学年安徽省池州市高二年级下学期期末质量检测物理试题解析版.docx

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学年安徽省池州市高二年级下学期期末质量检测物理试题解析版

2017-2018学年安徽省池州市高二年级下学期期末质量检测物理试题

本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。

第Ⅰ卷第1至第3页，第Ⅱ卷第4至第6页。

全卷满分100分，考试时间100分钟。

第Ⅰ卷（选择题共48分）

一、选择题。

（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1~7题只有一个选项符合题目要求，第8~12题有多个选项符合要求。

全选对的得4分，选对但不全的得2分，选错不得分）

1.已知电源的交变电压的表达式为

，电源的内阻不计。

下列说法正确的是

A.用电压表测该电源电压时其示数为

V

B.将该电压加在

的电阻两端，则该电阻消耗的电功率为220W

C.交流电的频率为60Hz,电流方向每秒改变60次

D.当t=0.1s时电压表示数为0V

【答案】B

【解析】由于正弦交变电压的最大值为220

V，所以有效值为220V，电压表显示的是有效值为220V，选项A错误；将该电压加在220Ω的电阻两端，则该电阻消耗的电功率为：

，选项B正确；由ω=2πf=120π，得f=60Hz，矩形线圈在匀强磁场中每转一圈，电流方向改变两次，故电流方向每秒改变120次，选项C错误;当t=0.1s时，u=0，但电压表示数为有效值220V，选项D错误。

2.2018年1月8日，美国军方高机密卫星在进入太空后完全失去了联系，新年就迎来发残片射失败。

如图所示，某一质量为m的卫星残片从离地面H高处由静止落至地面并陷入泥土一定深度h而停止，不计空气阻力，重力加速度为g。

关于残片下落的整个过程，下列说法中正确的有

A.残片克服泥土阻力所做的功为mgh

B.残片下落的全过程中重力的冲量大于泥土阻力的冲量

C.残片所受泥土的阻力冲量大于

D.残片从接触地面到静止的过程中动量的改变量等于所受阻力的冲量

【答案】C

【解析】由动能定理得mg（H＋h）＋Wf＝0，Wf＝－mg（H＋h），所以残片的机械能减少了mg（H＋h），选项A错误；残片下落的全过程中合外力的冲量为零故重力的重力等于泥土阻力的冲量，选项B错误；落到地面上后又陷入泥潭，由动量定理IG－If＝0－mv，所以If＝IG＋mv＝IG＋m

，残片所受阻力的冲量大于m

，选项C正确；由动量定理知残片动量的改变量等于合外力的冲量，选项D错误。

3.某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器

和降压变压器

向用户供电。

两变压器均为理想变压器，发电机的输出电压及输电线的电阻均不变。

在用电高峰期，随着用户耗电量的增大，发电厂的输出功率增大，下列说法正确的是

A.用户总电阻变大

B.降压变压器的输入电压变小

C.输电线上损耗的功率变小

D.通过升压变压器原线圈的电流变小

【答案】B

【解析】用电高峰期，用户用电器的个数变多，用电器是并联接入电路，所以总电阻变小，选项A错误；在用电高峰期，随着用户耗电量的增大，发电厂的输出功率增大，则升压变压器的输出功率增大，又升压变压器的输出电压U2不变，根据P=UI可输电线上的电流I线增大，根据U损=I线R，输电线上的电压损失增大，根据降压变压器的输入电压U3=U2-U损可得，降压变压器的输入电压U3减小，选项B正确；对输电线路的电压损失变大，输电线的电阻不变，导致线路中损失的功率变大，选项C错误；发电厂的输出功率增大，升压变压器的输出电压不变，所以通过升压变压器原线圈的电流变大，选项D错误。

4.如图所示，两相邻的宽均为0.8m的匀强磁场区域，磁场方向分别垂直纸面向里和垂直纸面向外。

一边长为0.4m的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度v=0.2m/s通过磁场区域，在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行。

取它刚进入磁场的时刻t=O,规定线框中感应电流逆时针方向为正方向。

在下列图线中，正确反映感应电流强度随时间变化规律的是

【答案】C

【解析】由于线圈匀速进入磁场，根据楞次定律可知，线框中感应电流为逆时针方向，产生的电动势恒定，故感应电流恒定，选项A错误。

完全进入磁场且没跨过两磁场分界线的时候，磁通量不变，故电路中没有感应电流，选项B错误。

当线圈通过磁场分界线时，两个边都切割磁感线，相当于两个电源正串，感应电流是线圈进出磁场时的两倍，选项C正确、D错误。

5.2018年4月12日，我国遥感三十一号01组卫星成功发射，用于开展电磁环境探测。

在发射地球卫星时需要运载火箭多次点火，以提高最终的发射速度。

某次地球近地卫星发射的过程中，火箭喷气发动机每次喷出质量为m=800g的气体，气体离开发动机时的对地速度v=1000m/s,假设火箭（含燃料在内）的总质量为M=600kg，发动机每秒喷气20次，忽略地球引力的影响，则

A.火箭第三次气体喷出后速度的大小约为4m/s

B.地球卫星要能成功发射，速度大小至少达到11.2km/s

C.要使火箭能成功发射至少要喷气500次

D.要使火箭能成功发射至少要持续喷气17s

【答案】A

【解析】设喷出三次气体后火箭的速度为v3，以火箭和喷出的三次气体为研究对象，由动量守恒得（M－3m）v3－3mv＝0，解得v3＝

＝4m/s.选项A正确；要能成功发射，喷气n次后至少要达到第一宇宙速度，即vn＝7.9km/s，选项B错误；以火箭和喷出的n次气体为研究对象，由动量守恒得（M－nm）vn－nmv＝0，求得n＝666，选项C错误；至少持续喷气时间为t＝n/20＝34（s）．选项D错误。

6.如图甲所示，光滑的平行金属导轨固定在水平面内，导轨间距为l=20cm,左端接有阻值为R=10的电阻，放在轨道上静止的一导体杆MN与两轨道垂直，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B=O.5T。

杆受到沿轨道方向的拉力F做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图乙所示。

杆及两轨道的电阻均可忽略不计，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，则杆的加速度大小和质量分别为

A．10m/s2，0.1kgB．10m/s2，0.5kgC．20m/s2，0.5kgD．20m/s2，0.1kg

【答案】A

【解析】导体杆MN在轨道上做初速度为零的匀加速直线运动，用v表示瞬时速度，t表示时间，则杆切割磁感线产生的感应电动势为：

E=BLv=Blat，闭合回路中的感应电流为

，由安培力公式和牛顿第二定律得：

F-BIl=ma，由以上三式得

，由乙图线上取两点t1=0，F1=1N，t2=10s，F2=2N代入联立方程得：

a=10m/s2，m=0.1kg。

只有选项A正确。

7.如图所示，质量m1=10kg的木箱，放在光滑水平面上，木箱中有一个质量为m2=10kg的铁块，木箱与铁块用一水平轻质弹簧固定连接，木箱与铁块一起以v0=6m/s的速度向左运动，与静止在水平面上质量M=40kg的铁箱发生正碰，碰后铁箱的速度为v=2m/s,忽略一切摩擦阻力，碰撞时间极短，弹簧始终在弹性限度内，则

A.木箱与铁箱碰撞后瞬间木箱的速度大小为4m/s

B.当弹簧被压缩到最短时木箱的速度大小为4m/s

C.从碰后瞬间到弹簧被压缩至最短的过程中，弹簧弹力对木箱的冲量大小为20N·s

D.从碰后瞬间到弹簧被压缩至最短的过程中，弹簧弹性势能的最大值为160J

【答案】D

【解析】设木箱与铁箱碰撞后瞬间木箱的速度v1，木箱与铁箱碰撞过程，取向左为正方向，由动量守恒定律有：

m1v0=Mv+m1v1，解得：

v1=﹣2m/s，负号表示碰撞后木箱向右运动，选项A错误；当弹簧被压缩到最短时，设木箱的速度大小为v2，根据动量守恒定律有：

m2v0+m1v1=（m2+m1）v2，解得：

v2=2m/s，选项B错误；设碰撞后到弹簧最短的过程，弹簧弹力对木箱的冲量大小为I，根据动量定理有：

I=m1v2﹣m1v1，解得：

I=40N•s，选项C错误；弹性势能的最大值：

m2v02+

m1v12=

（m2+m1）v22+Epm，解得：

Epm=160J,选项D正确。

8.如图所示，高为H、上下开口、内壁光滑的铜管竖直放置，可视为质点的小磁球A从上开口处由静止释放，并落至下开口处，若不计空气阻力，重力加速度大小为g，则

A.小磁球在管中做自由落体运动

B.小磁球在管中下落过程中机械能不守恒

C.小磁球落至下开口处的速度小于

D.若将铜管换成内壁光滑的陶瓷管，小磁球下落过程中机械能守恒

【答案】BCD

【解析】小磁球在铜管（金属管）中下落，会在铜管中产生感应电流，感应电流的磁场一定会阻碍磁块的下落，小磁球在管中不是做自由落体运动，A错误．小磁球下落需克服阻力做功，机械能不守恒，B正确．根据牛顿第二定律，小磁球下落的加速度小于g，小磁球落至下开口处落的速度小于

，选项C正确．若换成陶瓷管，没有电磁感应现象，机械能守恒。

9.如图甲所示，一个阻值为

的电阻与阻值为

单匝圆形金属线圈连接成闭合回路。

金属线圈的面积

，在线圈中存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示，导线的电阻不计，在前2s时间内

A.流过电阻R的电流方向从E到FB.流过电阻R的电流0.4A

C.通过电阻R的电荷量0.2CD.电阻R上产生的热量0.064J

【答案】AD

【解析】根据楞次定律可以判断，流过电阻R1的电流方向从E到F,选项A正确；根据法拉第电磁感应定律得：

E＝

＝S

=0.2V,由闭合电路欧姆定律可知流过电阻R的电流为：

I＝

＝0.2A,选项B错误；前2s时间内通过电阻R的电荷量为q=It=0.4C,选项C错误；电阻R1上产生的热量为Q＝I2Rt=0.064J,选项D正确。

10.如图所示，原线圈接有

的交变电压，副线圈上接有定值电阻R、线圈L、灯泡A及理想电压表V，理想变压器的原副线圈的匝数比为4：

1,以下说法正确的是

A.副线圈中电流的变化频率为60Hz

B.灯泡A两端电压为55V

C.仅频率增大，则灯泡A的亮度将变暗

D.仅频率增大，则电压表V的示数将减小

【答案】AC

【解析】变压器不会改变电流的频率，电流的频率为f=60Hz，A正确；由瞬时值的表达式可知，原线圈的电压最大值为311V，所以原线圈的电压的有效值为220V，在根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压的有效值为55V，在副线圈中接有电阻R、电感线圈L和灯泡A，它们的总的电压为55V，所以灯泡A两端电压一定会小于55V，所以B错误；交流电的频率越大，电感线圈对交流电有阻碍作用就越大，所以电路的电流会减小，灯泡A的亮度要变暗，C正确；由C的分析可知，频率增大时，副线圈的电流减小，而副线圈的电压不变，所以电阻R的电压减小，电压表的示数将增加，D错误．

11.如图所示，两条电阻可忽略的平行金属导轨MN、PQ水平放置，导轨间距为L,在水平导轨的右侧存在磁感应强度方向垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B,磁场区域的长度为d。

导轨的右端与一弯曲的光滑轨道平滑连接，左端接有一电阻R，将一阻值也为R的导体棒从弯曲轨道上h高处由静止释放，导体棒与水平导轨接触良好，且动摩擦因数为μ,导体棒最终恰好停在磁场的左边界处，重力加速度大小为g，则

A.导体棒在磁场中做匀减速直线运动

B.导体棒的最大电动势为

C.电阻R中产生的焦耳热为

D.整个过程产生的内能为

【答案】BD

【解析】导体棒在磁场中受摩擦力和安培力而减速，安培力逐渐减小，因此合力也逐渐减小，做变减速直线运动，A项错误；由题图可知，导体棒刚进入磁场的瞬间速度最大，产生的感应电动势最大，由机械能守恒有mgh＝

mv2，所以导体棒的最大电动势为

，B正确；其中转化为焦耳热的内能为Q＝mgh－μmgd，则电阻R中产生的焦耳热为

Q＝

mg（h－μd），C项错误；导体棒的机械能最终都转化为内能，D项正确。

12.如图所示，水平轻弹簧K的一端固定在竖直墙P上，在光滑水平面上有一质量为M的光滑弧形槽，底部与水平面平滑连接，M处于静止状态，一个质量为m（m

A.在以后的运动过程中，小球和槽的水平方向动量始终守恒

B.在下滑过程中槽对小球的作用力始终不做功

C.在下滑过程中，小球和槽构成的系统在水平方向上动量守恒

D.被弹簧反弹后，小球和槽的机械能守恒，但小球不能回到槽高h处

【答案】CD

【解析】当小球与弹簧接触后，小球与槽组成的系统在水平方向所受合外力不为零，系统在水平方向动量不守恒，故A错误；在下滑过程中槽对小球的作用力做负功，小球的机械能减小，槽的机械能增加，B错误；由题意知，小球在竖直方向合力不为0，动量不守恒，在水平方向合力为0，水平方向上动量守恒，选项C正确;球在槽上下滑过程系统水平方向不受力，系统水平方向动量守恒，球与槽分离时两者动量大小相等，由于m＜M，则小球的速度大小大于槽的速度大小，小球被弹簧反弹后的速度大小等于球与槽分离时的速度大小，小球被反弹后向左运动，由于球的速度大于槽的速度，球将追上槽并要槽上滑，在整个过程中只有重力与弹力做功系统机械能守恒，由于球与槽组成的系统总动量水平向左，球滑上槽的最高点时系统速度相等水平向左系统总动能不为零，由机械能守恒定律可知，小球上升的最大高度小于h，小球不能回到槽高h处，故D正确。

第Ⅱ卷（非选择题共52分）

二、实验题（共14分）

13.（7分）

如图所示，某同学用图装置做验证动量守恒定律的实验。

先将a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复10次；再把同样大小的b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端附近静止，让a球仍从原固定点由静止开始滚下，和b球相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次。

（1）本实验必须测量的物理量有________。

A.斜槽轨道末端到水平地面的高度H

B.小球a、b的质量ma、mb

C.小球a、b的半径r

D.小球a、b离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间t

E.记录纸上0点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC

F.a球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h

（2）小球a、b的质量ma,mb应该满足的关系是________。

（3）让a球仍从原固定点由静止开始滚下，和b球相碰后，下列说法正确的是________。

A.两小球碰后到落地在空中运动时间相同

B.为保证实验成功，斜槽轨道应尽量光滑

C.两小球碰后，小球a的落地点是图中水平面上的A点

D.两小球碰后，小球b的落地点是图中水平面上B点

（4）按照本实验方法，验证动量守恒的验证式是________________。

【答案】

（1）BE（2分）

（2）ma>mb（1分）

（3）AC（2分）

（4）maOB=maOA+mbOC（2分）

【解析】

（1）由题意知，要验证动量守恒，就需要知道碰撞前后的动量，所以要测量两个小球的质量及碰撞前后小球的速度，碰撞前后小球都做平抛运动，根据x=vt，因运动的时间相同，所以速度可以用水平位移代替。

所以需要测量的量为：

小球a、b的质量ma、mb，记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC，所以选择BE；

（2）在小球碰撞过程中水平方向动量守恒，故有mav0=mav1+mbv2，在碰撞过程中动能守恒，故有

，解得

，要碰后a的速度v1＞0，即ma-mb＞0，ma＞mb；（3）碰撞后两小球做平抛运动，高度相同，两小球碰后到落地在空中运动时间相同，选项A正确；只要每次从同一点释放，碰撞前速度不变，与轨道是否光滑无关，选项B错误；a小球和b小球相撞后，b小球的速度增大，a小球的速度减小，所以碰撞后a球的落地点距离O点最近，b小球离O点最远，中间一个点是未放b球时a的落地点，所以相碰后，小球a、b的平均落点位置依次是图中A、C点,选项C正确,D错误.

（4）根据动量守恒mav0=mav1+mbv2，由于运动的时间相同，故可以位移代替速度，即maOB=maOA+mbOC。

14.（7分）

某研究小组同学做下面两个实验：

（1）甲同学在“研究电磁感应现象”的实验中，首先要按图甲接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系；然后按图乙将电流表与线圈B连成一个闭合回路，将线圈A、电池、滑动变阻器和开关串联成另一个闭合电路，在图甲中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏，不通电时电流表指针停在正中央。

在图乙中：

S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，电流表的指针________（选填“向右偏”、“向左偏”或“不偏转”）;线圈A放在B中不动时，指针将________（选填“向右偏”、“向左偏”或“不偏转”）；线圈A放在B中不动，突然断开开关S，电流表指针将________（选填“向右偏”、“向左偏”或“不偏转”）。

（2）乙同学为了研究光敏电阻在室内正常光照射和室外强光照射时电阻的大小关系，用图丙所示电路进行实验，得出两种U-I图线如图丁所示。

根据U-I图线可知正常光照射时光敏电阻阻值为________Ω，强光源照射时电阻为________Ω；若实验中所用电压表的内阻约为

，毫安表的内阻约为

；考虑到电表内阻对实验结果的影响，此实验中（填“正常光照射时”或“强光照射时”）测得的电阻误差较大。

若测量这种光照下的电阻，则需将实物图中毫安表的连接方式采用________（填“内接”或“外接”）法进行实验，实验结果较为准确。

【答案】

（1）向左偏（1分）不偏转（1分）向右偏（1分）

（2）3000（1分）　200（1分）　强光照射时（1分）　外接（1分）

【解析】

（1）由图甲知电流从左接线柱流入电流表时，其指针向左偏转。

S闭合后，将A插入B中，磁通量增大，由楞次定律和安培定则可判断B中电流方向向下，从左接线柱流入，故电流表指针向左偏转；A放在B中不动，磁通量不变，不产生感应电流；断开开关，穿过B的磁通量减小，电流表指针向右偏转。

（2）因为光敏电阻的阻值随温度的升高而减小，故由丁图可知b图像是强光源照射，a图像是正常光照射，故

，

。

强光照射时，光敏电阻与毫安表的内阻相差不大，这样两者电压相差不大，故造成误差大，故若测量强光照射时，应该用外接法，减小误差；而正常光照时，光敏电阻远大于毫安表的内阻，毫安表分得电压较小，误差较小。

三、计算题（本题3小题，共38分。

解题时应写出必要的文字说明、重要的物理规律，答题时要写出完整的数字和单位；只有结果而没有过程的不能得分）

15.（10分）

匝数为100匝的闭合矩形金属线圈abcd绕垂直千磁感线的固定轴00'匀速转动，周期为0.02s,线圈平面位于如图所示的匀强磁场中。

线圈总电阻为

，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中感应电流最大值

，求：

（1）线圈中电流瞬时值表达式；

（2）线圈转动一周产生的焦耳热；

（3）线圈中感应电流为lA时穿过线圈磁通量的变化率。

【答案】

（1）

（2）0.08J（3）0.02Wb/s

【解析】

（1）线圈转动的角速度ω＝

＝

＝100πrad/s（1分）

根据题意可知电流瞬时值表达式为i＝2cos100πt（A）（2分）

（2）感应电流的有效值I＝

＝

A（1分）

线圈转动一周的焦耳热Q＝I2RT＝（

）2×2×0.02＝0.08J（2分）

（3）线圈中感应电流为1A，则感应电动势E＝IR＝2V（1分）

E＝n

＝2V（1分）

故可知此时磁通量的变化率

＝

Wb/s＝0.02Wb/s（2分）

16.（13分）

如图所示，平行长直光滑固定的金属导轨MN、PQ平面与水平面的夹角0=30°'导轨间距为L=0.5m,上端接有R=3Ω的电阻，在导轨中间加一垂直轨道平面向下的匀强磁场，磁场区域为

，磁感应强度大小为B=2T,磁场区域宽度为d=0.4m,放在轨道的一金属杆ab质量为m=0.08kg、电阻为r=2Ω,从距磁场上边缘d0处由静止释放，金属杆进入磁场上边缘的速度v=2m/s。

两轨道的电阻可忽略不计，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，重力加速度大小为g=l0m/s2,求：

（1）金属杆距磁场上边缘的距离d0；

（2）金属杆通过磁场区域的过程中通过的电量q；

（3）金属杆通过磁场区域的过程中电阻R上产生的焦耳热Q。

【答案】

（1）0.4m

（2）0.08C（3）0.096J

【解析】

（1）由能量守恒定律得mgdsin30°＝

mv2（2分）

金属杆距磁场上边缘的距离d0＝0.4m（1分）

（2）由法拉第电磁感应定律E＝

（1分）

由闭合电路欧姆定律I＝

（1分）

金属杆通过磁场区域的过程中通过的电量q＝∑IΔt＝

＝

＝0.08C．（2分）

（3）由法拉第电磁感应定律E＝BLv＝2v（1分）

由闭合电路欧姆定律I＝

＝0.4A（1分）

F＝BIL＝0.4N（1分）

F′＝mgdsin30°＝0.4N（1分）

所以金属棒进入磁场后做匀速运动,金属杆通过磁场区域的过程中电阻R上产生的焦耳热

Q＝

mgdsin30°＝0.096J（2分）

17.（15分）

如图所示，在水平桌面一端的边缘放置一个质量m=0.40kg的木块B,桌面的另一端有一块质量M=0.6kg的木块A以某一初速度开始向着木块B滑动，经过时间t=0.80s与B发生碰撞，碰撞时间极短，碰后两木块粘在一起以3m/s的速度水平抛出，恰好无碰撞的沿圆弧切线从C点进入竖直光滑圆弧轨道下滑。

C、D为圆弧的两端点，其连线水平。

已知圆弧半径R=1.0m，圆弧对应圆心角θ=106°，O为轨道的最低点。

设两木块均可以看作质点，木块A与桌面间的动摩擦因数μ=0.25，重力加速度取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，试求：

（1）木块A的初速度大小v0；

（2）桌面距地面的高度h；

（3）木块B经过O点时对轨道压力的大小F。

【答案】

（1）7m/s

（2）0.8m（3）43N

【解析】

（1）两木块碰撞时由动量守恒守恒定律，得

（1分）

解得碰前木块A的速度大小为

（1分）

木块A在桌面上受到滑动摩擦力作用做匀减速运动，根据牛顿第二定律，有

（1分）

解得

（1分）

由

（1分）

解得

（1分）

（2）碰后木块做平抛运动，在C点有：

（1分）

由

（1分）

得

（1分）

（3）小物块在C点的速度大小为：

（1分）

对小物块从C点到O由动能定理，得：

（2分）

在O点由牛顿第二定律，得：

（1分）

联立以上两式解得：

FN=43N（1分）

由牛顿第三定律知对轨道的压力为F=43N（1分）