2020-2021学年河南省名校联盟高二下学期期末考试物理试题 解析版

这是一份2020-2021学年河南省名校联盟高二下学期期末考试物理试题 解析版，共16页。试卷主要包含了本试卷共8页等内容，欢迎下载使用。

物理
考生注意：
1．本试卷共8页。时间90分钟，满分110分。答题前，考生先将自己的姓名、考生号填写在试卷指定位置，并将姓名、考场号、座位号、考生号填写在答题卡上，然后认真核对条形码上的信息，并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．作答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。作答非选择题时，将答案写在答题卡上对应的答题区域内。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将试卷和答题卡一并收回。
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题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。
1．放射性元素经过多次衰变和衰变才能变成稳定的嘴，下列说法正确的是（ ）
A．原子序数小于83的元素不再具有放射性
B．衰变中产生的射线比射线穿透能力强
C．每次衰变都会有核子从原子核里放出
D．上述过程的衰变方程为
2．如图所示为研究光电效应规律的实验装置，照射光强度一定，照射光的频率大于光电管阴极的极限频率，闭合开关，则下列说法正确的是（ ）
A．滑动变阻器的滑片移到最左端，电压表、电流表的示数均为零
B．滑动变阻器的滑片移到最左端，电压表、电流表的示数均不为零
C．滑动变阻器的滑片向右移的过程中，电压表示数增大、电流表的示数可能先增大后不变
D．滑动变阻器的滑片向右移的过程中，电压表、电流表的示数一定不断增大
3．如图所示，质量均为的物块A、B放在水平地面上，A、B间用水平轻弹簧连接，B与固定挡板间用水平轻绳连接。开始时，物块A、B均处于静止状态，弹簧处于原长，轻绳刚好伸直，物块A、B与地面间的动摩擦因数分别为0.6、0.4，重力加速度g取，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。在物块A上施加水平向右的拉力F，使F从0开始缓慢增大。轻绳能承受的最大拉力为20N，弹簧的劲度系数为，弹簧的形变始终在弹性限度内，当细绳刚好要断开时，则拉力F的大小及弹簧的伸长量分别为（ ）
A．20N，B．24N，C．26N，D．30N，
4．如图所示，在竖直平面内有一半径为R的四分之三圆环，通有恒定电流，处在水平向里的匀强磁场中，环面与磁场垂直，竖直（O为圆环圆心），此时圆环受到的安培力大小为。如将磁场绕（俯视看）在水平面内沿顺时针转动90°，圆环中电流仍保持恒定，此时圆环受到的安培力大小为，则（ ）
A．B．
C．D．
5．在篮球比赛中，某篮球运动员以大小为的初速度，将球与水平方向成53°斜向上投出，结果球刚好以与水平方向成37°角斜向下落入篮框中，不计空气阻力，忽略球大小的影响，g取，则球从抛出到落入篮框过程中速度变化量的大小为（已知，）（ ）
A．B．C．D．
6．2021年2月10日，“天问一号”顺利被火星捕获，经过多次变轨后在离火星表面高为（k为常数，R为火星的半径）的圆轨道上做匀速圆周运动，运动的周期为T，则火星的第一宇宙速度为（ ）
A．B．
C．D．
7．如图所示，轻弹簧竖直立在地面上，一个质量为的小球从距弹簧上端正上方0.8m处由静止释放。从小球接触弹簧到第一次脱离弹簧共用时0.5s，不计空气阻力，弹簧的形变在弹性限度内，重力加速度g取，则小球与弹簧接触过程中弹簧对小球的平均作用力大小为（ ）
A．13NB．8NC．3ND．18N
8．如图甲所示，长直导线固定在绝缘水平面上，矩形金属线框放在绝缘水平面上，与长直导线平行，给长直导线通入如图乙所示的正弦交流电，金属线框始终处于静止状态，则下列判断正确的是（ ）
甲乙
A．时刻，金属线框受到的摩擦力向左
B．时刻，金属线框受到的摩擦力向左
C．时间内，金属线框受到的摩擦力先增大后减小
D．时间内，金属线框受到的摩擦力先向左后向右
9．如图所示，、是圆的两条互相垂直的直径，在a、b点分别固定有+Q和-Q的点电荷，现将b点处点电荷-Q以顺时针方向沿圆弧从b点移到c点，关于圆心O点处的电势和电场强度，下列说法正确的是（ ）
A．电场强度越来越小B．电场强度先变大后变小
C．电势保持不变D．电势不断降低
10．如图所示，甲、乙两辆汽车进行性能测试，两车在同一平直的道路上的同一地点的不同车道上同时同向启动。甲车以恒定加速度启动，乙车以恒定功率启动，当甲车达到额定功率时，两车刚好并排。若两车的质量相等，受到的阻力大小相等，则下列判断正确的是（ ）
A．甲车的额定功率比乙车额定功率小
B．甲车的额定功率比乙车额定功率大
C．两车并排时，甲车的速度比乙车速度小
D．两车并排时，甲车的速度比乙车速度大
11．如图所示电路中，变压器为理想变压器，变压器原副线圈匝数比为5∶1，定值电阻，电动机的内阻。在变压器原线圈的两端a、b输入正弦交流电压，定值电阻R和电动机消耗的功率之比为1∶5，则（ ）
A．电动机中的电流大小为5A
B．电动机中的电流大小为
C．电动机的输出功率大小约为52.4W
D．电动机的输出功率大小约为34.6W
12．如图甲所示，间距为1m的光滑平行金属导轨、固定在绝缘水平面上，P、M端接有阻值为的定值电阻。质量为、电阻为2Ω、长为1m的金属棒放在导轨上，用大小为的水平恒力拉金属棒。金属棒从静止开始运动，其位移随时间变化的图象如图乙所示，图线为曲线，为直线，的反向延长线交时间轴于处，金属棒运动过程中与两导轨接触良好且始终垂直，导轨电阻不计，则（ ）
甲乙
A．时，金属棒的速度大小为
B．匀强磁场的磁感应强度大小为1T
C．内，通过金属棒截面的电荷量为7.5C
D．内，定值电阻R中产生的焦耳热为37.5J
二、非选择题：共62分，第13～17题为必考题，每个试题考生都必须作答。第18～19题为选考题，考生根据要求作答。
（一）必考题：共47分。
13．（6分）某实验小组用如图甲所示装置做“探究加速度与力的关系”的实验。
甲
（1）实验中需要的操作或需要满足的条件描述正确的是________（填字母序号）
A．钩码和纸带安装好，长木板一端垫高，启动打点计时器，平衡摩擦力
B．小车的质量M必须远大于钩码质量m
C．实验前，需要调节定滑轮、弹簧测力计的高度，使弹簧测力计和定滑轮之间的细线水平
D．实验时，将小车靠近打点计时器，接通电源，释放纸带
（2）实验时，打出的一条纸带如图乙所示，相邻计数点间的时间间隔为0.1s，纸带上只测出了两组数据，图中长度单位是，由此可以算出小车运动的加速度大小________。因弹簧测力计的刻度模糊无法读数，已知此过程中所悬挂钩码的质量为100g，由此可推出此时弹簧测力计应显示的示数为________N。（计算结果均保留两位有效数字，重力加速度g取）
乙
（3）改变钩码的质量，多次进行实验，测得多组弹簧测力计的示数F及小车的加速度a，作出图象，图象为一条过原点的直线，图像的斜率应等于________。
14．（9分）为测量一节干电池的电动势和内阻，除了待测电池，实验室还提供的器材有：
A．电流表A（0～0.6A，内阻约几欧）
B．电压表V（0～3V，内阻约30kΩ）
C．滑动变阻器（0～10Ω）
D，滑动变阻器（0～100Ω）
E．开关和导线若干
（1）实验中滑动变阻器应选用________（填“”或“”）。实验小组成员设计的电路如图甲所示，多次调节滑动变阻器，测得多组电压表和电流表的示数U、I，在坐标系中描点，如图乙所示，请根据描出的点作出图线。根据作出的图线得到电池的电动势________V，内阻r=________Ω。（小数点后均保留两位数字）
甲乙 丙
（2）若实验小组成员将电路图改成如图丙所示。实验时调节滑动变阻器，测得多组U、I，在原坐标系中描点作图，则作出的图线斜率比原来的图线斜率________（填“大”或“小”）。
15．（8分）如图所示为直升机运送救灾物资的情形，直升机下面用绳子悬吊着质量为m的箱子（箱子可以视为质点）。直升机在水平方向上做直线运动，绳子与竖直方向的夹角始终为30°，箱子离地面的高度为h，直升机的质量为M，重力加速度为g，不计空气对箱子的作用力。（结果用根式表示）
（1）求直升机的加速度大小；
（2）某时刻，当直升机的速度大小为v时，绳子断开，直升机仍以原加速度沿水平方向做加速直线运动。求箱子落地时，箱子与直升机间的水平距离。
16．（10分）如图所示，边长为L的正方形区域内有正交的匀强电场和匀强磁场，匀强电场平行于向下，场强大小为E，匀强磁场垂直于正方形平面向里。一个带电荷量为+q、质量为m的带电粒子从边的中点P垂直电场和磁场方向向右射入，结果带电粒子恰好做匀速直线运动。撤去磁场，带电粒子仍以原速度从P点射入电场，结果粒子恰好从B点离开电场，不计带电粒子的重力。
（1）求匀强磁场的磁感应强度大小；
（2）若仅撤去电场，带电粒子仍以原速度从P点射入匀强磁场，求粒子从边离开磁场的位置离D点的距离。
17．（14分）如图所示，质量为的长木板静止在光滑的水平面上。一根轻弹簧水平放在长木板上，轻弹簧的右端与固定在长木板右端B点的竖直挡板连接，弹簧处于自然伸长状态，不计弹簧和挡板的质量。质量为的物块从长木板的左端A点以水平向右的速度滑上长木板，长木板上表面光滑，重力加速度g取，弹簧的形变始终在弹性限度内，弹簧具有的弹性势能与压缩量x满足关系式。
（1）求弹簧获得的最大弹性势能及物块滑离长木板时的速度大小；
（2）若长木板上表面粗糙，物块与长木板上表面的动摩擦因数为0.2，物块以原初速度从A端滑上长木板后，刚好不滑离长木板，求物块相对长木板向右滑行的最大距离为多少；若弹簧的劲度系数为，求此过程中弹簧的最大压缩量。
（二）选考题：共15分。请考生从第18～19题中任选一题作答。如果多做按所做的第一题计分。
18．［选修3—3］（15分）
（1）（5分）下列说法正确的是________。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体
B．第二类永动机不可能制成是因为它违反了热力学第一定律
C．同一干湿泡温度计，湿泡温度计显示的温度一定低于干泡温度计显示的温度
D．若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大
E．两个分子的间距从极近逐渐增大到的过程中，它们间的分子势能先减小后增大
（2）（10分）如图所示，两粗细相同的玻璃管竖直放置，底部连通，管中装有水银，左右管中水平液面高度差为。左管中有一活塞，将管内封闭一段长为的气柱。大气压强为，环境温度为400K。玻璃管足够长，现将活塞缓慢向上移，使左右两管中水银液面相平。活塞与玻璃管内壁气密性良好，玻璃管导热性能良好。求：
（i）活塞上移的距离；（小数点后保留两位数字）
（ii）若不移动活塞，缓慢降低环境的温度，当左右两管中水银液面相平时环境的温度。
19．［选修3—4］（15分）
（1）（5分）如图所示，一列简谐横波沿x轴正向传播，实线为时刻的波形，虚线为时的波形，P为平衡位置在处的质点，Q为平衡位置在处的质点。0.15s时间内，质点P运动的路程小于，则下列判断正确的是________。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．时刻，质点Q正沿y轴负方向运动
B．质点P振动的周期为0.6s
C．波传播的速度为
D．质点P在0.3s内沿波传播的方向移动6m
E．质点Q的振动方程为
（2）（10分）半圆形玻璃砖按如图所示的方式放置，截面的半径为R，平面水平，为半圆的竖直对称轴，为水平板，与交于C点。一束单色光从D点垂直射入玻璃砖，已知，光经圆弧面折射后刚好照射在板上C点。将板向下平移，光照射在板上C点右侧离C点的位置。光在真空中的传播速度为c，求：
（i）玻璃砖对光的折射率；
（ii）在平移板之前，求光从D点传播到C点所用的时间。
河南名校联盟
2020—2021学年高二（下）期末考试
物理答案
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题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。
1．【答案】D
【解析】原子序数小于83的元素也是具有放射性的，A项错误；衰变中产生的射线比射线穿透能力弱，B项错误；衰变不会有核子从原子核里放出，C项错误；根据质量数和电荷数守恒可知，D项正确。
2．【答案】C
【解析】由于能发生光电效应，因此，滑动变阻器的滑片移到最左端时，电压表示数为零、电流表的示数不为零，A、B项错误；滑动变阻器的滑片向右移，电压表示数不断增大，电流表的示数可能先增大，后如果电流表示数达到饱和电流大小后就保持不变，C项正确，D项错误。
3．【答案】D
【解析】由题意知，物块A与地面间的最大静摩擦力为，物块B与地面间的最大静摩擦力为，当细绳刚好要断开许，弹簧的弹力，此时弹簧的伸长量，拉力，D项正确。
4．【答案】A
【解析】设电流大小为I，开始时，圆环受到的安培力大小为，磁场转过90°，圆环受到的安培力大小为，因此，A项正确。
5．【答案】C
【解析】球在空中做抛体运动，水平分速度不变，设抛出时的初速度大小为，，C项正确。
6．【答案】B
【解析】设火星的第一宇宙速度为由题意知，，，解得，B项正确。
7．【答案】A
【解析】由题意可知，小球与弹簧接触时的速度大小为，离开弹簧时的速度大小也为。设小球与弹簧接触过程中弹簧对小球的平均作用力大小为F，根据动量定理有，解得，A项正确。
8．【答案】C
【解析】时刻，金属线框中感应电流为零，不受安培力的作用，没有运动趋势，摩擦力为零，A项错误；时刻，金属线框中感应电流最大，但长直导线中的电流为零，因此金属线框仍不受安培力作用，摩擦力为零，B项错误；时刻和时刻受到的安培力为零，因此时间内，金属线框受到的摩擦力先增大后减小，C项正确；时间内，线框中的磁通量减小，根据楞次定律可知，线框有向左运动的趋势，因此受到的摩擦力向，时间内，线框中的磁通量增加，根据楞次定律可知，线框有向右运动趋势，因此受到的摩擦力向
左，D项错误。
9．【答案】AC
【解析】将b点处点电荷-Q顺着圆弧沿顺时针从b点移到c点，两个点电荷在O点的电场强度大小不变，夹角越来越大，因此O点的合场强越来越小，A项正确，B项错误；在+Q电荷的电场中O点电势不变，在-Q电荷的电场中O点电势也不变，因此O点的电势始终不变，C项正确，D项错误。
10．【答案】BD
【解析】根据题意画出图象如图所示，两车并排时，甲车速度比乙车速度大。两车并排时，甲车的加速度比乙车加速度大，由可知，两车并排时，甲车的牵引力大，由可知，甲车的额定功率比乙车额定功率大，B、D项正确。
11．【答案】BD
【解析】由变压比可知，变压器副线圈两端的电压为40V，设定值电阻R两端的电压为，由题意知定值电阻R和电动机消耗的功率之比为1∶5，则电动机两端的电压为，则，则，则电动机中的电流，A项错误，B项正确；电动机的输出功率，C项错误，
D项正确。
12．【答案】ACD
【解析】当时，由题图乙可知金属棒已做匀速运动，速度大小等于段的斜率，即为，A项正确；由，解得，B项错误；0～5s内，通过金属棒截面的电荷量为，解得，C项正确；0～5s内，根据动能定理有，解得，定值电阻R产生的热量，D项正确。
二、非选择题：共62分，第13～17题为必考题，每个试题考生都必须作答。第18～19题为选考题，考生根据要求作答。
（一）必考题：共47分。
13．（6分）
【答案】（l）D（l分） （2）0.46（2分） 0.89（2分） （3）小车质量倒数的2倍（或）（1分）
【解析】（1）平衡摩擦力时不应该悬挂钩码，A项错误；由于小车受到的合外力可以通过弹簧测力计测得，因此不需要满足小车的质量M必须远大于钩码质量m，B项错误；实验前，需要调节定滑轮、弹簧测力计的高度，使弹簧测力计和定滑轮之间的细线与长木板平行而不是水平，C项错误；实验时，将小车靠近打点计时器，接通电源，释放纸带，D项正确。
（2）根据，则，解得。这时钩码的加速度为，细线的拉力等于弹簧测力计的示数F，即，解得。
（3）由题意知，，则，因此图象的斜率为小车质量倒数的2倍或倍。
14．（9分）
【答案】（1）（2分） 作图见解析（1分）1.49～1.51均给分（2分） 0.82～0.84均给分（2分） （2）大（2分）
【解析】（1）为了便于调节，滑动变阻器选用，作出的图线如图所示。
由图线得到电池的电动势，内阻；
（2）根据图丙测出的U、I作出的图线的斜率为电池内阻和电流表内阻的和，因此斜率变大。
15．（8分）
【解析】（1）对箱子进行研究，设箱子的加速度为a，则（1分）
解得（1分）
直升机的加速度与箱子的加速度相等
（2）绳子断开后，则由（1分）
得箱子下落的时间（1分）
箱子落地时，飞机运动的水平距离（1分）
箱子在水平方向运动的距离（1分）
箱子与直升机的水平距离（1分）
（1分）
16．（10分）
【解析】（1）设带电粒子射入时的初速度大小为，则有（1分）
（1分）
撤去磁场后，带电粒子在电场中做类平抛运动，根据题意有
（1分）
（1分）
解得（1分）
解得（1分）
（2）撤去电场后，设带电粒子在磁场中做圆周运动的半径为r，则
（2分）
解得（1分）
设粒子从边离开磁场的位置离D点的距离为d，根据几何关系有
（1分）
17．（14分）
【解析】（1）设弹簧压缩量最大时，物块与长木板的共同速度为v，根据动量守恒定律有
（1分）
解得（1分）
根据能量守恒定律，弹簧获得的最大弹性势能（1分）
设物块被弹簧弹开时，物块的速度大小为，长木板的速度大小为，根据动量守恒定律有（1分）
根据能量守恒定律有（1分）
解得（1分）
即物块滑离木板时的速度大小为（1分）
（2）根据动量守恒定律可知，弹簧压缩量最大时，物块与长木板的共同速度大小仍为，物块与长木板相对静止时，共同速度大小也为（2分）
设物块相对长木板向右滑行的最大距离为s，根据功能关系有
（1分）
解得（1分）
设此过程弹簧的最大压缩量为x，根据功能关系有
（1分）
（1分）
解得（1分）
（二）选考题：共15分。请考生从第18～19题中任选一题作答。如果多做按所做的第一题计分。
18．［选修3—3］（15分）
（1）【答案】ACE（5分）
【解析】同种元素由于原子排列方式不同而构成不同的晶体，比如金刚石和石墨烯都是碳元素构成的，故A项正确；第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它违背了热力学第二定律，所以制造不出来，故B项错误；同一干湿泡温度计，由于湿泡温度计的玻璃泡外纱布中的水分蒸发吸热，导致湿泡温度计显示的温度低于干泡温度计显示的温度，故C项正确；根据一定质量的理想气体状态方程恒量可知，若温度T升高，体积V增大且增大得更多，则压强p可能减小，故D项错误；两个分子的间距从极近逐渐增大到的过程中，分子间表现为先斥力后引力，敌分子力先做正功后做负功，它们的分子势能先减小后增大，故E项正确。（2）（10分）
【解析】（i）开始时封闭气体的压强为（1分）
左右两管中水银液面相平后，气体压强（1分）
气体发生等温变化，则（1分）
解得（1分）
活塞上移的距离（1分）
（ii）开始时环境温度（1分）
降温后，根据理想气体状态方程（2分）
其中（1分）
解得（1分）
19．［选修3—4］（15分）
（1）【答案】ACE（5分）
【解析】波沿x轴正向传播，根据振动与波动的关系可知，时刻，质点Q正沿y轴负方向运动，A项正确；由于0.15s时间内，质点P运动的路程小于，即小于半个周期，因此，解得，B项错误；波传播的速度，C项正确；质点不会沿波传播的方向移动，D项错误；质点Q的振动方程，E项正确。
（2）（10分）
【解析】（i）设光束在圆弧面上的入射角为i，由如图几何关系可知（1分）
解得（1分）
设折射角为r，折射光线与竖直方向的夹角为，根据图中几何关系可知（1分）
解得（1分）
根据几何关系有（1分）
折射率（1分）
（ii）根据几何关系，光从圆弧面折射后传播到C点的距离等于R，在玻璃砖中传播的距离为，（1分）
因此光从D点传播到C点所用的时间（3分）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
D
C
D
A
C
B
A
C
AC
BD
BD
ACD