河南省名校联盟2021-2022学年高二（下）期中物理试题（解析版）

河南名校联盟20212022 学年高二（下）期中考试物理 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6 小题，每小题4 分，共24 分。在每小题给出的四个选项中，只有一 项符合题目要求。 1. 下列关于物理概念及物理学史的说法正确的是（ ） A. 力可用动量的观点来表示，其公式为 B. 磁感应强度可用磁通量来定义，其公式为 ，S 为磁感线穿过的有效面积 C. 安培提出了“电场”和“磁场”的概念，并引入电场线和磁感线 D. 元电荷e 的 数值最早是由法国的学者库仑测得的 【1 题答案】 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据动量定理 故 故A 错误； B．磁感应强度可用磁通量来定义，其公式为 ，S 为磁感线穿过的有效面积，故B 正确； C．法拉第提出了“电场”和“磁场”的概念，并引入电场线和磁感线，故C 错误； D．元电荷e 的数值最早是由密立根测定的，故D 错误。 故选B。 2. 如图所示，纸面内a、b、c 三点构成的三角形，ab 与ac 互相垂直，ac=L，∠c=60°。两根平行的长直导 线垂直纸面固定放置，其截面分别在a、b 两点，所通电流的大小分别为I、2I。d 点在a、b 两点的连线上， 且两电流分别在d 点产生的磁感应强度大小相等，e 点是a、b 两点连线的中点。已知通电长直导线在周围 某点产生的磁感应强度的大小满足 （其中i 为电流强度的大小，r 为该点到导线的距离，k 为常量 且大于零），下列说法正确的是（ ） A. d 点的磁感应强度大小为零 B. e 点的磁感应强度大小为 C. c 点的磁感应强度大小为 ，方向沿∠c 的角平分线 D. a、d 两点的间距为 【2 题答案】 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据安培定则，两根通电直导线在d 点的磁感应强度方向相同，又因为大小相等，所以d 点 的磁感应强度不为零，故A 错误； B．根据安培定则，两根导线在e 点产生的磁感应强度方向相同，a 点导线在e 点的磁感应强度 b 点导线在e 点的 磁感应强度 所以 故B 错误； C．根据安培定则，两根导线在c 点的磁感应强度如图所示 两根导线在c 点的磁感应强度分别为 所以 方向方向沿∠c 的角平分线，故C 正确； D．因为两根导线在d 点的前感应强度相等，所以 联立解得 故D 错误。 故选C。 3. 如图所示，半径为R、圆心为O 的内壁光滑的绝缘圆形轨道竖直固定放置，C 点为轨道的最高点，B 点 为与O 点等高的点，在O 点固定一电荷量为+q 的点电荷。一个电荷量为-q 的小球（可视为质点）静止在 圆弧轨道的最低点A，对轨道的压力刚好为零。现给小球一个初速度让其在竖直平面内做完整的圆周运动。 已知静电力常量为k，重力加速度大小为g，不计空气阻力大小，下列说法正确的是（ ） A. 小球在竖直平面内做完整的圆周运动时，机械能不守恒 B. 在最低点给小球的速度大小至少为 ，小球才能做完整的圆周运动 C. 当小球恰好做完整的圆周运动时，其在B 点的向心加速度大小为5g D. 小球做完整的圆周运动，A、C 两点对其弹力的大小之差恒为 【3 题答案】 【答案】B 【解析】 【详解】A．小球在竖直平面内做完整的圆周运动时，库仑力与运动方向始终垂直，不做功，只有重力做 功，机械能守恒，故A 错误； B．小球（可视为质点）静止在圆弧轨道的最低点A，对轨道的压力刚好为零，则库仑力 在最高点重力和库仑力合力恰好提供向心力时为临界条件，在最高点有 由最低点到最高点，根据机械能守恒有 解得 故B 正确； C．由A 到B 过程，根据机械能守恒 在B 点，向心加速度大小 解得 故C 错误； D．由最低点到最高点，根据机械能守恒有 在最低点，根据牛顿第二定律 在最高点，根据牛顿第二定律 联立解得 故D 错误。 故选B。 4. 如图甲所示，电阻为R=1Ω 的单匝金属框是等边三角形，其外接一面积为S0=0.4m2的等边三角形虚线边 界内，存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B 随时间t 变化的函数图像如图乙所示。下列说法正 确的是（ ） A. 5s 时穿过金属框的磁通量为12Wb B. 5s 时感应电流方向由顺时针变成逆时针 C. 5s～6s 时间内，感应电流为0.5A D. 0～5s 时间内，金属框产生的焦耳热为1.8J 【4 题答案】 【答案】D 【解析】 【详解】A. 金属框的面积为 根据图像得 5s 时的磁感应强度为 5s 时穿过金属框的磁通量为 A 错误； B. 根据楞次定律，5s 时感应电流方向由逆时针变成顺时针，B 错误； C. 5s～6s 时间内，感应电动势为 感应电流为 C 错误； D. 0～5s 时间内，感应电动势为 感应电流为 金属框产生的焦耳热为 D 正确。 故选D。 5. 如图所示，电源的电动势为E，内阻为r，C 为电容器（能承受的电压足够大），R0是阻值为10r 的定值 电阻，V 为电压表，R 为光敏电阻（阻值随光照强度的增大而减小），L 为灯泡。闭合开关S，减弱光敏电 阻R 的光照强度，下列说法正确的是（ ） A. 灯泡的亮度变小 B. 电压表的示数变小 C. 光敏电阻R 的功率一定减小 D. 当电压表示数变化量为 ，则电容器的带电荷量减小10 【5 题答案】 【答案】D 【解析】 【详解】A．减弱光敏电阻R 的光照强度，则光敏电阻阻值增大，则总电阻增大，则干路电流减小，则内 电压和定值电阻分得电压减小，则灯泡电压增大，则亮度变大，故A 错误； B．干路电流减小，则内电压减小，则路端电压增大，则电压表示数变大，故B 错误； C．将处光敏电阻外的电阻均看作电源内阻，当光敏电阻与内阻等大时，电源输出功率最大，光敏电阻功 率最大，但不知道初始灯泡和光敏电阻的阻值，无法判断光敏电阻阻值增大下，其功率的变化，故C 错误； D．当电压表示数变化量为 ，则内电压变化量大小也为 ，干路电流变化量大小为 定值电阻电压变化大小为 电容器的带电荷量减小 故D 正确。 故选D。 6. 如图所示，假设烟花上升到距地面高度为h 的最高点时，炸裂成甲、乙、丙三个质量均为m 的碎块（可 视为质点），其中甲的初速度大小为v0，方向竖直向上，乙、丙的初速度大小相等且夹角为120°，爆炸产 生的热量为Q，重力加速度大小为g，空气阻力忽略不计。下列说法正确的是（ ） A. 爆炸刚结束时，乙、丙的合动量大小为2mv0 B. 三个物体到达地面时的动能不相等 C. 甲在落地的过程中，重力对甲的冲量大小为 D. 爆炸过程中释放的总能量为 【6 题答案】 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据动量守恒可知，爆炸刚结束时，乙、丙的合动量应与甲的动量等大反向，即大小为mv0， 故A 错误； B．三物块的质量相等，且乙、丙的初速度大小相等且夹角为120°，根据平行四边形定则可知，乙、丙的 动量大小与乙、丙两速度合成后的动量大小相同， 因此三个物块初速度大小均相等，初动能相等，三个物体到达地面时重力做功相等，则末动能相等，故B 错误； C．甲在落地的过程中，设用时为t，则有 重力对甲的冲量大小 解得 故C 正确； D．结合以上分析，三个物块初速度大小和初动能均相同，爆炸过程中释放的总能量即三个物块初动能之 和加上爆炸产生的热量为Q，即大于 ，故D 错误。 故选C。 二、选择题：本题共4 小题，每小题5 分，共20 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5 分，选对但不全的得3 分，有选错的得0 分。 7. 如图甲所示，带正电的小球以一定的初速度 竖直向上抛出，能够达到的最大高度为 ，所用的时间为 。若加上垂直纸面向里的匀强磁场（如图乙所示），且保持初速度仍为 竖直向上抛出，小球上升的最 大高度为 ，所用的时间为 。若加上水平向右的匀强电场（如图丙所示），且保持初速度仍为 竖直 向上抛出，小球上升的最大高度为 ，所用的时间为 。不计空气阻力，则（ ） A. 一定有 B. 一定有 C. 一定有 D. 与 无法比较 【7 题答案】 【答案】AC 【解析】 【详解】A．小球以一定的初速度 竖直向上抛出，能够达到的最大高度为 加上水平向右的匀强电场时，竖直方向仍只受重力，能够达到的最大高度为 A 正确； B．图甲小球做竖直上抛运动，上升过程所用时间为 图丙小球在匀强电场中，竖直方向仍做加速度为 的匀减速运动，上升过程所用时间为 B 错误； C．图乙加上垂直纸面向里的匀强磁场，洛伦兹力不做功，但洛伦兹力使小球发生偏转，使得小球在最高 点具有一定的水平速度 ，根据动能定理可得 可得 C 正确； D．图乙加上垂直纸面向里的匀强磁场，小球受到重力和洛伦兹力，洛伦兹力使小球发生偏转，且洛伦兹 力竖直方向的分力向下，可知小球在竖直方向减速的平均加速度大于重力加速度，故有 D 错误； 故选AC。 8. 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 ，定值电阻 接在原线圈所在的回路 中，电阻与电动机 串联接在副线圈两端，电动机 的内阻 。电阻 是由某种金属氧化物制成 的导体，实验研究表明通过它的电流的有效值 与它两端电压的有效值 遵循的关系为 ，其中系数 。已知电动机正常工作时，其热功率为 ，电动机 两端的电压是 电阻 两端电压的 倍，下列说法正确的是（ ） A. 电动机正常工作时的电流为 B. 两端的电压为 C. 定值电阻 两端的电压为 D. 变压器原线圈两端的电压为 【8 题答案】 【答案】AD 【解析】 【详解】A．设电动机正常工作时的电流为 ，则有 解得 A 正确； B．根据 可得 两端的电压为 B 错误； C．假设原线圈的电流为 ，根据 解得 则定值电阻 两端的电压为 C 错误； D．副线圈两端电压为 根据 可得变压器原线圈两端的电压为 D 正确； 故选AD。 9. 如图所示，半径为L 的四分之一光滑绝缘圆弧槽AB 竖直固定在水平地面上方，滑槽B 端的切线与水平 地面平行，整个系统处在竖直向下、电场强度为E 的匀强电场中。一质量为m、电荷量为+q 的小球（重力 不计）从A 点由静止沿圆弧槽滑下，至B 点后水平飞出，落在地面的C 点。已知B、C 两点的高度差等于 圆弧槽的半径，下列说法正确的是（ ） A. 小球从B 点运动到C 点，速度在水平方向和竖直方向的分量都发生变化 B. 小球从A 点运动到C 点，电势能的变化量为-2EqL C. 小球从B 运动点到C 点，水平位移大小为2L D. 小球从B 点到C 点，电场力的平均功率为 【9 题答案】 【答案】BC 【解析】 【详解】A．小球从B 点运动到C 点过程，水平方向不受力的作用，速度在水平方向的分量不变，故A 错 误； B．小球从A 点运动到C 点过程，电场力做功 电场力做正功，则电势能的变化量为-2EqL，故B 正确； C．小球由A 到B 过程，根据动能定理 由B 到C，做类平抛运动，有 解得 故C 正确； D．小球从B 点到C 点，电场力的平均功率 故D 错误。 故选BC。 10. 如图所示，间距为L、足够长的光滑金属导轨竖直固定放置，导轨的上端接有阻值为R 的定值电阻，磁 感应强度大小为B 的匀强磁场垂直导轨向里。质量为m、电阻为R 的导体棒垂直导轨放置。当导体棒处在 位置1 时获得一个初动能2mgL，使其竖直向上运动，当导体棒运动到位置2 时速度正好为零，位置1、2 的高度差为L。接着导体棒向下运动，当运动到位置3 时正好做匀速运动。导轨、导线的电阻均忽略不计， 在运动过程中导体棒始终与导轨保持垂直且良好接触，已知重力加速度大小为g。下列说法正确的是（ ） A. 导体棒从位置1 刚向上运动时的加速度大小小于g B. 导体棒从位置1 上升到位置2 定值电阻产生的焦耳热为0.5mgL C. 导体棒运动到位置3 时的速度大小为 D. 若位置2、3 的高度差为h，则导体棒从位置2 运动到3 的过程中，流过导体棒某一横截面的电荷量为 【10 题答案】 【答案】BD 【解析】 【详解】A．导体棒从位置1 刚向上运动时，导体棒受到向下的安培力，即 导体棒从位置1 刚向上运动时的加速度大小大于g，A 错误； B．由能量守恒可得 导体棒从位置1 上升到位置2 定值电阻产生的焦耳热为0.5mgL，B 正确； C．导体棒运动到位置3 时正好做匀速运动 求得 C 错误； D．根据 流过导体棒某一横截面的电荷量为 ，D 正确． 故选BD。 三、非选择题：共66 分。第11～15 题为必考题，每道试题考生都必须作答。第16～17 题为选考题，考生根据要求作答。 （一）必考题：共51 分。 11. 某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证动量定理，轻质细线把直径为d 的小球悬挂在铁架台上， 球心与P 点等高，把光电门与光电计时器固定在铁架台上，其高度与M 点等高，用刻度尺测出P、M 两点 的高度差为h，用螺旋测微器测量小球的直径d，对应的示数如图乙所示。剪断细线，小球由静止下落，测 得小球通过光电门的时间为△t，已知重力加速度大小为g，回答下列问题。 （1）乙图螺旋测微器所示的小球的直径d=___________mm。 （2）实验___________测量小球的质量（填“需要”或“不需要”），为了减小实验误差，P、M 两点间 的高度差要适当___________些（填“大”或“小”）。 （3）当方程式___________（用h、d、△t、g 来表示）成立时，可验证动量定理。 【11 题答案】 【答案】 ①. 6.125 . ②不需要 ③. 大 ④. 【解析】 【详解】（1）[1]由图读出，螺旋测微器所示的小球的直径 （2）[2] 验证动量定理表达式为 质量可以消去，故不需要测量质量。 [3]本实验通过用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，故小球通过光电门的时间越短误差越小，故 P、M 两点间的高度差要适当大些。 （3）[3]小球的瞬时速度表示为 下落时间表示为 即需要验证的表达式为 12. 实验小组用图甲所示的电路来测量阻值约为18Ω 的未知电阻Rx的阻值。电路中R0为定值电阻，阻值为 4Ω，V1、V2为理想电压表，S 为开关，R 为滑动变阻器，E 为电源，采用如下步骤完成实验。回答下列问 题： （1）按照图甲所示的实验原理图用笔画线代替导线将实物图补充完整。（ ） （2）实验开始之前，将滑动变阻器的滑片置于___________（填“最左端”“最右端”或“中间”）位置。 闭上开关S，改变滑动变阻器滑片的位置，记下两电压表的示数分别为U1、U2，则待测电阻的表达式为 Rx=___________（用U1、U2、R0表示）。 （3）为了减小偶然误差，多次改变滑动变阻器滑片的位置，测几组U1、U2的值，作出的U1—U2图象如图 乙所示，图象的斜率k=___________（用R0、Rx表示），可得Rx=___________Ω。 【12 题答案】 【答案】 ①. . ②最右端 ③. . ④ . ⑤20 【解析】 【详解】(1)[1] (2)[2]为了电路安全，防止电流过大，闭合开关前，将滑动变阻器的滑动触头置于最右端位置。 [3]由串联电路电流相等与欧姆定律可得 整理可得待测电阻 (3)[4]由 得 则图像的斜率 [5]结合 可得 13. 如图所示，直角三角形ABC 边界内存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B0的匀强磁场。边界EF 与 BC 平行，其间存在匀强电场。圆心为O 的圆形边界与EF 相切于G 点，且边界内存在垂直纸面向里、磁感 应强度大小为B0的匀强磁场。一带电粒子（不计重力）以大小为v0的速度从A 点沿着AB 射入磁场，正好 从D 点垂直BC 射出磁场，进入电场做直线运动，接着以大小为2v0的速度从G 点进入圆形边界内的磁场， 最后从P 点射出，射出时速度方向正好与BC 平行。已知∠A= ，∠C= ，AC 的长度及边界EF 与BC 的 间距均为d，求： （1）圆形边界的半径； （2）粒子从A 点到G 点的运动时间。 【13 题答案】 【答案】（1）2d；（2） 【解析】 【详解】（1）因为在电场中做直线运动，则出三角形磁场时速度方向垂直于BC，根据几何关系可知，在 三角形磁场中的轨迹中心为C 点，轨迹半径为 根据洛伦兹力提供向心力 在圆形磁场中，根据几何关系可知，圆形边界的半径等于轨道半径，根据洛伦兹力提供向心力 联立解得 （2）在三角形磁场中运动轨迹对应的圆心角为 ，运动时间为 由D 到G 过程，根据匀变速直线运动规律 解得 粒子从A 点到G 点的运动时间 14. 质量为m=0.1kg 的小球甲与质量均为M 的小球乙、丙静止放置在光滑的水平桌面上，且三小球在同一 直线上，三个小球的半径相同（均可视为质点）。在桌子的右侧固定I、Ⅱ两竖直挡板，如图所示。现给 小球甲一水平向右的初速度v 甲=36m/s，小球甲与小球乙碰撞后小球甲停止运动，碰撞损失的总动能为 。小球乙与小球丙碰撞后离开桌面做平抛运动，小球丙打在挡板I 的A 点处，且速度方向与 挡板的夹角为60°。小球乙打在挡板Ⅱ的B 点处，且速度方向与挡板的夹角为30°。已知A、B 两点的高度 差为 ，重力加速度g 取10m/s2，求： （1）乙、丙两小球的质量M； （2）乙、丙两小球碰撞后的速度大小。 【14 题答案】 【答案】（1）0.2kg；（2）6m/s，12m/s 【解析】 【详解】（1）甲乙碰撞过程，根据动量守恒有 根据能量守恒有 代入数据解得 （2）乙丙碰撞过程，根据动量守恒有 乙、丙两小球击中挡板时有 其中 分别为丙、乙两小球的竖直方向的速度，根据竖直方向做自由落体运动可知 联立解得 15. 如图所示，在竖直平面内有一直角坐标系xOy，第一象限内存在垂直坐标平面向外的磁场，磁感应强度 在同一横坐标下沿y 轴的正方向不变，沿x 轴正方向按照B=kx（k 为常数且大于0）的规律变化。一个质量 为m=0.4kg、电阻R=0.1Ω、边长为L=0.2m 的单匝正方形导线框abcd，初始时ad 边正好与y 轴重合，a 点 与坐标原点O 的距离为y0=0.8m，此时将导线框以大小为v0=5m/s 的速度沿与x 轴正方向成53°角斜向上抛 出，运动一段时间后速度恰好减为零，整个运动过程中导线框不转动，空气对导线框的阻力忽略不计。