内容正文:
江苏省无锡市锡山高级中学2023~2024学年高一下学期期末物理(选修)试题
一、单项选择题
1. 如图所示,小车停在光滑的桌面上,车上固定一个用胶塞塞住封口的试管。试管内充满空气,用车上的酒精灯加热试管尾端。当试管内的空气达到一定温度时,胶塞从试管口喷出,以整个装置为系统,下列说法正确的是( )
A. 水平方向动量守恒,机械能守恒
B. 水平方向动量守恒,机械能不守恒
C. 水平方向动量不守恒,机械能守恒
D. 水平方向动量不守恒,机械能不守恒
【答案】B
【解析】
【详解】以整个装置为系统,水平方向合外力为0,所以水平方向动量守恒。但由于要产生内能,所以机械能不守恒。
故选B。
2. 在静电场中有a、b两点,试探电荷在两点静电力F与电荷量q满足如图所示的关系,请问a、b两点的场强大小关系是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】根据电场力公式
可知图像的斜率表示电场强度,由图可知a点所在直线的斜率大于b点所在直线的斜率,则
由于无法比较a点所在直线的斜率与b点所在直线的斜率的两倍大小,无法判断与的大小关系。
故选D。
3. “电测井”技术,用钻头在地上钻孔,在钻孔中进行电特性测量,可以反映地下的有关情况。一钻孔如图所示,其形状为圆柱状,半径为r=10cm,设里面充满某浓度均匀的盐水,其电阻率,现在钻孔的上表面和底部加上电压,测得U=75V,I=50mA,则该钻孔的深度h约为( )
A. 50m B. 100m C. 120m D. 150m
【答案】D
【解析】
【详解】根据欧姆定律可得
根据电阻定律可得
可得
故选D。
4. 如图电路,R3为热敏电阻(阻值随温度升高而降低)其余为定值电阻。当R3所在处出现火情时,以下说法正确的是( )
A. 电压表示数不变 B. 电压表示数变大
C. 电流表示数变小 D. 电流表示数变大
【答案】C
【解析】
【详解】AB.当R3所在处出现火情时,热敏电阻阻值减小,电路总电阻减小,总电流增大,电源内阻两端消耗的电压增大,路端电压减小,电压表示数减小,故AB错误;
CD.电路总电流增大,电源内阻、两端的电压增大,两端的电压减小,通过的电流减小,电流表示数变小,故C正确,D错误。
故选C。
5. 如图1所示,用充电宝为一手机电池充电,其等效电路如图2所示。在充电开始后的一段时间t内,充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的,设手机电池的内阻为r,则时间t内( )
A. 手机电池产生的焦耳热为
B. 手机的输入功率为UI
C. 充电宝产生的热功率为I2r
D. 手机电池储存的化学能为UIt
【答案】B
【解析】
【详解】A.手机为非纯电阻电路,不能用计算产生的焦耳热,故A错误;
B.手机的输入功率等于充电宝的输出功率,为
故B正确;
C.充电宝的输出电流为I,但其内阻未知,故无法计算充电宝产生的热功率,故C错误;
D.充电宝输出的电能一部分转化为手机电池储存的化学能,一部分转化为手机电池产生的焦耳热,故根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能为
故D错误。
故选B。
6. 在短道速滑接力赛中,“接棒”运动员甲在“交棒”运动员乙前面向前滑行,追上时乙猛推甲一把,使甲获得更大的速度向前冲出。不计阻力,则( )
A. 乙对甲的冲量与甲对乙的冲量大小相等
B. 甲的动量变化一定比乙的动量变化快
C. 甲的动量变化量与乙的动量变化量大小不等
D. 甲的速度变化量与乙的速度变化量大小相等
【答案】A
【解析】
【详解】A.因为冲量是矢量,甲对乙作用力与乙对甲的作用力大小相等、方向相反,由冲量的定义I=Ft分析可知,甲对乙的冲量与乙对甲的冲量大小相等,故A正确;
B.动量变化率大小为F,即动量的变化率大小为二者的相互作用力,大小相等,所以甲的动量变化与乙的动量变化一样快,故B错误;
C.由知即甲、乙的动量变化一定大小相等,方向相反。故C错误;
D.由,可知由于甲、乙的质量大小关系未知,所以甲的速度变化量与乙的速度变化量大小不一定相等。故D错误。
故选A。
7. 如图所示,直线A为电源a的路端电压与电流的关系图像;直线B为电源b的路端电压与电流的关系图像;直线C为一个电阻R的两端电压与电流的关系图像。如果将这个电阻R分别接到a、b两电源上,那么有( )
A. R接电源a和电源b,R上分得的电压相等
B. R接电源a和电源b,R上流经的电流相等
C. R接到电源a上,电源的输出功率较小
D. R接到电源b上,电源的输出功率较小
【答案】C
【解析】
【详解】AB.当电阻R与电源组成闭合电路时,电阻R的图线与电源的图线的交点表示电阻的工作状态,交点的纵坐标表示电压,横坐标表示电流,由图可知,R接电源a和电源b,R上分得的电压不相等,R上流经的电流不相等,故AB错误;
CD.当电阻R与电源组成闭合电路时,电阻R的图线与电源的图线的交点表示电阻的工作状态,交点的纵坐标表示电压,横坐标表示电流,两者乘积表示电源的输出功率,由图看出,R接到a电源上,电压与电流的乘积较小,电源的输出功率较小,故C正确,D错误。
故选C。
8. 某同学要将一量程为250μA的微安表改装为量程为20 mA的电流表。改装后利用一标准毫安表进行校准(如图1,虚线框内是改装后的电表)。当标准毫安表的示数为16.0 mA时,微安表的指针位置如图2,产生上述问题的原因可能是( )
A. 微安表串联电阻偏大 B. 微安表串联电阻偏小
C. 微安表并联电阻偏大 D. 微安表并联电阻偏小
【答案】D
【解析】
【详解】微安表改装为量程为20 mA的电流表要并联分流电阻,由图可知微安表读数为160μA,即改装后的电流表读数应该为
而标准表读数为16.0mA,则改装后的量程偏大,可能的原因是,原微安表内阻测量值偏小或者因为定值电阻R的计算有误,实际并联的电阻R阻值偏小,分流过大。
故选D。
9. 某同学用内阻Rg=200Ω、满偏电流Ig=5mA的毫安表及相关元件制作了一个简易欧姆表,电阻刻度值尚未标定,电路如图。该同学将两表笔短接,调节滑动变阻器R使毫安表指针满偏,再将阻值为600Ω的电阻接在两表笔之间,此时毫安表指针位置如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 该电源电动势为3V
B. 该电源电动势为4.5V
C. 刻度1mA处标注3000Ω
D. 刻度1.5mA处标注1500Ω
【答案】B
【解析】
【详解】AB.满偏时
将阻值为Rx=600Ω的电阻接在两表笔之间时读数为I=3mA,则
解得
E=4.5V,R内=900Ω
选项A错误,B正确;
C.刻度1mA处,根据
可得
Rx1=3600Ω
即刻度1mA处标注3600Ω,选项C错误;
D.刻度1.5mA处,根据
可得
Rx2=2100Ω
即刻度1.5mA处标注2100Ω,选项D错误。
故选B。
10. 庄老师、王老师喜欢比赛打水漂。我们可以将打水漂简化成如下理想模型(图2)。质量为m的弹性薄片沿倾斜方向落到足够大水平弹性面上,碰前瞬间速度为v0,与水平方向的夹角α=30°。薄片与弹性面间的动摩擦因数μ=0.2。不计空气阻力,碰撞过程中忽略薄片重力。薄片每次碰撞前后竖直方向的速度大小保持不变,并且在运动过程中始终没有旋转。下列说法正确的是( )
A. 由于忽略薄片重力,所以薄片与水平面间的摩擦力也可忽略
B. 薄片每次与水平面碰撞过程中,水平面对弹片竖直方向支持力的冲量都相同
C. 薄片每次碰撞后离开水平面瞬间,速度方向与水平面间夹角仍为30°
D. 薄片在与水平面多次碰撞后,最终将静止在水平面上
【答案】B
【解析】
【详解】A.水平方向,薄片受到水平面的摩擦力做减速运动,薄片与水平面间的摩擦力不可忽略,故A错误;
BD.薄片每次与水平面碰撞过程中,竖直方向速度大小不变,以竖直向上为正方向,根据动量定理有
故薄片每次与水平面碰撞过程中,水平面对弹片竖直方向支持力的冲量都相同,水平方向
解得
可知每次与水平面面碰撞一次后,水平方向动量减小,薄片与水平面多次碰撞后水平方向动量减为零,即水平方向位移将不再增加,薄片将在竖直方向做往复运动,故B正确,D错误;
C.薄片每次碰撞后离开水平面瞬间,竖直方向的速度大小不变,但是由于薄片与水平面间有摩擦力作用,则水平方向速度减小,则薄片离开水平面瞬间,速度方向与水平面间夹角大于30°,故C错误。
故选B。
二、非选择题
11. 在“测量一节干电池的电动势和内阻”实验中,电路图如图,可选用的实验器材有:
电压表V1(量程3V);电压表V2(量程15V);
电流表A1(量程0.6A);电流表A2(量程3A);
滑动变阻器R1(最大阻值20Ω);滑动变阻器R2(最大阻值300Ω);
干电池;开关S;导线若干;
(1)选择合适的器材:电压表应选_________,电流表应选__________,滑动变阻器应选___________(填写所选器材前的符号)
(2)测得的7组数据已标在如图所示坐标系上,用作图法求干电池的电动势________V和内阻________Ω。(注意纵坐标未从0开始)
(3)两个实验小组用不同的电池完成了上述的实验后,发现各电池电动势相同,只是内阻有差异.同学们选择了内阻差异较大的甲、乙两个电池进一步探究电池的内阻热功率P随路端电压U变化的关系,画出了图3所示的P-U图像。已知甲电池组的内阻较大,则下列各图中可能正确的是________。
(4)按照图1的测量方法,某同学利用图像分析由电表内电阻引起的实验误差。在图4中,实线是根据实验数据描点作图得到的U-I图像;虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的U-I图像(没有电表内电阻影响的理想情况)。下列图像中哪一个是该实验的分析____________
(5)图4中虚线U(I)的函数解析式是,如果考虑电表内阻影响,图4实线U(I)的函数解析式是U=( )·I+( )。(解析式中可能用到的物理量:电源电动势E,内阻r,电压表内阻RV,电流表内阻RA)
【答案】(1) ①. ②. ③.
(2) ①. 1.50 ②. 1.04
(3)B (4)A
(5) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
[1]一节干电池的电动势大约1.5V,电压表应选择量程为3V的;
[2]一节干电池的内阻大约,为了精确测量电路中电流,电流表应选择量程为的;
[3]电路中的最大电阻约为
为了便于调节电路,滑动变阻器选择。
【小问2详解】
[1][2]根据图中点迹作图
根据闭合电路欧姆定律可得
根据图像可知干电池的电动势
干电池的内阻
【小问3详解】
由焦耳定律可得,电源内阻热功率
P与U为二次函数关系,开口向上,由于电动势相同,当U=0时,纵轴截距为,内阻越大,截距越小,已知甲电池组的内阻较大,则甲的纵轴截距较小,故B正确,ACD错误。
故选B。
【小问4详解】
图1的实验误差来自于电压表的分流作用,当电压表示数为零时无电流通过电压表,此时测量值等于真实值,电压表的示数越大,实际流过外电路的电流与理论上流过外电路电流的差值越大,故对应图4的U-I图像是A。
【小问5详解】
由闭合电路欧姆定律可知
解得
12. 测量元电荷电量大小的装置如图,在真空容器中有正对的两平行金属板A和B,两板与外部电路连接,两板相距d。外部电路电源电动势为ε,内阻为r,保护电阻R0,电阻箱阻值调为R,现闭合开关S1、S2,稳定后求
(1)AB两板间的电压;
(2)从显微镜发现,一个质量为m的油滴在两板中间处于静止状态,该油滴所带电量。(重力加速度为g)
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)由闭合电路的欧姆定律可知
AB两板间的电压
(2)对油滴分析
可得该油滴所带电量
13. 在平静的水面上漂浮着一块质量M=150g的带有支架的木板,木板左边的支架上静静地蹲着一只质量为m=50g的青蛙,支架高为h=20cm,支架右方的水平木板长s=120cm,突然青蛙向右水平跳出。水的阻力不计,g=10m/s2
(1)如果青蛙相对地面跳出的初速度是0.3m/s,则木板后退的速度是多大?
(2)如果青蛙水平跳出恰好入水,则对地跳出的初速度至少为多少?
【答案】(1)01m/s;(2)4.5m/s
【解析】
【详解】(1)由动量守恒定律可知
可得木板后退的速度是
(2)如果青蛙水平跳出恰好入水,则由动量守恒定律
由几何关系
竖直方向有
联立解得
14. 如图,竖直平面内A、B两点分别固定有一对等量同种点电荷,电荷量均为Q(Q>0)。A、B、M、N四点距O点的距离均为,以O为原点,竖直向上为正方向建立x轴。若取无穷远处为电势零点,则OM上的电势随位置x的变化关系如图所示(k为静电力常量)。一电荷量为Q(Q>0)质量为m的小球S以一定初动能从M点竖直下落,一段时间后经过N点。求
(1)小球S从M点运动到O点的过程中,MO间的电势差和电场力做的功;
(2)小球S从M点运动到x=处,动能的变化量;
(3)小球在OM段运动的加速度大小a随位置x的变化关系如图所示(g为重力加速度大小)。为保证小球S能运动到N点,小球S从M点下落时的初动能须满足什么条件。
【答案】(1),;(2);(3)
【解析】
【详解】(1)小球S从M点运动到O点的过程中,MO间的电势差
电场力做的功
(2)小球S从M点运动到x=处,根据动能定理有
其中
联立解得
(3)根据对称,M点与N点的电势相等,为保证小球S能运动到N点,球S从M点下落时能通过x=处即可,根据动能定理有
其中
解得
15. 智能手机内置加速度传感器,管老师将平放的手机从一定高度处自由下落到床垫上,“phyphox”APP(图1)显示手机下落过程中的加速度随时间变化的图像如图2,已知手机的质量为0.2kg,忽略空气阻力,自由落体加速度g=10m/s2,求
(1)手机刚接触床垫时的速度大小;
(2)床垫对手机的最大弹力;
(3)手机第一次与床垫碰撞过程中,床垫对手机的冲量大小以及该过程损失的能量;
(4)如图3,有一弹性小球,手机质量是它的100倍,将其置于手机上方(间距很小),一起从原来的高度自由下落,手机第一次从床垫反弹恰好离开床垫时,弹性小球刚好与手机发生弹性碰撞,求弹性小球弹起的高度比释放时高了多少米?
注意:本题进行了适当简化与理想化,可能用到的计算1962=38416
3922=153664
【答案】(1)4m/s;(2)56N;(3)1.32N∙s;1.2J;(4)2.3m
【解析】
【详解】(1)手机刚接触床垫时的速度大小
(2)由图可知,手机的最大加速度为am=270m/s2方向向上,则由牛顿第二定律
解得
Fm=56N
(3)由图像可知,手机第一次与床垫碰撞的时间
∆t=0.46s-0.40s=0.06s
手机被床垫反弹后再空中运动的时间为
t2=0.86s-0.46s=0.4s
则反弹的速度
根据动量定理,手机第一次与床垫碰撞过程中
解得床垫对手机的冲量大小
I=1.32N∙s
该过程损失的能量
(4)设小球质量为m,手机质量为100m,下落的高度为
手机从原来的高度释放,则落地时速度为第一次被床垫反弹时的速度,此时小球的速度为向下的,设向上为正,手机与小球碰撞过程由动量守恒和能量关系
解得
上升的高度
弹性小球弹起的高度比释放时高了
∆h=3.10m-0.8m=2.3m
第1页/共1页
学科网(北京)股份有限公司
$
江苏省无锡市锡山高级中学2023~2024学年高一下学期期末物理(选修)试题
一、单项选择题
1. 如图所示,小车停在光滑的桌面上,车上固定一个用胶塞塞住封口的试管。试管内充满空气,用车上的酒精灯加热试管尾端。当试管内的空气达到一定温度时,胶塞从试管口喷出,以整个装置为系统,下列说法正确的是( )
A. 水平方向动量守恒,机械能守恒
B. 水平方向动量守恒,机械能不守恒
C. 水平方向动量不守恒,机械能守恒
D. 水平方向动量不守恒,机械能不守恒
2. 在静电场中有a、b两点,试探电荷在两点的静电力F与电荷量q满足如图所示的关系,请问a、b两点的场强大小关系是( )
A. B. C. D.
3. “电测井”技术,用钻头在地上钻孔,在钻孔中进行电特性测量,可以反映地下的有关情况。一钻孔如图所示,其形状为圆柱状,半径为r=10cm,设里面充满某浓度均匀的盐水,其电阻率,现在钻孔的上表面和底部加上电压,测得U=75V,I=50mA,则该钻孔的深度h约为( )
A. 50m B. 100m C. 120m D. 150m
4. 如图电路,R3为热敏电阻(阻值随温度升高而降低)其余为定值电阻。当R3所在处出现火情时,以下说法正确的是( )
A. 电压表示数不变 B. 电压表示数变大
C. 电流表示数变小 D. 电流表示数变大
5. 如图1所示,用充电宝为一手机电池充电,其等效电路如图2所示。在充电开始后的一段时间t内,充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的,设手机电池的内阻为r,则时间t内( )
A. 手机电池产生的焦耳热为
B. 手机的输入功率为UI
C. 充电宝产生的热功率为I2r
D. 手机电池储存的化学能为UIt
6. 在短道速滑接力赛中,“接棒”运动员甲在“交棒”运动员乙前面向前滑行,追上时乙猛推甲一把,使甲获得更大的速度向前冲出。不计阻力,则( )
A. 乙对甲的冲量与甲对乙的冲量大小相等
B. 甲的动量变化一定比乙的动量变化快
C. 甲的动量变化量与乙的动量变化量大小不等
D. 甲速度变化量与乙的速度变化量大小相等
7. 如图所示,直线A为电源a路端电压与电流的关系图像;直线B为电源b的路端电压与电流的关系图像;直线C为一个电阻R的两端电压与电流的关系图像。如果将这个电阻R分别接到a、b两电源上,那么有( )
A. R接电源a和电源b,R上分得的电压相等
B. R接电源a和电源b,R上流经的电流相等
C. R接到电源a上,电源的输出功率较小
D. R接到电源b上,电源的输出功率较小
8. 某同学要将一量程为250μA的微安表改装为量程为20 mA的电流表。改装后利用一标准毫安表进行校准(如图1,虚线框内是改装后的电表)。当标准毫安表的示数为16.0 mA时,微安表的指针位置如图2,产生上述问题的原因可能是( )
A. 微安表串联电阻偏大 B. 微安表串联电阻偏小
C. 微安表并联电阻偏大 D. 微安表并联电阻偏小
9. 某同学用内阻Rg=200Ω、满偏电流Ig=5mA的毫安表及相关元件制作了一个简易欧姆表,电阻刻度值尚未标定,电路如图。该同学将两表笔短接,调节滑动变阻器R使毫安表指针满偏,再将阻值为600Ω的电阻接在两表笔之间,此时毫安表指针位置如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 该电源电动势3V
B. 该电源电动势为4.5V
C. 刻度1mA处标注3000Ω
D. 刻度1.5mA处标注1500Ω
10. 庄老师、王老师喜欢比赛打水漂。我们可以将打水漂简化成如下理想模型(图2)。质量为m的弹性薄片沿倾斜方向落到足够大水平弹性面上,碰前瞬间速度为v0,与水平方向的夹角α=30°。薄片与弹性面间的动摩擦因数μ=0.2。不计空气阻力,碰撞过程中忽略薄片重力。薄片每次碰撞前后竖直方向的速度大小保持不变,并且在运动过程中始终没有旋转。下列说法正确的是( )
A. 由于忽略薄片重力,所以薄片与水平面间的摩擦力也可忽略
B. 薄片每次与水平面碰撞过程中,水平面对弹片竖直方向支持力的冲量都相同
C. 薄片每次碰撞后离开水平面瞬间,速度方向与水平面间夹角仍30°
D. 薄片在与水平面多次碰撞后,最终将静止在水平面上
二、非选择题
11. 在“测量一节干电池的电动势和内阻”实验中,电路图如图,可选用的实验器材有:
电压表V1(量程3V);电压表V2(量程15V);
电流表A1(量程0.6A);电流表A2(量程3A);
滑动变阻器R1(最大阻值20Ω);滑动变阻器R2(最大阻值300Ω);
干电池;开关S;导线若干;
(1)选择合适的器材:电压表应选_________,电流表应选__________,滑动变阻器应选___________(填写所选器材前的符号)
(2)测得的7组数据已标在如图所示坐标系上,用作图法求干电池的电动势________V和内阻________Ω。(注意纵坐标未从0开始)
(3)两个实验小组用不同的电池完成了上述的实验后,发现各电池电动势相同,只是内阻有差异.同学们选择了内阻差异较大的甲、乙两个电池进一步探究电池的内阻热功率P随路端电压U变化的关系,画出了图3所示的P-U图像。已知甲电池组的内阻较大,则下列各图中可能正确的是________。
(4)按照图1的测量方法,某同学利用图像分析由电表内电阻引起的实验误差。在图4中,实线是根据实验数据描点作图得到的U-I图像;虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的U-I图像(没有电表内电阻影响的理想情况)。下列图像中哪一个是该实验的分析____________
(5)图4中虚线U(I)的函数解析式是,如果考虑电表内阻影响,图4实线U(I)的函数解析式是U=( )·I+( )。(解析式中可能用到的物理量:电源电动势E,内阻r,电压表内阻RV,电流表内阻RA)
12. 测量元电荷电量大小的装置如图,在真空容器中有正对的两平行金属板A和B,两板与外部电路连接,两板相距d。外部电路电源电动势为ε,内阻为r,保护电阻R0,电阻箱阻值调为R,现闭合开关S1、S2,稳定后求
(1)AB两板间的电压;
(2)从显微镜发现,一个质量为m的油滴在两板中间处于静止状态,该油滴所带电量。(重力加速度为g)
13. 在平静的水面上漂浮着一块质量M=150g的带有支架的木板,木板左边的支架上静静地蹲着一只质量为m=50g的青蛙,支架高为h=20cm,支架右方的水平木板长s=120cm,突然青蛙向右水平跳出。水的阻力不计,g=10m/s2
(1)如果青蛙相对地面跳出的初速度是0.3m/s,则木板后退的速度是多大?
(2)如果青蛙水平跳出恰好入水,则对地跳出初速度至少为多少?
14. 如图,竖直平面内A、B两点分别固定有一对等量同种点电荷,电荷量均为Q(Q>0)。A、B、M、N四点距O点的距离均为,以O为原点,竖直向上为正方向建立x轴。若取无穷远处为电势零点,则OM上的电势随位置x的变化关系如图所示(k为静电力常量)。一电荷量为Q(Q>0)质量为m的小球S以一定初动能从M点竖直下落,一段时间后经过N点。求
(1)小球S从M点运动到O点的过程中,MO间的电势差和电场力做的功;
(2)小球S从M点运动到x=处,动能的变化量;
(3)小球在OM段运动的加速度大小a随位置x的变化关系如图所示(g为重力加速度大小)。为保证小球S能运动到N点,小球S从M点下落时的初动能须满足什么条件。
15. 智能手机内置加速度传感器,管老师将平放的手机从一定高度处自由下落到床垫上,“phyphox”APP(图1)显示手机下落过程中的加速度随时间变化的图像如图2,已知手机的质量为0.2kg,忽略空气阻力,自由落体加速度g=10m/s2,求
(1)手机刚接触床垫时的速度大小;
(2)床垫对手机的最大弹力;
(3)手机第一次与床垫碰撞过程中,床垫对手机的冲量大小以及该过程损失的能量;
(4)如图3,有一弹性小球,手机质量是它的100倍,将其置于手机上方(间距很小),一起从原来的高度自由下落,手机第一次从床垫反弹恰好离开床垫时,弹性小球刚好与手机发生弹性碰撞,求弹性小球弹起的高度比释放时高了多少米?
注意:本题进行了适当简化与理想化,可能用到的计算1962=38416
3922=153664
第1页/共1页
学科网(北京)股份有限公司
$