湖南省醴陵市第二中学2020-2021学年高二下学期期末考试物理试题含答案解析

湖南省醴陵市第二中学【最新】高二下学期期末考试物理试
题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．如图是一辆汽车做直线运动的s—t图像，对线段OA、AB、BC、CD所表示的运动，下列说法错误的是（）
A．汽车在OA段运动得最快
B．汽车在AB段静止
C．CD段表示汽车的运动方向与初始运动方向相反
D．4 h内汽车的位移大小为零
2．下列图示中，正方形闭合线圈始终在匀强磁场中运动，线圈中能产生感应电流的是( )
A．水平方向匀速运动B．水平方向匀速运动
C．绕O点在纸面内移动D．绕轴OO’转动
3．如图所示，电源的电动势为E，内阻为r不可忽略．A、B是两个相同的小灯泡，L 是一个自感系数较大的线圈．关于这个电路的说法中正确的是
A．闭合开关，A灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定
B．闭合开关，B灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定
C．开关由闭合至断开，在断开瞬间，A灯闪亮一下再熄灭
D．开关由闭合至断开，在断开瞬间，电流自左向右通过A灯
4．鸡蛋落在软垫上不易碎的原因是：( )
A．减小了鸡蛋的动量B．减小了鸡蛋的动量变化
C．减小了对鸡蛋的冲量D．延长了鸡蛋与接触面的作用时间，从而减小了对鸡蛋的冲力
5．如图所示，A、B质量均为m，中间有一轻质弹簧相连，A用绳悬于O点，当突然剪断OA绳时，关于A物体的加速度，下列说法正确的是（）
A．0
B．g
C．2g
D．无法确定
6．如图所示的皮带传动装置中，皮带与轮之间不打滑，两轮半径分别为R和r，且R=3r，A、B分别为两轮边缘上的点，则皮带轮运动过程中，关于A、B两点下列说法正确的是（）
A．角速度之比ωA：ωB=3：1
B．向心加速度之比a A：a B=1：3
C．速率之比υA：υB=1：3
D．在相同的时间内通过的路程之比s A：s B=3：1
7．地球公转轨道的半径在天文学上常用来作为长度单位，叫做天文单位，用来量度太阳系内天体与太阳的距离．已知木星公转的轨道半径约5.0天文单位，请估算木星公转的周期约为多少地球年（）
A．3年B．5年C．11年D．25年
8．如图所示，半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，一个带电粒子（不计重力），从A点沿半径方向以速度v0垂直于磁场方向射入磁场中，并由B点射出，且∠AOB=120°，则该粒子在磁场中运动的时间为（）
A ．0
3r v π B ．023r v π C
．03r v D
．0
3r v 9．美国物理学家劳伦斯于1932年发明的回旋加速器，应用带电粒子在磁场中做圆周运动的特点，能使粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量，使人类在获得较高能量带电粒子方面前进了一大步．图为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强恒定，且被限制在A 、C 板间，带电粒子从P 0处以速度v 0沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D 型盒中的匀强磁场做匀速圆周运动．对于这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是( )
A ．带电粒子每运动一周被加速两次
B ．带电粒子每运动一周P 1P 2＝P 2P 3
C ．加速粒子的最大速度与
D 形盒的尺寸有关
D ．加速电场方向需要做周期性的变化
二、多选题
10．在实际生活中，我们可以通过光谱分析来鉴别物质和物质的组成成分．例如某样本中一种元素的含量达到10-10g 时就可以被检测到．那么我们是通过分析下列哪种谱线来鉴别物质和物质的组成成分的？( )
A ．连续谱
B ．线状谱
C ．特征谱线
D ．任意一种光谱 11．在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲的核的运动轨迹分别如图中a 、 b 所示，由图可以判定(
)
A ．该核发生的是α衰变
B ．该核发生的是β衰变
C ．磁场方向一定垂直纸面向里
D ．磁场方向向里还是向外不能判定
12．如图所示，虚线A 、
B 、
C 为某电场中的三条等势线，其电势分别为3 V 、5 V 、7 V ，实线为带电粒子在电场中运动时的轨迹，P 、Q 为轨迹与等势线A 、C 的交点，带电粒子只受电场力的作用，则下列说法正确的是
A ．粒子可能带负电
B ．粒子在P 点的动能大于在Q 点动能
C ．粒子在P 点电势能小于粒子在Q 点电势能
D ．粒子在P 点的加速度小于在Q 点的加速度
三、填空题
13．汽车的速度是72km/h ，过凸桥最高点时，对桥的压力是车重的一半，将凸桥看成圆弧．则该桥的半径为______m ．当车速为_______m/s ，车对该桥面最高点的压力恰好为零(g=10m/s 2)．
14．铀238
92U 要经过______次α衰变和______次β衰变，才能变为铅208
82Pb ？
四、实验题
15．某实验小组要描绘一只小灯泡L （2.5V 0.3A ）的伏安特性曲线．实验中除导线和开关外，还有以下器材可供选择：
电源E （3.0V ，内阻约0.5Ω）
电压表V 1（0～3V ，内阻约3k Ω） 电压表V 2（0～15V ，内阻约15k Ω）
电流表A 1（0.6A ，内阻约0.125Ω）电流表A 2（0～3A ，内阻约0.025Ω）
滑动变阻器R1（0～5Ω）滑动变阻器R2（0～1750Ω）
（1）电压表应选择__________，电流表应选择__________，滑动变阻器应选择
__________．
（2）实验过程中要求小灯泡两端电压从零开始调节，应选择图1中哪一个电路图进行实验?__________．
（3）实验过程中，电流表和电压表的一组示数如下图2所示，则此时电流表和电压表的读数分别为__________A和__________V．
（4）根据正确的实验电路，该小组同学测得多组电压和电流值，并在图3中画出了小灯泡L的伏安特性曲线．由图可知，随着小灯泡两端电压的增大，灯丝阻值__________，
原因是____________________．
（5）若将这个小灯泡L直接接在电动势为3V，内电阻为3Ω的直流电源两端，则小灯泡的电功率为_________W（结果保留2位有效数字）．
五、解答题
16．质量为m的小物块（可视为质点），放在倾角为θ、质量为M的斜面体上，斜面体的各接触面均光滑．
（1）如图（甲）所示，将斜面体固定，让小物块从高度为H的位置由静止下滑，求小物块的加速度大小及滑到斜面低端所需的时间．
（2）如图（乙）所示，对斜面体施加一水平向左的力F，可使m和M处于相对静止状态，一起向左做加速运动，求水平力F的大小．
17．如图，水平U形光滑框架，宽度为1m，电阻忽略不计，导体棒ab的质量m = 0.2kg，电阻R = 0.5Ω，匀强磁场的磁感应强度B = 0.2T，方向垂直框架向上。

现用F = 1N的外力由静止开始向右拉ab棒，当ab棒的速度达到2m/s时，求：
(1) ab棒中电流的方向，ab棒产生的感应电动势的大小；
(2)ab棒所受的安培力大小；
(3)ab棒的加速度。

18．如图所示，某空间内存在着正交的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，磁场方向垂直于纸面向里．一段光滑绝缘的圆弧轨道AC固定在场中，圆弧所在平面与电场平行，圆弧的圆心为O，半径R=1.8m，连线OA在竖直方向上，圆弧所对应的圆心角=37°．现有一质量m=3.6×10-4kg、电荷量q=9.0×10-4C的带正电小球（视为质点），以
v0=4.0m/s的速度沿水平方向由A点射入圆弧轨道，一段时间后小球从C点离开圆弧轨道．小球离开圆弧轨道后在场中做匀速直线运动．不计空气阻力，sin37°=0.6，cos37°=0.8，取g=10m/s2．求：
（1）匀强电场场强E的大小；
（2）匀强磁场磁感应强度B的大小．
（3）小球射入圆弧轨道后的瞬间对轨道的压力．
参考答案
1．A
【详解】
因为s-t图线的斜率等于物体的速度大小，故由图线可看出CD段物体运动的最快，选项A 错误；由题干信息以及图像可知AB段静止，B正确；汽车在C点返回，D点位移为零，C、D项正确；本题选择错误的选项，应选A．
考点：s-t图线.
2．D
【详解】
A．线框平行于磁场感应线运动，穿过线框的磁通量没有变化，不会产生感应电流，A错误；B．线框整体垂直于磁感线运动，虽然切割磁感线，但穿过的磁通量没有变化，因此也不会产生感应电流，B错误；
C．线框绕轴转动，但穿过的磁通量为零，且始终为零，因此也不会产生感应电流，故C错误；
D．线框绕轴转动，导致磁通量发生变化，因此线框产生感应电流，故D正确。

故选D。

3．A
【解析】
开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A灯立刻亮，由于线圈中产生感应电动势的阻碍作用，B灯逐渐变亮，当线圈电流阻碍较小后A灯逐渐变暗，当线圈对电流没有阻碍时，两灯泡灯泡亮度稳定．故A正确，B错误；开关处于闭合状态，在断开瞬间，线圈提供瞬间电压给两灯泡供电，由于两灯泡完全一样，所以不会出现电流比之前还大的现象，因此A灯不会闪亮一下，只会一同慢慢熄灭．故C错误；开关断开瞬间，线圈相当于电源，电流方向仍不变，所以电流自右向左通过A灯，故D错误；故选A．
点睛：线圈电流增加，相当于一个电源接入电路，线圈左端是电源正极．当电流减小时，相当于一个电源，线圈左端是电源负极．
4．D
【解析】
鸡蛋从同一高度落下时，末速度相同，落在软垫时，鸡蛋与软垫的作用时间更长，由动量定理可知，软垫对鸡蛋的作用力较小，故应选D．
5．C
【解析】在剪断绳子之前，AB 处于平衡状态，所以弹簧的拉力等于B 的重力．在剪短上端的绳子OA 的瞬间，绳子上的拉力立即减为零，而弹簧的伸长量没有来得及发生改变，故弹力不变仍为B 的重力．
对A 球进行受力分析，A 受到重力和弹簧对它向下的拉力，所以根据牛顿第二定律得： g m
mg m F mg a A 22==+=弹
即剪断上端的绳子OA 的瞬间．小球A 的加速度为2g 。

故答案选C.
6．B
【解析】
【详解】
A ．由于A
B 的线速度大小相等，由v =ωr 知， v r
ω=
，所以ω于r 成反比，所以角速度之比为1：3，故A 错误； B ．由2
n v a r
=可知，a n 于r 成反比，所以向心加速度之比a A ：a B =1：3，故B 正确； C ．两轮通过皮带传动，皮带与轮之间不打滑，说明它们边缘的线速度相等，所以C 错误； D ．由于AB 的线速度大小相等，在相同的时间内通过的路程之比应该是s A ：s B =1：1，故D 错误。

故选B 。

7．C
【详解】
根据开普勒第三定律，有：
3322=r r T T 木地地木
解得：32=11r T T r ≈木木地地
（）年 故应选C ．
【点睛】
开普勒第三定律，也称周期定律：是指绕以太阳为焦点的椭圆轨道运行的所有行星，其椭圆轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个常量．
8．C
【详解】
由图可知，粒子转过的圆心角为60°，根据几何关系可知
R =
转过的弧长为
6023603R l R ππ︒=
⨯==︒ 则运动所用时间
00
l t v =
= 故选C 。

【点睛】 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，首先应由几何关系可求出圆心角和半径；很多同学只想到了用周期来求时间，其实用线速度的定义来求时间也是一个不错的选择。

9．C
【详解】
由题图可以看出，带电粒子每运动一周被加速一次，A 错误，由R ＝mv qB 和Uq ＝12mv 22－1
2
mv2
1
可知，带电粒子每运动一周，电场力做功都相同，动能增量都相同，但速度的增量不相
同，故粒子做圆周运动的半径增加量不相同，B错误．由v＝qBR
m
可知，加速粒子的最大
速度与D形盒的半径R有关，C正确；由T＝2m
Bq
可知，粒子运动的周期不随v而变，故
D错误．
10．BC
【详解】
一些不连续的明线组成，不同元素的明线光谱不同，叫做线状光谱，也叫特征谱线，所以可以通过线状谱或特征谱线分析物质和物质的组成成分，故应选BC．
11．BD
【解析】
AB、放射性元素放出α粒子时，α粒子与反冲核的速度相反，而电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圆；而放射性元素放出β粒子时，β粒子与反冲核的速度相反，而电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的轨迹应为内切圆，故放出的是β粒子，故A错误，B正确；
CD、粒子在磁场中做匀速圆周运动，磁场方向不同，粒子旋转的方向相反，由于粒子的速度方向未知，不能判断磁场的方向．故C、D错误．
故选：B．
【名师点睛】
放射性元素的原子核，沿垂直于磁场方向放射出一个粒子后进入匀强磁场，在洛伦兹力的作用下都做匀速圆周运动．放射性元素放出粒子，动量守恒，根据洛伦兹力分析运动轨迹是内切圆还是外切圆，判断是哪种衰变．
12．BCD
【解析】
因电场线与等势面相互垂直，且由高电势指向低电势，故电场线如图所示，由粒子运动的轨迹弯曲的方向可知粒子受力沿电场线的方向，故粒子一定带正电；故A错误；
若粒子从P到Q，则电场力做负功，粒子动能减小，故P点动能大于Q点动能；若粒子从Q到P，电场力做正功，动能增大，P点动能大于Q点动能，故粒子在P点动能一定大于Q 点的动能，故B正确；因P点电势小于Q点电势，粒子带正电，由E=φq可知P点的电势能小于Q点的电势能，故C正确；因Q点处的等势面密集，故Q点的电场强度大，故电荷在Q点受到的电场力大于P点受到的电场力，粒子在P点的加速度小于在Q点的加速度，故D正确；此题选择错误的选项，故选A．
点睛：本题中解题的关键在于曲线的弯曲方向的判断，应掌握根据弯曲方向判断受力方向的方法；本题中告诉的是等势面，很多同学由于思维定势当成了电场线从而出现错判．
13．80
【详解】
车在桥顶时，受到重力和桥面对车的支持力，
根据重力和支持力的合力提供向心力得
2
v
mg N m
R
-=
又因为：
1
2
N mg =
联立两式代入数据解得R=80m
当压力为零时，靠重力提供向心力，则有：2
v
mg m
R
=
解得：
m
v s ==．
【点睛】
汽车在桥顶，靠竖直方向上的合力提供向心力，根据牛顿第二定律求出圆弧形桥面的半径．当压力为零时，靠重力提供向心力，根据牛顿第二定律求出车速的大小．
14．8 6
【详解】
设发生x 次α衰变，y 次β衰变，衰变方程为：
238
206
9280U Pb x y αβ→++
则：238=206+4x ，解得：x=8
又：92=82+8×
2-y ，得：y=6 【点睛】
设发生x 次α衰变，y 次β衰变，写出衰变方程，求解x ，y 即可．原子核经过一次α衰变，电荷数减小2，质量数减小4，一次β衰变后电荷数增加1，质量数不变．
15．（1）V 1， A 1 R 1 （2）A （3）0.24， 1.60 （4）增大， 灯丝温度升高 （5）0.54W （0.50W-0.58W 均可）
【解析】
(1)灯泡的额定电压为2.5V ，额定电流是0.3A ，所以电压表应选择V 1，电流表应选择A l ；
(2)描绘灯泡伏安特性曲线，电压、电流要从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，灯泡的电阻约为R=2.5/0.3≈8.3Ω，远小于电压表内阻，电流表采用外接法误差较小，因此需要选择图A 所示实验电路
(3) 电流表的最小刻度为0.02A ，估读到同位；电压表最小刻度为0.1V ，估读到下一位．电流表和电压表的读数分别为0.24A 、1.60V ；
(4) 由图可知，随着小灯泡两端电压的增大，I-U 图线斜率减小，灯丝阻值增大．原因是灯丝的电阻率随温度升高而增大．
（5）做出电动势为3V ，内电阻为3Ω的直流电源的I-U 图线，与小灯泡L 的伏安特性曲线的交点即为小灯泡的工作电压和工作电流．小灯泡的电功率为0.54W ．
16．（1）t =
（2）()tan m M g θ+ 【解析】
（1）斜面体固定时，mgsinθ=ma
所以a=gsinθ 21sin 2
H at θ=
所以t = （2）斜面体与物块一起加速运动时，
对整体有：F=(M+m)a
对物块有：mgtanθ=ma
所以F=(M+m)gtanθ
17．（1）0.4V （2）0.16N （3）4.2m/s 2
【解析】（1）ab 棒中电流的方向由b 指向a ；
根据导体切割磁感线的电动势E=BLV=0.4V
（2）由闭合电路欧姆定律得，I=E R = 0.8A
ab 所受的安培力 F 安=BIL=0.16N
（3）由牛顿第二定律F=ma ，得
a =F−F 安m =4.2m/s 2
18．（1）3N/C （2）1T （3）3.2×
10-3N 【解析】
（1）小球离开轨道后做匀速直线运动，其受力情况如图所示，
依据矢量的合成法则，qE=mgta nθ
解得E =3N/C
（2）设小球运动到C 点时的速度为v ，在小球沿轨道从A 运动到C 的过程中，根据动能定理有：22011sin (1cos )22qER mgR mv mv θθ--=
- 解得： v =5m/s
（3）依据上图，结合平衡条件，及三角知识，则有：54
qvB mg =
解得 B =1T。