2021莆田一中高二下学期期中考试物理试题含答案

莆田一中2020～2021学年度下学期期中考试试卷

高二  物理选修3-2，3-5，3-4第一章

命题人：

一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分。)）

1.如图所示的装置，弹簧振子的固有频率是4Hz. 现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1Hz，则把手转动的频率为(　 　)

A．1Hz         B．3Hz      C．4Hz         D．5Hz

2.某弹簧振子沿x轴的简谐运动图象如图所示，则下列说法正确的是(　 　)

A．t =1 s时，振子的速度为零，加速度为正的最大值

B．t =2 s时，振子的速度为负，加速度为正的最大值

C．t =3 s时，振子的速度为负的最大值，加速度为零

D．t =4 s时，振子的速度为正，加速度为零

3.如图所示，氢原子在不同能级间发生a、b、c三种跃迁时，释放光子的波长分别是λa、λb、λc，则下列说法正确的是(　 　)

A．从n＝3能级跃迁到n＝1能级时，释放光子的波长可表示为

B．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，电子的势能减小，氢原子的能量增加

C．用11eV的电子碰撞处于基态的氢原子时，氢原子一定不会发生跃迁

D．用13 eV的光子照射大量处于基态的氢原子时，可以发出三种频率的光

4.如图，BOC为半径为R的光滑弧形槽，O点是弧形槽的最低点。半径R远大于BOC弧长。一小球由静止开始从B点释放，小球在槽内做周期运动。欲使小球运动的周期减小，可采用的方法是（　 　）

A．让小球释放处更靠近O点 

B．让小球释放时有个初速度

C．换一个半径R小一些的弧形槽 

D．换一个半径R大一些的弧形槽

5.在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的轴匀速转动，如图甲所示．产生的感应电动势如图乙所示，则(　 　)

A．t =0.015s时线框的磁通量变化率为零

B．t =0.01s时线框平面与中性面重合

C．线框产生的交变电动势有效值为311V 

D．线框产生的交变电动势频率为100Hz

6.如图，金属棒ab，金属导轨和螺线管组成闭合回路，金属棒ab在匀强磁场B中沿导轨向右运动，则(　 　)  

A．ab棒不受安培力作用
B．ab棒所受安培力的方向向右
C．螺线管产生的磁场，A端为N极

D．ab棒向右运动速度越大，所受安培力越大

7.人们对手机的依赖性越来越强，有些人喜欢躺着看手机，经常出现手机砸到头部的情况。若手机质量为120g，从离人头约20cm的高度无初速度掉落，砸到头部后手机未反弹，头部受到手机的冲击时间约为0.2s，取重力加速度g＝10m/s2；下列分析正确的是（   ）

A.手机接触头部之前的速度约为1m/s

B.手机对头部的冲量大小约为0.48

C.手机对头部的作用力大小约为1.2N

D.手机与头部作用过程中手机动量变化约为

8.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5:1，电压表和电流表均为理想交流电表，从某时刻开始在原线圈两端加上瞬时值为u1=220sin(100πt)V的电压，当滑动变阻器接入电路的电阻R=40Ω时，接在副线圈两端的电压表的示数U2=40V，则可知(　 　)

A．电压表的示数为220V

B．交变电源的输出功率为40W

C．定值电阻R1的阻值为100Ω

D．若滑动变阻器的滑片P向上移动，则理想变压器的输入功率变小

二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）

9. 产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能Ek，则下列说法正确(　 　)

 A．对于同种金属，Ek与照射光的强度无关

 B．对于同种金属，Ek与照射光的波长成反比

 C．对于同种金属，Ek与照射光的时间成正比

 D．对于同种金属，Ek与照射光的频率成线性关系

10. 小车静止在光滑水平面上，站在车上的人练习打靶，靶装在车的另一端，如   图所示，已知车、人、枪和靶的总质量为M（不含子弹），每颗子弹质量为m，共n发.打靶时枪口到靶的距离为d，若每发子弹打入靶中就留在靶里，且待前一发子弹打入靶中后，再打下一发，人与车之间不发生相对滑动，则以下说法正确的是(　 　)

A．在此过程中，小车将会在原位置处左右来回振动，最终停在原位置处

B．待打完n发子弹后，小车应停在射击之前位置的右方

C．在每一发子弹的射击过程中，小车所发生的位移都不相同

D．从开始射击第一发子弹到第n发子弹打入靶中，小车发生的总位移为

11. 如图所示，两根等高光滑的圆弧轨道，半径r、间距Ｌ，轨道电阻不计．在轨道顶端连有一阻值为R的电阻，整个装置处在一竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B．现有一根长度稍大于Ｌ、电阻不计的金属棒从轨道最低位置cd开始，在拉力作用下以速度向右沿轨道做匀速圆周运动至ab处，则该过程中(　 　)

A．通过R的电流方向为由内向外

B．通过R的电流方向为由外向内

C．R上产生的热量为     

D．流过R的电荷量为

12.如图，两根平行光滑金属导轨固定在同一水平面内，其左端接有定值电阻R。Ox轴平行于金属导轨，在0≤x≤4m的空间区域内存在着垂直导轨平面向下的磁场，磁感应强度B随坐标x（以m为单位）的分布规律为B=0.8-0.2x（T）。金属棒ab在外力作用下从x=O处沿导轨运动，ab始终与导轨垂直并接触良好，不计导轨和金属棒的电阻。设在金属棒从x1=1m经x2=2m到x3=3m的过程中，R的电功率保持不变，则金属棒（   ）

A．在x1与x3处的电动势之比为1：3

B．在x1与x3处受到磁场B的作用力大小之比为3：1

C．从x1到x2与从x2到x3的过程中通过R的电荷量之比为3：5

D．从x1到x2与从x2到x3的过程中通过R产生的焦耳热之比为5：3

三、实验题（本题共2小题，共16分）

13.（6分）光传感器是一种传感装置，在自动控制中发挥着重要作用，主要是应用了半导体材料制成的光敏电阻，某实验小组用光敏电阻做实验：

(1)为了研究光敏电阻在室内正常光照射和室外强光照射时电阻的大小关系，用图甲所示电路进行实验，得出两种U-I图线如图乙所示．根据U-I图线可知正常光照射时光敏电阻阻值为_______Ω，强光源照射时电阻为_______Ω；

(2)若实验中所用电压表的内阻约为7kΩ，毫安表的内阻约为300Ω，考虑到电表内阻对实验结果的影响，为了减小误差，用图甲所示电路进行实验，用________（填“正常光”或“强光”）照射时测得的电阻误差较小；

14. （10分）如图所示，用“碰撞实验器”可以探究碰撞中的不变量。实验时先让质量为的入射小球从斜槽轨道上某一固定位置S由静止开始滚下，从轨道末端O点水平抛出，落到与轨道O点连接的倾角为的斜面上，留下落点痕迹；再把质量为的被碰小球放在斜槽轨道末端O点，让入射小球仍从位置S由静止滚下，与被碰小球碰撞后，分别与斜面碰撞留下各自的落点痕迹。为三个落点的位置。（不考虑小球在斜面上的多次碰撞）

（1）实验中，直接测定小球碰撞前、后的速度是不容易的，但是，可以通过仅测量__________，间接地解决这个问题。

A.小球开始释放的高度h

B.斜面的倾角

C.O点与各落点的距离L

（2）以下提供的测量工具中，本实验必须使用的是________。

A.刻度尺    B.天平    C.量角器     D.秒表

（3）关于本实验，下列说法正确的是_________。

A.斜槽轨道必须光滑，且入射小球每次释放的初位置相同

B.斜槽轨道末端必须水平

C.为保证入射小球碰后沿原方向运动，应满足入射小球的质量等于被碰小球的质量

（4）①在实验误差允许范围内，若满足关系式_________，则可以认为两小球碰撞前、后总动量守恒。

A.        В.

C.     D.

②若碰撞是弹性碰撞，以上物理量还满足的表达式为____________。

四、计算题（本题共4小题，共44分。解答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；有数值计算题，答案中必须明确写出数值和单位。）

15.（8分）如图所示，劲度系数为k的弹簧上端固定在天花板上，下端挂一质量为m的小球，小球静止后，再向下将弹簧拉长，然后放手，小球开始振动，

（1）请证明小球的振动为简谐运动；

（2）求小球振动的振幅；

（3）求小球运动到最高点的加速度。

16.（10分）如图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在T的原线圈两端接入一电压u＝Umsinωt的交流电源，若原线圈输入电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，求输电线上损失的电功率为多少？

17.（12分）如图所示，水平地面和半圆轨道面均光滑，质量M=1kg的小车静止在地面上，小车上表面与R=0.2m的半圆轨道最低点P的切线相平．现有一质量m=2kg的滑块（可视为质点）以=6m/s的初速度滑上小车左端，二者共速时小车还未与墙壁碰撞，当小车与墙壁碰撞时即被粘在墙壁上，已知滑块与小车表面的滑动摩擦因数μ=0.3，g取10m/s2，求：

(1)滑块与小车共速时的速度及小车的最小长度；

(2)讨论小车的长度L在什么范围，滑块能滑上P点且在圆轨道运动时不脱离圆轨道？

18.（14分）如图甲所示，在光滑绝缘水平面内有一匝数n =10、边长L=0.36 m，电阻R=0.36Ω的正方形金属线框，空间中存在一个宽度d=0.75 m、方向竖直向下的有界匀强磁场．线框右侧刚进入磁场时的速度=2 m/s，此时对线框施加一水平向左的外力F使其始终做匀减速直线运动．以线框右侧刚进入磁场为计时起点，外力F随时间t的变化如图乙所示．求：

(1)线框加速度a的大小；

(2)磁感应强度B的大小；

(3)当线框右侧到达磁场右边界时撤去外力F，求此后线框中产生的焦耳热Q？

莆田一中2020～2021学年度下学期期中考试参考答案

13.(1)6000；400.  (2)正常光；

14.(1)C;  (2)AB;  (3)B;  (4)①B; ②

15.(1)取竖直向下为正方向，

当小球到达平衡位置时，弹簧伸长了x0，则有：

当小球向下偏离平衡位置x时有：

解得：，故小球的振动为简谐运动。

(2)小球振动的振幅为x

(3)由简谐运动的对称性得：小球在最高点和最低点的加速度大小相等，方向相反。

在最低点时，对小球受力分析，由牛顿第二定律得

解得小球运动到最低点时的加速度大小为

故小球运动到最高点时的加速度大小为，方向为：竖直向下

16.升压变压器原线圈电压的有效值为

原线圈的电流为

根据理想变压器的电流规律

解得

输电线上损失的电功率

17.(1)设滑块与小车的共同速度为v1，滑块与小车相对运动过程中动量守恒:

解得

设小车的最小长度为L1，由系统能量守恒定律有：

解得

(2)设小车与墙壁碰撞时，滑块与P点的距离为L2

①若滑块恰能滑过圆的最高点Q，设滑至最高点Q的速度为v，临界条件为：

得

从碰撞瞬间到Q点由动能定理

解得

所以此时小车的长度为

②若刚好能到O点等高处T位置就停止，则滑块也能沿着圆轨道运动而不脱离圆轨道。从碰撞瞬间到O点等高处由动能定理

得

此时小车的长度为

③若刚好能到P点，从碰撞瞬间到P点处由动能定理

解得

所以小车的长为

综上所述，滑块能沿圆轨道运动而不脱离圆轨道，小车的长度L必须满足：

或

18.（1）由图示图像可知：t1=0.2s时，线框左侧刚好进入磁场

根据运动学公式可得，解得a=2m/s2，

（2）线框速度为v时，线框中的感应电动势E=nBLv

线框中的感应电流，

线框所受的安培力F安=nBIL

联立解得

t=0时，外力F0=2N，根据牛顿第二定律可得

t=0.2s时外力F1=2.4N，线框的速度v1=v0-at1

根据牛顿第二定律可得

联立解得，m=2kg

（3）设线框右侧到达磁场右边界时速度为v2，根据运动学公式可得v22-v02=2ad

解得v2=1m/s

撤去外力后，根据牛顿第二定律可得:

，

故:

设线框刚好完全穿出磁场时速度为v3

故，解得v3=0.82m/s

线框中产生的焦耳热