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2020-2021学年高二下学期物理人教版（2019）期末模拟测试卷（2）
一、选择题：本题共
7
小题，每小题
4
分，共
28
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.科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为和，下列表述正确的有(
)
A.X是质子
B.Y的质子数是3，中子数是6
C.氘和氚的核反应是核聚变反应
D.两个核反应都没有质量亏损
2.三个物体在同一条直线上运动的位移—时间（）图像如图所示，其中c物体的运动图线满足方程，下列说法中正确的是(
)
A.三个物体运动方向相同
B.c物体的加速度大小为
C.时，两个物体相距最近
D.时，a物体的速度比c物体的速度大
3.如图所示，一小段钢管套在竖直固定的直杆上，一段铁棒焊接在钢管上，铁棒与竖直杆成一定的角度，一段轻绳一端连接在铁棒的A端，一端连接在竖直杆上的B点，光滑挂钩吊着重物悬挂在轻绳上，系统处于静止状态。当将钢管缓慢向上移动时，则轻绳上的拉力大小(
)
A.一直增大
B.一直减小
C.保持不变
D.先减小后增大
4.我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星（简称“量子卫星”）“墨子号”发射升空.已知引力常量为G，地球半径为R，“墨子号”距地面高度为h，线速度为，地球表面的重力加速度为g，第一宇宙速度为，下列说法正确的是(
)
A.
B.此卫星距离地面的高度h可用来表示
C.地球的质量可表示为
D.此卫星角速度大于
5.如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比，电阻为理想二极管，原线圈接的交流电，则(
)
A.交流电的频率为100
Hz
B.通过的电流为1
A
C.通过的电流为
D.变压器的输入功率为200
W
6.如图所示，和是固定在真空中两个带正电的点电荷，且电荷量点是两个点电荷连线的中点，M点也在两个点电荷连线上。构成一个正方形，下列说法正确的是(
)
A.M点和N点电势相等
B.M点的场强与N点的场强相同
C.将同一带负电的试探电荷分别放在P点和O点，电势能相等
D.将一带负电的试探电荷由M点移到P点，电场力做负功
7.如图，三个质量分别为的物块静止在光滑水平直轨道上.间用一根细线相连，然后在间夹一压缩状态的轻质弹簧，此时轻弹簧的弹性势能为.现在剪断细线，A和B向两边滑出，当轻质弹簧恢复原长时，B与C发生弹性碰撞，下列说法正确的是(
)
A.弹簧恢复原长时，
B.弹簧恢复原长时，
C.若，则B与C弹性碰撞后均以原速度大小的返回
D.若，则B与C弹性碰撞后均以原速度大小的一半返回
二、多项选择题：本题共
3
小题，每小题
6
分，共
18
分。在每小题给出的四个选项中，每
题有多项符合题目要求。全部选对的得
6
分，选对但不全的得
3
分，有选错的得
0
分。
8.第24届冬季奥林匹克运动会，将于2022年2月4日在北京和张家口联合举行，北京也将成为奥运史上首个举办过夏季奥林匹克运动会和冬季奥林匹克运动会的城市.跳台滑雪是冬奥会中最具观赏性的项目之一，北京跳台滑雪赛道“雪如意”如图甲所示，其简化图如图乙所示，跳台滑雪赛道由助滑道、着陆坡、减速停止区三部分组成.比赛中，质量为m的运动员从A处由静止下滑，运动到B处后水平飞出，落在了着陆坡末端的C点，落地瞬间垂直接触面的分速度减为零，以平行接触面的分速度滑入减速停止区，在与C等高的D处速度减为零.已知间的高度差为h，着陆坡的倾角为θ，重力加速度为g，不计运动员在助滑道受到的摩擦阻力及空气阻力，则(
)
A.由B点飞出的速度为
B.运动员在停止区上克服摩擦力所做的功为
C.运动员从B点飞出经历时间时距离斜面的距离最远
D.运动员从A点下降到B点和由B点到C点下落的高度之比为
9.如图甲所示，两根足够长的平行光滑金属导轨底端接的电阻，导轨与水平面的夹角，两导轨的间距。整个区域存在方向垂直于导轨平面斜向上的磁场，磁感应强度大小随时间变化的关系如图乙所示。一导体棒垂直于导轨放置，开始时导体棒与导轨底端的距离为，导体棒电阻为、质量为。对导体棒施加一垂直于导体棒且沿导轨平面向上的外力的大小随时间变化的图像如图丙所示，时刻，导体棒速度为零。导体棒始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计，下列说法正确的是(
)
A.前2
s内电路中的电流恒为2
A
B.前2
s内导体棒始终静止在导轨上
C.导体棒的最终速度为0.5
m/s
D.2
s后外力做功的大小等于导体棒和电阻产生的焦耳热
10.如图所示，半径为R的光滑圆弧轨道固定在竖直面内，O是圆心，竖直，水平，B是最低点，A点紧靠一足够长的平台点位于A点正上方，距离为有限值。现于D点无初速度释放一个大小可以忽略的小球，在A点进入圆弧轨道，从C点飞出后做平抛运动并落在平台上，P点是小球落在之前轨道上紧邻的一点。不计空气阻力，下列说法正确的是(
)
A.只要D点的高度合适，小球经过C点后可以落在平台上任意一点
B.小球由D经到P的过程中，机械能守恒
C.小球从A运动到B的过程中，重力的功率一直增大
D.如果间距离为h，则小球经过B点时对轨道的压力大小为
三、非选择题：共
54
分。第
11~14
题为必考题，每个试题考生都必须做答，第
15~16
题为
选考题，考生根据要求做答。
（一）必考题：共
42
分。
11.（6分）利用气垫导轨验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连。遮光片两条长边与导轨垂直，导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到光电门B处的距离，b表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度，实验时滑块在A处由静止开始运动。
（1）某次实验测得导轨与水平面的倾角，重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量可表示为_______，系统的重力势能减少量可表示为_______，若在误差允许的范围内，若，则可认为_______。（前两空用题中所给字母表示）
（2）按上述实验方法，某同学改变间的距离，得到滑块到B点时对应的速度v，作出图像如图乙所示，并测得，则重力加速度_______。
12.（8分）某实验小组欲自制欧姆表测量一个电阻的阻值，实验提供的器材如下：
A.待测电阻（阻值约）；
B.电源（电动势E约为1.4
V，内阻r约为）；
C.灵敏电流计G（量程0~1
mA，内阻）；
D.电阻；
E.电阻；
F.滑动变阻器（阻值范围为0~）；
G.滑动变阻器（阻值范围为0~）；
H.开关，导线若干。
（1）由于电源电动势未知，该实验小组经过分析后，设计了如图甲所示的电路测量电动势。部分步骤如下：先闭合开关，调节滑动变阻器R，使灵敏电流计读数接近满偏；保持滑动变阻器滑片位置不动，断开开关，读出此时灵敏电流计的示数。
①根据实验要求，定值电阻a应选_______；滑动变阻器R应选_______。（选填器材前的标号）
②若实验中，则电源电动势为__________V。
（2）测出电源电动势后，该小组成员在图甲的基础上，去掉两开关，增加两支表笔，其余器材不变，改装成一个欧姆表，如图乙所示，则表笔M为_____（填“红表笔”或“黑表笔”）。用改装后的欧姆表测量待测电阻的阻值，正确操作后，灵敏电流计读数如图丙所示，则待测电阻R的阻值为______Ω。
13.（12分）如图所示，在直角坐标系平面内第一、三、四象限存在垂直纸面向里的匀强磁场，第二象限存在沿y轴正方向的匀强电场。两个电荷量均为q、质量均为m的带负电粒子先后以的速度从y轴上的P点分别沿x轴正方向和负方向进入第一象限和第二象限，经过一段时间后，两粒子恰好在x轴负半轴上的Q点相遇，此时两粒子均为第一次通过x轴负半轴，P点离坐标原点O的距离为d，已知磁场的磁感应强度大小为，粒子重力不计，两粒子间的作用力可忽略不计。求：
（1）粒子a从P点出发到达Q点的时间t；
（2）匀强电场的电场强度E的大小。
14.（16分）有两块形状完全相同的木板，并排放在粗糙水平面上，木板的两端光滑，上下面分别喷涂了不同的物质.一质量为的金属块C放在木板A的最左端，如图所示.已知木板长均为、质量均为，金属块C和之间的动摩擦因数，木板和地面的动摩擦因数分别为，现给金属块C施加一水平向右的恒力F，重力加速度，求：
（1）为了把C拉离木板的最小值；
（2）设，当分离时的速度；
（3）若在分离时，撤掉力速度最大时，A的速度.
（二）选考题：共
12
分。请考生从
2
道题中任选一题作答，并用
2B
铅笔将答题卡上所选
题目对应的题号右侧方框涂黑，按所涂题号进行评分；多涂、多答，按所涂的首题进行评
分；不涂，按本选考题的首题进行评分。
15.【选修3-3】（12分）
（1）（4分）下列说法正确的是_________.
A.在显微镜下观察布朗运动时，观察到一个小碳粒基本不动，说明这个碳粒太小了，基本没有水分子撞击它
B.密封在体积不变的容器中的气体，温度升高，气体分子对器壁单位面积上的平均作用力减小
C.若附着层分子间表现为斥力，则液体和固体之间表现为浸润
D.空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性
（2）（8分）横截面积为S的气缸，活塞质量为m（活塞和气缸壁接触良好且忽略它们之间的摩擦）.如图甲所示，气缸开口向下静置在水平地面时，活塞距气缸底部的距离为L，活塞与地面之间气体压强等于大气压强.保持气缸内理想气体温度为T不变，把气缸开口向上静置在水平地面上时，活塞距气缸底部的距离为.然后使气缸内的理想气体温度缓慢升高，活塞距气缸底部的距离恢复为L，若此过程中封闭的理想气体吸收的热量为Q，求理想气体内能增加了多少？
16.【选修3-4】（12分）
（1）（4分）如图所示为一列简谐横波在某时刻的波形图，P点的坐标为，下列说法正确的是____________.
A.该列波的频率与波源的振动频率无关
B.若该列波沿x轴正方向传播，则P质点的振动方向向上
C.若该列波沿x轴正方向传播，从该时刻经过半个周期，质点P将向右移动半个波长的距离
D.若质点P相继出现在两个波峰的时间间隔为4
s，该波的传播速度
（2）（8分）某次探矿时发现一天然透明矿石，人工打磨成半径为10
cm的球体置于空气中，球体的截面图如图所示，O为球心，为水平直径，垂直，一条单色光从B点射入后从D点射出，出射光线与平行.已知，光在真空中的速度为，求：
（i）此矿石球体的折射率；
（ii）单色光从B到D所经历的时间；
（iii）若增大，判断光线能否在段发生全反射现象.
答案以及解析
1.答案：C
解析：本题考查核反应方程。在核反应中，根据电荷数守恒、质量数守恒，可知X的电荷数为0，质量数为1，可知X是中子，故A错误；根据核反应方程可知，Y的质子数是3，质量数为6，则中子数是3，选项B错误；氘和氚的核反应是核聚变反应，选项C正确；两个核反应都放出能量，则都有质量亏损，选项D错误。
2.答案：B
解析：本题通过图像考查对匀变速直线运动规律的理解。在图像中，图线上某点切线的斜率表示物体运动的速度，由题图可知，两个物体的速度为正值，运动方向相同，b物体的速度为负值，运动方向与两个物体的运动方向相反，选项A错误，时，c物体的图线上点的斜率大于a物体的图线的斜率，则a物体的速度比c物体的小，选项D错误；由于两个物体运动方向相反，二者间距越来越大，时，两个物体相距最远，选项C错误；将和对比可知c物体的加速度大小，选项B正确。
3.答案：C
解析：本题考查物体平衡条件的应用、力的合成与分解。挂钩两边的轻绳拉力大小相等，根据受力分析可知，挂钩两边的轻绳与竖直方向的夹角相等，设为θ，设轻绳拉力大小为F，则，钢管在移动过程中，两点的水平距离不变，由几何关系可知，轻绳与竖直方向的夹角不变，则F不变，C项正确。
4.答案：C
解析：由万有引力提供向心力，对量子卫星有，第一宇宙速度，得，选项A错误；由，解得，代入，解得，选项B错误；由，解得，选项C正确；由，代入，得此卫星角速度为，选项D错误.
5.答案：C
解析：交流电的频率，A错误；由表达式知原线圈两端电压有效值为220
V，副线圈两端电压有效值为50
V，由于二极管的单向导电性，根据电流热效应有，所以两端的电压，通过的电流为，B错误，C正确；副线圈消耗的功率，输入功率等于输出功率，D错误.
6.答案：D
解析：本题考查不等量同种点电荷产生的电场的特点。由不等量同种点电荷的等势面分布知，M点的电势高于N点的电势，选项A错误；由点电荷周围的场强分布可知，M点的场强与N点的场强方向不同，选项B错误；两点不在同一等势面上，则同一带负电的试探电荷在两点处的电势能不相等，选项C错误；由于P点为两个点电荷连线的中点，且电荷量，故两个点电荷连线上场强为零的点位于P点上方，M点到P点电势逐渐减小，故将一带负电的试探电荷由M点移到P点的过程中，电势能逐渐增大，电场力做负功，选项D正确。
7.答案：D
解析：设弹簧恢复原长的的速度大小分别为，由动量守恒定律和能量守恒定律可得，联立两式解得，AB错误；设B与C发生弹性碰撞后速度大小分别为，该过程由动量守恒定律和能量守恒定律可得，，当时，，当时，，C错误，D正确.
8.答案：AD
解析：由B到C做平抛运动，竖直方向上有，解得，A正确；由B到C过程机械能守恒，运动员落到C点前瞬间的动能为，而运动员落到C点的过程中，由于碰撞损失了一部分能量，所以在停止区上克服摩擦力所做的功小于，B错误；由B到C的过程中，当运动员距离斜面最远时，合速度平行于，即，可解得，C错误；运动员从A点下降到B点的过程机械能守恒，设间的高度差为，有，由B点到C点的过程有，推得，可解得，D正确.
9.答案：BC
解析：本题考查电磁感应的综合问题。时刻磁感应强度为零，导体棒所受安培力为零，外力F恰好等于导体棒重力沿导轨平面方向的分力，导体棒处于平衡状态，假设导体棒前2
s静止，由题图丙可知外力，感应电动势大小为，感应电流大小为，导体棒所受安培力大小为，导体棒所受合力为零，假设成立，故A错误，B正确；2
s后，导体棒做加速度逐渐减小的加速运动，最后匀速，匀速运动时，有，解得，故C正确；2
s后外力做功的大小等于导体棒和电阻产生的焦耳热、导体棒重力势能的增加量、动能的增加量之和，故D错误。
10.答案：BD
解析：本题考查利用机械能守恒定律分析曲线运动中的能量变化，受力情况等。小球恰好通过C点时，有，从C点飞出后做平抛运动并落在平台上，有，，解得，即小球落点至少离M点，A错误。小球由D经到P的过程中，只有重力做功，机械能守恒，B正确。小球从A运动到B的过程中，在A点时速度方向向下，重力的功率不为零；在B点时速度方向水平向左，重力的功率为零，C错误。如果间距离为h，小球从D到B的过程，有，小球在B点时，可得，解得，由牛顿第三定律可得小球经过B点时对轨道的压力大小为，D正确。
11.答案：（1）；系统的机械能守恒
（2）9.6
解析：本题考查利用气垫导轨验证系统机械能守恒。
（1）滑块通过光电门的速度，则系统动能的增加量；系统重力势能的减少量；若在误差允许范围内，系统重力势能减少量等于系统动能增加量，则认为系统机械能守恒。
（2）根据机械能守恒定律得，则，图线的斜率，又，计算得出。
12.答案：（1）①D；G
②1.35
（2）黑表笔；180
解析：本题考查欧姆表的设计及电阻的测量。
（1）①闭合开关，调节滑动变阻器R，使灵敏电流计读数接近满偏，灵敏电流计两端的电压约为，则滑动变阻器两端电压约为，若电阻a选择了，则电路中的总电流为，此时滑动变阻器的阻值约为，滑动变阻器选择；若电阻a选择，则电路中的总电流为，滑动变阻器的阻值约为，无滑动变阻器满足要求，综上所述，电阻a选择D，滑动变阻器选择G；
②第一次闭合开关，有，断开开关后，有，联立解得。
（2）将电路改装为欧姆表后，表内有电源，根据多用电表“红进黑出”的特点，表笔M应接黑表笔。根据欧姆表的原理，欧姆调零时，有，接待测电阻后，由题图丙读出电流计中的电流为，电路中的总电流，则有，解得。
13.答案：（1）
（2）
解析：本题考查带电粒子在偏转电场中的类平抛运动、在磁场中的匀速圆周运动。
(1)粒子a进入磁场后做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由得，设粒子做圆周运动的周期为T，，粒子a的运动轨迹如图所示，由几何关系可得粒子a做圆周运动对应的圆心角，则粒子a从P点出发到达Q点所用的时间；
(2)粒子b做类平抛运动，设粒子b到达Q点所用的时间为，在x轴方向有，在y轴方向有，由牛顿第二定律知，联立可得。
14.答案：解：（1）要想使分离，则①
对金属块C，由牛顿第二定律得
②
同理，对于木板有
③
联立①②③式并代入已知数据解得
故F的最小值为5
N
（2）把及其他已知数据代入②式
解得
由③得
设经t时间分离，有
④
分离时的速度分别为
⑤
⑥
联立解得
（3）撤掉F后，减速，B加速，当共速时，B的速度最大，以C为研究对象，由牛顿第二定律得
⑦
解得
以B为研究对象，由牛顿第二定律得
⑧
解得
当B速度最大时有
⑨
解得
此时的相对位移
⑩
解得，即两者没有分离，此时
?
?
联立??代入数值解得
15.答案：（1）C
（2）解：设大气压强为，气缸开口向下静置在水平地面上时，对活塞分析有
解得
气缸开口向上静置在水平地面时
对活塞分析有
解得
根据玻意耳定律有
解得
活塞距气缸底部的距离恢复为L的过程，设活塞对理想气体做的功为W
则有
设理想气体的内能增加了
根据热力学第一定律有
解得
解析：（1）布朗运动是指悬浮颗粒的运动，是由液体分子撞击的不平衡产生的，颗粒越大，在某一瞬间跟它相撞的分子越多，则各个方向的撞击作用衡，很难观察到布朗运动，反映了液体分子在做永不停息的无规则运动，选项A错误，在气体体积一定，分子数密度一定时，温度越高，分子平均动能越大，气体分子对器壁单位面积上的平均作用力越大，选项B错误；若附着层分子间表现为斥力，则液体和固体之间表现为浸润，选项C正确；热传递中的热量总是自发地从温度高向温度低的方向传递，所以热传递存在方向性，选项D错误.
16.答案：（1）D
（2）解：（i）由图可知入射角
由几何关系可得光线在D点的入射角为，折射角为
由折射率的表达式得
解得
（ii）光在矿石球体中的传播速度为
由图可知，所以单色光从B到D所经历的时间
（iii）若增大，则光线射向段时入射角增大，射向M点时入射角为45°，，而临界角满足，所以光线可以在段发生全反射现象.
解析：（1）因波源振动一个周期，波传播一个波长的距离，故波的频率与波源的振动频率相同，A错误；根据“同侧法”可知，若该列波沿x轴正方向传播，则P质点的振动方向向下，B错误；简谐横波在传播过程中波上的各个质点只在平衡位置附近上下振动，不会随波迁移，C错误；若质点P相继出现两个波峰的时间间隔为4
s，则周期，P点的坐标为，则波长，波速，D正确.

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