安徽省滁州市定远县炉桥高级中学2021-2022学年高二下学期期末质量检测物理试卷（Word版含答案）

炉桥高级中学2021-2022学年高二下学期期末质量检测
物理试题
第I卷（选择题）
一、单选题(共6小题，共24分)
1．质量为1kg的物块在水平力F的作用下由静止开始在水平地面上做直线运动，F与时间t的关系如图所示。已知物块与地面的动摩擦因数为0.2，重力加速度大小取。则下列说法正确的是（　　）
A．4s时物块的动能不为零 B．6s时物块到初始位置
C．3s时外力F的瞬时功率为12W D．0~6s时间内，F对物块做的功为40J
2．如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为L，处于匀强磁场内，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直。当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反向，大小不变。这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂再达到新的平衡。则磁感应强度B的表达式正确的是（　　）
A． B． C． D．
3．现将和从圆形匀强磁场区域的水平直径上的P点以大小相等的动量沿相反方向射出，二者分别从水平直径的M、N点射出磁场，则下列说法正确的是（　　）。
A．和在磁场中运动的周期之比为2∶1
B．和在磁场中运动的速度大小之比为1∶1
C．和在磁场中运动的半径之比为2∶1
D．和在磁场中运动的时间之比为1∶1
4．加速性能、电能利用率、动能回收等是电动汽车电机的重要指标。如图所示，甲、乙分别是目前被广泛采用的两种电机的简化原理示意图，它们的相同点是利用作为定子的电磁铁（1和4；2和5；3和6）三组线圈交替产生磁场，实现了电磁铁激发的磁场在平面内沿顺时针方向转动的效果，以驱动转子运动；不同的是甲图所示电机的转子是一个永磁铁，而乙图所示电机的转子是绕在软铁上的闭合线圈。通过电磁驱动转子转动，可以为电动汽车提供动力。若假定两种电机的每组电磁铁中电流变化周期和有效值均相同，下列说法正确的是（　　）
A．若减小两种电机的每组电磁铁中电流变化周期，则电机稳定工作时，两电机转子运动周期会增大
B．若增大两种电机的每组电磁铁中电流有效值，则电机稳定工作时，乙电机产生的热功率会增大
C．电机稳定工作时，甲电机转子的转速与电磁铁激发磁场的转速不同
D．刹车（停止供电）时，乙电机转子由于惯性继续旋转，可以通过反向发电从而回收动能
5．如图所示，理想变压器的输入电压保持不变。副线圈通过输电线接两个相同的灯泡和，输电线的等效电阻为R。开始时，开关S断开；现将S闭合，下列说法正确的是（　　）
A．电阻R上的电压变小 B．灯泡两端电压变小
C．交流电流表的示数减小 D．变压器的输入功率减小
6．如图为公交车上车时刷卡的情景，当听到“嘀”的声音，表示刷卡成功。刷卡所用的IC卡内部有电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路。刷卡时，读卡机向外发射某一特定频率的电磁波，IC卡内的LC振荡电路产生电谐振，线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是（　　）
A．读卡机发射的电磁波不能在真空中传播
B．IC卡是通过X射线工作的
C．读卡机在发射电磁波时，需要进行调谐和解调
D．IC卡既能接收读卡机发射的电磁波，也有向读卡机传输数据的功能
二、多选题(共4小题，共16分)
7．图为两个质量分别为、的小球在光滑水平冰面上发生对心正碰前后的图像，则下列说法正确的是（　　）
A． B．碰撞过程中两小球所受合外力相同
C．碰撞前后质量为的小球动量的变化量大小为 D．两小球发生的是弹性碰撞
8．如图所示，a、b、c为三根与纸面垂直的固定长直导线，其截面位于等边三角形的三个顶点上，bc连线沿水平方向，导线中通有恒定电流，且，电流方向如图中所示。O点为三角形的中心（O点到三个顶点的距离相等），其中通电导线c在O点产生的磁场的磁感应强度的大小为。已知长直导线在周围空间某点产生磁场的磁感应强度的大小，其中I为通电导线的电流强度，r为该点到通电导线的垂直距离，k为常数，则下列说法正确的是（　　）
A．O点处的磁感应强度的大小为
B．O点处的磁感应强度的大小为
C．质子垂直纸面向里通过O点时所受洛伦兹力的方向由C点指向O
D．因为，a、c两导线产生的磁感应强度不同，所以a、c两导线之间安培力大小不等
9．如图所示，水平的平行虚线间距为d的空间有方向与竖直面（纸面）垂直的匀强磁场。一正方形金属线圈边长为l（），电阻为R，质量为m，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g，则（　　）
A．线圈进入磁场过程中感应电流沿顺时针方向
B．线圈进入磁场过程中做匀速运动
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
10．如图所示，一边长为L、阻值为R的等边三角形单匝金属线圈abc，绕轴EF以角速度逆时针匀速转动，EF的左侧有方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，则（　　）
A．图示位置线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小
B．从图示位置转出磁场的过程中，线圈中产生逆时针方向的感应电流
C．线圈中产生的感应电动势的最大值为
D．转动一周，外力做功的功率为
第II卷（非选择题）
三、实验题(共2小题，满分16分)
11．热敏电阻有很多的应用领域，如家电、开关电源、新能源汽车等。某实验小组的同学为了研究某保温式自动电饭锅中用于监测温度的热敏电阻RT的特性设计了以下实验。
（1）首先利用多用电表粗略测量与电饭锅中型号相同的热敏电阻常温状态下的阻值，多用电表的旋钮置于“×100”的挡位时示数如图甲所示，则该热敏电阻的阻值为__________Ω。（保留2位有效数字）
（2）该实验小组的同学为了进一步探究热敏电阻的特性，设计了图乙所示的电路，电路中的电压表均可看成理想电压表，定值电阻的阻值为2kΩ。
①开关闭合前，滑动变阻器的滑动触头应置于最________（填“左”或“右”）端。
②某次实验时，电压表V1，V2的示数分别为3.0V、4.5V，则热敏电阻的阻值应为________kΩ。
（3）通过多次实验，得出热敏电阻的阻值随温度变化的规律图像如图丙所示，当热敏电阻的阻值为RT=2k时，热敏电阻所处环境的温度约为________℃。
（4）该种保温式自动电饭锅，采用感温磁控元件（可视为用热敏电阻控制的电磁铁开关，通过的电流大于某一值时开关断开）控制电路闭合与断开，从而控制加热电路，锅内米饭温度低于60℃后，加热电路开始工作，则下列电路图可能是该电饭锅中加热电路的是________。
A． B．
12．某中学实验小组的同学测量一电压表的内阻：
（1）该实验小组的同学首先利用欧姆表进行了粗略的测量，该小组的同学将旋扭旋至欧姆挡“”，并将______（填“红”或“黑”）表笔与电压表的正接线柱相连接；已知多用电表内电源的电动势为3V，两表笔短接调零后，测电压表内阻时，多用电表的指针指在正中央位置，如图甲所示，电压表的指针也刚好指在满偏的处，则该电压表的内阻约为______，量程为______V。
（2）为了精确地测量该电压表的内阻，实验室为其提供了以下的器材：
A．待测电压表
B．量程为10V的电压表V（内阻约为15kΩ）
C．定值电阻
D．定值电阻
E．阻值为（0~50Ω）的滑动变阻器
F．阻值为（0~50kΩ）的滑动变阻器
G．电源E（电动势为12V，内阻约为1Ω）
H．开关和导线若干
该实验小组的同学选择好合适的实验器材后，设计了如图乙所示的电路图：
①电路图中的定值电阻应选用______；滑动变阻器应选用______；（均填实验器材前面的字母）
②由电路图可知，电压表V的示数用U表示，待测电压表的示数用表示，则该电压表内阻的关系式应为______（用选择的实验器材以及测量的物理量表示）。
四、解答题(共3小题，共44分)
13．2020年11月24日4时30分，中国在中国文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器，顺利将探测器送入预定轨道。标志着我国月球探测新旅程的开始，飞行136个小时后总质量为m的嫦娥五号以速度v高速到达月球附近P点时，发动机点火使探测器顺利变轨，被月球捕获进入半径为r的环月轨道，已知月球的质量为M，引力常量为G。求
(1)嫦娥五号探测器发动机在P点应沿什么方向将气体喷出？
(2)嫦娥五号探测器发动机在P点应将质量为Δm的气体以多大的对月速度喷出？
14．如图所示，足够长的 U型金属框架质量，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数，相距的、相互平行，不计电阻。电阻 的垂直于。质量，电阻，长度 的光滑导体棒横放在金属框架上。棒左侧被固定在水平面上的两个小立柱挡住。整个装置处于竖直向上的空间足够的匀强磁场中，磁感应强度。现对金属框架施加垂直于水平向左的恒力，金属框架从静止开始运动。运动过程中棒与金属框架始终保持良好接触，重力加速度。
（1）求金属框架运动的最大速度的大小；
（2）从金属框架开始运动到最大速度的过程中，上产生的焦耳热，求该过程框架位移的大小棒所受的安培力的冲量的大小。
15．如图在直角坐标系xOy平面内，在第Ⅱ象限中存在沿x轴负方向、场强为E的匀强电场，在第Ⅰ、Ⅳ象限存在垂直坐标平面向里的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的负粒子，从的M点以一定的初速度沿y轴正方向进入电场，经的N点离开电场，经过磁场后恰好通过坐标原点O处再次进入电场，不计粒子重力。
（1）求粒子的初速度大小；
（2）求匀强磁场的磁感应强度B的大小；
（3）若该粒子以相同的初速度从处沿y轴正方向进入电场，求粒子第二次经过y轴时的纵坐标；
（4）满足（3）的条件下，求粒子第n次经过y轴时的纵坐标。
参考答案
1．D
【解析】物块与地面间的摩擦力为
AC．对物块从内由动量定理可知
即
得
3s时外力F的瞬时功率为
设3s后经过时间t物块的速度减为0，由动量定理可得
即
解得
所以物块在4s时速度减为0，则此时物块的动能也为0，故AC错误；
B．物块发生的位移为x1，由动能定理可得
即
得
过程中，对物块由动能定理可得
即
得
物块开始反向运动，物块的加速度大小为
发生的位移为
即6s时物块没有回到初始位置，故B错误；
D．物块在6s时的速度大小为
拉力所做的功为
故D正确。故选D。
2．A
【解析】根据题意，设左盘中砝码的质量为，右盘中砝码的质量为，线框的质量为，根据平衡条件有
电流反向，大小不变，根据平衡条件有
联立解得
故BCD错误，A正确。故选A。
3．D
【解析】B．根据
两粒子质量之比为，动量相等，则和在磁场中运动的速度大小之比为，故B错误；
A．粒子在磁场中运动的周期
两粒子荷质比相等，则和在磁场中运动的周期之比为，故A错误；
C．根据
解得
两粒子电荷量之比为，动量相等，和在磁场中运动的半径之比为，故C错误；
D．根据几何知识可知二者在磁场中的偏转角度相等，和在磁场中运动的周期相等，则二者在磁场中运动的时间相等，故D正确。故选D。
4．B
【解析】A．若减小两种电机的每组电磁铁中电流变化周期，则电机稳定工作时，两电机转子运动周期会减小，故A错误；
B．乙电机中，转子也会产生焦耳热，若增大两种电机的每组电磁铁中电流有效值，则电机稳定工作时，乙电机产生的热功率会增大，故B正确；
C．电机稳定工作时，甲电机转子的转速与电磁铁激发磁场的转速相同，故C错误；
D．刹车（停止供电）时，乙电机转子失去磁性，则无法通过反向发电从而回收动能，故D错误。故选B。
5．B
【解析】AB．S闭合后，负载并联多一个电阻，则负载总电阻减小，副线圈电流增大，电阻R上的电压增大，灯泡两端电压减小，灯泡变暗。故B正确；A错误；
C．由
可知，由于增大，故增大。故C错误；
D．变压器的输入功率为
易知输入功率增大。故D错误。故选B。
6．D
【解析】A．电磁波能在真空中传播，故A错误；
B．IC卡工作肯定不是依靠X射线，X射线的辐射能量较大，长时间接触对人体有害，故B错误；
C．读卡机发射的电磁波到IC卡的距离很近，所以不需要进行调谐和解调，故C错误；
D．IC卡既能接收读卡机发射的电磁波，也有向读卡机传输数据的功能，故D正确。
故选D。
7．AD
【解析】A．图像的切线斜率表示速度，可知碰撞前小球的速度为，小球的速度为
碰撞后小球的速度为
碰撞后小球的速度为
碰撞过程满足动量守恒，则有
解得
A正确；
B．碰撞过程中两小球所受合外力大小相等，方向相反，B错误；
C．碰撞前后质量为的小球动量变化量为
可知碰撞前后质量为的小球动量变化量大小为，C错误；
D．碰撞过程中，由于
可知碰撞过程满足机械能守恒，故两小球发生的是弹性碰撞，D正确。
故选AD。
8．AC
【解析】AB．根据右手螺旋定则结合公式，电流c在O产生的磁场平行ab指向左下方，大小为；由于，则电流a在O产生的磁场平行于bc向左，大小为；同理：b电流在O产生的磁场平行ac指向右下方，大小为，方向如图所示
根据平行四边形定则，则O点合磁感应强度的方向垂直Oc指向左向下，大小为
故A正确，B错误；
C．根据左手定则，质子垂直纸面向里通过O点时所受洛伦兹力的方向由c点指向O，故C正确；
D．a、c导线之间的安培力是相互作用力，大小相等，故D错误。故选AC。
9．CD
【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。故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。故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。故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
故D正确。故选CD。
10．ACD
【解析】A．根据中性面的性质可知，图示位置线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小，故A正确；
B．从图示位置转出磁场的过程中，线圈的磁通量向里减小，根据楞次定律可知线圈中产生顺时针方向的感应电流，故B错误；
C．线圈中产生的感应电动势的最大值为
故C正确；
D．线圈在转动一个周期的过程中，只有半个周期产生感应电流，根据能量守恒定律有
解得
故D正确。故选ACD。
11． 左 3 38（37~38均可） A
【解析】（1）由多用电表的测电阻读数规则可知，该热敏电阻的阻值为
（2）①为了保护实验器材，开关闭合后应使两电压表的读数均为零，所以滑动变阻器的滑动触头应置于最左端。
②[3]由电路图乙可知，热敏电阻的阻值应为
代入数据解得
=3kΩ
（3）由图丙可知，热敏电阻的阻值为时，热敏电阻所处环境的温度约为38℃。
（4）当电饭锅内温度降低时，热敏电阻的阻值增大，根据串并联电路的规律可知A满足要求，A正确，B错误。故选A。
12．黑 15.0 6 C E
【解析】（1）多用电表红表笔连接多用电表内部的电池的负极，所以实验中多用电表黑表笔应与电压表的正接线柱相连；由图可知，多用电表的读数为15.0，倍率为，所以电压表的内阻为
设欧姆表的内阻为，由欧姆表的原理得
则可解得
电压表分的电压为
由题意可知该电压表的量程为
（2）①滑动变阻器用作了分压接法，因此滑动变阻器应选择阻值较小的，即选择E；
由（1）可知待测电压表的量程为6V，内阻约为，为了减小实验误差以及保护实验器材的安全，应将待测电压表改装成10V左右的电压表，则由电压表的改装原理可知
解得
因此定值电阻选择，即选择C。
②根据电路图可知电压表内阻测量值的表达式为
13．(1)沿探测器运动方向喷出气体；(2)
【解析】(1)探测器发动机在P点应制动减速，所以应沿探测器运动方向喷出气体。(2)在P点由动量守恒定律得
探测器进入半径为r的环月轨道有
解得
14．（1）；（2），s
【解析】（1）金属框受拉力开始运动，ab 棒有小立柱挡住而始终处于静止，受力分析如图所示
对金属框由牛顿第二定律有
随着框加速运动，所受安培力逐渐增大，加速度逐渐减小，当加速度减为零时框的速度达到最大，有
联立各式代入数据解得
（2）从金属框架开始运动到最大速度的过程中，由动能定理有
而安培力做负功回路产生焦耳热，有
，
联立解得
金属框和棒串联，所受安培力大小相等，则棒所受的安培力的冲量大小等于金属框所受安培力的冲量，大小为
而通过电路截面的电量为
联立解得
15．（1）；（2）；（3）0；（4），
【解析】（1）设粒子的初速度为v0，从M点射出的粒子在电场中做类平抛运动经历的时间为t1，则
，
解得
（2）设该粒子离开电场时的速度大小为v，与 y轴的夹角为，如图
则
，
设该粒子在磁场中做圆周运动的半径为R，则
，
解得
（3）从处进入电场的粒子，在电场中的运动时间为t2，则
，
解得
设该粒子进入磁场的速度方向与y轴夹角为，速度大小为，则
，
该粒子在磁场中做圆周运动的半径
该粒子两次经过y轴，交点间的距离
解得
所以该粒子第二次经过y轴时的纵坐标
(4)由(3)可知，粒子第一次从磁场再进入电场时经过坐标原点，每经过一次电场沿y轴向上移动，则
粒子第n次经过y轴时的纵坐标
，