学易金卷：2020-2021学年高二物理上学期期末测试卷05（新教材人教版2019）

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学易金卷：2020-2021学年高二物理上学期期末测试卷（新教材通用）卷五考试范围：必修第三册第11、12、13章、选择性必修第一册和第二册第1、2、3章第Ⅰ卷（选择题，共40分）一、选择题（本题共12小题，共40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，每小题3分；第9～12题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分）1.（2020·江苏省扬州市高三下学期阶段测试一）下列说法正确的是（　　）A. 单摆的摆球在通过最低点时合外力等于零B. 有些昆虫薄而透明的翅翼上出现彩色光带是薄膜干涉现象C. 变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场D. 一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度大【答案】B【解析】A．单摆的摆球在通过最低点时，回复力等于零，而合外力一定不等于零，故A错误；B．薄而透明的羽翼上出现彩色光带，是由于羽翼前后表面反射，进行相互叠加，是薄膜干涉现象，故B正确；C．均匀变化的电场产生稳定磁场，非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场，故C错误；D．根据相对论，则有沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度短，故D错误。故选：B。2.（2020·广东省广州市白云区高三下学期3月训练一）如图所示，实线表示一簇关于 x 轴对称的等势面，在轴上有 A、B 两点，则（  ）A. A 点场强大于 B 点场强B. A 点电势低于 B 点电势C. A 点场强方向指向 x 轴负方向D. 电子从 A 点移到 B 点电势能增加【答案】D【解析】A．电场线与等势面垂直，等势面越密集则电场线越密集，电场线密的地方电场强度大，则A点场强小于B点场强，故A错误；
B．由等势面分布可知，A点电势高于B点电势，故B错误；
C．电场线与等势面垂直并且由电势高的等势面指向电势低的等势面，故A点场强方向指向x轴正方向，故C错误；
D．负电荷在高电势点的电势能较小，则电子从 A 点移到 B 点电势能增加，选项D正确。故选D。3.（2020·福建省龙岩市高三下学期3月质检）真空中两个点电荷Q1、Q2分别固定于x轴上x1＝0和x2＝4a的两点，在它们的连线上场强E与x关系如图所示（取x轴正方向为场强正方向），以下判断正确的是（　　）A. Q1带正电、Q2带负电B. Q1的电荷量是Q2的3倍C. x轴上a处的电势比2a处的高D. 带负电的试探电荷从a处移到3a处电场力做正功【答案】C【解析】A．场强为正，所以为正电荷，在处合场强为0，根据场强的叠加法则可知也一定是正电荷，A错误；B．根据点电荷的场强公式，在处合场强为0解得B错误；C．沿电场线方向电势降低，所以处的电势比处的高，C正确；D．带负电的试探电荷从a处移到3a处，电场力的方向沿轴负方向，电场力做负功，D错误。故选C。4.（2020·云南省墨江县二中高三上学期期末）如图电路中，电源有内阻，当滑动变阻器的滑片P向上端a滑动过程中，两表的示数情况为A. 电压表示数增大，电流表示数减少B. 电压表示数减少，电流表示数增大C. 两电表示数都增大D. 两电表示数都减少【答案】A【解析】由题中“当滑动变阻器的滑片P向上端a滑动过程中”可知，本题考查电路变化，根据闭合电路欧姆定律可分析本题。当滑动变阻器的滑片P向上滑动时，接入电路的电阻增大，与R2并联的电阻增大，外电路总电阻R总增大，总电流I减小，路端电压增大，电压表读数增大，并联部分的电阻增大，分担的电压增大，U2增大，流过R2的电流I2增大，电流表的读数则减小，故A正确。5.（2020·黑龙江省哈尔滨三中上学期第三次调研）如图所示，有一个表头，满偏电流，内阻，把它改装为量程的电流表，则的阻值为（　　）A． B．C． D．【答案】D【解析】改装为0.6A电流表时，并联电阻的分流电流为分流电阻的阻值为选项D正确，ABC错误。故选D。6.（2020·山西省临汾市高三上学期高考模拟）如图所示，abcd为边长为L的正方形，在四分之一圆abd区域内有垂直正方形平面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B．一个质量为m、电荷量为q的带电粒子从b点沿ba方向射入磁场，结果粒子恰好能通过c点，不计粒子的重力，则粒子的速度大小为A.  B.  C.  D. 【答案】C【解析】粒子沿半径方向射入磁场，则出射速度的反向延长线一定经过圆心，由于粒子能经过C点，因此粒子出磁场时一定沿ac方向，轨迹如图：由几何关系可知，粒子做圆周运动半径为 根据牛顿第二定律得： 解得： ，故C正确．故选C．7.（2020·四省八校高三上学期第二次联考如图（俯视图），在竖直向下、磁感应强度大小为2T的匀强磁场中，有一根长0.4m的金属棒ABC从中点B处折成60°角静置于光滑水平面上，当给棒通以由A到C、大小为5A的电流时，该棒所受安培力为A. 方向水平向右，大小为4.0NB. 方向水平向左，大小为4.0NC. 方向水平向右，大小为2.0ND. 方向水平向左，大小为2.0N【答案】D【解析】金属棒的有效长度为AC，根据几何知识得L=0.2m，根据安培力公式得F=BIL=2×5×0.2=2N根据左手定则可判定安培力水平向左，故ABC错误，D正确；故选D。8.（2020·广东省七校联合体高三第二次联考）如图所示，MN、PQ是倾角为的两平行光滑且足够长的金属导轨，其电阻忽略不计。空间存在着垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。导体棒ab、cd垂直于导轨放置，且与导轨接触良好，每根导体棒的质量均为m，电阻均为r，导轨宽度为L，与导轨平行的绝缘细线一端固定，另一端与ab棒中点连接，细线承受的最大拉力。现将cd棒由静止释放，当细线被拉断时，则（　　）A. cd棒的速度大小为 B. cd棒的速度大小为C. cd棒的加速度大小为gsin D. cd棒所受的合外力为2mgsin【答案】A【解析】AB．据题知，细线被拉断时，拉力达到根据平衡条件得：对ab棒则得ab棒所受的安培力大小为由于两棒的电流相等，所受的安培力大小相等，由得联立解得，cd棒的速度为故A正确，B错误；CD．对cd棒：根据牛顿第二定律得代入得故CD错误。故选A。9.（2020·河北省衡水中学高三上学期第五次调研）如图所示，ABCD是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入，已知棱镜的折射率η=，AB=BC=8cm，OA=2cm，∠OAB=60°．则下列说法正确的是（ ）A．光线第一次入射到AB界面上时，既有反射又有折射B．光线第一次从棱镜折射进入空气，应发生在CD界面C．第一次的出射点距CcmD．光线第一次射出棱镜时，折射角为45°【答案】BCD【解析】试题分析：ABD、根据sinC=，求出临界角的大小，从而作出光路图，根据几何关系，结合折射定律求出出射光线的方向．C、根据几何关系，求出第一次的出射点距C的距离．解：ABD、因为sinC=，临界角C=45°第一次射到AB面上的入射角为60°，大于临界角，所以发生全发射，反射到BC面上，入射角为60°，又发生全反射，射到CD面上的入射角为30°根据折射定律得，n=，解得θ=45°．即光从CD边射出，与CD边成45°斜向左下方，故A错误，BD正确．C、根据几何关系得，AF=4cm，则BF=4cm．∠BFG=∠BGF，则BG=4cm．所以GC=4cm．所以CE=cm，故C正确．故选BCD．10.（2020·山东省高三下学期开学收心检测）一列横波沿x轴传播，在某时刻x轴上相距s=4m的两质点A、B（波由A传向B）均处于平衡位置，且A、B间只有一个波峰，经过时间t=1s，质点B第一次到达波峰，则该波的传播速度可能为（　　）A. 1m/s B. 1.5m/s C. 3m/s D. 5m/s【答案】AC【解析】根据题意画出A、B间只有一个波峰的所有波形如图所示。由于波的传播方向由A到B，可分为下列四种情形：
a图中，λ=8m；经过时间t=1s，质点B第一次到达波峰，可知T=4s，则波速b图中，λ=4m；经过时间t=1s，质点B第一次到达波峰，可知，则波速c图中，λ=4m；经过时间t=1s，质点B第一次到达波峰，可知，则波速d图中，；经过时间t=1s，质点B第一次到达波峰，可知，则波速故AC正确，BD错误。故选AC。11.（2020·安徽省六安市一中高三下学期模拟六）两材料完全相同的、可视为质点的滑块甲和滑块乙放在粗糙的水平上，在两滑块的右侧固定一挡板。已知两滑块与水平面之间的动摩擦因数均为μ，甲、乙两滑块的质量分别为m1=3m、m2=2m，且在水平面上处于静止状态。现给滑块甲一向右的初速度v0（未知），使滑块甲和滑块乙发生无能量损失的碰撞，经过一段时间滑块乙运动到挡板处且被一接收装置接收，而滑块甲未与挡板发生碰撞，开始两滑块之间的距离以及滑块乙与挡板之间的距离均为L，重力加速度为g。滑块甲与滑块乙碰后的瞬间速度分别用v1、v2表示，下列正确的说法是（　　）A．v1∶v2=1∶5 B．v1∶v2=1∶6C．v0的最小值为 D．v0的最小值为【答案】BC【解析】AB．两滑块碰撞过程满足动量守恒定律和机械能守恒定律，设碰撞前瞬间滑块甲的速度为v，则有m1v＝m1v1＋m2v2由机械能守恒定律得m1v2＝m1v12＋m2v22联立解得v1＝，v2＝则二者速度大小之比为v1∶v2＝1∶6A错误，B正确；CD．当滑块甲初速度最小时，碰后滑块乙应刚好运动到右侧的挡板，则－μm2gL＝－m2v22碰前滑块甲做减速运动－μm1gL＝m1v2－m1v02可得v0＝C正确，D错误。故选BC。12.（2020·黑龙江省实验中学高三下学期2月第一次月考）如图甲所示，左侧接有定值电阻的水平粗糙导轨处于垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度B=1T，导轨间距L=lm。—质量m=2kg，阻值的金属棒在水平拉力F作用下由静止开始从CD处沿导轨向右加速运动，金属棒的v－x图像如图乙所示，若金属棒与导轨间动摩擦因数，则从起点发生x=1m位移的过程中（g=10m/s2）(　　)A. 金属棒克服安培力做的功W1=0.5JB. 金属棒克服摩擦力做的功W2=4JC. 整个系统产生的总热量Q=5.25JD. 拉力做的功W=9.25J【答案】CD【解析】A．由速度图像得：v=2x，金属棒所受的安培力代入得FA=0.5x则知FA与x是线性关系。当x=0时，安培力FA1=0；当x=1m时，安培力FA2=0.5N，则从起点发生x=1m位移的过程中，安培力做功为即金属棒克服安培力做的功为W1=025J故A错误；B．金属棒克服摩擦力做的功为W2=μmgx=0.25×2×10×1J=5J故B错误；CD．根据动能定理得其中v=2m/s，μ=0.25，m=2kg，代入解得拉力做的功为W=9.25J整个系统产生的总热量为故CD正确。故选CD。第Ⅱ卷（实验题和计算题，共60分）二、实验题（本题共2小题，共14分）13.（2020·贵州省铜仁市高三下学期适应性测试一）如图所示，是把量程为0~10mA的电流表改装成欧姆表的结构示意图，其中电池电动势E=1.5V。(1)经改装后，若要确定“0”Ω刻度位置，应将红、黑表笔短接，并调节滑动变阻器R的阻值，使原电流表指针指到____________mA刻度处；(2)改装后的欧姆表的内阻值为____________Ω，电流表2mA刻度处应标____________Ω。【答案】    (1). 10    (2). 150    (3). 600【解析】(1)[1]根据闭合欧姆定律可知，当电流最大时，测量电阻最小，即若要确定“0”Ω刻度位置，应将红、黑表笔短接，并调节滑动变阻器R的阻值，使原电流表指针指到10mA刻度处(2)[2]改装后欧姆表的内阻为[3]2mA刻度处标 14.（2020·山东省多地市高三下学期线上模拟）某同学在实验室发现一根粗细均匀、中空的圆柱形导电元件，其横截面为同心圆环，如图甲所示，该同学想知道中空部分的内径d，但该元件的内径太小，无法直接测量，他设计了如下实验进行测量，已知该元件的长度L及电阻率ρ。(1)用螺旋测微器测元件的外径D，结果如图乙所示，该读数为__________mm；(2)用多用电表测粗其阻值，多用电表的“Ω”挡有“×1”“×10”“×100”“×1k”四挡，选用“×100”挡测量时，发现指针偏转角度过大，换用相邻的某倍率，重新调零后进行测量，结果如图丙所示，则该元件的电阻为__________Ω；(3)为精确地测量该元件电阻，有下列器材可供选择：A.电流表A1（量程50mA，内阻r1=100Ω）B.电流表A2（量程150mA，内阻r2大约为40Ω）C.电流表A3（量程3A，内阻r3大约为0.1Ω）D.滑动变阻器R（0~20Ω，额定电流2A）E.直流电源E（9V，内阻不计）F.导电元件RxG.开关一只，导线若干请选择合适的仪器，将实验电路图画在方框内，并标明所选器材的代号___________；(4)若测得该元件的电阻为R，则元件的内径d=___________。（用已知量和所测物理量的符号表示）【答案】    (1). 6.005    (2). 90    (3).     (4). 【解析】(1)[1]螺旋测微器的固定刻度为6.0mm，可动刻度为0.5×0.01mm=0.005mm，所以最终读数为6.0mm+0.005mm=6.005mm；(2)[2]选用“×100”挡测量时，发现指针偏转角度过大，则选用的是“×10”，由图可知，该元件的电阻为；(3)[3]由于实验器材中没有电压表但电流表A1内阻已知，且电流表A1能测最大电压为则可能电流表A1充当电压表，由于测量过程中流过电阻的电流不宜太大，则电流表选A2，为了多测量数据而减小误差，则滑动变阻器应用分压式，由电流表A2的内阻未知，则用外接法，电路图如图(4)[4]由电阻定律有 解得三、计算题（本题共4小题，共46分．解答应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，只写出最后答案的不得分．有数据计算的题，答案中必须写出明确的数值和单位）15.（2020·河北省石家庄市高三下学期质检）.如图所示，左侧平行极板间有水平方向的匀强电场，右侧绝缘光滑圆环内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，圆环的圆心为O，半径为R，现将质量为m、带电量大小为q的带正电的粒子(粒子重力忽略不计)，从a点由静止经电场加速后从小入口c沿圆环直径射入磁场区域．在圆心O的正上方圆环还有一个小出口b．己知粒子和圆环的碰撞过程没有动能和电荷量损失，B、R、m、q均为已知量．(1)两极板间电压为U，请求出带电粒子在磁场中的运动半径r；(2)两极板间电压U可取任意值，如果带电粒子能从出口b射出，则存在一个粒子从入口c射入，从出口b射出的最短时间，求这个最短时间；(3)两极板间电压U取某些值时，粒子不经过圆环内的阴影bOc扇形区域就能从b出口射出，求两极板间所加电压U取的可能值．【答案】（1）；（2）；（3）    【解析】（1）粒子在电场中加速，由动能定理：qU＝mv2
粒子在磁场中做错匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心力： 
由以上两式可得：  （2）经分析可知：粒子与圆环碰撞一次后从出口b射出，对应的粒子在磁场中运动的时间最短，运动轨迹如图所示．
由几何关系得： 
而
则最短时间
（3）设粒子在非阴影区与圆环碰撞n次后从出口b射出，每段圆弧所对圆心角θ，经分析由几何关系得： ；
由（1）问的结论及以上两式可得： ，（n=1，2，3…）16.（2020·广东省东莞市光明中学高三下学期第一次月考）.如图所示,空间存在方向斜向上且与水平方向夹角为的匀强电场,电场强度大小为，范围足够大。电场中有一绝缘挡板MN,与水平方向夹角为θ =,质量为m、电荷量为q、带正电的小球从与M点在同一水平线上的O点以速度v0竖直向上抛出,小球运动过程中恰好不和挡板碰撞,小球运动轨迹所在平面与挡板垂直,重力加速为g,求:(1)小球贴近挡板时速度的大小;(2)小球贴近挡板时距M点的距离。【答案】(1)(2)【解析】(1)由受力分析知，等效重力为mg，方向水平向右，由于粒子恰好不和挡板碰撞，粒子贴近挡板时其速度方向与挡板恰好平行，设向上为x，向右为y方向，有解得(2)设粒子贴近挡板时位置为P，则有运动时间为x轴方向位移为小球贴近挡板时距M点的距离17.（2020·皖豫联盟体高三上学期12月月考）如图所示，间距为、足够长的光滑平行金属导轨固定在水平面上，导轨的左端接有阻值为的定值电阻，导轨自身电阻不计。导轨所在的区域内存在着与轨道平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为，方向竖直向上。一根长为、电阻为、质量为的导体棒垂直导轨放置在轨道的左端，且与导轨接触良好。现用水平向右的恒力拉动导体棒，一段时间后导体棒的运动状态保持稳定，速度不再增加；之后在某时刻撤去拉力，已知从开始运动到撤去拉力，导体棒运动的位移为，导体棒运动的过程中始终与导轨垂直。求：（1）导体棒稳定运动时的速度；（2）在导体棒运动过程中，电阻产生的热量；（3）撤去拉力后，导体棒滑行的距离。【答案】(1)     (2)    (3) 【解析】(1)导体棒的运动状态保持稳定时受力平衡有设此时导体棒的速度为，由欧姆定律得联立以上两式可得(2)根据能量守恒定律，在导体棒运动的整个过程中产生的总热量为因为电阻和导体棒串联，所以(3)撤去拉力后，设某时刻通过导体棒的电流为i，导体棒的速度为，在时间内，根据动量定理，取向左的方向为正方向，则即等式两边求和有设从撤去拉力到导体棒停止的过程中，通过导体棒的截面的电荷量为，可解得设导体棒从撤去拉力到停止的过程中通过的位移为，时间为，在此过程中平均电动势平均电流通过导体样的电荷量联立以上各式可得18.（2020·山西省八校高三上学期第一次联考如图所示，一个截面为半圆的玻璃砖，O为圆心，MN是半圆的直径，它对红光和紫光的折射率分别为n1、n2，与直径平行放置一个光屏AB，AB与MN的距离的为d．现有一束由红光和紫光组成的复色光从P点沿PO方向射入玻璃砖，∠PON=45°．试问：（1）若红光能从MN面射出，nl应满足什么条件？（2）若两种单色光均能从MN面射出，它们投射到AB上的光点间距是多大？【答案】(1) ;(2) 【解析】(1)若红光能从面射出，在面上不能发全反射，则红光的临界角为由临界角公式得：解得：(2)复色光经折射后的光路如图，由折射定律得：根据几何关系有： 联立解得：