2021-2022学年河北省衡水市深州市长江中学高二（上）期末物理试卷（含答案解析）

2021-2022学年河北省衡水市深州市长江中学高二（上）期末物理试卷

1.     如图，可以将电压升高供给电灯的变压器是(    )

A.  B.
C.  D.

2.     下列说法中正确的是(    )

A. 物体的质量大，动量一定大 B. 物体的动能大，则动量一定大
C. 物体的动量变化，动能一定变化 D. 物体的运动状态改变，则动量一定改变

3.     如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁。如果在磁铁的下端的水平桌面上放一个固定的闭合线圈，并使磁极上下振动。磁铁在向下运动的过程中，下列说法正确的是(    )

A. 线圈给它的磁场力始终向上
B. 线圈给它的磁场力先向上再向下
C. 线圈给它的磁场力始终向下
D. 线圈给它的磁场力先向下再向上

4.     关于电磁波，下列说法中正确的是(    )

A. 变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场
B. 麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在
C. 只有随时间均匀变化的磁场才能产生的电场
D. 电磁波和机械波一样能在各种环境下传播

5.     一质量为1kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动，F随时间t变化的图线如图所示，则(    )

A. 时，物块的速率为
B. 时，物块的动量大小为
C. 前3s内合外力冲量大小为
D. 前4s内动量的变化量大小为0

6.     一个带电粒子沿垂直于磁场方向射入匀强磁场中，由于使沿途空气电离而使粒子的动能逐渐减小，轨迹如图所示．下列有关粒子的运动方向和所带电性的判断正确的是(    )

A. 粒子由a向b运动，带正电 B. 粒子由a向b运动，带负电
C. 粒子由b向a运动，带正电 D. 粒子由b向a运动，带负电

7.     2021年9月24日，中国用长征5号运载火箭成功将太空飞船货物仓送入预定轨道。运载火箭点火时向下喷气，会对地面产生冲力。假设火箭喷气口的横截面积为s，喷出气体的速度为相对于地面，气体垂直射向地面后，竖直速度变为零，已知气体的密度为，重力加速度大小为g，忽略气体自身重力，则气体对地面的平均冲力是(    )

A.  B.  C.  D.

8.     据世界卫生组织事故调查显示，大约的交通事故与酒后驾驶有关，酒后驾驶已经被列为车祸致死的主要原因，如图是酒精测试仪的电路，当开关闭合时是定值电阻。已知酒精气体的浓度越大，酒精气体传感器的电阻越小，则对酗酒者进行测试时(    )

A. 通过酒精气体传感器的电流变小 B. 电压表示数变大
C. 定值电阻的功率变大 D. 电压表示数变小

9.     如图所示，一束电子从孔a沿ab方向射入正方形容器的匀强磁场中，不计电子重力及其相互作用，其中一部分从c孔射出，一部分从d孔射出，则从c、d两孔射出的电子(    )

A. 在容器中运动的时间比为1：2
B. 在容器中运动的时间比为2：1
C. 在容器中运动的轨迹半径之比为2：1
D. 在容器中运动的轨迹半径之比为1：2

10. 如图所示，光滑水平面上静置一质量为M的木板，由一轻弹簧连在墙上，有一质量为m的子弹以速度水平射入木块并留在其中此过程时间不计，从子弹开始射入木块到木块第一次回到原来位置的过程中，下列说法正确的是(    )

A. 木块的最大速度为
B. 子弹、木块、弹簧系统损失的机械能为
C. 子弹损失的机械能为
D. 墙对弹簧的冲量大小为

11. 如图所示为“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置．闭合开关后，导体棒AB、灵敏电流计G、开关S、导线组成闭合电路．当导体棒AB 静止不动时，灵敏电流计指针______填“会”或“不会”偏转；AB 棒向右运动时灵敏电流计______填“会”或“不会”偏转；AB 棒向上运动时灵敏电流计______填“会”或“不会”偏转．
12. 如图所示，某同学用“碰撞实验器”验证动量守恒定律完成以下问题：
    
    图甲中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时，先让入射小球A多次从斜面上S位置由静止释放，找到其平均落地点的位置，测量平抛射程，然后把被碰小球B静置于水平轨道末端，再将入射小球A从S位置由静止释放，与被碰小球B相碰，并多次重复，分别找到A、B相碰后平均落地点的位置，测量平抛射程、，已知A、B两小球的质量分别为、，若两球碰撞前后动量守恒，其表达式可表示为______；用题给字母表示
    碰撞后B球的水平射程如乙图所示应取为______
    实验中，必须测定的物理量或满足的条件有______；
    A.斜面必须是光滑的
    B.A的质量必须大于B的质量
    C.A和B的大小必须相同
    D.测定小球A释放点S到水平轨道的高度差h
    E.测定水平轨道到地面的高度差H
13. 如图所示，直线MN上方为磁感应强度为B的足够大的匀强磁场．一电子质量为m、电荷量为以v的速度从点O与MN成角的方向射入磁场中，求：
    电子从磁场中射出时距O点多远？
    电子在磁场中运动的时间为多少？
14. 如图甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的左端接一只小灯泡，线圈所在空间内存在与线圈平面垂直且均匀分布的磁场。已知线圈的匝数匝、总电阻、所围成矩形的面积，小灯泡的电阻，磁感应强度随时间按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为，其中为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期，不计灯丝电阻随温度的变化。求：
    
    线圈中产生感应电动势的最大值；
    小灯泡消耗的电功率；
    在磁感应强度变化的时间内，通过小灯泡的电荷量。
15. 一质量为m的烟花弹获得动能E后，从地面竖直升空。当烟花弹上升的速度为零时，弹中火药爆炸将烟花弹炸为质量相等的两部分，两部分获得的动能之和也为E，且均沿竖直方向运动，爆炸时间极短，重力加速度大小为g，不计空气阻力和火药的质量。求
    烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间；
    爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度。
    

答案和解析

1.【答案】B 

【解析】解：A，C为恒定电流变压器不能变压，则A、C错误
B、D升压变压器要求副线圈的匝数高于原线圈的匝数，则B正确，D错误
故选：B
由变压比等于匝数比可知升压变压器为副线圈匝数要高于原线圈的匝数．变压器不能用于恒定电流．
掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系，明确变压器不能用于恒定电流．
 

2.【答案】D 

【解析】解：A、动量，物体的质量m大，动量不一定大，故A错误；
B、动量大小，物体的动能Ek大，动量P不一定大，故B错误；
C、动量是矢量，动量的方向发生变化，物体的动量发生变化；物体得动量变化，动能不一定变化，例如物体做匀速圆周运动，物体的动量发生变化但动能不变，故C错误；
D、物体的运动状态改变，速度v发生变化，物体的动量一定改变，故D正确。
故选：D。
物体的动量，动量是矢量；根据动量的定义式与动量大小与动能的关系分析答题。
本题考查了动量与动能问题，本题难道不是，是一道基础题，掌握基础知识是解题的前提，应用基础知识即可解题；平时要注意基础知识的学习与积累。
 

3.【答案】A 

【解析】解：根据楞次定律的“来拒去留”，则当磁铁在向下运动的过程中，线圈产生感应电流，形成感应磁场，从而阻碍磁铁的向下运动，则线圈给它的磁场力始终向上，故A正确，BCD错误；
故选：A。
利用楞次定律的相对运动角度分析“来拒去留”，即可一一判定求解。
本题巧妙的考查了楞次定律的应用，只要记住“来拒去留”，同时理解“增反减同”这一规律，此类题目难度不大。
 

4.【答案】B 

【解析】解：AC、根据麦克斯韦的电磁场理论可知，均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，周期性变化的电场周围产生同频率周期性变化的磁场；只要磁场变化，就会在周围空间激发电场，均匀变化的磁场会产生恒定的电场，故AC错误；
B、麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹通过电火花实验证实了电磁波的存在，故B正确；
D、电磁波的传播不需要介质，机械波传播需要介质，机械波不能在真空中传播，故D错误。
故选：B。
根据麦克斯韦的电磁场理论判断；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证实了电磁波的存在；电磁波的传播不需要介质，机械波传播需要介质。
本题考查了麦克斯韦电磁场理论以及与机械波的区别，要求学生对这部分知识要重视课本，强化理解并记忆。
 

5.【答案】C 

【解析】解：A、根据动量定理，代入数据，，解之可得：，故A错误。
B、根据动量定理，代入数据，，解之可得：，故B错误。
C、根据冲量定义：，故C正确。
D、根据冲量定义可知前4秒的冲量：，根据可知，动量变化量不为零。故D错误。
故选：C。
对于不同的时间段，分别计算冲量，再应用动量定理，即可求出相关物理量。
考查动量定理的基础应用。在解题时留意动量时矢量，求动量变化量时要使用矢量的减法。
 

6.【答案】D 

【解析】解：据题意，带电粒子沿垂直于磁场方向射入匀强磁场，粒子的能量逐渐减小，速度减小，则由公式得知，粒子的半径应逐渐减小，由图看出，粒子的运动方向是从b到a。
在b处，粒子所受的洛伦兹力指向圆心，即斜向左上方，由左手定则判断可知，该粒子带负电。
故选：D。
带电粒子沿垂直于磁场方向射入匀强磁场，粒子的能量逐渐减小，速度减小，则半径减小，即可由轨迹分析粒子入射的方向．由左手定则判断电荷的电性．
本题只要掌握带电粒子在磁场中匀速圆周运动的半径和左手定则就能正确解答．
 

7.【答案】A 

【解析】解：设时间内火箭喷出气体的质量为，则
以此时间内喷出的气体为研究对象，设地面对气体的作用力为F，取喷出气体速度的方向为正方向，由动量定理得：

联立解得：
由牛顿第三定律知，气体对地面的冲击力为：，故A正确，BCD错误。
故选：A。
以此时间内喷出的气体为研究对象，由动量定理以及牛顿第三定律求得气体对地面的冲击力。
本题以中国用长征5号运载火箭成功将太空飞船货物仓送入预定轨道为背景，考查了动量定理在实际问题中的应用，解决此题的关键是要正确选择研究对象。
 

8.【答案】BC 

【解析】解：ABD、当酒精气体的浓度变大时，酒精气体传感器的电阻变小，总电阻变小，根据闭合电路欧姆定律可知，电流变大，即通过酒精气体传感器的电流变大，两端电压变大，故电压表示数变大，故AD错误，B正确；
C、定值电阻两端的电压变大，根据功率公式可知，消耗的功率变大，故C正确。
故选：BC。
酒精测试仪中有酒精气体传感器，当酒精气体的浓度变化时，电阻变化，总电阻变化，则总电流也变化，导致两端电压变化。
根据闭合电路欧姆定律结合功率公式分析。
此题考查了闭合电路欧姆定律的相关知识，酒精气体传感器的电阻变化，运用闭合电路殴姆定律可得电流，电压及功率的变化情况。
 

9.【答案】AC 

【解析】解：AB、电子圆周运动的周期相同，从c孔射出的电子在磁场中运动时间为，从d孔射出的电子在磁场中运动时间为，即在容器中运动的时间比为1：2，故A正确，B错误；
CD、电子在磁场中做匀速圆周运动，从c孔射出的电子轨迹圆半径为正方形的边长L，从d孔射出的电子轨迹圆半径为，即轨迹半径之比为2：1，故C正确，D错误；
故选：AC。
由几何关系可知从两孔射出的粒子的运动半径，则由洛伦兹力充当向心力可得出粒子的半径之比；由周期公式及转过的角度可求得时间之比。
本题为带电粒子在磁场中运动的基本问题，只需根据题意明确粒子的运动半径及圆心即可顺利求解。
 

10.【答案】BD 

【解析】解：A、子弹射入木块过程，取向右为正方向，根据动量守恒定律得：，解得木块的最大速度为，故A错误；
BC、由能量守恒定律知整个系统损失的机械能为：，解得。子弹损失的机械能为：，解得，故B正确，C错误；
D、子弹和木块获得共速后一起压缩弹簧，此后系统机械能守恒，木块回到初始位置时速度大小仍为v，墙对弹簧的冲量即为系统合外力的冲量，设为I，根据动量定理得：，故D正确。
故选：BD。
根据动量守恒定律求出木块的最大速度，根据能量守恒定律求子弹、木块、弹簧系统损失的机械能和子弹损失的机械能，再根据动量定理求出木块含子弹受到的弹簧的冲量，即可得到墙对弹簧的冲量大小。
子弹打击木块是一种常见的物理模型，由于时间极短，内力远大于外力，故系统动量守恒，在力和力的作用时间未知时，运用动量定理是冲量常用的方法，要学会运用。
 

11.【答案】不会  会  不会 

【解析】解：闭合开关后，导体棒AB、灵敏电流计G、开关S、导线组成闭合电路．当导体棒AB 静止不动时，穿过闭合回路的磁通量不变化，电路中没有感应电流，所以灵敏电流计指针不会偏转； AB 棒向右运动时导体棒做切割磁感线运动，闭合回路的磁通量发生变化，有感应电流，所以灵敏电流计会发生偏转； AB 棒向上运动时导体棒运动的方向与磁场的方向平行，回路的磁通量不变，所以没有感应电流产生，灵敏电流计不会偏转．
故答案为：不会，会，不会
根据感产生电流的条件，穿过闭合线圈的磁通量发生变化．
考查了感产生电流的条件，注意什么情况下穿过线圈的磁通量发生变化．
 

12.【答案】   

【解析】解：设碰撞前A的速度为，碰撞后A的速度为，碰撞后B的速度为，
两球碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：，
小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，
上式两边同时乘以t得：，则；
由图乙所示可知，刻度尺分度值为cm，由图示可知，刻度尺示数为；
、只要入射球从斜槽的同一位置由静止释放，入射球到达斜槽轨道末端速度相同，斜面不必光滑，故A错误；
B、为防止两球碰撞后入射球A反弹，A的质量必须大于B的质量，故B正确；
C、为保证两球发生对心正碰，A和B的大小必须相同，故C正确；
D、从同一位置由静止释放小球A，即可保证每次到达水平轨道末端的速度大小相等，不用测定小球A释放点S到水平轨道的高度差h，故D错误；
E、两小球平抛过程运动时间相同，不用测定测定水平轨道到地面的高度差H，故E错误；
故选：BC。
故答案为：；均可；。
两球碰撞过程系统动量守恒，应用动量守恒定律可以求出实验需要验证的表达式。
根据图示刻度尺读出其示数。
为防止碰撞后入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，为使两球发生对心正碰，两球大小应相等，根据实验原理与实验注意事项分析答题。
解决本题的关键掌握实验的原理，以及实验的注意事项，在验证动量守恒定律实验中，无需测出速度的大小，可以用水平位移代表速度；根据题意应用动量守恒定律即可解题。
 

13.【答案】解：由左手定则可判断出电子应落在ON之间，根据几何关系可解得圆心角为，
根据得，
则电子出射点距O点的距离等于电子的运动半径，为
电子在磁场中的运动时间应为
答：电子从磁场中射出时距O点为电子在磁场中运动的时间为 

【解析】根据粒子在磁场中运动的半径公式得出半径的大小，结合几何关系求出电子从磁场中射出时距O点的距离．
根据粒子在磁场中运动的周期公式，结合圆心角的大小，根据求出电子在磁场中运动的时间．
解决本题的关键掌握带电粒子在磁场中运动的半径公式和周期公式，结合几何关系进行求解，掌握圆心、半径的确定方法．
 

14.【答案】解：由图象知，线圈中产生的交变电流的周期为：
所以感应电动势的最大值为：
代入数据解得：；
电流的最大值为：
代入数据解得：；
电流有效值为：，
小灯泡消耗的电功率为：；
在时间内，根据法拉第电磁感应定律得，电动势的平均值为：
平均电流为：
流过灯泡的电荷量为：。
答：线圈中产生感应电动势的最大值为；
小灯泡消耗的电功率为；
在磁感应强度变化的时间内，通过小灯泡的电荷量为。 

【解析】根据图象读出周期T，由公式求出线圈中产生感应电动势的最大值；
根据欧姆定律求出电流的最大值，再求出电流的有效值，由电流的有效值求解小灯泡消耗的电功率；
根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电流的公式求解时间内，通过小灯泡的电荷量。
本题主要是考查正弦交流电的最大值和有效值，知道求解交变电流的电功率时要用有效值，求解通过R的电荷量时要用平均值。
 

15.【答案】解：设烟花弹的初速度为则有：
得：
烟花弹从地面开始上升的过程中做竖直上抛运动，则有：
得：
烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸上升的高度为：
对于爆炸过程，取竖直向上为正方向，由动量守恒定律得：
。
根据能量守恒定律得：。
联立解得：
爆炸后烟花弹向上运动的部分能继续上升的最大高度为：
所以爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度为：
答：
烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间是；
爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度是。 

【解析】烟花弹从地面开始上升的过程中做竖直上抛运动，由速度时间公式求上升的时间。
研究爆炸过程，由动量守恒定律和能量守恒定律结合求爆炸后瞬间两部分的速度，再由运动学求最大高度。
分析清楚烟花弹的运动过程，把握每个过程的物理规律是解题的关键。要知道爆炸过程内力远大于外力，系统遵守两大守恒定律：动量守恒定律与能量守恒定律，解题时要注意选择正方向。