2020-2021学年山西省晋中市某校高二（下）期中考试（理科）物理试卷

这是一份2020-2021学年山西省晋中市某校高二（下）期中考试（理科）物理试卷，共9页。试卷主要包含了选择题，实验探究题，解答题等内容，欢迎下载使用。

1. 两个完全相同的金属小球A、B，已知A球所带电荷量为q1，B球所带电荷量为−q2，将两小球接触后再放回原处，它们之间的库仑力（ ）
A.一定不是吸引力B.一定大于原来的库仑力
C.一定等于原来的库仑力D.一定小于原来的库仑力

2. 如图所示，这是我国自主研发的穿甲弹，该穿甲弹能穿透防护钢板，若穿甲弹击中目标时的速度大小为 1km/s，穿甲弹穿透钢板的过程视为匀减速直线运动，加速度大小为5×105m/s，则穿甲弹能穿透的防护钢板的最大厚度为（ ）

B.1mD.2m

3. 如图所示，以20m/s的速度飞来的角球被运动员以22m/s的速度顶向球门，已知足球的质量为430g，假设足球是弹性的，则运动员（头球）对足球做的功约为（ ）

A.5JB.18JC.50JD.80J

4. 如图所示，物块B放在水平桌面上，B上放置另一物块A，B的左侧连接着一跨过光滑定滑轮的倾斜轻绳．现给轻绳下端施加一个竖直向下且逐渐增大的拉力F，A、B始终处于静止状态．轻绳不可伸长，此过程中，下列判断正确的是（ ）

A.A所受的摩擦力水平向右
B.B所受的摩擦力逐渐减小
C.B对桌面的压力逐渐增大
D.B所受的摩擦力和轻绳的拉力的合力方向竖直向上

5. 雷云一般聚集了大量的负电荷Q，假设雷云与大地构成了一个大电容器，把它视作平行板电容器，其电容为C，则下列说法正确的是（ ）
A.雷云与大地之间的电压为CQ
B.雷云与大地之间的电场线方向向下
C.雷云在赤道上放电时电子受到向东的洛伦兹力
D.若雷云持续放电时间为t，则放电电流的平均值为Qt

6. 如图甲所示，长直导线与闭合金属线框固定于同一平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化如图乙所示，在0∼T2时间内，直导线中电流的方向向右，则在T2∼T时间内，金属线框中感应电流的方向与所受安培力的方向分别是（ ）

A.顺时针，向上B.逆时针，向下C.顺时针，向下D.逆时针，向上

7. 如图所示，一块长度为L、质量为m的木块静止在光滑水平地面上，一颗质量也为m的子弹以水平速度v0射入木块，子弹恰好射穿木块，设子弹穿过木块的过程中受到的阻力恒定不变，子弹可视为质点，在子弹穿过木块的过程中，下列说法正确的是（ ）

A.木块前进的距离为L
B.子弹穿过木块的时间为4L3v0
C.子弹受到的阻力大小为mv024L
D.子弹和木块组成的系统产生的内能为38mv02

8. 如图所示，在同一绝缘水平面内的平行导轨AB、CD间有竖直向下的匀强磁场（俯视图），在两轨道上有a、b两根完全相同的导体棒（同材料、同横截面），导体棒a斜放在导轨间、导体棒b与两导轨垂直，在导轨A、B端加上恒定电压，两导体棒均处于静止状态，导轨电阻不计．则关于两根导体棒受到的摩擦力，下列说法正确的是（ ）

A.两根导体棒受到摩擦力的方向相同
B.两根导体棒受到摩擦力的方向相反
C.两根导体棒受到摩擦力的大小相等
D.a棒受到的摩擦力大于b棒受到的摩擦力

9. 2022年冬季奥林匹克运动会将在北京举行，滑雪是比赛项目之一．如图所示，某滑雪运动员进入竖直面内的圆弧形滑道AB，从A点滑行到最低点B的过程中，重力对他做的功为8×104J，他克服阻力做的功为1×104J．则在A点滑行到B点的过程中，该运动员（ ）

A.动能增加了7×104JB.重力势能减小了6×104J
C.所受合外力做功9×104J D.机械能减小了1×104J

10. 理想变压器原线圈接有理想交流电流表，副线圈接有两个电热器R1与R2，其铭牌参数分别为“220V 1100W”和“220V 440W”，如图甲所示．若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压时，两电热器均正常工作，则下列说法正确的是（ ）

A.变压器原线圈的输入电功率为1540W
B.变压器原、副线圈的匝数比为10∶1
C.原线圈输入电压为3110V
D.理想交流电流表的示数为7A

11. 质量相同的小球A、B，悬挂在长度不同的轻质细绳一端，轻绳另一端固定在同一水平天花板上．现将小球A、B拉至同一水平高度后由静止释放，如图所示，不计空气阻力，则当两小球位于最低点时，下列说法正确的是（ ）

A.两小球的动能相同B.两小球的机械能相同
C.两小球的加速度相同D.两小球所受的拉力相同

12. 2020年11月24日，我国在文昌航天发射场用“长征五号”遥五运载火箭成功发射探月工程“嫦娥五号”探测器，并开启中国首次地外天体采样返回之旅．若“嫦娥五号”探测器绕月球做匀速圆周运动时，单位时间内与月球中心的连线扫过的面积为S，已知月球的质量为M，引力常量为G，则“嫦娥五号”探测器绕月球运动的（ ）
A.轨道半径为4S2GMB.线速度大小为GM2S
C.角速度为GM4SD.周期为8πS3G2M2
二、实验探究题

在描绘小灯泡的伏安特性曲线实验中，实验所用的小灯泡额定电压为2.5V．

（1）把图甲所示的实验器材用笔画线补充完整．

（2）已经将实验数据描到图乙中，请描绘出小灯泡的伏安特性曲线．

（3）根据得到的小灯泡的伏安特性曲线，得出小灯泡的正常工作电阻为________，额定功率为________．（结果均保留两位有效数字）

某同学利用线圈、灵敏电流计、条形磁铁、电池、滑动变阻器、开关等探究电磁感应现象．已知电流从灵敏电流计的“+”接线柱流入时指针向右偏转．

（1）将灵敏电流计与线圈B连接，当条形磁铁快速向上运动时，如图甲所示，则灵敏电流计的指针会向________（选填“左”或“右”）偏．

（2）将直流电源、滑动变阻器、线圈A（有铁芯）、线圈B、灵敏电流计及开关按如图乙所示连接．在实验中，该同学发现开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏．在开关闭合电路稳定后，若把线圈A中的铁芯拔出，则灵敏电流计的指针会向________（选填“左”或“右”）偏；若把滑动变阻器的滑片快速向P端滑动，灵敏电流计的指针会向________（选填“左”或“右”）偏．
三、解答题

磁流体发电机如图所示，高温燃烧室中产生等离子体，经喷管提速后，等离子体以v=1000m/s的速度均匀地进入发电通道，发电通道有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B=5T，已知矩形发电通道长a=50cm、宽b=20cm、高d=20cm，等离子体的电阻率ρ=2Ω⋅m，发电机内阻可等效为纯电阻，若外电阻R=16Ω．求：

（1）发电机的电动势E和内阻r；

（2）理想电流表的示数I；

（3）发电机的输出功率P出．

如图所示，真空中相互绝缘的半径分别为RA、RB的同心金属半圆A、B构成一个电容器，若A、B带等量异种电荷时，A、B之间存在沿半径方向的电场，从而构成一个偏转装置，偏转装置M端下方有一加速电场，N端下方虚线PQ右下侧存在方向垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，一个质子从加速电场下极板由静止经过加速电场加速后以动能Ek0从M端中心小孔进入偏转装置，沿中心虚线C做匀速圆周运动，从N端中心小孔射出后以方向与PQ成45∘角的速度射入匀强磁场中，并从虚线边界PQ射出，已知质子质量为m，元电荷为e，不计质子受到的重力．求：

（1）加速电场的电压U；

（2）虚线C处的电场强度大小E；

（3）质子在匀强磁场中做圆周运动的轨道半径R；

（4）质子在匀强磁场与偏转装置中运动的时间之比k．

某小组设计了一个可测定下潜深度的深度计，如图所示，两汽缸Ⅰ、Ⅱ内径相同，长度均为L，内部各装有一个活塞，活塞密封性能良好且无摩擦，右端开口．在汽缸Ⅰ内通过活塞封有150个大气压的气体，Ⅱ内通过活塞封有300个大气压的气体，两缸间有一细管相通．当该装置放入水下时，水对Ⅰ内活塞产生挤压，活塞向左移动，通过Ⅰ内活塞向左移动的距离可测定出下潜深度，已知1个大气压相当于10m高海水产生的压强，不计海水的温度变化，被封闭气体视为理想气体，求：

（1）当Ⅰ内活塞向左移动了13L时，下潜的深度；

（2）该深度计能测量的最大下潜深度．

如图所示，两个做简谐运动的波源M、N相距L=27m，它们产生的简谐波在空间叠加，已知简谐波在空间的传播速度v=340m/s，两波源的振动频率均为f=85Hz，MP=9m、NP=18m，并发现P点始终为振动加强点．求：

（1）两波源的相位差Δφ；

（2）过P点与MN垂直的直线上振动加强点的个数n（包括P点）．
参考答案与试题解析
2020-2021学年山西省晋中市某校高二（下）期中考试（理科）物理试卷
一、选择题
1.
【答案】
A
【考点】
库仑定律
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：开始时，两小球带异种电荷，两小球间的库伦引力为F=kq1q2r2，两小球接触后再回到原位置，若q1=q2，则电荷中和，两小球间无库仑力，若q1≠q2，此时两球间的库仑力斥为F′=k(q1−q2)24r2，无法比较F′与F的大小关系，故A正确，BCD错误．
故选：A．
2.
【答案】
B
【考点】
匀变速直线运动的速度与位移的关系
【解析】
由匀减速运动速度位移关系列式0−v02=−2ax再代数求解.
【解答】
解：v0=1km/s=1000m/s，由匀减速运动速度位移关系可知，0−v02=−2ax，解得：x=1m，故B正确，ACD错误．
故选B．
3.
【答案】
B
【考点】
动能定理的应用
【解析】
对踢球的过程，运用动能定理，求出运动员对足球所做的功．
【解答】
解：根据动能定理得，W=12mv22−12mv12，代入数据得：W≈18J，故B正确，ACD错误．
故选B．
4.
【答案】
D
【考点】
整体法与隔离法在平衡问题中的应用
平衡条件的基本应用
【解析】
利用整体法和隔离法在受力平衡问题中分析解决问题．
【解答】
解：A．由题A、B始终处于平衡状态，对A分析，只受竖直方向上的重力和支持力的作用，不受摩擦力的作用，故A错误；
B．对整体分析整体受到斜向左的拉力F，重力G，弹力N，摩擦力f，整体处于平衡状态，因此水平方向上拉力的分力和整体受到的摩擦力相等，拉力F逐渐增大，拉力F的水平分量逐渐增大，所以整体的摩擦力f也增大，整体受到的摩擦力也就是B受到的摩擦力，因此B受到的摩擦力逐渐增大，故B错误；
C．对B隔离分析B受到斜向左的拉力F，桌面的摩擦力f，A的压力，自身的重力，桌面的支持力，在竖直方向上，拉力F的竖直分量加上桌面的支持力等于A对B的压力加上自身的重力（因为F的竖直分量和桌面的支持力方向向上，重力和A的压力方向向下），力F增大，F竖直分量增大，因此桌面的压力减小（A对B的压力和B自身的重力不变），故C错误；
D．将F分解成水平向左和竖直向上的力，分析可知桌面对B的摩擦力等于F的水平分量，因此F与桌面对B的摩擦力的合力是F的竖直分量，方向是竖直向上的，故D正确．
故选D．
5.
【答案】
D
【考点】
电容
洛伦兹力
电场线
【解析】
A．由C=QU分析；
B．雷云聚集了大量的负电荷，由于电场线从正电荷指向负电荷分析；
C．雷云在赤道上放电时，雷云中的负电荷向下运动，赤道附近地磁场方向从南指向北，由左手定则知，电子受到向西的洛伦兹力；
D．雷云持续放电时间为t，由I=Qt分析．
【解答】
解：A．由C=QU知，雷云与大地之间的电压为U=QC，故A错误；
B．雷云聚集了大量的负电荷，由于电场线从正电荷指向负电荷，雷云与大地之间的电场线方向向上，故B错误；
C．雷云在赤道上放电时，雷云中的负电荷向下运动，赤道附近地磁场方向从南指向北，由左手定则知，电子受到向西的洛伦兹力，故C错误；
D．雷云持续放电时间为t，由I=Qt知，放电电流的平均值为Qt，故D正确．
故选D．
6.
【答案】
B
【考点】
楞次定律
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：在0∼T2时间内，直导线中电流向右，由图乙知在T2∼T时间内直导线电流方向也向右，根据安培定则知，导线下侧磁场的方向垂直纸面向里，电流逐渐增大，则磁场逐渐增强，穿过线框的磁通量逐渐增大，根据楞次定律，金属线框中产生逆时针方向的感应电流，根据左手定则，金属线框上侧边受到的安培力方向向下，下侧边受到的安培力方向向上，离导线越近，磁场越强，则上侧边受到的安培力大于下侧边受到的安培力，所以金属线框所受安培力的合力方向向下，故B正确．
故选B．
7.
【答案】
C
【考点】
牛顿运动定律的应用—从受力确定运动
摩擦力做功与能量转化
【解析】
以子弹与木块组成的系统为研究对象，满足动量守恒定律，分别对子弹和木块列动能定理表达式，再对木块列动量定理表达式，联立可求出子弹穿过木块的时间，结合s=v2t求出木块前进的距离；根据动量定理求出子弹受到的阻力大小，再根据子弹和木块组成的系统产生的内能为Q=fL进行求解．
【解答】
解：AB．子弹恰好射穿木块，此时子弹与木块具有相同的速度，此过程，子弹受到的摩擦力与木块受到的摩擦力大小相等，则子弹与木块的加速度大小a相等，共速时v=v0−at=at，解得射穿木块时，子弹与木块的速度大小均为v=v02，由L=v+v02t−v2t，解得t=2Lv0，木块前进的距离s=v2t=L2，故AB错误；
CD．对木块，v=at，f=ma，解得木块受到的摩擦力（子弹受到的阻力）大小为f=mv024L ，则子弹和木块组成的系统产生的内能为Q=fL=14mv02，故C正确，D错误．
故选C．
8.
【答案】
C
【考点】
安培力作用下的平衡问题
安培力
【解析】
利用电阻定律，欧姆定律和安培定则求解安培力作用下的平衡问题．
【解答】
解：AB．设电流如图所示，由左手定则得，a、b两棒受到的安培力分别为： F1、F2，方向如图所示，
可知它们受到的安培力方向既不相同也不相反，由于两棒都处于静止状态，所以棒受到的摩擦力与安培力平衡，故两根导体棒受到的摩擦力的方向既不相同也不相反，故AB错误；
CD．设两棒接入电路的有效长度分别为L1、L2，设棒的单位长度的电阻为R0，所以Ra=R0L1、Rb=R0L2，因两棒是并联关系，设两棒两端的电压为U，由欧姆定律得：Ia=URa=UR0L1、Ib=URb=UR0L2，棒受到的安培力为： F1=BIaL1=BUR0、F2=BIbL2=BUR0，又因f1=F1、f2=F2，得两根导体棒受到摩擦力的大小相等，故C正确，D错误．
故选C．
9.
【答案】
A,D
【考点】
动能定理的应用
摩擦力做功与能量转化
重力势能的变化与重力做功的关系
【解析】
动能增加等于外力对运动员做的总功；重力势能减小等于重力做功；合外力做功等于各个力做功的代数和；机械能减小等于克服阻力做功。根据功能关系求解．
【解答】
解：A．运动员克服阻力做功为1×104J，则阻力对运动员做功为Wf=−1×104J，重力对他做功为WG=8×104J，根据动能定理得：ΔEk=Wf+WG=−1×104J+8×104J=7×104J，即动能增加了7×104J，故A正确；
B．重力对他做功为8×104J，则重力势能减小了8×104J，故B错误；
C．合外力做功等于动能变化量，为7×104J，故C错误；
D．根据功能关系可知，运动员克服阻力做功1×104J，则其机械能减小了1×104J，故D正确．
故选AD．
10.
【答案】
A,B
【考点】
变压器的构造和原理
交变电流的图象和三角函数表达式
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：A．对理想变压器，有P入=P出=P1+P2=1540W，故A正确；
C．原线圈输入电压为U1=Um2V=2200V，故C错误；
B．变压器原、副线圈的匝数比为n1n2=U1U2=220020=101，故B正确；
D．理想交流电流表的示数为I1=P入U1=0.7A，故D错误．
故选AB．
11.
【答案】
B,C,D
【考点】
机械能守恒的判断
竖直面内的圆周运动-弹力
动能定理的应用
【解析】
A．设在最低点动能为 Ek，由动能定理得mgl=Ek分析；
B．两球的初始位置相同，重力势能相同，因为初位置无动能，则初位置机械能相同，由于机械能守恒；
C．两小球位于最低点时，小球的加速度只有向心加速度man=mv2l，由动能定理得mgl=12mv2判断；
D．到达最低点时的速度为v，mgl=12mv2，拉绳子的拉力为F，在最低点F−mg=mv2l分析判断．
【解答】
解：A．设在最低点动能为Ek，由动能定理得mgl=Ek，绳长l不同，则动能不同，故A错误；
B．两球的初始位置相同，重力势能相同，因为初位置无动能，则初位置机械能相同，由于小球运动过程中机械能守恒，两小球位于最低点时，机械能也相同，故B正确；
C．两小球位于最低点时，小球的加速度只有向心加速度man=mv2l，由动能定理得mgl=12mv2，解得an=2g，与绳长l无关，故C正确；
D．到达最低点时的速度为v，mgl=12mv2，拉绳子的拉力为F，在最低点F−mg=mv2l，解得F=3mg，与绳长无关，故D正确．
故选BCD．
12.
【答案】
A,B
【考点】
万有引力定律及其应用
【解析】
单位时间内与月球中心的连线扫过的面积为S，则有S=12rv，根据万有引力提供向心力有GMmr2=mv2r，求出轨道半径和线速度；根据ω=vr求出角速度；根据周期公式T=2πω求出周期．
【解答】
解：AB．单位时间内探测器与月球中心的连线扫过的面积为S，则有S=12rv，根据万有引力提供向心力有GMmr2=mv2r，解得r=4S2GM, v=GM2S，故AB正确；
C．根据ω=vr，解得ω=G2M28S3，故C错误；
D．根据周期公式T=2πω，代入数据解得T=16πS3G2M2，故D错误．
故选AB．
二、实验探究题
【答案】
（1）如解答图所示．
（2）如解答图所示．
（3）8.3Ω,0.75W
【考点】
描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】
（1）滑动变阻器采用分压接法，电流表应采用外接法，电流表接0∼0.6A量程进行连接．
（2）根据点迹绘出图像．
（3）先结合图象求出小灯泡正常工作的电阻，再根据P=UI求出额定功率．
【解答】
解：（1）滑动变阻器采用分压接法，电流表应采用外接法，电流表接0∼0.6A量程，如下图：
（2）根据点迹绘出图像如下：
（3）小灯泡正常工作时，电阻为R=2.50.3Ω≈8.3Ω，额定功率为P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
【答案】
（1）右
（2）右,左
【考点】
研究电磁感应现象
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：（1）当条形磁铁快速向上运动时，线圈B中磁场方向向下，磁通量减小，由楞次定律可知副线圈B中产生的感应电流为（俯视）顺时针方向，线圈中产生的感应电流方向是从灵敏电流计的“+”接线柱进入，灵敏电流计指针会向右偏；
（2）开关闭合的瞬间，副线圈B中磁通量增大，灵敏电流计的指针向左偏，由此可知，产生的感应电流方向是从灵敏电流计的“-”接线柱进入灵敏电流计，由此可知，副线圈B中磁通量减小时，灵敏电流计的指针向右偏，若把线圈A中的铁芯拔出时，导致副线圈B中磁通量减小，因此电流计指针向右偏；
当滑动变阻器的滑片向P端滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻减小，则原线圈A中电流增大，导致副线圈B中磁通量增大，因此灵敏电流计的指针向左偏．
三、解答题
【答案】
（1）发电机的电动势E=1000V，内阻r=4Ω；
（2）理想电流表的示数I=50A；
（3）发电机的输出功率P出=40kW．
【考点】
速度选择器
闭合电路的欧姆定律
电功率
【解析】



【解答】
解：（1）稳定发电时粒子在发电通道受到的电场力与洛伦兹力平衡，
则有：qvB=qEd，解得E=1000V，
由电阻定律得：r=ρdab，解得r=4Ω．
（2）由闭合电路欧姆定律得：I=ER+r，解得I=50A．
（3）设外电阻R两端的电压为U，
则有：U=IR，P出=UI，
解得P出=40kW．
【答案】
（1）加速电场的电压U=Ek0e；
（2）虚线C处的电场强度大小E=4Ek0eRA+RB；
（3）质子在匀强磁场中做圆周运动的轨道半径R=2mEk0eB；
（4）质子在匀强磁场与偏转装置中运动的时间之比k=32Ek0meBRA+RB．
【考点】
带电粒子在电场与磁场的组合场中的运动
【解析】




【解答】
解：（1）由动能定理得：eU=Ek0，
解得U=Ek0e．
（2）电场力提供向心力，设质子沿虚线C做匀速圆周运动的轨道半径为r，
则有：eE=mv02r，
r=RA+RB2，
Ek0=12mv02，
解得E=4Ek0eRA+RB．
（3）质子进入匀强磁场中，洛伦兹力提供向心力，
所以有：ev0B=mv02R，
解得R=2mEk0eB．
（4）画出质子的运动轨迹，
可知质子在偏转装置中的运动路程为πr，在匀强磁场中轨迹所对的圆心角为3π2，
设质子在偏转装置中运动的时间为t1，在磁场中运动的时间为t2，
则有：t1=πrv0，
t2=3πR2v0，
k=t2t1，
解得k=32Ek0meBRA+RB．
【答案】
（1）当Ⅰ内活塞向左移动了13L时，下潜的深度h=2240m；
（2）该深度计能测量的最大下潜深度h′=4490m．
【考点】
“汽缸活塞类”模型
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：（1）设当Ⅰ内活塞向左移动了L3位置处时，活塞B不动，取Ⅰ内气体为研究对象：
由玻意尔定律得p⋅23SL=150p0SL，
p=p0+ρgh，
解得h=2240m．
（2）当Ⅰ内活塞到缸底时所测深度最大，设两部分气体均压缩到压强p′，
对Ⅰ有150p0SL=p′SL1，
对Ⅱ有300p0SL=p′SL2，
L1+L2=L，
p′=p0+ρgh′，
h′=4490m．
【答案】
（1）两波源的相位差Δφ=π2；
（2）过P点与MN垂直的直线上振动加强点的个数n=5．
【考点】
波长、频率和波速的关系
波的叠加
【解析】


【解答】
解：（1）设简谐波的波长为λ，
则有v=λf，
解得λ=4m，
当两列波在P点都处于波峰时，波源M处于平衡位置且向下振动，
波源N处于负向位移最大处，波源N的相位比波源M超前π2，
所以两波源的相位差Δφ=π2．
（2）在过P点与MN垂直的直线上取一点P′，
在P′N上取一点N′，
使N′N=1m，如图所示，
把N′看成一个新波源，它与波源M相位差为0，
当P′N′−P′M等于半个波长的偶数倍时，P′点为振动加强点，
由几何关系知−1