学易金卷：2020-2021学年高二物理上学期期末测试卷02（新教材人教版2019）

学易金卷：2020-2021学年高二物理上学期期末测试卷（新教材通用）

卷二

考试范围：必修第三册、选择性必修第一册和第二册第1、2章

第Ⅰ卷（选择题，共40分）

一、选择题（本题共12小题，共40分．在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，每小题3分；第9～12题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分）

1.（2021·湖南省长郡中学师大附中长沙一中联合体高三上学期12月月考）静电场方向平行于轴，其电势随的分布可简化为如图所示的曲折线。一质量为、带电量为的粒子（不计重力），以初速度从点进入电场，沿轴正方向运动。下列叙述正确的是（　　）

A. 粒子从运动到的过程中速度逐渐增大

B. 粒子从运动到的过程中，电势能先减小后增大

C. 粒子运动到处时的动能为

D. 假如粒子改为在处由静止释放，则粒子运动到时速度最大，运动到时时速度为0

【答案】C

【解析】

A．粒子从O运动到x1的过程中，电势不变，电场力不做功，粒子的速度不变， A错误；

B．粒子从运动到的过程中，电势不断降低，根据正电荷在电势高处电势能大，可知，粒子的电势能不断减小， B错误；

C．粒子从O运动到x4的过程中，根据动能定理得

可得，粒子运动到x4处时的动能

C正确；

D．假如粒子改为在x1处由静止释放，粒子从x1运动到x3的过程中，电势能减小，动能增大。从x3运动到x4的过程中，电势能增大，动能减小，所以粒子运动到x3时速度最大，粒子运动到时x3时速度不为0，D错误。

故选C。

2.（2021·河北省邢台市二中高三上学期12月月考）如图为一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时的波形图，此时质点Q从平衡位置向y轴负方向运动，当t=3.5s时，质点Q恰好第2次到达波峰。下列判断正确的是（　　）

A. 质点P的振动方程为y=10sinπt(cm) B. t=1s时质点P从x=1m运动到x=－1m

C. 波的传播速度大小为4m/s D. 波沿x轴正方向传播

【答案】A

【解析】

质点Q在时向y轴负方向运动，则波沿x轴负方向传播；当时，质点Q恰好第2次到达波峰，则

解得

根据图象可得该波的波长为，则波速

质点只在平衡位置附近上下振动，由图象可知，振幅为，则

P质点的振动方程为

故选A。

3.（2021·重庆市南开中学高三上学期12月月考）如图所示，电路中电源的电动势为E，内电阻为r，开关S闭合后，滑动变阻器R的滑动片P向右移动的过程中，不考虑灯泡阻值的变化，以下说法正确的是（　　）

A. 灯L2、L3变暗，灯L1变亮

B. 电源效率变小

C. 内阻r消耗的功率变小

D. 电源输出功率增加

【答案】B

【解析】

A．开关S闭合后，滑片P向右移动的过程中，滑动变阻器接入电路中电阻R变小，所以电路中总电阻变小，由闭合电路欧姆定律

可知电路总电流变大，所以灯L1变亮，根据欧姆定律可得

所以电源内电压和灯泡L1的电压都变大，所以并联电路部分的总电压变小，对于灯L2有

由于灯L2的电压变小，所以电流变小，所以灯L2变暗。由并联电路电流规律可知灯L2和灯L3的电流之和等于总电流

由于变大，变小，所以变大，所以灯L3变亮，选项A错误；

B．由电源效率定义可知电源效率为

由题意可知变小，所以电源效率变小，选项B正确；

C．电源内电压变大，电路总电流变大，根据

可知电源内阻r消耗的电功率变大，选项C错误；

D．由外电路总电压与电源内电压之和等于电源电动势E可知，外电压变小，所以电源输出功率

由于变小、变大，所以电源输出功率如何变化无法判断，选项D错误。

故选B。

4.（2020·山东省潍坊市一中高三下学期3月检测）关于机械波的特性，下列说法正确的是（　　）

A. 只有波长比障碍物的尺寸小或相差不多的时候才会发生明显的衍射现象

B. 火车鸣笛时向我们驶来，听到的笛声频率将比声源发出的频率低

C. 向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血液的速度，这种方法应用的是多普勒效应

D. 只要是性质相同的波，都可以发生干涉

【答案】C

【解析】

A．只有波长比障碍物的尺寸大或相差不多的时候才会发生明显的衍射现象，所以A错误；

B．火车鸣笛向我们驶来时，间距变小，则我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高，所以B错误；

C．向人体发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血液的速度，这种方法应用的是多普勒效应，所以C正确；

D．产生干涉的两个条件是：两列波的频率必须相同，两个波源的相位差必须保持不变。所以D错误。

故选C。

5.（2020·山东省临沂市高三上学期期末）物理老师在课堂上做了一个演示实验：让某特制的一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖（玻璃较厚），经折射分成两束单色光a、b，下列说法正确的是（　　）

A. a光光子的能量小于b光光子的能量

B. 若增大入射角i，则a光可能先消失

C. 进行双缝干涉实验，在其他条件相同的情况下，a光条纹间距大于b光条纹间距

D. 在玻璃砖中，a光的波长比b光的波长短

【答案】D

【解析】

A．由折射率的定义式可知

通过比较a光折射率大，频率大，光子的能量大于b光光子的能量，故A错误；

B．从空气射向玻璃不可能发生全反射，增大入射角i，当入射角为直角时，a光、b光同时消失，故B错误；

C．进行双缝干涉实验，在其他条件相同的情况下，条纹间距 a光频率大，波长短，条纹间距小于b光条纹间距，故C错误；

D．光线通过玻璃砖比较折射角，可知a光折射率大，频率大，波长短，故D正确。

故选D。

6.（2021·河北省邢台市二中高三上学期12月月考）电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的杀伤武器．如图为电磁轨道炮的原理示意图，图中虚线表示电流方向，磁场垂直于轨道平面．下列说法正确的有

A. 磁场的方向可能垂直于轨道向上

B. 改变电流的方向不影响炮弹的发射方向

C. 磁场的强弱与炮弹的速度无关

D. 电流越大，炮弹的最大速度越大

【答案】D

【解析】

A．根据左手定则可知，磁场的方向垂直于轨道向上时，安培力向左，选项A错误；

B．改变电流的方向，则安培力方向改变，选项B错误；

CD．根据安培力公式F=BILsinα知，磁场的强弱、电流的大小与安培力有关，而安培力做功与炮弹速度有关，则电流越大，炮弹的最大速度越大，选项C错误、D正确

7.（2021·重庆市南开中学高三上学期12月月考）如图所示，竖直平面内光滑轨道末端与光滑水平桌面相切，小滑块B静止在轨道的最低点。现将滑块从轨道的最高点无初速度释放。已知图中H=5m，mB=3mA，重力加速度g=10m/s2，则A、B碰后小滑块B的速度大小可能是（　　）

A. 2.5m/s B. 5.5m/s C. 8.5m/s D. 11.5m/s

【答案】A

【解析】

滑块A下滑过程，由机械能守恒定律得

解得

若两个滑块发生的是弹性碰撞，取向右为正方向，由动量守恒定律和机械能守恒定律得

解得

若两个滑块发生的是非弹性碰撞，由动量守恒定律得

解得

所以碰后小滑块B的速度大小范围为

故选A。

8.（2020·山东省莱芜市一中高三下学期3月月考）如图所示，在光滑绝缘水平面上,有一矩形线圈以一定的初速度进入匀强磁场区域,线圈全部进入匀强磁场区域时,其动能恰好等于它在磁场外面时的一半,设磁场区域宽度大于线圈宽度,则(  )

A. 线圈恰好在完全离开磁场时停下

B. 线圈在未完全离开磁场时即已停下

C. 线圈磁场中某个位置停下

D. 线圈能通过场区不会停下

【答案】D

【解析】

线圈出磁场时的速度小于进磁场时的速度，安培力，知出磁场时所受的安培力小于进磁场时所受的安培力，根据动能定理，由于进磁场时安培力做功大于出磁场时安培力做功，则出磁场时动能的变化量小于进磁场时动能的变化量，进磁场时其动能恰好等于它在磁场外面时的一半，知出磁场后，动能减小量小于在磁场外面的一半，故不为零，还有动能，将继续运动，不会停下来，D正确．ABC错误。

故选D

9.（2021·山东省青岛市二中分校高三上学期11月期中）光滑绝缘水平面上固定两个等量点电荷，它们连线的中垂线上有A、B、C三点，如图甲所示．一质量m=1g的带正电小物块由A点静止释放，并以此时为计时起点，沿光滑水平面经过B、C两点（图中未画出），其运动过程的v-t图像如图乙所示，其中图线在B点位置时斜率最大，根据图线可以确定(    )

A. 中垂线上B点电场强度最大

B. 两点电荷是负电荷

C. B点是连线中点，C与A点必在连线两侧

D.

【答案】AD

【解析】

A．根据v-t图象的斜率表示加速度，知小物块在B点的加速度最大，所受的电场力最大，所以中垂线上B点电场强度最大，A正确；

B．小物块从B到C动能增大，电场力做正功，小物块带正电，可知两点电荷是正电荷，B错误；

C．中垂线上电场线分布不是均匀，B点不在连线中点，C错误；

D．根据动能定理得A→B有：

；

B→C有

，

对比可得，D正确。

故选AD。

10.（2021·内蒙古开鲁县一中高三上学期12月月考）如图所示，电源电动势和内阻分别为E和r，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片由左端向右端滑动时(不考虑灯丝电阻随温度的变化情况，电压表为理想电表)，下列说法正确的是（    ）

A 小灯泡L1变暗

B. 电压表读数变大

C. 小灯泡L2变暗

D. 电容器所带电荷量增加

【答案】BC

【解析】

ABC.由图可知，灯泡L1与滑动变阻器并联后与L2串联；将滑动变阻器的滑片由左端向右滑动时，变阻器接入电路的电阻增大，变阻器与灯L1并联的电阻增大，外电路总电阻增大，路端电压增大，电压表的读数变大，由闭合电路欧姆定律可知，流过电源的电流减小，灯泡L2变暗，灯泡L1的电压

U1=E-I（r+RL2）

增大，灯泡L1变亮，故A错误，B、C正确。

D.由于电容器两端电压减小，由Q=CU可得电容器中的电量减小；故D错误。

11.（2021·浙江省山水联盟高三上学期12月月考）笔记本电脑趋于普及，电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件．当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作；当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态．如图，一块宽为a、长为c的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速度为v．当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向上的匀强磁场中，于是元件的前、后表面间出现电压U，以此控制屏幕的熄灭．则关于元件的说法正确的是（　　）

A. 前表面的电势比后表面的低

B. 前、后表面间的电压U与v无关

C. 前、后表面间的电压U与c成正比

D. 自由电子受到的洛伦兹力大小为

【答案】AD

【解析】

A．由题图可知，电流方向向右，则电子向左定向移动，由左手定则判定，电子所受的洛伦兹力方向指向前表面，则前表面积累了电子，因此前表面的电势比后表面的低，A正确；

BC．当电子所受的电场力与洛伦兹力平衡时，电子不在发生偏转，此时前、后表面的电压达到稳定，因此有

eE=eBv   

又

解得

U=Bav

显然前、后表面的电压U与电子定向移动速度v成正比，与元件的宽度a成正比，与元件的长度c无关，BC错误；

D．当自由电子稳定时，受到的洛伦兹力与电场力大小相等，即

D正确。

故选AD。

12.（2020·河北省新集中学高三下学期第一次月考）如图甲所示，两个弹性球A和B放在光滑的水平面上处于静止状态，质量分别为m1和m2其中m1=1kg．现给A球一个水平向右的瞬时冲量，使A、B球发生弹性碰撞，以此时刻为计时起点，两球的速度随时间变化的规律如图乙所示，从图示信息可知

A. B球的质量m2=2kg

B. 球A和B在相互挤压过程中产生的最大弹性势能为4.5J

C. t3时刻两球的动能之和小于0时刻A球的动能

D. 在t2时刻两球动能之比为Ek1︰Ek2=1︰8

【答案】AD

【解析】

A和B球在碰撞过程中满足动量守恒，因此由代入数据有，A正确；球A和球B在共速的时候产生的弹性势能最大，因此，B错误；因为是弹性碰撞，t3时刻两个小球分离后没有能量损失，因此时刻球A的动能和时刻两个球的动能之和相等，C错误；从碰撞到时刻小球满足动量守恒和机械能守恒，因此有和，联立解得，故此时两个球的动能之比，D正确．

第Ⅱ卷（实验题和计算题，共60分）

二、实验题（本题共2小题，共14分）

13.（2021·重庆市南开中学高三上学期12月月考）某次用10分度游标卡尺测量物体时，不小心使部分刻度被污迹遮住了，如图所示，则该次测量的读数为______cm。

【答案】2.98

【解析】

[1]主尺上的3.7cm的刻度线与游标尺的第8条刻度线对齐了，而游标尺上第8条刻度线与第0条刻度线距离8×0.9mm=7.2mm，则该次测量的读数为3.7cm-7.2mm=2.98cm。

14.（2021·重庆市南开中学高三上学期12月月考）某兴趣小组为了测量一“3V，1.5W”小灯泡伏安特性曲线，找到了如下器材：

电流表A1（量程600mA，内阻约5Ω）；

电流表A2（量程3A，内阻约0.1Ω）；

电压表V1（量程3V，内阻约3kΩ）；

电压表V2（量程15V，内阻约200kΩ）；

滑动受阻器R1（阻值0-5Ω，额定电流1A）；

滑动受阻器R2（阻值0-100Ω，额定电流2A）；

滑动变阻器R3（阻值0-1kΩ，额定电流300mA）；

直流电源（电动势5.0V，内阻不计）。

（1）在该实验中，电流表应选择______（填“A1”或“A2”），电压表应选择______（填“V1”或“V2”），滑动变阻器应选择______（填“R1”、“R2”或“R3”）。

（2）在该实验的电路连接中，应该使用电流表______（填“外接法”或“内接法”），控制电路部分应该使用滑动变阻器的______（填“限流式”或“分压式”）连接法。

（3）如图是某同学根据在实验中测出的数据，在方格纸上作出的伏安特性曲线图。若将该灯泡与一个10.0Ω的定值电阻串联，直接接在题中提供的电源两端，请估算该小灯泡的实际功率P=______W（保留两位有效数字）。

【答案】    (1). A1    (2). V1    (3). R1    (4). 外接法    (5). 分压式    (6). 0.49W

【解析】

（1）[1] 根据可知，小灯泡的额定电流为0.5A，故电流表应选择A1；

[2] 小灯泡的额定电压为3V，电压表应选择V1；

[3] 本实验中滑动变阻器应采用分压式接法，为了操作方便，滑动变阻器应选R1。

（2）[4] 小灯泡的电阻远小于电压表的电阻，所以电流表应该用外接法；

[5] 要求电压从零连续可调，所以滑动变阻器应该用分压式接法。

（3）[6] 将定值电阻看成电源的内阻，则电源电动势为5.0V，内阻为10.0Ω，在灯泡I−U图象坐标系内作出电源的I−U图象如下图所示

两条图象的交点即为此时小灯泡两端的电压和流过的电流，由图示图象可知，灯泡两端电压约为1.35V，通过灯泡的电流约为0.36A，则小灯泡实际功率为

三、计算题（本题共4小题，共46分．解答应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，只写出最后答案的不得分．有数据计算的题，答案中必须写出明确的数值和单位）

15.（2021·河北省邢台市二中高三上学期12月月考）如图所示，一束质量为m、电荷量为q的粒子，恰好沿直线从两带电平行板正中间通过，沿圆心方向进入右侧圆形匀强磁场区域，粒子经过圆形磁场区域后，其运动方向与入射方向的夹角为θ(弧度)．已知粒子的初速度为v0，两平行板间与右侧圆形区域内的磁场的磁感应强度大小均为B，方向均垂直纸面向内，两平行板间距为d，不计空气阻力及粒子重力的影响，求：

(1)两平行板间的电势差U；

(2)粒子在圆形磁场区域中运动的时间t；

(3)圆形磁场区域的半径R．

【答案】(1)U=Bv0d；（2）；（3）R=

【解析】

（1）由粒子在平行板间做直线运动可知洛伦兹力和电场力平衡，可得两平行板间的电势差．

（2）在圆形磁场区域中，洛伦兹力提供向心力，找到转过的角度和周期的关系可得粒子在圆形磁场区域中运动的时间．

（3）)由几何关系求半径R．

(1)由粒子在平行板间做直线运动可知，Bv0q=qE，平行板间的电场强度E=，解得两平行板间的电势差：U=Bv0d

(2)在圆形磁场区域中，由洛伦兹力提供向心力可知：

Bv0q=m

同时有T=

粒子在圆形磁场区域中运动的时间t=T

解得t=

(3)由几何关系可知：r=R

解得圆形磁场区域的半径R=

16.（2020·安徽省亳州市二中高三下学期测试1）如图甲所示，足够长的两金属导轨水平平行固定，两导轨间距为，电阻不计，且处在竖直向上的磁场中，完全相同的导体棒垂直放置在导轨上，并与导轨接触良好，两导体棒的间距也为，电阻均为，开始时磁场的磁感应强度按图乙所示的规律变化，当时导体棒刚好要滑动，已知，滑动摩擦力等于最大静摩擦力．

（1）求每根导体棒与导轨间的滑动摩擦力的大小及内整个回路中产生的焦耳热．

（2）若保持磁场的磁感应强度不变，用一个水平向右的力拉导体棒，使导体棒由静止开始做匀加速直线运动，力的变化规律如图丙所示，则经过多长时间导体棒开始滑动?每根导体棒的质量为多少？

（3）当（2）问中拉力作用时间为4s时，求两棒组成的系统的总动量．

【答案】（1）（2）（3）

【解析】

（1）开始时磁场的磁感应强度均匀变化，则回路中产生的感应电动势为：

则电路中的电流为：

当时：

0.8s内整个回路中产生的焦耳热为：

（2）对b棒，根据牛顿第二定律有：,

即：

结合图像的纵轴截距和斜率可得：

解得：

当导体棒a刚好要滑动时有：

解得：

此时导体棒b运动的时间为：

（3）当导体棒滑动后的2s内，两棒受到的安培力等大反向，对系统，

根据动量定理有：

由题图丙图像与时间轴所围面积的意义可知：

则：

17.（2021·重庆市南开中学高三上学期12月月考） 已知一列简谐横波沿x轴传播，两图中A=10cm。图1为t=2s时的波形图，图2为横坐标x=2m的质元的振动图像，求：

(1)波的传播方向及波速；

(2)横坐标x=3m的质元在t=15s时的y坐标。

【答案】(1)沿x轴负方向传播，1m/s；(2)0

【解析】

(1)由图2可知x=2m的质元2s后将向-y方向振动，故波的传播方向沿x轴负方向传播；由图可知T=4s，，则波速为

(2)t=15s时的波形与t=3s时的波形相同，即图1所示时刻之后1s，则可知x=3m的质元的y坐标为0

18.（2021·福建省福清西山学校高三上学期12月月考）如图，某三棱镜的横截面为等腰直角三角形ABC，BC长度为d，O为BC中点．在ABC所在平面内，光线PO垂直BC边入射，恰好在AB边界发生全反射．

(1)求该三棱镜的折射率；

(2)保持光线PO入射点O不变，入射方向逐渐向CO方向偏转，求AB边有光线射出的区域宽度．

【答案】（1） （2）

【解析】

（1）光线PO恰好在AB边界发生全反射，临界角C=45°，  

设三棱镜的折射率为n，根据折射定律有： ；  

解得折射率      

（2）光线PO垂直BC边入射的光线，进入棱镜后在AB边上的E点发生全反射．光线PO入射方向逐渐转向CO方向时，光线从棱镜的出射点对应由E点逐渐向B点移动．当光线几乎沿CO方向入射时，光线折射后沿OD方向，由折射定律有

解得

由几何关系得：OE=OB=               

光线出射区域的宽度   

解得区域宽度DE=