【期末试卷】湖北省天门、仙桃、潜江市2015-2016学年高二下学期期末联考物理试题 Word版含答案

2015~2016学年度第二学期期末联考试题
高二物理
本卷分为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分110分．考试时间90分钟． 注意事项：
1．答题前，考生务必将自己的学校、姓名、班级、考号填写在答题卡上。

2．请将答案写在答题卡相应的位置上，考试结束后只交答题卡。

第Ⅰ卷(选择题 共48分)
一、选择题：本题共12小题，每小题4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，第9~12题有多项符合题目要求．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的或不选的得0分．
1．在如图所示的电路中，电池的电动势为E ，内电阻为r ，1R 、2R 为两个阻值固定的电阻，当可变电阻R 的滑片向下移动时，理想电
流表的示数I 和理想电压表的示数U 将 A ．I 变小，U 变大 B ．I 变大，U 变小
C ．I 变小，U 变小
D ．I 变大，U 变大
2．如图所示，A 、B 两个平行金属板充电后与电源断开，A 板带正电，B 板带负电且接地，两个定点C 、D 始终位于A 、B 两板间，以下说法正确的是
A ．A 板不动，将
B 板向上平行移动一小段距离，则
C 、
D 两点间 电势差增大 B ．A 板不动，将B 板向下平行移动一小段距离，则C 点电势升高 C ．B 板不动，将A 板向上平行移动一小段距离，则C 点电势降低 D ．B 板不动，将A 板向下平行移动一小段距离，则C 点电势降低
3．如图甲所示为远距离输电示意图，升压变压器原、副线圈匝数比1∶100，降压变压器原副线圈匝数比为100∶1，远距离输电线的总电阻为50Ω．若升压变压器的输入电压总是如图乙所示，下列说法中正确的有
A ．用户端交流电的频率为100Hz
B ．用户端电压一定为240V
C ．若用户总功率变大，则降压变压器原线圈两端电压升高
D ．若升压变压器原线圈输入功率为720kW ，则输电线路损耗功率为45kW
4．长为4L 的直导线等分成四等份，拆成如图所示的图形，其中的V 形导线夹角为60°，整个图形置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B ，当在该导线中通以大小为I 的电流时，该V 形通电导线受到的安培力大小为
－
甲
天门 仙桃 潜江
N b c
A
D C
B
B A D C
甲 A ．BIL B ．2BIL C ．3BIL D ．4BIL
5．磁流体发电是一项新兴技术．如图所示，平行金属板之间有一个很强的磁场，将一束含有大量正、负带电粒子的等离子体，沿图中所示方向喷入磁场．图中虚线框部分相当于发电机．把两个极板与用电器相连，则 A ．用电器中的负电荷运动方向从A 到B B ．用电器中的电流方向从B 到A C ．若只减小喷入粒子的速度，发电机的电动势增大
D ．若只增大磁场，发电机的电动势增大
6．如图所示，边长为L 的正方形区域ABCD 内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，E
点位于CD 边上，且ED =3
3
L ，三个完全相同的带电粒子1、2、3分 别以大小不同的初速度1υ、2υ、3υ从A 点沿AB 方向射入该磁场区域， 经磁场偏转后粒子1、2、3分别从C 点、E 点、D 点射出．若1t 、2t 、 3t 分别表示粒子1、2、3在磁场中的运动时间．则以下判断正确的是
A ．1υ∶2υ∶3υ=6∶23∶3
B ．1υ∶2υ∶3υ=4∶3∶2
C ．1t ∶2t ∶3t =2∶3∶4
D ．1t ∶2t ∶3t =3∶4∶6
7．如图所示，虚线a 、b 、c 即ab U =bc U ．实线为一带正电的质点(不计重力)仅在电场力作用下通过
该区域时的运动轨迹，M 、N 是这条轨迹上的两点，下列判断正确的是
A ．三个等势面中，a 的电势最低
B ．带电质点在M 点具有的电势能比在N 点具有的电势能大
C ．带电质点通过M 点时的动能比通过N 点时大
D ．带电质点通过M 点时的加速度比通过N 点时小 8．如图甲所示，矩形导线框ABCD 固定在匀强 磁场中，磁感线垂直于线框所在平面且向里．规定垂
直于线框所在平面向里为磁场的正方向；线框中电流
沿着逆时针方向为感应电流i 的正方向．要在线框中
产生如图乙所示的感应电流，则磁感应强度B 随时 间t 变化的规律可能为
9．如图所示，A 、B 、C 、D 是真空中一正四面体的四个顶点(正四面体是由四个全等正三角形围成的空间封闭图形)，所有棱长都为a ．现在A 、B 两点分别固定电 荷量分别为+q 和－q 的两个点电荷，静电力常量为k ，下列说法正确的是
A ．CD 棱上各点电势相等
B ．
C 、
D 两点的场强方向相同，大小相等且均为2
a q
k
C ．将一负电荷沿C
D 棱从C 点移动到D 点，电场力先做正功后做负功 D ．将一正电荷沿CD 棱从C 点移动到D 点，电场力先做正功后做负功
10．一质量为m 、电阻为r 的金属杆ab ，以一定的初速度
0υ从一光滑固定平行金属导轨底端向上滑行，导轨平面与水平面成30°角，两导轨上端用一电阻R 相连，如图所示，磁
D
C
B
A
R
30º
60º A
B C
场垂直斜面向上，导轨的电阻不计，金属杆始终与导轨接触良好，金属杆向上滑行到某一高度之后又返回到底端时的速度大小为υ，则金属杆在滑行过程中
A ．向上滑行与向下滑行的时间相等
B ．向上滑行过程与向下滑行过程通过金属杆的电荷量相等
C ．向上滑行与向下滑行过程中金属杆的加速度的最小值出 现在同一位置
D ．向上滑行过程中电阻R 上的平均热功率比向下滑行过程中 的大
11．如图所示，足够长的平行光滑导轨固定在水平面上，导轨间距为L =1m ，其右端连接有定值电阻R =2Ω，整个装置处于垂直导轨平面的匀强磁场中，磁感应强度大小为B =1T ．一质量m =2kg 的金属棒在恒定的水平拉力F =10N 的作用下，在导轨上由静止开始向左运动，运动中金属棒始终与导轨垂直．导轨及金属棒的电阻 不计，下列说法正确的是
A ．产生的感应电流方向在金属棒中由a 指向b
B ．金属棒的最大加速度为52m/s
C ．水平拉力的最大功率为200W
D ．金属棒先向左做加速运动、后向左做减速运动直到静止
12．如图所示，ABC 为竖直平面内光滑绝缘固定框架，B 、C 两点在同一水平面内．套在AB 杆上的质量为m 带正电的小圆环由A 点静止释放，滑到B 点时速度为0υ．若空间加一与ABC 平面平行的匀强电场，圆环仍由A 点静止释放，滑到B 点时速度为02υ，将小圆环套在AC 杆上，从A 点静止释放，滑到C 点时速度为03υ，则下列说法正确的是
A ．电场方向与BC 垂直
B ．B 点电势是
C 点电势的2倍
C ．A 、C 两点间电势差是A 、B 两点间电势差的2倍
D ．圆环由A 滑到C 是圆环由A 滑到B 过程中电场力 做功的2倍
第Ⅱ卷（非选择题 共62分）
二、非选择题：包括必考题和选考题两部分．13~16题为必考题，每个考题考生都必须
作答，第17题为选考题，考生根据模块选择作答．
(一)必考题(共62分)
13．(6分)某同学为了练习各种仪表的读数规则，他做了如下几种图示的练习：其中如图甲所示为游标卡尺的读数，其值为 cm ；如图乙所示为螺旋测微器的读数，其值为 mm ；如图丙所示为电流表的读数，使用量程为0~0.6A 时的读数为______A ．
甲 cm 6 7 8 0 10 20
14．(9分)在《测定电池的电动势和内阻》的实验中，某科学探究性小组的同学设计了如图甲所示的电路进行实验，并且记录了实验中一系列电流表读数I 及与之对应的电阻箱阻值R ，小组同学通过巧妙地设置横轴和纵轴，描绘出了如图乙所示的图线，则在图乙中纵轴应表示 ；若该图线的斜率为k ，横轴上的截距为m ，则电动势的测量值测E = ，内电阻的测量值测r = ；若电流表有一定未知内阻，则电动势的测量值测E 真实值真E (填“>”、“=”、“<”)，内阻的测量值测r 真实值真r (填“>”、“=”、“<”)．
15．(12分)如图所示，水平面内固定的三条光滑平行金属导轨a 、b 、c ，相距均为d =2m ，导轨ac 间横跨一质量为m =1kg 的金属棒MN ，棒与导轨始终良好接触．棒的总电阻r =2Ω，导轨的电阻忽
略不计．在导轨bc 间接一电阻为R =2Ω的灯泡，导轨ac 间接一理想电压表．整个装置放在磁感应强度B =2T 匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下．现对棒MN 施加一水平向右的拉力F ，使棒从静止开始运动，已知施加的水平外力功率恒定，经过t =2s 时间棒的速度达到υ=3m/s 且以后稳定．试求：
⑴金属棒速度稳定时施加的水平恒力F 为多大? ⑵水平外力F 的功率为多少?
⑶在此t =2s 时间内金属棒产生的热量是多少? 16．(20分)如图所示，将某正粒子放射源置于原点O ，其向各方向射出的粒子速度大小均为0υ、质量均为m 、电荷量均为q ．在0≤y ≤d 的一、二象限范围内分布着一个左右足够宽的匀强电场，方向与y 轴正向相同，在d ＜y ≤2d 的一、二象限范围内分布着一个左右足够宽的匀强磁场，方向垂直于xOy 平面向里．粒子第一次离开电场上边界y =d 时，能够到达的最右侧的位置为(
3
3
2d ，d )，且最终恰没有粒子从y =2
d 乙
甲
3
丙
乙
a b c
的边界离开磁场，若只考虑每个粒子在电场中和磁场中各运动一次，不计粒子重力以及粒子间的相互作用，求：
⑴电场强度E 和磁感应强度B ；
⑵粒子在磁场中运动的最长时间和最短时间．
(二)选考题(共15分) (从下面三题中任选一题做答，并把该题号后的方框涂黑，多做则以第一个答题评分)
17．【物理——选修3-3】 (15分)
⑴(5分)下列说法正确的是(填正确答案标号．部分选对得3分，全对得5分，每选错1个扣3分，最低得分为0分)
A ．第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律
B ．在绝热条件下压缩理想气体，气体的内能一定增加
C ．只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以估算出气体分子的直径
D ．一定质量的理想气体，压强不变、温度升高时，气体分子单位时间对气缸壁单位面积碰撞的次数将变少
⑵(10分)如图所示，开口向上竖直放置的内壁光滑气缸，其侧壁是绝热的，
底部导热，内有两个质量均为m 的密闭活塞，活塞A 导热，活塞B 绝热，将缸内
理想气体分成Ⅰ、Ⅱ两部分．初状态整个装置静止不动且处于平衡状态，Ⅰ、Ⅱ
两部分气体的高度均为0l ，温度为0T ．设外界大气压强为0p 保持不变，活塞横截面积为S ，且mg =0p S ，环境温度保持不变．求：在活塞A 上逐渐添加铁砂，当铁砂质量等于2m 时，两活塞在某位置重新处于平衡，活塞A 下降的高度．
17．【物理——选修3-4】(15分)
⑴(5分)在“利用单摆测重力加速度”的实验中，某同学通过多次改变单摆摆长L 、测量对应单摆周期T ，得到了如图所示L T －2图像．若该同学其它操作(包括周期测量)均正确，则她的摆长测量值总是
真实值(填“>”、“<”或“=”)，已知图像斜率为k ，则重力加速
度g =
．
⑵(10分)如图所示，一玻璃球体的半径为R ，O 为球心，AB 为直径，在球的左侧有一竖直接收屏在A 点与玻璃球相切．自B 点发出的光线BM 在M 点射出，出射光线平行于AB ，照射在接收屏上的Q 点．另一光线BN 恰好在N 点发生全反射．已知∠ABM =30°，求：
(ⅰ)玻璃的折射率；
(ⅱ)光由B 传到M 点与再由M 传到Q 点所需时间比； (ⅲ)N 点到直径AB 的距离．
第（1）题图 第（2）题图 17．【物理选修3－5】(15分)
⑴(5分)氘核粒子和氚核粒子可发生热核聚变而释放巨大的能量，该反应方程为：
X He H H
42
3121+→+ B
P
式中X 是某种粒子，粒子X 是
；已知：H 21、H 31、He 42
、X 单个粒子的实际质量分别为1m 、2m 、3m 、4m ，该反应的质量亏损为
；若该反应中生成
He 42
的总质量为A ，则放出的总核能为
(真空中光速为c )．
⑵(10分)如图所示，光滑水平面上一质量为M 、长为L 的木板右端靠竖直墙壁(不与墙壁粘连)．质量为m 的小滑块(可视为质点)以水平速度0υ滑上木板的左端，滑到木板的右端时速度恰好为零．
(ⅰ)求小滑块与木板间的摩擦力大小；
(ⅱ)现让小滑块以某一速度υ滑上木板的左端，滑到木板的右端时与竖直墙壁发生弹性碰撞，然后向左运动，最终滑到木板正中点后和木板保持相对静止，试求υ∶0υ值．
天门、仙桃、潜江市2015～2016学年度第二学期期末联考
高二物理参考答案及评分标准
一、选择题(48分)
1．B 2．B 3．D 4．C 5．D 6．D 7．B 8．B 9．AB 10．BD 11．ABC 12．CD
二、非选择题
(一)必考题(共62分)
13．(6分) 6.165或6.170(2分)；10.295(10.292~10.298)(2分)；0.480(2分) 14．(9分)R(2分)；k(2分)；mk(2分)；=(2分)；﹥(1分)；
15．(12分)
解：⑴金属棒速度达到稳定，有：0=-安F F
(1分) 而BId F =安，2
/r R υ
Bd I +=
(2分) 联立得：F =16N (2分) ⑵υF P ==48W
(2分)
⑶设小灯泡和金属棒产生的热量分别为1Q 、2Q ，根据焦耳定律得知： 22
/21==r R Q Q (2分) 由功能关系得：Pt =1Q +2Q +22
1
υm
(2分
)
代入数据得：2Q =30.5J (1分)
16．(20分)
解：⑴沿x 轴正方向发射的粒子能够到达最右侧的位置(
3
3
2d ，d )．由类平抛运动规律得： t υd x 0332==，22
1
at d y == (2分)
其中m
qE
a =
(1分) 联立解得：qd
υm E 2320
=
(1分)
设粒子射入磁场时的速度为υ，由动能定理有： 2
022
121υm υm qEd -=
(2分) 解得：02υυ= (1分) 设射入磁场时的速度方向与水平方向的夹角为α，则有： 2
1
cos 0==
υυα，α=60°
(1分) 设粒子做圆周运动的半径为R ，由几何关系可知： d =R +R sin30°=3R /2
(2分)
粒子在磁场中做圆周运动，洛仑兹力提供向心力： R
υm
υBq 2
= (2分) 将02υυ=、d R 3
2
=
代入解得：qd υm B 03=
(2分)
⑵粒子运动的最长时间对应最大的圆心角，经过点(3
3
2d ，d )恰与上边界相切的粒子轨迹对应的圆心角最大．
由几何关系可知最大圆心角：max θ=240°=4π/3 (1分) 粒子运动最长时间：0
max 9434υd
πυR πt =
=
(2分)
粒子运动的最短时间对应最小的圆心角，经过点(—3
3
2d ，d )粒子轨迹对应的圆心角最小，由几何关系可知最小圆心角：min θ=120°=2π/3
(1分) 粒子运动最短时间：0
min 9232υd
πυR πt =
=
(2分)
(二)选考题(共15分)
17．【物理——选修3－3】 (15分)
⑴BD(5分)
⑵解：对I 由玻意耳定律得：s l p s l p 1
'101= (2分)
(2分)
对II 气体，初状态由玻意耳定律得：s l p s l p 2202'= (2分)
(2分)
A
(2分)
17．【物理——选修3－4】 (15分)
解：⑴>(2分)；k
π2
4(3分)
⑵(i)已知∠ABM=30°，由几何关系知入射角：α=30° 折射角：β=60°
(1分) 则玻璃的折射率为：3sin sin ==
α
β
n (2分) (ii)光在玻璃中传播速度：n
c υ=
(1分)
光由B 传到M 的时间：1t =c
R
n c R υBM 3/30cos 20=
= (1分) 光由M 传到Q 的时间：2t =c
R
c R R c MQ 260cos =
︒-= (1分) 则：1t ∶2t =6
(1分)
(iii)由题意知临界角C=∠ONB ． 则：sinC=
331=
n ，cosC=3
6
(1分) ∴N 点到直径AB 的距离：d=2RcosC×sinC=R 3
2
2
(2分)
17．【物理选修3－5】(15分)
解：⑴n 10(或中子)(1分)；1m +2m －3m －4m (2分)；A(1m +2m －3m －4m )2c /3m (2
分)
⑵(i)小滑块以水平速度0υ右滑时，由动能定理得： 2
0f 2
10υm L F -
=-
(2分) 解得摩擦力大小：L
υm F 220
f =
(1分)
(ⅱ)小滑块以速度υ滑上木板到运动至碰墙时速度的为1υ，由动能定理得： 221
f 2
121υm υm L F -=
- (2分)
滑块与墙碰后至向左运动到木板正中点，此时滑块、木板的共同速度为2υ，根据动量守恒和能量关系有：
21)(υM m υm +=
(2分) 2221f )(2
1212υM m υm L F +-=⨯
(2分)
上述四式联立解得：M
m
M υυ230+= (1分)。