江苏省扬州市2021-2022学年高二下学期期末模拟考试物理试题（Word版含答案）

扬州市2021-2022学年高二下学期期末模拟考试物理试题
一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分，每题只有一个选项最符合题意
1．如图，当电键K断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合上电键，调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零。由此可知阴极材料的逸出功为（　　）
A．1.9eV B．0.6eV C．2.5eV D．3.1eV
2.如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是(　　)
A．棒中的电流变大，θ角变大
B．两悬线等长变短，θ角变小
C．金属棒质量变大，θ角变大
D．磁感应强度变大，θ角变小
3.某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示，r为定值电阻，当汽车启动时，开关S闭合，则（　　）
A．车灯变亮
B．电阻r两端电压变小
C．待稳定后，若灯L1的灯丝烧断，车灯L2变亮
D．待稳定后，若开关S断开，电源的总功率变大
4．氢原子能级如图所示，已知可见光光子的能量在1.61~3.10 eV范围内，则下列说法正确的是（　　）
A．氢原子能量状态由n=2能级跃迁到n=1能级，放出的光子为可见光
B．一个氢原子处于n=4能级时，向低能级跃迁能发出6种不同频率的光子
C．处于基态的氢原子电离需要释放13.6 eV的能量
D．氢原子处于n=2能级时，可吸收2.86 eV能量的光子跃迁到高能级
5.如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场，经过Δt时间从C点射出磁场，OC与OB成60°.现将带电粒子的速度变为，仍从A点沿原方向射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为(　　)
A.Δt B．2Δt
C.Δt D．3Δt
6.中子n、质子p、氘核D的质量分别为mn、mP、mD。现用光子能量为E的射线照射静止氘核使之分解，反应的方程为，若分解后中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是（　　）
A． B．
C． D．
7．甲、乙两个圆柱形容器盛有相同深度的液体，放置于水平桌面上，如图7所示．甲、乙两容器的底面积分别为S1和S2，且2S1=3S2．甲容器中液体的密度为ρ1，液体对容器底产生的压强为p1．乙容器中液体的密度为ρ2，液体对容器底产生的压强为p2，且p2=2p1．将A球浸在甲容器的液体中，B球浸在乙容器的液体中，两容器中均无液体溢出．液体静止后，甲、乙两容器底受到液体的压力相等，A、B两球所受浮力分别为F1和F2．则下列判断正确的是（ ）
A．F1＞F2，ρ1＜ρ2 B．F1 = F2，ρ1＜ρ2
C．F1＜F2，ρ1＞ρ2 D．F1＜F2，ρ1＜ρ2
8.一定质量的理想气体经历一系列状态变化，其p－图线如图所示，变化顺序由a→b→c→d→a，图中ab线段延长线过坐标原点，cd线段与p轴垂直，da线段与轴垂直．气体在此状态变化过程中(　　)
A．a→b，压强减小、温度不变、体积增大
B．b→c，压强增大、温度降低、体积减小
C．c→d，压强不变、温度升高、体积减小
D．d→a，压强减小、温度升高、体积不变
9.如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上(与纸面平行)，磁场方向垂直于纸面向里．三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等，质量分别为ma、mb、mc.已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动．下列选项正确的是(　　)
A．ma>mb>mc　　　　　　　 B．mb>ma>mc
C．mc>ma>mb D．mc>mb>ma
10.平面OM和平面ON之间的夹角为30°，其横截面(纸面)如图所示，平面OM上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外．一带电粒子的质量为m，电荷量为q(q>0)．粒子沿纸面以大小为v的速度从OM的某点向左上方射入磁场，速度与OM成30°角．已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点，并从OM上另一点射出磁场．不计重力．粒子离开磁场的出射点到两平面交线O的距离为(　　)
A.　　　　　　　　　 B.
C. D.
二、非选择题：共5题，共60分。其中第12题~第15题解答时请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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
11.测定一节干电池的电动势和内阻,除待测干电池(电动势约为1.5 V,内阻约为1 Ω)、必要的开关与导线外,另可供选择的实验器材如下:
A.电流表(量程为3 mA,内阻为10 Ω);
B.电流表(量程为0.6 A,内阻未知);
C.滑动变阻器R1(最大阻值为20 Ω,额定电流为3 A);
D.滑动变阻器R2(最大阻值为200 Ω,额定电流为1 A);
E.定值电阻R0(阻值为990 Ω)。
(1)请你设计一种测量方案,为操作方便且能准确测量,滑动变阻器应选　　　　(填器材前的字母代号),并在下面虚线框中画出实验电路图。
甲
(2)图甲为某同学根据测量数据绘出的I1-I2图线,则由图线可得被测电池的电动势E=　　　　V(结果保留3位有效数字),内阻r=　　　　Ω(结果保留2位有效数字)。
12.如图所示，空间中存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小E＝5 N/C，同时存在着水平方向的匀强磁场，其方向与电场方向垂直，磁感应强度大小B＝0.5 T．有一带正电的小球，质量m＝1.0×10－6 kg，电荷量q＝2×10－6 C，正以速度v在图示的竖直面内做匀速直线运动，当经过P点时撤掉磁场(不考虑磁场消失引起的电磁感应现象)，取g＝10 m/s2.求：
(1)小球做匀速直线运动的速度v的大小和方向；
(2)从撤掉磁场到小球再次穿过P点所在的这条电场线经历的时间t.
13.如图所示，某玻璃砖的截面由半圆和等腰直角三角形ABC组成， AC是半圆的直径，AC长为d，一束单色光照射在圆弧面上的D点，入射角为60°，折射光线刚好照射在AB边的中点E，折射光线在AB面上的入射角为45°，光在真空中传播速度为c，求：
（1）玻璃砖对单色光的折射率；
（2）光在玻璃砖中传播的时间（不考虑光在圆弧面上的反射）。
14.如图所示的狭长区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，区域的左、右两边界均沿竖直方向，磁场左、右两边界之间的距离为L，磁感应强度的大小为B.某种质量为m、电荷量为q的带正电粒子从左边界上的P点以水平向右的初速度进入磁场区域，该粒子从磁场的右边界飞出，飞出时速度方向与右边界的夹角为30°.不计粒子的重力．求：
(1)该粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径；
(2)该粒子的运动速率；
(3)该粒子在磁场中运动的时间．
15.如图所示，坐标系xOy在竖直平面内，x轴沿水平方向．x＞0的区域有垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B1；第三象限同时存在着垂直于坐标平面向外的匀强磁场和竖直向上的匀强电场，磁感应强度大小为B2，电场强度大小为E．x＞0的区域固定一与x轴成θ=30°角的绝缘细杆．一穿在细杆上的带电小球a沿细杆匀速滑下，从N点恰能沿圆周轨道运动到x轴上的Q点,且速度方向垂直于x轴．已知Q点到坐标原点O的距离为 ，重力加速度为g，，．空气阻力忽略不计，求：
(1)带电小球a的电性及其比荷；
(2)带电小球a与绝缘细杆的动摩擦因数μ；
(3)当带电小球a刚离开N点时，从y轴正半轴距原点O为的P点（图中未画出）以某一初速度平抛一个不带电的绝缘小球b，b球刚好运动到x轴与向上运动的a球相碰，则b球的初速度为多大？
1.【答案】A
【解析】
根据爱因斯坦光电效应方程
电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零所以
联立解得
故BCD错误，A正确。
故选A。
2.【答案】A
【解析】金属棒MN受力分析及其侧视图如图所示，由平衡条件可知F安＝mgtan θ，而F安＝BIL，即BIL＝mgtan θ，则I↑ θ↑，m↑ θ↓，B↑ θ↑，故A正确，C、D错误．θ角与悬线长度无关，B错误．
3.【答案】C
【解析】
AB．开关S闭合时，外电路电阻减小，总电阻减小，总电流变大，则电源内阻以及电阻r的电压变大，则车灯两端电压减小，车灯变暗，选项AB错误；
C．待稳定后，若灯L1的灯丝烧断，则外电阻变大，总电流减小，电源内阻和电阻r的电压减小，路端电压变大，则车灯L2电压变大，亮度变亮，选项C正确；
D．待稳定后，若开关S断开，外电阻变大，总电流变小，电源的总功率P=IE变小，选项D错误。
故选C。
4.【答案】D
【解析】
A．根据，由n = 2能级跃到n = 1能级产生的光子能量为
大于可见光的能量范围（1.61~3.10 eV），故放出的光子不是可见光，故A错误；
B．大量处于n = 4能级的激发态氢原子向低能级跃迁时，能产生种不同频率的光子，但一个氢原子最多只能产生三种频率的光子，故B错误；
C．处于基态的氢原子电离需要吸收13.6eV的能量，而不是释放能量，故C错误；
D．电子处于n = 2能级吸收能量为2.86eV的光子，能量变为-0.54eV，即将跃迁到n = 5能级，故D正确。
故选D。
5.【答案】B
【解析】带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，据牛顿第二定律有qvB＝m，解得粒子第一次通过磁场区时的半径为r＝，圆弧AC所对应的圆心角∠AO′C＝60°，经历的时间为Δt＝T(T为粒子在匀强磁场中运动周期、大小为T＝，与粒子速度大小无关)；当粒子速度减小为后，根据r＝知其在磁场中的轨道半径变为，粒子将从D点射出，根据图中几何关系得圆弧AD所对应的圆心角∠AO″D＝120°，经历的时间为Δt′＝T＝2Δt.由此可知本题正确选项只有B.
6.【答案】A
【解析】
ABCD．因质量亏损产生的能量为
设质子、中子的动能为Ek，根据能量守恒有
由以上两式联立可得
故A正确，BCD错误。
故选A。
7.【答案】A
【解析】由p2=2p1得，p1：p2=1：2，则ρ1gh1：ρ2gh2=1：2，因为h1=h2，所以ρ1：ρ2=1：2，则ρ1＜ρ2；由2S1=3S2得，S1：S2=3：2，因为S1：S2=3：2，p1：p2=1：2，所以液体对容器底的压力之比：F甲：F乙=p1S1：p2S2=3：4，则F甲＜F乙，当小球放入液体中后，受到的浮力：F浮=ρ液gV排，液体对容器底增大的压力：△F=△PS=ρ液g△hS，其中，V排=△hS，所以小球放入液体中后受到的浮力等于液体对容器底增大的压力，由于液体静止后，甲、乙两容器底受到液体的压力相等，即F甲′=F乙′，所以液体对容器底增大的压力F甲′-F甲＞F乙′-F乙，即A球受到的浮力大于B球受到的浮力，因此F1＞F2．故选A．
8.【答案】A
【解析】A. 由图象可知，a→b过程，气体压强减小而体积增大，气体的压强与体积倒数成正比，则压强与体积成反比，气体发生的是等温变化，故A正确；
B. 由理想气体状态方程可知：
由图示可知，连接Ob的直线的斜率小，所以b的温度小，b→c过程温度升高，由图还可知，同时压强增大，且体积也增大．故B错误；
C. 由图象可知，c→d过程，气体压强P不变而体积V变小，由理想气体状态方程可知，气体温度降低，故C错误；
D. 由图象可知，d→a过程，气体体积V不变，压强P变小，由由理想气体状态方程可知，气体温度降低，故D错误。
故选A．
9.【答案】B
【解析】　该空间区域为匀强电场、匀强磁场和重力场的叠加场，a在纸面内做匀速圆周运动，可知其重力与所受到的电场力平衡，洛伦兹力提供其做匀速圆周运动的向心力，有mag＝qE，解得ma＝.b在纸面内向右做匀速直线运动，由左手定则可判断出其所受洛伦兹力方向竖直向上，可知mbg＝qE＋qvbB，解得mb＝＋.c在纸面内向左做匀速直线运动，由左手定则可判断出其所受洛伦兹力方向竖直向下，可知mcg＋qvcB＝qE，解得mc＝－.综上所述，可知mb>ma>mc，选项B正确．
10.【答案】D
【解析】根据题意画出带电粒子的运动轨迹，粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点，故轨迹与ON相切，粒子出磁场的位置与切点的连线是粒子做圆周运动的直径，大小为，根据几何知识可知，粒子离开磁场的出射点到两平面交线O的距离为d＝＝，选项D正确．
11.【答案】(1)C　如图乙所示
乙
(2)1.48(1.46~1.50均可)　0.85(0.82~0.88均可)
【解析】(1)测量电阻常用伏安法,但提供的实验器材缺少电压表,可用已知内阻的电流表与定值电阻器R0串联后改装而成,改装成的电压表内阻为1 kΩ,量程为3 V。由于电源内阻很小,测量时电流表应采用外接法;为操作方便并减小误差,滑动变阻器应使用限流式接法,选择20 Ω的R1即可。电路图如图乙所示。
(2)根据闭合电路欧姆定律有I1(RA1+R0)=E-I2r,即I1=-I2,图线斜率为I2的系数,则有
=,解得r=0.85 Ω;延长图线与纵轴相交,读出纵截距即得电源电动势E=1000I1=1.48 V,或取图线中的特殊坐标值(0.15 A,1.35×10-3A)代入第一式求得E=I1(RA1+R0)+I2r=1.50 V。
12.【答案】(1)20 m/s　与电场E的方向之间的夹角为60°斜向上　(2)3.5 s
【解析】：(1)小球匀速直线运动时受力如图，其所受的三个力在同一平面内，合力为零，有qvB＝①
代入数据解得v＝20 m/s②
速度v的方向与电场E的方向之间的夹角满足
tan θ＝③
代入数据解得tan θ＝
则θ＝60°.④
(2)撤去磁场，小球在重力与电场力的合力作用下做类平抛运动，设其加速度为a，有
a＝⑤
设撤去磁场后小球在初速度方向上的分位移为x，有
x＝vt⑥
设小球在重力与电场力的合力方向上分位移为y，有
y＝at2⑦
a与mg的夹角和v与E的夹角相同，均为θ，又
tan θ＝⑧
联立④⑤⑥⑦⑧式，代入数据解得
t＝2 s＝3.5 s⑨
13.【答案】（1） （2）
【解析】（1）折射光线在AB面上的入射角为45°，则DE⊥AC，由几何关系可知，AO与DE的交点M到A的距离等于到O的距离，如图
则有
设光线在D点的入射角和折射角分别为i和r，由几何关系可得
因此折射角为r=30°
由折射定律，可得玻璃砖对单色光的折射率为
（2）由公式，可得
可知光在AB界面处发生全反射，结合入射角等于反射角的关系以及几何关系可知，光恰好到达BC的中点，而且到达BC界面处仍然发生全反射，光在玻璃砖内的光路如图，则光在玻璃砖内的路程为
光在玻璃砖内的传播速度为
则光在玻璃砖中传播的时间为
联立方程，解得
14.【答案】(1)L　(2)　(3)
【解析】(1)作出粒子的运动轨迹如图所示，O为圆心，半径为R.由图中几何关系可得
L＝Rsin 60°
解得R＝L.
(2)粒子受到的洛伦兹力提供向心力，有
qvB＝m
解得v＝.
(3)粒子做圆周运动的周期T＝
由几何关系可知，轨迹对应的圆心角为60°，则粒子在磁场中运动的时间为t＝T＝T＝.
15.【答案】(1) (2) (3)
【解析】（1）由带电小球在第三象限内做匀速圆周运动可得：带电小球带正电，且mg=qE，
解得：
（2）带电小球从N点运动到Q点的过程中，有：
由几何关系有：
联解得：
带电小球在杆上匀速时，由平衡条件有：mgsinθ=μ（qvB1-mgcosθ）
解得：
（3）带电小球在第三象限内做匀速圆周运动的周期：
带电小球第一次在第二象限竖直上下运动的总时间为：
绝缘小球b平抛运动垤x轴上的时间为：
两球相碰有：
联解得：n=1
设绝缘小球b平抛的初速度为v0，则：
解得：