2021淮北树人高级中学高二下学期期中考试物理试卷含答案

淮北市树人高级中学2020-2021学年高二第二学期期中考试

物理试题

一、单项选择题（每题4分共28分）

1．关于原子核的变化，下列说法正确的是（　　）

A．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短

B．β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的

C．铀核（）衰变为铅核（）的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变

D．因为在核反应中释放能量，有质量亏损，所以系统只有质量数守恒，能量守恒定律在此不适用

2．大雾天发生交通事故的概率比平常要高出几倍甚至几十倍，保证雾天行车安全很重要。在雾天的平直公路上，甲、乙两物体同时开始运动，它们的图像如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．甲物体做直线运动，乙物体做曲线运动

B．t=0时刻甲物体的速度大于乙物体的速度

C．当甲、乙两物体第二次相遇时，两物体的速度大小相等

D．从第一次相遇到第二次相遇，甲物体的平均速度比乙物体的平均速度大

3．如图所示，质量为m的物块静止在粗糙的平板上，现将平板的一端缓慢抬起一定角度（物块始终与平板保持相对静止），则关于物块的受力情况分析正确的是（　　）

A．弹力先减少后增大 B．摩擦力先增大后减小

C．平板对物块的作用力保持不变 D．合力逐渐增大

4．“土卫5”在距离土星表面高度为h的轨道上做匀速圆周运动。已知土星半径为R，土星表面的重力加速度为g，引力常量为G，则（　　）

A．“土卫5”绕土星运行的周期为      B．“土卫5”绕土星运行的速度为

C．“土卫5”绕土星运行的角速度为    D．“土卫5”轨道处的重力加速度为

5．正方形的四个顶点处分别固定了电荷量均为q、电性如图所示的点电荷，A、B、C、D分别是正方形四边的中点，下列说法中正确的是（　　）

A．A点和C点的电场强度相同           B．B点和D点的电场强度相同

C．一电子沿图中虚线BD从B点运动到D点的过程中，受到的电场力先减小后增大

D．一电子沿图中虚线BD从B点运动到D点的过程中，其电势能先减小后增大

6．如图所示，MN、PQ是间距为L的光滑平行金属导轨，置于磁感应强度为B，方向垂直导线所在平面向里的匀强磁场中，M、P间接有一阻值为R的电阻．一根与导轨接触良好、有效阻值为r的金属导线ab垂直导轨放置，并在水平外力F的作用下以速度v向右匀速运动，则（不计导轨电阻）（　　）

A．通过电阻R的电流方向为P→R→M            B．ab两点间的电压为BLv

C．a端电势比b端高                D．外力F做的功等于电阻R上发出的焦耳热

7．如图，由均匀的电阻丝组成的等边三角形导体框，垂直磁场放置，将两点接入电压恒定的电源两端，通电时电阻丝段受到的安培力为，则此时三根电阻丝受到的安培力的合力大小为（　　）

A． B． C． D．

二、多项选择题（每题4分，多选或错选0分，漏选2分，共计12分）

8．在图示电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为1：4，原线圈两端接正弦交变电源，其瞬时电动势e=10sin10πt（V），内阻为1 Ω，副线圈两端接有灯泡L（灯丝电阻可视为不变）和滑动变阻器，则（　　）

A．通过灯丝中的电流频率为20 Hz          B．副线圈两端的电压小于40 V

C．滑片P上移时灯泡变亮D．改变滑片P的位置，变压器原线圈功率最大值可能为25 W

9．一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持以额定功率运动，其v−t图像如图所示。已知汽车的质量为m=1×103kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，g取10m/s2，则以下说法正确的是（　　）

A．汽车在前5s内的牵引力为5×102N B．汽车速度为25m/s时的加速度为5m/s2

C．汽车的额定功率为100kW D．汽车的最大速度为100m/s

10．如图所示的装置中，木块B放在光滑的水平桌面上，子弹A以水平速度射入木块后(子弹与木块作用时间极短)，子弹立即停在木块内．然后将轻弹簧压缩到最短，已知本块B的质量为M，子弹的质量为m，现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象(系统)，则从子弹开始入射木块到弹簧压缩至最短的整个过程中

A．系统的动量不守恒，机械能守恒        B．系统的动量守恒，机械能不守恒

C．系统损失的机械能为         D．弹簧最大的弹性势能小于

三、实验题（15分）

11．（6分）如图甲所示，某同学将力传感器固定在小车上，然后把绳的一端固定在传感器挂钩上，用来测量绳对小车的拉力，探究在小车及传感器总质量不变时加速度跟它们所受拉力的关系，根据所测数据在坐标系中作出了如图乙所示的a-F图像。

（1）本实验中是否仍需要沙和桶的总质量远小于小车和传感器的总质量_______（填“是”或“否”）。

（2）图线（乙图中）不过坐标原点的原因是_______。

（3）由图像求出小车和传感器的总质量为________kg。（结果保留两位有效数字）

12．（9分）某同学为了测量电源的电动势和内电阻，利用实验室的现有器材∶量程为100mA的毫安表，量程3V、内阻很大的电压表V，阻值R0=3Ω、R1=2Ω的两个定值，电阻设计了如图甲所示的电路。
 

(1)请用笔画线代替导线按照图甲电路在图乙中连接实物__________。

(2)为得到流经电源的电流，需要测出毫安表的内阻，该同学做了如下操作：先把滑动变阻器R调到阻值最大处，然后闭合开关S，再将滑动变阻器R调到电阻为零处，此时电压表的读数为0.80V，毫安表的读数为80.0mA，由此可得毫安表的内阻为___________Ω。

(3)在上述操作后该同学多次调节滑动变阻器R的滑片，又记下相应的电压表的示数U和毫安表的示数I，利用实验测得的数据做出了如图丙所示的U-I图像；由图像可得电源的电动势E=___________V，内阻r=___________Ω（结果均保留2位有效数字）。

四、解答题（35分）

13．（9分）如图所示，水平地面上固定斜面的倾角，可视为质点的一滑块从斜面的底端以初速度v0=10m/s沿斜面向上运动且始终没有离开斜面，已知滑块与斜面间的动摩擦因数为，斜面上的点A到底端的距离L=4m，sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g=10m/s2。求：

(1)滑块沿斜面上滑的加速度大小；

(2)滑块经过A点的速度大小。（结果可以保留根式）

14．（12分）如图所示为质谱仪的原理图，A为粒子加速器，电压为U1；B为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，板间距离为d；C为偏转分离器，磁感应强度为B2.今有一质量为m、电量为q的正离子经加速后，恰好通过速度选择器，进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动，求：

(1)粒子的速度v；

(2)速度选择器的电压U2；

(3)粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R。

15．（14分)一传送装置由水平传动带和半径为R的光滑竖直半圆弧轨道BC组成。传送带AB长L＝2m，以速度v＝m/s顺时针匀速传动。一质量m＝0.1kg、可视为质点的小滑块从光滑水平面以一定初速度v0滑上传送带（A点平滑连接），经传送带传送，在B点水平切入半圆弧轨道内侧（间隙宽度不计）。小滑块与传送带间的动摩擦因数µ＝0.1，传送带A端距离地面高度H＝2m，g＝10m/s2。

(1)若v0＝2m/s，求小滑块在传送带上运动过程中，摩擦力对其做的功；

(2)若半圆弧半径R的大小可调节，当小滑块恰好能沿圆弧轨道运动，且落在地面上与C点水平距离最大处，求水平距离的最大值，并求出满足此条件下，小滑块的初速度v0范围。（结果可用根式表示）

选修3-3（10分）

16．（10分）如图所示，内壁光滑的导热汽缸竖直放置，用质量不计、横截面积S＝1×10－4m2的活塞封闭了一定质量的理想气体。先在活塞上方缓缓倒入沙子，使封闭气体的体积缓慢变为原来的一半，接着在活塞上方缓慢倒入沙子的同时对汽缸内的气体加热，使该过程中活塞的位置保持不变。整个过程中倒人沙子的总质量M＝3kg，(外界环境温度为300K，大气压强P0＝1×10Pa，g＝10m／s2）。求：

（1）加热前倒入沙子的质量.

（2）最后缸内气体的温度.

淮北市树人高级中学2020-2021学年高二第二学期期中考试

物理参考答案

1．C

【详解】

A．放射性元素的半衰期仅与核内部结构有关，与外部条件无关，故A错误；

B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时产生的，故B错误；

C．核（92U）衰变为铅核（82Pb）的过程中，每经过一次α衰变质子数减少2，质量数减少4；而每经过一次β衰变质子数增加1，质量数不变；设经过x次α衰变，y次β衰变，由质量数和核电荷数守恒则有

4x+206=238

92=82+2x-y

解得

x=8，y=6

说明要经过8次α衰变和6次β衰变，故C正确；

D．在核反应中质量守恒，能量也守恒，在核反应后只是物质由静质量变成动质量，核反应前后只是能量的存在方式不同，总能量不变，故D错误。

故选C。

2．B

【详解】

A．甲、乙两物体的位移一直为正，并且在增大，所以二者一直朝着正方向运动，都做直线运动，故A错误；

B．据图象的斜率表示物体运动的速度，知t=0时刻甲图象的斜率大于乙图象的斜率，则甲物体的速度大于乙物体的速度，故B正确；

C．甲、乙两物体第二次相遇时，两图象的斜率不等，则两物体的速度大小不等，故C错误；

D．从第一次相遇到第二次相遇，两物体通过的位移相等，所用时间也相等，则平均速度相同，故D错误；

故选B。

3．C

【详解】

A．物块受重力、支持力和静摩擦力，由于物块始终与平板保持相对静止，故物块受力平衡，则弹力

将物块缓慢抬起一定角度，α角增大，cosα减小，则弹力N减小，故A错误；

B．物块所受的静摩擦为

α角增大，sinα增大，故摩擦力增大，故B错误；

C．平板对物块的作用力是弹力和摩擦力的合力，因物块始终与平板保持相对静止，故物块受力平衡。则弹力和摩擦力的合力与物块的重力是一对平衡力，故平板对物块的作用力保持不变，故C正确；

D．物块始终与平板保持相对静止，故物块所受合力始终为0，故D错误。

故选C。

4．C

【详解】

ABC．“土卫5”在距地面高度为h的轨道做圆周运动，万有引力提供向心力，有

其中r=R+h，解得

故C正确，AB错误；

D．在土星表面，重力等于万有引力，有

联立解得“土卫5”轨道处的重力加速度

故D错误。

故选C。

5．C

【详解】

A．可以认为A、B、C、D分别处于等量异种电荷的中垂线上，其场强方向都是平行指向负电荷的，A点合场强方向向下，C点合场强方向向上，根据对称性可知场强大小相等，但是电场强度为矢量，所以不能说A点和C点的电场强度相同，故A错误；

B．同理B点的场强方向向右，D点的场强方向向左，故B点和D点的电场强度也不相同，故B错误；

C．B、D两点中点处场强为0，所以电荷从B点运动到D的过程中，受到的电场力先减小后增加，故C正确；

D．由于A、B、C、D四点在同一等势面上，所以电子从B点运动到D的过程中，电势能始终为0，故D错误；
 

故选C。
 

【点睛】

6．C

【详解】

A．根据右手定则可知通过电阻R的电流方向为M→R→P，A错误；

B．ab两点间的电压为

B错误；

C．金属导线ab切割磁感线产生感应电流，其相当于电源，根据右手定则可知，a端电势比b端高，C正确；

D．外力F做的功等于整个电路中总电阻上发出的焦耳热，D错误。

故选C。

7．C

【详解】

由电路可知，流过AC、CB的电流相等，流过AB的电流是流过AC、CB电流的2倍；所以CB段受到的安培力大小也为，AB段受到的安培力大小则为。AC、CB段所受的安培力之间的夹角为，二者的合力为

方向与AB段所受的安培力方向相同，所以三根电阻丝受到的安培力的合力大小为。

故选C。

8．BD

【详解】

A.变压器不改变频率，由e=10sin10πt（V）得：通过灯丝中的电流频率

A错误；

B.电动势的有效值

由于电源有内阻，原线圈两端的电压U1<10 V，副线圈两端的电压

B正确；

C.原线圈两端向右看的等效电阻

，

灯泡中的电流

滑片P上移时滑动变阻器接入的有效电阻R变大，则I2变小，灯泡变暗，C错误；

D.原线圈电压

U1=E–I1r

变压器原线圈功率

由于I1r+（E–I1r)=E为定值，当I1r=E–I1r即

时P有最大值，且为

Pm=5×（10–5×1）W=25 W

D正确。

故选BD。

9．CD

【详解】

A．汽车在前5s内做匀加速运动，加速度

由牛顿第二定律得

解得

故A错误；

BCD．汽车在5s末功率达到额定功率

当汽车速度最大时，牵引力与阻力大小相等，即

F=F阻

最大速度

汽车速度为25m/s时，则有

解得

故B错误，CD正确。

故选CD。

10．CD

【详解】

AB.由于子弹射入木块过程中，二者之间存在着摩擦，故此过程系统机械能不守恒，子弹与木块一起压缩弹簧的过程中，速度逐渐减小到零，所以此过程动量不守恒，故整个过程中，系统动量、机械能均不守恒，故AB错误；

C.对子弹和木块由动量守恒及能量守恒得，，系统损失的机械能为，故C正确；

D.由于子弹和木块碰撞有机械能损失，所以最终弹簧弹性势能小于最初的动能，故D正确．

11．否    未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足    1.0   

【详解】

(1)[1]本实验中有力传感器测量小车受到的拉力，则不需要沙和桶的总质量远小于小车和传感器的总质量；

(2)由图像可知，当力F达到一定值时小车才有加速度，可知图线不过坐标原点的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；

(3)[3]根据牛顿第二定律，由图像可知

则小车和传感器的总质量为

M=1.0kg

12．    10    3.0    1.2±0.1   

【详解】

(1)[1] 用笔画线代替导线按照图甲电路在图乙中连接实物如图

(2)[2]根据欧姆定律可得毫安表的内阻

(3)[3][4]图中与毫安表并联的电阻，由并联电路分流规律可得电阻中的电流为毫安表中电流的5倍。由闭合电路欧姆定律有

对照图丙所示的U-I图像，可得电源的电动势

解得内阻

（1.2±0.1都正确）

13．(1)10m/s2；  (2)或2m/s

【详解】

(1)根据牛顿第二定律得

解得。

(2)滑块上滑做匀减速直线运动，有

解得滑块经过A点的速度大小为，由于

所以滑块上滑到速度为零时再向下滑动经过A点，

滑块上滑到速度为零时经过的位移为s，有

滑块下滑的加速度为a2，有

经过A点的速度为，有

解得滑块再次经过A点的速度大小。

14．(1)；(2)；(3)

【详解】

(1)粒子经加速电场加速，获得速度v，由动能定理得

解之可得

(2)在速度选择器中做匀速直线运动，由电场力与洛伦兹力平衡得

(3)在中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力有

解之可得

15．(1)0.05J； (2)，

【详解】

(1)由于，物块在传送带上先做加速运动，设加速度大小为a，则加速阶段根据牛顿第二定律得

设同步之前物块的位移为x，则根据运动学公式得

联立并代入数据得

说明物块先加速后匀速，摩擦力做的功

(2)小滑块恰好能沿圆弧轨道运动，则在圆弧轨道最高点B有

从B点到C点根据动能定理得

物块从C点以初速度做平抛运动，根据平抛运动规律有

联立得

当时，水平距离x取到最大值

联立可得

可知最终与传送带同步，当物块全程加速时，v0最小，此时有

联立解得此时初速度为

当物块全程减速时，v0最大，此时有

联立解得此时初速度为

小滑块的初速度v0范围为

16．（1）1kg    （2）600K

【解析】

【详解】

（1）气体做等温变化，根据玻意尔定律，有

其中，，

解得：

（2）气体做等容变化，根据查理定律有：

其中，

解得：