湖北高二高中物理期末考试带答案解析

湖北高二高中物理期末考试
班级:___________ 姓名：___________ 分数：___________
一、选择题
1.如图所示，质量为M、半径为R、内壁光滑的半球形容器静放在粗糙水平地面上，O为球心．有一劲度系数为K 的轻弹簧一端固定在半球底部处，另一端与质量为m的小球相连，小球静止于P点。

已知地面与半球形容器间的动摩擦因数为μ，OP与水平方向的夹角为θ＝30°．下列说法正确的是
A．小球受到轻弹簧的弹力大小为
B．小球受到容器的支持力大小为
C．小球受到容器的支持力大小为
D．半球形容器受到地面的摩擦大小为
2.在2011年5月15日进行的国际田联钻石联赛上海站中，首次尝试七步上栏的刘翔以13秒07创项目赛季最好成绩夺冠。

他采用蹲踞式起跑，在发令枪响后，右脚迅速蹬离起跑器，在向前加速的同时提升身体重心。

如下图所
，示，假设刘翔的质量为m，在起跑时前进的距离s内，重心升高量为h，获得的速度为v，克服阻力做功为W
阻
则在此过程中（）
A．刘翔的机械能增加了
B．刘翔受到的重力做功为
C．刘翔做功为
D．刘翔做功为
3.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，b是原线圈的中心接头，电压表V和电流表A均为理想电表。

从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为（V）。

下列说法正
确的是（）
A．当单刀双掷开关与a连接时,电压表的示数为22V
B．当单刀双掷开关与b连接时, 电压表的示数为44V
C．当单刀双掷开关与a连接, 滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表的示数不变,电流表的示数变大D．单刀掷开关由a扳向b时（滑动变阻器触头P不动）,电压表和电流表的示数均变大
4.图为测定压力的电容式传感器，其核心部件是一平行板电容器。

将电容器、灵敏电流表（零刻度在中间）和电源串联成闭合电路，当压力F作用于可动膜片电极上时，膜片产生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流表指针偏转。

在对膜片开始施加恒定压力到膜片稳定后，灵敏电流表指针的偏转情况为（电流从电流表正接线柱流入时指针
向右偏）（）
A．向右偏到某刻度后回到零刻度
B．向左偏到某刻度后回到零刻度
C．向右偏到某刻度后不动
D．向左偏到某刻度后不动
5.矩形金属导线框abcd在匀强磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的图像如图甲所示。

T=0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里，则在（0-4s时间内，图乙中能正确表示线框ab边所受的安培力F随时间t变化的图像是（规定ab边所受的安培力方向向左为正）
6.中国正在实施北斗卫星导航系统建设工作，将相继发射五颗静止轨道卫星和三十颗非静止轨道卫星，到2020年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。

中国北斗卫星导航系统官方网站2010年1月22日发布消息称，五天前成功发射的中国北斗卫星导航系统第三颗静止轨道卫星，经过四次变轨，于北京时间当天凌晨一时四十七分，成功定点于东经一百六十度的赤道上空。

关于成功定点后的“北斗导航卫星”，下列说法正确的是（）
A．离地面高度一定，相对地面静止
B．运行速度大于7.9km/s小于11.2km/s
C．绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大
D．向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等
7.如图所示，一根质量为m的金属棒AC用软线悬挂在磁感应强度为B的匀强磁场中，通入A→C方向的电流时，悬线张力不为零，欲使悬线张力为零，可以采用的办法是（）
A．不改变电流和磁场方向，仅适当增大电流
B．只改变电流方向，并仅适当减小电流
C．同时改变磁场和电流方向，仅适当增大磁感应强度
D．只改变磁场方向，并仅适当减小磁感应强度
8.如图,竖直环A半径为r，固定在木板B上，木板B放在水平地面上，B的左右两侧各有一档板固定在地上，B 不能左右运动，在环的最低点静放有一小球C，A．B．C的质量均为m。

给小球一水平向右的瞬时速度v，小球会在环内侧做圆周运动，为保证小球能通过环的最高点，且不会使环在竖直方向上跳起，（不计小球与环的摩擦阻
力），最大瞬时速度v为（）
A． B． C． D．
9.关于原子结构，下列说法正确的有__________（选对一个给3分，选对两个给4分，全部选对的得6分。

选错一个扣3分，最低得分为0分。

）
A．汤姆生发现电子证实电子是原子的组成部分，并提出了关于原子结构的“枣糕模型”
B．卢瑟福α粒子散射实验中，少数α粒子发生了较大偏转是“枣糕模型”无法解释的
C．康普顿效应证实了原子的核式结构模型
D．玻尔把量子观念应用到原子系统，提出的波尔理论很好的解释了氢原子光谱
二、实验题
1.某同学课外研究平抛物体的运动，并将实验中测出的两物理量A和B数值填表如下，A和B的单位相同但没有
写出。

（g=10m/s2）
表示的物理量是；表示的物理量是。

（2）若上表中A和B用的都是国际单位制中的单位，则平抛物体的水平速度为。

2.实验室内有一毫伏电压表（符号，量程为150mV，内阻约145Ω）。

现要测量其内阻，实验室提供如下器材：电动势为1.5V的干电池；
电阻箱R（0～99.9Ω）；
滑动变阻器R
1
（0～50Ω）；
标准电流表（符号，量程15mA，内阻约500Ω）；
开关s以及导线若干．
（1）请设计一个尽可能精确地测出毫伏表内阻R
mV
的测量电路，并画在虚线框中．
（2）直接读出的物理量是_______________．（用文字和字母表示）
（3）用这些物理量表示的毫伏表内阻表达式R
mV
=____________（用英文字母表示）。

三、计算题
1. 2012年03月10日06时06分，某记者从甲地火车站的1号站台上了一列和谐号动车，体验高铁的高速。

该记者记录了如下数据：动车从静止开始启动经过时间280s达到速率为70m/s，并以此速率连续运行了1小时后开始
减速进乙地火车站，又经过280s停靠在站台旁。

设动车始终沿直线运行，且加速与减速阶段都做匀变速运动。

试求：
（1）动车在加速过程的加速度为多少？
（2）甲乙两地之间的距离为多少？
2.如图所示，K与虚线MN之间是加速电场，虚线MN与PQ之间是匀强电场，虚线PQ与荧光屏之间是匀强磁场，且MN、PQ与荧光屏三者互相平行，电场和磁场的方向如图所示，图中A点与O点的连线垂直于荧光屏.一带正
电的粒子从A点离开加速电场，速度方向垂直于偏转电场方向射入偏转电场，在离开偏转电场后进入匀强磁场，
最后恰好垂直地打在荧光屏上.已知电场和磁场区域在竖直方向足够长，加速电场电压与偏转电场的场强关系为U= Ed，式中的d是偏转电场的宽度，磁场的磁感应强度B与偏转电场的电场强度E和带电粒子离开加速电场的速
度v
0关系符合表达式v
=．若题中只有偏转电场的宽度d为已知量。

（1）画出带电粒子轨迹示意图。

（2）磁场的宽度L为多少？
（3）带电粒子在电场和磁场中垂直于v
方向的偏转距离分别是多少？
3.如图所示，在光滑的水平面上静止着一个质量为m
2小球2，质量为m
1
的小球1以一定的初速度v
1
朝着球2运动，
如果两球之间、球与墙之间发生的碰撞均无机械能损失，要使两球还能再碰，则两小球的质量需满足怎样的关系？
湖北高二高中物理期末考试答案及解析
一、选择题
1.如图所示，质量为M、半径为R、内壁光滑的半球形容器静放在粗糙水平地面上，O为球心．有一劲度系数为K 的轻弹簧一端固定在半球底部处，另一端与质量为m的小球相连，小球静止于P点。

已知地面与半球形容器间的动摩擦因数为μ，OP与水平方向的夹角为θ＝30°．下列说法正确的是
A．小球受到轻弹簧的弹力大小为
B．小球受到容器的支持力大小为
C．小球受到容器的支持力大小为
D．半球形容器受到地面的摩擦大小为
【答案】C
【解析】试题分析: 对小球受力分析，如图所示，
由几何关系可知，T=F=mg，故AB错误；C正确；以容器和小球整体为研究对象，分析受力可知：竖直方向有：总重力、地面的支持力，水平方向地面对半球形容器没有摩擦力．故D错误
【考点】共点力平衡的条件及其应用
2.在2011年5月15日进行的国际田联钻石联赛上海站中，首次尝试七步上栏的刘翔以13秒07创项目赛季最好成绩夺冠。

他采用蹲踞式起跑，在发令枪响后，右脚迅速蹬离起跑器，在向前加速的同时提升身体重心。

如下图所示，假设刘翔的质量为m，在起跑时前进的距离s内，重心升高量为h，获得的速度为v，克服阻力做功为W
阻
，
则在此过程中（）
A．刘翔的机械能增加了
B．刘翔受到的重力做功为
C．刘翔做功为
D．刘翔做功为
【答案】D
【解析】试题分析: 运动员重心升高为h．获得的速度为v，则运动员的机械能增加量为+mgh．故A错误；运动员的重心升高为h，重力做功为-mgh，则运动员克服重力重力做功为mgh．故B错误；根据动能定理得：W
人-mgh-W
阻
=，得运动员自身做功W
人
=+mgh+W
阻
．故C错误，D正确．
【考点】动能定理的应用
3.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，b是原线圈的中心接头，电压表V和电流表A均为理想电表。

从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为（V）。

下列说法正
确的是（）
A．当单刀双掷开关与a连接时,电压表的示数为22V
B．当单刀双掷开关与b连接时, 电压表的示数为44V
C．当单刀双掷开关与a连接, 滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表的示数不变,电流表的示数变大D．单刀掷开关由a扳向b时（滑动变阻器触头P不动）,电压表和电流表的示数均变大
【答案】BD
【解析】试题分析: 根据电压与匝数成正比可知，原线圈的电压的最大值为220，所以副线圈的电压的最大值为22，电压表的示数为电压的有效值，所以示数为22V，所以A错误；若当单刀双掷开关由a扳向b时，理想变压器原、副线圈的匝数比由11：1变为11：2，根据电压与匝数成正比可知，此时副线圈的电压为40V，所以电压表的示数为40V，所以B错误；当滑动变阻器触头P向上移动的过程中，滑动变阻器的电阻变大，电路的总电阻变大，由于电压是由变压器决定的，所以，电压不变，电流变小，所以C错误；若当单刀双掷开关由a扳向b时，理想变压器原、副线圈的匝数比由11：1变为11：2，所以输出的电压升高，电压表和电流表的示数均变大，所以D正确．
【考点】变压器的构造和原理
4.图为测定压力的电容式传感器，其核心部件是一平行板电容器。

将电容器、灵敏电流表（零刻度在中间）和电源串联成闭合电路，当压力F作用于可动膜片电极上时，膜片产生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流表指针偏转。

在对膜片开始施加恒定压力到膜片稳定后，灵敏电流表指针的偏转情况为（电流从电流表正接线柱流入时指针
向右偏）（）
A．向右偏到某刻度后回到零刻度
B．向左偏到某刻度后回到零刻度
C．向右偏到某刻度后不动
D．向左偏到某刻度后不动
【答案】 A
【解析】试题分析: 当待测压力增大时，电容器板间距离减小，根据电容的决定式C=，得知，电容C增大。

电容板间电压U不变，电容器所带电量为Q=CU，C增大，则Q增大，电容器处于充电状态，而固定板带正电，
则电路中形成逆时针方向的充电电流，电流将从电流计正接线柱流人，所以灵敏电流计指针向右偏转，当充电完毕后，指针回到零刻度位置．故A正确，BCD错误．
【考点】电容器
5.矩形金属导线框abcd在匀强磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的图像如
图甲所示。

T=0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里，则在（0-4s时间内，图乙中能正确表示线框ab边所受的
安培力F随时间t变化的图像是（规定ab边所受的安培力方向向左为正）
【答案】 A
【解析】试题分析: 根据法拉第电磁感应定律，在0～2s内电流的大小恒定；根据法拉第电磁感应定律，在2～4s
电流的大小也是恒定。

3s～4s内，磁场向里且增大，线框中电流方向a→b，根据左手定则，ab边受到向右的力，为反方向．综合上述三项，知A正确；0～1s内，由楞次定律可判断电流方向为b→a，由左手定则可判断ab边受到的安培力向左，为正方向的力．故B错误；2s～3s内，磁场向外且减小，线框中电流方向为a→b，ab边受到
向左的力，为正方向．故C错误；1s～2s内，磁场向外且增大，线框中电流方向为b→a， ab边受到向右的力，
为反方向．故D错误．
【考点】法拉第电磁感应定律，楞次定律，左手定则
6.中国正在实施北斗卫星导航系统建设工作，将相继发射五颗静止轨道卫星和三十颗非静止轨道卫星，到2020年
左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。

中国北斗卫星导航系统官方网站2010年1月22日发布消息称，五天
前成功发射的中国北斗卫星导航系统第三颗静止轨道卫星，经过四次变轨，于北京时间当天凌晨一时四十七分，
成功定点于东经一百六十度的赤道上空。

关于成功定点后的“北斗导航卫星”，下列说法正确的是（）
A．离地面高度一定，相对地面静止
B．运行速度大于7.9km/s小于11.2km/s
C．绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大
D．向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等
【答案】 AC
【解析】试题分析: 地球同步卫星，距离地球的高度约为36000 km，高度一定，相对地面静止，故A正确；
7.9km/s即第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是圆周运动的最大的环绕速度．而同步卫星的轨道半径要大于
近地卫星的轨道半径，根据v的表达式可以发现同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度．故B错误；“北斗
导航卫星”的周期为1天，月球的周期为27天，根据ω=，可知：绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角
速度大，故C正确；地球表面向心加速度a==9.8m/s2，设同步卫星离地面的高度为h，则a=
<9.8m/s2，故D错误
【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；万有引力定律及其应用．
7.如图所示，一根质量为m的金属棒AC用软线悬挂在磁感应强度为B的匀强磁场中，通入A→C方向的电流时，悬线张力不为零，欲使悬线张力为零，可以采用的办法是（）
A．不改变电流和磁场方向，仅适当增大电流
B．只改变电流方向，并仅适当减小电流
C．同时改变磁场和电流方向，仅适当增大磁感应强度
D．只改变磁场方向，并仅适当减小磁感应强度
【答案】 AC
【解析】试题分析: 金属棒AC用软线悬挂在匀强磁场中，通入A→C方向的电流时，金属棒受到向上的安培力作用，不改变电流和磁场方向，适当增大电流，可增大安培力，能使悬线张力为零，故A正确；只改变电流方向或磁场的方向，金属棒所受安培力方向向下，悬线张力一定不为零，故BD错误；C、同时改变磁场和电流方向，金属棒所受的安培力方向仍向上，适当增大磁感强度，安培力增大，能使悬线张力为零，所以C正确．
【考点】安培力；左手定则
8.如图,竖直环A半径为r，固定在木板B上，木板B放在水平地面上，B的左右两侧各有一档板固定在地上，B 不能左右运动，在环的最低点静放有一小球C，A．B．C的质量均为m。

给小球一水平向右的瞬时速度v，小球会在环内侧做圆周运动，为保证小球能通过环的最高点，且不会使环在竖直方向上跳起，（不计小球与环的摩擦阻
力），最大瞬时速度v为（）
A． B． C． D．
【答案】 D
【解析】试题分析: 球在环内侧做圆周运动，通过最高点速度最小时，轨道对球的最小弹力为零，在最高点，速度
=，根据机械能守恒定律，有：2mgr+=，；
最小时有：mg=，解得：v
1
为了不会使环在竖直方向上跳起，小球在最高点对轨道的弹力不能大于2mg，根据牛顿第二定律求出最高点的最
=，根据机械能守恒定律，有：2mgr+=，；所大速度，mg+2mg=，解得：v
2
以保证小球能通过环的最高点，且不会使环在竖直方向上跳起，在最低点的速度范围为：≤v≤，故D 正确，A、B、C错误．
【考点】向心力，共点力平衡的条件及其应用，机械能守恒定律
9.关于原子结构，下列说法正确的有__________（选对一个给3分，选对两个给4分，全部选对的得6分。

选错一个扣3分，最低得分为0分。

）
A．汤姆生发现电子证实电子是原子的组成部分，并提出了关于原子结构的“枣糕模型”
B．卢瑟福α粒子散射实验中，少数α粒子发生了较大偏转是“枣糕模型”无法解释的
C．康普顿效应证实了原子的核式结构模型
D．玻尔把量子观念应用到原子系统，提出的波尔理论很好的解释了氢原子光谱
【答案】 ABD
【解析】试题分析: 汤姆生通过研究阴极射线发现了电子，并提出了枣糕模型，所以A正确；卢瑟福α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转说明三点：一是原子内有一质量很大的粒子存在；二是这一粒子带有较大的正电荷；三是这一粒子的体积很小，这些“枣糕模型”无法解释的，所以B正确；．康普顿效应证实了光的粒子性，所以C错。

玻尔把量子观念应用到原子系统，提出的波尔理论很好的解释了氢原子光谱
故D对。

【考点】原子的核式模型
二、实验题
1.某同学课外研究平抛物体的运动，并将实验中测出的两物理量A和B数值填表如下，A和B的单位相同但没有写出。

（g=10m/s2）
表示的物理量是；表示的物理量是。

（2）若上表中A和B用的都是国际单位制中的单位，则平抛物体的水平速度为。

【答案】（1）水平位移、竖直位移（2） 1.00m/s
【解析】试题分析: 在研究平抛运动试验中测出的两物理量单位相同，那只能是位移，即水平方向位移和竖直方向位移．平抛运动水平方向做匀速直线运动，位移与时间成正比，故A 表示水平位移，则B 为竖直位移．由于物体在竖直方向做自由落体运动，故在竖直方向有△h=gT 2，解得T=0.1s ，则初速度v 0=
= 1.00m/s
【考点】研究平抛物体的运动．
2.实验室内有一毫伏电压表（符号，量程为150mV ，内阻约145Ω）。

现要测量其内阻，实验室提供如下器材： 电动势为1.5V 的干电池； 电阻箱R （0～99.9Ω）； 滑动变阻器R 1（0～50Ω）；
标准电流表（符号，量程15mA ，内阻约500Ω）； 开关s 以及导线若干．
（1）请设计一个尽可能精确地测出毫伏表内阻R mV 的测量电路，并画在虚线框中．
（2）直接读出的物理量是_______________．（用文字和字母表示）
（3）用这些物理量表示的毫伏表内阻表达式R mV =____________（用英文字母表示）。

【答案】 （1）如图所示；（2）电流表读数I 、毫伏表读数U 、电阻箱读数R （3）
【解析】试题分析: （1）实验要求尽可能精确地测出毫伏表内阻，所以滑动变阻器采用分压式接法，由于毫伏电压表量程较小，所以采用毫伏电压表与电阻箱并联到电路中．如图所示。

（2）直接读出的物理量是电流表的读数Ⅰ、毫伏表的读数U 和电阻箱电阻R 。

（3）通过毫伏表的电流是I-，毫伏表内阻的表达式R mv =。

【考点】把电流表改装成电压表．
三、计算题
1. 2012年03月10日06时06分，某记者从甲地火车站的1号站台上了一列和谐号动车，体验高铁的高速。

该记者记录了如下数据：动车从静止开始启动经过时间280s 达到速率为70m/s ，并以此速率连续运行了1小时后开始减速进乙地火车站，又经过280s 停靠在站台旁。

设动车始终沿直线运行，且加速与减速阶段都做匀变速运动。

试求：
（1）动车在加速过程的加速度为多少？ （2）甲乙两地之间的距离为多少？
【答案】 （1）0.25m/s 2；（2）2.7105m
【解析】试题分析: （1）因动车从静止开始启动经过时间280s 到达速度70m/s ，由匀变速运动规律可知，加速过程中加速度为
，得a=0.25m/s 2
（2）设加速阶段位移为s 1，则
，
代入数据可得s 1=9.8103m
设动车匀速率运动的路程为s 2，则s 2=v t t 代入数据得：s 2=2.52105m 设动车减速过程的路程为s 3，则
且
代入数据解得s 3=9.8103m
所以动车运行的总路程s=s 1+s 2+s 3=2.7105m 【考点】匀速直线运动及其公式
2.如图所示，K 与虚线MN 之间是加速电场，虚线MN 与PQ 之间是匀强电场，虚线PQ 与荧光屏之间是匀强磁场，且MN 、PQ 与荧光屏三者互相平行，电场和磁场的方向如图所示，图中A 点与O 点的连线垂直于荧光屏.一带正电的粒子从A 点离开加速电场，速度方向垂直于偏转电场方向射入偏转电场，在离开偏转电场后进入匀强磁场，最后恰好垂直地打在荧光屏上.已知电场和磁场区域在竖直方向足够长，加速电场电压与偏转电场的场强关系为U=
Ed ，式中的d 是偏转电场的宽度，磁场的磁感应强度B 与偏转电场的电场强度E 和带电粒子离开加速电场的速度v 0关系符合表达式v 0=
．若题中只有偏转电场的宽度d 为已知量。

（1）画出带电粒子轨迹示意图。

（2）磁场的宽度L 为多少？
（3）带电粒子在电场和磁场中垂直于v 0方 向的偏转距离分别是多少？
【答案】 （1）轨迹如图所示；（2）L= d ；（3）0.914d
【解析】试题分析: （1）轨迹如图所示。

（2）粒子在加速电场中，由动能定理有
粒子在匀强电场中做类平抛运动，设偏转角为，有
U=
Ed
解得：θ=45º
由几何关系得，带电粒子离开偏转电场速度为 粒子在磁场中运动，由牛顿第二定律有：qvB=m
在磁场中偏转的半径为
由图可知，磁场宽度L=Rsinθ="d" （3）由几何关系可得：
带电粒子在偏转电场中距离为，
在磁场中偏转距离为
粒子在电场、磁场中偏转的总距离为△y=△y 1+△y 2=0.914d 【考点】动能定理的应用；运动的合成和分解．
3.如图所示，在光滑的水平面上静止着一个质量为m 2小球2，质量为m 1的小球1以一定的初速度v 1朝着球2运动，如果两球之间、球与墙之间发生的碰撞均无机械能损失，要使两球还能再碰，则两小球的质量需满足怎样的关系？
【答案】
【解析】试题分析: 解析：设两球碰后的速度分别为v 1′和v 2′，由系统动量守恒定律得：
①
由于发生的是弹性碰撞，碰撞前后的总动能不变，得： ②
联立式①、②，可解得：
球1碰后速度为
球2碰后速度为
按照题意，只要碰后球1不反弹，即，即，总能发生二次碰撞．
或者球1反弹，但是其碰后速率－v 1′小于球2速率v 2′，即，也能发生二次碰撞．
综上，只要
即可满足题意．
【考点】动量守恒定律．。