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2020-2021学年吉林省长春市第二实验中学高二下学期期末考试物理试题（Word版）
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这是一份2020-2021学年吉林省长春市第二实验中学高二下学期期末考试物理试题（Word版），共10页。试卷主要包含了选择题等内容，欢迎下载使用。
2021年7月
本试卷分客观题和主观题两部分共17题，共100分，共4页。考试时间为90分钟。考试结束后，只交答题卡。
第Ⅰ卷 客观题
一、选择题（1-8单选，9-12多选，每题4分，共计48分，漏选2分，错选或不选0分）
1、黑体辐射的实验规律如图所示，以下判断错误的是( )
A. 在同一温度下，波长越短的电磁波辐射强度越大
B. 在同一温度下，辐射强度最大的电磁波波长不是最大的，
也不是最小的，而是处在最大与最小波长之间
C. 温度越高，辐射强度的极大值就越大
D. 温度越高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
2、下列说法正确的是( )
A．在一定温度下，当人们感到潮湿时，水蒸发慢，空气的绝对湿度一定较大
B．脱脂棉脱脂的目的在于使它从可以被水浸润变为不被水浸润，以便吸取药液
C．烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体
D．在空间站完全失重的环境下，水滴能收缩成标准的球形是因为液体表面张力的作用
3、某手持式考试金属探测器如图所示，它能检查出考生违规携带的电子通讯储存设备。工作时，探测环中的发射线圈通以正弦式电流，附近的被测金属物中感应出电流，感应电流的磁场反过来影响探测器线圈中的电流，使探测器发出警报。则（ ）
A．被测金属物中产生的是恒定电流
B．被测金属物中产生的是交变电流
C．探测器与被测金属物相对静止时不能发出警报
D．违规携带的手机只有发出通讯信号时才会被探测到
4、如图甲所示，固定闭合线圈abcd处于方向垂直纸面向外的磁场中，磁感线分布均匀，磁场的磁感应强度大小B随时间t的变化规律如图乙所示，则下列说法正确的是( )
A．t＝1 s时，ab边受到的安培力方向向右
B．t＝1 s时，ab边受到的安培力方向向左
C．t＝2 s时，ab边受到的安培力最大
D．t＝4 s时，ab边受到的安培力最大
5、如图所示，M为理想变压器，电表为理想电表，导线电阻忽略不计，原线圈接稳定的正弦式交流电源。当滑动变阻器滑片P向下移动时，下列说法正确的是( )
A1 的读数减小
B．V1的读数减小
C．A2的读数增大
D．V2的读数增大
6、一半径为r、质量为m、电阻为R的金属圆环用一根长为L的绝缘轻细杆悬挂于O1点，杆所在直线过圆环圆心，在O1点的正下方有一半径为L＋2r的圆形匀强磁场区域，其圆心O2与O1点在同一竖直线上，O1点在圆形磁场区域边界上，如图所示。现使绝缘轻细杆从水平位置由静止释放，下摆过程中金属圆环所在平面始终与磁场垂直，已知重力加速度为g，不计空气阻力及其他摩擦阻力，则下列说法正确的是( )
A．金属圆环最终会静止在O1点的正下方
B．金属圆环最终会在磁场区域内做往复运动
C．金属圆环在整个过程中产生的焦耳热为mgL
D．金属圆环在整个过程中产生的焦耳热为mg(L＋r)/2
7、下列有关半衰期的说法正确的是( )
A．放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短，衰变速度越快
B．放射性元素的样品不断衰变，随着剩下的未衰变的原子核的减少，元素的半衰期也变短
C．把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素的衰变速度
D．降低温度或增大压强，让该元素与其他物质形成化合物，均可减小衰变速度
8、如图所示，是研究光电效应的电路图，对于某金属用绿光照射时，电流表指针发生偏转。则以下说法正确的是（ ）
A. 将滑动变阻器滑动片向右移动，电流表的示数一定增大
B. 如果改用紫光照射该金属时，电流表无示数
C. 将K极换成逸出功小的金属板，仍用相同的绿光照射时，
电流表的示数一定增大
D. 将电源的正负极调换，仍用相同的绿光照射时，将滑动
变阻器滑动片向右移动一些，电流表的读数可能不为零
9、物体体积变化时，分子间距离会随之变化，分子势能也会发生变化。下图为分子势能Ep与分子间距离r的关系曲线，以下判断正确的是（ ）
A．当r＝r1时，分子势能最小
B．当r＝r2时，分子引力与斥力大小相等
C．当r>r2时，分子间作用力的合力表现为引力
D．当r由r2变到r1过程中，分子间作用力的合力做正功
10、目前无线电力传输技术已经成熟，如图所示为一种非接触式电源供应系统。这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力，两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置。利用这一原理，可以实现对手机进行无线充电。下列说法正确的是( )
A．只要A线圈中输入电流，B线圈中就会产生感应电动势
B．只有A线圈中输入变化的电流，B线圈中才会产生感应电动势
C．A中电流越大，B中感应电动势越大
D．A中电流变化越快，B中感应电动势越大
11、如图所示，倒悬的导热汽缸中有一个可无摩擦上下移动且不漏气的活塞A，活塞A的下面吊着一个重物，汽缸中封闭着一定质量的理想气体.起初各部分均静止不动，大气压强保持不变.对于汽缸内的气体，当其状态缓慢发生变化时，下列判断正确的是( )
A．若环境温度升高，则气体的压强一定增大
B．若环境温度不变，当活塞缓慢向下移动时，气体内能不变
C．保持环境温度不变，缓慢增加重物的质量，气体一定会吸热
D．若环境温度降低，缓慢增加重物的质量，气体体积可能保持不变
12、如图所示，在MN、QP间存在一匀强磁场，t＝0时，一正方形光滑金属线框在水平向右的外力F作用下紧贴MN从静止开始做匀加速运动，外力F随时间t变化的图线如图乙所示。已知线框质量m＝1 kg、电阻R＝2 Ω，则 ( )
A．磁场宽度为4 m
B．匀强磁场的磁感应强度为eq \r(2) T
C．线框穿过磁场过程中，通过线框的电荷量为2 C
D．线框穿过磁场过程中，线框产生的热量为1 J
第Ⅱ卷 主观题
实验题（共16分）
13（10分）(1)某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中，正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如图所示，则它们的读数依次是________mm、________A、________V.
(2)已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0～10 Ω，电流表内阻约为几欧，电压表内阻约为20 kΩ，电源为干电池(不宜在长时间、大功率状况下使用)，电源电动势E＝4.5 V，内阻较小．则以下电路图中，________(填 “甲”或“乙”)电路为本次实验应当采用的最佳电路，但用此最佳电路测量的金属丝电阻仍然会比真实值偏________(填“大”或“小”)．
(3)若已知实验所用的电流表内阻的准确值RA＝2.0 Ω，那么测量金属丝电阻Rx的最佳电路应选用上图中的图______（填“甲”或“乙”）电路．此时测得电流为I、电压为U，则金属丝电阻Rx＝________(用题中字母符号表示)．
14（6分）有一个小电珠上标有“4 V 2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个电珠的IU图线，现有下列器材供选用：
A．电压表(0～5 V，内阻10 kΩ)
B．电压表(0～15 V，内阻20 kΩ)
C．电流表(0～3 A，内阻0.4 Ω)
D．电流表(0～0.6 A，内阻1.0 Ω)
E．滑动变阻器(10 Ω，2 A)
F．滑动变阻器(500 Ω，1 A)
G．学生电源(直流6 V)、开关、导线若干
(1)实验时，选用图______（填“甲”或“乙”）来完成实验。
(2)实验中所用电压表应选用________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．(用字母序号表示)
(3)把图2中所示的实验器材按图1用笔画线代替导线连接成实物电路图．
计算题（共计36分）
15（10分）如图甲所示，A车原来临时停在一水平路面上，B车在后面匀速向A车靠近，A车司机发现后启动A车，以A车司机发现B车为计时起点(t＝0)，A、B两车的vt图像如图乙所示。已知B车在第1 s内与A车的距离缩短了x1＝12 m。
(1)求B车运动的速度vB和A车的加速度a的大小。
(2)若A、B两车不会相遇，则A车司机发现B车时(t＝0)两车的距离x0应满足什么条件？
16(10分）如图1所示，竖直放置的均匀细U形管，左管上端封闭，长OA＝30 cm，右管足够长且上端开口，底部管长AB＝20 cm。初始时左右两管水银面等高、且水银柱高为10 cm，左管中封闭气体温度为27 ℃。已知大气压强为p0＝76 cmHg，g取10 m/s2。请计算下列问题（结果保留2位有效数字）.
(ⅰ)若对左管中封闭气体加热，直至左、右管中水银面形成4 cm长的高度差，则此时封闭气体的温度为多少摄氏度？
(ⅱ)若保持封闭气体温度为27 ℃不变。使U形管在竖直面内沿水平方向做匀加速直线运动，则当左管的水银恰好全部进入AB内时，封闭气体的压强为多大？
17（16分）同一水平面上的两根正对平行金属直轨道MN、M′N′，如图所示放置，两轨道之间的距离l＝0.5 m，轨道的MM′端之间接一阻值R＝4 Ω 的定值电阻，轨道的电阻可忽略不计，NN′端与两条位于竖直面内的半圆形光滑金属轨道NP、N′P′平滑连接，两半圆轨道的半径均为R0＝0.5 m，水平直轨道MK、M′K′段粗糙，KN、K′N′段光滑，且KNN′K′区域恰好处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.64 T，磁场区域的宽度d＝1 m，且其右边界与NN′重合。现有一质量m＝0.2 kg、电阻r＝1 Ω的导体杆ab静止在距磁场左边界s＝2 m处，在与杆垂直的水平恒力F＝2 N作用下开始运动，导体杆ab与粗糙导轨间的动摩擦因数μ＝0.1，当运动至磁场的左边界时撤去F，结果导体杆ab恰好能通过半圆形轨道的最高处PP′。已知导体杆在运动过程中与轨道始终垂直且接触良好，g取10 m/s2。求：
(1)导体杆刚进入磁场时，通过导体杆的电流大小和方向；
(2)导体杆穿过磁场的过程中通过电阻R的电荷量；
(3)导体杆穿过磁场的过程中整个电路中产生的焦耳热。
2020-2021学年度下学期期末考试
高二物理试题答案
2021年7月
13（10分）
0.999 （2分） ； 0.42 （2分） ； 2.20（2分）
甲 （1分） ； 小 （1分）
乙 （1分） ； eq \f(U,I)－RA （1分）
14（6分）(1)甲（1分） (2)A（1分） D（1分） E（1分） (3)见解析图（2分）
15（10分）
(1)在t1＝1 s时A车刚启动，两车间缩短的距离x1＝vBt1 （1分）
代入数据解得B车的速度vB＝12 m/s （1分）
A车的加速度a＝eq \f(vB,t2－t1) （1分）
将t2＝5 s和其余数据代入解得A车的加速度大小a＝3 m/s2（1分）
（2）两车的速度达到相等时，两车的距离达到最小，对应于vt图像的t2＝5 s时刻（2分）
此时两车已发生的相对位移为梯形的面积，则x＝eq \f(1,2)vB(t1＋t2)（2分）
代入数据解得x＝36 m （1分）
因此，若A、B两车不会相遇，则两车的距离x0应满足条件：x0>36 m（1分）
16（10分）
答案 (ⅰ)74 ℃ (ⅱ)51cmHg
解析 (ⅰ)设U形管的横截面积为S，以左侧封闭气体为研究对象
状态一：V1＝20 cm×S、T1＝273＋t1＝300 K、p1＝p0＝76 cmHg (1分)
状态二：V2＝22 cm×S、T2＝273＋t2、p2＝p0＋4 cm Hg＝80 cmHg (1分)
由理想气体状态方程有eq \f(p1V1,T1)＝eq \f(p2V2,T2) (2分)
解得t2≈74 ℃ (2分)
(ⅱ)左管的水银恰好全部进入AB时
状态三：V3＝30 cm×S、p3
由玻意耳定律有p1V1＝p3V3 (2分)
解得p3≈51cmHg (2分)
17（16分）
答案 (1)0.384 A 由b向a (2)0.064 C (3)1.1 J
解析 (1)设导体杆在F的作用下运动至磁场的左边界时速度为v1，
由动能定理得 ： (F－μmg)s＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,1)－0（2分）
代入数据解得 ： v1＝6 m/s
导体杆刚进入磁场时产生的感应电动势E＝Blv1（1分）
E＝1.92 V
此时通过导体杆的电流I＝eq \f(E,R＋r) （1分）
I＝0.384 A（1分）
根据右手定则知，电流方向由b向a（1分）
(2)设导体杆在磁场中运动的时间为t，产生的感应电动势的平均值为eq \(E,\s\up6(－))，则由法拉第电磁感应定律有
eq \(E,\s\up6(－))＝eq \f(ΔΦ,Δt)＝eq \f(Bld,t)（1分）
通过电阻R的感应电流的平均值eq \(I,\s\up6(－))＝eq \f(\(E,\s\up6(－)),R＋r)（1分）
通过电阻R的电荷量q＝eq \(I,\s\up6(－))t（1分）
代入数据q＝eq \f(Bld,R＋r)＝0.064 C（1分）
(3)设导体杆离开磁场时的速度大小为v2，运动到半圆形轨道最高处的速度为v3，因导体杆恰好能通过半圆形轨道的最高处，则在轨道最高处时，由牛顿第二定律有mg＝meq \f(veq \\al(2,3),R0)（2分）
代入数据解得v3＝eq \r(5) m/s
杆从NN′运动至PP′的过程，根据机械能守恒定律有eq \f(1,2)mveq \\al(2,2)＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,3)＋mg·2R0（2分）
代入数据解得v2＝5 m/s
导体杆穿过磁场的过程中损失的机械能ΔE＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,1)－eq \f(1,2)mveq \\al(2,2)（1分）
ΔE＝＝1.1 J
此过程中电路中产生的焦耳热Q热＝ΔE＝1.1 J（1分）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
A
D
B
A
A
B
A
D
BC
BD
BCD
AB
2021年7月
本试卷分客观题和主观题两部分共17题，共100分，共4页。考试时间为90分钟。考试结束后，只交答题卡。
第Ⅰ卷 客观题
一、选择题（1-8单选，9-12多选，每题4分，共计48分，漏选2分，错选或不选0分）
1、黑体辐射的实验规律如图所示，以下判断错误的是( )
A. 在同一温度下，波长越短的电磁波辐射强度越大
B. 在同一温度下，辐射强度最大的电磁波波长不是最大的，
也不是最小的，而是处在最大与最小波长之间
C. 温度越高，辐射强度的极大值就越大
D. 温度越高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
2、下列说法正确的是( )
A．在一定温度下，当人们感到潮湿时，水蒸发慢，空气的绝对湿度一定较大
B．脱脂棉脱脂的目的在于使它从可以被水浸润变为不被水浸润，以便吸取药液
C．烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体
D．在空间站完全失重的环境下，水滴能收缩成标准的球形是因为液体表面张力的作用
3、某手持式考试金属探测器如图所示，它能检查出考生违规携带的电子通讯储存设备。工作时，探测环中的发射线圈通以正弦式电流，附近的被测金属物中感应出电流，感应电流的磁场反过来影响探测器线圈中的电流，使探测器发出警报。则（ ）
A．被测金属物中产生的是恒定电流
B．被测金属物中产生的是交变电流
C．探测器与被测金属物相对静止时不能发出警报
D．违规携带的手机只有发出通讯信号时才会被探测到
4、如图甲所示，固定闭合线圈abcd处于方向垂直纸面向外的磁场中，磁感线分布均匀，磁场的磁感应强度大小B随时间t的变化规律如图乙所示，则下列说法正确的是( )
A．t＝1 s时，ab边受到的安培力方向向右
B．t＝1 s时，ab边受到的安培力方向向左
C．t＝2 s时，ab边受到的安培力最大
D．t＝4 s时，ab边受到的安培力最大
5、如图所示，M为理想变压器，电表为理想电表，导线电阻忽略不计，原线圈接稳定的正弦式交流电源。当滑动变阻器滑片P向下移动时，下列说法正确的是( )
A1 的读数减小
B．V1的读数减小
C．A2的读数增大
D．V2的读数增大
6、一半径为r、质量为m、电阻为R的金属圆环用一根长为L的绝缘轻细杆悬挂于O1点，杆所在直线过圆环圆心，在O1点的正下方有一半径为L＋2r的圆形匀强磁场区域，其圆心O2与O1点在同一竖直线上，O1点在圆形磁场区域边界上，如图所示。现使绝缘轻细杆从水平位置由静止释放，下摆过程中金属圆环所在平面始终与磁场垂直，已知重力加速度为g，不计空气阻力及其他摩擦阻力，则下列说法正确的是( )
A．金属圆环最终会静止在O1点的正下方
B．金属圆环最终会在磁场区域内做往复运动
C．金属圆环在整个过程中产生的焦耳热为mgL
D．金属圆环在整个过程中产生的焦耳热为mg(L＋r)/2
7、下列有关半衰期的说法正确的是( )
A．放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短，衰变速度越快
B．放射性元素的样品不断衰变，随着剩下的未衰变的原子核的减少，元素的半衰期也变短
C．把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素的衰变速度
D．降低温度或增大压强，让该元素与其他物质形成化合物，均可减小衰变速度
8、如图所示，是研究光电效应的电路图，对于某金属用绿光照射时，电流表指针发生偏转。则以下说法正确的是（ ）
A. 将滑动变阻器滑动片向右移动，电流表的示数一定增大
B. 如果改用紫光照射该金属时，电流表无示数
C. 将K极换成逸出功小的金属板，仍用相同的绿光照射时，
电流表的示数一定增大
D. 将电源的正负极调换，仍用相同的绿光照射时，将滑动
变阻器滑动片向右移动一些，电流表的读数可能不为零
9、物体体积变化时，分子间距离会随之变化，分子势能也会发生变化。下图为分子势能Ep与分子间距离r的关系曲线，以下判断正确的是（ ）
A．当r＝r1时，分子势能最小
B．当r＝r2时，分子引力与斥力大小相等
C．当r>r2时，分子间作用力的合力表现为引力
D．当r由r2变到r1过程中，分子间作用力的合力做正功
10、目前无线电力传输技术已经成熟，如图所示为一种非接触式电源供应系统。这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力，两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置。利用这一原理，可以实现对手机进行无线充电。下列说法正确的是( )
A．只要A线圈中输入电流，B线圈中就会产生感应电动势
B．只有A线圈中输入变化的电流，B线圈中才会产生感应电动势
C．A中电流越大，B中感应电动势越大
D．A中电流变化越快，B中感应电动势越大
11、如图所示，倒悬的导热汽缸中有一个可无摩擦上下移动且不漏气的活塞A，活塞A的下面吊着一个重物，汽缸中封闭着一定质量的理想气体.起初各部分均静止不动，大气压强保持不变.对于汽缸内的气体，当其状态缓慢发生变化时，下列判断正确的是( )
A．若环境温度升高，则气体的压强一定增大
B．若环境温度不变，当活塞缓慢向下移动时，气体内能不变
C．保持环境温度不变，缓慢增加重物的质量，气体一定会吸热
D．若环境温度降低，缓慢增加重物的质量，气体体积可能保持不变
12、如图所示，在MN、QP间存在一匀强磁场，t＝0时，一正方形光滑金属线框在水平向右的外力F作用下紧贴MN从静止开始做匀加速运动，外力F随时间t变化的图线如图乙所示。已知线框质量m＝1 kg、电阻R＝2 Ω，则 ( )
A．磁场宽度为4 m
B．匀强磁场的磁感应强度为eq \r(2) T
C．线框穿过磁场过程中，通过线框的电荷量为2 C
D．线框穿过磁场过程中，线框产生的热量为1 J
第Ⅱ卷 主观题
实验题（共16分）
13（10分）(1)某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中，正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如图所示，则它们的读数依次是________mm、________A、________V.
(2)已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0～10 Ω，电流表内阻约为几欧，电压表内阻约为20 kΩ，电源为干电池(不宜在长时间、大功率状况下使用)，电源电动势E＝4.5 V，内阻较小．则以下电路图中，________(填 “甲”或“乙”)电路为本次实验应当采用的最佳电路，但用此最佳电路测量的金属丝电阻仍然会比真实值偏________(填“大”或“小”)．
(3)若已知实验所用的电流表内阻的准确值RA＝2.0 Ω，那么测量金属丝电阻Rx的最佳电路应选用上图中的图______（填“甲”或“乙”）电路．此时测得电流为I、电压为U，则金属丝电阻Rx＝________(用题中字母符号表示)．
14（6分）有一个小电珠上标有“4 V 2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个电珠的IU图线，现有下列器材供选用：
A．电压表(0～5 V，内阻10 kΩ)
B．电压表(0～15 V，内阻20 kΩ)
C．电流表(0～3 A，内阻0.4 Ω)
D．电流表(0～0.6 A，内阻1.0 Ω)
E．滑动变阻器(10 Ω，2 A)
F．滑动变阻器(500 Ω，1 A)
G．学生电源(直流6 V)、开关、导线若干
(1)实验时，选用图______（填“甲”或“乙”）来完成实验。
(2)实验中所用电压表应选用________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．(用字母序号表示)
(3)把图2中所示的实验器材按图1用笔画线代替导线连接成实物电路图．
计算题（共计36分）
15（10分）如图甲所示，A车原来临时停在一水平路面上，B车在后面匀速向A车靠近，A车司机发现后启动A车，以A车司机发现B车为计时起点(t＝0)，A、B两车的vt图像如图乙所示。已知B车在第1 s内与A车的距离缩短了x1＝12 m。
(1)求B车运动的速度vB和A车的加速度a的大小。
(2)若A、B两车不会相遇，则A车司机发现B车时(t＝0)两车的距离x0应满足什么条件？
16(10分）如图1所示，竖直放置的均匀细U形管，左管上端封闭，长OA＝30 cm，右管足够长且上端开口，底部管长AB＝20 cm。初始时左右两管水银面等高、且水银柱高为10 cm，左管中封闭气体温度为27 ℃。已知大气压强为p0＝76 cmHg，g取10 m/s2。请计算下列问题（结果保留2位有效数字）.
(ⅰ)若对左管中封闭气体加热，直至左、右管中水银面形成4 cm长的高度差，则此时封闭气体的温度为多少摄氏度？
(ⅱ)若保持封闭气体温度为27 ℃不变。使U形管在竖直面内沿水平方向做匀加速直线运动，则当左管的水银恰好全部进入AB内时，封闭气体的压强为多大？
17（16分）同一水平面上的两根正对平行金属直轨道MN、M′N′，如图所示放置，两轨道之间的距离l＝0.5 m，轨道的MM′端之间接一阻值R＝4 Ω 的定值电阻，轨道的电阻可忽略不计，NN′端与两条位于竖直面内的半圆形光滑金属轨道NP、N′P′平滑连接，两半圆轨道的半径均为R0＝0.5 m，水平直轨道MK、M′K′段粗糙，KN、K′N′段光滑，且KNN′K′区域恰好处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.64 T，磁场区域的宽度d＝1 m，且其右边界与NN′重合。现有一质量m＝0.2 kg、电阻r＝1 Ω的导体杆ab静止在距磁场左边界s＝2 m处，在与杆垂直的水平恒力F＝2 N作用下开始运动，导体杆ab与粗糙导轨间的动摩擦因数μ＝0.1，当运动至磁场的左边界时撤去F，结果导体杆ab恰好能通过半圆形轨道的最高处PP′。已知导体杆在运动过程中与轨道始终垂直且接触良好，g取10 m/s2。求：
(1)导体杆刚进入磁场时，通过导体杆的电流大小和方向；
(2)导体杆穿过磁场的过程中通过电阻R的电荷量；
(3)导体杆穿过磁场的过程中整个电路中产生的焦耳热。
2020-2021学年度下学期期末考试
高二物理试题答案
2021年7月
13（10分）
0.999 （2分） ； 0.42 （2分） ； 2.20（2分）
甲 （1分） ； 小 （1分）
乙 （1分） ； eq \f(U,I)－RA （1分）
14（6分）(1)甲（1分） (2)A（1分） D（1分） E（1分） (3)见解析图（2分）
15（10分）
(1)在t1＝1 s时A车刚启动，两车间缩短的距离x1＝vBt1 （1分）
代入数据解得B车的速度vB＝12 m/s （1分）
A车的加速度a＝eq \f(vB,t2－t1) （1分）
将t2＝5 s和其余数据代入解得A车的加速度大小a＝3 m/s2（1分）
（2）两车的速度达到相等时，两车的距离达到最小，对应于vt图像的t2＝5 s时刻（2分）
此时两车已发生的相对位移为梯形的面积，则x＝eq \f(1,2)vB(t1＋t2)（2分）
代入数据解得x＝36 m （1分）
因此，若A、B两车不会相遇，则两车的距离x0应满足条件：x0>36 m（1分）
16（10分）
答案 (ⅰ)74 ℃ (ⅱ)51cmHg
解析 (ⅰ)设U形管的横截面积为S，以左侧封闭气体为研究对象
状态一：V1＝20 cm×S、T1＝273＋t1＝300 K、p1＝p0＝76 cmHg (1分)
状态二：V2＝22 cm×S、T2＝273＋t2、p2＝p0＋4 cm Hg＝80 cmHg (1分)
由理想气体状态方程有eq \f(p1V1,T1)＝eq \f(p2V2,T2) (2分)
解得t2≈74 ℃ (2分)
(ⅱ)左管的水银恰好全部进入AB时
状态三：V3＝30 cm×S、p3
由玻意耳定律有p1V1＝p3V3 (2分)
解得p3≈51cmHg (2分)
17（16分）
答案 (1)0.384 A 由b向a (2)0.064 C (3)1.1 J
解析 (1)设导体杆在F的作用下运动至磁场的左边界时速度为v1，
由动能定理得 ： (F－μmg)s＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,1)－0（2分）
代入数据解得 ： v1＝6 m/s
导体杆刚进入磁场时产生的感应电动势E＝Blv1（1分）
E＝1.92 V
此时通过导体杆的电流I＝eq \f(E,R＋r) （1分）
I＝0.384 A（1分）
根据右手定则知，电流方向由b向a（1分）
(2)设导体杆在磁场中运动的时间为t，产生的感应电动势的平均值为eq \(E,\s\up6(－))，则由法拉第电磁感应定律有
eq \(E,\s\up6(－))＝eq \f(ΔΦ,Δt)＝eq \f(Bld,t)（1分）
通过电阻R的感应电流的平均值eq \(I,\s\up6(－))＝eq \f(\(E,\s\up6(－)),R＋r)（1分）
通过电阻R的电荷量q＝eq \(I,\s\up6(－))t（1分）
代入数据q＝eq \f(Bld,R＋r)＝0.064 C（1分）
(3)设导体杆离开磁场时的速度大小为v2，运动到半圆形轨道最高处的速度为v3，因导体杆恰好能通过半圆形轨道的最高处，则在轨道最高处时，由牛顿第二定律有mg＝meq \f(veq \\al(2,3),R0)（2分）
代入数据解得v3＝eq \r(5) m/s
杆从NN′运动至PP′的过程，根据机械能守恒定律有eq \f(1,2)mveq \\al(2,2)＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,3)＋mg·2R0（2分）
代入数据解得v2＝5 m/s
导体杆穿过磁场的过程中损失的机械能ΔE＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,1)－eq \f(1,2)mveq \\al(2,2)（1分）
ΔE＝＝1.1 J
此过程中电路中产生的焦耳热Q热＝ΔE＝1.1 J（1分）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
A
D
B
A
A
B
A
D
BC
BD
BCD
AB
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