【物理】山东省诸城市2019-2020学年高二上学期期末考试试题（解析版）

【物理】山东省诸城市2019-2020学年高二上学期期末考试试题（解析版）

‎2019—2020学年度上期期末考试高二物理试题 一、单项选择题 ‎1.关于布朗运动，下列说法正确的是（　　）‎ A. 与固体小颗粒相碰的液体分子数越多，布朗运动越明显 B. 悬浮颗粒的质量越大，越不易改变运动状态，布朗运动越不明显 C. 因为布朗运动的激烈程度跟温度有关，所以布朗运动也叫热运动 D. 布朗运动就是液体分子的无规则运动 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．布朗运动是指悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，反映了液体分子的无规则运动，布朗运动的激烈程度与温度和悬浮颗粒的体积有关，温度越高，体积越小，布朗运动越剧烈，若是与固体颗粒相碰的液体分子数越多，说明固体颗粒越大，不平衡性越不明显，故A错误；‎ B．悬浮颗粒的质量越大，越不容易改变其运动状态，所以布朗运动越不明显，故B正确；‎ C．因为分子的无规则运动与温度有关，所以分子的无规则运动也叫热运动，而布朗运动是小颗粒运动，并非分子运动，故C错误；‎ D．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，反映了液体分子的无规则运动，故D错误。‎ 故选B。‎ ‎2.关于分子的下列说法，正确的是（　　）‎ A. 我们将充满气的气球压扁时需要用力，这是因为分子间存在斥力的缘故 B. 某个气体分子在高温状态时的速率不可能与低温状态时相等 C. 两分子从相距无穷远到无穷近的过程中，分子间的合力先增大后减小再增大 D. 分子甲固定不动，分子乙由较远处逐渐向甲靠近直到平衡位置，在这一过程中，分子力先对乙做正功，再对乙做负功 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．我们将充满气的气球压扁时需要用力，这是因为气体压强的原因，故A错误；‎ B．温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大，但是具体到某一个分子上，温度升高时，其速率有可能不变，故B错误；‎ C．根据分子力大小和分子间距离图线可知，分子间距离为平衡距离时，分子力为零，所以两分子从相距无穷远到无穷近的过程中，分子间的合力先增大后减小再增大，故C正确；‎ D．分子甲固定不动，分子乙由较远处逐渐向甲靠近直到平衡位置，在这一过程中，分子间一直表现为引力，分子力一直对乙做正功，故D错误。‎ 故选C。‎ ‎3.如图所示，在半径为R的圆形区域内，有匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于圆平面（未画出）。一群比荷为的负离子以相同速率v0（较大），由P点在纸平面内向不同方向射入磁场中发生偏转后，又飞出磁场，最终打在磁场区域右侧足够大荧光屏上，离子重力不计。则下列说法正确的是（　　）‎ A. 离子在磁场中的运动轨迹半径可能不相等 B. 由Q点飞出的离子在磁场中运动的时间最长 C. 离子在磁场中运动时间一定相等 D. 沿PQ方向射入的离子飞出时偏转角最大 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．离子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得 解得 因粒子的速率相同，比荷相同，故半径一定相同，故A错误；‎ BD．由圆的性质可知，轨迹圆（离子速率较大，半径较大）与磁场圆相交，当轨迹圆的弦长最大时偏向角最大，最长弦长为，故由点飞出的粒子圆心角最大，所对应的时间最长，故B正确，D错误； ‎ C．设粒子轨迹所对应的圆心角为，则粒子在磁场中运动的时间为 其中 所有粒子的运动周期相等，由于离子从圆上不同点射出时，轨迹的圆心角不同，所以离子在磁场中运动时间不同，故C错误。‎ 故选B。‎ ‎4.下列说法正确的是 A. 由B=知．B与F成正比，与IL成反比 B. 小磁针静止时N极所指的方向就是该点磁场方向 C. 电子沿通电螺线管轴线匀速运动，说明螺线管内无磁场 D. 条形磁铁的磁感线从磁铁的N极出发终止于S极 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A. B=只是磁感应强度的定义式，它的大小取决于场源以及磁场中的位置，与F、I、L以及通电导线在磁场中的取向无关．故A错误；‎ B.磁场的方向可根据小磁针受力方向确定，规定小磁针静止时其北极所指的方向为该点磁场方向，故B正确；‎ C.通电螺线管内部的磁感线与螺线管轴线平行，由S极指向N极，当电子的速度方向与螺母管轴线平行时，电子不受力作用，做匀速运动，故C错误；‎ D.在磁体的周围磁感线在磁体的外部是从N极出发回到S极，在磁体的内部磁感线是从磁体的S极出发回到N极，故D错误．‎ ‎5.如图所示，一束粒子射入质谱仪，经狭缝S后分成甲、乙两束，分别打到胶片的A、C两点．其中，已知甲、乙粒子的电荷量相等，下列说法正确的是 A. 甲带正电 B. 甲的比荷小 C. 甲的速率小 D. 甲、乙粒子的质量比为2：3‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A.甲粒子在磁场中向上偏转，根据左手定则知甲粒子带负电，故A错误；‎ B.根据洛伦兹力提供向心力，则有：‎ 解得：‎ 由图可知r甲＜r乙，则甲的比荷大于乙的比荷，故B错误；‎ C.能通过狭缝S0的带电粒子，根据平衡条件：‎ 解得：‎ 甲、乙都能通过狭缝进入右边的磁场，所以两个粒子的速率相等，故C错误； ‎ D.由题知，甲、乙粒子的电荷量相等，根据洛伦兹力提供向心力，则有：‎ 解得：‎ 变形得：‎ 由题知，两个粒子的半径之比为：‎ 则两个粒子质量之比为：‎ 故D正确．‎ ‎6.一质点做匀速直线运动，现对其施加一恒力，且原来作用在质点上的力不发生改变，则（　　）‎ A. 质点一定做匀变速直线运动 B. 质点一定做匀变速曲线运动 C. 质点单位时间内速度的变化量相同 D. 质点速度的方向总是与该恒力的方向相同 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．质点开始做匀速直线运动，现对其施加一恒力，其合力不为零，若合力方向与原速度的方向不共线，则质点将做匀变速曲线运动；若合力方向与原速度的方向共线，则质点将做匀变速直线运动，故A、B错误；‎ C．因为合外力恒定，加速度恒定，由可知，质点单位时间内速度的变化量总是相同，故C正确；‎ D．如果所加恒力与原来的运动方向不在一条直线上，物体做曲线运动，速度方向沿切线方向，力和运动方向之间有夹角，质点速度的方向不可能与该恒力的方向相同，故D错误。‎ 故选C ‎7.火车以‎60m/s的速率转过一段弯道，某乘客发现放在桌面上的指南针在10s内匀速转过了约，在此10 s时间内，火车（　　）‎ A. 运动路程为‎600 m B. 转弯半径约为‎3.4 km C. 角速度约为1rad/s D. 加速度为零 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由于火车的运动可看做匀速圆周运动，则可求得火车在此10s时间内的路程为 故A正确；‎ B．已知火车在此10s时间内通过的路程为‎600m，由数学知识可知，火车转过的弧长为 可解得 故B正确；‎ C．根据角速度的定义式可得角速度的大小为 故C错误；‎ D．因为火车的运动可看做匀速圆周运动，速度方向不断变化，加速度不等于零，故D错误。‎ 故选AB。‎ ‎8.如图甲所示，静止在水平面上的等边三角形金属线框，匝数n＝20，总电阻R＝2.5Ω，边长L＝‎0.3m，处在两个半径均为r＝‎0.1m的圆形匀强磁场中，线框顶点与右侧圆心重合，线框底边与左侧圆直径重合，磁感应强度B1垂直水平面向外；B2垂直水平面向里，B1、B2随时间t的变化如图乙所示，线框一直处于静止状态，计算过程中取，下列说法正确的是（　　）‎ A. 线框具有向左的运动趋势 B. t＝0时刻穿过线框的磁通量为0.5Wb C. t＝0.4s时刻线框中感应电动势为1.5V D. 0－0.6s内通过线框横截面电荷量为‎0.018C ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．线框的磁通量是向外多于向内，故合磁通向外，有增加趋势，根据楞次定律，产生感应电流，受安培力，会阻碍磁通量的增加，故安培力向右（向右运动会导致磁通量减小）而阻碍磁通量的增加，即线框具有向右的运动趋势，故A错误；‎ B．设磁场向外穿过线框磁通量为正，由磁通量的定义得时穿过线框的磁通量为 故B错误；‎ C．由于不变，故根据法拉第电磁感应定律有 故C正确；‎ D．由于是恒定电流，根据闭合电路欧姆定律可得 内通过线框横截面电荷量为 故D错误 故选C。‎ 二、多项选择题 ‎9.如图所示为远距离交流输电的简化电路图，发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1．在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2．则 A. 用户端的电压为 B. 输电线上的电压降为U–U1‎ C. 理想变压器的输入功率为I12r D. 输电线路上损失的电功率为I12r ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 理想变压器的输入功率由输出功率决定，输出电压有输入电压决定；明确远距离输电过程中的功率、电压的损失与哪些因素有关，明确整个过程中的功率、电压关系．理想变压器电压和匝数关系．‎ ‎【详解】理想变压器的输入功率由输出功率决定，输出电压有输入电压决定；明确远距离输电过程中的功率、电压的损失与哪些因素有关，明确整个过程中的功率、电压关系．理想变压器电压和匝数关系．由于输电线与用户间连有一理想变压器，设用户端的电压是，则，得，A正确；输电线上的电压降为，B正确；输入功率，C错误；损失的功率，D正确；‎ 故选ABD．‎ ‎【点睛】对于远距离输电问题，一定要明确整个过程中的功率、电压关系，尤其注意导线上损失的电压和功率与哪些因素有关．‎ ‎10.现有‎18g水、‎18g水蒸汽和‎32g氧气，在它们的温度都是‎100℃‎时，下列说法正确的是（　　）‎ A. 它们的分子数目相同，分子的平均速率相同 B. 它们的分子数目相同，分子的平均动能相同 C. 它们的分子数目相同，水蒸气的内能比水大 D. 它们的分子数目不相同，分子的平均动能相同 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】水和水蒸汽的分子量相同，摩尔质量相同，相同质量的水和水蒸汽分子数相同，则分子数为 个个 ‎32g的氧气分子数为 个个 故有 温度是分子热运动平均动能的标志，温度相等，则分子热运动的平均动能相同，由于氧分子的质量大，故氧分子的平均速率小；内能包括分子势能和分子热运动的动能，故三者的内能不相同，‎100℃‎时，‎18g的水变为水蒸汽要吸热，故水蒸汽的内能比水大，故B，C正确，A、D错误。‎ 故选BC。‎ ‎11.仅根据万有引力常数G和下面的数据，可以计算出地球质量M的是 A. 月球绕地球运行的周期T1及月球中心到地球中心的距离R1‎ B. 地球同步卫星离地面的高度 C. 地球绕太阳运行的周期T2及地球到太阳中心的距离R2‎ D. 人造地球卫星绕地球运行的速度v和运行周期T ‎【答案】AD ‎【解析】‎ A、月球绕地球做圆周运动,地球对月球的万有引力提供圆周运动的向心力 ，已知月球绕地球运行的周期T1及月球中心到地球中心的距离R1‎ 则可以求出中心天体地球的质量，故A正确；‎ B、知道地球同步卫星离地面的高度，当没有给同步卫星的另一个物理量，所以无法求出中心天体的质量，故B错误；‎ C、利用地球绕太阳运行的周期T2及地球到太阳中心的距离R2可以求出太阳的质量，故C错误；‎ D、利用公式 及公式 可求出中心天体地球的质量，故D正确；‎ 故选AD ‎12.如图所示，竖直的光滑半圆形轨道，水平直径ac=2R，轨道左半部分处在垂直纸面向里的匀强磁场中，右半部分处在垂直纸面向外的匀强磁场中．将质量为m的金属小球从a点无初速释放，下列说法正确的是 A. 小球不可能运动到c点 B. 运动过程中小球内没有感应电流 C. 运动过程中系统的机械能守恒 D. 小球最终产生的内能为mgR ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】ABC.小球左边磁场进入右边磁场过程中，磁通量先向里减小，再向外增加，所以磁通量发生了变化，会产生感应电流，系统机械能不守恒，所以小球不能运动到c点，故A正确，BC错误； ‎ D.根据能量守恒，可知小球最终停在最低点b，重力势能全部转化为内能，所以小球最终产生内能为mgR，故D正确．‎ 三、非选择题 ‎13.用DIS研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图甲所示，实验步骤如下： ①把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接；②移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值；③用图像处理实验数据，得出如图乙所示图线：‎ ‎(1)在做实验操作过程中，要采取以下做法：______是为了保证实验的恒温条件，____是为了保证气体的质量不变。（填入相应的字母代号）‎ A.用橡皮帽堵住注射器的小孔 B.移动活塞要缓慢 ‎ C.实验时，不要用手握住注射器 D.在注射器活塞上涂润滑油 ‎(2)如果实验操作规范正确，但如图所示的图线不过原点，则代表_______。‎ ‎【答案】 (1). BC (2). AD (3). 注射器与压强传感器连接部位的气体体积 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1][2]移动活塞要缓慢；实验时，不要用手握住注射器，都是为了保证实验的恒温条件，故选BC；用橡皮帽堵住注射器的小孔；在注射器活塞上涂润滑油是为了保证气体的质量不变，故选AD。‎ ‎(2)[3]由于注射器与压强传感器连接部位有气体，设注射器与压强传感器连接部位的气体体积为，根据（为定值）则有 如果实验操作规范正确，但如图所示的图线不过原点，结合图线可知 则代表注射器与压强传感器连接部位的气体体积。‎ ‎14.一个教学用的简易变压器，两线圈的匝数未知，某同学想用所学变压器的知识测定两线圈的匝数．‎ ‎（1）为完成该实验，除了选用电压表、导线外，还需要选用低压_________（填“直流”或“交流”）电源．‎ ‎（2）该同学在变压器铁芯上绕10匝绝缘金属导线C，然后将A线圈接电源．用电压表分别测出线圈A，线圈B及线圈C两端的电压，记录在下面的表格中，则线圈A的匝数为______匝，线圈B的匝数为_______匝．‎ A线圈电压 B线圈电压 C线圈电压 ‎8.0V ‎3.8V ‎0.2V ‎（3）为减小线圈匝数的测量误差，你认为绕制线圈C的匝数应该_______（填“多一些”、“少一些”）更好．‎ ‎【答案】 (1). 交流 (2). 400 (3). 190 (4). 多一些 ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）[1]需要选用低压交流电，才能产生交变的磁场；‎ ‎（2）[2][3]根据变压器原理有：‎ 解得：‎ 匝 同理有：‎ 解得：‎ 匝 ‎（3）[4]根据 可知C的匝数越多，C的电压示数越大，测量更准确，故线圈C的匝数应该多一些．‎ ‎15.如图所示，轨道ABCD的AB段为一半径R＝‎1 m的圆形轨道，BC段为高为h＝‎5 m的竖直轨道，CD段为水平轨道。一质量为‎0.2 kg的小球由A点运动到B点，离开B点做平抛运动，由于存在摩擦力的缘故小球在圆弧轨道上的速度大小始终为‎2 m/s（g取‎10 m/s2）。求：（取π＝3）‎ ‎(1)小球从A点运动到水平轨道的时间；‎ ‎(2)小球到达B点时对圆形轨道的压力的大小和方向。‎ ‎【答案】(1)1.75 s；(2)2.8 N，方向竖直向下 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)小球从运动到运动的时间为 小球离开点到水平轨道做平抛运动，则有 代入数据解得 所以小球从点运动到水平轨道的时间 ‎(2)在点，由牛顿第二定律有 代入数据解得 由牛顿第三定律知小球对轨道的压力为，方向竖直向下 ‎16.一种水下重物打捞方法的工作原理如图所示。将一质量M＝3×‎103kg、体积V0＝‎0.5m3‎的重物捆绑在开口朝下的浮筒上。向浮筒内充入一定质量的气体（气体质量相对重物质量可忽略），开始时筒内液面到水面的距离h1＝‎40m，筒内气体体积V1＝‎1m3‎。在拉力作用下浮筒缓慢上升，当筒内液面到水面的距离为h2时，拉力减为零，此时气体体积为V2，整体所受重力与水的浮力平衡，随后浮筒和重物自动上浮。求V2和h2。已知大气压强p0＝1×105Pa，水的密度ρ＝1×‎103kg/m3，重力加速度的大小g＝‎10m/s2。不计水温变化，筒内气体质量不变且可视为理想气体，浮筒质量和筒壁厚度可忽略。‎ ‎【答案】‎2.5m3‎；‎‎10m ‎【解析】‎ ‎【详解】当深度为时，当时，整体受到的重力和浮力相等，由平衡条件得 代入数据得 设筒内气体初态、末态的压强分别为、，由题意得 在此过程中筒内气体温度和质量不变，由玻意耳定律得 联立并代入数据得 ‎17.如图甲所示，在水平面上固定有长为L=‎2m、宽为d=‎1m的金属“U”型轨导，在“U”型导轨右侧l=‎0.5m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示．在t=0时刻，质量为m=‎0.1kg的导体棒以v0=‎1m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ=0.1，导轨与导体棒单位长度的电阻均为λ=0.1Ω/m，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响（取g=‎10m/s2）．‎ ‎（1）通过计算分析4s内导体棒的运动情况；‎ ‎（2）计算4s内回路中电流的大小，并判断电流方向；‎ ‎（3）计算4s内回路产生的焦耳热．‎ ‎【答案】（1）见解析；（2）‎0.2A，顺时针方向（3）0.04J ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）导体棒先在无磁场区域做匀减速运动 ‎ 代入数据解得 t = 1s x = ‎‎0.5m 即导体棒在1s末已经停止运动，以后一直保持静止，离左端位置仍为x=‎0.5m ‎ ‎（2）前2s磁通量不变，回路电动势和电流分别为E =0，I=0 ‎ 后2s回路产生的电动势为 回路的总电阻为 R=5λ=0.5Ω 得电流为 I = ‎0.2A ‎ 根据楞次定律，在回路中的电流方向是顺时针方向 .‎ ‎（3）前2s电流为零，后2s有恒定电流，焦耳热为 Q = I2Rt = 0.04J ‎ ‎18.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轴正方向释放出速度大小为的电子，电子通过y轴上的C点时速度方向与y轴正方向成角，电子经过磁场偏转后恰好垂直通过第一象限内与x轴正方向成角的射线OM已知电子的质量为m，电荷量为e，不考虑粒子的重力和粒子之间的相互作用．求：‎ 匀强电场的电场强度E的大小；‎ 电子在电场和磁场中运动的总时间t 矩形磁场区域的最小面积．‎ ‎【答案】(1)；(2)；(3)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】电子从A到C的过程中，由动能定理得：‎ 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   ‎ 最小矩形区域如图所示，‎ 由数学知识得：    ‎ 最小矩形区域面积：‎ 联立解得：‎