2021江西省高安中学高二上学期期末考试物理试题含答案

江西省高安中学2020—2021学年上学期期末考试

高二年级物理试题

命题人：   审题人：

一、选择题(第1-8题为单选题，7-10为多选题，每题4分，共40分)

1．已知钙和钠的截止颇率分别为7.73×1014Hz和5.53×1014Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，则下列说法正确的是（　　）

A．钙具有较大的逸出功

B．钙的遏止电压较大

C．钙逸出的光电子最大初动能较大

D．钙更容易发生光电效应

2．一自耦变压器如图所示，在a、b间输入电压为的交变电流时，c、d间的输出电压为，定值电阻R接在间，在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中（　　）

A．

B．R中电流的频率增大

C．R中电流的有效值增大

D．变压器输入功率减小

3．如图所示，a、b、c为三只完全相同的灯泡，L为直流电阻不计的自感系数很大的纯电感线圈，电源内阻不计。下列判断正确的是（　　）

A．S闭合的瞬间，a、b、c三灯亮度相同

B．S闭合足够长时间后，a、b、c三灯亮度相同

C．S断开的瞬间，a、c两灯立即熄灭

D．S断开后，b灯先突然闪亮后再逐渐变暗熄灭

4．如图甲所示为一交变电压随时间变化的图象，每个周期内，前二分之一周期电压恒定，后二分之一周期电压按正弦规律变化。若将此交流电连接成如图乙所示的电路，A、V分别为理想交流电流表和理想交流电压表，电阻R阻值为100Ω，则（　　）

A．理想交流电压表读数为

B．理想交流电流表读数为1A

C．电阻R消耗的电功率为56.25W

D．电阻R在100秒内产生的热量为5600J

5. 回旋加速器是获得高能带电粒子的装置，其核心部分是与高频交流电源的两极相连的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成了周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时能得到加速，两D形盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示；用该回旋加速器分别加速氘核和α粒子，不计相对论效应及粒子在电场中运动的时间，下列说法中正确的是(　　)

A．加速氘核时所需交变电流的频率更大

B．若加速电压相同，则引出的氘核的动能更大

C．若加速电压相同，氘核在D形盒中运动的时间更长

D．若加速电压相同，则加速两种粒子的次数相同

6．如图甲所示，水平面内有一“∠”型光滑金属导轨，除了两轨连结点O的电阻为R，其他电阻均不计，Oa与Ob夹角为45°，将质量为m的长直导体棒MN搁在导轨上并与Oa垂直。棒与O点距离为L、空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B。在外力作用下，棒以初速度v0向右做直线运动。其速度的倒数随位移x变化的关系如图乙所示，在导体棒运动L距离到PQ的过程中（　　）

A．导体棒做匀减速直线运动

B．导体棒运动的时间为

C．流过导体棒的电流恒为

D．外力做功为

7．关于冲量、功和动量，下列说法中正确的是（　　）

A．冲量方向与动量方向一致

B．功反映力对作用位移的积累，冲量反映力对作用时间的积累

C．冲量是物体动量变化的原因

D．力在一段过程中不做功，则该力在这段过程中的冲量也一定为零

8．高安中学每次段考监考老师都会手持金属探测器安检。实物及其结构原理图可简化为下图所示．探测器运用的是电磁感应原理，发射线圈(外环)可以产生垂直于线圈平面且大小和方向均变化的磁场；内环线圈是接收线圈，用来收集被查金属物发出的磁场(接收线圈能完全屏蔽发射线圈产生的磁场)．随着发射线圈产生的磁场方向反复变化，它会与所遇的金属物发生作用，导致金属物自身也会产生微弱的磁场，来自金属物的磁场进入内环线圈被接收到后，检测器会发出报警声．若发射线圈产生向下且增强的磁场，则下列说法中正确的是(　　)

A．金属物产生的感应磁场的方向竖直向上

B．金属物中的涡流从上往下看是沿顺时针方向

C．金属物发出的磁场穿过接收线圈时，接收线圈会产生微弱的电流，此类探测器相应的元件就是依据这一电流进行报警的

D．如果金属物中某时刻发出向上的磁场，那接收线圈中的感应电流方向从上往下看是沿逆时针方向

9．如图，U形光滑金属框abcd置于水平绝缘平台上，ab和dc边平行，和bc边垂直。ab、dc足够长，整个金属框电阻可忽略。一根具有一定电阻的导体棒MN置于金属框上，用水平恒力F向右拉动金属框，运动过程中，装置始终处于竖直向下的匀强磁场中，MN与金属框保持良好接触，且与bc边保持平行。经过一段时间后（　　）

A. 金属框的速度大小趋于恒定值

B. 导体棒到金属框bc边的距离趋于恒定值

C. 金属框的加速度大小趋于恒定值

D. 导体棒所受安培力的大小趋于恒定值

10．如图，在水平面内有四根相同的均匀光滑金属杆ab、ac、de以及df，其中ab、ac在a点固连，de、df在d点固连，分别构成两个“V”字形导轨，空间中存在垂直于水平面的匀强磁场，用力使导轨edf匀速向右运动，从图示位置开始计时，运动过程中两导轨的角平分线始终重合，导轨间接触始终良好，下列物理量随时间的变化关系正确的是（  ）

 A．拉力F与时间t的关系    B．发热功率P与时间t的关系

C．回路电阻R与时间t的关系   D．电流I与时间t的关系

二、实验题（每空2分）

11．高二组织了物理实验课，魏老师要让大家测量一金属丝的电阻率，除多用电表、刻度尺、螺旋测微器、开关、导线外，还能提供实验所需器材。

(1)在实验中，用螺旋测微器测量金属丝的直径，其示数如图所示，则该金属丝直径的测量值d=___________mm。

(2)使用多用电表欧姆挡粗测金属丝的电阻，倍率选择“×1”挡，指针位置如图所示，则该金属丝的电阻为___________Ω。

(3)采用伏安法测电阻时，测得了多组U、I数据，根据这些数据作出如图所示的U-I图像。由此可得金属丝的电阻R=___________Ω。（保留两位有效数字）

(4)若通过实验测量获得了数据：金属丝的电阻R，金属丝的长度l，以及金属丝的直径d。那么本次实验得到金属丝电阻率ρ=___________。（用上述符号表示）

12．测定某种特殊电池的电动势和内阻。其电动势E约为12V，内阻r约为3Ω。实验室提供的器材有

A．量程为10mA、内阻未知的电流表G；

B．电阻箱R1（0～9999.9Ω）；

C．电阻箱R2（0～999.9Ω）；

D．滑动变阻器R3（0～100Ω）；

E．滑动变阻器R4（0～2000Ω）；

F．开关2只，导线若干。

(1)先用如图所示甲的电路来测定电流表G内阻。补充完成实验：

①为确保实验仪器安全，滑动变阻器R’应该选取_____（选填“R3”或“R4”）；

②连接好电路，断开S1、S2，将R'的滑片滑到_____（选填“a”或“b”）端；

③闭合S1，调节R'，使电流表G满偏；

④保持R'不变，再闭合S2，调节电阻箱电阻R1=20.0Ω时，电流表G的读数为5mA；

⑤调节电阻箱时，干路上电流几乎不变，则测定的电流表G内阻Rg=_____。

(2)按图乙连接电路，将电阻箱R1的阻值调为R0=1180.0Ω。再闭合开关S1、S2多次调节电阻箱R2，记录每次电阻箱的阻值R2及对应的电流表的示数I。作出图象如图丙所示，由两次操作测得的数据求得电池的电动势为_____V，内阻为_____Ω（保留一位小数）。

三、解答题

13．（8分）高二小明同学放假正躺着玩手机。已知手机的质量为200g，由于听到敲门受到惊吓，不小心手滑，手机从离人脸约20的高度无初速度掉落，砸到人脸后手机未反弹，人脸受到手机的冲击时间约为0.1s，重力加速度，试求：

(1)手机下落的时间；

(2)手机对人脸的平均冲力大小。

14. （8分）如图所示,一个匝数N=100的边长为1m的正方形线圈以固定转速50 r/s在匀强磁场中旋转,其产生的交流电通过一匝数比n1∶n2=10∶1的变压器给阻值R=20 Ω的电阻供电,已知交流电压表的示数为20 V,从图示位置开始计时，求

（1）磁感应强度的大小

（2）t=0.0025 s时刻穿过线圈平面的磁通量大小

15．（12分）如图所示装置中，区域Ⅰ和Ⅲ中分别有竖直向上和水平向右的匀强电场，电场强度分别为E1和E2；Ⅱ区域内有垂直纸面向外的水平匀强磁场，磁感应强度为B。一质量为m、带电量为q的带负电粒子（不计重力）从左边界O点正上方的M点以速度v0水平射入电场，经水平分界线OP上的A点（图中未画出）与OP成60°角射入Ⅱ区域的磁场，并垂直竖直边界CD进入Ⅲ区域的匀强电场中。求：

(1)粒子在Ⅱ区域匀强磁场中运动的轨道半径；

(2)O、M间的距离；

(3)粒子从M点出发到第二次通过CD边界所经历的时间。

16．（14分 ）高二小明同学在华鼎中央城的广场看到小朋友在玩发光竹蜻蜓，它在飞起时能够持续闪烁发光。他对竹蜻蜒的电路作如下简化，如图乙所示，半径为L的导电圆环绕垂直于圆环平面、通过圆心O的金属轴O1O2以角速度ω匀速转动，圆环上接有电阻均为r的三根金属辐条OP、OQ、OR，辐条互成120°角。在圆环左半部分分布着垂直圆环平面向下的磁感应强度为B的匀强磁场，在转轴O1O2与圆环的边缘之间通过电刷M、N与一个LED灯相连(假设LED灯电阻恒为r)。其他电阻不计，从辐条OP进入磁场开始计时。

(1)在辐条OP转过60°的过程中，求通过LED灯的电流；

(2)求圆环每旋转一周，LED灯消耗的电能。

参考答案

1．A

【详解】

A．金属的逸出功与截止频率的关系W=hv0，由于钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz和5.53×1014Hz，钙的截止频率大，所以钙的逸出功大，故A正确；

B．遏止电压

故钙的截止频率大，钙的遏止电压较小，钙逸出的光电子最大初动能较小，故BC错误；

D．钙的截止频率大，更不容易发生光电效应，故D错误。

故选A。

2．D

【详解】

A．变压器的电压之比等于线圈匝数之比，由于，则有，故A错误；

B．变压器只改变交变电流的电压与电流，不会改变电流的频率，滑动触头旋转过程中，流过R电流的频率不变，故B错误；

C．当滑动触头从M点顺时针转到N点过程，n2减小，n1不变， U1不变，则电压U2减小，由欧姆定律可知，R中电流的有效值减小，故C错误；

D．滑动触头旋转过程，变压器副线圈电压U2减小，根据

可知，变压器的输出功率减小，又因为理想变压器输入功率等于输出功率，变压器的输出功率减小，则输入功率减小，故D正确。

故选D。

3．D

【详解】

A．S闭合的瞬间，L中产生自感电动势阻碍电流的增加，此时可认为bc两灯串联与a灯并联，则此时b、c两灯亮度相同，与a灯不同，选项A错误；

B．由于L的电阻不计，则S闭合足够长时间后，b灯被L短路，则b灯熄灭，c灯变得更亮，选项B错误；

CD．S断开的瞬间，通过各个灯原来的电流立即消失，而通过L的电流要通过三盏灯形成新的回路，则a、c两灯将逐渐熄灭，b灯中因为原来电流为零，所以b灯先突然闪亮后再逐渐变暗熄灭，选项C错误，D正确。

故选D。

4．C

【详解】

A．根据电流的热效应，一个周期内产生的热量

解得

A错误；

B．电流表读数为

B错误；

C．电阻R消耗的电功率

C正确；

D．电阻R在100s内产生的热量

D错误。

故选C。

5．D

6．C

7．BC

【详解】

A．根据动量定理可知，冲量方向与动量变化量的方向一致，A错误；

B．由功和冲量的定义可知，功反映力对作用位移的积累，冲量反映力对作用时间的积累，B正确；

C．由动量定理可知，冲量是物体动量变化的原因，C正确；

D．物体做匀速圆周运动一周，合力在一段过程中不做功，合力在这段过程中的冲量不等于零，D错误。

故选BC。

8.AC

9 CD

10．ABC

【详解】

C.设∠bac=2θ，刚开始时有效切割长度的一半为l0，则产生的电动势

设单位长度金属杆的电阻为r，则回路电阻

随时间均匀增大，选项C正确；

D.电流

所以电流恒定，选项D错误；

A.根据F=BIL可知L∝t，I恒定，所以F随时间均匀增大，选项A正确；

B.导轨克服安培力做功的功率等于回路中产生热量的功率，根据P=F·v，因v恒定，F∝t，可得P∝t，选项B正确。

故选ABC。

11．0.383（0.381～0.386）    5.0（或5）    4.8（4.6～5.0）       

【详解】

解：(1)[1]该金属丝直径的测量值为

d=0mm+38.3×0.01mm=0.383mm

(2)[2]该金属丝的电阻为

R=5×1=5

(3)[3]由欧姆定律可知，U-I图象的斜率即为待测电阻的阻值   

(4)[4]由电阻定律可知

12．R4    a    20.0    12.0    3.2   

【详解】

（1）[1]由题意可知，电源电动势为12V，而电流表量程为10mA，则电流表达到满偏时需要的电阻为

故为了安全和准确，滑动变阻器应选。

[2]为了让电路电流由最小开始调节，滑动变阻器开始时接入电阻应最大，故滑片应滑至a端。

（2）[3]用半偏法测电流表内阻，开始时电流表满偏，滑动变阻器远大于电流表内阻；当再并联一个与与电流表阻值相当的电阻，可认为整个电路的电流几乎不变，此时表头读数为半偏，电流表G内阻近似等于电阻箱电阻R1=20.0Ω。

[4][5]根据闭合电路的欧姆定律

变形得

根据图像可得斜率和截距，应有

带入数据解得

13．(1) ；(2)

【详解】

(1)

，

手机下落做自由落体运动

代入数据解得

(2)手机到人脸时速度

接触人脸后速度变为0，根据动量定理得

代入数据解得

14    

15．(1) ；(2) ；(3)

【详解】

(1)粒子到达A点的速度

v=

解得

v=2vo

又

qvB=

解得

R=

(2)根据牛顿第二定律，有

qE1=ma1

又

votan60o=a1t1

解得

t1=

OM间距

L=

(3)由

得

又

qE2=ma2

得

t3=2，

因此

t=t1+t2+t3=

16，解析　(1)在辐条OP转过60°的过程中，OP、OQ均处在磁场中，电路的感应电动势为

E＝BL2ω

电路的总电阻为R＝＋＝r

由闭合电路的欧姆定律可得，电路的总电流为

I＝＝

通过LED灯的电流I1＝I＝。

(2)设圆环转动的周期为T，在辐条OP转过60°的过程中，LED灯消耗的电能

Q1＝Ir·

在辐条OP转过60°～120°的过程中，仅OP处在磁场中，电路的感应电动势为

E′＝BL2ω

电路的总电阻为R′＝r＋＝r

由闭合电路的欧姆定律可得，电路的总电流为

I′＝＝

通过LED灯的电流I2＝I′＝

LED灯消耗的电能Q2＝Ir·

圆环每旋转一周，通过LED灯的电流发生三次周期性变化

故Q＝3×(Q1＋Q2)＝。

答案　(1)　(2)