变压器副线圈的电压11100V C. 发电机的输出功率为22.2kW D. 输电线损耗的功率占发电机输出功率的8%‎ ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A.用户得到的电流，根据变流比可知，输电线输送电流，A项错误；‎ B.降压变压器初级电压，则升压变压器副线圈的端电压，B项正确；‎ C.发电机的输送功率，C项正确；‎ D.输电线损耗功率占总功率的比率为，D项错误。‎ ‎10.2020年3月10日，中国轮椅冰壶队首次夺得世锦赛冠军，如下图所示，两个大小相同、质量均为m的冰壶分别静止在水平冰面上的O、A点处。运动员在极短时间内给在O点甲冰壶水平冲量使其向右运动，当甲冰壶运动到A点时与乙冰壶发生弹性正碰，碰后乙冰壶运动到C点停下。已知OA=AB=BC=L，冰壶所受阻力大小恒为重力的k倍，重力加速度为g，则 A. 运动员对甲冰壶做的功为kmgL B. 运动员对甲冰壶做功为3kmgL C. 运动员对甲冰壶施加的冲量为 D. 运动员对甲冰壶施加的冲量为 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB.当甲冰壶运动了距离L时与乙冰壶发生弹性正碰，根据动量守恒和能量守恒可知，两球速度发生交换，即甲冰壶碰后停止运动，乙冰壶以甲冰壶碰前的速度继续向前运动了2L距离停下，从效果上看，相当于乙冰壶不存在，甲冰壶直接向前运动了3L的距离停止运动，根据动能定理，运动员对甲冰壶做的功等于克服摩擦力做的功，即：，选项A错误， B正确；‎ CD.施加的冲量，选项C错误、D正确。‎ ‎11.如图甲所示，两根足够长粗糙的平行金属导轨MN、PQ固定在同一绝缘水平面上，两导轨间距为d=1m，导轨电阻忽略不计，M、P端连接一阻值R=1.5Ω的电阻；现有一质量为m=0.4kg、阻值r=0.5Ω的金属棒ab垂直于导轨放在两导轨上，金属棒距R距离为L=4m，金属棒与导轨接触良好。整个装置处于一竖直方向的匀强磁场中，磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙所示。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g=10m/s2，下列说法正确的是 ‎ ‎ A. 金属棒相对于导轨静止时，回路中产生的感应电动势为4V B. 金属棒相对于导轨静止时，回路中产生的感应电流为2A C. 金属棒经过2.0s开始运动 D. 在0~1.0s时间内通过R的电荷量q为2C ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】A.回路中产生的感应电动势为，选项A正确；‎ B.由闭合电路欧姆定律得感应电流为：，联立上式得：，选项B正确；‎ C.由平衡条件得：，解得：B=1.0T，由图象知棒经过时间，选项C错误；‎ D.在0~l.0s时间内通过R的电荷量，选项D正确。‎ ‎12.如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨、间距为L，倾角θ=30°，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面，导轨的上端与水平放置的两金属板E、F相连，板间距离为板间固定有一带电微粒G。电阻与定值电阻R相等、质量为M的金属棒CD水平跨放在导轨上，下滑过程中与导轨接触良好，现将金属棒CD由静止释放，当金属棒的速度达到稳定时释放板间带电微粒，带电微粒恰好保持静止，不计金属导轨的电阻，重力加速度大小为g，则 A. E板电势高于F板电势 B. 带电微粒一定带正电 C. 金属棒CD下滑的稳定速度大小为 D. 带电微粒的比荷等于 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A.根据右手定则可判断出E板电势高于F板，选项A正确；‎ B.带电微粒重力方向竖直向下，受电场力方向竖直向上，故带电微粒一定带负电，选项B错误；‎ CD.由金属棒下滑达到稳定速度时受力平衡有，由带电微粒受力平衡，解得，，选项C正确、D错误。‎ 二、实验题 ‎13.光传感器是一种传感装置，在自动控制中发挥着重要作用，主要是应用了半导体材料制成的光敏电阻，某实验小组用光敏电阻做实验：‎ ‎（1）为了研究光敏电阻在室内正常光照射和室外强光照射时电阻的大小关系，用图甲所示电路进行实验，得出两种图线如图乙所示。根据图线可知正常光照射时光敏电阻阻值为________Ω，强光源照射时电阻为________Ω；‎ ‎（2）若实验中所用电压表的内阻约为7kΩ，毫安表的内阻约为300Ω，考虑到电表内阻对实验结果的影响，为了减小误差，用图甲所示电路进行实验，用________（填“正常光”或“强光”）照射时测得的电阻误差较小；‎ ‎（3）在下列有关其他电阻应用的说法中，正确的是________。‎ A.热敏电阻可应用于温度测控装置中 B.光敏电阻是一种光电传感器 C.电阻丝可应用于电热设备中 D.电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用 ‎【答案】 (1). （1）6000 (2). 400 (3). （2）正常光 (4). （3）ABC ‎【解析】‎ ‎【详解】第一空.第二空.因为光敏电阻的阻值随温度的升高而减小，故由乙图可知b图像是强光源照射，a图像是正常光照射，故，‎ 第三空.用图甲所示电路进行实验，毫安表采用的是内接法，强光照射时，光敏电阻与毫安表的内阻相差不大，这样两者电压相差不大，故造成误差大；而正常光照时，光敏电阻远大于毫安表的内阻，毫安表分得电压较小，误差较小。‎ 第四空.热敏电阻对温度很敏感，光敏电阻对光照很敏感，电阻丝可用于电加热，这很常见，选项A、B、C正确；交流电、直流电均可通过电阻，电阻对它们均可产生阻碍作用，选项D错误。‎ ‎14.如图所示，某同学用图装置做验证动量守恒定律的实验。先将a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复10次；再把同样大小的b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端附近静止，让a球仍从原固定点由静止开始滚下，和b球相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次。‎ ‎(1)本实验必须测量的物理量有________。‎ A.斜槽轨道末端到水平地面的高度H B.小球a、b的质量ma、mb C.小球a、b的半径r D.小球a、b离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间t E.记录纸上0点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC F.a球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h ‎(2)小球a、b的质量ma,mb应该满足的关系是________。‎ ‎(3)让a球仍从原固定点由静止开始滚下，和b球相碰后，下列说法正确的是________。‎ A.两小球碰后到落地在空中运动时间相同 B.为保证实验成功，斜槽轨道应尽量光滑 C.两小球碰后，小球a的落地点是图中水平面上的A点 D.两小球碰后，小球b的落地点是图中水平面上B点 ‎(4)按照本实验方法，验证动量守恒的验证式是________________。‎ ‎【答案】 (1). (1)BE (2). (2) (3). (3)AC (4). (4)‎ ‎【解析】‎ ‎（1）要验证动量守恒，就需要知道碰撞前后的动量，所以要测量两个小球的质量及碰撞前后小球的速度，碰撞前后小球都做平抛运动，速度可以用水平位移代替。所以需要测量的量为：小球a、b的质量ma、mb ‎，记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC；故选BE。‎ ‎（2）在小球碰撞过程中水平方向动量守恒，故有mav0=mav1+mbv2‎ 在碰撞过程中动能守恒，故有mav02=mav12+mbv22‎ 解得v1=v0‎ 要碰后a的速度v1＞0，即ma-mb＞0，ma＞mb ‎（3）两小球碰后做平抛运动，竖直高度相同，则落地在空中运动时间相同，选项A正确；斜槽轨道是否光滑，对实验无影响，只要到达底端的速度相等即可，选项B错误；两小球碰后，小球a的落地点是图中水平面上的A点，选项C正确；两小球碰后，小球b的落地点是图中水平面上C点，选项D错误；故选AC.‎ ‎（4）设落地时间为t，B为碰前入射小球落点的位置，A为碰后入射小球的位置，C为碰后被碰小球的位置，碰撞前入射小球的速度v1＝；碰撞后入射小球的速度v2＝；碰撞后被碰小球的速度v3＝；若mav1=mbv3+mav2则表明通过该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒，代入数据得：ma ∙OB=ma ∙OA+mb ∙OC 点睛：验证动量守恒定律中，学会在相同高度下，水平射程来间接测出速度的方法，掌握两球平抛的水平射程和水平速度之间的关系，是解决本题的关键。‎ 三、计算题 ‎15.匝数为100匝的闭合矩形金属线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动，周期为0.02s线圈平面位于如图所示的匀强磁场中。线圈总电阻为2Ω，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中感应电流最大值Im=2A，求：‎ ‎(1)线圈中电流瞬时值表达式；‎ ‎(2)线圈转动—周产生的焦耳热；‎ ‎(3)线圈中感应电流为1A时穿过线圈磁通量的变化率。‎ ‎【答案】（1） (2)0.08J (3)0.02Wb/s ‎【解析】‎ ‎（1）线圈转动的角速度ω＝ ＝100πrad/s 根据题意可知电流瞬时值表达式为i＝2cos100πt（A）‎ ‎（2）感应电流的有效值 线圈转动一周的焦耳热Q＝I2RT＝（）2×2×0.02＝0.08J ‎（3）线圈中感应电流为1A，则感应电动势E＝IR＝2V E＝n＝2V 故可知此时磁通量的变化率＝Wb/s＝0.02Wb/s ‎16.如图所示，质量为0.3kg的小球M连接着轻质弹簧放在光滑的足够长的水平轨道上，水平轨道右端连接一半径为R=0.4m的四分之一光滑圆形固定轨道AB，现有一质量为0.1kg的小球m从A点正上方H=0.4m高处由静止释放，重力加速度g=10m/s2求：‎ ‎（1）小球m到达圆形轨道最低点B时对轨道的压力；‎ ‎（2）弹簧被小球m压缩后具有的最大弹性势能；‎ ‎（3）最终小球m的速度和小球M的速度。‎ ‎【答案】（1）5N，方向竖直向下。（2）0.6J（3）最终小球M以速度2m/s向左做匀速运动，小球m以速度2m/s向右冲回圆弧轨道，但最终还是以2m/s滑回水平面向左匀速度运动。‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）小球m从释放点运动到B过程，根据机械能守恒有 ‎，‎ 又，代入解得 在最低点B处，根据牛顿第二定律有：‎ 解得轨道对小球m的支持力 根据牛顿第三定律知小球m对轨道的压力大小为5N，方向竖直向下。‎ ‎（2）弹簧被压缩过程中，当两球速度相等时，弹簧具有最大弹性势能，根据系统动量守恒有：‎ 根据机械能守恒定律有 联立解得 ‎（3）当弹簧恢复原长后两小球分离，设小球m速度为，小球M速度为 解得：‎ 最终小球M以速度2m/s向左做匀速运动，小球m以速度2m/s向右冲回圆弧轨道，但最终还是以2m/s滑回水平面向左匀速度运动。‎ ‎17.如下图所示，导体棒P质量为m、电阴为R、长度为l，导体棒Q与导体棒P完全相同，用两条等长的、质量和电阻均可忽略的无限细长无明显形变的直导线连接后，放在距地面足够高且无限长的光滑绝缘水平桌面上，两根导体棒均与桌边缘平行，现将一根导体棒Q仍放在桌面上，另一根导体棒P移动到靠在桌子的光滑绝缘侧面上。整个空间存在水平向左的匀强磁场，磁感应强度大小为B。开始时握住Q棒让两棒静止，自由释放后开始运动。已知两条导线除桌边拐弯处外其余部位均处于伸直状态，导线与桌子侧棱间无摩擦，重力加速度为g。求：‎ ‎（1）刚释放时每根细线拉力的大小；‎ ‎（2）导体棒运动稳定时的速度大小；‎ ‎（3）若从开始下滑到刚稳定时通过导体棒横截面的电荷量为q，求该过程中P棒下降的高度和从开始下滑到刚稳定过程中系统产生的焦耳热。‎ ‎【答案】（1）（2）（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）刚释放时，设细线中每根细线的拉力为T。‎ 对P棒受力分析知 对Q棒受力分析知 联立以上两式，解得：‎ 每根细线拉力的大小 ‎（2）导体棒运动稳定时，设细线中拉力为，稳定时两棒匀速运动，Q棒：‎ 对P棒受力分析知。‎ 电路中的感应电动势 电路中的感应电流 P棒受到的安培力 联立以上各式，解得：‎ ‎（3）从开始下滑到稳定，设P棒下降的高度为h，从开始下滑到刚稳定过程中系统产生的焦耳热为Q。‎ 则通过横截面的电荷量 该过程中的平均感应电动势 该过程的平均电流 得：‎ 由能量关系得：系统产生的焦耳热 解得 ‎