江苏省镇江市部分中学2021-2022学年高二下学期期末模拟考试物理试题（Word版含答案）

镇江市部分中学2021-2022学年高二下学期物理期末模拟考试
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.“嫦娥五号”中有一块“核电池”，在月夜期间提供电能的同时还能提供一定能量用于舱内温度控制。“核电池”利用了的衰变，衰变方程为，下列说法正确的是（　　）
A．比的中子数少2个
B．在月球上衰变得比在地球上快些
C．一个衰变为释放的核能为
D．发生的是衰变，射线具有极强的穿透能力可用于金属探伤
2.利用如图所示的电路研究光电效应现象，滑片P的位置在O点的正上方。已知入射光的频率大于阴极K的截止频率，且光的强度较大，则（　　）
A．减弱入射光的强度，遏止电压变小
B．P不移动时，微安表的示数为零
C．P向a端移动，微安表的示数增大
D．P向b端移动，光电子到达阳极A的最大动能增大
3.如图所示,a、b、c为三只完全相同的灯泡,L为有电阻的电感线圈(线圈电阻小于灯泡电阻),电源内阻不计。下列判断正确的是(　　)。
A.S闭合的瞬间,a灯比b、c两灯亮,但b、c两灯亮度相同
B.S闭合足够长时间后,a、c两灯亮度相同
C.S闭合后,a、b、c三灯均不发光
D.S断开后,b灯先突然闪亮再逐渐变暗熄灭
4．如图所示，一劲度系数为k的轻质弹簧，下面挂有匝数为n的矩形线框abcd，bc边长为l，线框的下半部处在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与线框平面垂直(在图中垂直于纸面向里)，线框中通以电流I，方向如图所示，开始时线框处于平衡状态．令磁场反向，磁感应强度的大小仍为B，线框达到新的平衡，则在此过程中线框位移的大小Δx及方向是
A．Δx＝，方向向下
B．Δx＝，方向向上
C．Δx＝，方向向上
D．Δx＝，方向向下
5．如图，质量为m的导体棒电阻为R，初始时静止于光滑的水平轨道上，平行导轨的间距为L，电源电动势为E，内阻不计匀强磁场的磁感应强度为B，其方向与轨道平面成θ角斜向上方，开关闭合后导体棒开始运动，则
A．导体棒向左运动
B．开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为2
C．开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为
D．开关闭合瞬间导体棒MN的加速度为
6.如图所示，一个静止的质量为m、带电荷量为q的粒子(不计重力)，经电压U加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场，粒子在磁场中转半个圆周后打在P点，设OP＝x，能够正确反映x与U之间的函数关系的是(　　)
7.如图所示,abcd为水平放置的“”形光滑金属导轨,ab与cd平行,导轨间距为l,电阻不计。导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度大小为B。金属杆放置在导轨上,与导轨的接触点为M、N,并与导轨成θ角。金属杆以角速度ω绕N点由图示位置匀速转动到与导轨ab垂直,转动过程中金属杆与导轨始终接触良好,金属杆单位长度的电阻为r。则在金属杆转动的过程中(　　)。
A.M、N两点电势相等
B.金属杆中感应电流的方向是由N流向M
C.电路中感应电流的大小始终为
D.电路中通过的电荷量为
8.如图所示，光滑的水平面上有竖直向下的匀强磁场，水平面上平放着一个试管，试管内壁光滑，底部有一个带电小球．现在对试管施加一个垂直于试管的水平拉力F，在拉力F作用下，试管向右做匀速运动，带电小球将从管口飞出．下列说法正确的是
A．小球带负电
B．小球离开试管前，洛伦兹力对小球做正功
C．小球离开试管前的运动轨迹是一条抛物线
D．维持试管做匀速运动的拉力F应为恒力
9.在真空室中，有垂直于纸面向里的匀强磁场，三个质子1、2和3分别以大小相等、方向如图所示的初速度v1、v2和v3经过平板MN上的小孔O射入匀强磁场，这三个质子打到平板MN上的位置到小孔O的距离分别是s1、s2和s3，不计质子重力，则有(　　)
s1>s2>s3
B．s1C．s1＝s3>s2
D．s1＝s310.如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为FN1.当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为FN2，则下列关于磁铁对斜面的压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是(　　)
A．FN1B．FN1＝FN2，弹簧的伸长量减小
C．FN1>FN2，弹簧的伸长量增大
D．FN1>FN2，弹簧的伸长量减小
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.某小组通过实验测绘一个标有“5.0 V　7.5 W”某元件的伏安特性曲线,电路图如图甲所示,备有下列器材:
A.电池组(电动势为6.0 V,内阻约为1 Ω);
B.电压表(量程为0~3 V,内阻RV=3 kΩ);
C.电流表(量程为0~1.5 A,内阻约为0.5 Ω);
D.滑动变阻器R(最大阻值为10 Ω,额定电流为1 A);
E.定值电阻R1(电阻值为1.5 kΩ);
F.定值电阻R2(电阻值为3 kΩ);
G.开关和导线若干。
(1)实验中所用定值电阻应选　　　　(选填“E”或“F”)。
(2)根据图甲电路图,用笔画线代替导线将图乙中的实物电路连接完整。
(3)某次实验时,电压表示数指针位置如图丙所示,则电压表读数是　　　　V;元件两端电压是　　　　
V。
(4)通过实验数据描绘出该元件的伏安特性曲线如图丁所示,若把两同样的该元件并联后与电动势为4.5 V、内阻为1.5 Ω的电源相连接,则此时每个元件的电阻值均为　　　　Ω。(结果保留2位有效数字)
12.如图所示,CD、EF为倾斜放置的光滑平行导轨,导轨所在平面与水平面的夹角θ=37°,导轨间距d=0.5 m,DF、CE间分别接定值电阻R1=3 Ω,R2=6 Ω。一质量m=0.1 kg、电阻r=1 Ω的导体棒MN垂直导轨放置。整个装置置于垂直导轨平面的匀强磁场中,磁感应强度大小B=2 T,其他部分电阻不计,重力加速度g=10 m/s2。sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。由静止释放导体棒MN,导轨足够长,求:
(1)导体棒下滑的最大速度。
(2)定值电阻R2的最大功率。
13.匀强磁场的磁感应强度大小B=0.2 T,磁场宽度L=3 m,一正方形金属框边长ab=l=1 m,其每条边的电阻r=0.2 Ω,金属框以v=10 m/s的速度匀速穿过磁场区,金属框平面始终保持与磁感线方向垂直,如图甲所示,求:
甲
(1)画出金属框穿过匀强磁场区的过程中,金属框内产生的感应电流的I-t图线。
(2)画出金属框穿过磁场区的过程中,ab两端电压的U-t图线。
14.如图1所示，由均匀电阻丝做成的正方形单匝线圈的电阻为R，边长为l，线圈以恒定速度v垂直穿过匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外，宽度为2l。从cd进入磁场开始计时，针对线圈穿过磁场的过程，完成下列问题：
(1)求线圈进入磁场的过程中感应电流的大小；
(2)取感应电流顺时针方向为正，在图2中画出线圈中的电流随时间变化的图像，标明图线关键位置的坐标值；
(3)若图2中的电流变化与某交变电流一个周期的变化情况相同，求该交变电流的有效值。
15.在如图所示的竖直平面内，水平轨道CD和倾斜轨道GH与半径r＝ m的光滑圆弧轨道分别相切于D点和G点，GH与水平面的夹角θ＝37°.过G点、垂直于纸面的竖直平面左侧有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度B＝1.25 T；过D点、垂直于纸面的竖直平面右侧有匀强电场，电场方向水平向右，电场强度E＝1×104 N/C.小物体P1质量m＝2×10－3 kg、带电荷量q＝＋8×10－6C，受到水平向右的推力F＝9.98×10－3 N的作用，沿CD向右做匀速直线运动，到达D点后撤去推力．当P1到达倾斜轨道底端G点时，不带电的小物体P2在GH顶端由静止释放，经过时间t＝0.1 s与P1相遇．P1和P2与轨道CD、GH间的动摩擦因数均为μ＝0.5，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，物体电荷量保持不变，不计空气阻力．求：
(1)小物体P1在水平轨道CD上运动速度v的大小；
(2)倾斜轨道GH的长度s.
1.【答案】A
【解析】
AD．的衰变方程为
根据质量数守恒和电荷数守恒可知
m+2=94
n+234=238
解得
m=92
n=4
则比的中子数少2个，发生的是衰变，射线的穿透能力较弱，不能用于金属探伤，故A正确，D错误；
B．半衰期与位置无关，在月球上衰变得与在地球上相同，故B错误；
C．此核反应过程中的质量亏损等于反应前后的质量差，为
核反应过程中释放的能量
故C错误。
故选A。
2.【答案】D
【解析】
A．遏止电压仅与入射光频率有关，与强度无关，故A错误；
B．P不移动时，由于图中在光电管中所加电压为正向电压，管中电场向左，电子从K向右逸出所受电场力向右，电子加速从A端流出形成光电流，微安表应有示数，故B错误；
C．P向a端移动，则分压所得正向电压变小，电子加速从A端出去的速度变小，则光电流变小，微安表的示数变小，故C错误；
D．P向b端移动，则分压所得正向电压变大，由
光电子到达阳极A的最大动能增大，故D正确。
故选D。
3.【答案】A
【解析】S闭合的瞬间,L相当于断路,b、c两灯串联后与a灯并联,因此a灯比b、c两灯亮,b、c两灯亮度相同,A项正确;S闭合后,因L有电阻,三灯均发光,连接形式为b灯与L并联后与c灯串联,a灯直接连接在电源两端,C项错误,B项错误;S断开后,L相当于电源,L中的电流并未全部流过b灯,故不能确定b灯是否会闪亮,D项错误。
4.【答案】A
【解析】
BC．线框在磁场中受重力、安培力、弹簧弹力处于平衡，安培力为
且开始的方向向上，然后方向向下，大小不变，故BC错误；
AD．设在电流反向之前弹簧的伸长量为x，则反向之后弹簧伸长量为
则有
解得
且线框向下移动，故A正确，D错误．
5.【答案】D
【解析】
A.开关闭合，由左手定则可知，磁感线穿过掌心，则大拇指向为垂直磁感线向右，从而导致导体棒向右运动;故A错误.
BC.当开关闭合后，根据安培力公式F=BIL，与可得；故B,C均错误.
D.当开关闭合后，安培力的方向与导轨成90°-θ的夹角，再根据力的分解可得，合力大小，再由牛顿第二定律与安培力的大小可知，加速度；故D正确.
6.【答案】B
【解析】在电场中Uq＝mv2，解得v＝，x＝＝ ＝，所以能够正确反映x与U之间的函数关系的是B图．
7.【答案】A
【解析】根据题意可以知道,金属杆MN为电源,轨道为外电路,由于导轨电阻不计,故外电路短路,M、N两点电势相等,A项正确;根据右手定则可知金属杆中感应电流的方向由M流向N,B项错误;设金属杆在回路中的长度为x,其接入电路的电阻R=rx,根据金属杆转动切割磁感线产生的感应电动势大小计算公式可得E=Bx2ω,感应电流I==,因为x逐渐减小,所以感应电流逐渐减小,C项错误;因为金属杆在回路中的有效切割长度逐渐减小,所以接入电路的电阻逐渐减小,不能根据q=计算通过电路的电荷量,D项错误。
8.【答案】C
【解析】A．小球能从管口处飞出，说明小球受到指向管口洛伦兹力，根据左手定则判断，小球带正电；故A错误.
B．洛伦兹力是不做功的，因为在向上的洛伦兹力产生的同时，还产生了与F方向相反的一个洛伦兹力，两个洛伦兹力抵消，不做功；故B错误.
C．设管子运动速度为v1，小球垂直于管子向右的分运动是匀速直线运动.小球沿管子方向受到洛伦兹力的分力F1=qv1B，q、v1、B均不变，F1不变，则小球沿管子做匀加速直线运动．与平抛运动类似，小球运动的轨迹是一条抛物线；故C正确.
D．设小球沿管子的分速度大小为v2，则小球受到垂直管子向左的洛伦兹力的分力F2=qv2B，v2增大，则F2增大，而拉力F=F2，则F逐渐增大；故D错误.
9.【答案】D
【解析】由已知条件可知三个质子运动轨迹的半径相等．由于初速度v1和v3的方向与MN的夹角相等，所以这两个质子的运动轨迹正好能组合成一个完整的圆，则这两个质子打到平板MN上的位置到小孔的距离是相等的，且小于轨迹圆的直径；而初速度为v2的质子方向与MN垂直，则它的运动轨迹正好是半圆，所以质子打到平板MN上的位置到小孔的距离恰好是圆的直径，即s1＝s310.【答案】C
【解析】在题图中，由于条形磁铁的磁感线是从N极出发到S极，所以可画出磁铁在导线A处的一条磁感线，其方向是斜向左下方的，导线A中的电流垂直纸面向外时，由左手定则可判断导线A必受斜向右下方的安培力F，由牛顿第三定律可知磁铁所受作用力F′的方向是斜向左上方，所以磁铁对斜面的压力减小，即FN1>FN2.同时，F′有沿斜面向下的分力，使得弹簧弹力增大，可知弹簧的伸长量增大，所以正确选项为C.
11.【答案】(1)F　(2)如图戊所示　(3)2.20　4.40
(4)1.8
　　　　　戊　　　　　　　　　　　　　　　　己
【解析】(1)因为元件标有“5.0 V　7.5 W”,电压表要改装成大于5 V的量程,所以定值电阻应选R2,即选F。
(2)实物连线如图戊所示。
(3)由电压表读数规则可知电压表读数为2.20 V,因为RV=R2=3 kΩ,所以元件两端电压为2.20×2 V=4.40 V。
(4)若把两同样的该元件并联后与电动势为4.5 V、内阻为1.5 Ω的电源相连接,作出元件的伏安特性曲线U=-2rI+E,即U=-3I+4.5,如图己所示,交点的电压U=1.65 V,电流I=0.95 A,所以此时每个元件的电阻值均为R=≈1.8 Ω。
12.【答案】(1) 1.8 m/s(2)0.24 W
【解析】导体棒由静止下滑,做加速度减小的加速运动,当重力沿导轨向下的分力和安培力平衡时,导体棒的速度达到最大,设此时导体棒的速度为v。此时的感应电动势
E=Bdv
电路中的总电阻R总=r+
由闭合电路的欧姆定律有I=
安培力与重力的分力平衡,有BId=mgsin 37°
联立解得v=1.8 m/s。
(2)导体棒速度最大时,电路中感应电流最大,此时定值电阻R2的功率最大
据上式可知,I=0.6 A,R1、R2并联,根据并联电路电流之间的关系,通过R2的电流
I2=I
R2的功率P=R2
联立解得P=0.24 W。
13.【答案】(1)如图丙所示　(2)如图丁所示
【解析】(1)当金属框进入匀强磁场区时,有
E1=Blv=2 V,I1==2.5 A
方向沿逆时针,如图乙实线abcd所示,金属框中产生的感应电流持续的时间t1==0.1 s
乙
丙
金属框在匀强磁场中运动时有 E2=0,I2=0
金属框中不产生电流的持续时间t2==0.2 s
金属框穿出磁场区时,有
E3=Blv=2 V,I3==2.5 A
此时电流的方向沿顺时针,如图乙虚线adcb所示。规定电流方向逆时针为正,得I-t图线如图丙所示。
(2)金属框进入磁场区,ab两端的电压
U1=I1r=2.5×0.2 V=0.5 V
金属框在磁场中运动时,ab两端的电压等于感应电动势,即U2=Blv=2 V
金属框出磁场时,ab两端的电压
U3=E3-I3r=1.5 V
由此得U-t图线如图丁所示。
丁
14.【答案】(1)；(2)；(3)
【解析】
(1)产生的感应电动势为，感应电流为
(2)如图所示
(3)取一个周期，生热相同，列式如下
可得
15.【答案】(1)4 m/s　(2)0.56 m
【解析】(1)设小物体P1在匀强磁场中运动的速度为v，受到向上的洛伦兹力为F1，受到的摩擦力为Ff，则
F1＝qvB①
Ff＝μ(mg－F1)②
由题意，水平方向合力为零，F－Ff＝0③
联立①②③式，代入数据解得v＝4 m/s.④
(2)设P1在G点的速度大小为vG，由于洛伦兹力不做功，根据动能定理有
qErsin θ－mgr(1－cos θ)＝mv－mv2⑤
P1在GH上运动，受到重力、电场力和摩擦力的作用，设加速度为a1，根据牛顿第二定律有
qEcos θ－mgsin θ－μ(mgcos θ＋qEsin θ)＝ma1⑥
P1与P2在GH上相遇时，设P1在GH上运动的距离为s1，则s1＝vGt＋a1t2⑦
设P2质量为m2，在GH上运动的加速度为a2，则
m2gsin θ －μm2gcos θ＝m2a2⑧
P1与P2在GH上相遇时，设P2在GH上运动的距离为s2，则s2＝a2t2⑨
s＝s1＋s2⑩
联立⑤～⑩式，代入数据得s＝0.56 m.