【物理】山东省威海市文登区2019-2020学年高二上学期期末考试物理试题（解析版）

【物理】山东省威海市文登区2019-2020学年高二上学期期末考试物理试题（解析版）

山东省威海市文登区2019-2020学年高二上学期 期末考试物理试题 一、单项选择题。‎ ‎1.如图所示，轮船的外侧悬挂了很多旧轮胎，这样做的目的是（ ）‎ A. 缩短碰撞的作用时间，从而减轻对轮船的破坏 B. 减小碰撞中轮船受到的冲量，从而减轻对轮船的破坏 C. 减小碰撞中轮船的动量变化量，从而减轻对轮船的破坏 D. 减小碰撞中轮船受到的冲击力，从而减轻对轮船的破坏 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】轮船在发生碰撞如靠岸的过程，外侧悬挂了很多旧轮胎，由动量定理知，在动量变化相同的情况下，即冲量相同，但延长了碰撞作用时间，使得撞击力变小，从而减轻对轮船的破坏，故D正确，ABC错误。‎ 故选D。‎ ‎2.对磁感应强度的理解，下列说法错误的是（ ）‎ A. 磁感应强度与磁场力F成正比，与检验电流元IL成反比 B. 磁感应强度的方向也就是该处磁感线的切线方向 C. 磁场中各点磁感应强度的大小和方向是一定的，与检验电流I无关 D. 磁感线越密，磁感应强度越大 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．磁感应强度反映磁场本身性质，与放入磁场的电流元IL、磁场力F均无关，且是比值定义法定义的磁感应强度，体现B由磁场本身决定，故A错误，符合题意；‎ BD．人为引入的磁感线描述磁场的强弱和方向，磁感线在某点的切线方向表示磁场方向，磁感线的密度表示磁场的强弱，磁感线越密，磁感应强度越大，故BD正确，不符题意；‎ C．磁场中各点磁感应强度大小和方向是一定的，是由磁场本身因素决定的，而与检验电流I无关，故C正确，不符题意。本题选错误的，故选A。‎ ‎3.一匝数n=10的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，所产生的交流电电动势瞬时值的表达式，下列说法正确的是（ ）‎ A. 该交流电的频率是50Hz B. 电动势的有效值是220V C. 当时，电动势的瞬时值为0 D. 穿过线圈的磁通量最大值为4Wb/s ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由交流电电动势瞬时值的表达式可读出角速度 则该交流电的频率是，故A错误；‎ B．由交流电电动势瞬时值的表达式可得电动势的最大值，则其有效值为 故B错误；‎ C．当时，带入到瞬时表达式可得 故C正确；‎ D．由电动势最大值 可得穿过线圈的磁通量最大值为 故D错误。故选C。‎ ‎4.电磁血流量计是基于法拉第电磁感应定律，运用在心血管手术和有创外科手术的精密监控仪器。工作原理如图所示，将患者血管置于磁感应强度为B的匀强磁场中，测出管壁上MN两点间的电势差为U，已知血管的直径为d，则血管中的血液流量Q为（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】导电液体流过磁场区域稳定时，电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡，有 解得 而流量为 故B正确，ACD错误。‎ 故选B。‎ ‎5.在如图所示的电路中，A和B为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈(自身电阻忽略不计)，E为电源，S为开关，下列说法正确的是（ ）‎ A. 闭合开关S，B灯立即发光 B. 闭合开关S，稳定后A灯比B灯亮 C. 开关S断开后，A灯的电流逐渐减小 D. 开关S断开后，B灯的电流先逐渐增大，再逐渐减小 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．电感线圈L因自感会阻碍电流的增大，则闭合开关S时，B灯的支路电流慢慢增大，B灯慢慢发光，故A错误；‎ B．电路稳定后的线圈L因无自身电阻而看成导线，则A和B两并联电路的电阻相同，则两灯的功率相同，亮度一样，故B错误；‎ CD．开关S断开后，线圈L阻碍电流减小而充当了新电源的作用，因稳定时流过L的电流和A的相同，则两灯泡都是逐渐变暗，也不会出现先闪亮后变暗的现象，故C正确，D错误。‎ 故选C。‎ ‎6.如图所示，虚线为两磁场边界，左侧磁场垂直纸面向里，右侧磁场垂直纸面向外，磁感应强度大小均为B。一边长为L、电阻为R的单匝正方形导体线圈abcd，水平向右运动到图示位置时，速度大小为v，则（ ）‎ A. ab边受到的安培力向左，cd边受到的安培力向右 B. ab边受到的安培力向右，cd边受到的安培力向左 C. 线圈受到的安培力的大小为 D. 线圈受到的安培力的大小为 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．线框的左右两边分别切割两磁场产生的动生电动势由右手定则可找出方向，如图所示 两动生电源串联，总电流为顺时针方向，再由左手定则可得ab边受到的安培力向左，cd边受到的安培力向左，故AB错误；‎ CD．线框的电动势为，则电流为 两个安培力力之和为线框受到的安培力 故C错误，D正确。‎ 故选D。‎ ‎7.如图所示，两固定在绝缘水平面上的同心金属圆环P、Q水平放置，圆环P中通有如图所示的电流，以图示方向为电流正方向，下列说法正确的是（ ）‎ A. 时刻，两圆环间无作用力 B. 时刻，圆环Q中感应电流为零 C. ~时间内，圆环Q中感应电流始终沿逆时针方向 D. ~T时间内，圆环Q有扩张的趋势 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．时刻圆环P中的电流最大，但变化率为零，则穿过Q的磁场的磁通量最大，但变化率为零，由法拉第电磁感应定律可知Q中无感应电流，则P与Q间无相互作用力，故A正确；‎ B．时刻虽然P中的电流为零，但是电流的变化率最大(图像的斜率)，故在Q中产生了最大的感应电流，故B错误；‎ C．~时间内的原电流为顺时针减小，由安培定则可知Q中的磁场方向向下，由楞次定律可知Q中的感应电流为顺时针，~时间内的原电流为逆时针增大，由安培定则可知Q中的磁场方向向上，由楞次定律可知Q中的感应电流为顺时针，故C错误；‎ D．~T时间内原电流为逆时针减小，由安培定则可知Q中的磁场方向向上，由楞次定律可知Q中的感应电流为逆时针，两线圈的电流同为逆时针，两者有相互吸引的安培力，则Q有收缩的趋势，故D错误。‎ 故选A。‎ ‎8.质量为M的木块静止在光滑水平面上，一颗质量为m的子弹以水平速度v0击中木块，经过时间t穿透木块，子弹穿出时的速度为v1，木块的速度为v2。已知子弹在木块中运动时受到的阻力大小为F，木块的长度为d，则下列关系式正确的是（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．设子弹v0的方向为正方向，对子弹穿木块的过程，由动量定理 故A错误；‎ BD．设木块在子弹穿过的过程发生的位移为，则子弹的位移为，由动能定理 联立可得 故BD均错误。‎ C．子弹和木块组成的系统，在光滑水平面上的系统外力为零，动量守恒，有 变形为 故C正确。故选C。‎ 二、多项选择题。‎ ‎9.如图所示，小明将圆柱形强力钕磁体（可导电）吸附在干电池的负极上，铜导线折成的线框上端放在干电池的正极上，下端与钕磁铁接触，组成了简易的电动机。松手后，线框开始顺时针转动（从上向下看），下列说法正确的是（ ）‎ A. 电动机的工作原理为电磁感应现象 B. 电动机的工作原理为通电导线在磁场中受安培力的作用 C. 钕磁体的上端为N极 D. 钕磁体的上端为S极 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．电动机的工作原理是线圈先通电在磁场中受安培力而转动，而发电机是动力装置先带动线圈转动切割磁感线从而产生感应电流，故A错误，B正确；‎ CD．对线框的下端平台侧面分析，若钕磁体上端为S极，下端为N极，周围磁感线由上往下斜穿入线框内部，在垂直于纸面向外的径向上，磁感应线有垂直于纸面向里的分量，在此径向上的负电荷由下往上运动，由左手定则知：此负电荷受到垂直于径向沿纸面向右的洛伦兹力，即在径向的左垂线方向；同理，其他任一径向上的电荷均受到左垂线方向的洛伦兹力（中心原点除外），所以由上往下看（俯视），线框沿逆时针转动，同理若钕磁体上端为N极，下端为S极，则转动方向由上往下看（俯视），线框沿顺时针转动，故C正确，D错误。‎ 故选BC。‎ ‎10.如图，两根互相平行的长直导线垂直穿过纸面上的M、N两点．导线中通有大小相等、方向相反的电流．a、o、b在M、N的连线上，o为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到o点的距离均相等．关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是（ ）‎ A. o点处磁感应强度为零 B. a、c两点处磁感应强度的方向相同 C. c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同 D. a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据右手螺旋定则确定两根导线在a、b、c、d四点磁场的方向，根据平行四边形定则进行矢量叠加．‎ ‎【详解】A．根据右手螺旋定则，M处导线在o点产生的磁场方向垂直MN向下，N处导线在o点产生的磁场方向垂直MN向下，合成后磁感应强度不等于0，故A错误；‎ B．由右手定则可知，M、N处导线在a点产生的磁场方向均垂直MN向下，则a点磁感应强度的方向垂直MN向下；M、N处导线在c点产生的磁场大小相等，方向分别垂直cM向下，垂直cN向下且关于直线cd对称，由平行四边形法则可得，c点磁感应强度的方向同样垂直MN向下，故B正确；‎ C、M处导线在c处产生的磁场方向垂直于cM偏下，在d出产生的磁场方向垂直dM偏下，N在c处产生的磁场方向垂直于cN偏下，在d处产生的磁场方向垂直于dN偏下，根据平行四边形定则，知c处的磁场方向垂直MN向下，d处的磁场方向垂直MN向下，磁感应强度方向相同，且合磁感应强度大小相等，故C正确；‎ D．M在a处产生的磁场方向垂直MN向下，在b处产生的磁场方向垂直MN向下，N在a处产生的磁场方向垂直MN向下，b处产生的磁场方向垂直MN向下，根据磁感应强度的叠加知，a、b两点处磁感应强度大小相等，方向相同，故D错误．‎ ‎【点睛】本题考查了比较磁感应强度大小由于方向关系问题，解决本题的关键掌握右手螺旋定则判断电流与其周围磁场方向的关系，会根据平行四边形定则进行合成．‎ ‎11.如图所示，一辆质量M=‎3kg的小车A静止在光滑的水平面上，A上有一质量m=‎1kg的光滑小球B，将一左端固定于A上的轻质弹簧压缩并锁定，此时弹簧的弹性势能Ep=6J，B与A右壁距离为l。解除锁定，B脱离弹簧后与A右壁的油灰阻挡层（忽略其厚度）碰撞并被粘住，下列说法正确的是（ ）‎ A. 碰到油灰阻挡层前A与B的动量相同 B. B脱离弹簧时，A的速度为‎1m/s C. B和油灰阻挡层碰撞并被粘住，该过程B受到的冲量大小为3N·s D. 整个过程B移动的距离为 ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．对于B球、弹簧和A车组成的系统，在弹簧作用的过程、B球撞A车右壁的过程，均满足系统的外力之和为零，系统的动量守恒，初态总动量为零，则此后的任何时刻A与B的动量总是等大反向，因方向相反而动量不同，故A错误；‎ B．设B脱离弹簧时，B的速度为，方向向右，A的速度为，方向向左，设向右为正方向，由动量守恒定律 由能量守恒定律可得 联立可得，，故B正确；‎ C．B球与A车以等大反向的动量相撞，由动量守恒定律可知两物体的共同速度为零，则对B球由动量定理可知 即粘住的过程B受到的冲量大小为3N·s，负号表示冲量方向向左，故C正确；‎ D．对B球与A车的作用过程，满足人船模型 解得，，故D正确。故选BCD。‎ ‎12.2019年国产首套超导质子回旋加速器进入集成测试阶段，通过该设备可以将质子的能量加速到230MeV，质子被引出后射入人体，当到达病灶的瞬间，释放大量能量，实现对癌细胞的精准清除，不损伤人体正常细胞，是癌症患者的福音。回旋加速器的原理如图，D1和D2是两个中空的半径为R的半圆金属盒，接在电压为U、周期为T的交流电源上，位于D2圆心处的质子源A能不断产生质子(初速度可以忽略，重力不计)，质子在两盒之间被电场加速，D1、D2置于与盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中。已知质子的电量为q、质量为m，忽略质子在电场中运动的时间，不考虑加速过程中的相对论效应，下列说法正确的是（ ）‎ A. 交流电源的周期 B. 质子第一次进入D1盒与第一次进入D2盒的半径之比为1:2‎ C. 质子在电场中加速的次数为 D. 若只增大交变电压U，则质子的最大动能Ek会变大 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．质子在回旋加速器中每做半个圆周运动电场变换一次，则回旋加速器的交流电频率等于质子在磁场中的运动周期，故有，故A正确；‎ B．质子第一次进入D1盒时加速了一次，设速度为，有 做圆周运动的半径为，有 可得 质子第一次进入D2盒时加速了两次，同理推得，故两半径之比为 故B错误；‎ D．无论质子在电场中加速多少次，最后都是从磁场中以最大速度匀速圆周离开，有 可得最大动能为 故有质子的最大动能与加速电压U无关，与加速度的最大半径R有关，故若只增大交变电压U，则质子的最大动能不变，故D错误；‎ C．由最大动能可推出质子在电场中的加速次数，有 解得质子在电场中加速的次数为 故C正确。‎ 故选AC。‎ 三、非选择题 ‎13.碰撞的恢复系数的定义为其中v10和v20分别是碰撞前两物体的速度，v1和v2分别是碰撞后两物体的速度，弹性碰撞的恢复系数e=1，非弹性碰撞的e<1，现利用下图中的装置来测量两滑块碰撞的恢复系数，从而判断出碰撞类型。在水平气垫导轨上固定两个光电门1和2，分别在光电门1的左侧和两光电门之间放置A、B两个滑块，滑块上分别固定一遮光片，光电计数器(图中未画)可以记录遮光片通过光电门的时间，实验测得两遮光片的宽度d均为‎1.00cm。现给A一向右的初速度，通过光电门1时，光电计数器显示的时间t1=5.00ms，A与静止的B发生碰撞后，B向右运动通过光电门2，光电计数器显示的时间，A向左弹回，再次通过光电门1时，光电计数器再次显示的时间。‎ 请根据实验回答以下几个问题：‎ ‎(1)A碰撞前的速度大小vA=_______m/s，碰撞后的速度大小=____m/s，B碰撞后的速度大小=________m/s（结果保留2位有效数字）；‎ ‎(2)规定向右为正方向，求此次碰撞的恢复系数e=________（结果保留2位有效数字）。‎ ‎【答案】 (1). 2.0 0.83 0.95 (2). 0.89‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]滑块通过光电门时，挡光片挡住光的时间极短，则可用平均速度近似代替作为滑块的瞬时速度，有 ‎[2]碰撞后的速度大小A的速度为 ‎[3] B碰撞后的速度大小 ‎(2)[4]规定向右为正方向，根据碰撞系数的定义，有 ‎14.为探究影响感应电流方向的因素，几位同学做了如下的实验。‎ ‎(1)小李同学选用图（甲）中的器材模仿法拉第的实验进行探究 ‎①为了保证实验现象明显，电源选用_______，电表选用________；（填写器材前的代码）‎ A.低压直流电源 B.低压交流电源 C.220V交流电源 D.灵敏电流计 E.0~‎0.6A量程的电流表 F.0~0.6V量程的电压表 ‎②请在实物图中，用笔画线代替导线将电路补充完整_______；‎ ‎③实验过程中，记录的实验现象如下表所示，观察四项实验结果，能够得出结论，产生感应电流的条件与________的变化有关?(选填“A”“B”或“C”)‎ A.磁场 B.电场 C.闭合导体回路包围的面积 开关和变阻器的状态 线圈B中是否有电流 开关闭合瞬间 有 开关断开瞬间 有 开关闭合时，滑动变阻器不动 无 开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片 有 ‎ (2)小张同学用导轨、导体棒、电表、导线组成图(乙)所示的电路，整个电路处于垂直导轨的磁场中，当导体棒在金属导轨上向右移动时，电表中有电流，得出结论，产生感应电流的条件与________的变化有关?(选填“A”“B”或“C”)‎ A．磁场 B．电场 C．闭合导体回路包围的面积 依据小李和小张两位同学的实验得出结论：只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流。‎ ‎(3)小任同学根据感应电流产生的条件，想利用摇绳发电。如图(丙)所示，把条大约‎10m长电线的两端连在一个灵敏电流表的两个接线柱上，形成闭合导体回路。两个同学迅速摇动这条电线，沿________方向站立时，发电的可能性比较大。(选填“东西”“南北”)。‎ ‎【答案】 (1). A D A (2). C (3). 东西 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)①[1]探究感应电流产生的条件是通过开关的闭合与断开，滑动变阻器的滑动等方式改变流过A螺旋管的电流，从而让B线圈产生感应电流，故电源只需要低压直流电源就能满足要求，而不需要选低压交流电源让电流本身发生变化，则电源应选A；‎ ‎ [2]感应电流的产生比较微弱，电流方向需要根据指针偏转判断，则电流表选指针在中央的灵敏电流计最合适，故选D；‎ ‎②[3]A线圈为通电的电路，B线圈为产生感应电流的回路，连接电路图如图所示 ‎③[4]根据四个操作可总结得到，开关的断开与闭、闭合开关后移动滑动变阻器的滑片都改变了流过A线圈的电流大小，从而使得穿过B线圈的磁场变化，则产生感应电流的条件与磁场的变化有关，故A正确，BC错误。故选A。‎ ‎(2)[5]导体棒在金属导轨上向右移动切割磁感线，匀强磁场恒定，但引起了回路所围磁场的有效面积的增大，从而使得磁通量变大而产生感应电流，故产生感应电流的条件与闭合导体回路包围的面积的变化有关，故C正确，AB错误。‎ 故选C。‎ ‎(3)[6]用跳绳构成闭合回路切割地磁场的磁感线，能够产生感应电流，因地磁场在地球外部是由南向北，有竖直方向的分量，跳绳垂直切割磁感线能产生最大的感应电流，则沿东西方向站立时，发电的可能性比较大。‎ ‎15.一座小型水电站向远处的用户供电，已知它输出的电功率为5×104W，输电电压为2.5kV，输电导线的总电阻为5Ω。在用户处安装降压变压器，使用户得到的电压为220V，求：‎ ‎(1)输电线上损失的功率；‎ ‎(2)降压变压器的匝数比。‎ ‎【答案】(1)2000W；(2)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)输电线上的电流 输电线上损失的功率 解得 ‎(2)输电线上损失的电压 降压变压器输入端的电压 由变压器两端的电压与匝数关系有 解得 ‎16.如图所示，质量分别为m和‎2m的小球1和小球2用一根轻质弹簧连接起来，放在光滑的水平面上，初始时弹簧处于原长且两小球均处于静止状态。现给小球1向右的瞬时冲量I，则在以后的运动中（水平面足够长，弹簧始终处于弹性形变范围内），求：‎ ‎(1)弹簧的弹性势能的最大值；‎ ‎(2)小球2的最大速度。‎ ‎【答案】(1)；(2)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)对1球由动量定理 两球和弹簧的系统外力之和为零，动量守恒，而两球速度相等为时，系统的动能最小，弹簧的弹性势能最大，有 解得 ‎(2)当弹簧再次恢复到原长时，弹簧推动2球向右获得最大速度，设1球和2球的速度分别为、，由动量守恒定律有 由能量守恒定律有 联立解得 ‎，‎ 故小球2的最大速度为。‎ ‎17.如图所示，两光滑的平行金属导轨位于同一水平面上，相距L，左端与一电阻R相连；整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向竖直向下。一质量为m的导体棒ab置于导轨上，导体棒接入电路部分的电阻。现给导体棒一水平向右的初速度v0，导轨足够长且电阻忽略不计。求：‎ ‎(1)导体棒ab两端电势差的最大值Uab；‎ ‎(2)电阻R上产生热量的最大值QR；‎ ‎(3)导体棒ab运动位移的最大值x。‎ ‎【答案】(1)；(2)；(3)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)导体棒以速度刚开始切割磁感线时电动势最大，有 由闭合电路的欧姆定律 导体棒ab两端的电压为路端电压 解得 ‎(2)导体棒从切割磁感线向右运动，一直有安培阻力做负功发电生热，故当导体棒静止时热量最大，由能量守恒定律有 由两电阻串联分配热量为 解得电阻R上产生热量的最大值为 ‎(3)电磁感应的平均电动势为 全过程的磁通量的变化量为 平均电流为 流过电路的电量为 对导体棒由动量定理有 解得导体棒ab运动位移的最大值为 ‎18.如图所示，虚线为两磁场的边界，虚线左侧存在着半径为R的半圆形匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，圆心O为虚线上的一点，虚线右侧存在着宽度为R的匀强磁场，方向垂直纸面向外。质量为m、电荷量为q的带负电的粒子，从圆周上的A点以某一初速度沿半径方向射入半圆形磁场区域，恰好从D点射出，AO垂直OD。若将带电粒子从圆周上的C点，以相同的初速度射入磁场，已知∠AOC=53°，粒子刚好能从虚线右侧磁场区域射出，不计粒子重力，sin53°=0.8，cos53°=0.6，求：‎ ‎(1)带电粒子的初速度及其从A到D的运动时间；‎ ‎(2)粒子从C点入射，第一次运动到两磁场的边界时速度的方向及其离O点的距离；‎ ‎(3)虚线右侧磁场的磁感应强度。‎ ‎【答案】(1)，；(2)速度的方向与磁场边界的夹角为53°，；(3)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)粒子从A点进磁场D点出磁场，作出轨迹如图 由几何关系得轨道半径 洛伦兹力提供匀速圆周运动的向心力，有 解得 粒子在磁场中运动的圆心角为90°，有 而周期为 解得 ‎(2)粒子从C点入射，作出轨迹如图 由几何知识得EF的长度 LEF=Rcos53°‎ 在三角形EFO1中，有 即粒子转过的圆心角，则速度的方向与磁场边界的夹角为53°‎ 而CE的长度 OF的长度为 联立解得 ‎(3)粒子在右侧磁场的半径为，由几何关系有 由向心力公式得 联立解得