2021-2022学年湖南省湖湘教育三新探索协作体高二（下）期中物理试题 （解析版）

2022年4月湖湘教育三新探索协作体高二期中联考

物   理

班级：___________    姓名：___________    准考证号：___________

（本试卷共6页，全卷满分100分，考试用时75分钟）

注意事项：

1.答题前，先将自己的姓名、准考证号写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。

2.选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上相应题目的答案标号涂黑。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。

3.非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。

4.考试结束后，将本试题卷和答题卡一并上交。

一、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分，每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 下列关于物理学所涉及的相关物理知识，论述正确的是（　　）

A. 波的干涉可以起到消声作用

B. 用显微镜观察到花粉颗粒在水中做布朗运动，反映了花粉分子在不停地做无规则运动

C. 电视机的显像管应用了电场使电子束偏转的原理

D. 若只增大回旋加速器中的交流电压U，则粒子源产生的质子在加速器中获得的最大动能增大

【1题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】A．两束波频率相同，发生干涉，在减弱区域起到消声的作用，故A正确；

B．用显微镜观察到花粉颗粒在水中做布朗运动，反映了水分子在不停地做无规则运动；故B错误；

C．电视机的显像管应用了磁场使电子束偏转的原理；故C错误；

D．若只增大回旋加速器中的交流电压U，由

解得

质子获得的最大动能为

则粒子源产生的质子在加速器中获得的最大动能不变，最大速度只与D形盒半径有关。故D错误。

故选A。

2. 如图所示，a、b两束相互平行的单色光，以一定的入射角照射到两面平行玻璃砖上表面，经平行玻璃砖折射后汇聚成一束复色光c，从平行玻璃砖下表面射出。下列说法中正确的是（　　）

A. 在玻璃介质中，a光的传播速度大于b光的传播速度

B. 增大入射角，a光在玻璃砖下表面可发生全反射

C. 用同一装置在相同条件下分别做双缝干涉实验，a光条纹间距小

D. 经过玻璃砖折射后，a的侧向位移小于b的侧向位移

【2题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】A．由图可知a光折射率大于b光折射率，根据

在玻璃介质中，a光传播速度小于b光的传播速度，故A错误；

B．因为光线是从玻璃砖的上表面经过一次折射到下表面的，增大入射角，a光在玻璃砖下表面不可能达到临界角，因此不可能发生全反射，故B错误；

C．a光波长小于b光波长，用同一装置在相同条件下分别做双缝干涉实验，根据

可知a光条纹间距小，故C正确；

D．经过玻璃砖折射后，a的侧向位移大于b的侧向位移，故D错误。

故选C。

3. 如图所示，100匝矩形线框，在磁感应强度为0.2T的匀强磁场中，绕垂直磁场的轴以角速度为30rad/s匀速转动，线框电阻不计，面积为，线框通过滑环与一理想变压器的原线圈相连，副线圈接有两相同灯泡和。已知变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，开关S断开时正常发光，且电流表示数为0.1A，下列说法正确的是（　　）

A. 若从图示位置开始计时，则线框产生的感应电动势的瞬时值的表达式为

B. 若开关闭合，则交流电源的输出功率不变

C. 若开关S闭合，则灯泡亮度不变

D. 灯泡的额定功率为15W

【3题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】A．若从图示位置开始计时，则线框产生的感应电动势的瞬时值的表达式

A错误；

B．若开关闭合，输出端电阻减小，输出电压不变，则交流电源的输出功率增大，B错误；

C．若开关S闭合，输出电压不变，则灯泡两端电压不变，功率不变，亮度不变，C正确；

D．灯泡的额定功率与灯泡的额定功率相等，开关断开时，正常发光，此时灯泡的额定功率等于此时变压器的输入功率，变压器正线圈电压有效值U1为

所以额定功率为

D错误；

故选C。

4. 轻质细线吊着一质量为、半径为1m、电阻、匝数的金属闭合圆环线圈。圆环圆心等高点的上方区域分布着磁场，如图甲所示。磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示。不考虑金属圆环的形变和电阻的变化，整个过程细线未断且圆环始终处于静止状态。g取。则下列判断正确的是（　　）

A. 线圈中的感应电流大小为0.2A B. 0~2s时间内金属环产生的热量为

C. 线圈中感应电流的方向为顺时针 D. 0~6s内细线拉力变小

【4题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】A．线圈中的感应电流大小

解得

选项A错误；

B．0-2s时间内金属环产生的热量为

选项B正确；

C．由楞次定律，感应电流产生的磁场垂直纸面向外，线圈中感应电流的方向为逆时针，选项C错误；

D．0-6s内，电动势不变，磁感应强度增大，安培力

增大，方向竖直向下，绳子拉力增大，选项D错误。

故选B。

5. 第二十四届北京冬奥会上，中国选手谷爱凌勇夺两金一银。大跳台滑雪是她夺金项目之一。如图所示，质量为60kg的谷爱凌（包括滑雪板）以速度50m/s，从跳台顶端水平飞出，经过一段时间后落在倾斜赛道上，赛道的倾角为30°，重力加速度为g取，空气阻力忽略不计，运动员（包括滑雪板）视为质点。则谷爱凌在空中运动的过程中（　　）

A. 动量变化量的大小为

B. 位移大小为

C. 距离赛道最远时的速度为

D. 距离赛道最远时的竖直位移为总竖直位移的

【5题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】A．根据位移偏角正切值为

可得，在空中的运动时间为

空中运动过程中，只受重力，则重力的冲量等于动量变化量

可得，动量变化量的大小为

故A正确；

B．水平位移为

则位移大小为

故B错误；

C．距离赛道最远时的速度与斜面平行，则此时的速度为

故C错误；

D．距离赛道最远时的竖直速度为

可得，从顶端水平飞出到距离赛道最远的时间为

则此时的竖直位移为

总的竖直位移为

所以距离赛道最远时的竖直位移为总竖直位移的，故D错误。

故选A。

6. 如图所示，不带电的物体A和带负电的物体B用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接，A、B的质量都是2m，劲度系数为k的轻质弹簧一端固定在水平面上，另一端与物体A相连，倾角为的斜面处于沿斜面向上的匀强电场中，整个系统不计一切摩擦。开始时，物体B在一沿斜面向上的外力的作用下保持静止且轻绳恰好伸直，然后撤去外力F，直到物体B获得最大速度，在此过程中弹簧未超过弹性限度且A一直在水平面上，（弹簧的弹性势能，k为弹簧劲度系数，x为形变量），则（　　）

A. 撤去外力F的瞬间，物体A的加速度为

B. B获得最大速度时，弹簧伸长量为

C. 物体B的最大速度为

D. 物体A和弹簧组成的系统机械能增加量等于物体B机械能的减少量

【6题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】A．当施加外力时，对B分析可知

解得

当撤去外力瞬间，它们受到的合力为

解得

故A错误；

B．当B受到的合力为零时，B的速度最大，由

解得

故B正确；

C．对整体，由动能定理可得

解得

故C错误；

D．根据能量守恒可知物体A和弹簧所组成的系统机械能增加量等于物体B电势能的减少量和B物体机械能的减小量，故D错误。

故选B。

二、选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

7. 如图（a）为一列简谐横波在时的波形图，图（b）为介质中平衡位置在处的质点P的振动图像。下列说法正确的是（　　）

A. 该横波沿x轴正方向传播

B. 该横波的波速为0.5m/s

C. 0~2s时间内，质点P运动的位移为16cm

D. 若该横波传播过程中遇到宽度为0.2m的障碍物，会观察到明显的衍射现象

【7题答案】

【答案】BD

【解析】

【详解】A．根据图（b）的振动图像可知，在处的P点质点在时振动方向向上，结合图（a）的波形图可知，该波向x轴负方向传播，故A错误；

B．由图（a）可知该简谐横波波长，由图（b）可知周期，则波速

故B正确；

C．0~2s时间内，质点P运动的位移为0，故C错误；

D．当障碍物尺寸与波长相差不多或小于波长时可发生明显的衍射现象，所以该横波传播过程遇到宽度为0.2m的障碍物，会观察到明显的衍射现象，故D正确。

故选BD。

8. 小美同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况。实验台上固定一个力传感器，传感器用细线拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉木板，传感器记录的图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A. 实验中木板不能做变速运动

B. 图乙中曲线就是摩擦力大小随时间的变化曲线

C. 最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10∶7

D. 只用图乙中数据可得出物块重力

【8题答案】

【答案】BC

【解析】

【详解】A．实验中，长木板可以做变速运动，不会影响物块与木板间的滑动摩擦力，选项A错误；

B．题图乙中曲线就是棉线中拉力随时间变化的曲线，由于物块处于静止状态，其受到的棉线拉力和摩擦力等大反向，故摩擦力的大小随时间变化曲线与棉线中拉力的大小随时间变化的曲线相同，选项B正确；

C．由题图乙中棉线拉力随时间变化的曲线可知，棉线中最大拉力约为10N，说明最大静摩擦力大小约为10N，长木板与物块相对滑动时棉线中拉力约为7N，说明滑动摩擦力约为7N，所以最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10∶7，选项C正确；

D．只用题图乙中数据不能得出物块与长木板间的动摩擦因数，还需要知道物块与长木板间的弹力大小，不可得出物块重力，选项D错误。

故选BC。

9. 一电荷量为的带电粒子P，只在电场力作用下沿x轴运动，运动过程中粒子的电势能与位置坐标x的关系图像如右图曲线所示，图中直线为曲线的切线，切点为交x轴于。曲线过点，则下列说法正确的是（　　）

A. 在处静电力大小为10N

B. 在处电场强度大小为

C. 处的电势比处的电势低

D. 与间电势差的绝对值是200V

【9题答案】

【答案】CD

【解析】

【详解】AB．图像斜率表示电场力，在处静电力大小为

又

故AB错误；

CD．由

电荷带负电，电势能高，电势低，处的电势比处的电势低。

根据

联立，可得

故CD正确。

故选CD。

10. 如图所示质量为M的小车静止在光滑的水平面上，小车段是半径为R的四分之一光滑圆弧轨道，段是长为L的水平粗糙轨道，两段轨道相切于B点。一质量为m的滑块在小车上从A点静止开始沿轨道滑下，然后滑入轨道，最后恰好停在C点。已知小车质量，滑块与轨道间的动摩擦因数为，重力加速度为g。则下列说法正确的是（　　）

A. 滑块从A滑到C的过程中滑块和小车系统的动量不守恒

B. 滑块滑到B点时（可认为B点仍处于圆弧轨道上），滑块对小车的压力大小为

C. 滑块从A滑到C过程中小车相对于地面的位移等于

D. L、R、三者的关系为

【10题答案】

【答案】AD

【解析】

【详解】A．滑块从A滑到C的过程中水平方向动量守恒，竖直方向上合力不为零，系统动量不守恒，故A错误；

B．滑块刚滑到B点时速度最大，取水平向右为正方向，由水平方向动量守恒定律和机械能守恒定律有

解得

则滑块相对于小车的速度为

根据牛顿第二定律有

解得，滑块对小车的压力大小为

故选B错误；

C．滑块从A滑到C的过程中，设滑块在小车上运动过程中某时刻的速度大小为，小车的速度大小为，滑块和小车组成的系统在水平方向动量守恒，有

所以整个过程中，滑块与小车的平均速度满足

设滑块水平方向相对地面的位移大小为，小车相对地面的位移大小为，则有

并且

解得

故C错误；

D．系统在水平方向动量守恒，以向右为正方向，对整个过程，由动量守恒定律得

解得，滑块在C点时，滑块与小车一起的速度为

由能量守恒定律得

解得

故D正确。

故选AD。

三、实验题：本大题共2小题，第11题6分，第12题9分，共15分。

11. 孙玉同学利用如图所示的装置验证碰撞中的动量守恒。竖直平面内的一段固定的圆弧轨道下端与水平桌面相切，先将小滑块A从圆弧轨道上某一点无初速度释放，测出小滑块在水平桌面上滑行的距离（如图甲所示）；然后将左侧贴有双面胶的小滑块B放在圆弧轨道的最低点，再将小滑块A从圆弧轨道上同一点无初速度释放，A与B碰撞后结合为一个整体，测出整体沿水平桌面滑行的距离（如图乙所示）。已知小滑块A和B的材料相同。

（1）若滑块A、B的质量分别为、，与水平桌面间的动摩擦因数均为，重力加速度为g，则A、B碰撞前的瞬间系统的动量________，碰撞后的瞬间系统的动量________（用字母、、、g、、表示）。若，则验证了A和B碰撞过程中动量守恒。

（2）本实验________（选填“需要”或“不需要”）测出滑块与水平桌面间的动摩擦因数。

【11题答案】

【答案】    ①. [1]    ②. [2]    ③. [3]不需要

【解析】

【详解】（1）[1][2]滑块A在水平桌面上的运动过程，由动能定理得

解得

故碰撞前动量

两滑块共同运动时，有

解得

碰撞后动量

（2）[3]比较、，即比较和，可抵消，故不需要测出滑块与水平桌面间的动摩擦因数。

12. 某同学测量电流表内阻电路如图甲所示，供选择的仪器如下：

①待测电流表（0~5mA，内阻约400Ω）

②电流表（0~10mA，内阻约200Ω）

③定值电阻

④定值电阻

⑤滑动变阻器

⑥滑动变阻器

⑦电动势为1.5V的干电池

⑧开关及导线若干

（1）定值电阻应选________，滑动变阻器应选________。（在空格内填写序号）

（2）请根据原理图，完成实物图连接。（      ）

（3）实验中测得电流表示数为，电流表示数为，以为纵轴，为横轴，作出相应图线，如图丙所示。根据图线的斜率k及定值电阻，写出待测电流表内阻的表达式________。（用题中所给字母表示）

（4）若实验过程中，电路有一处出现故障，使得电流表无示数，电流表有示数，可能的故障原因是________________。

【12题答案】

【答案】    ①. ③    ②. ⑥    ③.     ④.     ⑤. 定值电阻短路（合理均可）

【解析】

【详解】（1）[1][2]定值电阻选择与待测电流计阻值相当的③即可；滑动变阻器要接成分压电路，则应该选择阻值较小的⑥；

（2）[3]实物连线如图；

（3）[4]由电路图可知

即

则

解得

（4）[5]若实验过程中，电路有一处出现故障，使得电流表无示数，电流表有示数，可能的故障原因是定值电阻短路。

四、计算题：本大题共3小题，第13题12分，第14题13分，第15题16分，共41分。要求写出必要的文字描述和关系式。

13. 在高速公路长下坡路端的外侧，常设有避险车道（可简化为倾角为30°的斜面，如图所示），供刹车失灵的车辆自救，当失控车辆冲上该车道时，减速至停车。若一辆货车关闭发动机后以初速度72km/h经A点冲上避险车道，前进一段距离时到B点速度减为0，该货车与避险车道的动摩擦因数为0.6，忽略空气阻力，g取。求：

（1）货车在避险车道上减速运动的加速度大小；

（2）货车在避险车道上减速通过的距离l。

【13题答案】

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）根据牛顿第二定律可知

解得

（2）根据

解得

14. 如下图所示，在平面的区域Ⅰ内存在匀强磁场，磁场方向垂直于平面向里，磁感应强度为B；在区域Ⅱ和区域Ⅲ内存在匀强电场，电场方向平行于y轴向上，区域Ⅱ宽度与长度相等且同时存在大小方向未知的匀强磁场。一个质量为m、电量为的带电粒子从A孔以初速度垂直于x轴进入磁场中，并从C孔垂直于y轴射出磁场进入区域Ⅱ后沿x轴正方向做直线运动，最后打在x轴上D点，。若已知m、q、、B，不计粒子重力，试求：

（1）粒子从A点运动到D处所需时间；

（2）区域Ⅱ中磁感应强度的大小及方向；

（3）粒子抵达D时的动能。

【14题答案】

【答案】（1）；（2） ，方向垂直纸面向外；（3）

【解析】

【详解】（1）在区域Ⅰ中

粒子在磁场中的周期

在磁场中的时间

在区域Ⅱ中

在区域Ⅲ中

总时间

（2）粒子受电场力向上，则磁场力向下，磁场方向垂直纸面向外

区域Ⅲ内做类平抛运动

解得

（3）在区域Ⅲ中，由动能定理得

解得

15. 水平面内有两根足够长的光滑平行导轨、，间距，左端接有的电容器。的导体棒垂直放在导轨上，整个空间有的垂直水平面向里的匀强磁场，现对棒施加一方向水平向右，大小恒为1N的力，使棒从D处由静止出发，经时间t运动到E处。经E处时电容器的电荷量，所有电阻忽略不计，电容器不击穿。

（1）求导体棒到E处时的速度。

（2）导体棒由D到E过程中克服安培力做的功。

（3）如导体棒运动到E处时，突然使水平拉力反向，大小为，又经2t恰好返回到初始位置D，求力的大小。

【15题答案】

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）根据电容器电量

故

（2）由牛顿第二定律

联立得

时间

由功能关系

解得

（3）根据题意可知

设返回初始位置的速度为，则

得

则加速度为

代入（2）中

解得