【物理】江苏省南通市通州区海安县2019-2020学年高二上学期期末考试试题（解析版）

【物理】江苏省南通市通州区海安县2019-2020学年高二上学期期末考试试题（解析版）

‎2019-2020学年（上）高二期末学业质量监测 物理试题 ‎（考试时间90分钟，满分100分）‎ ‎—、单项选择题：本题共7小题，每小题3分，共计21分.每小题只有一个选项符合题意.‎ ‎1.传感器已广泛应用于日常生活下列传感器能够将力学量转换为电学量的是（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．应变片是能够把物体形变这个力学量转换成电压这个电学量，故A正确；‎ B．干簧管是一种磁控制的开关，是一种能够感知磁场的传感器，故B错误；‎ C．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故C错误；‎ D．霍尔元件是能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，故D错误。‎ 故选A。‎ ‎2.如图甲所示，一水平弹簧振子在A、B两点之间做简谐运动，O点为平衡位置，取水平向右为正方向，其振动图象如图乙所示.由振动图象可知（ ）‎ A. 时刻振子位于O点 B. 时刻振子的速度为零 C. 时刻振子的运动方向与时刻振子的运动方向相反 D. 从时刻到时刻，振子运动的加速度逐渐减小 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由图乙知在时刻振子位于正向位移最大处即B点，故A错误；‎ B．时刻振子位于平衡位置，所以此时速度最大，故B错误；‎ C．由题意可知，时刻振子处于从B向O运动过程中，时刻振子处于从O到A的运动过程中，所以两时刻运动方向相同，故C错误；‎ D．从时刻到时刻，振子从最大位移B处向平衡位置O处运动，所以加速度越来越小，速度越来越大，故D正确。‎ 故选D。‎ ‎3.“跳马”是集技术、力量、勇气于一体的高难度竞技体操项目，运动员完成空中动作落地时，通常要下蹲后再站起。这样做是为了（ ）‎ A. 增大运动员的动量变化量 B. 减小运动员的动量变化量 C. 减小运动员的动量变化率 D. 增大地面对运动员的冲量 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】运动员完成空中动作落地时，通常要下蹲后再站起，是为了延长运动员与地面间的作用时间，从而减小运动员的动量变化率，最终使运动员受地面的作用力减小，故ABD错误，C正确；‎ 故选C。‎ ‎4.如图所示，长为L的通电直导体棒垂直放在光滑水平绝缘轨道上，劲度系数为k的水平 轻弹簧一端固定，另一端拴在棒的中点，且与棒垂直，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，棒处于静止状态，弹簧被压缩x则( )‎ A. 导体棒中电流方向从a流向b ‎ B. 导体棒中的电流大小为 C. 若只将棒中电流减小一点，x变大 ‎ D. 若只将磁场方向缓慢逆时针转过一小角度，x变大 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．导体棒处于静止状态，受力平衡；由于弹簧压缩，弹力水平向右，则安培力方向水平向左，由左手定则可得，导体棒中的电流方向从b流向a，故A错误；‎ B．由于弹簧压缩量为x，根据胡克定律和平衡条件可得 解得 故B正确；‎ C．若只将棒中电流减小一点，安培力将减小，所以棒将向右运动，弹簧压缩量减小，故C错误；‎ D．若只将磁场方向缓慢逆时针转过一小角度，则水平向左方向安培力也逆时针转动一小角度，根据力的分解与平衡可得，弹力变小，导致x变小，故D错误。‎ 故选B。‎ ‎5.如图所示电路中，a、b、c是三个完全相同的灯泡，L是自感系数 很大的线圈，其直流电阻忽略不计，R为定值电阻，设灯丝不会烧断。下列判断正确的是（ ）‎ A. 闭合S，a灯亮度保持不变 B. 闭合S，b灯立即变亮，然后逐渐变暗 C. 断开S，c灯立即熄灭 D. 断开S，c灯先变得更亮，然后逐渐熄灭 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．闭合S，由于自感线圈中的电流增大，所以自感线圈中产生自感电动势阻碍电流的增大，所以闭合S，b灯慢慢变亮，由于b灯中的电流慢慢增大，所以a灯亮度慢慢增大，故AB错误；‎ CD．闭合S当电流稳定时，b灯中的电流比c灯中的电流更大，断开S，自感线圈中产生自感电动势，自感线圈相当于电源，与灯b、c和R组成回路，所以断开S，c灯先变得更亮，然后逐渐熄灭，故C错误，D正确。故选D。‎ ‎6.如图所示，用绝缘细线悬挂一闭合金属圆环，环套在一通电螺线管外，圆环的圆心、轴线与螺线管的中心、轴线分别重合.现增大通电螺线管中的电流（方向不变），下列说法正确的是（ ）‎ A. 穿过圆环的磁通量为零，环中不会产生感应电流 B. 从左向右看，圆环中的感应电流沿逆时针方向 C. 圆环有扩张的趋势 D. 悬挂圆环的细线拉力增大 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．当螺线管中通过的电流逐渐变大时，电流产生的磁场逐渐变强，故穿过圆环的磁通量变大，由楞次定律可得，从左向右看，圆环中的感应电流沿顺时针方向，故AB错误；‎ C．当螺线管中通过的电流逐渐变大时，电流产生的磁场逐渐变强，故穿过圆环的磁通量变大，为阻碍磁通量变大，圆环有扩张的趋势，故C正确；‎ D．由于圆环的圆心、轴线与螺线管的中心、轴线分别重合，所以圆环各处所受安培力大小相等，方向相反，所以悬挂圆环的细线拉力不变，故D错误。‎ 故选C ‎7.回旋加速器的广泛应用有力推动了现代科学技术的发展。其工作原理图如图所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过狭缝的时间可忽略不计，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，A处粒子源产生的粒子，质量为m，电荷量为+q，在加速器中被加速.设粒子初速度为零，高频交流电压为U，加速过程中不考虑重力作用和相对论效应。则（ ）‎ A. 增大加速电压U，粒子获得的最大动能增加 B. 增大加速电压U，粒子达到最大动能所用时间将减少 C. 增大磁感应强度B，要使该粒子仍能正常加速，必须增大交流电的周期 D. 增大磁感应强度B，并使粒子能正常加速，粒子获得的最大动能不变 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 详解】A．当粒子达最大半径时，粒子将不能再加速；故根据 得 则最大动能 最大动能与U无关，故A错误；‎ B．由动能定理得 联立得 两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计，则时间为粒子在磁场中运动的时间，磁场中运动的周期，则 所以增大加速电压U，粒子达到最大动能Ek所用时间将减少，故B正确；‎ C．增大磁感应强度B，要使该粒子仍能正常加速，即粒子做圆周运动的周期与交流电周期相等，由公式可知，粒子做圆周运动的周期减小，故C错误；‎ D．增大磁感应强度B，粒子获得的最大动能 将变大，故D错误。‎ 故选B。‎ 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共计16分.每小题有多个选项 符合题意.全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答的得0分.‎ ‎8.如图，长为的轻绳上端固定在O点，下端系一小球（小球可视为质.点）在O点正下方距O点处的P点固定一小钉子，现将小球拉至A点，使细线与竖直方向间夹角为（很小），然后由静止释放小球，小球运动的最低点为B，点C（图中未标出）是小球能够到达的左方最高位置.A、B、P、O在同一竖直平面内，重力加速度为g，不计空气阻力。下列说法正确的有 A. 点C与点A等高 ‎ B. 点C在点A上方 C. 小球摆动的周期为 ‎ D. 小球摆动的周期为 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．小球摆动过程中，只有重力做功，机械能守恒，两侧最高点动能均为零，故重力势能也相等，故最大高度相同，即点C与点A等高，故A正确，B错误；‎ CD．小球B→A→B的时间为 小球B→C→B的时间为 故小球摆动的周期为 故C错误，D正确。‎ 故选AD。‎ ‎9.寒冷的冬季，人们常用电热毯取暖.某电热毯的电路原理图如图所示，温控器为理想二极管（具有单向导电性），电源电压，当开关S闭合时，电热丝的电功率为P0。则( )‎ A. 开关闭合，电路中电流的频率为100Hz B. 开关闭合，交流电压表的读数为220V C. 开关断开，电热丝的电功率为0.5P0‎ D. 开关断开，电热丝的电功率为0.25Po ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由公式 故A错误；‎ B．电压表读数为有效值，开关接通时，电压表测量原线圈电压，所以电压表的示数为 故B正确；‎ CD．温控器是二极管，具有正向通电性，所以开关断开后，只有一半周期的电流通过电路，根据电流的热效应得 解得 则 故C正确，D错误。‎ 故选BC。‎ ‎10.如图，PQ为一段固定于水平面上的光滑圆弧导轨，圆弧的圆心为O，半径为L，空间存在垂直导轨平面的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，OQ间连有定值电阻R，金属杆OA的A端位于PQ上，OA与导轨接触良好，杆OA及导轨电阻均不计。现使OA杆以恒定的角速度绕圆心O顺时针转动，在其转过角度的过程( )‎ A. 流过电阻R的电流方向为 B. AO两点间电势差为 C. 流过OA的电荷量为 D. 要维持OA以角速度匀速转动，外力的功率应为 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由右手定则可知，回路中产生顺时针方向的电流，所以流过电阻R的电流方向为，故A正确；‎ B．OA产生的感应电动势为 杆OA及导轨电阻均不计，所以AO两点间电势差为，故B错误；‎ C．在其转过角度的过程，面积变化为 所以 故C正确；‎ D．流过OA的电流 由功能关系可知，要维持OA以角速度ω匀速转动，外力的功率应为 故D正确。‎ 故选ACD。‎ ‎11.一带电粒子先后以不同的速度经过磁场中的某点，图像记录的是粒子受洛伦兹力的大小F与粒子运动速度大小v的关系。M、N各代表一组F、v的数据，已知N点对应的速度vN的方向与磁场方向垂直。其中可能正确的有（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】已知N点对应的速度vN的方向与磁场方向垂直，所以 粒子在M点的洛伦兹力为 在图像中，M的斜率为，N的斜率为，当M点对应的速度vM的方向也与磁场方向垂直时，两斜率相等，如果M点对应的速度vM的方向与磁场方向不垂直时，M的斜率小于N的斜率，故BD正确。故选BD。‎ 三、实验题：本题共2小题，共计18分请将答案填写在答题卡相应的位置.‎ ‎12.学习了“探究碰撞中的不变量”的实验后，某实验小组选用图甲所示的水平气垫导、光电门等测量装置研究两个滑块碰撞过程中系统动量的变化情况。主要实验步骤如下：‎ ‎① 调节气垫导轨水平，并使光电计时器系统正常工作；‎ ‎②在滑块1上装上挡光片，在滑块2的碰撞端面粘上橡皮泥，用游标卡尺测量挡光片宽度L 用天平测出滑块1和滑块2的质量m1=0.32kg、m2=0.18kg；‎ ‎③将滑块1和滑块2放在气垫导轨上，滑块2处于静止状态，让滑块1以一定的初速度 与滑块2碰撞，撞后两者粘在一起，记下碰前挡光片的遮光时间t1=0.015s和碰后挡光 片的遮光时间t2=0.024s。‎ ‎(1)游标卡尺测量的挡光片宽度L如图乙所示，则L=________mm ‎(2)滑块1碰前的动量p1=_____：两滑块碰撞后的总动量p2=______（计算结果保留两位有效数字）；‎ ‎(3)p1与p2的大小有差异，其原因是_________。‎ ‎【答案】 (1). 4.50mm (2). (3). 存在空气阻力 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]由图乙所示游标卡尺可知，其示数为：4mm+10×0.05mm=4.50mm；‎ ‎(2)[2]碰前滑块1的速度为 所以滑块1碰前的动量 ‎[3]碰后滑块1、2的速度为 两滑块碰撞后的总动量 ‎；‎ ‎(3)[4]p1与p2的大小有差异，其原因是滑块运动过程中有空气阻力存在。‎ ‎13.小明准备测绘标有“5V、0.5A”小灯泡的伏安特性曲线，所用实验器材如下：‎ A.电源E(（6V，内阻不计）‎ B.电压表V（(5V，内阻约）‎ C.电流表A（0.6A，内阻约0.3）‎ D.滑动变阻器R（）)‎ E.开关及导线若干 ‎（1）如图甲是实验器材的实物图，图中已连接了部分导线，请用笔画线代替导线完成图甲电路的连线______；‎ ‎（2）开关S闭合之前，图中滑动变阻器的滑片应该置于___端（选填 “A”或“B”）‎ ‎（3）实验中测出8组对应的数据，并在图乙坐标中描出相应的点，请在图乙中做出小灯泡的伏安特性曲线____；‎ ‎（4）根据实验曲线可知，小灯泡的电阻随通过灯泡电流的增大而___填（“增大”、“不变”或“减小”）；若将该灯泡与阻值为20的定值电阻串联后直接接在电源E上，灯泡的电功率约为___W。‎ ‎【答案】(1). (2). A (3). (4). 增大 0.43W（0.38W0.48W）均可 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]因灯泡电阻约为 所以电流表应用外接法，由于实验中测量范围较大，所以滑动变阻器应用分压式，所以电路连接如图 ‎ ‎ ‎(2)[2]为了保护用电器，开关S闭合之前，图中滑动变阻器的滑片应该置于A端；‎ ‎(3)[3]用平滑曲线将各点连接，偏离曲线较远的点删去，如图：‎ ‎(4)[4]U－I图像中曲线上各点与原点的连线的斜率表示电阻，由图可知，小灯泡的电阻随通过灯泡电流的增大而增大；‎ ‎[5]若将该灯泡与阻值为20的定值电阻串联后直接接在电源E上，将定值电阻与电源看成等效电源，则有 将此图线画入灯泡的伏安曲线中，交点即为灯泡的工作点，灯泡的电功率为 由于误差，在（0.38W0.48W）均可。‎ 四、计算题：本题共4小题，共计45分.解答时请写出必要的文字说明、方程 式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案 中必须明确写出数值和单位.‎ ‎14.如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈abcd匝数N=100匝，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度。输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的总电阻为，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为，若用户区标有“，”的电动机恰能正常工作.发电机线圈电阻r不可忽略。求：‎ ‎(1)交流发电机产生电动势的最大值；‎ ‎(2)输电线路上损耗的电功率；‎ ‎(3)若升压变压器原、副线圈匝数比为，升压变压器原线圈两端的电压 ‎【答案】(1)；(2)160W；(3)280V ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由Em＝NBSω，得 Em＝V；‎ ‎(2)设降压变压器原、副线圈的电流分别为I3、I4，电动机恰能正常工作，有 I4＝＝40A 由 得 I3＝4A 所以输电线路上损耗的电功率 ‎ ‎；‎ ‎(3)由＝得 U3＝2200V 升压变压器副线圈两端电压 U2＝U3+I3R＝2240V 又 ‎＝‎ 可得 U1＝280V。‎ ‎15.如图，某人用手抓住一个箱子静止在足够长的光滑水平面上，已知人的质量为4m，箱子质量为m.某时刻人以相对地面v0的速度向右推出箱子，箱子与右侧墙壁碰 撞后以的速度弹回，当人接到箱子后再以相对地面v0的速度向右推出箱子，如此反复，求：‎ ‎(1)第一次推出箱子后人的速度大小v1；‎ ‎(2)若每次箱子与右侧墙壁碰撞过程所用时间为t，箱子所受墙壁的平均冲力的大小F；‎ ‎(3)试通过计算推断人第二次推出箱子后，能否再次接到与墙壁碰撞弹回的箱子。‎ ‎【答案】（1）；（2）；（3）能 ‎【解析】‎ ‎【详解】取水平向左为正方向：‎ ‎(1)由动量守恒定律，有 可得 ‎；‎ ‎(2)对箱子，由动量定理，有 可得 ‎ ‎；‎ ‎(3)研究人第一次接到箱子并第二次推出箱子的过程，人和箱子组成的系统动量守恒，则 解得 因为，所以人能再次接到与墙壁碰撞弹回的箱子。‎ ‎16.如图所示，平行长直光滑金属导轨水平放置，间距为L，导轨右端接有阻值为R的电阻，质量为m、电阻也为R的导体棒MN垂直放在导轨上且接触良好。导轨间边长为L的正方形abcd内有方向竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小按，的规律随时间变化，从t=0时刻开始，MN在水平向右的恒力F作用下由静止开 始运动，t0时刻MN刚好进入磁场左边界，此时撤去拉力F，之后abed内的磁场保持与t0时刻的磁场相同，导体棒经过磁场历时，到达磁场右边界速度恰好为零.导轨的电阻不计。求：‎ ‎(1)t0时刻前电阻R中的电流大小I和方向；‎ ‎(2)导体棒在磁场中运动时产生电动势的平均值；‎ ‎(3)导体棒运动全过程中电阻R上产生的焦耳热Q。‎ ‎【答案】(1)，方向由下向上；(2)；(3)。‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)根据法拉第电磁感应定律，有 电阻R中的电流大小 由楞次定律可知，电流方向由下向上；‎ ‎(2)根据法拉第电磁感应定律，有 其中B0=kt0，解得 ‎；‎ ‎(3)0～t1时间内电阻R上产生的焦耳热,又0～t1时间内导体棒运动的加速度,导体棒运动的位移，设导体棒在磁场中运动的过程中R上产生的焦耳热为Q2，则 全过程中电阻R上产生的焦耳热 Q=Q1+Q2‎ 解得 ‎。‎ ‎17.如图所示，两平行边界线MN与PQ之间存在一方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T；磁场左边界MN上有一个粒子源A，能够在磁场中沿纸面向任意方向射出比荷为的带正电的粒子,粒子速度大小均为。已知沿方向射出的粒子恰不会从磁场右边界PQ飞出，不计粒子重力。求：‎ ‎(1)磁场宽度d；‎ ‎(2)磁场中有粒子经过的区域的面积S；‎ ‎(3)若磁感应强度随时间按图所示规律变化(以垂直纸面向里为正方向)，粒子在磁 感应强度为的磁场中做匀速圆周运动的周期为T (T未知)，要使t=0时刻从M 点沿AN方向射入磁场的粒子能从右边界上与QP成角斜向上飞出磁场，求磁感应强度应满足的条件。‎ ‎【答案】(1)d＝0.8m；(2)；(3)，。‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)在磁场中有：‎ 解得 R＝0.4m 所以磁场宽度为 ‎；‎ ‎(2)磁场中有粒子经过的区域如图甲中阴影所示 其面积为 解得 ‎；‎ ‎(3)设粒子在磁感应强度为B0的磁场中做圆周运动的半径为r，则 若射出时的情形如图乙所示：‎ 考虑周期性则 ‎（n＝0、1、2、3），‎ 解得 ‎ （n＝0、1、2、3）；‎ 若射出时的情形如图丙所示，‎ 考虑周期性则 ‎（n＝0、1、2、3），‎ 解得 ‎（n＝0、1、2、3）。‎