2021白银靖远县四中高二下学期期中考试物理试题含答案

这是一份2021白银靖远县四中高二下学期期中考试物理试题含答案，共16页。
 靖远四中2020-2021学年第二学期期中考试
高二物理
满分100分，时间：100分钟
第Ⅰ卷（选择题 共49分）
选择题：本题共13小题，第1~8小题只有一个选项正确，每小题3分；第9~13小题有多个选项正确.全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的或不答的得0分,每小题5分.共49分.
1．拍皮球是大家都喜欢的体育活动，既能强身又能健体。已知皮球质量为0.4kg，为保证皮球与地面碰撞后自然跳起的最大高度均为1.25m，小明需每次在球到达最高点时拍球，每次拍球作用距离为0.25m，使球在离手时获得一个竖直向下4m/s的初速度。若手对球作用的过程球做匀加速直线运动，不计空气阻力及球的形变，g取10m/s2，则每次拍球
A．手给球的冲量为1.6 kg·m/s
B．手给球的冲量为2.0kg·m/s
C．手对球平均作用力为8.8N
D．手对球平均作用力为12.8N
2．如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠，下列说法中正确的是(　　)

A．这群氢原子能发出3种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最短
B．这群氢原子最多能发出6种频率不同的光
C．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为11.11eV
D．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60eV
3．图甲是研究光电效应的电路图，图乙是用、、光照射光电管得到的图线，、表示遏止电压，下列说法正确的是（　　）

A．在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流一直会增加
B．光的频率小于光的频率
C．光电子的能量只与入射光的强弱有关，而与入射光的频率无关
D．光照射光电管发出光电子的初动能一定小于光照射光电管发出光电子的初动能
4．如图所示，MN、PQ是间距为L的光滑平行金属导轨，置于磁感应强度为B，方向垂直导线所在平面向里的匀强磁场中，M、P间接有一阻值为R的电阻．一根与导轨接触良好、有效阻值为r的金属导线ab垂直导轨放置，并在水平外力F的作用下以速度v向右匀速运动，则（不计导轨电阻）（　　）

A．通过电阻R的电流方向为P→R→M
B．ab两点间的电压为BLv
C．a端电势比b端高
D．外力F做的功等于电阻R上发出的焦耳热
5. 图甲中bacd为导体做成的框架，其平面与水平面成θ角，质量为m的导体棒PQ与ab、cd接触良好，回路的电阻为R，整个装置放在垂直于框架平面的变化的磁场中，磁感应强度随时间的变化如图乙，导体棒PQ始终静止，在0～t1时间内 11.D 12.D
A. 导体棒PQ所受安培力的方向始终沿轨道斜面向上
B. 导体棒PQ所受安培力的方向始终沿轨道斜面向下
C. 导体棒PQ受到的摩擦力可能一直增大[来源:学科网]
D. 导体棒PQ受到的摩擦力可能先增大后减小
6．如图所示，固定在水平桌面上的光滑金属导轨、处于方向竖直向下的匀强磁场中，金属杆垂直于和放在金属导轨上且与它接触良好。在两根导轨的端点、之间连接一电阻，其他部分电阻忽略不计。现用一水平向右的外力作用在金属杆上，使金属杆由静止开始向右在导轨上滑动，运动中杆始终垂直于导轨。若金属杆在外力的作用下沿轨道做匀加速直线运动，则图中可以定性表示在对应时间内外力随时间变化关系的图象是（　　）


A． B． C． D．
7．如图，一个有矩形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。一个三角形闭合导线框，由位置1(左)沿纸面匀速运动到位置2(右)。取线框刚到达磁场边界的时刻为计时起点，规定顺时针方向为电流的正方向，则下图中能正确反映线框中电流与时间关系的是
A． B． C． D．
8．如图，圆形闭合线圈内存在方向垂直纸面向外的磁场，磁感应强度随时间变化如图，则下列说法不正确的是(　　)


A．0～1 s内线圈的磁通量不断增大
B．第4 s末的感应电动势为0
C．0～1 s内是2～4 s内的感应电流的2倍
D．0～1 s内感应电流方向为顺时针
9．如图所示，质量为mb=3kg的物块b与轻质弹簧相连并静止在光滑水平面上，质量为ma=1kg的物块a以v0=4m/s的初速度向右运动。则在ab两物块与弹簧作用的过程中，下列判断正确的是（　　）

A．弹簧对a、b两物块的冲量大小相同
B．弹簧的最大弹性势能为6J
C．弹簧最短时a的速度最小
D．a物块的最小速度为-2m/s
10．如图所示，面积为0.2m2的正方形10匝线圈abcd，电阻为r=2，外电路的电阻为R=8，ab的中点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B=，若线圈从图示位置开始，以角速度ω=10πrad/s绕OO′轴匀速转动，则以下判断正确的是（　　）

A．图示位置线圈中的感应电动势为2V
B．从图示位置开始转过时，闭合电路中感应电动势的瞬时值为e=10V
C．线圈从图示位置转过的过程中，流过电阻R的电荷量为q=
D．线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为Q=3.2J
11．如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO′为其对称轴．一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度v0向右运动，当运动到关于OO′对称的位置时(　　)
A．穿过回路的磁通量为零
B．回路中感应电动势大小为2BLv0
C．回路中感应电流的方向为顺时针方向
D．回路中ab边与cd边所受安培力方向相同
12．如图甲所示，电阻不计且间距L＝1 m的光滑平行金属导轨竖直放置，上端接一阻值R＝2 Ω的电阻，虚线OO′下方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场．现将质量m＝0.1 kg、电阻不计的金属杆ab从OO′上方某处由静止释放，金属杆ab在下落的过程中与导轨保持良好接触且始终水平，已知金属杆ab进入磁场时的速度v0＝1 m/s，下落0.3 m的过程中加速度a与下落距离h的关系图像如图7乙所示，g取10 m/s2，则(　　)

图甲　　　　　 　图乙
A．匀强磁场的磁感应强度为2 T
B．金属杆ab下落0.3 m时的速度为1 m/s
C．金属杆ab下落0.3 m的过程中R上产生的热量为0.2 J
D．金属杆ab下落0.3 m的过程中通过R的电荷量为0.25 C
13．如图所示，足够长的U形光滑金属导轨平面与水平面成角（），其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与导轨的两边始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为R。从释放开始，当流过ab棒某一横截面的电荷量为q时，金属棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中（　　）

A．ab运动的平均速率小于 B．金属棒的位移大小为
C．产生的焦耳热为qBLv D．受到的最大安培力大小为
第Ⅱ卷（非选择题 共51分）
非选择题：共4小题，共51分.把答案填在答题卡中的横线上或按题目要求作答.解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.
14（6分）．某同学用如图所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来探究碰撞过程中的不变量,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由静止开始滚下,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由静止开始滚下,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。图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点。

(1) 在验证动量守恒定律的实验中，下列条件描述正确的是（ ）
A．轨道必须是光滑的
B．轨道末端的切线必须是水平的
C．入射小球A的质量必须小于被碰小球B
D．每次入射小球A只需从同一高度滚下即可
(2)某次实验中,得出小球落点情况如图所示(单位是cm), P'、M、N分别是入射小球在碰前、碰后和被碰小球在碰后落点的平均位置(把落点圈在内的最小圆的圆心)。则入射小球A和被碰小球B质量之比为m1∶m2=______________。
15（12分）．如图所示，一小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给用户，已知发电机的输出功率P1=50kW，输出电压U1=400V，升压变压器原、副线圈匝数比为n1：n2=1：5，两个变压器间的输电导线的总电阻R=12Ω，降压变压器的输出电压U4=220V，变压器本身的损耗忽略不计，求：
（1）升压变压器副线圈两端的电压U2
（2）输电线上损耗的电功率P损
（3）降压变压器原、副线圈的匝数比n3：n4。


16.(16分)如图所示，两根与水平面成θ=30°角的足够长光滑金属导轨平行放置，导轨间距为L=1m，导轨两端各接一个电阻，其阻值R1=R2=1Ω，导轨的电阻忽略不计。整个装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面斜向上，磁感应强度B=1T。现有一质量为m=0.2kg、电阻为1Ω的金属棒用绝缘细绳通过光滑滑轮与质量为M=0.5kg的物体相连，细绳与导轨平面平行。将金属棒与M由静止释放，棒沿导轨运动了6m后开始做匀速运动。运动过程中，棒与导轨始终保持垂直且接触良好，图示中细绳与R2不接触。（g=10m/s2）求：
（1）金属棒匀速运动时的速度；
（2）棒从释放到开始匀速运动的过程中，电阻R1上产生的焦耳热。



17．(17分)如图所示，光滑且足够长的平行金属导轨、固定在竖直平面内，两导轨间的距离，导轨间连接的定值电阻。导轨上放一质量的金属杆，金属杆始终与导轨垂直且接触良好，导轨间金属杆的电阻，其余电阻不计。整个装置处于磁感应强度的匀强磁场中，磁场的方向垂直导轨平面向里，重力加速度取。现让金属杆从下方某一水平位置由静止释放，忽略空气阻力的影响。
（1）求金属杆的最大速度大小；
（2）若从金属杆开始下落到刚达到最大速度的过程中，电阻上产生的焦耳热，求此过程中：
①金属杆下落的高度；
②通过电阻上的电荷量。


















参考答案

1．拍皮球是大家都喜欢的体育活动，既能强身又能健体。已知皮球质量为0.4kg，为保证皮球与地面碰撞后自然跳起的最大高度均为1.25m，小明需每次在球到达最高点时拍球，每次拍球作用距离为0.25m，使球在离手时获得一个竖直向下4m/s的初速度。若手对球作用的过程球做匀加速直线运动，不计空气阻力及球的形变，g取10m/s2，则每次拍球
A．手给球的冲量为1.6 kg·m/s
B．手给球的冲量为2.0kg·m/s
C．手对球平均作用力为8.8N
D．手对球平均作用力为12.8N
【答案】C
2．如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠，下列说法中正确的是(　　)

A．这群氢原子能发出3种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最短
B．这群氢原子最多能发出6种频率不同的光
C．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为11.11eV
D．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60eV
【答案】D
3．图甲是研究光电效应的电路图，图乙是用、、光照射光电管得到的图线，、表示遏止电压，下列说法正确的是（　　）

A．在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流一直会增加
B．光的频率小于光的频率
C．光电子的能量只与入射光的强弱有关，而与入射光的频率无关
D．光照射光电管发出光电子的初动能一定小于光照射光电管发出光电子的初动能
【答案】B
4．如图所示，MN、PQ是间距为L的光滑平行金属导轨，置于磁感应强度为B，方向垂直导线所在平面向里的匀强磁场中，M、P间接有一阻值为R的电阻．一根与导轨接触良好、有效阻值为r的金属导线ab垂直导轨放置，并在水平外力F的作用下以速度v向右匀速运动，则（不计导轨电阻）（　　）

A．通过电阻R的电流方向为P→R→M
B．ab两点间的电压为BLv
C．a端电势比b端高
D．外力F做的功等于电阻R上发出的焦耳热
【答案】C
5. 图甲中bacd为导体做成的框架，其平面与水平面成θ角，质量为m的导体棒PQ与ab、cd接触良好，回路的电阻为R，整个装置放在垂直于框架平面的变化的磁场中，磁感应强度随时间的变化如图乙，导体棒PQ始终静止，在0～t1时间内 11.D 12.D
A. 导体棒PQ所受安培力的方向始终沿轨道斜面向上
B. 导体棒PQ所受安培力的方向始终沿轨道斜面向下
C. 导体棒PQ受到的摩擦力可能一直增大[来源:学科网]
D. 导体棒PQ受到的摩擦力可能先增大后减小
【答案】C
6．如图所示，固定在水平桌面上的光滑金属导轨、处于方向竖直向下的匀强磁场中，金属杆垂直于和放在金属导轨上且与它接触良好。在两根导轨的端点、之间连接一电阻，其他部分电阻忽略不计。现用一水平向右的外力作用在金属杆上，使金属杆由静止开始向右在导轨上滑动，运动中杆始终垂直于导轨。若金属杆在外力的作用下沿轨道做匀加速直线运动，则图中可以定性表示在对应时间内外力随时间变化关系的图象是（　　）


A． B． C． D．
【答案】B
7．如图，一个有矩形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。一个三角形闭合导线框，由位置1(左)沿纸面匀速运动到位置2(右)。取线框刚到达磁场边界的时刻为计时起点，规定顺时针方向为电流的正方向，则下图中能正确反映线框中电流与时间关系的是
A． B． C． D．
【答案】B
8．如图，圆形闭合线圈内存在方向垂直纸面向外的磁场，磁感应强度随时间变化如图，则下列说法不正确的是(　　)


A．0～1 s内线圈的磁通量不断增大
B．第4 s末的感应电动势为0
C．0～1 s内是2～4 s内的感应电流的2倍
D．0～1 s内感应电流方向为顺时针
【答案】B
9．如图所示，质量为mb=3kg的物块b与轻质弹簧相连并静止在光滑水平面上，质量为ma=1kg的物块a以v0=4m/s的初速度向右运动。则在ab两物块与弹簧作用的过程中，下列判断正确的是（　　）

A．弹簧对a、b两物块的冲量大小相同
B．弹簧的最大弹性势能为6J
C．弹簧最短时a的速度最小
D．a物块的最小速度为-2m/s
【答案】AB
10．如图所示，面积为0.2m2的正方形10匝线圈abcd，电阻为r=2，外电路的电阻为R=8，ab的中点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B=，若线圈从图示位置开始，以角速度ω=10πrad/s绕OO′轴匀速转动，则以下判断正确的是（　　）

A．图示位置线圈中的感应电动势为2V
B．从图示位置开始转过时，闭合电路中感应电动势的瞬时值为e=10V
C．线圈从图示位置转过的过程中，流过电阻R的电荷量为q=
D．线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为Q=3.2J
【答案】BD
11．如图6所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO′为其对称轴．一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度v0向右运动，当运动到关于OO′对称的位置时(　　)

图6
A．穿过回路的磁通量为零
B．回路中感应电动势大小为2BLv0
C．回路中感应电流的方向为顺时针方向
D．回路中ab边与cd边所受安培力方向相同
【答案】ABD
12．如图7甲所示，电阻不计且间距L＝1 m的光滑平行金属导轨竖直放置，上端接一阻值R＝2 Ω的电阻，虚线OO′下方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场．现将质量m＝0.1 kg、电阻不计的金属杆ab从OO′上方某处由静止释放，金属杆ab在下落的过程中与导轨保持良好接触且始终水平，已知金属杆ab进入磁场时的速度v0＝1 m/s，下落0.3 m的过程中加速度a与下落距离h的关系图像如图7乙所示，g取10 m/s2，则(　　)

图甲　　　　　 　图乙
图7
A．匀强磁场的磁感应强度为2 T
B．金属杆ab下落0.3 m时的速度为1 m/s
C．金属杆ab下落0.3 m的过程中R上产生的热量为0.2 J
D．金属杆ab下落0.3 m的过程中通过R的电荷量为0.25 C
【答案】AD
13．如图所示，足够长的U形光滑金属导轨平面与水平面成角（），其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与导轨的两边始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为R。从释放开始，当流过ab棒某一横截面的电荷量为q时，金属棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中（　　）

A．ab运动的平均速率小于 B．金属棒的位移大小为
C．产生的焦耳热为qBLv D．受到的最大安培力大小为
【答案】BD



第Ⅱ卷（非选择题 共52分）
非选择题：共4小题，共51分.把答案填在答题卡中的横线上或按题目要求作答.解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.
14（6分）．某同学用如图所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来探究碰撞过程中的不变量,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由静止开始滚下,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由静止开始滚下,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。图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点。

(1) 在验证动量守恒定律的实验中，下列条件描述正确的是（ ）
A．轨道必须是光滑的
B．轨道末端的切线必须是水平的
C．入射小球A的质量必须小于被碰小球B
D．每次入射小球A只需从同一高度滚下即可
(2)某次实验中,得出小球落点情况如图所示(单位是cm), P'、M、N分别是入射小球在碰前、碰后和被碰小球在碰后落点的平均位置(把落点圈在内的最小圆的圆心)。则入射小球A和被碰小球B质量之比为m1∶m2=______________。
【答案】 (1) B (2) 4∶1
15（12分）．如图所示，一小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给用户，已知发电机的输出功率P1=50kW，输出电压U1=400V，升压变压器原、副线圈匝数比为n1：n2=1：5，两个变压器间的输电导线的总电阻R=12Ω，降压变压器的输出电压U4=220V，变压器本身的损耗忽略不计，求：
（1）升压变压器副线圈两端的电压U2
（2）输电线上损耗的电功率P损
（3）降压变压器原、副线圈的匝数比n3：n4。

【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）升压变压器的输出电压

解得

（2）传输电流

损失的功率

（3）降压变压器的输入电压为

降压变压器的匝数比

16.(16分)如图所示，两根与水平面成θ=30°角的足够长光滑金属导轨平行放置，导轨间距为L=1m，导轨两端各接一个电阻，其阻值R1=R2=1Ω，导轨的电阻忽略不计。整个装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面斜向上，磁感应强度B=1T。现有一质量为m=0.2kg、电阻为1Ω的金属棒用绝缘细绳通过光滑滑轮与质量为M=0.5kg的物体相连，细绳与导轨平面平行。将金属棒与M由静止释放，棒沿导轨运动了6m后开始做匀速运动。运动过程中，棒与导轨始终保持垂直且接触良好，图示中细绳与R2不接触。（g=10m/s2）求：
（1）金属棒匀速运动时的速度；
（2）棒从释放到开始匀速运动的过程中，电阻R1上产生的焦耳热。





解：
（1）电路总电阻： （2分）
金属杆受到的安培力：FB=BIL= （2分）
金属棒做匀速运动，处于平衡状态，由平衡条件得：Mg=mgsinθ+，（2分）
解得：v=6m/s；         （2分）
（2）对系统，由能量守恒有：Mgs=mgs•sinθ+Q+（M+m）v2，（2分）
由Q=I2Rt可知，Qr=4Q1=4Q2，Q=Qr+Q1+Q2， 得： （2分）
解得：Q1=1.9J； （2分）
17．(17分)如图所示，光滑且足够长的平行金属导轨、固定在竖直平面内，两导轨间的距离，导轨间连接的定值电阻。导轨上放一质量的金属杆，金属杆始终与导轨垂直且接触良好，导轨间金属杆的电阻，其余电阻不计。整个装置处于磁感应强度的匀强磁场中，磁场的方向垂直导轨平面向里，重力加速度取。现让金属杆从下方某一水平位置由静止释放，忽略空气阻力的影响。
（1）求金属杆的最大速度大小；
（2）若从金属杆开始下落到刚达到最大速度的过程中，电阻上产生的焦耳热，求此过程中：
①金属杆下落的高度；
②通过电阻上的电荷量。

【答案】（1）v=4m/s；（2）①h=1.6m；②q=0.4C
【详解】
（1）当金属杆达到最大速度v时，根据法拉第电磁感应定律可知此时回路中感应电动势为
E=Blv ①
根据闭合电路欧姆定律可知此时回路中的感应电流为
②
此时金属杆所受安培力大小为
F=BIL ③
根据平衡条件有
F=mg ④
联立①②③④并代入数据解得
⑤
（2）①从金属杆开始下落到刚达到最大速度的过程中，设回路中产生的总焦耳热为Q总，则由焦耳定律可得
⑥
由能量守恒定律有
⑦
联立⑤⑥⑦并代入数据解得
h=1.6m ⑧
②设金属杆从开始下落经过时间t达到最大速度，根据法拉第电磁感应定律可得此过程中回路中的平均感应电动势为
⑨
根据闭合电路欧姆定律可得此过程中回路中的平均电流为
⑩
根据电流的定义为
⑪
联立⑧⑨⑩⑪并代入数据解得
Q=0.4C ⑫