江苏省常州市溧阳别桥中学高二物理期末试题含解析

江苏省常州市溧阳别桥中学高二物理期末试题含解析
一、选择题：本题共5小题，每小题3分，共计15分．每小题只有一个选项符合题意
1. 在下列各运动的物体中，通常不可视为质点的是
A．运行中的人造卫星
B．航行中的远洋巨轮
C．做花样溜冰的运动员
D．从斜面上滑下来的木块
参考答案：
C
2. （单选）根据安培假说的思想，认为磁场是由于电荷运动产生的，这种思想对于地磁场也适用，而目前在地球上并没有发现相对于地球定向移动的电荷，那么由此判断，地球应该（）
A.带负电
B.带正电
C.不带电
D.无法确定
参考答案：
A
3. （多选）一带电小球在空中由点运动到点的过程中，受重力和电场力作用。

若重力做功
，电场力做功，则小球的( )
A．重力势能增加B．电势能增加C．动能减少D．机械能增加
参考答案：
AD
4. 如图所示，平行金属导轨与水平面间的夹角为θ，导轨电阻不计，与阻值为R的定值电阻相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面，磁感应强度为B.有一质量为m、长为l的导体棒从ab位置获得平行于斜面的、大小为v的初速度向上运动，最远到达a′b′的位置，滑行的距离为s，导体棒的电阻也为R，与导轨之间的动摩擦因数为μ.则( )A. 上滑过程中导体棒受到的最大安培力为
B. 上滑过程中电流做功放出的热量为mv2－mgs(sinθ＋μcosθ)
C. 上滑过程中导体棒克服安培力做的功为mv2
D. 上滑过程中导体棒损失的机械能为mv2－mgs sinθ
参考答案：
BD
上滑过程中开始时导体棒的速度最大，受到的安培力最大为：，故A错误；根据能量守恒，上滑过程中电流做功产生的热量为：，上滑过程中导体棒克服安培力做的功等于产生的热量是,故B正确，C错误；上滑过程中导体棒损失
的机械能为：，故D正确。

所以BD正确，AC错误。

5. （单选）某同学设计了一个电磁冲击钻，其原理示意图如图所示，若发现钻头M突然向右运动，则可能是
A．开关S由断开到闭合的瞬间
B．开关S由闭合到断开的瞬间
C．保持开关S闭合，变阻器滑片P加速向右滑动
D．保持开关S闭合，变阻器滑片P匀速向右滑动
参考答案：
A
二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. 一段导体电阻是5Ω，1.5分钟内所通过的电量是45C．则导体两端的电压为
V。

参考答案：
2.5
【解析】由电流概念可知I=q/t=45C/90s=0.5A，所以U=IR=2.5V
7. 气垫导轨是常用的一种实验仪器．它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦．我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨以及滑块A 和B来验证动量守恒定律，实验装置如图所示（弹簧的长度忽略不计），采用的实验步骤如下：A．用天平分别测出滑块A、B的质量m A、m B；
B．调整气垫导轨，使导轨处于水平；
C．在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止地放置在气垫导轨上；
D．用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1．
E．按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作．当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时，记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2．
本实验中还应测量的物理量是，利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是．
参考答案：
B的右端至D板的距离L2；=
【考点】验证动量守恒定律．
【分析】本题的关键是列出A、B系统的动量守恒定律表达式，再结合速度与位移的关系即可求解．【解答】解：对A与B组成的系统，由动量守恒定律应有=
再由=，=，其中是B的右端至D板的距离，所以实验还应测量出B的右端至D 板的距离L2
即动量守恒定律的表达式应为=故答案为：B的右端至D板的距离L2；=
8. 子弹以水平初速度连续射穿三个并排着的完全相同的静止并固定的木块后速度恰好减为零，你们它在每个木块前的速度之比______________，穿过每个木块所用时间之比
______________。

参考答案：
3?：2?：1 (3? - 2 ? )：(2?— 1)：1
9. 在真空中有两个点电荷，其中电荷A的电量是电荷B电量的4倍，它们相距5cm时，相互斥力为1.6N，当它们相距20cm时，相互斥力为_____________，电荷A的电量为
________________，电荷B的电量为__________________。

参考答案：
10. 光滑绝缘的水平地面上有相距为L的点电荷A、B，带电荷量分别为+4Q和-Q，今引入第三个点电荷C，由静止释放后使三个点电荷都处于平衡状态，则C的电荷量和放置的位置距B点电荷处．
参考答案：
L
11. 某同学用下图所示装置探究A、B两球在碰撞中动量是否守恒。

该同学利用平抛运动测量两球碰撞前后的速度，实验装置和具体做法如下，图中PQ是斜槽，QR为水平槽。

实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滑下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹。

重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。

再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滑下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。

重复这种操作10次，并画出实验中A、B两小球落点的平均位置。

图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，E、F、J是实验中小球落点的平均位置。

①为了使两球碰撞为一维碰撞，所选两球的直径关系为：A球的直径
____________B球的直径（“大于”、“等于”或“小于”）；为减小实验误差，在两球碰撞后使A球不反弹，所选用的两小球质量关系应为m A ______________m B（选填“大于”、“等于”或“小于”）；
②在以下选项中，本次实验必须进行的测量是_____________；
A．水平槽上未放B球时，A球落点位置到O点的距离
B．A球与B球碰撞后， A球、B球落点位置分别到O点的距离
C．A球和B球在空中飞行的时间
D．测量G点相对于水平槽面的高
③已知两小球质量m A和m B，该同学通过实验数据证实A、B两球在碰撞过程中动量守恒，请你用图中的字母写出该同学判断动量守恒的表达式是__________________________。

参考答案：
①等于；大于；
② AB；③ m A·OF=m A·OE+m B·OJ
【详解】①为了使两球碰撞为一维碰撞，在小球碰撞过程中水平方向动量守恒定律，两球碰后都做平抛运动，即实现对心碰撞，则A球的直径等于B球的直径。

为了使碰撞后不反弹，故m A＞m B．
②根据动量守恒有：m A v0=m A v1+m B v2，因为，，．代入得：m A x1=m A x2+m B x3，所以需要测量水平槽上未放B球时，A球落点位置到O点的距离x1，A球与B球碰撞后x2，A球与B球落点位置到O点的距离x3．故AB正确．因为时间相同，可以用水平位移代替速度，不用测时间，也不用测量测量G点相对于水平槽面的高，故选：AB．
③A球与B球碰后，A球的速度减小，可知A球没有碰撞B球时的落点是F点，A球与B球碰撞后A球的落点是E点．用水平位移代替速度，动量守恒的表达式为：m A OF=m A OE+m B OJ．
【点睛】本题关键明确验证动量守恒定律实验的实验原理，注意等效替代在实验中的运用；注意器材选择的原则：为了实现对心碰撞，两球的直径需相同，为零使碰撞后A球不反弹，则A球
12. 如图4－3－24，金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧，若变阻器滑片P向左移动，则金属环A将向________(填“左”或“右”)运动，并有________(填“收缩”或“扩张”)趋势．参考答案：
13. 有两个质量为m的均处于基态的氢原子A、B，A静止，B以速度v0与之发生碰撞．己知碰撞前后二者的速度均在一条直线上，碰撞过程中部分动能有可能被某一氢原子吸收，从而该原子由基态跃迁到激发态，然后，此原子向低能级态跃迁，并发出光子．若氢原子碰撞后发出一个光子，则速度v0至少为。

已知氢原子的基态能量为E1(E1<0)．
参考答案：
三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. （6分）（1）开普勒第三定律告诉我们：行星绕太阳一周所需时间的平方跟椭圆轨道半长径的立方之比是一个常量。

如果我们将行星绕太阳的运动简化为匀速圆周运动，请你运用万有引力定律，推出这一规律。

（2）太阳系只是银河系中一个非常渺小的角落，银河系中至少还有3000多亿颗恒星，银河系中心的质量相当于400万颗太阳的质量。

通过观察发现，恒星绕银河系中心运动的规律与开普勒第三定律存在明显的差异，且周期的平方跟圆轨道半径的立方之比随半径的增大而减小。

请你对上述现象发表看法。

参考答案：
（1）（4分）
（2）由关系式可知：周期的平方跟圆轨道半径的立方之比的大小与圆心处的等效质量有关，因此半径越大，等效质量越大。

（1分）
观点一：
银河系中心的等效质量，应该把圆形轨道以内的所有恒星的质量均计算在内，因此半径越大，等效质量越大。

观点二：
银河系中心的等效质量，应该把圆形轨道以内的所有质量均计算在内，在圆轨道以内，可能存在一些看不见的、质量很大的暗物质，因此半径越大，等效质量越大。

说出任一观点，均给分。

（1分）
15. 真空中有两个点电荷，所带电量分别为和，相距2cm，求它们之间的相互作用力，是引力还是斥力．
参考答案：
，斥力．
解：根据库仑定律，则有：；同种电荷相互吸引，所以该力为“斥力”．
【点睛】解决本题的关键掌握库仑定律的公式，以及知道同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．
四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. 一个圆柱形筒，直径12 cm，高16 cm.人眼在筒侧上方某处观察，所见筒侧的深度为9 cm，当筒中装满液体时，则恰能看到筒侧的最低点．求：
(1)此液体的折射率；
(2)光在此液体中的传播速度．
参考答案：
17. 如图所示，把质量m=20kg的物体以水平速度v0=5m/s抛到静止在水平地面的平板小车上。

小车质量M=80kg，物体在小车上滑行一段距离后相对于小车静止。

已知物体与平板间的动摩擦因数μ=0.8，小车与地面间的摩擦可忽略不计，g取10m/s2，求：（1）物体相对小车静止时，小车的速度大小是多少？
（2）物体相对小车运动时，物体和小车相对地面的加速度各是多大？
（3）物体在小车滑行的距离是多少？
参考答案：
（1）根据动量守恒定律mv0=(m+M)v（3分）
解得v=mv0/(m+M)=1m/s（2分）
(2)根据牛顿第二定律μmg=ma1 a1=8m/s2,（1分）
μmg=Ma2 a2=2m/s2（1分）
（3)设s1、s2分别表示物体与小车静止前所经过的路程，则
（共2分）
物体在小车滑行的距离为
∆s=s1-s2=1.25m（3分）
18. 如图所示，在直角坐标系xOy平面的第Ⅱ象限内有半径为R的圆O1分别与x轴、y轴相切于P （﹣R，0）、Q（0，R）两点，圆O1内存在垂直于xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B．与y轴负方向平行的匀强电场左边界与y轴重合，右边界交x轴于M点，一带正电的粒子A（重力不计）电荷量为q、质量为m，以某一速率垂直于x轴从P点射入磁场，经磁场偏转恰好从Q点进入电场，最后从M点以与x轴正向夹角为45°的方向射出电场．求：
（1）OM之间的距离；
（2）该匀强电场的电场强度E；
（3）若另有一个与A的质量和电荷量相同、速率也相同的粒子A′，从P点沿与x轴负方向成30°角的方向射入磁场，则粒子A′再次回到x轴上某点时，该点的坐标值为多少？
参考答案：
解：（1）设粒子A速率为v0，其轨迹圆圆心在O点，故A运动至D点时速度与y轴垂直，粒子A 从D至G作类平抛运动，
令其加速度为a，在电场中运行的时间为t，
则有：
x=OG=v0t …①
和tan45°==…②
联立①②解得：==tan45°=
故有：OG=2R…③
（2）粒子A的轨迹圆半径为R，由
得…④
…⑤
联立①③⑤得
解得：E=
（3）令粒子A′轨迹圆圆心为O′，因为∠O′CA′=90°，O′C=R，以O′为圆心，R为半径做A′的轨迹圆交圆形磁场O1于H点，
则四边形CO′H O1为菱形，故O′H∥y轴，粒子A′从磁场中出来交y轴于I点，HI⊥O′H，所以粒子A′也是垂直于y轴进入电场的，令粒子A′从J点射出电场，交x轴于K点，
因与粒子A在电场中的运动类似，
∠JKG=45°，
GK=GJ．
OI﹣JG=R
又OI=R+Rcos30°
解得：JG=Rcos30°=R
粒子A′再次回到x轴上的坐标为（2R+R，0）
答：（1）OG之间的距离2R；
（2）该匀强电场的电场强度；
（3）若另有一个与A的质量和电荷量相同、速率也相同的粒子A′，从C点沿与x轴负方向成30°角的方向射入磁场，则粒子A′再次回到x轴上某点时，该点的坐标值为（2R+R，0）．。