2021-2022学年天津市第三中学高二下学期期末质量检测物理试题解析版

  天津市第三中学2021-2022学年高二下学期期末质量检测物理

本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共100分。

第Ⅰ卷（选择题，共40分）

一、单选题（本题共5小题，每小题5分，共25分）

1. 公路匀速行使的货车受一扰动，车上货物随车厢底板下振动但不脱离底板。一段时间内货物在竖直方向的振动可视为简谐运动，周期为T。取竖直向上为正方向，以某时刻作为计时起点，即t＝0，其振动图像如图所示，则（　　）

A. 时，货物对车厢底板的压力最小

B. 时，货物对车厢底板的压力最小

C. 时，货物对车厢底板的压力最小

D. 时，货物对车厢底板的压力等于重力

【答案】A

【解析】

【详解】A．在时，由图看出，货物的位移正向最大，则货物的加速度为负向最大，即加速度向下最大，货物失重，根据牛顿第二定律可知，货物受到的弹力最小，则货物对车厢底板的压力最小，故A正确；

B．在时，货物的位移为零，加速度为零，车厢底板的弹力大小等于货物的重力，而在时，车厢底板的弹力小于货物的重力，说明在时，车厢底板的弹力不是最小，则货物对车厢底板的压力不是最小，故B错误。

CD．在时，由图看出，货物的位移为负向最大，则货物的加速度为正向最大，货物超重，根据牛顿第二定律可知，受到的弹力最大，则货物对车厢底板的压力最大，且大于重力，故CD错误；

故选A。

2. 关于电磁波和机械波，下列说法正确的是（　　）

A. 电磁波是纵波，而机械波既有横波又有纵波

B. 机械波只能在介质中传播，而电磁波可以在真空中传播

C. 机械波能产生多普勒效应，而电磁波不能产生多普勒效应

D. 机械波和电磁波都能在真空中传播

【答案】B

【解析】

【详解】A．电磁波是横波，机械波既有横波又有纵波，故A项错误；

B．机械波只能在介质中传播，而电磁波可以在真空中传播，故B项正确；

C．机械波和电磁波都能产生多普勒效应，故C项错误；

D．机械波的传播需要介质，不能在真空中传播，故D项错误。

故选B。

3. 发电厂输出功率40kW，输出电压400V，用变压比（原、副线圈匝数比）为1∶10的变压器升压后向远处供电，用户功率为发电厂输出功率的95％，输电线总电阻为（　　）

A. 5Ω B. 10Ω C. 15Ω D. 20Ω

【答案】D

【解析】

【详解】由题意可知输电电压

输电电流

输电线上的功率损失

解得

R=20Ω

故选D。

4. 将一段导线绕成图甲所示的闭合电路，并固定在水平面（纸面）内，回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中。回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示。用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t变化的图像是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】在内，磁感应强度均匀变化，由法拉第电磁感应定律可得

则闭合电路中产生感应电动势恒定不变，则感应电流恒定不变。ab边在磁场中所受的安培力

由于匀强磁场Ⅰ中磁感应强度B恒定，则，安培力为平行t轴的直线，方向向左（为负）。同理分析可得在,安培力与时间的关系为内F-t关于时间轴对称一条的直线。

故选B。

【点睛】本题要求学生能正确理解B-t图的含义，故道B如何变化，才能准确的利用楞次定律进行判定。根据法拉第电磁感应定律分析感应电动势的变化，由欧姆定律判断感应电流的变化，进而可确定安培力大小的变化。

5. 一列简谐横波在t=0时刻的波形如图中的实线所示，t=0.02s时刻的波形如图中虚线所示。若该波的周期T小于0.02s，则该波传播速度可能是（　　）

A. 1m/s B. 3m/s C. 5m/s D. 10m/s

【答案】C

【解析】

【详解】若波向x轴正向传播，则

解得

因该波的周期T小于0.02s，则n=1、2、3……；波速

n=1、2、3……，

当n=1时v=5m/s；

若波向x轴负向传播，则

解得

因该波的周期T小于0.02s，则n=1、2、3……；波速

n=1、2、3……，

则波速不可能为1m/s、3m/s和10m/s；

故选C。

二、多选题（本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中有多个选项符合题意，全部选对的得5分，选不全的得3分，有错选或不答的得0分）

6. 如图所示的交变电压是矩形线框在匀强磁场内绕垂直磁场的轴匀速转动过程中产生的，下列说法中正确的是（　　）

A. 交流电压的最大值为10V，频率为25Hz

B. 交流电压的有效值为V

C. 0.02s时通过线框的磁通量为零

D. 0.01s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大

【答案】AB

【解析】

【详解】A．交流电压的最大值为10V，周期为T=0.04s，频率为

=25Hz

选项A正确；

B．交流电压的有效值为

选项B正确；

C．0.02s时感应电动势为零，此时通过线框的磁通量最大，选项C错误；

D．0.01s末感应电动势最大，此时线框平面平行于磁场，通过线框的磁通量为零，选项D错误。

故选AB。

7. 如图所示，弹簧秤下挂一条形磁铁，其中条形磁铁N极的一部分位于未通电的螺线管内，则下列说法正确的是（ ）

A. 若将a接电源正极，b接负极，弹簧秤的示数将减小

B. 若将a接电源正极，b接负极，弹簧秤的示数将增大

C. 若将b接电源正极，a接负极，弹簧秤的示数将增大

D. 若将b接电源正极，a接负极，弹簧秤的示数将减小

【答案】AC

【解析】

【分析】将ａ接电源正极，ｂ接电源负极，螺线管上端为N极，将ａ接电源负极，ｂ接电源正极，螺线管上端为S极。

【详解】根据右手定则可知若将ａ接电源正极，ｂ接电源负极，螺线管上端为N极，所以会排斥磁铁，所以弹簧称示数将减小，若将ａ接电源负极，ｂ接电源正极，螺线管上端为S极，所以会吸引磁铁，故弹簧秤示数增大，所以AC正确，

【点睛】本题考查了右手定则的应用，关键是判断出通电螺线管的NS极，

8. 如图所示，在质量为M的小车上挂有一单摆，摆球的质量为m0，小车和单摆以恒定的速度v沿光滑水平地面运动，与位于正对面的质量为m的静止木块发生碰撞，碰撞的时间极短，在此碰撞过程中，下列哪些情况的说法是可能发生的（　　）

A. 小车、木块、摆球的速度都发生变化，分别变为v1、v2、v3，满足（M＋m0）v＝Mv1＋mv2＋m0v3

B. 摆球速度不变，小车和木块的速度变为v1和v2，满足Mv＝Mv1＋mv2

C. 摆球的速度不变，小车和木块的速度都变为v1，满足Mv＝（M＋m）v1

D. 小车和摆球的速度都变为v1，木块的速度变为v2，满足（M＋m0）v＝（M＋m0）v1＋mv2

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】AD．在小车与木块直接碰撞的瞬间，彼此作用力很大，所以它们的速度在瞬间发生改变，在此期间它们的位移可看成为零，而摆球并没有直接与木块发生力的作用，因为在它与小车共同匀速运动时，摆线沿竖直方向，因此绳的拉力不能改变小球速度的大小，即小球的速度不变，A、D错误；

BC．而小车和木块碰撞后，可能以不同的速度继续向前运动，也可能以共同速度（完全非弹性碰撞）向前运动，B、C正确。

故选BC

第Ⅱ卷（非选择题 共60分）

三、填空题（本题满分12分）

9. 如图所示电路中，L是自感系数足够大线圈，它的电阻可忽略不计，和是两个完全相同的小灯泡．将电键K闭合，待灯泡亮度稳定后，再将电键K断开，则下列说法中正确的是         （       ）

A. K闭合瞬间，两灯同时亮，以后熄灭，变亮

B. K闭合瞬间，先亮，后亮，最后两灯亮度一样

C. K断开时，两灯都亮一下再慢慢熄灭

D. K断开时，立即熄灭，闪一下再慢慢熄灭

【答案】AD

【解析】

【详解】L是自感系数足够大的线圈，它的电阻可忽略不计，D1和D2是两个完全相同的小灯泡；K闭合瞬间，但由于线圈的电流增加，导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的增加，所以两灯同时亮，当电流稳定时，由于电阻可忽略不计，所以以后D1熄灭，D2变亮，故A正确，B错误；K闭合断开，D2立即熄灭，但由于线圈的电流减小，导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的减小，所以D1亮一下再慢慢熄灭，故C错误，D正确．

故选AD。

10. 某同学在家里做用单摆测定重力加速度的实验，但没有合适的摆球，他找到了一块大小为3cm左右，外形不规则的大理石块代替小球。他设计的实验步骤是：

A.将石块用细尼龙线系好，结点为M，将尼龙线的上端固定于O点

B.用刻度尺测量OM间尼龙线长度L作为摆长

C.将石块拉开一个大约的角度，然后由静止释放

D.从摆球摆到最低点时开始计时，测出30次全振动的总时间t，由得出周期

E.多次改变摆长测出对应的周期，在坐标纸上做出图像，进而求出g

（1）你认为该同学以上实验步骤中有错误的是___________。

（2）该同学用OM的长作为摆长，这样做引起的系统误差将使重力加速度的测量值比真实值偏大还是偏小？___________。

（3）你认为用什么方法可以解决摆长无法准确测量的困难？简要写出步骤和结果表达式。___________

【答案】    ①. BC    ②. 偏小    ③. 见解析

【解析】

【详解】（1）[1]摆长的距离应该是大理石的重心到悬挂点的距离，且单摆实验时，其拉开的角度应该小于，故BC错误。

故选BC。

（2）[2]根据单摆的周期公式

整理得

因为用OM作为摆长，即摆长L偏小，所以求得重力加速度偏小。

（3）[3]设计两次实验中摆线长分别为、，对应的周期分别为、，石块质心到M点的距离为x，由

可解得

四、计算题（本大题共3个小题，共48分，写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

11. 质量是60kg的建筑工人，不慎从20m高空跌下，由于地面弹性安全垫的保护作用，最后使人未收到过大的伤害。已知工人由接触弹性安全垫到静止下来的时间为2s，求弹性安全垫缓冲过程对人的平均弹力大小。（）

【答案】1200N

【解析】

【详解】人下落为自由落体运动，下落到底端时的速度为

向上为正方向缓冲过程，由动量定理得

所以解得

12. 如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距L=1m，导轨平面与水平面成θ=37°角，下端连接R=2Ω电阻。匀强磁场大小B=2T，方向与导轨平面垂直。质量为0.4kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25；

（1）求金属棒沿导轨由静止开始下滑初始时的加速度大小；

（2）简述金属棒沿导轨由静止开始下滑的运动过程，求出当金属棒下滑速度达到稳定时，速度的大小。（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）

【答案】（1）4m/s2；（2）0.8m/s

【解析】

【详解】（1）金属棒开始下滑的初速为零，根据牛顿第二定律

mgsinθ-μmgcosθ=ma

得

a= 4m/s2           

（2）金属棒做加速度逐渐减小的变加速运动，最后匀速。

F安+μmgcosθ=mgsinθ

解得

v=0.8m/s

13. 金属导体板垂直置于匀强磁场中，当电流通过导体板时，外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成电场，该电场对运动的电子有静电力的作用，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，在导体板这两个表面之间就会形成稳定的电势差，这种现象称为霍尔效应。利用霍尔效应可以测量磁场的磁感应强度。如图所示，若磁场方向与金属导体板的前后表面垂直，通过的电流I，可测得导体板上、下表面之间的电势差为U，且下表面电势高。已知导体板的长、宽、高分别为a、b、c，电子的电荷量为e，导体中单位体积内的自由电子数为n。求：

（1）导体中电子定向运动的平均速率v；

（2）磁感应强度B的大小和方向。

【答案】（1）；（2），方向为垂直于前后表面向里

【解析】

【详解】（1）根据电流的微观表达式可知

I=neSv=nebcv

则电子平均速率

（2）电子通过金属板，受到的电场力与洛伦兹力大小相等，方向相反，

则

磁感应强度

导体板下表面电势高，则下极板带正电，上极板带负电，电子聚集在上极板上，电子受到的洛伦兹力向上，由左手定则可知，磁场方向为垂直于前后表面向里