江苏省南京2021-2022学年高二上学期期中物理试卷及答案

江苏省南京师范大学附属中学2021-2022学年高二上学期期中物理

试题一、单选题.篮球运动员接传来的篮球时，通常要先伸出两臂迎接，手接触到球后，两臂随球迅速引至胸前,这样做可以A.减小球对手作用力的冲量 B.减小球的动量变化率C.减小球的动量变化量 D.减小球的动能变化量.如图所示的情况中，线圈中能产生感应电流的是（ ）.如图所示，直线历N上方存在着范围足够大的匀强磁场，在边界上的。点垂直于磁场且垂直于边界方向同时发射两个速度相同的粒子1和2,其中粒子1经过A点，粒子2经过B点。已知0、A、B三点在一条直线上，且Q4:A8=3:2,不计粒子的重力及粒子间的相互作用，下列判断正确的是（ ）XXXXXXXXXX.XX一ATOC\o"1-5"\h\zX XXXMO NA.两个粒子的比荷之比5:3 B.两个粒子在磁场中运动的半径之比为3:2C.两个粒子同时经过A点和8点 D.粒子1在磁场中运动的时间较长.通电的正三角形导线框"c与无限长通电直导线MN在同一平面内，导线框中通以如图所示顺时针方向的电流，尻边与MN平行。下列说法正确的是（ ）M左〈右NA.H边与ac边所受的安培力的合力方向与平行B.线框所受安培力的合力为零C.线框面积有减小的趋势D.线框在安培力作用下一定有向左的运动趋势.如图所示，两光滑平行长直导轨水平放置在磁感应强度为8的匀强磁场中，磁场与导轨所在平面垂直，已知金属棒MN能沿导轨自由滑动，导轨一端跨接一个定值电阻R,金属棒与导轨电阻不计。金属棒在恒力F作用下从静止开始沿导轨向右运动，在以后过程中，金属棒速度v,加速度a、感应电动势E以及通过电阻R的电荷量g随时间f变化图线正确的是（ ）.如图所示，两段平行光滑金属轨道通过导线交叉相连，间距相同，轨道处于水平面内，分别处于竖直方向的匀强磁场中。两段轨道上垂直轨道静止放置两根金属棒。两棒质量相同，电阻相同。不计轨道的摩擦和电阻，轨道足够长，棒不会脱离轨道，下列说法正确的是（ ）A.给帅棒向右的初速度，cd棒将向左运动B.给时棒初速度％,cd棒最终的速度也是%C.给油棒向右的初速度，cd棒中的电流逐渐减小D.给油棒和cd棒相同的向右的初速度，ab棒中电流方向从6到a.如图甲所示，物块A、8间栓接一个压缩后被锁定的弹簧，整个系统静止放在光滑水平地面上，其中A物块最初与左侧固定的挡板相接触，8物块质量为2kg。现解除对弹簧的锁定，在A离开挡板后，8物块的M图如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）A.A的质量为3kgB.运动过程中A的最大速度为％=4m/sC.在A离开挡板前，A8及弹簧组成的系统动量守恒、机械能守恒D.在A离开挡板后弹簧的最大弹性势能为9J二、多选题8.如图所示，螺线管CD的导线绕法不明，当磁铁AB插入螺线管时，闭合电路中有图示方向的感应电流产生，下列关于螺线管磁场极性的判断，正确的是（）A.C端一定是N极B.。端一定是N极C.C端的极性一定与磁铁B端的极性相同D.因螺线管的绕法不明，故无法判断极性9.如图所示，六根直导线均匀分布在圆心为。的圆周上，导线中均通有方向垂直纸面向里、大小相同的电流。若将其中一根导线中的电流反向，圆心。处的磁感应强度大小为B。；若将其中两根导线中的电流反向，圆心。处的磁感应强度大小可能为（） •©,® o®x@.„..…A. B.Bo C.6B“ D.与B«10.如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路。虚线MN右侧有磁感应强度为8的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CO始终与MN垂直。从。点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论不正确的是（）M _XXXXXC D：Br 1 ：XXXXXXXXX；XXXXXI7VXxxxxA.感应电流方向先为逆时针，后为顺时针B.CO段直导线始终不受安培力一1C.。点与圆弧部分中点的最大电势差为U=8avD.感应电动势平均值E=二；rBav三、实验题11.如图所示，用“碰撞实验器“可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。（1）若入射小球质量为机/,半径为〃；被碰小球质量为e2,半径为则应选择A. ri<r2B. c>r2c. ri-riD.miVmz,ri-n（2）图中。点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让人射球如多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置，测量平抛射程。然后，把被碰小球时静置于轨道的水平部分，再将入射球，"/从斜轨S位置静止释放，与小球处相撞，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是。（填选项的符号）A.用天平测量两个小球的质量"〃、m2B.测量小球如开始释放高度人C.测量抛出点距地面的高度，D.分别找到根/、”72相碰后平均落地点的位置E.测量两球平抛射程（3）经测定入射小球的质量为m/,被碰的小球质量为用2,小球落地点的平均位置距。点的距离

如图所示。碰撞前、后机的动量分别为p/与P；,若碰撞结束时皿的动量为同，碰撞前、后系统总动量的比值，"，为 （用如、072、X/、X2、X3表示）Pl+PlTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"o M P N\o"CurrentDocument"? t ? •I » I IXlI I I◄ ►A >： X3 ：（4）有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其他条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大。分析和计算出被碰小球W2平抛运动射程的最大值为（用如、机2、X2表示）四、解答题12.如图所示为速度选择器，两平行导体板之间有方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度为B=0.5T,上下两板间距为d=0.4m,导体板的长度L=0.4m,一质量为m=lxl（）T°kg、电荷量为4= 的带正电微粒，从S点恰能以速度v=lxl04m/s沿直线（图中平行于导体板的虚线，与上下板距离相等）通过速度选择器，不计微粒所受的重力。（1）求速度选择器两板间的电压。，并指出上下板中哪一个电势较高（2）若撤去速度选择器两板间的电场，调节磁感应强度使微粒不能离开速度选择器，求磁感应强度的取值范围。XXxDxXD—XXXXX13.如图甲所示，固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨，间距d=lm,导轨右端连接一阻值为

R,=3。的小灯泡心在C0EF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B随时间r变化如图乙所示，CF长为/=0.5m,在z=0时刻，电阻为的金属棒就在水平恒力F作用下，由静止开始沿导轨向右运动，金属棒从图中位置运动到EF位置的整个过程中，通过小灯泡的电流大小始终没有发生变化。求：（1）金属棒进入磁场前感应电动势E的大小（2）金属棒在磁场中运动时扣两点间的电势差（3）金属棒的质量。图甲图乙图甲14.如图所示，质量为M的圆形薄板（不计厚度）水平放置，其圆心处于质量为m的小球（可视为质点）之间用一段一定长度（无弹性、不可伸长）轻绳（图中没有画出）连接，开始时，球紧挨着板的圆心处放置，在它们正下方〃=0.2m处，有一固定支架，架上有一个半径为/?'的圆孔，且R'小于薄板的半径上圆孔与薄板中心均在同一竖直线上，现让球与薄板同时下落（不计空气阻力），当薄板落到固定支架上时，与支架发生没有机械能损失的碰撞，碰后球与薄板即分离，直到轻绳绷紧，在绷紧瞬间绳作用力远大于重力，轻绳绷紧前薄板与支架未发生第二次碰撞。（只考虑薄板与支架发生第二次碰撞前的情况）（1）薄板质量M=2kg,薄板与支架碰撞时间为0.01s,求碰撞过程支架对薄板的平均作用力大小（2）薄板质量M=2kg,小球质量/n=0.2kg,绳长/=0.5m时，求绳绷紧后瞬间板与球的速度（3）薄板质量M和小球质量，"为任意值时，绳长满足什么条件可使绳绷紧后瞬间板与球的速度方向是向下的？ 上归h：▼-►{/?«\C15.如图所示，有一以y为对称轴、半径为R的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直wy平面向外、磁感应强度为3=等，直线PQ与圆形匀强磁场边界相切且平行于），轴，PQ右侧分布有足够大的磁场，强弱、方向均与圆形磁场一样；圆形磁场边界。点有一粒子发射装置，持续地、均匀地向各个方向发射质量为机、电荷量大小为夕的正粒子，粒子初速度大小为%,调整发射装置，粒子的 . . . 7发射方向被限制在如图所小范围内，左边界与y轴夹角为右边界与y轴夹角为6,cosa=7,Ocos。；：，a«29°,6b51。。有一足够长的弹性板OO紧贴着x轴放置，粒子打在板上时会被反O弹(碰撞时间极短)，反弹前后水平分速度不变，竖直分速度大小不变，方向相反，粒子电荷量保持不变，粒子重力不计，不考虑粒子间的相互作用力，不考虑粒子间的碰撞，粒子可以自由地通过边界?。。(sin37°=0.6,cos37°=0.8)求：(1)速度方向与y轴成，角的粒子射到边界尸。上时与PQ的夹角/；(2)若粒子第一次打到极板OO上的坐标为x,求X41.8R的粒子占总粒子的比例爪用分数表示)；(3)粒子与挡板发生碰撞后，与y轴成。角的粒子和与y轴成a角的粒子在极板上的落点会重合，求重合落点的位置坐标最小值参考答案:B【详解】由动量定理的内容可知，增大接触时间可以减小冲力大小，B对：D【详解】A.线圈与磁场平行，磁通量为零，没变化，不会产生感应电流，选项A错误；B.线圈没有闭合，不会产生感应电流，选项B错误；C.线圈与磁场平行，磁通量为零，没变化，不会产生感应电流，选项C错误：D.导体棒切割磁感线运动，线圈形成闭合回路，有感应电流产生，选项D正确。故选D。A【详解】AB.设4NOB=6,粒子1和2的轨道半径为彳、如图所示为粒子1的轨迹可得MOO\ NOA=2斗cos0同理可得OB=2弓cos0由题意OA:AB=3:2可得OA:OB=3:5斗：弓=3:5由洛伦兹力提供向心力可得V2

qvB=m—

r整理可得幺=上

mBr可得两个粒子的比荷之比更:国=5:3

m2选项A正确，B错误；CD.粒子在磁场中运动周期为_27rm1= qB则两粒子运动的周期之比为4:T2=3:5粒子1从。到A转过的圆心角与粒子2从。到8转过的圆心角相等，均为兀-2。，由n—2。t= 1In可知两个粒子不能同时经过A点和8点，粒子1在磁场中运动的时间较短，选项CD错误；故选A。D【详解】ABD.根据安培定则，可知无限长通电直导线MN在其右侧产生垂直于纸面向里的磁场,根据左手定则，可知必边与加边所受的安培力的合力方向水平向左，与垂直，be受的安培力水平向右，由于灿边与ac边更靠近导线MN,磁感应强度越大，故乃边与ac边所受的安培力的合力大于儿所受的安培力，则线框所受安培力的合力不为零，故线框在安培力作用下一定有向左的运动趋势，故AB错误，D正确：C.三边受力均向外，线框面积有扩张的趋势，故C错误。故选D。C【详解】A.金属棒受到恒力作用开始做加速运动，运动以后由于切割磁感线，导体棒受到安培力的作用，由牛顿第二定律得随着速度的增大，加速度越来越小，所以内图像的切线斜率逐渐减小，最终做匀速运动，故A错误；B.由上式可知，导体棒加速度满足FB-I}v

a= mmR则有AaB-l)AvB2l3—= = ClArmRArmR由于加速度逐渐减小，所以a-r图像的切线斜率逐渐减小，故B错误；C.电动势E=BLv则—=BL—^BLa4At由于加速度逐渐减小，所以ET图线切线斜率逐渐越小，最后E不变，C正确；D./Y图像的斜率为Ar又因fBLv

I= R由于速度逐渐增大，所以q-r图线切线斜率逐渐变大，速度最大时，斜率最大，D错误。故选C。C【详解】A.给ab棒向右的初速度，必棒产生的感应电流由h流向。，则cd棒中电流为由d流向c,由安培定律得cd棒受到的力方向水平向右，向右运动，A错误；B.给必棒初速度%,cd棒由于受到安培力运动进行加速运动，同时H棒由于受到安培力作用进行减速运动，直到两者速度相同，故〃棒最终的速度小于%,B错误；C.给帅棒初速度％,cd棒由于受到安培力向右运动，同时产生由c到d的电流，与血棒产生电流方向相反，故〃棒中的电流逐渐减小，C正确；D.给岫棒和cd棒相同的向右的初速度，两棒产生大小相同的电动势，ab棒中无电流，D错误。故选C«B【详解】A.4刚离开墙壁与弹簧恢复原长时B的速度最大，由图乙所示图象可知，8的最大速度%=3m/s弹簧伸长最长时弹力最大，B的加速度最大，此时共速，由图知48共同速度为v共=2m/s在A离开挡板后，取向右为正方向，由动量守恒定律，有mBv0=(mA+mB)vti解得“人=1kg故A错误；B.当弹簧第一次恢复原长时A的速度最大，由动量守恒定律和机械能守恒得1 2 1 2 1 2-mBVG=~mAVA解得A的最大速度vm==4m/s故B正确；C.在A离开挡板前，由于挡板对A有作用力，A、8及弹簧组成的系统所受合外力不为零，系统动量不守恒，故C错误；D.分析4离开挡板后A、B的运动过程，并结合图象数据可知，弹簧伸长到最长时，4、8的共同速度为v共=2m/s根据机械能守恒定律和动量守恒定律，有^Bv0=(mA+mB)vK

Ep=gmBv^~^(mA+mB)vJ

联立解得弹簧的最大弹性势能彳=31故D错误。故选BoCD【详解】C.在螺线管插入过程中，穿过CD的磁通量增大，感应电流的磁场与原磁场的方向相反，阻碍磁铁AB插入螺线管，C端的极性一定与磁铁B端的极性相同，C正确；ABD.因磁铁AB极性不明，C端的极性无法判断，AB错误D正确。故选CD。BC【详解】若将其中一根导线中的电流反向，圆心。处的磁感应强度大小为瓦，由右手螺旋定则及

磁场的叠加原理可知对称的两根同向电流在圆心。处的磁感应强度大小为0,反向的两根电流在圆

心。处的磁感应强度大小为瓦，如果有两根反向电流时，它们磁场间的夹角有可有60与120两种情况当夹角为60时，圆心。处的磁感应强度大小为当当夹角为120时，圆心。处的磁感应强度大小为所以AD错误；BC正确；故选BCoABC【详解】A.在进入磁场的过程中，通过闭合电路的磁通量一直增大，根据楞次定律和右手安培定则可知感应电流的方向为逆时针方向，感应电流的方向不变，A错误符合题意；B.在进入磁场的过程中，根据楞次定律知，CO上的电流方向为。指向C,根据左手定则知，CD直导线受到向下的安培力，B错误符合题意；C.当半圆形线框进入一半时，有效的切割长度最大，感应电动势最大，则感应电动势的最大值Em=BavD点与圆弧部分中点的最大电势差为U=—Ea、=—Bav2m2c错误符合题意;D.线框进入磁场的时间根据法拉第电磁感应定律知，感应电动势平均值D正确不符合题意;故选ABCo【详解】（1）［1］要使两球发生对心正碰，两球半径应相等，即〃、，2大小关系为n=r2为防止入射球碰撞后反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，即：，”/、，”2大小关系为故选Co[2]要验证动量守恒定律定律，即验证mivcf=miV!^-m2V2小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间f相等，上式两边同时乘以/得mivot=mivit+m2V2t因此本实验需要测量的量有两小球的质量机/、m和平抛射程OM、ON,显然要确定两小球的平均落点M和N的位置，则miOP=miOM+m2ON因此在该实验中，需要用天平测量两个小球的质量机/、，〃2,以及需要分别找到，"/、相碰后平均落地点的位置M、N并测量平抛射程OM,ON,而不需要测量小球加开始释放高度万以及测量抛出点距地面的高度”，故选ADE。[3]碰撞前后总动量的比值P}_g•OP_ 2p\+p'2n\-OM+m,ONm}xl+m2x3[4]小球发生弹性碰撞时，被碰小球平抛射程最大，根据动量守恒mi0P=mi0M+m20N根据能量守恒niiOP2=mQM^+mzON2联立可得ON=2叫op

mi+叫即2呵

"3= "2+m2~(1)2000V,上板；⑵(>/5T,10T)【详解】(1)由于粒子沿直线运动，竖直方向受力平衡Bqv-Eq代入数据解得则两板间的电压为U=Ed=5000X0.4V=2000V上板电势较高(2)由于粒子不能离开速度选择器，则粒子只能在上边界的最左侧及最右侧之内运动，在最左侧时，根据几何关系，可得在最右侧时，根据几何关系可得根据洛伦兹力提供向心力，则有0.1m=—</?<

4所以8取值范围为(、6T』0T)(1)0.5V；(2)0.375V；(3)2kg【详解】(1)金属棒进入磁场前感应电动势E的大小为(2)根据闭合电路欧姆定律得金属棒在磁场中运动时"两点间的电势差UabUuh=IRl=0.125x3V=0.375V(3)金属棒在匀强磁场中做匀速运动，根据平衡条件得F=B/</=2xO.125xlN=O.25N金属棒在匀强磁场中做匀速运动产生的感应电动势为解得解得v=0.25m/s金属棒从图中位置运动到C。位置，根据动量定理得Ft=mv-0解得m=2kg(1)820N；(2)0.39m/s；(3)0.8m</<1.6m【详解】(1)圆板下落〃与支架将要碰撞时的速度Vo=2gh解得%=2m/s选取向下为正方向，由动量定理可得(F-A^)r=A/v0-(-Afv0)解得F=820N以向下为正方向(2)此时薄板以速度网向上做匀减速运动，小球以如向下做加速运动,薄板以向下为正方向「1二4=_%+理小球r 1 2J