江苏省镇江市实验高级中学2021-2022学年高二下学期期末模拟考试物理试题（Word版含答案）

江苏省镇江市实验高级中学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．如图所示，把一通电直导线放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动，当导线通过电流I时，导线的运动情况是（　　）（从上往下看）
A．顺时针方向转动，同时下降
B．顺时针方向转动，同时上升
C．逆时针方向转动，同时下降
D．逆时针方向转动，同时上升
2.如图甲、乙所示的交变电流，求甲、乙电流有效值之比i甲：i乙=（　　）
A．2∶1 B．1∶2 C．：1 D．：2
3.如图甲所示，长直导线与闭合金属环位于同一平面内，长直导线中的电流随时间的变化关系如图乙所示。在时，直导线中电流方向向上，则在时间内，闭合金属环中感应电流的方向与所受安培力的情况是（ ）
A．感应电流方向先顺时针后逆时针
B．感应电流方向先逆时针后顺时针
C．环受到的安培力先向左后向右
D．环受到的安培力方向一直向左
4.甲、乙两个质量和电荷量都相同的带正电的粒子（重力及粒子之间的相互作用力不计），分别以速度和垂直磁场方向射入匀强磁场中，且（下列各图中的v表示粒子射入磁场的方向），则甲乙两个粒子的运动轨迹正确的是（　　）
A． B．C．D．
5.如图所示，ABCA表示一定质量的理想气体的一个循环过程，下列说法正确的是（　　）
A．在A→B过程中，气体对外做了功 B．B→C过程中，气体内能不变
C．C→A过程中，气体内能减少 D．A→B→C过程中，气体放热
6.某同学在同一地点两次跳起投篮，投出点和篮筐正好在同一水平面上，篮球准确落入篮筐。设第一次投出时球速度大小为，与水平方向所成角度为，第二次投出时球速度大小为，与水平方向所成角度为，且．下列说法正确的是（　　）
A．可能等于 B．一定大于
C．两次投篮，球在最高点速度相等 D．两次投篮，球从投出到落入篮筐的时间相等
7.如图所示，电路中A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈，C是电容很大的电容器。在S刚闭合时与闭合足够长时间之后，A、B两灯泡的发光情况是（　　）
A．S刚闭合时，A亮一下又逐渐变暗
B．S刚闭合时，B亮一下又逐渐变暗
C．S闭合足够长时间后，A和B一样亮
D．S闭合足够长时间后，A、B都熄灭
8.如图所示，水平的平行虚线间距为d，中间有沿水平方向的匀强磁场．一个阻值为的正方形金属线圈边长，线圈质量为m，线圈在磁场上方某一高度处由静止释放，保持线圈平面与磁场方向垂直，其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度相等，不计空气阻力，重力加速度为，则（　　）
A．线圈进，出磁场过程中感应电流均沿逆时针方向
B．线圈下边缘刚进入磁场时的加速度最小
C．线圈在进入磁场和穿出磁场过程中，通过导线截面的电荷量相等
D．线圈在进入磁场和穿出磁场过程中产生的焦耳热之和为0
9.如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨、竖直放置（导轨电阻不计），其宽度，一匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的上端与之间连接一阻值为的电阻，质量为、电阻为、长度的金属棒紧贴在导轨上，现使金属棒从图示位置由静止开始下滑，下滑过程中始终保持水平，且与导轨接触良好，其下滑距离与时间的关系如图乙所示，图像中的段为曲线，段为直线，取，忽略棒运动过程中对原磁场的影响，则下列说法正确的是（　　）
A．匀强磁场的磁感应强度大小为1T
B．时，金属棒两端的电压为
C．金属棒开始运动的前内，通过电阻的电荷量为
D．金属棒开始运动的前内，电阻上产生的热量为
10.如图所示,水平面上有两根足够长的光滑平行金属导轨MN和PQ,两导轨的间距为L,电阻可忽略不计。在M和Q之间接有一阻值为R的电阻,导体杆ab的质量为m、电阻为r,并与导轨接触良好。整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。现给ab杆一个初速度v0,使杆向右运动,ab杆最后停在导轨上。下列说法正确的是(　　)。
A.ab杆将做匀减速运动直到静止,整个过程中,回路产生的热量为m
B.当ab杆的速度减为时,ab杆的加速度大小a=
C.当ab杆的速度减为时,通过电阻R的电荷量q=
D.当ab杆的速度减为时,ab杆通过的距离s=
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.某同学用图甲所示电路测得发光二极管(LED,电路符号为)的伏安特性曲线如图乙所示,所用主要仪器的规格如下:干电池(电动势为1.5 V,内阻为0.5 Ω)两节;滑动变阻器(最大阻值为5 Ω)一个;电压表(量程为3 V,内阻为20 kΩ)一个;电流表(量程为50 mA,内阻为1 Ω)一个。
(1)当二极管的工作电压为2.5 V时,应将单刀双掷开关S2置于　　　　处。
(2)将该发光二极管与光敏电阻、两节干电池连接成图丙电路,可以实现光控小夜灯,已知光敏电阻阻值随光通量的变化规律如图丁所示,R0=84 Ω。当光通量为0.45 lm时LED亮,此时电源的总功率是　　　　W。(结果保留2位有效数字)
12.某型号汽车轮胎的容积为25 L,轮胎内气压安全范围为2.5×105 Pa~3.0×105 Pa。当胎内气体温度为27 ℃时胎压显示为2.5×105 Pa。
(1)假设轮胎容积不变,若胎内气体的温度达到57 ℃,轮胎内气压是否在安全范围内
(2)已知阿伏加德罗常数NA=6×1023mol-1,在1×105 Pa、0℃状态下,1 mol任何气体的体积为22.4 L。求轮胎内气体的分子数。(结果保留2位有效数字)
13.如图所示,间距L=1 m的两根足够长的固定水平平行导轨间存在着匀强磁场,磁感应强度大小B=1 T、方向垂直于纸面向里,导轨上有一金属棒MN
与导轨垂直且在水平拉力F作用下以v=2 m/s的速度水平向左匀速运动。R1=8 Ω,R2=12 Ω,C=6 μF,导轨和金属棒的电阻及一切摩擦均不计。开关S1、S2闭合,待电路稳定后,求:
(1)通过R2的电流I的大小和方向。
(2)拉力F的大小。
(3)开关S1切断后通过R2的电荷量Q。
14.如图所示，一光电管的阴极用极限频率为ν0的钠制成。用波长为λ的紫外线照射阴极，光电管阳极A和阴极K之间的电势差为U，光电流的饱和值为I，普朗克常量为h，真空中光速为c，电子的电荷量为e。
（1）求电子到达A极时的最大动能Ekm；
（2）若每入射N个光子会产生1个光电子，求紫外线照射阴极功率P。
15.如图所示，纸面内有一直角坐标系xOy，a、b为坐标轴上的两点，其坐标分别为（0，3l）、（4l，0），直线MN过b点且可根据需要绕b点在纸面内转动。MN右侧存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q（q>0）的带电粒子从a点平行x轴射入第一象限，若MN绕b点转到合适位置，就能保证粒子经过磁场偏转后恰好能够到达b点。设MN与x轴负方向的夹角为θ，不计粒子重力。
(1)若粒子经过b点时速度沿y轴负方向，求角θ的值和粒子的初速度v1；
(2)在保证粒子能够到达b点的前提下，粒子速度取不同的值时，粒子在磁场中的轨迹圆的圆心位置就不同，求所有这些圆心所在曲线的方程。
1.【答案】C
【解析】
在导线两侧取两小段，左边一小段所受的安培力方向垂直纸面向外，右侧一小段所受安培力的方向垂直纸面向里，从上往下看，知导线逆时针转动，当转动 90° 时，导线所受的安培力方向向下，所以导线的运动情况为：逆时针转动，同时下降。故C 正确，ABD 错误。
故选C。
2.【答案】C
【解析】
甲、乙电流有效值之比为
故选C。
3.【答案】C
【解析】
在时间内电流向上在减小，产生的磁场垂直纸面向里在变小，根据楞次定律可知感应磁场垂直纸面向里，感应电流为顺时针，受到的安培力合力向左，靠近导线；在时间内电流向下增大，原磁场垂直纸面向外增加，感应磁场垂直纸面向里，感应电流为顺时针方向，受到的安培力向右。
故选C。
4.【答案】A
【解析】
CD．根据左手定则可判断带正电的粒子在磁场中向上偏转，选项CD错误；
AB．根据洛伦兹力提供向心力有
解得
由于，则
选项A正确，B错误。
故选A。
5.【答案】D
【解析】
A．由图可知A→B过程中，气体发生等压变化，温度降低，由盖吕萨克定律可知，气体体积减小，外界对气体做功，A错误；
B．由图可知B→C过程中，气体压强与热力学温度成正比，由查理定律可知，气体发生等容变化，气体温度升高，内能增加，B错误；
C．由图示可知，C到A过程中，气体温度保持不变，气体内能不变，该过程气体压强减小，C错误；
D．由图示图象可知，A→B过程压强不变而温度降低，内能减少，体积减小，根据热力学第一定律可知
B→C过程为等容变化，温度升高，内能增加，根据热力学第一定律可知
B→C过程和A→B过程温度的变化相等，则内能的变化相等，所以A→B过程中气体放出的热量大于B→C过程中吸收的热量，A→B→C过程中，气体放热，D正确。
故选D。
6.【答案】A
【解析】
AB．根据斜抛运动规律有
联立解得
则水平位移相同时，速度可能相同，则A正确；B错误；
CD．根据
由于高度不同，则篮球在空中所用的时间也不同，根据
则水平位移相同时，用时不同，所以两次投篮，球在最高点速度不相等，则CD错误；
故选A。
7.【答案】A
【解析】
开关刚闭合时，由于线圈自感系数很大，对电流阻碍作用很强，相当于断路，两灯瞬间都亮，但由于线圈电阻可忽略，S闭合足够长时间后，线圈相当于导线，灯泡A被短路而熄灭，灯泡B不受影响，所以A亮一下又逐渐变暗，灯泡B一直亮。
由上述分析可知，A正确，BCD错误。
故选A。
8.【答案】C
【解析】
A．根据楞次定律可知，线圈进磁场过程中感应电流沿逆时针方向，线圈出磁场过程中感应电流沿顺时针方向，A错误；
B．正方形金属线圈边长，正方形完全进入磁场中后，只受重力作用加速，且下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度相等，可知金属线圈进入磁场过程中做减速运动，设加速度为，则有
即
可知，金属框在进入磁场过程中作加速度减小的减速运动，线圈下边缘刚进入磁场时的加速度并非最小，B错误；
C．由
可得
线圈在进入磁场和穿出磁场过程中，磁通量变化量的大小相同，即通过导线截面的电荷量相等，C正确；
D．根据能量转化与守恒定律可知，线圈从下边缘刚进入磁场到刚穿出磁场过程中线圈减少的机械能转化为焦耳热
又因为其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度相等，线圈在进入磁场和穿出磁场过程中产生的焦耳热相同，产生的焦耳热之和为
D错误。
故选C。
9.【答案】D
【解析】
A．图乙中AB段金属棒做匀速直线运动，则
，
又，，，解得匀强磁场的磁感应强度B大小为
故A错误；
B．时，金属棒产生的电动势为
金属棒两端的电压为
故B错误；
C．金属棒开始运动的前内，通过的位移为
金属棒开始运动的前内，通过电阻的电荷量为
又，解得通过电阻R的电荷量为
故C错误；
D．由功能关系可知，金属棒开始运动的前内，电路中产生的总热量为
电阻上产生的热量为
故D正确。
故选D
10.【答案】D
【解析】ab杆运动时受向左的安培力作用而做减速运动,加速度a==,当速度减小时,加速度减小,则ab杆的运动不是匀减速运动,A项错误;当ab杆的速度减为时,ab杆的加速度大小a==,B项错误;当ab杆的速度减为时,由动量定理有 -BLΔt=m·-mv0=-mv0,又因q=Δt,解得q=,C项错误;根据q=,得q==,解得s=,D项正确。
11.【答案】(1)a　(2)2.4×10-2(2.3×10-2~2.4×10-2)
【解析】(1)由图乙可知,当电压为2.6 V时,通过二极管的电流约为24 mA,此时二极管的电阻约为108 Ω<≈141 Ω,所以应采用电流表外接法,开关S2应置于a处。
(2)由图丁知当光通量为0.45 lm时,光敏电阻阻值约为170 Ω,设流过发光二极管的电流为I,其两端电压为U,由闭合电路欧姆定律可知E=U+(R0+r),整理并代入数据可得I=-U,在图乙中作出该函数的图象,其中I、U同时满足图中两条线所对应的关系,交点坐标即二极管实际工作电压和电流,读出数值U=1.6 V,I=8 mA,电源的功率P=EI=2.4×10-2 W。
12.【答案】(1)轮胎内气压在安全范围内
(2)1.5×1024个
【解析】(1)胎内气体初状态压强p1=2.5×105 Pa,温度T1=27 K+273 K=300 K
设气体末状态压强为p2,T2=57 K+273 K=330 K
体积不变,根据公式=C,有=
解得p2=p1=2.75 ×105 Pa
可知,胎内压强小于3.0 ×105 Pa,在安全范围内。
(2)胎内气体初状态压强p1=2.5×105 Pa,体积V1=25 L,温度T1=300 K,末状态压强p2=1×105 Pa,T2=0+273 K=273 K,设气体体积为V2,根据理想气体状态方程,有=
解得V2=V1=56.875 L
故分子数N=NA≈1.5×1024个。
13.【答案】(1)0.1 A,方向是b→a (2)0.1 N (3)7.2×10-6 C
【解析】(1)开关S1S、2闭合后,根据右手定则知金属棒中产生的感应电流方向是M→N,所以通过R2的电流方向是b→a
MN中产生的感应电动势的大小E=BLv
流过R2的电流I=
联立解得I=0.1 A。
(2)金属棒受力平衡,有F=F安
F安=BIL
联立解得F=0.1 N。
(3)开关S1、S2闭合,待电路稳定后,电容器所带电荷量Q1=CIR2
S1断开后,流过R2的电荷量Q等于电容器所带电荷量的减少量,即Q=Q1-0
联立解得Q=7.2×10-6 C。
14.【答案】（1）；（2）
【详解】
（1）由爱因斯坦光电效应方程可知电子从阴极飞出的最大初动能
再由动能定理有
解得
（2）t时间内由K极发射的光电子数
且有
解得
15.【答案】(1)，；(2)，其中：
【解析】
(1)如图所示为粒子运动轨迹
由几何关系可知
且粒子在磁场中运动的轨道半径为：
r1=3l
由牛顿第二定律，有
解得
(2)分析一：所有这些粒子在磁场中的运动都具有这样的特点，其进入磁场的点在y=3l的直线上，其轨迹又都经过b点，因此，这些轨迹圆圆心到直线y=3l和到点b（4l，0）的距离相等，由数学知识可知，这些圆心所在的曲线是抛物线，其准线为直线y=3l、焦点为b（4l，0），如图所示
则由数学知识可知，这些圆心所在曲线方程为
，其中：
分析二：设初速度为某值时，其从P点进入磁场后轨迹圆圆心为O＇（x，y）
则由几何关系，有
，
而
即
化简，得
其中。