湖南省百所学校2021-2022学年高二物理下学期期中考试试题（Word版附解析）

湖南省高二年级期中考试物理试卷本试卷满分100分，考试用时75分钟一、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.随着智能手机的发展电池低容量和手机高耗能之间的矛盾越来越突出手机无线充电技术间接解决了智能手机电池不耐用的问题。如图所示，当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电。电磁感应的首次发现者为（　　）A.爱因斯坦B.法拉第C.洛伦兹D.密立根【1题答案】【答案】B【解析】【详解】电磁感应的首次发现者是法拉第，故选B。2.一列简谐横波某时刻的波形图如图所示，此后质点比质点先回到平衡位置，下列判断正确的是（　　）A.该简谐横波沿轴负方向传播B.此时质点沿轴负方向运动C.此时质点的速度比质点的速度小D.此时质点的加速度比质点的加速度大 【2题答案】【答案】A【解析】【详解】A．由质点比质点先回到平衡位置可知，图示波形图所对应的时刻K质点向上振动，根据同侧法可知该简谐横波沿轴负方向传播，故A正确；B．此时K质点沿轴正方向运动，故B错误；C．此时L质点的速度为零，K质点速度不为零，故C错误；D．此时L质点的位移大于K质点的位移，则此时质点的加速度比质点的加速度小，故D错误。故选A。3.某研究性学习小组用激光束照射不同直径的圆孔和不透明圆板后，拍摄了许多屏上的图样，图甲和图乙是学习小组拍摄的图样中的两张，下列说法正确的是（　　）A.图甲为著名的“泊松亮斑”B.图甲和图乙都是光线照射到圆孔后的衍射图样，图甲中孔的直径较小C.图甲和图乙都是光线照射到圆板后的衍射图样，图乙中板的直径较小D.图甲是光线照射到圆孔后的衍射图样，乙图是光线照射到圆板后的衍射图样【3题答案】【答案】D【解析】【详解】圆孔衍射图样是中央大亮斑，周围为明暗相间的圆环，不透明圆板衍射的图样是背后大阴影中心处有个亮斑，即“泊松亮斑”，因此甲图为光线照射到圆孔后的衍射图样，乙图为光线照射到圆板后的衍射图样，且乙图为“泊松亮斑”，故D正确，ABC错误。故选D。4.如图所示，等边三角形的三个顶点上均固定了垂直纸面的长直导线，A、B两点处长直导线中的电流大小均为I，B点处长直导线中电流方向垂直纸面向里，A点处长直导线中电 流方向垂直纸面向外。已知A点处长直导线受到的磁场力沿图示方向，则关于C点处长直导线中电流方向和大小，下列说法正确的是（　　）A.垂直纸面向里，小于IB.垂直纸面向里，大于IC.垂直纸面向外，小于ID.垂直纸面向外，大于I【4题答案】【答案】C【解析】【详解】根据安培定则和左手定则可知，电流方向相同的直导线之间互相吸引，电流方向相反的直导线互相排斥，则对A处直导线受力分析可知，如图所示可知，A、C之间相互吸引，则C处导线通有垂直纸面向外的电流，由图可知即B处直导线所通电流大于C处直导线电流，则C处电流小于，故ABD错误C正确。故选C。5.如图所示，△ABC为某种玻璃制成的三棱镜的横截面，其长度为 ．今有一束单色光从P点垂直边入射，从边上的M点出射，出射方向与的夹角为，则玻璃的折射率为（　　）A.B.C.D.【5题答案】【答案】B【解析】【详解】光从BC射入，从AC射出，则在AB边发生全反射，由于不考虑光的多次反射，则光线在玻璃中的光路图如图所示由几何关系可得∠AMN=180°−∠A−(90°−∠2)=105°光在AC边M点∠3=∠AMN−90°=15° ∠4=90°−60°=30°玻璃的折射率为故选B。6.如图甲所示，空间中存在一方向与纸面垂直、磁感应强度随时间变化匀强磁场，一边长为L的单匝正方形线框固定在纸面内，线框的电阻为R，线框一半面积在磁场中，M、N两点为线框与磁场边界的交点。时磁感应强度的方向如图甲所示，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）A.时间内，M点电势始终小于N点的电势B.时间内，线框所受安培力的方向水平向右C.线框中的感应电流为D.时间内，线框中的感应电流沿逆时针方向【6题答案】【答案】C【解析】【详解】AD．根据楞次定律可知，时间内，线框中的感应电流方向始终沿顺时针方向，此时位于磁场中的半个线框可视为电源，所以M点的电势始终高于N点的电势，故AD错误；B．根据左手定则可知，时间内，线框所受安培力的方向水平向左，故B错误；C．根据法拉第电磁感应定律可知，线框中感应电动势为根据闭合电路欧姆定律可知，线框中的感应电流为 故C正确。故选C。二、选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7.某弹簧振子做简谐运动的振动图像如图所示．若、时刻振子所处的位置关于平衡位置对称，则下列说法正确的是（　　）A.、时刻，振子的速度大小相等、方向相反B.、时刻，振子的加速度大小相等、方向相反C.至这段时间，振子和弹簧组成的系统机械能先变小后变大D.至这段时间，振子的动能先变大后变小【7题答案】【答案】BD【解析】【详解】A．根据图像可知，振动图像斜率表示振子的速度，、时刻，振子的速度大小相等、方向相同，A错误；B．、时刻，根据简谐运动回复力可知，振子受力方向相反，，振子的加速度方向相反，B正确；C．振子和弹簧组成的系统机械能守恒，至这段时间，机械能不变，C错误；D．振子在平衡位置速度最大，可知至这段时间，振子动能先变大后变小，D正确． 故选BD。8.如图所示，振荡电路的导线及自感线圈的电阻忽略不计，某瞬间回路中的电流方向如箭头所示，且此时电容器的极板A带正电荷。关于该时刻，下列说法正确的是（　　）A.电容器充电B.电容器在放电C.线圈L中磁场的磁感应强度和磁场能增大D.线圈L中磁场的磁感应强度和磁场能减小【8题答案】【答案】AD【解析】【详解】依题意，由图中电流方向可知，电容器处于充电状态，两极板间的电压正在增加，线圈中流产生的磁场的磁感应强度正在减小，磁场能正在减小，故AD正确；BC错误。故选AD。9.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶5，电压表和电流表均为理想电表，为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），为定值电阻，当原线圈接如图乙所示的正弦交流电时，下列说法正确的是（　　）A.电压表的示数为B.处温度升高时，电压表的示数减小 C.处温度降低时，变压器原线圈的输入功率减小D.原线圈两端电压的瞬时值表达式为【9题答案】【答案】CD【解析】【详解】A．由图知输入电压有效值为36V，电压与匝数成正比，所以副线圈两端电压有效值为故A错误；B．处温度升高时，电阻变小，电流表的示数变小，但不会影响输入和输出电压值，即电压表V2的示数不变。故B错误；B．处温度降低时，电阻变大电流减小，所以功率减小，变压器原线圈的输入功率减小。故C正确；D．原线圈接如图乙所示的正弦交流电，由图可知，最大电压为V，周期为0.02s，故角速度为故可得原线圈两端电压的瞬时值表达式为故D正确。故选CD。10.劳伦斯和利文斯顿设计的回旋加速器工作原理如图所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过狭缝的时间可忽略，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f，加速电压为U。若A处粒子源持续释放质量为m、电荷量为、初速度可忽略的粒子，粒子在加速器中被加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响，则下列说法正确的是（　　） A.粒子被加速后的最大速度不可能超过B.加速电压U越大，粒子离开回旋加速器时的动能也越大C.交流电的频率D.粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而增大【10题答案】【答案】AC【解析】【详解】A．粒子做匀速圆周运动的周期不变，因此粒子做圆周运动的周长越长，其对应的运动速度越大，因D形盒的半径是R，所以粒子做匀速圆周运动的轨道半径最大值为R，所以粒子被加速后的最大速度不可能大于故A正确；B．粒子在磁场中受的洛伦兹力提供向心力，则有可得可知粒子离开加速器时的最大速度与加速电压无关，最大动能与加速电压U无关，故B错误；C．粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期为 所以交流电的周期为频率为故C正确；D．粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期为周期与半径无关，故D错误。故选AC三、非选择题：共56分11.某实验小组在实验室用单摆做测定重力加速度的实验，实验装置如图甲所示。（1）用游标卡尺测量摆球的直径，测量结果如图乙所示，则该摆球的直径为__________mm.（2）关于本实验，下列说法正确的是__________。A.需要用天平称出小球的质量B.摆球应选用体积较小、质量较大的小球C.为了方便测量，摆球摆动的幅度越大越好D.测量周期时，应从摆球到达最高点时开始计时（3）实验测出单摆完成n次全振动的时间为t，摆长为L，则计算重力加速度的表达式为g=__________。 【11题答案】【答案】①.9.7②.B③.【解析】【详解】（1）[1]游标卡尺的读数为（2）[2]A．用单摆测重力加速度的原理是单摆的周期公式，单摆周期与小球质量无关，实验不需要用天平称出小球的质量，故A错误；B．为减小空气阻力对实验的影响，应选质量大而体积小的球作为摆球，故B正确；C．单摆在摆角小于的情况下的运动是简谐运动，摆球摆动的幅度不能太大，不是越大越好，故C错误；D．为减小测量周期时的误差，测量周期时，应取摆球通过最低点时做为计时的起终点位置，故D错误。（3）[3]单摆的周期根据单摆的周期公式可得重力加速度12.学校物理兴趣小组利用气垫导轨验证动量守恒定律，气垫导轨装置如图所示，由导轨、滑块、弹射器、光电门等组成，固定在两滑块上的挡光片的宽度相等。主要的实验步骤如下：①安装好气垫导轨，转动气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；②测得滑块1（含挡光片）与滑块2（含弹簧和挡光片）的质量分别为m1、m2，挡光片的宽度 为d；③接通光电计时器（光电门）；④把滑块2静止放在气垫导轨的中间；⑤使滑块1挤压导轨左端弹射架上的弹簧；⑥释放滑块1通过光电门1后与左侧连有弹簧的滑块2碰撞，碰后滑块2和滑块1依次通过光电门2，两滑块通过光电门2后依次被制动；⑦读出与光电门1相连的光电计时器记录的时间，与光电门2相连的光电计时器记录的两次时间先后分别为、。回答下列问题：（1）下列检验导轨是否水平的两种做法中，较好的是________。（填“A”或“B”）A.将气垫导轨平放在桌上，不打开气源充气，将滑块放到导轨上，若滑块不动，则导轨水平B.将气垫导轨平放在桌上，先打开气源充气，再将滑块放到导轨上，轻推滑块，若滑块先后通过两个光电门时的挡光时间相等，则导轨水平（2）碰撞前滑块1通过光电门的速度大小为________，规定滑块1前进的方向为正方向，则滑块1碰撞前后的动量变化量为________。（均用题中涉及的物理量符号表示）（3）在误差范围内，若满足关系式______________________________（用题中涉及的物理量符号表示），即说明两滑块碰撞过程中动量守恒。【12题答案】【答案】①.B②.③.④.【解析】【详解】（1）[1]先打开气源充气，再将滑块放到导轨上,滑块与导轨间的摩擦可以忽略，若轻推一下，滑块经过两个光电门时的挡光时间相等，则说明滑块在做匀速直线运动，滑块所受合力为零，导轨水平。故B正确。（2）[2]滑块1做匀速直线运动，通过光电门的速度大小为[3]滑块1碰撞后的速度大小为，滑块1碰撞前后的动量变化量为 （3）[4]根据动量守恒把速度代入整理得13.一辆质量的平板车左端放有质量的滑块，滑块与平板车间的动摩擦因数，开始时平板车和滑块共同以的速度在光滑水平面上向右运动，直到平板车与竖直墙壁发生碰撞，设碰撞时间极短且碰撞后平板车的速度大小保持不变，但方向与原来相反。碰撞后经过时间t（未知），平板车和滑块以共同速度向左运动，平板车足够长，滑块不会滑出平板车，取重力加速度大小，求：（1）平板车和滑块碰撞后的共同速度的大小；（2）时间t和平板车的最小长度。【13题答案】【答案】（1）3m/s；（2）【解析】【详解】（1）平板车与墙发生碰撞后以原速率弹回，此后平板车与木块所受的合外力为零，总动量守恒，取水平向左为正方向，则有Mv0-mv0=（m+M）v共解得 v共=3m/s（2）对木块根据动量定理可得代入数据解得根据能量守恒代入数据解得14.如图所示，两根金属导轨平行固定在倾角θ=30°的绝缘斜面上，导轨下端接有R=9Ω的定值电阻，导轨自身电阻忽略不计。导轨置于垂直于斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小B=0.5T。将一根质量m=0.1kg、电阻r=1Ω的金属棒ab从导轨上方某处由静止释放，金属棒沿导轨下滑，设导轨足够长，导轨宽度和金属棒长度均为d=2m。金属棒ab下滑过程中始终与导轨接触良好，金属棒ab与导轨间的动摩擦因数，当金属棒沿导轨下滑的高度h=3m时，金属棒速度恰好达到最大值。取重力加速度大小g=10m/s2，求：（1）金属棒ab达到的最大速度vm；（2）该过程中电阻R产生的焦耳热Q1。【14题答案】【答案】（1）2m/s；（2）0.9J【解析】 【详解】（1）金属棒ab达到最大速度时恰好匀速下滑，根据受力平衡有又FA=BdIm解得vm=2m/s（2）金属棒下滑过程中，整个电路释放的焦耳热为Q，根据功能关系有根据焦耳定律，R上的焦耳热为解得Q1=0.9J15.如图所示，空间中有一直角坐标系，第一象限中存在方向平行于y轴向下的匀强电场，第二象限内，在圆心为、半径未知的圆形区域内，有垂直于纸面向里的匀强磁场，圆形区域与x轴和y轴相切，与y轴的切点为A点。现有一个质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，从x轴上的N点以速率射入第一象限，射入速度的方向和x轴负方向的夹角，一段时间后，粒子从A点平行于x轴射入磁场，经磁场偏转后到达x轴上的M点（未画出），粒子到达M点时速度方向与x轴负方向的夹角仍然为。已知O、N两点的距离为L，不计粒子受到的重力。求：（1）圆形区域的半径R；（2）匀强电场的电场强度大小E；（3）圆形区域磁场的磁感应强度大小B。 【15题答案】【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）将带电粒子在N点的速度分解，根据几何关系有带电粒子在电场中做类平抛运动，设粒子运动的时间为t，根据类平抛运动的规律有，解得（2）带电粒子在电场中做类平抛运动，根据牛顿第二定律可知粒子的加速度大小粒子在y轴方向做匀加速直线运动，则解得（3）粒子从A点射入磁场时的速度大小 设粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径为r，根据几何关系有粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有解得