【物理】河南省商丘市第一高级中学2019-2020学年高二第二学期期末考试试卷（解析版）
商丘市第一高级中学2019-2020学年高二第二学期期末考试物理试卷
（满分：100分 考试时间：90分钟）
第Ⅰ卷 (选择题 共48分)
一、选择题：（本题共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题只有一个选项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分．）
1．如图所示为氢原子能级图，氢原子中的电子从n＝4能级跃迁到n＝1能级可产生a光；从n＝3能级跃迁到n＝1能级可产生b光，a光和b光的波长分别为λa和λb，a、b两光照射逸出功为4.5 eV的金属钨表面均可产生光电效应，遏止电压分别为Ua和Ub，则( )
A．λa>λb
B．Ua
10－9 m)减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大；分子势能不断增大
D．一定质量的理想气体经等温压缩后，其压强一定增大
11.甲、乙两运动物体在t1、t2、t3时刻的速度矢量分别为v1、v2、v3和v1′、v2′、v3′.下列说法中正确的是( )
A．甲做的可能是直线运动，乙做的可能是圆周运动 B．甲和乙受到的合力都可能是恒力
C．甲和乙一定都做曲线运动 D．甲受到的合力可能是恒力，乙受到的合力不可能是恒力
12．如图所示，一弹性轻绳(绳的弹力与其伸长量成正比)穿过固定的光滑圆环B，左端固定在A点，右端连接一个质量为m的小球，A、B、C在一条水平线上，弹性绳自然长度为AB.小球穿过竖直固定的杆，从C点由静止释放，到D点时速度为零，C、D两点间距离为h.已知小球在C点时弹性绳的拉力为，g为重力加速度，小球和杆之间的动摩擦因数为0.5，弹性绳始终处在弹性限度内，下列说法正确的是( )
A．小球从C点运动到D点的过程中克服摩擦力做功为
B．若在D点给小球一个向上的速度v，小球恰好回到C点，则v＝
C．若仅把小球质量变为2m，则小球到达D点时的速度大小为
D．若仅把小球质量变为2m，则小球向下运动到速度为零时的位置与C点的距离为2h
第Ⅱ卷 (非选择题 共52分)
二、实验题：（本题共2小题，共18分）
13．(6分) 某同学在“探究弹簧和弹簧伸长的关系”的实验中，测得图中弹簧OC的劲度系数为500N/m。如图1 所示，用弹簧OC和弹簧秤a、b做“探究求合力的方法”实验。在保持弹簧伸长1.00cm不变的条件下，
（1）弹簧秤a、b间夹角为90°，弹簧秤a的读数是 N（图2中所示），则弹簧秤b的读数可能为 N。
（2）若弹簧秤a、b间夹角大于90°，保持弹簧秤a与弹簧OC的夹角不变，减小弹簧秤b 与弹簧OC的夹角，则弹簧秤a的读数 、弹簧秤b的读数 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
14.（12分） 可将光能转换为电能的硅光电池已经得到了广泛的应用．某同学利用如图甲所示的器材探究在一定光照强度下硅光电池的路端电压U与总电流I的关系．电表视为理想电表．
(1)在图甲中实物图上用笔画线代替导线进行连接；
(2)用一定强度的光照射硅光电池，调节滑动变阻器，通过测量得到该电池的U－I图象如图乙所示，由此可知在该光照强度下，硅光电池内阻_______(填“是”或“不是”)常数，短路电流为________mA，电动势为_______V．(结果保留三位有效数字)
(3)若将R＝10 kΩ的电阻接在该硅光电池两极上，用同样强度的光照射该硅光电池，则该电阻消耗的功率为_____W，此时该硅光电池的内阻为______kΩ.(结果保留两位有效数字)
三、计算题(本题共3小题，共34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，只写最后答案的不能得分，答案中必须明确写出数值的单位)
15.(9分)如图所示，内径粗细均匀的U形管竖直放置在温度为7 ℃的环境中，左侧管上端开口，并用轻质活塞封闭有长l1＝14 cm的理想气体，右侧管上端封闭，管上部有长l2＝24 cm的理想气体，左右两管内水银面高度差h＝6 cm.若把该装置移至温度恒为27 ℃的房间中(依然竖直放置)，大气压强恒为p0＝76 cmHg.不计活塞与管壁间的摩擦．分别求活塞再次平衡时左、右两侧管中气体的长度．
16．(11分) 下雪天，卡车在笔直的高速公路上匀速行驶．司机突然发现前方停着一辆故障车，他将刹车踩到底，车轮被抱死，但卡车仍向前滑行，并撞上故障车，且推着它共同滑行了一段距离l后停下．事故发生后，经测量，卡车刹车时与故障车距离为L，撞车后共同滑行的距离L．假定两车轮胎与雪地之间的动摩擦因数相同．已知卡车质量M为故障车质量m的4倍．
(1)设卡车与故障车相撞前的速度为v1两车相撞后的速度变为v2，求
(2)卡车司机至少在距故障车多远处采取同样的紧急刹车措施，事故就能免于发生．
17．(14分) 在一水平面上，放置相互平行的直导轨MN、PQ，其间距L＝0.2 m，R1、R2是连在导轨两端的电阻，R1＝0.6 Ω，R2＝1.2 Ω，虚线左侧3 m内(含3 m处)的导轨粗糙，其余部分光滑并足够长．ab是跨接在导轨上质量为m＝0.1 kg，长度为L′＝0.3 m的粗细均匀的导体棒，导体棒的总电阻r＝0.3 Ω，开始时导体棒处于虚线位置，导轨所在空间存在磁感应强度大小为B＝0.5 T，方向竖直向下的匀强磁场，如图甲所示．从零时刻开始，通过微型电动机对导体棒施加一个牵引力F，方向水平向左，使其从静止开始沿导轨做加速运动，此过程中棒始终与导轨垂直且接触良好，其运动的速度－时间图象如图乙所示．已知2 s末牵引力F的功率是0.9 W．除R1、R2及导体棒的总电阻以外，其余部分的电阻均不计，重力加速度g＝10 m/s2.
(1)求导体棒与粗糙导轨间的动摩擦因数及2 s内流过R1的电荷量；
(2)试写出0～2 s内牵引力F随时间变化的表达式；
【参考答案】
1．答案：D
解析：本题考查光电效应方程和玻尔原子理论，意在考查考生的理解能力．氢原子中的电子从n＝4能级跃迁到n＝1能级产生a光，a光的光子能量hνa＝Ea＝E4－E1＝12.75 eV，氢原子中的电子从n＝3能级跃迁到n＝1能级产生b光，b光的光子能量hνb＝Eb＝E3－E1＝12.09 eV，a光的光子能量高，则a光的频率大，波长小，即λa<λb，A、C项错误；由光电效应方程Ek＝hν－W0和Ek＝eUc可知，频率越大，对应遏止电压Uc越大，即Ua>Ub，B项错误；Ekb＝hνb－W0＝7.59 eV，D项正确．
2. 答案：C
3．答案：B
解析：本题考查叠加体、临界条件、滑动摩擦力、静摩擦力、牛顿运动定律及其相关的知识点．当水平拉力F＝17 N时，大于B与地面之间的滑动摩擦力fB＝μB(mA＋mB)g＝0.4×(2＋1)×10 N＝12 N，若A、B之间不发生相对滑动，由牛顿第二定律，F－fB＝(mA＋mB)a，解得它们的加速度a＝ m/s2，对A，设B对A的摩擦力为f，由牛顿第二定律，F－f＝mAa，解得f＝ N，A、B之间的滑动摩擦力fA＝μAmAg＝0.8×2×10 N＝16 N，大于A、B之间的摩擦力f，则A、B之间不发生相对滑动，物体A的加速度为a＝ m/s2，选项A错误；要使A、B之间发生相对滑动，A对B向右的摩擦力fA使B加速运动，由牛顿第二定律，fA－fB＝mBaB，解得aB＝4 m/s2；对A，由牛顿第二定律，F－fA＝mAaA，且aA>aB，解得F>24 N．当F＝21 N时，A、B未发生相对滑动，可解得A的加速度a′＝3 m/s2，选项B正确；当F＝22 N时，A相对B未发生滑动，选项C错误；只要A、B发生相对滑动，无论F多大，B的加速度都为aB＝4 m/s2，选项D错误．
4．答案：A
解析：本题考查牛顿第二定律与功率等知识，意在考查考生的综合分析能力．设绳子的拉力为F，功率P0＝Fvcosθ，对小船，由牛顿第二定律得加速度a＝＝－，选项A正确．
5．答案：A
解析：本题考查了变压器的工作原理，意在考查考生的推理能力．原线圈两端电压的最大值为220 V，根据原、副线圈电压与匝数成正比可知，副线圈两端电压的最大值为22 V，副线圈两端电压的有效值为22 V，电压表的读数为有效值22 V，A正确；由所接交流电压的瞬时值表达式可知，当t＝ s时，a、c两点之间电压的瞬时值应为110 V，B错误；在滑动变阻器滑片向上移动的过程中，其接入电路的有效阻值变大，由于原、副线圈的匝数不变，原线圈的电压不变，则副线圈的输出电压不变，电流表的示数减小，C错误；单刀双掷开关由a扳向b时，理想变压器原、副线圈的匝数比由10：1变为5：1，所以副线圈的输出电压升高，电压表和电流表的示数均变大，D错误．
6、
7．答案：D
解析：本题考查万有引力、变轨、能量问题等知识．由题图1可知，卫星从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ，要有外力对卫星做功，所以卫星在轨道Ⅰ上的机械能小于其在轨道Ⅱ上的，A错误；若卫星要从轨道Ⅱ上的C位置变轨到轨道Ⅰ上，则在C位置时卫星要减速，动力气源要向前喷气，B错误；在A、C两点卫星的运动可近似看做半径均为ka，速度分别为vA、vC的圆周运动，则有G＝m，G＝m，从C→D→A的运动过程中，由动能定理得W＝mv－mv，解以上三式得W＝GMmk，D正确，C错误．
8、解析：选C 由于斜面光滑，它们整体沿斜面下滑的加速度相同，为gsin α。对于题图甲，以A为研究对象，重力与支持力的合力沿竖直方向，而A沿水平方向的加速度：ax＝acos α＝g·sin αcos α该加速度由水平方向弹簧的弹力提供，所以弹簧L1处于压缩状态；对于题图乙，以C为研究对象，重力与斜面支持力的合力大小：F合＝mgsin α，即C不能受到弹簧的弹力，弹簧L2处于原长状态。故选项C正确，A、B、D错误。
9、答案 AB
所以斜面体对地面的压力恒定不变，D错误.
10.答案：AD
11：选CD.
12．答案：BC
解析：本题考查弹力、摩擦力做功和动能定理，意在考查考生综合运用力学和能量知识处理问题的能力．设小球向下运动到某一点E时，如图所示，弹性绳伸长量为BE＝x，BC＝x0，弹性绳劲度系数为k，∠BEC＝θ，则弹力为kx，弹力沿水平方向的分力为kxsinθ＝kx0＝，故在整个运动过程中，小球受到的摩擦力恒为μ·＝，从C点运动别D点的过程中克服摩擦力做功为，A错．若在D点给小球一个向上的速度v，小球恰好回到C点，则小球从C点到D点，再从D点返回C点的过移中，根据功能关系可知，克服摩擦力做的功等于在D点给小球的动能，即×2＝，v＝，B对．从C点到D点的过程，小球质量为m时，有mgh－W弹－＝0，小球质量为2m时，有2mgh－W弹－＝，v1＝，C对．由于弹性绳的弹力在竖直方向的分力越来越大，则小球向下运动到速度为零时的位置与C点的距离应小于2h，D错．
二、实验题：
13．【答案】（1）3.00~3.02（1分），3.09~4.1（有效数不作要求） （1分）（2）变大（2分），变大（2分）
【解析】
14.（12分）
答案：(1)实物连接图如图所示(2分)
(2)不是(2分) 0.295(0.293～0.297)(2分) 2.68(2.66～2.69)(2分)
(3)3.0×10－4(2.9×10－4～3.1×10－4)(2分) 5.4(4.9～5.6)(2分)
解析：本题考查硅光电池电动势和内阻的测量及其相关的知识点，意在考查考生的实验能力．
(2)由实验得到的该硅光电池的U－I图象可知，该硅光电池的U－I曲线不是直线，故该硅光电池内阻不是常数．图线在横轴的截距表示短路电流，即短路电流为0.295 mA，图线在纵轴的截距表示电动势，即电动势为2.68 V．(3)在题图乙中作出R＝10 kΩ的电阻的U－I曲线，两图线的交点P对应的纵坐标为电压U＝1.74 V，横坐标为电流I＝0.174 mA.该电阻消耗的功率P＝UI＝3.0×10－4 W．由闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir，解得此时该硅光电池的内阻为r＝＝ kΩ＝5.4 kΩ.
15.(9分)答案：15 cm 25 cm
解析：(设管的横截面积为S，活塞再次平衡时左侧管中气体的长度为l′，左侧管中被封闭气体做等压变化，则有
＝
其中V1＝14S，T＝280 K，T′＝300 K，V′2＝l′1S
解得l′1＝15 cm
设平衡时右侧管气体长度增加x，则由理想气体状态方程可知
其中p0＝76 cmHg，h＝6 cmHg
解得x＝1 cm
所以活塞平衡时右侧管中气体的长度为25 cm
16.（11分）答案：(1) （2）
(1)由碰撞过程动量守恒 ①
(2)设卡车刹车前速度为v0，轮胎与雪地之间的动摩擦因数为μ
两车相撞前卡车动能变化 ②
碰撞后两车共同向前滑动，动能变化 ③
由②式 由③式
又因．
如果卡车滑到故障车前就停止，由 ④
故
这意味着卡车司机在距故障车至少处紧急刹车，事故就能够免于发生
17．(14分) 答案：（1）μ＝0.1 q1＝0.33 C
（2）F＝0.025t＋0.25(N)
解析：(1)由速度图象可以看出导体棒做匀加速直线运动，加速度a＝1.5 m/s2
v＝at＝t
水平方向上导体棒受牵引力F、安培力和摩擦力，根据牛顿第二定律F－BIL－f＝ma(1分)
又f＝μN＝μmg
R1、R2并联电阻为R＝＝0.4 Ω
根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律得
I＝＝0.25t(A)
t＝2 s时，I＝0.5 A
因为2 s末牵引力F的功率是0.9 W，根据P＝F′v可得
F′＝0.3 N
代入并联立解得μ＝0.1
根据法拉第电磁感应定律E＝，q＝Δt，则
q＝＝＝0.5 C
所以流过R1的电荷量为q1＝＝0.33 C
(2)由(1)可知在0～2 s内
F＝BIL＋ma＋μmg＝＝＋ma＋μmg
即F＝0.025t＋0.25(N)
