河南省名校联盟2021-2022学年高二（下）期中物理试题（原卷版）

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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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。 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。 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。 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。 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。已 知sin53°=0.8，cos53°=0.6，重力加速度g 取10m/s2，求： （1）当导线框速度为零时，导线框a 点的纵坐标和此过程导线框产生的焦耳热； （2）t=0.5s 时导线框的速度大小； （3）若k=10T/m，当导线框在水平方向的分速度为vx=2m/s 时，导线框在水平方向的加速度大小。 （二）选考题：共15 分。考生从16 题和17 题任选一题作答。如果多做，则按第一题计分。 16. 下列说法正确的是（ ） A. 热量不能自发地从低温物体传到高温物体 B. 当两个分子间的距离等于r0（平衡位置间距）时，分子力等于零，分子势能为负值 C. 干纸巾的一角浸入水中，水会沿着纸巾上升，纸巾变湿，这是浸润现象 D. 某种物质的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则分子体积一定为 E. 饱和汽压与体积无关，只与温度有关，温度越低饱和汽压越低 17. 如图甲所示，一支粗细均匀的玻璃管开口向下竖直放置，一段长度为 =20cm 的理想气体被长度为h1 的水银柱封闭在玻璃管内，水银柱的下端面正好在管口，气体的温度为T1。缓慢地旋转玻璃管并缓慢改变 气体温度（水银不外漏），让其开口向上竖直放置，如图乙所示，稳定时水银柱的上端面与管口的距离为 Δh1=4cm，气体的温度为T2=460K。向玻璃管内缓慢地添加长度为Δh2=8cm 的水银，稳定时水银柱的端面 正好在管口，如图丙所示，气体的温度恢复为T1。已知大气压强p0=76cmHg，求： （1）玻璃管开口向下时，玻璃管内水银柱的高度h1； （2）玻璃管开口向下时，被封闭理想气体的 温度T1。 18. 一列简谐横波沿x 轴正方向传播，t=0 时刻波源从坐标原点处开始振动，如图甲所示是波在t=0.6s 时的 部分波动图象。如图乙所示是这列波上x=1.4m 处的质点从t=0.7s 时刻开始振动的图象，下列说法正确的是 （ ） A. 波源的起振方向向上 B. t=0.6s 时，x=0.2m 处的质点处在波谷 C. 波的振动频率为f=5Hz D. 波源的振动方程为y= （cm） E. t=1.1s 时间内，x=0.6m 处的质点的路程为200cm 19. 隐身技术中要用到一种材料——负折射率材料，光在这种介质表面折射时，折射光线与入射光线分布 在法线的同一侧，折射角取负值，折射率也取负值，折射率的公式为 （i、r 分别是 入射光线、折射光线与法线的夹角）。如图所示的是某种负折射率材料的截面图，已知∠C=15°， ∠B=90°，边长AB=4 L。某种颜色的光从AB 边的中点D 射入，入射光线1 在AB 边的入射角为 ，折射 光线2 在AB 边的折射角为β=45°，在AC 边的入射角为θ，出射光线3 在AC 边的出射角为r，已知 α+θ=90°，sin75°= ，求： （1）此种材料的折射率n 和sinr 的值； （2）光线2 在材料中的传播距离。