山东省滨州市博兴县2020_2021学年高二物理上学期期中试题含解析.docx

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1、山东省滨州市博兴县2020-2021学年高二物理上学期期中试题（含解析）本试卷分第卷（选择题）和第卷（非选择题）满分100分，答题时间90分钟第卷（选择题共48分）一、单项选择题：（本题共8题，满分32分。）每题只有一个选项是正确的，选对的得4分，选错、不选的得0分。1. 关于动量，下列说法中正确的是（）A. 做匀速圆周运动的物体，动量不变B. 做匀变速直线运动的物体，它的动量可能不变C. 物体的动能变化，动量也一定变化D. 物体做匀加速直线运动时，动量变化率可能变化【答案】C【解析】【详解】A做匀速圆周运动的物体，速度方向时刻改变，故动量时刻改变，故A错误；B做匀变速直线运动的物体，由于速度

2、大小时刻改变，故它的动量一定在改变，故B错误；C若物体动能变化，则速度大小一定变化，根据p=mv知，动量一定变化，故C正确；D由公式可知，动量变化率由于做匀加速直线运动的物合力恒定，则动量变化率一定不变，故D错误。故选C。2. 一质量为2kg的物体，速度由向东3m/s变为向西3m/s，在这个过程中该物体的动量与动能的变化量分别是（）A. 0、0B. 0、18JC. 12kgm/s、0D. 12kgm/s、18J【答案】C【解析】【分析】根据动量是矢量，动能是标量，分别按照矢量和标量的运算法则求解，先选取正方向，表示出初速度和末速度，再求动量的变化量。根据速度的大小，求动能的变化量。【详解】解：

3、规定向西为正，物体动量变化量为方向向西。动能故这个过程中，动能变化量为0，故C正确，ABD错误。故选：C。3. 如图所示，直导线AB、螺线管E、电磁铁D三者相距较远，其磁场互不影响，当开关s闭合后，则小磁针北极(黑色一端)指示磁场方向正确的是( )A. aB. bC. cD. d【答案】C【解析】试题分析：小磁针N极的指向为磁感线方向，直导线AB部分，电流从下到上，所以从上往下看，直导线产生的磁场方向应为逆时针方向，所以a指针应斜指向纸面内，a错误；在通电螺线管部分，电流是从上面进来，然后从下边出去，可知左端为螺旋管S极，右端为N极，在外部磁感线从N到S，所以b错误，在内部磁感线从S到N，c正

4、确；在U型螺线管，电流从右端进，左端出，所以右端为S，左端为N，d错误；考点：考查了右手定则【名师点睛】根据右手螺旋定则可确定，通电螺线管的磁场分布，及通电直导线磁场的分布，并由小磁针的静止时，N极的指向即为磁场的方向4. 如图所示,在a、b、c三处垂直纸面放置三根长直通电导线,a、b、c是等边三角形的三个顶点,电流大小相等,a处电流在三角形中心O点的磁感应强度大小为B,则O处磁感应强度（ ）A. B. C. D. 【答案】B【解析】【详解】根据安培定则判断得知：三根导线在O点产生的磁感应强度的方向分别为：上面导线产生的B方向水平向右，大小为B；下面左边导线产生的B方向斜向右下方，与水平成60

5、角，下面右边导线产生的B方向斜向右上方，与水平成60角，则根据平行四边形定则进行合成可知，下面两根导线产生的合场强大小为B，方向水平向右，所以三根导线同时存在时的磁感应强度大小为2B，方向水平向右，B正确，ACD错误5. 如图所示，A、B两小球质量分别为，它们在光滑水平面上相向运动，速度大小，碰撞后粘在一起，则（）A. 碰后两球速度为B. 碰后两球速度为0C. 碰撞过程B对A球的冲量大小为D. 碰撞过程B对A球的冲量大小为【答案】C【解析】【详解】AB设向左为正方向，则由动量守恒定律解得v=0.4m/s选项AB错误；CD碰撞过程B对A球的冲量大小为选项C正确，D错误。故选C。6. 为了模拟宇宙

6、大爆炸的情况，科学家们使两个带正电的重离子被加速后，沿同一条直线相向运动而发生猛烈碰撞若要使碰撞前的动能尽可能多地转化为内能，应设法使离子在碰撞前的瞬间具有（ ）A. 大小相同的动量B. 相同的质量C. 相同的动能D. 相同的速率【答案】A【解析】【详解】碰撞后尽可能多的动能转化为内能，也就是在碰撞过程中损失的机械能尽可能多，在完全非弹性碰撞中，碰撞后两粒子粘在一起时，粒子损失的机械能最多而在碰撞过程中遵循动量守恒定律可知，碰撞前系统的总动量为零，则碰撞后系统的总动量亦为零，所以本题关键是设法使这两个重离子在碰撞前瞬间具有大小相等方向相反的动量，这样可以保证碰撞后粒子的动能最小，从而使更多的动

7、能转化为内能。故选A。7. 空间有两平行的长直导线A、B，电流均为I，方向如图所示，经测量可得长直导线B所受的安培力大小为F；如果在空间平行地放置另一通电长直导线C，且三条导线正好是一正方体的三条棱，空间关系如图所示，经测量可得长直导线B所受的安培力大小为F。已知通有电流i的长直导线在距其r处产生的磁感应强度大小为B=（其中k为一常量），下列说法中正确的是（）A. 长直导线C的电流大小为IB. 长直导线A对C的安培力大小为C. 长直导线A对C所受的安培力大小为D. 长直导线C所受的安培力方向垂直于BC平面【答案】C【解析】【详解】A根据题意，导线B受到导线A的安培力为F，放置导线C后，导线B的

8、安培力为，根据力的平行四边形定则可知，导线B受到导线C的安培力也为F，所以C导线中电流与A导线中电流大小相等，均为I，故A错误；BCD根据B=和安培力公式知，安培力由于所以解得导线C受到导线A的引力和导线B的斥力，根据平行四边形定则可知长直导线C所受的安培力方向不垂直于BC平面，故BD错误，C正确。故选C。8. 如图，横截面是圆的匀强磁场区域（纸面），其半径为R，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外。一电荷量为q（q0）、质量为m的粒子自P点沿与直径PQ成30角的方向射入圆形磁场区域，粒子射出磁场时的运动方向与直径PQ垂直，不计粒子的重力，则粒子的速率和在磁场中运动的时间分别为（）A. ，B

9、. ，C. ，D. ，【答案】B【解析】【详解】根据题意作图，连接如图根据几何关系可知四边形为菱形，所以粒子的运动半径与磁场半径相等，洛伦兹力提供向心力解得粒子在磁场中转过的圆心角运动的时间为ACD错误，B正确。故选B。二、多项选择题：（共4小题，满分16分）本题至少有两个选项是正确的，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分。9. 如图所示，竖直放置的半圆形轨道与水平轨道平滑连接，不计一切摩擦。圆心 O点 正下方放置为 2m的小球A，质量为m的小球 B以初速度 v0 向左运动，与小球 A 发生弹 性碰撞。碰 后小球A在半圆形轨道运动时不脱离轨道，则小球B的初速度 v0可能为

10、（ ）A. B. C. D. 【答案】ABD【解析】【详解】A与B碰撞的过程为弹性碰撞，则碰撞的过程中动量守恒，设B的初速度方向为正方向，设碰撞后B与A的速度分别为v1和v2，则：mv0=mv1+2mv2由动能守恒得联立得 a恰好能通过最高点，说明小球到达最高点时小球的重力提供向心力，是在最高点的速度为vmin，由牛顿第二定律得 A在碰撞后到达最高点的过程中机械能守恒，得联立得可知若小球B经过最高点，则需要： b小球不能到达最高点，则小球不脱离轨道时，恰好到达与O等高处，由机械能守恒定律得 联立得 可知若小球不脱离轨道时，需满足由以上的分析可知，若小球不脱离轨道时，需满足：或，故ABD正确，C

11、错误。故选ABD。10. 如下图所示，质量为m的通电细杆放在倾角为的导轨上，导轨的宽度为d，杆与导轨间的动摩擦因数为，当有电流通过细杆，细杆恰好静止于导轨上细杆与导轨间的摩擦力 一定不为零的是A. B. C. D. 【答案】CD【解析】【分析】通过受力分析，根据杆子所处的状态为平衡状态，合力为0，去判断是否有摩擦力【详解】A图中杆子受重力、支持力，水平向右的安培力，可知，杆子可能受摩擦力，也可能不受故A错误B图中若杆子受的重力与所受的竖直向上的安培力相等，杆子不受摩擦力若重力大于安培力，则受重力、支持力，安培力、摩擦力所以杆子可能受摩擦力，可能不受摩擦力故B错误C图中杆子受重力、竖直向下的安培

12、力、支持力，若要处于平衡，一定受摩擦力故C正确D图中杆子受重力水平向左的安培力、支持力，若要处于平衡，一定受摩擦力故D正确故选CD【点睛】解决本题的关键会正确地进行受力分析，能够根据受力平衡判断摩擦力的存在11. 如图所示，在的区域内存在与平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B。在时刻，从原点O发射一束等速率的相同的带电粒子，速度方向与y轴正方向的夹角分布在范围内。其中，沿y轴正方向发射的粒子在时刻刚好从磁场右边界上点离开磁场，不计粒子重力，下列说法正确的是（）A. 粒子在磁场中做圆周运动的半径为B. 粒子的发射速度大小为C. 带电粒子的比荷为D. 带电粒子在磁场中运动的最长时间为【答案】AD

13、【解析】【详解】A沿y轴正方向发射的粒子在磁场中运动的轨迹如图所示：设粒子运动的轨迹半径为r，根据几何关系有可得粒子在磁场中做圆周运动的半径选项A正确；B根据几何关系可得所以圆弧OP长度所以粒子的发射速度大小选项B错误；C根据洛伦兹力提供向心力有结合粒子速度以及半径可得带电粒子的荷质比选项C错误；D当粒子轨迹恰好与磁场右边界相切时，粒子在磁场中运动的时间最长，画出粒子轨迹过程图如图所示：粒子与磁场边界相切于M点，从E点射出设从P点射出的粒子转过的圆心角为，时间为，从E点射出的粒子转过的圆心角为，故带电粒子在磁场中运动的最长时间为，选项D正确。故选AD。12. 二十世纪初，卡文迪许实验室(Cav

14、endish Laboratory)的英国物理学家阿斯顿首次制成了聚焦性能较高的质谱仪，并用此来对许多元素的同位素及其丰度进行测量，从而肯定了同位素的普遍存在现速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪，其运动轨迹如图所示，则下列相关说法中正确的是A. 该束粒子带负电B. 速度选择器的P1极板带正电C. 在B2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大D. 在B2磁场中运动半径越大的粒子，比荷q/m越小【答案】BD【解析】试题分析：由图可知，带电粒子进入匀强磁场B2时向下偏转，所以粒子所受的洛伦兹力方向向下，根据左手定则判断得知该束粒子带正电故A错误在平行金属板中受到电场力和洛伦兹力两个作用而做匀速直线运动，

15、由左手定则可知，洛伦兹力方向竖直向上，则电场力方向向下，粒子带正电，电场强度方向向下，所以速度选择器的P1极板带正电故B正确各种进入B2的粒子运动时间均为半个周期，根据可知，t越小的粒子，质量m不一定大，选项C错误；粒子进入匀强磁场B2中受到洛伦兹力而做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得 ，得可见，由于v是一定的，B不变，半径r越大，则q/m越小故D正确故选D.考点：质谱仪第卷（非选择题 共52分）注意事项：在答题卡上作答。三。实验题（本题共2个小题，共12分）13. 如图所示，斜槽末端水平，小球从斜槽某一高度由静止滚下，落到水平面上的P点。今在槽口末端放一与半径相同的球，仍让球从斜槽同一高度滚下

16、，并与球正碰后使两球落地，球和的落地点分别是M、N，已知槽口末端在白纸上的投影位置为O点。则：(1)两小球质量的关系应满足_。A B. C.(2)实验必须满足的条件_。A轨道末端的切线必须是水平的B.斜槽轨道必须光滑C.入射球每次必须从同一高度滚下D.入射球和被碰球的球心在碰撞瞬间必须在同一高度(3)实验中必须测量的是_。A两小球的质量和； B.两小球的半径和；C桌面离地的高度H； D.小球起始高度E.从两球相碰到两球落地的时间； F.小球单独飞出的水平距离G.两小球和相碰后飞出的水平距离(4)若两小球质量之比为，碰撞前小球的速度为，碰撞后小球、的速度分别为、，两球落点情况如图所示。根据需要测

17、量的物理量，则碰撞前后“验证动量守恒定律”的等式为_。【答案】 (1). B (2). ACD (3). AFG (4). 【解析】【详解】(1)1在小球碰撞过程中，由动量守恒和机械能守恒得解得要碰后入射小球不反弹，即速度，则，故选B。(2)2为了保证小球做平抛运动，必须使斜槽的末端切线水平且m1与m2的球心在碰撞的瞬间在同一高度；为了保证每次小球运动的情况相同，应该让入射小球m1每次从同一位置滚下；圆弧轨道不需要光滑，也能使小球m1每次与小球m2相碰时的速度相同。故B错误，ACD正确。故选ACD。(3)3 实验中要验证的关系是由于高度相等，则平抛的时间相等，水平位移与初速度成正比，把平抛的时

18、间作为时间单位，小球的水平位移可替代平抛运动的初速度。将需要验证的关系速度用水平位移替代，要验证动量守恒的表达式为所以需要测量的有：两小球的质量m1和m2、小球m1单独飞出的水平距离、两小球m1和m2相碰后飞出的水平距离。故选AFG。(4)4 根据(3)以及实验原理则碰撞前后 “验证动量守恒定律”的等式为14. 回旋加速器是用来加速一群带电粒子使它获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D形金属扁盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒间的窄缝中形成一匀强电场，高频交流电源的周期与带电粒子在D形盒中的运动周期相同，使粒子每穿过窄缝都得到加速（尽管粒子的速率和半径一次比一次增大，运动周期却始终

19、不变），两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，磁场的磁感应强度为B，离子源置于D形盒的中心附近，若离子源射出粒子的电量为q，质量为m，最大回转半径为R，其运动轨道如图所示，则：(1)两盒所加交流电的频率为_。(2)粒子离开回旋加速器时的动能为_。(3)设两D形盒间电场的电势差为U，盒间窄缝的距离为d，其电场均匀，粒子在电场中加速所用的时间为_，粒子在整个回旋加速器中加速所用的时间为_。【答案】 (1). (2). (3). (4). 【解析】【详解】(1)交流电的频率等于粒子在磁场中偏转的频率(2)当粒子运动的半径最大时，动能最大解得最大动能为(3)粒子被加速的加速度根据可得在电场中加速所

20、用的时间加速次数在磁场中运动的时间为则四。计算题（共4小题，满分40分）解答应写出必要的文字说明，方程式和重要的演算步骤，只写最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。15. 汽车A在水平冰雪路面上行驶，驾驶员发现其正前方停有汽车B，立即采取制动措施，但仍然撞上了汽车B，两车碰撞时和两车都完全停止后的位置如图所示，碰撞后B车向前滑动了4.5m，已知B车的质量为1.5103kg，两车与该冰雪路面间的动摩擦因数均为0.1，在碰撞后车轮均没有滚动，可近似认为做匀变速直线运动，重力加速度大小g=10m/s2，求：(1)碰撞后B车运动过程中加速度大小和方向；(2)碰撞后的瞬间B车

21、速度的大小；(3)经查阅车辆的碰撞时间约为0.03s，请以此数据可求出碰撞过程中B车所受的平均作用力。【答案】(1)1.0m/s2，向左；(2)3.0m/s；(3)F=1.5105N【解析】【详解】(1)B车碰后水平方向只受滑动摩擦力，由牛顿第二定律得解得加速度大小为方向与运动方向相反，向左。(2)由匀变速公式得解得(3)两车碰撞过程以B车为研究对象，由于碰撞时间很短，A车对B车的作用力很大，即可忽略此过程中B车所受的滑动摩擦力，由动量定理得解得16. 如图所示，光滑四分之一圆弧轨道ab、cd的宽度L=0.4m，a、c、o1、o2在同一水平面内，空间存在竖直方向的匀强磁场，一质量m=0.1kg

22、的直导体棒通电后，可静止于轨道上的ef处，已知导体棒中电流，方向由e到f，ef与ac平行且两者之间的高度差为圆弧半径的一半，重力加速度g=10m/s2，试求匀强磁场磁感应强度的大小和方向。【答案】2.5T，方向竖直向下【解析】【详解】为使导体棒能静止，所受安培力应水平向左，故磁感应强度B的方向竖直向下。受力如图示，由几何关系易知，图中=30，由平衡条件得：，又有：，联立解得：，匀强磁场磁感应强度B的大小为2.5T，方向竖直向下。17. 如图所示，在平面坐标系中，x轴上方存在电场强度大小、方向沿y轴负方向的匀强电场，在x轴的下方存在垂直纸面向外的匀强磁场。现有一质量为、电荷量q=+1010-6C

23、的带电粒子以初速度从y轴上点垂直射入电场，粒子经x轴进入磁场后，恰好从坐标原点O再次通过x轴，不计粒子的重力。求：(1)粒子第一次进入磁场时速度的大小和方向：(2)磁感应强度B的大小； (3)粒子从P点运动到O点的过程中，在磁场中运动的时间t。【答案】(1)，方向与x轴正方向成角斜向下；(2)；(3)【解析】【详解】(1)粒子进入电场后做类平抛运动，在竖直方向上有解得由解得方向与x轴正方向成角斜向下。(2)粒子进入磁场后做匀速圆周运动，轨迹如图所示由几何关系得又根据洛伦兹力提供向心力可得联立解得(3)粒子在磁场中运动的周期为粒子在磁场中运动的时间为联立解得18. 质谱仪的基本构造如图所示。质量

24、为（待测的）、带电量为的离子束由静止经加速电场后，进入速度选择器，速度选择器中有相互垂直的电场强度为的匀强电场和磁感应强度为的匀强磁场，之后进入磁感应强度为的匀强磁场区域发生偏转。(1)若该离子的偏转距离为，求离子的质量；(2)求加速电场的电压；(3)在一次实验中离子的偏转距离为，另一种带电量相同的氧的同位素离子的偏转距离为。已知离子的质量为（为原子质量单位），求另一种同位素离子的质量（保留两位小数，用原子质量单位表示）。【答案】(1)；(2)；(3)【解析】【详解】(1)通过速度选择器的离子的速度应满足的条件是进入磁场的偏转轨道半径由洛仑磁力和牛顿第二定律的由得(2)离子电场中加速，由动能定理得由式得加速电场的电压为(3)由知离子质量与成正比得另一种同位素离子的质量