山东省烟台市2020-2021学年高二上学期期末考试物理试题

这是一份山东省烟台市2020-2021学年高二上学期期末考试物理试题，共12页。

1．答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置。
2．选择题答案必须用2B铅笔正确填涂；非选择题答案必须用0.5毫米黑色签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁，不折叠、不破损。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．电磁波和机械波具有的共同性质是
A．都是横波
B．都能够传输能量
C．传播都需要介质
D．在介质中的传播速度都与波的频率有关
2．将一单摆的周期变为原来的2倍，下列措施可行的是
A．只将摆球的质量变为原来的
B．只将摆长变为原来的2倍
C．只将摆长变为原来的4倍
D．只将振幅变为原来的2倍
θ
θ
B
M
N
I
3．如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，金属棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ，若仅改变下列一个条件，能够使夹角θ变小的是
A．减小金属棒的质量
B．增大磁感应强度
C．减小金属棒中的电流
D．增大两等长轻质细线的长度
4．霓是大气中有时和虹一起出现的一种光的现象，也叫“副虹”。它的形成原理与彩虹大致相同，太阳光在水珠中的反射比彩虹多了一次，是经过水珠的两次折射和两次反射形成的，其成因的简化示意图如图所示，其中a、b是两种不同频率的单色光，则a、b两光相比较
a
b
白光
A．b光的频率更高
B．在同一介质中，a光的传播速度更快
C．分别照射同一狭缝，a光通过狭缝时的衍射现象更明显
D．从水中射入空气时，b光发生全反射的临界角更大
R
N
M
30°
B
5．如图所示，足够长的导体棒MN固定在相互平行的金属导轨上，导轨宽度为0.5m，通过的电流为1A，导体棒MN与水平导轨的夹角为30°，且处于垂直于纸面向外的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度为0.2T，则导体棒MN所受的安培力大小为
A．0.02N
B．0.05N
C．0.1N
D．0.2N
c
d
a
b
6．如图所示，在虚线cd两侧分别存在磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面，虚线ab在纸面内与虚线cd相互垂直。一矩形导线框位于纸面内，开始时矩形导线框的两条对称轴分别与虚线ab、cd重合，下列能使矩形导线框中产生感应电流的是
A．将矩形导线框沿虚线ab移动
B．将矩形导线框沿虚线cd移动
C．将矩形导线框绕虚线ab转动
D．将矩形导线框绕虚线cd转动
7．有一额定电流为2A的直流电动机，线圈电阻为0.5Ω，它在正常工作时对外做功的功率为6W，则在正常工作时，电动机
A．两端的电压为1V
B．两端的电压为3V
C．发热的功率为4W
D．消耗的电功率为8W
t/s
F/N
1
2
3
2
1
0
-1
8．一质量为2kg的物块在合力F的作用下从静止开始沿直线运动，F随时间t变化的关系图像如图所示，则
A．t=2s时，物块的动量大小为0
B．t=3s时，物块的速率为1m/s
C．t=0到t=1s时间内，合力F对物块冲量的大小为1N·s
D．t=2s到t=3s时间内，物块动量变化量的大小为2kg·m/s
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．下列关于磁感应强度和磁通量的说法中正确的是
A．由B=可知，B与F成正比，与I和L的乘积IL成反比
B．磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，由磁场本身决定
C．穿过一个面的磁通量为零，该处的磁感应强度不一定为零
D．磁感应强度和磁通量都是矢量
P
Q
S
细绳
10．一振源S带动细绳上各点上下做简谐运动，从振源S起振时开始用频闪照相机对绳波进行频闪拍照，如图所示为频闪照相机每隔0.2s拍摄一次所得到的频闪照片，通过照片测得绳波上P、Q两点间的距离为0.8m，则下列说法中正确的是
A．绳波的波长为1.6m
B．绳波的波速为2m/s
C．质点Q的起振方向向下
D．从振源S起振开始，经过2s时绳波上P、Q两点的振动方向相同
D1
D2
B
A
11．1930年劳伦斯提出回旋加速器的理论，1932年首次研制成功。它的工作原理如图所示，D1和D2是两个中空的半圆金属盒，两盒之间有一定的电势差，两个半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中。A处的粒子源产生的带电粒子在两盒之间被电场加速后进入磁场中做匀速圆周运动，绕行半圈后粒子再次到达两盒间的缝隙时，这时控制D形盒间电压使其恰好改变正负，于是粒子经过盒间缝隙时再一次被加速，通过电源正负极的交替变化，可使带电粒子经两盒间电场多次加速后获得足够高的能量。若带电粒子在电场中运动的时间可忽略不计，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响，则下列说法中正确的是
A．带电粒子离开回旋加速器时获得的动能与金属盒的半径有关
B．带电粒子离开回旋加速器时获得的动能与加速电压的大小无关
C．带电粒子在磁场中做圆周运动的周期等于电场变化的周期
D．带电粒子做圆周运动的周期随圆周运动半径的增大而增大
0O
t/s
6
v/(m·s-1)
2
1
2
1
3
乙
v0
mA
MB
甲
P
12．如图甲所示，一质量为M、右端固定竖直挡板的木板静置于光滑的水平面上，现有一质量为m的小物块以v0=6m/s的水平初速度从木板的最左端P点冲上木板，最终小物块在木板上Q点（图甲中未画出）与木板保持相对静止，二者运动的速度随时间变化的关系图像如图乙所示。已知小物块与木板之间的动摩擦因数μ恒定，重力加速度g=10m/s2，则下列说法中正确的是
A．m∶M=1∶2
B．小物块与木板之间的动摩擦因数μ=0.1
C．P、Q两点间的距离为3m
D．小物块与挡板间的碰撞为非弹性碰撞
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13．(6分)
a’
b’
P1
P2
a
b
某实验小组做“用插针法测定玻璃折射率”的实验。
= 1 \* GB2 ⑴在白纸上放好平行玻璃砖，aa’和bb’分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图甲所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“•”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4，在插P3时，应使P3 ，在插P4时，应使P4 ；
= 2 \* GB2 ⑵该小组完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是 ；
A
D
C
B
a
a
a
a
b
a’
a’
a’
a’
b’
b’
b’
b’
b
b
b

a
a’
N
N′
A
B
C
D
O
⑶该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN′的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，则玻璃的折射率n= （用图中线段的字母表示）。
14．(8分)
某实验小组设计如图甲所示的电路来测量一电源的电动势和内阻，所用的实验器材如下：
A．待测电源
B．电阻箱R（最大阻值999.9Ω）
C．定值电阻R0（阻值为3.0Ω）
D．电流表A（量程为200mA、内阻为6Ω）
E．开关S和导线若干
乙
mA
甲
R
R0
待测电源
= 1 \* GB2 ⑴该实验小组通过多次调节电阻箱，记下每次电阻箱的阻值R及对应的电流表示数I，并得到电流I的倒数，分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则与R的关系式为 ；
= 2 \* GB2 ⑵实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻R=4.0Ω时电流表的示数如图乙所示，则表格中应填写的数据①②分别为 、 ；
6
8
R/Ω
10
4
7
8
9
10
11
12
/A-1
6
丙
⑶然后以为纵坐标，R为横坐标，请你根据表中数据在图丙中描绘－R图线；
⑷根据图线求得电源电动势E= V，内阻r= Ω（计算结果均保留一位有效数字）。
15．(8分)
如图所示，实线是一列简谐横波在t1=0时刻的波形图，虚线是在t2=0.2s时刻的波形图。
⑴若波速为55m/s，求x=5m处的质点M在t1时刻的振动方向；
⑵在t1到t2的时间内，x=5m处的质点M通过的路程为1.8m，求波的传播速度。
y/cm
20
2
4
0
-20
M
5
1
3
x/m
6
16．(8分)
如图所示，空气中有一透明的柱体材料，其横截面是圆心角为90°、半径为R的扇形OAB，OB因被黑纸贴住而不透光。一束平行光平行于横截面，以i=45°的入射角照射到OA上，若只考虑首次入射到圆弧AB上的光，发现从O点入射的光线恰好从C点射出，圆弧BC的弧长为l=。求
45°
A
B
O
C
⑴该透明材料的折射率n；
⑵圆弧AB上有光射出部分的弧长L。
17．(14分)
轮滑运动员表演时用到一辆质量为M=60kg带光滑槽的车子，如图所示，车子放在光滑水平地面上，光滑槽的AB部分为位于竖直平面内的圆弧，BC部分水平且距地面的高度为h=1.25m， AB与BC相切于B点。质量为m=40kg的轮滑运动员，以水平初速度v0=10m/s从车子最右端的C点滑上车子，从A点腾空而起，最终从C点滑离车子，安全落到地面上。运动员可视为质点，自滑上车子到落地的运动过程中，没有生物能向机械能的转化，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2。求
⑴运动员相对于BC部分上升的最大高度；
⑵运动员落地时，车子最右端C点与运动员之间的水平距离。
A
B
C
v0
18．(16分)
如图甲所示，某空间区域存在两部分匀强磁场，磁感应强度的大小都为B，两部分匀强磁场的分界线是圆心为O点、半径为R的圆，圆内的磁场方向垂直于纸面向外，圆外的磁场方向垂直于纸面向里。现有一质量为m、带电荷量绝对值为e的电子从A点沿半径OA方向射出。
⑴若方向垂直于纸面向里的磁场范围足够大，电子从A点射出后，两次经过分界线，最后恰好返回到A点，求电子在刚开始从A点射出到第一次返回A点的过程中所经历的时间；
⑵若方向垂直于纸面向里的磁场范围足够大，电子从A点射出后，最后能够返回到A点，求电子在磁场中的运动半径；
⑶若方向垂直于纸面向里的磁场分布在以O点为圆心、半径为R和2R的两圆之间的区域，如图乙所示，电子从A点射出后仍能返回A点，求电子从A点射出时的最大速度。（已知tan37°=）
乙
v
A
B
O
B
v
A
甲
B
O
B
2020—2021学年度第一学期期末学业水平诊断
高二物理参考答案及评分意见
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
6
8
R/Ω
10
4
7
8
9
10
11
12
/A-1
6
丙
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13．(6分) ⑴挡住P1、 P2；挡住P1、 P2、P3（每空1分）
⑵D（2分）
⑶（2分）
14．(8分)⑴（2分）
⑵0.143~0.147、6.8~7.0（共2分，每空1分）
⑶如图所示（2分）
⑷3、1（共2分，每空1分）
15．(8分)⑴从波的图像可以看出，波长为λ=4m
若波沿x轴正方向传播，波传播的距离为
x1=(n＋)λ (n=0，1，2，3…) ………………………………………①(1分)
波传播的速度为
v1==5(4n＋1)m/s (n=0，1，2，3…) …………………………………②(1分)
若波沿x轴负方向传播，波传播的距离为
x2=(n＋)λ (n=0，1，2，3…) …………………………………………③(1分)
波传播的速度为
v2==5(4n＋3)m/s (n=0，1，2，3…) …………………………………④(1分)
将波速55m/s代入②④式检验，可知
波沿x轴负方向传播，则质点M沿y轴负方向振动。 ……………………⑤(1分)
⑵从波的图像可以看出振幅为A=20cm=0.2m。
当s=1.8m时，则经历的时间与周期的比值
m==2＋ ………………………………………………………………⑥ (1分)
说明波沿x轴正方向传播 …………………………………………………⑦ (1分)
波速大小为v3==45m/s ………………………………………………⑧ (1分)
16．(8分)解：⑴连结O、C，得折射角
r= ……………………………………①(1分)
i
A
B
O
C
i
15°
r
θ
E
D
透明材料的折射率 n= ………②(1分)
⑵由 sinC= ……………………………③(1分)
得临界角 C=45° …………………………④(1分)
由题意可知，圆弧BC上没有光线射出，设从E点入射的
光线经折射后到达D点时刚好发生全反射，则
∠ODE=C=45°，即圆弧AD上没有光线射出 ……⑤(1分)
∠AOD=180°－(30°＋90°＋45°)=15° …………⑥ (1分)
由几何关系得 θ=45° ……………………………⑦ (1分)
圆弧AB上有光射出部分DC的弧长 L= ……⑧ (1分)
17．(14分)解：⑴运动员达到最高点时，竖直方向的速度为0，水平方向的速度与车子相同
运动员与车子组成的系统水平方向动量守恒
mv0=(M＋m)v ……………………………………………………①(1分)
系统机械能守恒 mv02=(M＋m)v2＋mgH …………………②(2分)
解得 H==3m ………………………………………③ (2分)
⑵运动员从车子右端滑离车子时，设车子的速度为v1，运动员的速度为v2
mv0=Mv1＋mv2 ……………………………………………………④ (1分)
mv02=Mv12＋mv22 …………………………………………⑤(2分)
解得 v1==8m/s …………………………………………⑥(1分)
v2==－2m/s ………………………………………⑦(1分)
设运动员从滑离C点到落地的时间为t
h=gt2 ………………………………………………………………⑧(1分)
t=0.5s ………………………………………………………………⑨(1分)
车子最右端C点与运动员之间的水平距离
x= v1t＋t=5m ……………………………………………………⑩(2分)
N
v
A
O
α
M
R
r
18．(16分)解：⑴由运动的周期性和几何关系可知， A、M、N三点把圆周三等分，作出电子的运动轨迹如图所示
每段圆弧对应的圆心角
α= ……………………①(1分)
电子刚开始从A点射出到返回A点的过程对应的圆心角
β=2(π＋α)＋(π－α)= …②(1分)
由 ev1B=m及T= ……………………………………………………③ (1分)
得电子在磁场中运动的周期 T= ………………………………………④ (1分)
电子刚开始从A点射出到返回A点的时间为
t= ……………………………………………………………⑤(1分)
⑵由运动的周期性和几何关系可知， 电子要返回A点，要把圆周n等分
每段圆弧对应的圆心角 θ= (n=3，4，5…) ………………………⑥(1分)
由对称性可知 ……………………………………………………⑦(1分)
得 r= (n=3，4，5…) ……………………………………………⑧(1分)
⑶由 evB=m ………………………………………………………………⑨
得从A点射出时的速度 v= (n=3，4，5…) ……………………⑩(1分)
由几何关系可知，要使电子不超出半径为2R的边界，须有
………………………………………………………………⑾(2分)
解得 r≤ …………………………………………………………………⑿ (1分)
由⑧⑿联立解得 ……………………………………………………⒀(1分)
所以 n≥4.86 …………………………………………………………………⒁(1分)
由于n要取整数，所以n=5时电子的速度最大 ……………………………⒂(1分)
代入⑩式得 vm= ……………………………………………………⒃ (1分)
R/Ω
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
I/A
①
0.125
0.108
0.102
0.091
0.084
/A-1
②
8.0
9.3
10.0
11.0
11.9
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
B
C
C
D
D
A
D
B
题号
9
10
11
12
答案
BC
BD
ABC
AC