【物理】北京巿第九中学2019-2020学年高二下学期期末考试试题（解析版） 18页

北京九中2019—2020学年第二学期高二期末试卷 物 理 第Ⅰ卷（共45分）‎ 一、选择题，本题共15小题，每小题3分，共45分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求。‎ ‎1.下列物理量中，属于标量的是 A. 动量 B. 磁感应强度 C. 电势 D. 加速度 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】标量只有大小，没有方向，矢量既有大小又有方向；‎ ABD．动量、磁感应强度、加速度都是既有大小又有方向，为矢量，ABD错误；‎ C．电势只有大小，没有方向，为标量，C正确。‎ 故选C。‎ ‎2.下列说法中正确的是（　　）‎ A. 布朗运动是液体分子无规则运动的反映 B. 布朗运动是液体分子的无规则运动 C. 温度越低，布朗运动越剧烈 D. 布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒分子的无规则运动 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】ABD．布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的永不停息地做无规则运动，其产生的原因是液体或气体分子对小颗粒碰撞时产生冲力的不平衡引起的，它间接证明了液体或气体分子做永不停息的无规则运动，布朗运动不是液体分子的运动，也不是固体小颗粒分子的运动，而是小颗粒的运动，A正确BD错误。‎ C．悬浮颗粒做无规则运动的剧烈程度与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，C错误。‎ 故选A。‎ ‎3.下列关于热现象的说法，正确的是（　　）‎ A. 外界对物体做功，物体内能一定增加 B. 理想气体温度升高，气体内能一定增大 C. 当两个分子间的距离小于平衡距离时，分子间只有斥力作用 D. 物体吸收热量，同时对内做功，内能可能不变 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．外界对物体做功，若同时物体向外界释放热量，则其内能不一定增大，有可能不变，或者减小，A错误；‎ B．理想气体的分子势能忽略不计，所以温度升高，分子平均动能增大，故气体内能一定增大，B正确；‎ C．当两个分子间的距离小于平衡距离时，分子之间的斥力大于引力，分子间的作用表现为斥力，C错误；‎ D．物体吸收热量，同时对内做功，根据热力学第一定律可知，内能一定增大，D错误。‎ 故选B。‎ ‎4.对于红光和紫光，下列判断正确的是（　　）‎ A. 同一种玻璃对紫光的折射率大于对红光的折射率 B. 红光的频率大于紫光的频率 C. 在真空中紫光的波长大于红光的波长 D. 红光光子能量大于紫光光子能量 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】ABC．波长越长，频率越小，在真空中红光的波长大于紫光的波长，所以红光的频率小于紫光的频率，则在同一媒质中，对紫光的折射率大于对红光的折射率，A正确BC错误；‎ D．根据可知紫光光子能量大于红光光子能量，D错误。‎ 故选A。‎ ‎5.如图所示，在蹄形磁铁两磁极间放置一阴极射线管，一束电子从A端高速射向B端，当它经过蹄形磁铁产生的磁场时，受的洛伦兹力方向（　　）‎ A. 向上 B. 向下 C. 指向N极 D. 指向S极 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】电子从阴极射向阳极，根据左手定则，磁感线穿入手心，四指指向电子运动的反方向，洛伦兹力的方向向下，则电子束向下偏转，B正确ACD错误。‎ 故选B。‎ ‎6.一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为‎4m/s。某时刻波形如图所示，下列说法正确的是（　　）‎ A. 这列波的振幅为‎4cm ‎B. 这列波的周期为1s C. 此时x=‎4m处质点沿y轴正方向运动 D. 此时x=‎4m处质点的加速度最大 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．从图中可知振幅为‎2cm，A错误；‎ B．从图中可知，故这列波的周期为 B正确；‎ C．根据“上坡下，下坡上”原则，可知此时x=‎4m处质点沿y轴负方向运动，C错误；‎ D．此时x=‎4m处质点正通过平衡位置，回复力为零，所以加速度为零，D错误。‎ 故选B。‎ ‎7.如图，弹簧振子在M、N之间做简谐运动．以平衡位置O为原点，建立Ox坐标系．若振子位于M点时开始计时，则其振动图像为（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】取向右为x轴正方向，振子运动到M点时，振子具有负方向最大位移，所以振子运动到M点时开始计时振动图象应是余弦曲线，图象应如B图所示．‎ ‎8.在圆轨道上运动的质量为m的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球半径R，地面上的重力加速度为g，则 A. 卫星运动的速度为 B. 卫星运动的周期为 C. 卫星运动的角速度为 D. 卫星运动的向心加速度为 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】黄金替代公式为 A．万有引力充当向心力，则有 解得 A错误；‎ B．万有引力充当向心力，则有 解得 B错误；‎ C．卫星运动的角速度为 C正确；‎ D．万有引力充当向心力，则有 解得 D错误。‎ 故选C。‎ ‎9.在探究超重和失重的规律时，某体重为G的同学站在压力传感器上完成一次下蹲动作.传感器和计算机相连，经计算机处理后得到的压力随时间t变化的图像可能是图中的（）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】该同学站在压力传感器上完成一次下蹲动作的过程中，先向下加速，后向下减速，其加速度先向下后向上，即先失重后超重，选项D正确.；ABC错 故选D ‎10.如图所示是轿车常用的千斤顶，当摇动把手时，螺纹轴就能迫使千斤顶的两臂靠拢，从而将汽车顶起。若车轮刚被顶起时汽车对千斤顶的压力为1.0×105‎ N，此时千斤顶两臂间的夹角为120°。则下列判断正确的是 A. 此时千斤顶每臂受到的压力均为5.0×104N B. 此时千斤顶对汽车的支持力为5.0×104N C. 若继续摇动把手，将汽车顶起，千斤顶每臂受到的压力将增大 D. 若继续摇动把手，将汽车顶起，千斤顶每臂受到的压力将减小 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．将汽车对千斤顶的压力F分解沿两臂的两个分力F1，根据对称性可知，两臂受到的压力大小相等 力的合成与分解可得 解得 所以此时两臂受到的压力大小均为1.0×105N，AB错误；‎ CD．继续摇动把手，两臂靠拢，夹角减小，由 分析可知，F不变，当减小时，增大，F1减小，C错误D正确。‎ 故选D。‎ ‎11.如图所示，一块长度为a、宽度为b、厚度为d的金属导体，当加有与侧面垂直的匀强磁场B，且通以图示方向的电流I时，用电压表测得导体上、下表面MN间电压为U。已知自由电子的电量为e。下列说法正确的是（　　）‎ A. M板比N板电势高 B. 导体单位体积内自由电子数越多，电压表的示数越大 C. 导体中自由电子定向移动的速度为 D. 导体单位体积内的自由电子数为 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．如图，电流方向向右，电子定向移动方向向左，根据左手定则判断可知，电子所受的洛伦兹力方向：向上，则M积累了电子，MN之间产生向上的电场，所以M板比N板电势低，A错误；‎ B．电子定向移动相当长度为d的导体切割磁感线产生感应电动势，电压表的读数U等于感应电动势E，则有 ‎，‎ 可见，电压表的示数与导体单位体积内自由电子数无关。B错误；‎ C．由 得自由电子定向移动的速度为 C正确；‎ D．电流的微观表达式是 则导体单位体积内的自由电子数 ‎，，‎ 代入得 D错误。‎ 故选C。‎ ‎12.将一直导线垂直于磁场方向放置在磁场中．当导线中没有电流时，磁场对导线没有力的作用；当导线通有电流时，磁场对导线有力的作用．由此可猜想：磁场对运动电荷有力的作用．猜想的主要依据是（ ）‎ A. 磁场是由运动电荷产生的 B. 导线中存在正电荷和负电荷 C. 电流是电荷定向运动形成的 D. 导线中存在可以自由移动的电荷 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据安培力与洛伦兹力的关系以及对安培力的微观解释分析解答即可．‎ ‎【详解】根据电流形成的条件可知，电流是电荷定向运动形成的．当导线中没有电流时，即导线中没有做定向移动的电荷，此时磁场对导线没有力的作用；当导线通有电流时，导线内的自由电荷做定向移动，由于磁场对导线有力的作用，则说明了磁场对运动电荷有力的作用．故C正确，ABD错误；故选C．‎ ‎【点睛】本题难度不大是一道基础题，知道洛伦兹力与安培力之间的关系，以及电流的微观意义即可正确解题．‎ ‎13.如图所示的U-I图像中，直线I为某电源的路端电压与电流的关系，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图像可知（　　）‎ A. R的阻值为2.5Ω B. 电源电动势3V，内阻为0.5Ω C. 电源的输出功率为3.0W D. 电源内部消耗功率为1.5W ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由图象Ⅱ可知，外电阻 A错误；‎ B．根据，由图象Ⅰ可知，电源电动势E=3.0V，短路电流I短=‎2.0A，电源内阻 B错误；‎ C．由两图象的交点坐标，可得电源的路端电压为1.5V，干路电流为‎1.0A，电源的输出功率为 P=UI=1.5×1.0=1.5W C错误；‎ D．由两图象的交点坐标，流过电阻的电流为‎1.0A，电源内部消耗的功率为 D正确。故选D。‎ ‎14.“蛟龙号”是我国首台自主研制的作业型深海载人潜水器，它是目前世界上下潜能力最强的潜水器．假设某次海试活动中，“蛟龙号”完成海底任务后竖直上浮，从上浮速度为v时开始计时，此后“蛟龙号”匀减速上浮，经过时间t，上浮到海面，速度恰好减为零．则“蚊龙号”在时刻距离海平面的深度为（）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】蛟龙号上浮时的加速度大小为：‎ 根据逆向思维，可知蛟龙号在t0时刻距离海平面的深度为：‎ ‎；‎ A．，与结论不相符，选项A错误；B． ，与结论不相符，选项B错误；‎ C．，与结论不相符，选项C错误；D．，与结论相符，选项D正确；‎ ‎15.如图，将铜片悬挂在电磁铁的两极间，形成一个摆。在电磁铁线圈未通电时，铜片可以自由摆动，忽略空气阻力及转轴摩擦的作用。当电磁铁通电后，电磁铁两极间可视为匀强磁场，忽略磁场边缘效应。关于通电后铜片的摆动过程，以下正确的是（　　）‎ A. 由于铜片不会受到磁铁的吸引，所以铜片向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度 B. 铜片从进入磁场到离开磁场的过程中，铜片一直减速 C. 铜片在进入和离开磁场时，由于电磁感应，均有感应电流产生 D. 铜片进入磁场的过程是机械能转化为电能的过程，离开磁场的过程是电能转化为机械能的过程 ‎【答案】C ‎【解析】AC．由楞次定律知，铜片在进入磁场和离开磁场的过程中穿过铜片的磁通量发生变化，产生感应电流，铜片的一部分机械能转化为内能，由能量守恒定律知铜片向右穿过磁场后不能摆至原来的高度，故A错误，C正确；‎ B．铜片进入磁场的过程中由感应电流，感应电流会阻碍铜片的相对运动，但由于在铜片进入磁场区域时，还受到重力和杆的拉力，不知道合力的情况，所以不能判断出铜片是否做减速运动，故B错误；‎ D．铜片进入磁场的过程是机械能转化为电能的过程，离开磁场的过程也是机械能转化为电能的过程，故D错误。‎ 故选C。‎ 第Ⅱ卷（非机读卷 共55分）‎ 二、填空题。（本题共1道大题，共18分。）‎ ‎16.用如图1所示装置研究平抛运动．将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上．钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上．由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点．移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点．‎ ‎（1）下列实验条件必须满足的有____________．‎ A．斜槽轨道光滑 B．斜槽轨道末段水平 C．挡板高度等间距变化 D．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球 ‎（2）为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系．‎ a．取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的________（选填“最上端”、“最下端”或者“球心”）对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时______（选填“需要”或者“不需要”）y轴与重锤线平行．‎ b．若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图2所示，在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，则______（选填“大于”、“等于”或者“小于”）．可求得钢球平抛的初速度大小为____________（已知当地重力加速度为g，结果用上述字母表示）．‎ ‎（3）为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是____________．‎ A．从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹 B．用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平抛运动轨迹 ‎ C．将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹 ‎（4）伽利略曾研究过平抛运动，他推断：从同一炮台水平发射的炮弹，如果不受空气阻力，不论它们能射多远，在空中飞行的时间都一样．这实际上揭示了平抛物体_________．‎ A．在水平方向上做匀速直线运动 B．在竖直方向上做自由落体运动 C．在下落过程中机械能守恒 ‎（5）牛顿设想，把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点就一次比一次远，如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星．‎ 同样是受地球引力，随着抛出速度增大，物体会从做平抛运动逐渐变为做圆周运动，请分析原因．‎ ‎___________________________‎ ‎【答案】 (1). BD (2). 球心 需要 大于 (3). AB (4). B ‎(5). 利用平抛运动的轨迹的抛物线和圆周运动知识证明即可 ‎【解析】根据平抛运动的规律：水平方向匀速直线运动，竖直方向自由落体运动解答．‎ ‎(1)本实验中要保证小球飞出斜槽末端时的速度为水平，即小球做平抛运动，且每次飞出时的速度应相同，所以只要每次将小球从斜槽上同一位置由静止释放即可，故BD正确；‎ ‎(2)a.平抛运动起始点应为钢球静置于Q点时，钢球的球心对应纸上的位置，由于平抛运动在竖直方向做自由落体运动，所以在确定y轴时需要y轴与重锤线平行；‎ b.由初速度为零的匀加速直线运动规律即在相等时间间隔内所通过的位移之比为可知，由于A点不是抛出点，所以；设AB，BC间所用的时间为T，竖直方向有：，水平方向有：，联立解得：；‎ ‎(3)A项：细管A始终在水面之下，B就会喷出稳定的细水柱，故可行．A正确 B项：用频闪照相在同一底片上记录小球不同时刻的位置即平抛运动的轨迹上的点，平滑连接在一起即为平抛运动轨迹，所以此方案可行；‎ C项：将铅笔垂直于竖直的白板放轩，以一定初速度水平抛出，笔尖与白纸间有摩擦阻力的作用，所以铅笔作的不是平抛运动，故此方案不可行；‎ ‎(4)由平抛运动竖直方向运动可知，，时间，所以只要高度相同，时间相同，故B正确；‎ ‎(5)由平抛运动可知，竖直方向：，水平方向：，联立解得：，即抛出物体的轨迹为抛物线，当抛出的速度越大，在抛物线上某点的速度足以提供该点做圆周运动的向心力时，物体的轨迹从抛物线变为圆．‎ 三、计算题。本题共5小题，共37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。‎ ‎17.如图所示，斜面AC长L=‎1m，倾角θ=37°，CD段为与斜面平滑连接的水平地面。一个质量m=‎2kg的小物块从斜面顶端A由静止开始滑下。小物块与斜面、地面间的动摩擦因数均为μ=0.5。不计空气阻力，g=‎10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：‎ ‎(1)小物块在斜面上运动时的加速度大小a；‎ ‎(2)小物块在斜面上运动过程中克服摩擦力做的功W；‎ ‎(3)小物块在斜面上运动过程中所受重力冲量大小I。‎ ‎【答案】(1)‎2m/s2；(2)8J；(3)20N•s ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)根据牛顿第二定律 解得 ‎(2)克服摩擦力做的功 解得 ‎(3)由 ‎，‎ 解得 ‎18.如图所示，是游乐场翻滚过山车示意图，斜面轨道AC、弯曲、水平轨道CDE和半径R的竖直圆形轨道平滑连接。质量m的小车，从距水平面H高处的A点静止释放，通过最低点C后沿圆形轨道运动一周后进入弯曲、水平轨道CDE。重力加速度g，不计摩擦力和阻力。求：‎ ‎(1)若小车从A点静止释放到达圆形轨道最低点C时的速度大小；‎ ‎(2)小车在圆形轨道最高点B时轨道对小车的作用力；‎ ‎(3)为使小车通过圆形轨道的B点，相对于C点的水平面小车下落高度h需要满足的条件。‎ ‎【答案】(1)；(2)；(3)大于等于2.5R ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)不计摩擦力和阻力，小车下滑过程中机械能守恒 解得 ‎(2)设小车在圆形轨道最高点B的速度为vB，轨道对小车的作用力为N，有 由机械能守恒可得 解得 ‎(3)设小车在圆形轨道最高点B恰好不脱离轨道时的速度为v，则根据牛顿第二定律及机械能守恒定律可得 ‎，‎ 解得 h=2.5R 为使小车能通过圆形轨道的最高点B，相对于C点的水平面小车下落高度要大于等于2.5R。‎ ‎19.电磁感应式无线充电系统原理如图(a)所示，给送电线圈中通以变化的电流，就会在邻近的受电线圈中产生感应电流，从而实现充电器与用电装置之间的能量传递．某受电线圈的匝数n= 50匝，电阻r=1.0Ω，c、d两端接一阻值R=9.0Ω的电阻，当送电线圈接交变电流后，在受电线圈内产生了与线圈平面垂直的磁场，其磁通量随时间变化的规律如图(b)所示．求（结果保留2位有效数字）‎ ‎(1)t1到t2时间内，通过电阻R的电荷量；‎ ‎(2)在一个周期内，电阻R产生的热量．‎ ‎【答案】(1) (2) ‎ ‎【解析】‎ ‎(1)受电线圈中产生感应电动势的平均值 ‎ 通过电阻的电流的平均值 ‎ 通过电阻的电荷量 ‎ 由图b知，在t1到t2的时间内 ‎ 解得：；‎ ‎(2)由图b知 ‎ 又 ‎ 受电线圈中产生的电动势的最大值 ‎ 线圈中的感应电流的最大值 ‎ 通过电阻的电流的有效值 ‎ 电阻在一个周期内产生的热量 ‎ 解得：．‎ ‎20.有一条横截面积S的铜导线，已知铜的密度ρ，铜的摩尔质量M，阿伏加德罗常数NA，电子的电量e。通过电流时可以认为导线中每个铜原子贡献一个自由电子，且将自由电子定向移动视作匀速直线运动，运动速率为v。求：‎ ‎(1)长度为L的此铜导线中铜原子的数量N；‎ ‎(2)单位体积的铜导线中自由电子的数量n；‎ ‎(3)若铜导线通过的电流为I，根据电流的定义式证明I=nevS。‎ ‎【答案】(1)；(2)；(3)见解析 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)长度为L的此铜导线质量为 物质的量为 铜导线中铜原子的数量 ‎(2)导线中每个铜原子贡献一个自由电子，长度为L的此铜导线中自由电子的数量 单位体积的铜导线中自由电子的数量 ‎(3)自由电子定向移动视作匀速直线运动，时间内通过铜导线横截面自由电子的数量为 根据电流定义式 ‎21.如图所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面的方向射入偏转电场，并从另一侧射出．已知电子质量为m，电荷量为e，加速电场电压为U0．偏转电场可看作匀强电场，极板间电压为U，极板长度为L，板间距为d．‎ ‎(1)忽略电子所受重力，求电子射入偏转电场时的初速度v0和从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离Δy；‎ ‎(2)分析物理量的数量级，是解决物理问题的常用方法．在解决（1）问时忽略了电子所受重力，请利用下列数据分析说明其原因．已知，，，，．‎ ‎(3)极板间既有静电场也有重力场．电势反映了静电场各点的能的性质，请写出电势的定义式．类比电势的定义方法，在重力场中建立“重力势”的概念，并简要说明电势和“重力势”的共同特点．‎ ‎【答案】(1) (2)由于F远大于G，因此不需要考虑电子所受重力 (3) 电势和重力势都是反映场的能的性质的物理量，仅由场自身的因素决定.‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)根据动能定理，有 则电子射入偏转电场的初速度 在偏转电场中，电子的运动时间 偏转距离 ‎(2)考虑电子所受重力和电场力数量级，有 重力 电场力 由于，因此不需要考虑电子所受重力 ‎(3)电场中某点电势定义为电荷在该点的电势能与其电荷量q的比值，即 由于重力做功与路径无关，可以类比静电场电势的定义，将重力场中物体在某点的重力势能与其质量m的比值，叫做“重力势”，即 电势和重力势都是反映场的能的性质的物理量，仅由场自身的因素决定