广西壮族自治区河池市2021-2022学年高二下学期期末考试物理试题（Word版含答案）

河池市2021-2022学年高二下学期期末考试
物 理
考生注意：
1. 本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间90分钟。
2. 考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
3. 本卷命题范围：必修①②，选修3-1，选修3-2，选修3-5。
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分. 在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一个选项正确，第9～12题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分.
1. 滑板运动是年轻人喜爱的一种运动. 如图所示，质量为的年轻人站在质量为的滑板上，年轻人和滑板都处于静止状态，年轻人沿水平方向向前跃出，离开滑板的速度为v=1 m/s. 不考虑滑板与地面之间的摩擦，此时滑板的速度大小是
A. B. 10 m/s C. D.
2. 如图所示是一种“投珠入瓶”的游戏，游戏者与两个等高的塑料瓶在水平面上排成一条直线，游戏者从同一位置先后两次将玻璃珠（可视为质点）水平抛出，分别进入瓶1、瓶2中，玻璃珠进入瓶口时的速度方向与水平面的夹角分别为53°和37°. 已知sin37°= 0. 6，cos37°= 0. 8，忽略瓶口大小及空气阻力，则瓶1、瓶2与游戏者的水平距离之比为
A. 9：16 B. 7：15 C. 4：5 D. 3：4
3. 如图所示，用一单色光照射光电管的阴极K，金属材料K的逸出功为W0. 调节滑动变阻器的滑片P，当灵敏电流计的示数恰好为零时，电压表的示数为U. 已知电子电荷量为e，普朗克常量为h，光在真空中的传播速度为c，则该单色光的波长为
A. B. C. D.
4. 如图所示，一用粗细均匀的金属导线制成的花瓶形单匝闭合线圈ABCD置于y轴左侧，整个线圈平行纸面且关于x轴对称，在y轴右侧区域存在垂直纸面向里的匀强磁场. 现将线圈沿x轴向右匀速平移进入磁场，从BC边刚进入磁场开始计时，以电流逆时针流动方向为正方向，则线圈中的电流i随时间t变化的图像可能是
A. B.
C. D.
5. 如图所示，在纸面内边长为2a的正方形的四个顶点垂直纸面放置通电直导线1、2、3、4. 导线1、2、3、4中的电流大小分别为、、、，电流方向在图中已标出，O为对角线的交点. 已知通电长直导线在其周围激发磁场的磁感应强度大小为，其中k为常量，I为导线中电流的大小，r为场中某点到导线的垂直距离，则O处的磁感应强度大小为
A. B. C. D.
6. 如图所示的电路中，电源电动势E=12 V、内阻r=6，定值电阻、，滑动变阻器R的调节范围为0～10，忽略导线的电阻. 下列说法正确的是
A. 定值电阻R2消耗的最大功率为2 W
B. 滑片P位于正中央时定值电阻消耗的功率最大
C. 电源的最大输出功率为4. 5 W
D. 当R=10时，电源的效率最大
7. 如图所示，在竖直平面内有一半径为R的固定光滑圆管，半径OB水平、OA竖直，一个小球质量为m，在光滑管内的顶部A点水平飞出，恰好又从管口 B点射入管内，不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是
A. 小球在A点对上侧管壁有弹力作用，作用力大小为
B. 小球在A点对上侧管壁有弹力作用，作用力大小为mg
C. 小球在A点对下侧管壁有弹力作用，作用力大小为
D. 小球在A点对下侧管壁有弹力作用，作用力大小为mg
8. 如图为一台弹簧台秤，台秤弹簧和托盘下方支撑杆质量均可不计，测得某玩具汽车的质量为1. 5 kg，用力压台秤内的玩具汽车使台秤示数为3. 5 kg，若放手的瞬间玩具汽车的加速度大小为10 m/s2，重力加速度g取10 m/s2，则
A. 放手的瞬间玩具汽车处于超重状态，台秤托盘质量为0. 5 kg
B. 放手的瞬间玩具汽车处于超重状态，台秤托盘质最为1 kg
C. 放手的瞬间玩具汽车处于失重状态，台秤托盘质量为0. 5 kg
D. 放手的瞬间玩具汽车处于失重状态，台秤托盘质量为1 kg
9. 2022年3月23日在中国空间站天和核心舱内，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富开启了“天宫课堂”第二课，点燃了无数青少年探索太空的梦想. 假设神舟十三号载人飞船绕地球做匀速圆周运动的半径为R，运行周期为T，引力常量为G，根据以上信息可以求出
A. 地球的平均密度 B. 地球的质量
C. 地球的第一宇宙速度 D. 神舟十三号载人飞船的加速度
10. 如图甲所示，某电场中的一条电场线恰好与x轴重合，A点的坐标为. 一质子从坐标原点O运动到A点，电势能增加了50 eV，x轴上各点电势的变化规律如图乙所示，则下列说法正确的是
A. 轴上各点的电场强度都沿x轴负方向 B. 质子沿x轴从O点到A点加速度越来越大
C. A点的电场强度大小为25 V/m D. 质子在A点的电势能为75 eV
11. 如图所示，一理想变压器输入端接一恒定正弦交流电源，其电压随时间变化关系式
V，输出端电路四个电阻的阻值分别为、、. 已知该变压器原、副线圈的匝数比为22：1，则下列说法正确的是
A. R1两端的电压最大值为10 V B. R2两端的电压有效值为2 V
C. R3的热功率为0. 6 W D. 原线圈中的电流为26. 4 A
12. 如图所示，劲度系数为k的竖直轻弹簧下端固定在地面上，上端与质量为2m的物块A连接，质量为m的物块B叠放在A上，系统处于静止状态. 现对物块B施加竖直向上的拉力，使B以加速度竖直向上做匀加速直线运动直至与A分离，重力加速度为g，则物块A、B分离时
A. 竖直拉力的大小为 B. 物块A上升的高度为
C. 物块的速度大小为 D. 弹簧弹性势能的减少量为
二、实验题：本题共2小题，共15分.
13. （6分）某同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律，质量为的物块A和质量为的物块B用轻质无弹性细绳连接并跨过光滑定滑轮，物块A上装有质量不计的遮光片，竖直标尺下端固定有光电门，实验开始时固定物块A.
（1）用螺旋测微器测量遮光片的宽度，如图乙所示，其读数为d=__________cm.
（2）从标尺上读得遮光片到光电门的距离为h= 85. 70 cm. 让物块A由静止开始下落. 测出遮光片经过光电门的时间t=2. 65 ms，则系统的动能增加量为__________J，系统的重力势减少量为__________J，在误差允许的范围内，系统的机械能守恒. （重力加速度g取9. 8 m/s2，结果保留三位有效数字）
14. （9分）某同学测量量程为3 mA的电流表的内阻，可供选择的实验器材有：
A. 电流表（量程3 mA，内阻为100～150）
B. 滑动变阻器R1（0～2k）
C. 滑动变阻器R2（0～5k）
D. 电阻箱（0～999. 9）
E. 电源E（电动势约为9V）
F. 开关、导线若干
（1）实验中滑动变阻器应选用__________（填“R1”或“R2”）.
（2）请根据电路图连接图乙中的实物图.
（3） 将滑动变阻器的滑片调至图中最右端，闭合S1，断开S2，调节滑动变阻器的滑片位置，使电流表满偏；闭合S2，保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱，使电流表的指针恰好半偏，这时电阻箱示数如图丙所示，则电流表的内阻__________. 设电流表的内阻的真实值为R真，测量值为R测，则R测__________（填“大于”“小于”或“等于”）R真.
（4）利用图丁所示的电路图，将电流表改装成10 mA、30mA的双量程电流表，其中S3为单刀双掷开关，则__________.
三、解答或论述题：本题共4小题，共37分. 解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤. 只写出最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.
15. （7分）如图所示，两足够长的平行粗糙金属导轨MN、PQ相距L = 1 m，导轨平面与水平面夹角θ=37°，导轨电阻不计. 在导轨所在平面内，分布着垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场. 金属导轨的一端接有电动势E=4. 5 V、内阻r = 0. 5的直流电源. 现把一个质量m= 0. 05 kg的导体棒ab放在金属导轨上，闭合开关S，导体棒静止时受到的安培力F安= 0. 5 N. 导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R= 4 已知，取. 求：
（1）磁感应强度大小B；
（2）导体棒受到的摩擦力大小f.
16. （7分）某次赛车比赛中，甲、乙两车在一段平直赛道上并排疾驰，从此时开始计为t = 0，在位移等于s的一段赛程中两车运动的v2随位移x变化的情况如图所示，图中u、s为已知量，求：
（1）甲、乙两车的初速度大小；
（2）从t = 0时刻起，再经过多长时间两车相距最远.
17. （8分）如图所示，足够长的倾斜传送带与水平面间的夹角为θ=37°，以v=1 m/s的速度顺时针转动，传送带下端与水平地面平滑连接（可认为物体在连接处速率不变）. 质量为的小物块A以的初速度沿地面向左运动，质量为的小物块B静止在传送带与地面的连接处，A、B间的最初距离为L =2. 4 m，两物块均可视为质点. A、B发生正碰后，A以的速度水平向右运动. 已知A与水平面间、B与传送带间的动摩擦因数均为，重力加速度g取，，求（结果均保留两位有效数字）：
（1）两小物块第一次碰撞后B的速度大小；
（2）小物块B沿传送带向上运动的最大距离.
18. （15分）如图所示，在竖直平面内的xOy直角坐标系中，第一象限存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，第二象限内存在着方向与y轴负方向平行的匀强电场. 一质量为m、电荷量为q的带正电粒子（不计重力），从坐标为的a点以一定初速度斜向上进入第一象限磁场中，在a点时速度方向在纸面内与x轴负方向夹角θ= 60°，经过b点后垂直于y轴进入到匀强电场，然后从图中x轴上的c点射出进入第三象限，已知，求：
（1）带电粒子的初速度大小；
（2）电场强度的大小；
（3）带电粒子在c点的速度大小.
河池市2021-2022学年高二下学期期末考试物理
参考答案、提示及评分细则
1. B 不考虑滑板与地面之间的摩擦，对于年轻人和滑板构成的系统动量守恒，设滑板的速度为，则：，解得. 选项B正确.
2. A 由知玻璃珠两次在空中的运动时间t相同，由知落入瓶口时的竖直分速度相同，则、，解得，则瓶1、瓶2与游戏者的水平距离之比为，故本题答案为选项 A.
3. A 由爱因斯坦光电效应方程得，又，联立解得，故本题答案为选项A.
4. B 线框ABCD在匀速进入匀强磁场的过程中，穿过线框平面的磁通量一直在增大，根据愣次定律，线框中感应电流始终沿逆时针方向. 在线框进入磁场的过程中，有效切割长度先变短再变长，然后又变短，所以线框中的电流先减小再增大，然后又减小. 选项B正确.
5. C 通电直导线1、2、3、4在O处产生的磁感应强度大小分别为、、、，由安培定则知磁感应强度的方向如图所示，则O处的磁感应强度大小为，故本题答案为选项C.
6. D 定值电阻R2消耗的功率为，当电路中的电流最大时定值电阻R2消耗的功率最大，当滑动变阻器的滑片P在最右端时电路的电阻最小，电流最大，由闭合电路欧姆定律得，定值电阻R2消耗的最大功率为，A错误；定值电阻R1消耗的功率为，显然定值电阻R1两端的电压越大，消耗的电功率越大，由电路可知当滑片P位于最左端时，R1两端的电压最大，电功率最大，B错误；当外电路的总电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，此时滑动变阻器与定值电阻R1并联的电阻值应为4，即，解得R=8，电源的最大输出功率为，C错误；电源的效率，当最大，即R为10时电源效率最大，D正确.
7. C 从A运动到B，小球做平拋运动，则有，得，若小球对上、下管壁均无压力，则，得，因为，所以管壁对小球有向上的作用力，则解得，由牛顿第三定律，小球对下侧管壁有压力，大小. 只有选项C正确.
8. A 放手的瞬间，玩具汽车有向上的加速度，所以处于超重状态，由已知得被测玩具汽车的质量m =1. 5 kg， 用力压玩具汽车台秤示数为3. 5 kg时，弹簧弹力，其中为托盘重力，放手瞬间托盘 和玩具汽车一起运动，由牛顿第二定律得：，代入数据得托盘质量. 只 有选项A正确.
9. BD 因不知地球半径R0，无法求得地球体积，也无法求得地球的平均密度，选项A错误；根据万有引力提供向心力得，可解得地球质量为，选项B正确；在地面附近万有引力提供向心力，得，同样由于不知地球半径R0，无法求得地球第一宇宙速度v1，选项C错误；神舟十三号载人飞船的加速度为，选项D正确.
10. AD 沿电场强度方向电势越来越低，所以x轴上各点的电场强度都沿x轴负方向，选项A正确；电势沿x 轴均匀变化，x轴上电场强度大小不变，由牛顿第二定律知质子沿x轴从O点到A点加速度大小不变，选项 B错误；由质子从坐标原点O运动到A点电势能增加50eV，知，即，解得，则A点的电势为，则质子在A点的电势能为75eV，选项D正确；A点的电场强度大小为，选项C错误.
11. BC 对于理想变压器原、副线圈有：，解得：，选项A错误；副线圈两端是R2、R3、R4三个串联再和R1并联，流过R1的电流，流过R2的电流，副线圈中的电流I = 1. 2A，原线圈中的电流为，选项D错误；R2两端的电压，选项B正确；R3的热功率P=0. 6W， 选项C正确.
12. ABD A与B恰好分离，A、B间的弹力为0，以物块B为研究对象，由牛顿第二定律得，解得，选项A正确；开始A、B叠放在弹簧上静止时有，分离时以物块A为研究对象有，则物块A上升的高度为， 联立解得，选项B正确；由运动学公式得，解得分离时物块B的速度大小为，选项C错误；从开始到分离时，弹簧弹力做功为，联立解得，由功能关系知弹簧弹性势能的减少量为，选项D正确.
13. （1）0. 5300 （0. 5299~0. 5301 都对，2 分）
（2）1. 60（2 分） 1. 68（2 分）
解析：（1）螺旋测微器读数为 d = 5mm+ 30. 0×0. 01mm = 5. 300 mm = 0. 5300 cm.
（2）物块A通过光电门时的速度大小为. 则系统的动能增加量为；
系统的重力势减少量为.
14. （1）R2（1 分） （2）如图所示（2 分）
（3）120. 6（2 分） 小于（2 分） （4）1：2（2 分）
解析：（1）电流表的满偏电流为3 mA，对应的电路中最小电阻为，所以滑动变阻器应 选择阻值较大的R2.
（2）依据电路原理图将实物进行连接，答案如图所示.
（3）电阻箱的读数为，闭合开关S2时认为电路中总电流不变，电流表与电阻箱并联，流过并联电 路的电流与阻值成反比，则有；由于S2闭合后，总电阻减小，则总电流增大，所以通过电阻箱的真实电流大于通过电流表中的电流，所以有R测小于R真.
（4）由图丁可知，，，
联立解得.
15. 解：（1）导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有：（1分）
导体棒受到的安培力： （1分）
代入数据得：磁感应强度B=0. 5T （1分）
（2）导体棒所受重力沿导轨向下的分力为： （1分）
据左手定则，安培力方向沿导轨向上，由于F1小于安培力，所以导体棒受沿导轨向下的摩擦力，根据共点力 平衡条件得：（2分）
解得：f=0. 2N （1 分）
16. 解：（1）由匀变速直线运动的速度位移公式得 （1分）
故甲、乙的初速度为 （1分）
（2）设甲、乙的加速度分别为a1、a2，则 （1分）
（1 分）
整理得， （1 分）
当两车速度相等时相距最远，则 （1分）
解得 （1分）
17. 解：（1）小物块A运动到传送带底端的过程中，由动能定理，得
（2 分）
两小物块碰撞过程由动量守恒，得
（2 分）
联立解得 （1分）
（2）小物块B沿传送带向上运动过程，由动能定理得
（2 分）
解得s=0. 45m （1分）
18. 解：（1）根据题意画出粒子运动的轨迹图如图所示：
因，带电粒子在第一象限做匀速圆周运动，设粒子在第一象限磁场中做匀速圆周运动的半径为r，由牛顿第二定律有 （1分）
由几何关系有： （1分）
可得：r = 2L （1分）
联立以上各式得带电粒子的初速度大小： （2分）
（2）粒子在第二象限做类平拋运动，设粒子在第二象限电场中运动的时间为t2，由几何关系有：Ob=L，x轴方向分运动为匀速直线运动有： （1分）
设y轴方向匀加速运动的加速度为a，有： （1分）
牛顿第二定律得： （1分）
联立各式得： （1分）
将v代入得 （2分）
（3）设粒子在c点的速度与x轴负方向夹角为θ，在c处，粒子的y轴分速度：
（1 分）
由合速度与分速度的关系得： （1分）
联立可得：θ=60°（1分）
故 （1分）