学易金卷：2020-2021学年高二物理上学期期末测试卷04（新教材人教版2019）

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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）卷四考试范围：必修第三册第11、12、13章、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.（2020·四川省宜宾市叙州区一中高三高三下学期适应性考试一）.2018年11月16日第26届国际计量大会通过“修订国际单位制”决议，正式更新包括国际标准质量单位“千克”在内的4项基本单位定义.研究发现，声音在空气中的传播速度与空气的密度以及压强有关，k为无单位的常数.下列关于空气中声速的表达式中可能正确的是（  ）A.  B.  C.  D. 【答案】A【解析】传播速度v的单位m/s，密度ρ的单位kg/m3，压强p的单位Pa=N/m2=kg/（m•s2），则的单位为，与v的单位相同，可能正确，故A正确．的单位为 =m2/s2，与v的单位不同，不可能，故B错误．的单位与的单位互为倒数，为s/m，与v的单位不同，不可能，故C错误．的单位为=kg/（m4•s2），与v的单位不同，不可能，故D错误．故选A． 2.（2020·湖北省武汉市武昌区高三下学期6月调研一）真空中两个点电荷Q1、Q2分别固定于x轴上x1＝0和x2＝4a的两点，在它们的连线上场强E与x关系如图所示(取x轴正方向为场强正方向，无穷远处为电势零点)，以下判断正确的是(  )A. Q1、Q2都带正电B. Q1与Q2的电荷量之比是1:3C. x轴上a处的电势小于零D. 正点电荷q在x轴上2a处的电势能比在3a处的小【答案】C【解析】A.根据图像可知，0-a为x轴负向，a-4a为x轴正向，所以Q1、Q2都带负电，故A错误；B.因为x=a处场强为零，根据可知Q1与Q2的电荷量之比是1:9，故B错误；C.由于两个电荷都带负电，取无穷远处为电势零点时，电场中各点的电势都小于零，所以x轴上a处的电势小于零，故C正确；D.正点电荷从2a处运动到3a处电场力做正功，电势能减小，故D错误．3.（2020·江苏省常熟中学高三下学期适应性测试）测定电子的电荷量的实验装置示意图如图所示，置于真空中的油滴室内有两块水平放置的平行金属板并分别与电压为的恒定电源两极相连，板的间距为．现有一质量为的带电油滴在极板间匀速下落，已知元电荷、重力加速度，则（   ）A. 油滴中电子的数目为B. 油滴从小孔运动至过程中，电势能增加C. 油滴从小孔运动至过程中，机械能增加D. 若将极板向下缓慢移动一小段距离，油滴将加速下降【答案】B【解析】带电油滴在极板间匀速下落，故受力平衡，则有；所以，油滴带电荷量,所以电子的数目为,故A错误．油滴下降过程中，电场力方向向上，那么，电场力做的功为，电势能增加mgd，故B正确；机械能减少，故C错误．若将极板M向下缓慢移动一小段距离，d减小，那么，电场力增大，合外力竖直向上，油滴将减速下降，故D错误；所以选择B.4.（2020·黑龙江大庆中学高三下学期4月开学考试）在如图所示的图像中，直线为某一电源的路端电压与电流的关系图像，直线为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源与电阻R组成闭合电路。由图像判断错误的是A. 电源的电动势为3 V，内阻为0.5ΩB. 电阻R的阻值为1ΩC. 电源的效率为80%D. 电源的输出功率为4 W【答案】C【解析】A．根据闭合电路欧姆定律得：U=E-Ir当I=0时，U=E，由读出电源的电动势E=3V，内阻等于图线的斜率大小，则：A正确；B．根据图像可知电阻：B正确；C．电源的效率：C错误；D．两图线的交点表示该电源直接与电阻R相连组成闭合电路时工作状态，由图读出电压U=2V，电流I=2A，则电源的输出功率为：P出=UI=4WD正确。故选C。5.（2020·甘肃省天水一中高三下学期4月复学诊断）如图所示，在直角三角形区域（含边界）内存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，，，边长，一个粒子源在点将质量为、电荷量为的带正电粒子以大小和方向不同的速度射入磁场，在磁场中运动时间最长的粒子中，速度的最大值是（　　）A.    B.     C.     D. 【答案】A【解析】粒子运动时间最长，则要求圆心角最大；速度最大，则要求运动半径最大，所以粒子沿边进入磁场时满足条件，轨迹如图：根据几何关系可知四边形为正方形，所以粒子运动半径洛伦兹力提供向心力解得A正确，BCD错误。故选A。6.（2020·黑龙江大庆中学高三下学期4月开学考试）如图所示，将直径为d，电阻为R的闭合金属环从匀强磁场B中拉出，这一过程中通过金属环某一截面的电荷量为（ ）A.  B.  C.  D. 【答案】A【解析】金属环的面积：由法拉第电磁感应定律得：由欧姆定律得，感应电流：感应电荷量：q=I△t，解得：故A正确，BCD错误；故选A．7.（2020·山东省烟台市高三下学期高考适应性练习一）如图甲所示，在粗糙的水平地面上静止放置一质量为100kg的木箱。t=0时刻，某同学对其施加水平推力F的作用。已知水平推力F随时间t的变化关系图像如图乙所示，木箱与水平地面之间的动摩擦因数。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2。则t=3s时木箱的速度大小为（　　）A. 2m/s B. 2.5m/s C. 6m/s D. 8m/s【答案】B【解析】由于，由图像可知，从0.5s后木箱才开始运动，0.5s-3s对木箱由动量定理可得由图像可得，外力F的冲量为解得故B正确；故选B。8.（2020·北京市海淀区玉渊潭中学高三下学期4月摸底）如图所示的4种明暗相间的条纹，是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样（黑色部分表示亮纹）．则在下面的四个图中，哪个图是蓝光形成的干涉图样A.  B.  C.  D. 【答案】A【解析】干涉图样的条纹间的距离都是相等的，衍射时最中间的条纹最粗，向两旁依次变细，故A、C是干涉图样，B、D是衍射图样；又由于红光比蓝光的折射率小，频率小，而光速不变，所以红光的波长较长，则蓝光波长较短，所以蓝光形成的干涉图样条纹间的距离较小，所以A是蓝光形成的干涉图样，该题选A． 9.（2020·山东省烟台市高三下学期高考适应性练习一）一列简谐横波沿x轴传播，x轴上x1=1m和x2=4m处质点的振动图像分别如图甲和图乙所示。已知此两质点平衡位置之间的距离小于一个波长，则此列波的传播速率及方向可能是（　　）A. v=3m/s，沿x轴正方向B. v=0.6m/s，沿x轴正方向C. v=0.4m/s，沿x轴负方向D. v=1m/s，沿x轴负方向【答案】AD【解析】若波沿x轴正向传播，则波长为λ=4(x2-x1)=12m则波速若波沿x轴负向传播，则 波长λ=4m则波速则AD正确，BC错误。故选AD。10.（2020·辽宁省锦州市渤大附中育明高中高三下学期开学摸底）如图所示，扇形区域AOC内有垂直纸面向里的匀强磁场，边界OA上有一粒子源S．某一时刻，从S平行于纸面向各个方向射出大量带正电的同种粒子（不计粒子的重力及粒子间的相互作用），所有粒子的初速度大小相同，经过一段时间粒子从边界OC射出磁场．已知∠AOC＝60º，从边界OC射出的粒子在磁场中运动的最长时间等于（T为粒子在磁场中运动的周期），则从边界OC射出的粒子在磁场中运动的时间可能为A.  B.  C.  D. 【答案】CD【解析】粒子在磁场做匀速圆周运动，粒子在磁场中出射点和入射点的连线即为轨迹的弦．初速度大小相同，轨迹半径相同．设OS=d，当出射点D与S点的连线垂直于OA时，DS弦最长，轨迹所对的圆心角最大，周期一定，则由粒子在磁场中运动的时间最长．由此得到：
轨迹半径为：当出射点E与S点的连线垂直于OC时，弦ES最短，轨迹所对的圆心角最小，则粒子在磁场中运动的时间最短．则：SE=由几何知识，三角形O′ES是等边三角形，则得θ=60°，最短时间：所以粒子在磁场中运动时间范围为A．，与结论不相符，选项A错误；B．，与结论不相符，选项B错误；C．，与结论相符，选项C正确；D．，与结论相符，选项D正确；11.（2020·河北省衡水中学高三下学期第7次调研）如图所示，电阻不计、间距为l的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻R。质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上，受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动，外力F与金属棒速度v的关系是F=F0+kv（F0、k是常量），金属棒与导轨始终垂直且接触良好。金属棒中感应电流为i，受到的安培力大小为FA，电阻R两端的电压为UR，感应电流的功率为P，它们随时间t变化图像可能正确的有（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】ABC【解析】设金属棒在某一时刻速度为，由题意可知，感应电动势环路电流为，即安培力为方向水平向左，即两端电压为，即感应电流功率为，即分析金属棒运动情况，由力的合成和牛顿第二定律可得：即加速度因为金属棒从静止出发，所以且，即加速度，加速度方向水平向右。(1)若，即，金属棒水平向右做匀加速直线运动。有，说明，也即是，，，，所以在此情况下A选项符合；(2)若随增大而增大，即随增大而增大，说明金属棒做加速度增大的加速运动，速度与时间呈指数增长关系，根据四个物理量与速度的关系可知B选项符合；(3)若随增大而减小，即随增大而减小，说明金属棒在做加速度减小加速运动，直到加速度减小为0后金属棒做匀速直线运动，根据四个物理量与速度关系可知C选项符合；故ABC正确，D错误。故选ABC。12.（2020·湖北省衡水市枣强中学高三下学期4月第一次模拟）如图所示，空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，一带电液滴从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动的最低点，不计摩擦阻力，则以下说法中正确的是　　A. 液滴一定带正电B. 液滴在C点时的动能最大C. 从A到C过程液滴的电势能增大D. 从C到B过程液滴的机械能增大【答案】BCD【解析】带电液滴由静止开始，在电场力和重力的作用下会向下运动，在运动过程中，带电粒子会受到洛伦兹力，所以粒子会沿逆时针方向偏转，到达C点时，洛伦兹力方向向上，此时粒子具有最大速度，在之后的运动中，粒子的电势能会增加速度越来越小，到达B点时速度为零．除重力以外的力做的功等于机械能的变化量．A、从图中可以看出，带电粒子由静止开始向下运动，说明重力和电场力合力向下，洛伦兹力指向弧内，根据左手定则可知，液滴带负电．故A错误．B、从A到C的过程中，重力正功，而电场力做负功，洛伦兹力不做功，但合力仍做正功，导致动能仍增大，从C到B的过程中，重力做负功，电场力做正功，洛伦兹力不做功，但合力却做负功，导致动能减小，所以滴在C点动能最大．故B正确．C、从A到C过程液滴克服电场力做功，故电势能增加，故C正确．D、除重力以外的力做的功等于机械能的变化量，从C到B的过程中，电场力做正功，洛伦兹力不做功，机械能增大，故D正确．故选BCD．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.（2020·湖南省长郡中学高三下学期第三次适应性考试）某同学利用图甲电路测量自来水的电阻率，其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管，细管上加有阀门K以控制管内自来水的水量，玻璃管两端接有导电活塞(活塞电阻可忽略)，右侧活塞固定，左侧活塞可自由移动，实验器材还有：电源(电动势约为2 V，内阻不可忽略)两个完全相同的电流表A1、A2(量程为3 mA，内阻不计)电阻箱R(最大阻值9 999 Ω)定值电阻R0(可供选择的阻值有100 Ω、1 kΩ、10 kΩ)开关S，导线若干，刻度尺．实验步骤如下：A．测得圆柱形玻璃管内径d＝20 mmB．向玻璃管内注自来水，并用刻度尺测量水柱长度LC．连接好电路，闭合开关S，调整电阻箱阻值，读出电流表A1、A2示数分别记为I1、I2，记录电阻箱的阻值RD．改变玻璃管内水柱长度，多次重复实验步骤B、C，记录每一次水柱长度L和电阻箱阻值RE．断开S，整理好器材(1)为了较好的完成该实验，定值电阻R0应选________．(2)玻璃管内水柱的电阻Rx的表达式Rx＝________(用R0、R、I1、I2表示)(3)若在上述步骤C中每次调整电阻箱阻值，使电流表A1、A2示数均相等，利用记录的多组水柱长度L和对应的电阻箱阻值R的数据，绘制出如图乙所示的R－L关系图像，则自来水的电阻率ρ＝________ Ω·m(保留两位有效数字)，在用本实验方法测电阻率实验中，若电流表内阻不能忽略，则自来水电阻率测量值与上述测量值相比将________(选填“偏大”“不变”或“偏小”)【答案】    (1). 1000Ω    (2).     (3). 16，    (4). 不变【解析】（1）定值电阻所在支路最小电阻约为；电阻箱R（最大阻值为9999Ω），为测多组实验数据，定值电阻R0应选1KΏ； 电阻箱与R0、A2串联，再与水柱、A1并联，所以有，玻璃管内水柱电阻Rx的表达式(2)由电阻定律可以知道，则有，根据题意可知，电流表A1，A2 示数均相等，则有，由图可得电阻率（3）电流表内阻不能忽略，则有，电阻率为保持不变．14.（2020·黑龙江大庆中学高三下学期4月开学考试）某同学利用如图甲所示的电路进行电阻的测量，他选定了以下实验器材：待测电阻阻值约为；变阻箱、电源、、多用电表、单刀单掷开关和单刀双掷开关、导线。其中多用电表表盘的欧姆刻度线除“0”、“”、“4”三条是清晰的其余刻度线均模糊不凊，但电流、电压刻度线完好，电流表、电压表均视为理想表(1)将多用电表的选择开关调到欧姆档的______、、、位置，并按正确步骤调好多用电表，断开，与a相接，此时多用电表指针所在位置如图乙所示，待测电阻的阻值______保留两位有效数字。(2)为了进一步精确测定，该同学将多用电表选择开关调到直流电压“10V”的档位，将与b相接，闭合，调节变阻箱并记录其阻值R及对应的电压，作图像如图丙所示、由图像可知______保留两位有效数字。【答案】    (1).     (2). 24    (3). 27【解析】(1) [1] 因为待测电阻阻值约为，所以将多用电表的选择开关调到欧姆档的“”位置。[2]设多用电表调到欧姆档的“”位置时，内部电源的电动势为,内电阻为。设测该电阻时的电流为，指针指“4” 、“0”刻度线时的电流分别为、。由乙图由闭合电路的欧姆定律联立解得 (2) [3]根据串并联规律以及欧姆定律，有得到图像中纵轴截距和斜率 解得三、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.（2020·山东省滕州市一中高三下学期4月线上模拟）如图所示，在xoy坐标系中第一象限存在匀强电场，电场方向与x轴成45°，第二象限存在竖直向下的匀强电场，电场强度大小都为E，第三和第四象限存在垂直于纸面向里的匀强磁场。一带正电粒子自A（-a，a）点由静止释放，经B（b，0）点进入第一象限，B点未画出，已知粒子的质量为m，电荷量为q，不计粒子的重力，电场和磁场区域足够大。(1)求粒子进入第三象限时速度；(2)求粒子从进入第三象限到运动到B点的时间；(3)求粒子进入第一象限后在其轨迹的最高点的速度以及最高点的坐标。【答案】(1)；(2)；(3)，（，）【解析】(1)粒子自静止释放做匀加速直线运动，根据动能定理得(2)粒子进入第三象限后做匀速圆周运动，圆心x轴上，如图所示所以在B点垂直x轴进入第一象限，圆周运动的半径为根据圆周运动公式得粒子的运动周期为粒子在第三和第四象限总共运动了半个圆周运动(3)粒子进入第一象限后，速度大小仍为，如图所示：分解力F到水平向右和竖直向下，大小都为粒子将在y轴上做初速度为匀减速运动，粒子在x轴上做初速度为0的匀加速运动，加速度当粒子达到最高点时竖直向上速度减为0，而水平速度加到与原来竖直的初速度相等，即最高点速度为粒子向右运动位移最高点横坐标粒子向上的位移所以轨迹最高点的坐标为（，）。16.（2020·北京市海淀区玉渊潭中学高三下学期4月摸底）如图所示，光滑绝缘水平面上方分布着场强大小为E，方向水平向右的匀强电场。质量为3m，电量为+q的球A由静止开始运动，与相距为L、质量为m的不带电小球B发生对心碰撞，碰撞时间极短，碰撞后作为一个整体继续向右运动。两球均可视为质点，求：（1）两球发生碰撞前A球的速度；（2）A、B碰撞过程中系统损失的机械能；（3）A、B碰撞过程中B球受到的冲量大小。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】（1）碰撞前电场力做功，由动能定理解得（2）AB系统碰撞的过程中动量守恒，设向右为正方向，由动量守恒定律解得系统损失的机械能解得（3）以B为研究对象，设向右为正方向，由动量定理解得方向水平向右。17.（2020·广东省深圳市高三下学期6月第二次调研）如图，在平静的湖面上有相距12m的B、C两片小树叶，将一枚小石子投到B、C连线左侧的O点，OB=6 m，经过24s，第1个波峰传到树叶B时，第13个波峰刚好在O点形成。求：(1)这列水波的波长和水波的频率；(2)从第1个波峰传到B树叶算起，需要多长时间C树叶开始振动。【答案】(1)0.5m，；(2)【解析】(1)由题意可知，OB间共有13-1=12个完整波，水波的波长为  ①石子入水引起的振动是先向下，故第1个波峰传到树叶B时，在B右侧还有个波，即24s内波源O共产生（并传播出）个波，水波的频率为： ②解法二：先求波速，再求频率：波速为频率为(2)水波的传播速度为  ③振动从波源O传到树叶C所用时间 ④故从第1个波峰传到B树叶算起，到C树叶开始振动需要的时间为t=tOC-24⑤解得   ⑥18.（2020·江苏省盐城市高三下学期6月四调）如图所示，有一个半导体砷化镓发光管，竖直向上发出波长为0.9μm的红外线光，发光区为直径AB＝3mm的圆盘。发光面上覆盖着一个折射率n＝2.4的半球形介质。要使发光管发出的全部光线在球面上不发生全反射。求此介质球半径r的最小值。【答案】3.6mm【解析】由三角形知识可知，当由发光盘边缘A发出光与AB垂直时，入射角i最大，如果这条光线不发生全反射，则其它所有光线均不会发生全反射，由折射定律得，不发生全反射的条件是入射角小于全反射的临界角，即由几何关系知联立解得