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山西省名校联考2021-2022学年高二（上）期末物理试题
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这是一份山西省名校联考2021-2022学年高二（上）期末物理试题，共10页。试卷主要包含了本试卷分选择题和非选择题两部分，本卷命题范围，如图所示，人造卫星在轨道3等内容，欢迎下载使用。
考生注意：
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间90分钟。
2.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
3.本卷命题范围：必修第一~三册(除最后两节)，选择性必修第二册第一~三章。
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题只有一个选项正确，第9~12题有多个选项正确，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.物理学在发展完善的过程中，不同年代的物理学家对物理现象进行观察、思考和研究，在实验论证、逻辑推理、演绎论证等基础上建构了现在比较完善的体系.下列关于物理学重大历史事件描述合理的是
A.19世纪30年代，库仑提出一种观点，认为在电荷的周围存在着由它产生的电场.电荷之间通过电场相互作用
B.为解释磁体产生磁场，伏特提出了分子电流假说.认为在物质内部，存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每一个物质微粒都成为微小的磁体，它两侧相当于两个磁极
C.1831年，法拉第在－一次科学报告会上，当众表演了一个实验，一个铜盘的轴和铜盘的边缘分别连在“电流表”的两端.他摇动手柄使铜盘在磁极之间旋转，“电流表”的指针随之摆动.这是根据电磁感应现象制造的最早的圆盘发电机
D.1820年，特斯拉在－一次讲课中，他偶然地把导线放置在一个指南针的上方，通电时指南针转动了.这就是电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系
2.一物体静止于光滑水平面上，从t=0开始，物体受到一个水平恒力F的作用.如果用a、x、Ek、P分别表示物体的加速度、位移、动能和恒力F的功率，则以下四个图像中能定性描述这些物理量随时间变化关系的是
A. B. C. D.
3.x轴上A、B、C、D四个位置的坐标如图所示，现在O点和D点分别固定一个电量为Q的正点电荷，已知A、B两点的场强大小分别为EA、EB，电势分别为φA、φB.则以下说法正确的是
A.EA>EB，φA<φB B.EA>EB，φA>φB
C.EA、EB，φA<φB D.在x轴上另有2个点的场强与A点相同
4.如图所示，通电直导线AC的左侧O处有一小磁针(图中未画出)，静止时小磁针的北极垂直纸面向里.图中DOE连线与导线AC垂直.下列说法正确的是
A.直导线AC中的电流方向是从A流向C
B.关于直导线AC与O对称的E处的磁场与O处磁场相同
C.将小磁针平移到O的左侧D处，静止时北极垂直纸面向外
D.直导线AC中的电流逐渐增大的过程中，小磁针顺时针旋转(从A向C看)
5.滑雪是我们北方地区常见的健身、娱乐项目.如图所示，一个滑雪人从静止开始沿山坡滑下，山坡的倾角为θ，每只滑雪板上都装有宽度为d.长度为L的长方形钢板，滑道所处地磁场的磁感应强度为B，方向与滑道平面垂直，人与滑雪板之间绝缘，当滑雪人以速度v匀速下滑时，下列说法正确的是
A.钢板的电动势为BLv B.钢板的电动势为Bdv
C.穿过钢板的磁通量逐渐减小 D.穿过每只钢板的磁通量为BdLsinθ
6.如图所示，人造卫星在轨道3.上绕地球做匀速圆周运动，当卫星返回时，先在Q点变轨沿椭圆轨道2运行，然后在近地点P变轨沿近地圆轨道1运行.下列说法正确的是
A.卫星从Q点往P点运动时，发动机不工作，卫星的运行速度不断变小
B.卫星从Q点往P点运动时，发动机一直工作，使卫星的运行速度不断变大
C.卫星在轨道3.上运行的周期大于在轨道2上的运行周期
D.卫星在轨道2上的P点变轨时，要加速才能沿轨道1运动
7.如图所示，电路中R1、R2为两个电阻箱，平行板电容器C的极板水平放置.闭合电键S一段时间后，带电油滴悬浮在两板之间静止不动.如果电源的内阻不能忽略，且只允许做一个调整，则下列做法中，仍然能使油滴静止不动的是
A.增大R的阻值 B.将R2的阻值调为原来的2倍
C.增大两板间的距离 D.断开电键S
8.如图所示，两磁极间产生匀强磁场，矩形导线框ABCD绕垂直于磁感线的中心轴OO'匀速转动，产生的电动势瞬时值e=220sin(100πt)V.线框的输出端与理想变压器原线圈相连，副线圈连接着一只“20V 8W”的灯泡L，电路中熔断器熔断电流为0.4A，矩形导线框电阻、熔断器、输电导线的电阻均不计.如果灯泡能正常发光，则下列说法正确的是
A.t=0.05s时，线框中磁通量变化率为220Wb/s
B.理想变压器原、副线圈匝数之比为11：2
C.若副线圈两端并联多只“20V 8W”的灯泡，则最多不能超过14只
D.若仅将线框转速减半，保持其他条件不变，则电动势为e=110sin(50πt)V
9.雨滴的下落运动并不能看成是“自由落体”运动，在接近地面时，雨滴往往做匀速运动，这时的速度通常叫做收尾速度.关于一定质量的雨滴从高空下落的运动，下列说法正确的是
A.雨滴所受阻力是恒定的 B.重力一直做正功
C.重力的功率先增大后不变 D.雨滴的重力势能先减小后不变
10.如图，匀强电场内的M、N、P刚好是直角三角形的三个顶点，匀强电场的方向与此平面平行.已知MN=4cm，NP=3cm，∠MNP=90°，电势差UMN=4V，UNP=3V.下列说法正确的是
A.UMP=5V B.UMP=7V C.电场方向平行于MP D.匀强电场的场强大于140V/m
11.穿过一单匝线圈的磁通量随时间变化的规律如图所示，图像是关于过C与横轴垂直的虚线对称的抛物线.则下列说法正确的是
A.线圈中0时刻感应电动势为0 B.线圈中C时刻感应电动势为0
C.线圈中A时刻感应电动势最大 D.线圈从0至C时间内平均感应电动势为0.4V
12.如图所示为一张标准的乒乓球台.甲、乙两同学都非常喜欢乒乓球运动，他们在没有球台的情况下，用两张课桌拼成了一个40cm×120cm的简易球台，甲同学在一.端短边的正中央放上一只15cm高的瓶子(上端有红色瓶盖)，要求乙同学在另一.端短边的正中央上方、距台面20cm处将乒乓球水平击出，并提出要求：乒乓球直接打中瓶盖得一分；乒乓球经一次落台反弹后击中瓶盖得两分，每人有5次击球机会，比比谁得分更多.若在本游戏中不考虑瓶子的大小，乒乓球视为质点，乒乓球在台面反弹前后的速度大小相等，方向关于台面对称，g取10m/s2，不计空气阻力.若要能在游戏中得分，则乒乓球被水平击出的速度大小应该为
A.12m/s B.4m/s C.3m/s
二、实验题：本题共2小题，共15分.
13.(6分)兴趣小组的同学利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律.他们将一根粗细忽略不计的轻杆水平固定在铁架台上，用两根轻绳共同将小球吊在轻杆上，两根轻绳分别固定于O1、O2两点，在小球自然悬垂的位置上安装一个光电门(图中没有画出).实验时，将小球和两轻绳拉至与水平轻杆同一水平面处，使两轻绳刚好拉紧，由静止释放小球，记录小球通过光电门的时间.
(1)本实验需要测量小球的直径，他们用游标卡尺进行了多次测量，其中某次的测量结果如图乙所示，图丙是游标尺上读数关键部分的放大图，则小球的直径为d=__________mm.
(2)下列说法中正确的是( )
A.固定小球的两根轻绳一定要互相垂直
B.若两根轻绳不等长，则小球的摆动就不在竖直平面内
C.应选用密度较大的小球做实验
D.必须用天平测出小球的质量
(3)如果测得小球自然下垂时球的上沿到轻杆下沿的垂直距离为L，小球通过光电门的时间为t，当地重力加速度为g，当实验所得数据满足关系式____________________时，可以验证机械能是守恒的.如果实验测得小球在最低点的动能总是大于小球减少的重力势能，则可能的原因是___________________________________.(写出一条合理的即可)
14.(9分)研究性学习小组的同学欲将现有量程为3mA的电流表改G1装成9.0V的电压表.
已有的实验器材如下：
A.待测电流表G1(内阻约为100n)；
B.标准电流表G2(满偏电流为5mA，内阻未知)；
C.滑动变阻器R(最大阻值为3kΩ)；
D.电阻箱R'(阻值范围为0~999.9Ω)；
E.电池组、开关、导线若干.
(1)为了测定电流表G1的内阻，学习小组的同学设计了图甲所示的电路，请完成以下实验内容：
①将滑动变阻器R调至最大，闭合S1；
②调节滑动变阻器R，使电流表G1满偏；
③保持滑动变阻器R不变，再闭合S2，调节电阻箱R'，电流表的指针恰好指在如图乙所示的面板的“2”字上，此时电阻箱R'的示数为198.0Ω.由此可知电流表G1内阻的测量值为________Ω，与真实值相比___________(填“偏大”“相等”或“偏小”)。
(2)为了更加准确地测量电流表G1的内阻，实验小组利用题中给出的实验器材重新设计实
验.，请完成以下实验内容：
①完善图丙的电路图；
②实验小组根据图丙设计的电路图进行实验，采集到电流表G1、G2的示数分别为1.0mA、5.0mA，电阻箱的读数为25.0Ω，则电流表G1内阻为_________Ω；
③实验小组将电流表G1改装成9.0V的电压表，要__________(填“串联”或“并联”)一个阻值Rx=__________Ω的电阻.
三、解答或论述题：本题共4小题，共37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得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.
15.(7分)质量m=20kg的物体，从离地面h=16m高处由静止开始加速下落，经t=2s落地，设阻力的大小恒定不变，g取10m/s2，试求：
(1)物体下落的加速度大小；
(2)下落过程中物体所受阻力的大小.
16.(8分)游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行，游客却不会掉下来，如图甲所示.我们把这种情形抽象为如图乙所示的模型：弧形轨道的下端N与竖直圆轨道平滑相接，P为圆轨道的最高点.已知圆轨道的半径为R，将质量为m的小球(可视为质点)从弧形轨道距地面高h=2.5R的M处由静止释放，小球进入圆轨道下端后沿圆轨道运动，不考虑小球运动时所受的摩擦阻力及空气阻力.请通过分析、计算，说明小球能否通过圆轨道的最高点P.
17.(10分)如图所示，两条相距L=1m的水平光滑导轨右端接一定值电阻R=0.8Ω.质量m=1kg、阻值r=0.2Ω的金属杆紧靠一压缩着的弹簧，弹簧被锁定着.MN右侧轨道间有一范围足够大的匀强磁场，磁感应强度B=1T，方向垂直纸面向里.某时刻解除弹簧的锁定，金属杆离开弹簧后，以=4m/s的速度从MN处进入磁场.整个过程金属杆和导轨始
终垂直且接触良好.求：
(1)弹簧积蓄的弹性势能的大小；
(2)金属杆刚进入磁场时的加速度；
(3)当流过电阻R的电荷量为3C时，金属杆产生的焦耳热和速度的大小.
18.(12分)如图所示，在0≤x≤3a的区域内存在垂直xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在x>3a的区域内存在垂直x轴方向的匀强电场(图中未画出)，从原点O沿y轴正方向发射的粒子刚好从磁场右边界上P(3a，a)点离开磁场进入电场，经电场偏转后到达x轴上的Q点，到Q点速度恰好沿x轴正方向，已知粒子质量为m，电荷量为q，不计粒子重力，求：
(1)粒子经过P点的速度大小和方向；
(2)电场强度的大小和方向；
(3)粒子从O点运动到Q点所用时间.
山西2021~2022学年高二上学期期末考试.物理
参考答案、提示及评分细则
1.C 19世纪30年代，法拉第提出一种观点，认为在电荷的周围存在着由它产生的电场.电荷之间通过电场相互作用.选项A错误.为解释磁体产生磁场，安培提出了分子电流假说.认为在物质内部，存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每－一个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极.选项B错误.1820年，奥斯特在一次讲课中，他偶然地把导线放置在一个指南针的上方，通电时指南针转动了.这就是电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系.选项D错误.
2.D 物体运动的加速度恒定，则a－t图线应为平行于t轴的直线，选项A错误；匀变速直线运动的位移，因为a恒定，故x－t图像为时间t的二次函数，选项B错误；根据速度公式有v=at，所以物体的动能，因为m和a恒定，故Ek－t为二次函数图线，选项C错误；P=Fv=Fat，因为F和a恒定，故P－t为正比例函数图线，选项D正确.
3.A O点的电荷在A、B两点产生的场强大小相等，方向相反；D点的电荷在A、B两点产生的场强大小不等，方向相同，由场强的叠加可知A点的场强大于B点；O点的电荷在A、B两点产生的电势为正，大小相等；D点的电荷在A、B两点产生的电势为正，大小不等，由电势的叠加可知，A点的电势小于B点的电势；所以选项A正确，B、C错误；在x轴上与A点场强相同点只有一个，选项D错误.
4.A 考查学生对通电导线周围磁场的理解，能够应用安倍定则判别电流周围的磁场方向.
5.B
6.C卫星在圆轨道2上运行时，无需动力，卫星的重力势能不断转化为动能，卫星速度增大，故A、B错误；根据开普勒第三定律可知，卫星在轨道3.上运行的周期大于在轨道1、2上运行的周期，故C正确；卫星在轨道2上的P点变轨时，要减速做向心运动才能沿轨道1运动，故D错误.
7.B 在直流电路中，在电路稳定时，R2与电容器串联的支路不通，因此电容器两端的电压等于R1两端的电压，增大R1的阻值，R1两端的电压增大，电容器两端的电压增大，由可知，电容器两极板间的电场强度增大，因此板间带电油滴受到的电场力增大，会向上运动，A项错误；增大R2的阻值不改变电路中的总电阻，不改变R1两端的电压，因此电容器中的油滴仍保持静止，B项正确；增大两板间的距离，而电容器的两板间的电压一定，由可知，板间的场强减小，油滴受到的电场力减小，油滴会向下运动，C项错误；断开电键S，电容器会通过R1、R2进行放电，使板间场强减小，油滴受到的电场力减小而向下运动，D项错误.
8.D 由电动势表达式可知，t=0.05s时线框与中性面平行，感应电动势为0，故线框中磁通量变化率为0，故A错误；线框绕中心轴OO'匀速运动时，产生的电压为：u=220sin(100πt)V，故输入变压器的电压的有效值为U=220V，灯泡能正常发光，故变压器的输出电压为20V，根据变压比公式有：，故B错误；电路中熔断器熔断电流为0.4A，此时根据能量守恒定律，有：，解得：n=11，故副线圈两端并联“20V 8W”的灯泡最多不能超过11只，故C错误；若线框转速减半，根据公式Em=NBS，产生的电动势最大值也减半，且，则产生的电动势为：e=110sin(50t)V，故D正确.
9.BC
10.BD UMP=UMN+UNP=7V，A项错误，B项正确；斜边长MP==5cm.在MP上取一点S，使，则连线NS为等势线，显然MP和NS不垂直，所以MP在电场线上的投影长度小于5cm.根据公式，V/m=140V/m；.C错、D对.(如图，作PP′∥NS，MP′⊥PP′，在直角三角形MP′P中，斜边MP=5cm，电场方向与直角边MP′平行.dMP=MP′.)
11.BD 12.ABD
13.(1)10.44(2分) (2)C(1分) (3)(2分)
光电门的高度偏高或者偏低，小球的球心没有通过光电门(1分)
14.(1)③99.0(1分) 偏小(1分) (2)①如图(2分) ②100.0(2分) ③串联(1分) 2900.0(2分)
解析：(1)③电流表G1的量程为3mA，由图乙所示表盘可知，流过电流表的电流为3.0mA，滑动变阻器滑片位置不变，闭合开关S2时认为电路总电流大体不变，流过电流表的电流变为2.0mA，则流过电阻箱的电流为1.0mA，流过电阻箱的电流等于流过电流表的电流的一半，由并联电路特点可知，电阻箱的阻值为电流表内阻的两倍，则电流表内阻为99.0Ω；由于闭合开关S时，电路总电阻减小，电路总电流变大，大于3mA，但实验认为电路电流不变，因此当流过电流表电流为2.0mA时，流过电阻箱的电流大于1.0mA，电流表内阻大于电阻箱阻值的一半，因此电流表内阻测量值小于真实值.
(2)①根据②中数据，并联电路两端电压相等，可以让电流表G1与电阻箱并联，然后与电流表G2串联.
②根据电路结构可得电流表G1的内阻=100.0Ω.
③把电流表G1改装成9.0V的电压表需要串联分压电阻，串联电阻阻值为=2900.0Ω.
15.解：(1)根据匀变速直线运动的位移公式有： (2分)
解得：a=8m/s2 (1分)
(2)如图所示，根据牛顿第二定律有：mg－f=ma (2分)
解得下落过程中物体所受阻力的大小f=40N (2分)
16.解：假设小球刚好能过最高点，在最高点时小球只受重力作用
此时重力提供向心力，有 (2分)
解得小球能过最高点的最小速度 (2分)
设小球运动到最高点P时的速度为v，小球从M点运动到P点的过程中，根据机械能守恒定律，有
(2分)
解得，即小球刚好能过最高点. (2分)
17.解：(1)进入磁场前，金属棒已离开弹簧，弹簧的弹性势能全部转化为金属杆的动能，
有J=8J (1分)
(2)刚进入磁场时，金属杆切割磁感线产生感应电动势
回路的电流为 (1分)
金属杆所受的安培力大小为，方向向左(1分)
所以金属杆的加速度大小=4m/s2，方向向左 (1分)
(3)进入磁场中的任一时刻，金属杆的加速度大小为 (1分)
当电量q=3C时，m/s=3m/s (1分)
金属杆的速度=1m/s.(金属杆还没有停下，仍在运动) (1分)
系统产生的焦耳热=8J－J=7.5J (1分)
金属杆产生的焦耳热J=1.5J (1分)
18.解：(1)沿y轴正方向发射的粒子在磁场中运动的轨迹如图所示：
设粒子运动的轨迹半径为R，根据几何关系有 (1分)
可得粒子在磁场中做圆周运动的半径R=2a (1分)
根据洛伦兹力提供向心力： (1分)
得粒子的发射速度大小 (1分)
粒子从O到P做匀速圆周运动，速度大小不变，故经过P点的速度大小为
根据几何关系可得，所以 (1分)
即P点速度与y轴负方向夹角为60°
(2)由磁场中的运动可知粒子带负电，由电场中的运动可知粒子所受电场力向上，故电场强度的方向为垂直x轴向下 (1分)
粒子在电场中沿x轴方向做匀速直线运动，沿y轴方向做匀减速直线运动，则有
(1分)
(1分)
解得 (1分)
(3)粒子在磁场中运动时间 (1分)
粒子在电场中运动时间(1分)
故粒子从O运动到Q所用时间为. (1分)
考生注意：
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间90分钟。
2.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
3.本卷命题范围：必修第一~三册(除最后两节)，选择性必修第二册第一~三章。
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题只有一个选项正确，第9~12题有多个选项正确，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.物理学在发展完善的过程中，不同年代的物理学家对物理现象进行观察、思考和研究，在实验论证、逻辑推理、演绎论证等基础上建构了现在比较完善的体系.下列关于物理学重大历史事件描述合理的是
A.19世纪30年代，库仑提出一种观点，认为在电荷的周围存在着由它产生的电场.电荷之间通过电场相互作用
B.为解释磁体产生磁场，伏特提出了分子电流假说.认为在物质内部，存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每一个物质微粒都成为微小的磁体，它两侧相当于两个磁极
C.1831年，法拉第在－一次科学报告会上，当众表演了一个实验，一个铜盘的轴和铜盘的边缘分别连在“电流表”的两端.他摇动手柄使铜盘在磁极之间旋转，“电流表”的指针随之摆动.这是根据电磁感应现象制造的最早的圆盘发电机
D.1820年，特斯拉在－一次讲课中，他偶然地把导线放置在一个指南针的上方，通电时指南针转动了.这就是电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系
2.一物体静止于光滑水平面上，从t=0开始，物体受到一个水平恒力F的作用.如果用a、x、Ek、P分别表示物体的加速度、位移、动能和恒力F的功率，则以下四个图像中能定性描述这些物理量随时间变化关系的是
A. B. C. D.
3.x轴上A、B、C、D四个位置的坐标如图所示，现在O点和D点分别固定一个电量为Q的正点电荷，已知A、B两点的场强大小分别为EA、EB，电势分别为φA、φB.则以下说法正确的是
A.EA>EB，φA<φB B.EA>EB，φA>φB
C.EA、EB，φA<φB D.在x轴上另有2个点的场强与A点相同
4.如图所示，通电直导线AC的左侧O处有一小磁针(图中未画出)，静止时小磁针的北极垂直纸面向里.图中DOE连线与导线AC垂直.下列说法正确的是
A.直导线AC中的电流方向是从A流向C
B.关于直导线AC与O对称的E处的磁场与O处磁场相同
C.将小磁针平移到O的左侧D处，静止时北极垂直纸面向外
D.直导线AC中的电流逐渐增大的过程中，小磁针顺时针旋转(从A向C看)
5.滑雪是我们北方地区常见的健身、娱乐项目.如图所示，一个滑雪人从静止开始沿山坡滑下，山坡的倾角为θ，每只滑雪板上都装有宽度为d.长度为L的长方形钢板，滑道所处地磁场的磁感应强度为B，方向与滑道平面垂直，人与滑雪板之间绝缘，当滑雪人以速度v匀速下滑时，下列说法正确的是
A.钢板的电动势为BLv B.钢板的电动势为Bdv
C.穿过钢板的磁通量逐渐减小 D.穿过每只钢板的磁通量为BdLsinθ
6.如图所示，人造卫星在轨道3.上绕地球做匀速圆周运动，当卫星返回时，先在Q点变轨沿椭圆轨道2运行，然后在近地点P变轨沿近地圆轨道1运行.下列说法正确的是
A.卫星从Q点往P点运动时，发动机不工作，卫星的运行速度不断变小
B.卫星从Q点往P点运动时，发动机一直工作，使卫星的运行速度不断变大
C.卫星在轨道3.上运行的周期大于在轨道2上的运行周期
D.卫星在轨道2上的P点变轨时，要加速才能沿轨道1运动
7.如图所示，电路中R1、R2为两个电阻箱，平行板电容器C的极板水平放置.闭合电键S一段时间后，带电油滴悬浮在两板之间静止不动.如果电源的内阻不能忽略，且只允许做一个调整，则下列做法中，仍然能使油滴静止不动的是
A.增大R的阻值 B.将R2的阻值调为原来的2倍
C.增大两板间的距离 D.断开电键S
8.如图所示，两磁极间产生匀强磁场，矩形导线框ABCD绕垂直于磁感线的中心轴OO'匀速转动，产生的电动势瞬时值e=220sin(100πt)V.线框的输出端与理想变压器原线圈相连，副线圈连接着一只“20V 8W”的灯泡L，电路中熔断器熔断电流为0.4A，矩形导线框电阻、熔断器、输电导线的电阻均不计.如果灯泡能正常发光，则下列说法正确的是
A.t=0.05s时，线框中磁通量变化率为220Wb/s
B.理想变压器原、副线圈匝数之比为11：2
C.若副线圈两端并联多只“20V 8W”的灯泡，则最多不能超过14只
D.若仅将线框转速减半，保持其他条件不变，则电动势为e=110sin(50πt)V
9.雨滴的下落运动并不能看成是“自由落体”运动，在接近地面时，雨滴往往做匀速运动，这时的速度通常叫做收尾速度.关于一定质量的雨滴从高空下落的运动，下列说法正确的是
A.雨滴所受阻力是恒定的 B.重力一直做正功
C.重力的功率先增大后不变 D.雨滴的重力势能先减小后不变
10.如图，匀强电场内的M、N、P刚好是直角三角形的三个顶点，匀强电场的方向与此平面平行.已知MN=4cm，NP=3cm，∠MNP=90°，电势差UMN=4V，UNP=3V.下列说法正确的是
A.UMP=5V B.UMP=7V C.电场方向平行于MP D.匀强电场的场强大于140V/m
11.穿过一单匝线圈的磁通量随时间变化的规律如图所示，图像是关于过C与横轴垂直的虚线对称的抛物线.则下列说法正确的是
A.线圈中0时刻感应电动势为0 B.线圈中C时刻感应电动势为0
C.线圈中A时刻感应电动势最大 D.线圈从0至C时间内平均感应电动势为0.4V
12.如图所示为一张标准的乒乓球台.甲、乙两同学都非常喜欢乒乓球运动，他们在没有球台的情况下，用两张课桌拼成了一个40cm×120cm的简易球台，甲同学在一.端短边的正中央放上一只15cm高的瓶子(上端有红色瓶盖)，要求乙同学在另一.端短边的正中央上方、距台面20cm处将乒乓球水平击出，并提出要求：乒乓球直接打中瓶盖得一分；乒乓球经一次落台反弹后击中瓶盖得两分，每人有5次击球机会，比比谁得分更多.若在本游戏中不考虑瓶子的大小，乒乓球视为质点，乒乓球在台面反弹前后的速度大小相等，方向关于台面对称，g取10m/s2，不计空气阻力.若要能在游戏中得分，则乒乓球被水平击出的速度大小应该为
A.12m/s B.4m/s C.3m/s
二、实验题：本题共2小题，共15分.
13.(6分)兴趣小组的同学利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律.他们将一根粗细忽略不计的轻杆水平固定在铁架台上，用两根轻绳共同将小球吊在轻杆上，两根轻绳分别固定于O1、O2两点，在小球自然悬垂的位置上安装一个光电门(图中没有画出).实验时，将小球和两轻绳拉至与水平轻杆同一水平面处，使两轻绳刚好拉紧，由静止释放小球，记录小球通过光电门的时间.
(1)本实验需要测量小球的直径，他们用游标卡尺进行了多次测量，其中某次的测量结果如图乙所示，图丙是游标尺上读数关键部分的放大图，则小球的直径为d=__________mm.
(2)下列说法中正确的是( )
A.固定小球的两根轻绳一定要互相垂直
B.若两根轻绳不等长，则小球的摆动就不在竖直平面内
C.应选用密度较大的小球做实验
D.必须用天平测出小球的质量
(3)如果测得小球自然下垂时球的上沿到轻杆下沿的垂直距离为L，小球通过光电门的时间为t，当地重力加速度为g，当实验所得数据满足关系式____________________时，可以验证机械能是守恒的.如果实验测得小球在最低点的动能总是大于小球减少的重力势能，则可能的原因是___________________________________.(写出一条合理的即可)
14.(9分)研究性学习小组的同学欲将现有量程为3mA的电流表改G1装成9.0V的电压表.
已有的实验器材如下：
A.待测电流表G1(内阻约为100n)；
B.标准电流表G2(满偏电流为5mA，内阻未知)；
C.滑动变阻器R(最大阻值为3kΩ)；
D.电阻箱R'(阻值范围为0~999.9Ω)；
E.电池组、开关、导线若干.
(1)为了测定电流表G1的内阻，学习小组的同学设计了图甲所示的电路，请完成以下实验内容：
①将滑动变阻器R调至最大，闭合S1；
②调节滑动变阻器R，使电流表G1满偏；
③保持滑动变阻器R不变，再闭合S2，调节电阻箱R'，电流表的指针恰好指在如图乙所示的面板的“2”字上，此时电阻箱R'的示数为198.0Ω.由此可知电流表G1内阻的测量值为________Ω，与真实值相比___________(填“偏大”“相等”或“偏小”)。
(2)为了更加准确地测量电流表G1的内阻，实验小组利用题中给出的实验器材重新设计实
验.，请完成以下实验内容：
①完善图丙的电路图；
②实验小组根据图丙设计的电路图进行实验，采集到电流表G1、G2的示数分别为1.0mA、5.0mA，电阻箱的读数为25.0Ω，则电流表G1内阻为_________Ω；
③实验小组将电流表G1改装成9.0V的电压表，要__________(填“串联”或“并联”)一个阻值Rx=__________Ω的电阻.
三、解答或论述题：本题共4小题，共37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得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.
15.(7分)质量m=20kg的物体，从离地面h=16m高处由静止开始加速下落，经t=2s落地，设阻力的大小恒定不变，g取10m/s2，试求：
(1)物体下落的加速度大小；
(2)下落过程中物体所受阻力的大小.
16.(8分)游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行，游客却不会掉下来，如图甲所示.我们把这种情形抽象为如图乙所示的模型：弧形轨道的下端N与竖直圆轨道平滑相接，P为圆轨道的最高点.已知圆轨道的半径为R，将质量为m的小球(可视为质点)从弧形轨道距地面高h=2.5R的M处由静止释放，小球进入圆轨道下端后沿圆轨道运动，不考虑小球运动时所受的摩擦阻力及空气阻力.请通过分析、计算，说明小球能否通过圆轨道的最高点P.
17.(10分)如图所示，两条相距L=1m的水平光滑导轨右端接一定值电阻R=0.8Ω.质量m=1kg、阻值r=0.2Ω的金属杆紧靠一压缩着的弹簧，弹簧被锁定着.MN右侧轨道间有一范围足够大的匀强磁场，磁感应强度B=1T，方向垂直纸面向里.某时刻解除弹簧的锁定，金属杆离开弹簧后，以=4m/s的速度从MN处进入磁场.整个过程金属杆和导轨始
终垂直且接触良好.求：
(1)弹簧积蓄的弹性势能的大小；
(2)金属杆刚进入磁场时的加速度；
(3)当流过电阻R的电荷量为3C时，金属杆产生的焦耳热和速度的大小.
18.(12分)如图所示，在0≤x≤3a的区域内存在垂直xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在x>3a的区域内存在垂直x轴方向的匀强电场(图中未画出)，从原点O沿y轴正方向发射的粒子刚好从磁场右边界上P(3a，a)点离开磁场进入电场，经电场偏转后到达x轴上的Q点，到Q点速度恰好沿x轴正方向，已知粒子质量为m，电荷量为q，不计粒子重力，求：
(1)粒子经过P点的速度大小和方向；
(2)电场强度的大小和方向；
(3)粒子从O点运动到Q点所用时间.
山西2021~2022学年高二上学期期末考试.物理
参考答案、提示及评分细则
1.C 19世纪30年代，法拉第提出一种观点，认为在电荷的周围存在着由它产生的电场.电荷之间通过电场相互作用.选项A错误.为解释磁体产生磁场，安培提出了分子电流假说.认为在物质内部，存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每－一个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极.选项B错误.1820年，奥斯特在一次讲课中，他偶然地把导线放置在一个指南针的上方，通电时指南针转动了.这就是电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系.选项D错误.
2.D 物体运动的加速度恒定，则a－t图线应为平行于t轴的直线，选项A错误；匀变速直线运动的位移，因为a恒定，故x－t图像为时间t的二次函数，选项B错误；根据速度公式有v=at，所以物体的动能，因为m和a恒定，故Ek－t为二次函数图线，选项C错误；P=Fv=Fat，因为F和a恒定，故P－t为正比例函数图线，选项D正确.
3.A O点的电荷在A、B两点产生的场强大小相等，方向相反；D点的电荷在A、B两点产生的场强大小不等，方向相同，由场强的叠加可知A点的场强大于B点；O点的电荷在A、B两点产生的电势为正，大小相等；D点的电荷在A、B两点产生的电势为正，大小不等，由电势的叠加可知，A点的电势小于B点的电势；所以选项A正确，B、C错误；在x轴上与A点场强相同点只有一个，选项D错误.
4.A 考查学生对通电导线周围磁场的理解，能够应用安倍定则判别电流周围的磁场方向.
5.B
6.C卫星在圆轨道2上运行时，无需动力，卫星的重力势能不断转化为动能，卫星速度增大，故A、B错误；根据开普勒第三定律可知，卫星在轨道3.上运行的周期大于在轨道1、2上运行的周期，故C正确；卫星在轨道2上的P点变轨时，要减速做向心运动才能沿轨道1运动，故D错误.
7.B 在直流电路中，在电路稳定时，R2与电容器串联的支路不通，因此电容器两端的电压等于R1两端的电压，增大R1的阻值，R1两端的电压增大，电容器两端的电压增大，由可知，电容器两极板间的电场强度增大，因此板间带电油滴受到的电场力增大，会向上运动，A项错误；增大R2的阻值不改变电路中的总电阻，不改变R1两端的电压，因此电容器中的油滴仍保持静止，B项正确；增大两板间的距离，而电容器的两板间的电压一定，由可知，板间的场强减小，油滴受到的电场力减小，油滴会向下运动，C项错误；断开电键S，电容器会通过R1、R2进行放电，使板间场强减小，油滴受到的电场力减小而向下运动，D项错误.
8.D 由电动势表达式可知，t=0.05s时线框与中性面平行，感应电动势为0，故线框中磁通量变化率为0，故A错误；线框绕中心轴OO'匀速运动时，产生的电压为：u=220sin(100πt)V，故输入变压器的电压的有效值为U=220V，灯泡能正常发光，故变压器的输出电压为20V，根据变压比公式有：，故B错误；电路中熔断器熔断电流为0.4A，此时根据能量守恒定律，有：，解得：n=11，故副线圈两端并联“20V 8W”的灯泡最多不能超过11只，故C错误；若线框转速减半，根据公式Em=NBS，产生的电动势最大值也减半，且，则产生的电动势为：e=110sin(50t)V，故D正确.
9.BC
10.BD UMP=UMN+UNP=7V，A项错误，B项正确；斜边长MP==5cm.在MP上取一点S，使，则连线NS为等势线，显然MP和NS不垂直，所以MP在电场线上的投影长度小于5cm.根据公式，V/m=140V/m；.C错、D对.(如图，作PP′∥NS，MP′⊥PP′，在直角三角形MP′P中，斜边MP=5cm，电场方向与直角边MP′平行.dMP=MP′.)
11.BD 12.ABD
13.(1)10.44(2分) (2)C(1分) (3)(2分)
光电门的高度偏高或者偏低，小球的球心没有通过光电门(1分)
14.(1)③99.0(1分) 偏小(1分) (2)①如图(2分) ②100.0(2分) ③串联(1分) 2900.0(2分)
解析：(1)③电流表G1的量程为3mA，由图乙所示表盘可知，流过电流表的电流为3.0mA，滑动变阻器滑片位置不变，闭合开关S2时认为电路总电流大体不变，流过电流表的电流变为2.0mA，则流过电阻箱的电流为1.0mA，流过电阻箱的电流等于流过电流表的电流的一半，由并联电路特点可知，电阻箱的阻值为电流表内阻的两倍，则电流表内阻为99.0Ω；由于闭合开关S时，电路总电阻减小，电路总电流变大，大于3mA，但实验认为电路电流不变，因此当流过电流表电流为2.0mA时，流过电阻箱的电流大于1.0mA，电流表内阻大于电阻箱阻值的一半，因此电流表内阻测量值小于真实值.
(2)①根据②中数据，并联电路两端电压相等，可以让电流表G1与电阻箱并联，然后与电流表G2串联.
②根据电路结构可得电流表G1的内阻=100.0Ω.
③把电流表G1改装成9.0V的电压表需要串联分压电阻，串联电阻阻值为=2900.0Ω.
15.解：(1)根据匀变速直线运动的位移公式有： (2分)
解得：a=8m/s2 (1分)
(2)如图所示，根据牛顿第二定律有：mg－f=ma (2分)
解得下落过程中物体所受阻力的大小f=40N (2分)
16.解：假设小球刚好能过最高点，在最高点时小球只受重力作用
此时重力提供向心力，有 (2分)
解得小球能过最高点的最小速度 (2分)
设小球运动到最高点P时的速度为v，小球从M点运动到P点的过程中，根据机械能守恒定律，有
(2分)
解得，即小球刚好能过最高点. (2分)
17.解：(1)进入磁场前，金属棒已离开弹簧，弹簧的弹性势能全部转化为金属杆的动能，
有J=8J (1分)
(2)刚进入磁场时，金属杆切割磁感线产生感应电动势
回路的电流为 (1分)
金属杆所受的安培力大小为，方向向左(1分)
所以金属杆的加速度大小=4m/s2，方向向左 (1分)
(3)进入磁场中的任一时刻，金属杆的加速度大小为 (1分)
当电量q=3C时，m/s=3m/s (1分)
金属杆的速度=1m/s.(金属杆还没有停下，仍在运动) (1分)
系统产生的焦耳热=8J－J=7.5J (1分)
金属杆产生的焦耳热J=1.5J (1分)
18.解：(1)沿y轴正方向发射的粒子在磁场中运动的轨迹如图所示：
设粒子运动的轨迹半径为R，根据几何关系有 (1分)
可得粒子在磁场中做圆周运动的半径R=2a (1分)
根据洛伦兹力提供向心力： (1分)
得粒子的发射速度大小 (1分)
粒子从O到P做匀速圆周运动，速度大小不变，故经过P点的速度大小为
根据几何关系可得，所以 (1分)
即P点速度与y轴负方向夹角为60°
(2)由磁场中的运动可知粒子带负电，由电场中的运动可知粒子所受电场力向上，故电场强度的方向为垂直x轴向下 (1分)
粒子在电场中沿x轴方向做匀速直线运动，沿y轴方向做匀减速直线运动，则有
(1分)
(1分)
解得 (1分)
(3)粒子在磁场中运动时间 (1分)
粒子在电场中运动时间(1分)
故粒子从O运动到Q所用时间为. (1分)
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