2020年山西省朔州市山阴北周庄中学高二物理下学期期末试题含解析

2020年山西省朔州市山阴北周庄中学高二物理下学期期末试题含解析
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. 一列波在介质中向某一方向传播，如图所示为此波在某一时刻的波形图，并且此时振动还只发生在M、N之间，已知此波的周期为T，Q质点速度方向在波形图中是向下的，下面说法中正确的是
（）
A．波源是M，由波源起振开始计时，P点已经振动时间T
B．波源是N，由波源起振开始计时，P点已经振动时间
C．波源是N，由波源起振开始计时，P点已经振动时间
D．波源是M，由波源起振开始计时，P点已经振动时间
参考答案：
C
【考点】横波的图象．
【分析】根据质点Q速度方向向下，可判断出波的传播方向，确定波源．根据P与波源平衡位置间的距离分析P点经振动的时间．
【解答】解：由于此时Q点向下振动，且Q质点右方邻近的质点在Q点下方，则波向左传播，N是
波源．振动从N点传播到M点，经过一个周期，又从波源N起振开始计时，需经T，P点才开始起
振，故P质点已振动了，故C正确．
故选C
2. （单选）一个等腰直角三棱镜的截面如图所示，一细束蓝光从AC面的P点沿平行底面AB方向射入棱镜后，经AB面反射，再从BC面的Q点射出，且有PQ∥AB（图中未画光在棱镜内的光路）．如果将一细束绿光仍从P点沿平行底面AB方向射入三棱镜，则从BC面射出的光线（）
A．仍从Q点射出，出射光线平行于AB
B．仍从Q点射出，出射光线不平行于AB
C．可能从Q′点射出，出射光线平行于AB
D．可能从O″点射出，出射光线平行于AB
参考答案：
解：蓝光的折射率大，在AC面上偏折得更厉害，绿光折射率小，在AC面上偏折的角度小，出射点向下偏，所以可能在O″点射出．
根据几何关系得，在BC面上的入射角和在AC面上的折射角相等，根据折射定律，通过光的可逆性，知出射光线仍然与AB平行．故D正确，A、B、C错误．
故选：D．
3. 光滑的水平面上放有质量分别为m和的两木块，下方木块与一劲度系数为k的弹簧相连，弹簧的另一端固定在墙上，如图所示。

已知两木块之间的最大静摩擦为，为使这两个木块组成的系统能像一个整体一样地振动，系统的最大振幅为（）
A． B．C． D．
参考答案：
C
4. —个初动能为的带电粒子，垂直电场线方向飞人带电的平行板电容器，飞出时带电粒子动能为飞入时动能的倍.如果使粒子的初速度为原来的倍，那么当它飞出电容器的时刻,动能为（）
A. B. C. D.
参考答案：
B
5. （单选）如图所示，有的计算机键盘的每一个键下面连一小块金属片，与该金属片隔有一定空气隙
的是另一片小的固定金属片，这两片金属片组成一个小电容器。

该电容器的电容C可用公式
计算，式中常量E＝9×10－12F/m，S表示金属片的正对面积，d表示两金属片间的距离，当键被按下时，此小电容器的电容C发生变化，与之相连的电子线路就能检测出是哪个键被按下了，从而给出相应的信号。

设每个金属片的正对面积为50mm2，键未按下时两金属片间的距离为0.6mm。

如果电容变化0.25PF，电子线路恰能检测出必要的信号，则键至少需被按下
A．0.45mm B．0.3mm C．0.2mm D．0.15mm
参考答案：
D
二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. 有一个未知电阻Rx，用图10中（a）和（b）两种电路分别对它进行测量，用（a）图电路测量时，两表读数分别为6V，6mA，用（b）图电路测量时，两表读数分别为5.9V，
10mA，则用______图所示电路测该电阻的阻值误差较小，测量值Rx=______Ω，测量值比真实值偏______（填：“大”或“小”）。

参考答案：
a，1000，大7. 用多用电表欧姆挡（×100）测量三只晶体二极管，其结果依次如图A、B、C所示，由图可知，图________中的二极管是好的，该二极管的负极是________端。

参考答案：
8. （4分）已知空气的击穿电场的场强为2×106V/m，测得某一次闪电火花长1000m，设闪电火花的路径为直线,则发生这次闪电时，放电路径两端的电势差U=________V。

若这次闪电通过的电荷量为30C，则释放的能量△E=___________J。

参考答案：
2×109、6×1010
9. 如图所示，电阻为R的正方形导线框abcd，边长ab=ad=L，质量为m，从某一高度自由落下，通过一匀强磁场，磁感应强度为B，磁场方向垂直纸面向里，磁场区域的宽度也为L，下落过程中线框平面始终保持在同一竖直面内，且ab边始终水平．导线框的ab边刚进入磁场就恰好开始做匀速运动,那么线框进入磁场的过程中ab两点间的电压为．在线圈穿越磁场的全过程，线框中产生的焦耳热为．（不考虑空气阻力，重力加速度为g）
参考答案：
10. 如图所示，气球质量为100kg，下连一质量不计的长绳，质量为50kg的人抓住绳子与气球一起静止在20m高处，若此人要沿着绳子安全下滑着地，求绳子至少有_____________m长。

参考答案：
11. 探究电磁感应现象应选用如图（选填“甲”或“乙”）所示的装置进行实验．在这个现象中感应电流的方向与的方向和磁感应线方向有关．
参考答案：
甲；导体切割磁感应线的运动．
【考点】研究电磁感应现象．
【分析】闭合电路中一部分导体磁场中做切割磁感应线运动，此时电路中会产生感应电流，该现象称为电磁感应现象，此时所产生电流为感应电流，且感应电流的方向与磁感应线方向，及导体运动的方向有关．
【解答】解：甲图中，若连接电路后，在外力作用下，使导体左右运动，切割磁感应线，则电流表指针发生偏转，说明此时有感应电流产生，这就是电磁感应现象；
在这个现象中感应电流的方向与导体切割磁感应线的运动的方向和磁感应线方向有关；
故答案为：甲；导体切割磁感应线的运动．
12. 在如图实验装置中，充电后的平行板电容器的A极板与灵敏的静电计相接，B极板接地．
（1）若极板B稍向上移动一点，则将观察到静电计指针偏角（填“变大”或“变小”），此实验说明平行板电容器的电容随而增大；
（2）若极板B稍向左移动一点，则将观察到静电计指针偏角（填“变大”或“变小”），此实验说明平行板电容器的电容随而增大．参考答案：
（1）变大；极板正对面积增大
（2）变大；板间距离减小
【考点】电容器的动态分析．
【分析】（1）若极板B稍向上移动一点，极板正对面积减小，根据电容的决定式，分析电容的变化．电容器的电量不变，由电容的定义式分析板间电压的变化，再判断静电计指针偏角的变化．（2）若极板B稍向左移动一点，再用同样的思路进行分析．
【解答】解：
（1）若极板B稍向上移动一点，极板正对面积减小，根据电容的决定式可知，电容C变小．电
容器的电量Q不变，由电容的定义式得到，板间电压U变大．此实验说明平行板电容器的电容随极板正对面积增大而增大；
（2）若极板B稍向左移动一点，板间距离增大，根据电容的决定式可知，电容C变小．电容器
的电量Q不变，由电容的定义式得到，板间电压U变大．此实验说明平行板电容器的电容随极板减小而增大．
故答案为：
（1）变大；极板正对面积增大
（2）变大；板间距离减小
13. 质量为2kg的物体在合外力作用下做直线运动的υ一t图象如图
所示。

在0—2s内，合外力对物体做的功为_______J。

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. （4分）如图是高频焊接原理示意图，线圈中通以高频交流电时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，由于焊接处的接触电阻很大，放出的焦耳热很多，致使温度升得很高，将金属熔化，焊接在一起，我国生产的自行车车架就是用这种办法焊接的。

请定性地说明：为什么交变电流的频率越高，焊接处放出的热量越多？参考答案：
交变电流的频率越高，它产生的磁场的变化就越快。

根据法拉第电磁感应定律，在待焊接工件中产生的感应电动势就越大，感应电流就越大(2分)，而放出的热量与电流的平方成正比，所以交变电流的频率越高，焊接处放出的热餐越多(2分)。

四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. 一圆环A套在一均匀圆木棒B上，A的高度相对B的长度来说可以忽略不计（可视为质点）。

A和B的质量都等于m，A和B之间的滑动摩擦力为f，f＜mg 。

开始时B竖直放置,下端离地面高度为h，A在B的顶端，如图所示。

让它们由静止开始自由下落，当木棒B与地面相碰后，木棒B立刻以竖直向上的速度反弹，并且碰撞前后的速度大小相等。

设碰撞时间很短，不考虑空气阻力，求：
（1）B着地时的速度；
（2）木棒B与地面碰撞后，向上运动的最大高度；
（3）在B再次着地前，要使A不脱离B，B至少应该多长？
参考答案：
17. 如图所示，水平放置的U形导轨足够长，处于磁感应强度B=5 T的匀强磁场中，导轨宽度L=0.4 m，导体棒a b质量m=2.0 kg，电阻R=1Ω，与导轨的动摩擦系数为，其余电阻可忽略不计。

现在导体棒a b在水平外力F=10 N的作用下，由静止开始运动了s=40 cm后，速度达到最大。

求:
(1)导体棒ab运动的最大速度是多少？
(2)当导体棒ab的速度为最大速度的一半时，棒ab的加速度是多少？
(3)导体棒ab由静止达到最大速度过程中，棒ab上产生的热量是多少？
参考答案：
（1）导体棒ab运动的最大速度是1.5m/s；？
（2）当导体棒ab的速度为最大速度的一半时，棒ab的加速度是1.5m/s2；
（3）导体棒ab由静止达到最大速度过程中，棒ab上产生的热量是0.15J．
解：（1）导体棒受到的安培力：
当导体棒做匀速直线运动时速度最大，由平衡条件得：
解得最大速度：v=1.5m/s；
（2）当速度达到最大速度一半：
由牛顿第二定律得：
解得：a=1.5m/s2；（3）在整个过程中，由能量守恒定律可得：
解得：Q=0.15J；
答：（1）导体棒ab运动的最大速度是1.5m/s；？
（2）当导体棒ab的速度为最大速度的一半时，棒ab的加速度是1.5m/s2；
（3）导体棒ab由静止达到最大速度过程中，棒ab上产生的热量是0.15J．
18. 如图所示，质量为M=2kg的足够长的小平板车静止在光滑水平面上，车的一端静止着质量为
M A=2kg的物体A（可视为质点）．一个质量为m=20g的子弹以500m/s的水平速度迅即射穿A后，速度变为l00m/s，最后物体A静止在车上．若物体A与小车间的动摩擦因数=0.5（g取10m/s2）
①平板车最后的速度是多大？
②全过程损失的机械能为多少？
③A在平板车上滑行的距离为多少？
参考答案：
解：①设平板车最后的速度是v，子弹射穿A后的速度是v1．以子弹、物体A和小车组成的系统为研究对象，以子弹的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：
mv0=mv1+（M+M A）v，
代入数据解得：v=2m/s；
②对子弹：A、小车组成的系统，在整个过程中，由能量守恒定律得：
△E=mv02﹣mv12﹣（M+M A）v2，
代入数据解得损失的机械能为：△E=2392J；
③以子弹一A组成的系统为研究对象，子弹射穿A的过程，系统动量守恒．以子弹的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：
mv0=mv1+M A v2，
代入数据解得子弹射穿A后，A的速度为：v2=4m/s，
假设A在平板车上滑行距离为d，由能量守恒定律得：
Q=μM A gd=M A2v2﹣（M+M A）v2，
代入数据解得：
d=0.8m
答：①平板车最后的速度是2m/s；
②子弹射穿物体A过程中系统损失的机械能为2392J；
③A在平板车上滑行的距离为0.8m．
【考点】动量守恒定律；机械能守恒定律．
【分析】①以子弹、物体A和小车组成的系统为研究对象，根据动量守恒定律求解平板车最后的速度．
②由能量守恒定律求出系统损失的机械能．
③物体A在小车滑行过程中，物体A和平板车损失的机械能全转化为系统的内能．A在小车上滑行时产生的内能Q=fd，d是A在平板车上滑行的距离，根据能量守恒求解A在平板车上滑行的距离d．。