2020-2021学年广东省深圳市高二(下)期末物理试卷(附答案详解)

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2020-2021学年广东省深圳市高二（下）期末物理试卷

1. 场是物理学中的重要概念，引力场是传递物体间万有引力作用的媒介，类比电场的性质，下列关于引力场的说法正确的是( )

A. 若质量为m的物体在引力场中某点受力为F，则该点引力场强度大小为𝐹𝑚2

B. 若引力场中物体质量m变为原来的2倍，则引力场强度变为原来的12

C. 物体在某点的引力势能等于将物体从引力势能零点移动到该点时引力所做的功

D. 在引力场中，引力对物体做正功，则系统的引力势能减小

2. 如图所示，倾角为𝜃的光滑绝缘斜面下半部分存在垂直斜面向上的匀强磁场，一单匝圆形线圈用细绳挂在斜面上，圆心恰好位于磁场边界。从𝑡=0开始，磁感应强度B随时间t变化的规律为𝐵=𝑘𝑡(𝑘为常数，且𝑘>0)。圆形线圈半径为r，磁场变化过程中线圈始终未离开斜面，则( )

A. 𝑡1时刻，穿过线圈的磁通量为𝜋𝑟2𝑘𝑡1

B. 线圈中感应电流方向为顺时针

C. 线圈感应电流逐渐增大

D. 绳子的拉力逐渐增大

3. 一静止的 92238𝑈原子核发生衰变，其衰变方程为 92238𝑈→90234𝑇ℎ+𝑋，生成的两粒子处于匀强磁场中，速度方向与磁场方向垂直，其运动轨迹正确的是( )

A. B.

C. D.

4. 微信运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。如图，M极板固定，当手机的加速度变化时，N极板只能按图中标识的“前后”方向运动。图中R为定值电阻。下列对传感器描述正确的是( ) 第2页，共20页 A. 静止时，电流表示数为零，电容器两极板不带电

B. 由静止突然向前加速时，电容器的电容增大

C. 由静止突然向前加速时，电流由b向a流过电流表

D. 保持向前匀减速运动时，电阻R以恒定功率发热

5. 已知金属钾的逸出功为2.22𝑒𝑉，氢原子的能级如图所示。一群处在𝑛=4能级的氢原子，当它们自发跃迁到较低能级时( )

A. 最多可以辐射出6种不同频率的光子

B. 由𝑛=4向𝑛=3跃迁时辐射的光子波长最短

C. 辐射出的光子中，有2种能够使金属钾发生光电效应

D. 用辐射出的所有光子照射金属钾板，遏止电压为10.53𝑉

6. 如图是某环境温度监测电路，理想变压器的原、副线圈匝数比为5：1，原线圈接𝑢=220√2𝑠𝑖𝑛100𝜋𝑡(𝑉)交变电流，副线圈接温度监测电路，热敏电阻𝑅𝑡阻值随温度升高而降低，当电流超过某值时，会触发报警器𝑅0。下列说法正确的有( )

A. 副线圈交变电流频率为10Hz

B. 𝑅0报警时，说明环境温度升高

C. 环境温度升高时，变压器输入功率增大

D. 当𝑡=1600𝑠时，交流电压表的读数为22V

7. 如图甲所示，水平放置的“[”形光滑导轨宽为L，导轨左端连接阻值为R的电阻。导轨间存在两个相同的矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ。质量为m的金属杆在恒力作用下向右运动，金属杆始终与导轨垂直且接触良好，其速度v随时间t变化图像如图乙所示。第3页，共20页 𝑡3时刻金属杆恰好进入磁场Ⅱ，图中物理量均为已知量，不计其他电阻。下列说法正确的有( )

A. 金属杆初始位置与磁场Ⅰ左边界距离为12𝑣1𝑡12

B. 通过两磁场区域时，流经导体棒的电量相等

C. 磁场的磁感应强度大小为1𝐿√𝑚𝑅𝑡1

D. 金属杆在磁场Ⅱ中做匀减速直线运动

8. 如图，质量均为2kg的两小物块A、B放置在绝缘光滑的无限长水平面上，带电量均为+1.0×10−4𝐶，初始距离为3m。某时刻给物块A水平向右4𝑚/𝑠的初速度，之后两物块均沿直线运动，且未发生碰撞。g取10𝑚/𝑠2。静电力常量取9×109𝑁⋅𝑚2/𝐶2。则( )

A. A释放时加速度大小为5𝑚/𝑠2

B. 两物块运动过程中机械能守恒

C. 运动过程中两物块电势能先增大后减小

D. 末状态B的速度大于4𝑚/𝑠

9. 如图是一种自动控制房内空气𝑃𝑀2.5含量的电路。直流电源电动势为10V、内阻为2𝛺，电磁铁线圈内阻不计，𝑃𝑀2.5传感器𝑅𝑥的电阻与𝑃𝑀2.5含量的关系如下表。闭合开关𝑆1、𝑆2，空气净化器开始工作，当𝑃𝑀2.5含量低于30𝜇𝑔/𝑚3时，电磁铁的电流增大到0.5𝐴，衔铁恰好被吸引下来，净化器停止工作。

𝑅𝑥阻值与𝑃𝑀2.5含量对照表

𝑃𝑀2.5含量(𝜇𝑔/𝑚3) 10 20 30 40 50 60

电阻(𝛺) 10 11 13 16 20 25 第4页，共20页 (1)电阻箱𝑅0的阻值应调为______𝛺；

(2)为进一步提高空气质量，需将电阻箱𝑅0的阻值______(选填“调大”或“调小”)；

(3)当𝑃𝑀2.5含量为25𝜇𝑔/𝑚3时，为测量𝑅𝑥的阻值，除上述电源E，另有电压表(量程3V、内阻约3𝑘𝛺)，电流表(量程300mA、内阻约5𝛺)，滑动变阻器𝑅(最大阻值10𝛺)。设计最合理的电路图是______。

10. 为测量一电源的电动势及内阻，某小组设计了如下实验方案。

(1)先利用多用电表直流电压挡位粗测电源的电动势。如图甲，1号接线柱应接______表笔(选填“红”或“黑”)。选用“直流电压5V”挡时，表盘如图乙所示，读出该电源的电动势为______V；

(2)设计如图丙所示电路，若实验中电压表𝑉1读数为𝑈1，电压表𝑉2读数为𝑈2，电表为理想电表，𝑅0为定值电阻。改变滑动变阻器R得到多组实验数据。作出的丁图像为直线，且与纵轴的截距等于b，斜率的绝对值为k，则电源电动势𝐸=______，电源内阻𝑟=______；(用题目中的已知量表示)

(3)若考虑电表内阻，(2)中电源电动势的测量值______真实值(选填“>”、“<”、“=”)。 第5页，共20页

11. 图为测带电粒子比荷𝑞𝑚的装置。间距为d的两水平金属板接电压U，板间有匀强磁场Ⅰ，板右侧有匀强磁场Ⅱ。两磁场磁感应强度均为B，方向如图所示。一带电粒子沿虚线从板间水平穿出，从P点进入磁场Ⅱ，并从Q点离开。PQ两点竖直距离为𝐿2，水平距离为L。粒子重力不计。求：

(1)带电粒子的速度大小；

(2)带电粒子的比荷。

第6页，共20页 12. 假设存在如图所示的物理模型。半径𝑅=0.8𝑚的竖直半圆轨道与水平面相切于A点，过圆心O的水平虚线下存在水平向右的匀强电场，场强𝐸=5×103𝑁/𝐶。在P点静止释放一质量𝑚=0.1𝑘𝑔、电量𝑞=+2×10−4𝐶的带电小球(可视为质点)，小球从最高点C飞出后经过与O等高的D点，𝑂𝐷=1.2𝑚。小球电量不变，不计一切摩擦，g取10𝑚/𝑠2。求：

(1)小球通过C点时对轨道的压力大小；

(2)𝑃、A两点间的距离。

13. 如图是一种电梯突然失控下落时的保护装置。在电梯后方墙壁上交替分布着方向相反的匀强磁场，每块磁场区域宽1.6𝑚，高0.5𝑚，大小均为0.5𝑇。电梯后方固定一个100匝矩形线圈，线圈总电阻为8𝛺，高度为1.5𝑚，宽度略大于磁场。已知某次电梯运行试验中电梯总质量为2400kg，g取10𝑚/𝑠2，忽略摩擦阻力。当电梯失去其他保护，由静止从高处突然失控下落时，求：

(1)电梯下落速度达到2.5𝑚/𝑠时，线圈内产生的感应电流大小；

(2)电梯可达到的最大速度；

(3)若电梯下落4.5𝑚，达到最大速度的45，此过程所用时间。

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14. 一个装有少量水的软塑料瓶，瓶口用橡胶塞塞紧。缓慢挤压塑料瓶，该过程瓶内气体温度不变，则该过程中瓶内气体______(选填“吸热”、“放热”、“既不吸热也不放热”)；再用力挤压塑料瓶直至橡胶塞突然被喷出，瓶内出现水雾。橡胶塞飞出的瞬间，瓶内气体温度______(选填“升高”、“降低”、“不变”)，温度变化的判断依据是______。

15. 现代瓷器烧制通常采用电加热式气窑。某次烧制前，封闭在窑内的气体温度为27℃，压强为𝑝0，需要的烧制温度为927℃。为避免窑内气压过高，窑上有一个单向排气阀，当窑内气压达到2𝑝0时，单向排气阀变为开通状态。窑内气体温度均匀且逐渐升高。求：

(1)单向排气阀开始排气时，窑内气体温度；

(2)本次烧制排出的气体占原有气体质量的比例。

16. 噪声污染是现代社会的污染源之一。如图是一种消声器的原理图。波长为𝜆的声波从左端进入装置，并沿虚线传播。到达A点后，分成上下两束波，这两束波在B点相遇时可削弱噪声。此装置利用了______原理；为达到最佳消声效果，图中a、b两段最小长度差为______；若噪声波长𝜆未知，请写出一条装置的改进措施：______。 第8页，共20页 17. 光纤已普遍应用到通信领域，具有可弯曲、传输速度快、信息量大等优点。如图是一段弯成14圆弧的光纤材料，一束光紧贴光纤材料内侧垂直射入材料一端。已知光可从另一端射出且没有损失，光纤材料的直径为2cm，光在光纤材料中的折射率𝑛=1.5，光在真空中的传播速度为𝑐=3×108𝑚/𝑠。求：

(1)光在光纤材料中的传播速度大小；

(2)光纤材料内侧对应的最小弯曲半径。

第9页，共20页 答案和解析

1.【答案】D

【解析】解：A、电场力公式：𝐹=𝐸𝑞，而引力场中引力公式𝐹=𝑚𝑔，类比电场强度，该点引力场强度即为该点的重力加速度，引力场强度大小为𝐹𝑚，故A错误；

B、电场强度反映本身的性质，与试探电荷无关，类比电场的性质，引力场强度反映引力场本身的性质，与物体的质量无关，故B错误；

C、电荷在某点的电势能等于将电荷从该点移动到电势能零点时电场力所做的功，类比可知，物体在某点的引力势能等于将物体从该点移动到引力势能零点时引力所做的功，故C错误；

D、在电场中，电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小，类比可知，在引力场中，引力对物体做正功，则系统的引力势能减小，故D正确。

故选：D。

运用类比的方法，确定引力场强的大小表达式；引力场强与物体无关；引力势能与电势能类比，确定物体在某点的引力势能定义；根据电场力做功，电势能减小，类比引力做功与引力势能变化的关系。

解决本题的关键要抓住引力场与电场的相似性，运用类比法确定引力场强度和引力势能的定义，要知道引力场强度与物体的质量无关。

2.【答案】B

【解析】解：A、𝑡1时刻穿过线圈的磁通量𝛷1=𝐵1𝑆有=𝑘𝑡1⋅12𝜋𝑟2=12𝜋𝑟2𝑘𝑡1，故A错误；

B、根据楞次定律，知道线圈中的感应电流为顺时针方向，故B正确；

C、由于感应电动势𝐸=𝑛𝛥𝛷𝛥𝑡=𝑛𝛥𝐵𝛥𝑡⋅12𝜋𝑟2=12𝜋𝑟2𝑘，不变，所以感应电流不变，故C错误；

D、根据左手定则，导体的下半段受到安培力沿斜面向上，由于磁感应强度B增大，安培力也增大，根据平衡条件，绳子的拉力减小，故D错误。

故选：B。

根据磁通量的定义求线圈的磁通量；

根据楞次定律判断感应电流的方向；