2020-2021学年高二物理上学期期末测试卷01（新教材人教版2019）（解析版）

2020-2021学年高二物理上学期期末测试卷（新教材通用）

卷一

考试范围：必修第三册第11、12、13章、选择性必修第一册和第二册第1、2、3章

第I卷（选择题，共40分）

一、选择题（本题共12小题，共40分.在每小题给出的四个选项中，第1〜8题只有一项符

合题目要求，每小题3分；第9〜12题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选不全的

得2分，有选错或不答的得0分）

1.（2021•北京市首都师大附中高三上学期开学考试）磁单极子是物理学家设想的一种仅带有单一磁极（N

极或S极）的粒子，它们的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布，目前科学家还没有证实磁单极子的存

在。若自然界中存在磁单极子，以其为球心画出两个球面1和2,如图所示，。点位于球面1上，6点位于

球面2上，则下列说法正确的是（）

球面

。点比〃点的磁感应强度大

。点比匕点的磁感应强度小

球面1比球面2的磁通量大

球面1比球面2的磁通量小

【答案】A

【解析】

AB.由于的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布，磁感线越密集的地方，磁感应强度越大，A正确，B

错误;

CD.由于磁感线都是向外的，中间没有断开，穿过两个面的磁感线的条数相等，因此两个面的磁通量相等,

CD错误。

故选Ao

2.（2021•天津市南开区高三上学期11月期中考试）人们对手机的依赖性越来越强，有些人喜欢躺着看手

机，经常出现手机砸伤眼睛的情况。若手机质量为120g,从离人眼约20cm的高度无初速掉落，砸到眼睛后

手机未反弹，眼睛受到手机的冲击时间约为0.2s,取重力加速度g=10m/s2；下列分析正确的是（）

A.手机与眼睛作用过程中手机动量变化约为0.48kg•m/s

B.手机对眼睛的冲量大小约为0.48N-s

C.手机对眼睛的冲量方向竖直向上

D.手机对眼睛的作用力大小约为0.24N

【答案】B

【解析】

A.根据自由落体运动公式

v=d2gli=^2xl0x0.2m/s=2m/s

选取向上为正方向，手机与眼睛作用后手机速度变成0,所以手机与眼睛作用过程中动量变化为

A/?=0-(-mv)=0.12x2kgm/s=0.24kgm/s

故A错误;

BC.手机与眼接触的过程中受到重力与眼睛的作用力，选取向上为正方向，则：

1y-mgt=Ap

代入数据可得：

/v=0.48N-s

手机对眼睛的作用力与眼睛对手机的作用力大小相等，方向相反，作用的时间相等，所以手机对眼睛的冲

量大小约为0.48N-S,方向竖直向下，故B正确，C错误；

D.由冲量的定义：/、=»,代入数据可得：

吨N=2.4N

0.2

故D错误。

故选B。

3.（2021•北京市首都师大附中高三上学期开学考试）如图1所示为一列简谐横波在/=（）时刻的波形图，P

为介质中的一个质点。图2是质点尸的振动图像，那么该波的传播速度u的大小和传播方向是（）

A.v=0.5m/s,沿x轴正方向

B.v=0.5m/s,沿x轴负方向

C.v=1.0m/s,沿x轴正方向

D.v=l.Om/s,沿x轴负方向

【答案】A

【解析】

由图可知4=l.Om,7=2s.则

A„,

v=—=0.5m/s

T

由于质点P在UO时刻向上振动，可知波沿x轴正向传播。

故选Ao

4.（2020•安徽省安庆市桐城中学高三下学期模拟）如图所示的4种明暗相间的条纹，是红光、蓝光各自

通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样（黑色部分

表示亮纹）.则在下面的四个图中，哪个图是蓝光形成的干涉图样

°limnmmurn

【答案】A

【解析】

干涉图样的条纹间的距离都是相等的，衍射时最中间的条纹最粗，向两旁依次变细，故A、C是干涉图样,

B、D是衍射图样；又由于红光比蓝光的折射率小，频率小，而光速不变，所以红光的波长较长，则蓝光波

长较短，所以蓝光形成的干涉图样条纹间的距离较小，所以A是蓝光形成的干涉图样，该题选A.

5.（2020•河南省洛阳市高三下学期第三次统考）空间有一圆柱形匀强磁场区域，。点为圆心。磁场方向

垂直于纸面向外。一带正电的粒子从A点沿图示箭头方向以速率V射人磁场，6=30。，粒子在纸面内运动,

V

经过时间/离开磁场时速度方向与半径OA垂直。不计粒子重力。若粒子速率变为『其它条件不变。粒子

2

在圆柱形磁场中运动的时间为（)

D.2t

【答案】c

【解析】

粒子在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力可得

V2

qvB=m—

R

解得

/?=—

qB

则周期

2兀R2〃7篦

1—-----=------

vqB

粒子在纸面内运动，经过时间f离开磁场时速度方向与半径04垂直，作出粒子运动轨迹如下图所示

由几何关系可得

a=120°

所以粒子以速率v运动的时间为

a丁_

36(F

V

当粒子速率变为不，此时粒子运动半径为

2

周期

T，=T=血

qB

作出此时粒子运动的轨迹图如卜图所示

根据几何知识可知旋转的角度

a'=180°

则粒子以速率三运动的时间为

2

a丁，_兀m

36(F~~qB

所以

I一-3I

2

故ABD错误，C正确。

故选C。

6.(2020•重庆一中高三下学期6月模拟)如图甲所示，水平放置的光滑平行金属导轨一端接有R=2C的

定值电阻，导轨间距L=0.5m,金属棒与导轨接触良好并始终垂直，棒与导轨的电阻均不计。整个装置放在

磁感应强度B=2T的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在外力作用下由静止开始加速向右运动，

其速度v随位移x的变化关系如图乙所示，则金属棒在0〜1m过程中克服安培力做功()

A.O.5JB.0.75JC.1JD.2J

【答案】A

【解析】

当棒的速度为v时,则有

E=BLv

R

F=BIL

则安培力

口S2L2V

F---------

R

则克服安培力的功

卬=&=^^

R

山图可知

12

vx=—xlx2=lm'/s

2

则

W=-=22xOSxlj=o5j

R2

故A正确，BCD错误。

故选A»

7.(2021•北京市首都师大附中高三上学期开学考试)某种热敏电阻的阻值随环境温度的升高而减小，可

以利用这种特性来测量环境温度。在下面的四个电路中，电源电动势一定，内阻不计，R表示热敏电阻，

品表示定值电阻。若希望在温度升高时，电路中的电压表或电流表示数减小，则下列电路中符合要求的是

()

【答案】C

【解析】

A.当环境温度升高时，外电路的总电阻减小，电流强度增加，流过电流表的电流增加，A错误；

B.当环境温度升高时，外电路的总电阻减小，总电流强度增加，内电电压升高，路端电压降低，流过心

的电流减小，因此流过电流表的电流强度增加，B错误；

C.当环境温度升高时，外电路的总电阻减小，电流强度增加，内电压及两端的电压都增加，R两端的电

压降低，电压表测量的是热敏电阻用两端的电压，因此电压表的示数减小，C正确；

D.当环境温度升高时，外电路的总电阻减小，电流强度增加，内电压及岛两端的电压都增加，电压表测

量的是Ro两端的电压升高，D错误。

故选C。

8.（2021•陕西省咸阳市永寿中学高三上学期开学考试）在如图所示的电路中，当闭合开关S后，若将滑

动变阻器的滑片P向下移动，则正确的是（）

A.电压表和电流表的示数都增大B.灯L2变暗，电流表的示数减小

C.灯Li变亮，电压表的示数减小D.灯L2变亮，电容器的带电荷量增大

【答案】C

【解析】

将滑动变阻器的滑片P向下调节，变阻器接入电路的电阻减小，R与灯L2并联的电阻减小，外电路总电阻

减小，根据闭合电路欧姆定律分析得知，干路电流I变大，路端电压U减小，则电压表示数减小，灯Li变

亮。7?与灯L2并联电路的电压U产U-Ui,U减小，Ui变大，U并减小，灯L2变暗。流过电流表的电流〃=//,

/变大，上减小，/A变大，电流表的示数变大；电容器两端的电压变小，则电容器带电量减小。故ABD错误，

C正确。

故选C

9.（2021•山西省运城市高三上学期9月调研测试）两个带等量异种电荷的粒子分别以速度匕和以射入匀

强磁场，两粒子的人射方向与磁场边界的夹角分别为60。和30。，磁场宽度为d,两粒子同时由A点出发,

同时到达8点，如图所示，则（）

A.两粒子的轨道半径之比g：&=1：G

B.两粒子的质量之比加〃：，叫,=1:2

C.两粒子圆周运动的周期之比北：7；=2:1

D.两粒子的速率之比匕：%=6:2

【答案】CD

【解析】

A.对粒子在磁场中运动，根据题意可得如图所示信息

趺i

由图。、4所夹得弧为粒子”的运动轨迹，半径为凡，b、4所夹得弧为粒子方得运动轨迹，半径为以，根

据几何关系可知

-d

R=二—=d

sin30°

-dA

耳=5=丁

整理可得

此:凡=收1

故A错误;

BCD.由几何关系可得，从A运动到B,〃粒子转过中心角为60°,6粒子转过的中心角为120。，根据运

动时间相同可得运动周期为

5,=2：1

两粒子做匀速圆周运动有

2兀R

v=-----

T

由此可得

乜：%=行：2

粒子是受洛伦兹力为向心力，故有

2

qvB-m—

R

整理可得

qBR

m=——

由此可得

ma:%=2:1

故选CD。

10.（2020•安徽黄山一模）如图所示，光滑导轨MN和P。固定在同一水平面上，两导轨距离为3N、Q

两端接有阻值为R定值电阻，两导轨间有一边长为二的正方形区域而加，该区域内有方向竖直向下的匀

2

强磁场，磁感应强度为艮一粗细均匀、质量为〃，的金属杆与导轨接触良好并静止于岫处，金属杆接在两

导轨间的电阻为R现用一恒力/沿水平方向拉杆，使之由静止向右运动，若杆拉出磁场前已做匀速运动,

不计导轨的电阻，忽略空气阻力，则下列说法正确的是

A.金属杆做匀速运动时的速率爸

3FR

B.金属杆出磁场前的瞬间金属杆在磁场中的那部分两端的电压为2—

BL

C.金属杆穿过整个磁场过程中金属杆上产生的电热为工心-必竺二

2B4L4

DT2

D.金属杆穿过整个磁场过程中通过定值电阻R的电荷量为叱

8R

【答案】ABD

【解析】A.金属杆切割磁感线产生感应电动势E=5与u,感应电流/=互=处

22R4R

金属杆所受安培力七=8/4=今•

B2I?V

当金属杆做匀速运动时有F=F.&=

8R

opp

所以金属杆做匀速运动时的速率万，选项A正确;

BL

L2F

B.由尸=%=B/彳可得/=钎，金属杆出磁场前瞬间金属杆在磁场中的那部分两端的电压为

2BL

32F33FR

U---R选项B正确;

2BL2~BL

C.设整个过程中产生的总电热为。，根据能量守恒得Q=F•q-[根丫2,

yl

将P代入可得Q=F•9m早,

根据能量分配关系可得金属杆上产生的电热为。杆=：Q=甘一"旭77-卡

,选项C错误;

B"匕

5（—2

D.根据电荷量的计算公式q=〃△0__5_BL,所以金属杆穿过整个磁场过程中通过定值电阻R

R总2R8R

R[2

的电荷量为叱，选项D正确。

87?

故选ABDo

11.（2020•江苏省苏北四市高三上学期期末）下列说法正确的有

A.光的偏振现象说明光是一种纵波

B.红外线比紫外线更容易发生衍射

C.白光下镀膜镜片看起来有颜色，是因为光发生了衍射

D.交警可以利用多普勒效应对行驶的汽车进行测速

【答案】BD

【解析】A.光的偏振现象说明光是种横波，故A错误；

B.当波长与障碍物的尺寸差不多或大于障碍物的尺寸，可以发生明显的衍射，故对同一障碍物，波长越长

越容易发生明显的衍射；根据电磁波谱可知红外线比紫外线的波长更长，则红外线更容易出现明显衍射，B

正确；

C.白光下镀膜镜片看起来有颜色，是因为镜片的前后表面的反射光相遇后发生光的干涉现象，且只有一定

波长（一定颜色）的光干涉时，才会相互加强，所以看起来有颜色，故c错误；

D.交警借助测速仪根据微波发生多普勒效应时，反射波的频率与发射波的频率有微小差异，对差异进行精

确测定，再比对与速度的关系，就能用电脑自动换算成汽车的速度，故D正确；

故选BD。

12.（2020•山东省临沂市高三上学期期末）一列沿X轴正方向传播的简谐横波在7=0时刻的波形如图所示，

此时波恰好传到平衡位置在玉=2.5m处的P点。已知平衡位置在々=5.5m处的Q点在0~8s内运动的路

程为0.2m,则下列说法正确的是（）

A.P点的起振方向沿y轴负方向

B.P点振动的周期为4s

C.该波的传播速度大小为lm/s

JT

D.质点Q的振动方程为y=O.lsin］（f-6）（m）（/>6s）

【答案】BD

【解析】

A.波源在P点的左侧，在P点的左侧附近找一点，该点在P的上方，故P点的起振方向沿），轴正方向，故

A错误；

B.由波动图象可知该波波长为4=2m,设波形由P点传到。时间为4,则有

5.5-2.5,3T

A------------L=-1

22

Q处质点运动路程为0.2m,说明振动时间为12=；7，

则总时间

/=4+，2=8s,

联立可得振动周期T=4s,故B正确;

C.设该波的传播速度大小为也则有

v=-=-m/s=0.5m/s,

T4

故C错误;

D.质点0的振幅A=O.lm,周期T=4s,可求得角速度为

co=—=—rad/s,

T2

波从P传到。所用的时间

33

r,=—T=—x4s=6s,

122

从零时刻计时，质点振动时间为6）,故振动方程为

y=O.lsin—(/-6)(m)(/>6s),

故D正确;

故选BDo

第II卷（实验题和计算题，共60分）

二、实验题(本题共2小题，共14分)

13.(2021•北京市首都师大附中高三上学期开学考试)某同学练习使用多用电表。

(1)该同学使用多用电表测量某电阻时，选择开关和指针位置如图1所示，若他的操作是正确的，则该电阻

的测量值为Qo

(2)该同学继续用相同挡位测量另一电阻，发现指针偏转角度过小。为了减小测量误差，他再次进行测量前

应该进行的操作是(从下列选项中挑出合理的步骤并按操作顺序排列)。

A.将红表笔和黑表笔接触

B.把选择开关旋转到“X100”位置

C.把选择开关旋转到“X1”位置

D.调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点

(3)该同学注意到多用电表电阻的刻度线是不均匀的，而直流电流、电压的刻度线是均匀的。他在课本上查

阅到多用电表欧姆表的电路示意图，如图2所示。请根据欧姆表的电路示意图，结合所学知识分析电阻的

刻度线不均匀的原因，

图2

【答案】(1).1.5x102(2).BAD(3).根据闭合电路欧姆定律可知通过表头的电流

,E

f=~~----，可见通过改头的电流/与待测电阻R之间的关系为非线性关系，因此电阻的刻度线

%+4+N+r

是不均匀的

【解析】

(1)Li］由图可知选择的是“xio”档位，所以被测电阻为

/?x=15xl0Q=150Q

(2)［2］欧姆表指针偏转角度过小，说明所选挡位太小，应换大挡进行测量，应将旋转开关K置于“xlk”，

然后进行欧姆调零，再测电阻，因此合理是实验步骤是：B、A、D。

(3)［3］根据闭合电路欧姆定律可知通过表头的电流

/=-------------

可见通过表头的电流/与待测电阻R、之间的关系为非线性关系，电阻的刻度线是不均匀的，而是刻度值越

大处刻度线越密。

14.(2021•广东省惠州市高三上学期第一次调研测试)在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，已连接

好部分实验电路。

(1)按如图甲所示的实验电路，把图乙中剩余的电路连接起来o

(2)在如图乙所示的电路中，为避免烧坏电表，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于端(填“A”或

“B”)o

(3)如图是根据实验数据作出的U-/图象，由下图可知，电源的电动势E=V,内阻r=(结

果均保留2位有效数字)

(4)实验中误差是由于选填(“电流表”或“电压表”)读数比真实值偏(选填“大”或“小”)

而引起的。

【答案】(1).(2).8(3).1.5(4).1.0(5).电流表(6).小

【解析】

(1)口］电路实物图如图所示，注意导线不要交叉:

（2）⑵为避免烧坏电表，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处，即应置于8端。

（3）［3］由图内所示图象可知，电源图象与纵轴交点坐标值是1.5,故电源电动势

E=1.5V

［4］电源内阻

*Me"。。

（4）⑸通过电源的电流等于通过电压表电流与通过滑动变阻器电流之和，印电流表读数比实际值偏小。

⑹所以实验误差是由于电流表读数比实际值偏小引起的。

三、计算题（本题共4小题，共46分.解答应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，只

写出最后答案的不得分.有数据计算的题，答案中必须写出明确的数值和单位）

15.（2020•安徽黄山一模）如图所示，一列简谐横波在沿x轴方向传播的过程中，波形由实线变为虚线经

历的时间加=1.0$.

（1）若该列波沿x轴正方向传播，且在加时间内传播的距离小于波长，求传播速度;

（2）若该列波沿x轴负方向传播，求传播速度的可能值。

【答案】见解析

【解析】（1）设该列波的波长为4,由波的图象可得X=8m

若该列波沿x轴正方向传播，依题意可知传播距离Ax=3m

Ar

所以传播速度U=—=3m/s

（2）若该列波沿x轴负方向传播，传播时间△f=AT+：T（Z=0,l,2...）

8

波的传播速度

由以上两式得v=生B

△t

将△f=1.0s代入解得：

传播速度的可能值为"=（8攵+5）111/5,其中％=0,1,2...

16.（2020•湖北省武汉市武昌区高三下学期6月调研三）如图是半径为R的玻璃半球体，。点为球心，下

表面水平,其正下方的水平地面上放置一厚度不计的平面镜。一条与过球心的竖直线OC平行且间距为且尺

2

的光线从半球面射入，玻璃半球体对该光的折射率为，5。已知该光线穿出半球下表面经平面镜反射后再次

进入半球，从半球面射出时方向恰好竖直向上（不考虑多次反射）。求半球下表面与水平地面的距离4。

【答案】《R

3

【解析】

光路图如图所示，根据光路的对称性与光路的可逆性，“从半球面射出时方向恰好竖直向上”，则到达平

面镜上的光线入射点一定在。点正下方（图中的C点）。

平面镜

设在半球面上入射角为a,折射角为夕，由几何关系得

sina=sinNBOA==——

AO2

解得

a=60°

由折射定律得

sina

------=n

sin/3

解得

尸=30。

在ADA。中，/力。4=/D4O=30。，由儿何关系和正弦定理得

ZADO=180°-ZDOA-ZDAO=120°

DOAOR

sin/3sinZADOsinZ.ADO

解得

DO=—R

3

在半球底面的入射角

r=/AOO-90°=30°

在半球底面上的折射时

sinz

------=n

sinr

解得

ADCO=z=60°

在△eno中，由几何关系得

tan/OCO=^

H

解得

17.（2020•江苏省扬州中学高三下学期5月月考）如图所示，两水平放置平行金属板a、b,板长L=0.2m,

板间距d=0.2m.两金属板间加可调控的电压U,且保证a板带负电，b板带正电，忽略电场的边缘效应.在

金属板右侧有一磁场区域，其左右总宽度s=0.4m,上下范围足够大，磁场边界MN和PQ均与金属板垂直，

磁场区域被等宽地划分为n（正整数）个竖直区间，磁感应强度大小均为B=5X10-3T,方向从左向右为垂直

纸面向外、向内、向外….在极板左端有一粒子源，不断地向右沿着与两板等距的水平线00'发射比荷包

m

8

=lxlOC/kg＞初速度为vo=2xlO5mzs的带正电粒子.忽略粒子重力以及它们之间的相互作用.

（1）当取U何值时，带电粒子射出电场时的速度偏向角最大；

（2）若n=l,即只有一个磁场区间，其方向垂直纸面向外，则当电压由0连续增大到U过程中带电粒子射

出磁场时与边界PQ相交的区域的宽度；

（3）若n趋向无穷大，则偏离电场的带电粒子在磁场中运动的时间t为多少？

【答案】（l）400V（2）0.1+0.4V2（m）（3）2x10%

【解析】

（1）当粒子恰好从极板右边缘出射时，竖直方向!■=!。/=!吗『；

222md

水平方向：L=v°t

解得：U=400V<500V

当U取400V时，带电粒子射出电场时的速度偏向角最大

（2）

由几何关系知，逐渐增大％,速度偏向角变大，磁偏转半径变大，与PQ交点逐渐上移.

当U=0时，交点位置最低（如图中D点）

由qv°B=m—得：4=0.4m

此时交点D位于0。正下方0.4m处.圆弧所对应圆心角为90°

当U=400V时，交点位置最高（如图中C点）：

5

由匕=at=-^--=2><10。〃/5得y=+=72vn=2\/2xl0m/5

dmv0vu）u

由<7=加L,得：4=0.4y/2m

r2

圆弧所对应圆心角为45°

两粒子周期相同，则在磁场中运动的时间差4=赢