内容正文:
高二物理
注意事项:
1.答题前,务必将自己的个人信息填写在答题卡上,并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 关于光电效应,下列说法正确的是( )
A. 紫外线照射到锌板上发生光电效应,锌板带负电
B. 能否发生光电效应,由光的照射时间决定
C. 对于同一种金属,光电子的最大初动能由入射光频率决定
D. 只要有光照射到活泼的碱金属表面,就会发生光电效应
2. 如图,交流发电机转子线圈在匀强磁场中转动,当线圈平面与磁感线平行时,下列说法正确的是( )
A. ad边所受安培力为零 B. 线圈中的感应电流最大
C. 穿过线圈的磁通量最大 D. 穿过线圈的磁通量变化率为零
3. 如图,等腰三角形为某玻璃三棱镜的截面,。一束单色光以入射角从三棱镜边射入,折射后垂直边射出,则该玻璃的折射率为( )
A. B.
C. D.
4. 如图,电容器连接在两根足够长的平行导轨上,导体棒垂直导轨放置,匀强磁场垂直于导轨平面。导轨、金属棒的电阻均不计,导体棒与导轨接触良好。导体棒以速度沿着导轨向右做匀速直线运动过程中,导体棒上电流随时间变化的图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
5. 如图,木工师傅经常用到一种简易木板夹具,A、B、C、D是四块相同的直角梯形木块,倾角均为,其中A、B固定在水平工作台面上,C、D用一根绳子连在一起,被加工的木板夹在C、D之间,这样木工师傅干活就很方便了。绳子弯折处可视为直角,绳子对C、D的拉力方向与木板边缘平行。由于长期使用,四个梯形木块已被磨得光滑,所有接触面间的摩擦力均可忽略不计。设C、D对被夹住的木板的压力大小均为F,则拴在C、D上的绳子中的张力大小为( )
A. B.
C. D.
6. 图1中小球用细线悬挂在点做圆锥摆运动,周期为;图2中小球在内壁光滑的漏斗中做圆周运动,周期为。两个圆锥的顶角均为,小球与圆锥顶点间的高度差均为,则周期和之间的关系为( )
A. B.
C. D.
7. 如图,一个质量为的物块静止在光滑水平面上,与一个劲度系数为的轻弹簧相连,弹簧处于原长,且另一端固定。现在用一个大小为的水平恒力拉物块,则物块的最大速度为( )
A. B.
C. D.
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题目要求。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. 在研究天体运动时,势能零点通常取在无穷远处,已知质量分别为和、距离为的两个质点间的引力势能,为引力常量。地球的半径为,地球表面的重力加速度为。若有一块质量为的岩石从无穷远处由静止开始向地球运动,不考虑其他天体对岩石的影响,下列说法正确的是( )
A. 岩石的机械能越来越大
B. 岩石的机械能不变
C. 距地球中心为时,岩石的引力势能为
D. 距地球中心为时,岩石的动能为
9. 一辆小汽车在平直公路上匀速运动,由于突遇情况而采取紧急刹车做匀减速直线运动。已知刹车过程的前时间和最后时间的位移之比为,开始刹车后第内运动的位移为,下列判断正确的是( )
A. 刹车的加速度大小为
B. 刹车的加速度大小为
C. 汽车的初速度大小为
D. 汽车的初速度大小为
10. 如图,平行板电容器板带正电、板带负电,两极板间电势差为,板右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场,与极板平行的虚线是磁场的右边界线,、、三点共线,点位于磁场边界线上。现将两质量相等的带正电粒子甲、乙从点无初速度释放,两粒子被加速后均从点进入磁场,甲、乙的电荷量之比为,粒子甲离开磁场时的偏转角为。不计重力和粒子间相互作用,下列说法正确的是( )
A. 甲、乙两粒子离开磁场时的动能相等
B. 甲、乙两粒子在磁场中的运动半径之比为
C. 粒子乙离开磁场时的偏转角为
D. 甲、乙两粒子离开磁场时到直线的距离之比为
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 如图所示的实验装置可以用来验证动量守恒定律,甲、乙两辆相同的小车放置在光滑的水平桌面上,小车甲上固定一个砝码,两小车上各固定一个相同的条形磁铁,条形磁铁的极与极相对,两小车之间放置一根细木杆,使两小车保持静止。
(1)把木杆迅速拿掉,两小车在磁铁的引力作用下互相靠近,研究两小车的运动,就能验证动量守恒定律。
(2)已知小车甲上砝码的质量为,木杆的长度为,实验开始之前还需要测量__________(填物理量名称和相应符号)。
(3)拿掉木杆后,两车相向运动,测得从开始到相遇过程小车甲的位移为。
(4)若在误差允许范围内满足关系式__________(用测量量和已知量符号表示),则动量守恒定律成立。
12. 利用如图1所示的电路测量一节干电池的电动势和内阻。
(1)请根据实物图在图2虚线框中画出完整的电路图。
(2)为了消除电表的内阻带来的误差,还需测出__________(填“电流表”或“电压表”)的内阻。
(3)电压表、电流表读数分别记为、,则电动势与、、、之间的关系为E=__________。
(4)闭合开关、调节滑动变阻器滑片,记录下多组电压表和电流表读数、,然后用图像法处理实验数据,得到如图3所示的图像,若,则电动势__________V,电源内阻__________。(均保留2位有效数字)
13. 如图,汽缸中封闭一定质量的理想气体,物块放置在水平支撑物上,物块与活塞用轻杆连在一起。物块的质量为,活塞的质量不计,横截面积为。初始状态轻杆弹力为零,封闭气体的温度为。缓慢加热汽缸中的气体,直至物块刚好对支撑物没有压力。大气压强,重力加速度取,活塞与汽缸之间摩擦力不计。
(1)物块刚好对支撑物没有压力时,求封闭气体的温度;
(2)若继续加热汽缸中的气体,使物块缓慢升高,在该过程中气体吸收的热量为,求该过程中封闭气体内能的增加量。
14. 如图1,电子从电子枪中逸出(可认为初速度为0),经过的电压加速后,从点沿着、极板的中心线 进入偏转电场。、之间的电压随时间的变化情况如图2所示(未知),时刻从点射入的电子在偏转电场中运动时间刚好从板边缘离开。已知、两极板的长度为两板间距的4倍,电子比荷,求:
(1)极板的长度;
(2)偏转电场的电压。
15. 如图,平板小车静止在光滑水平地面上,右端与竖直墙壁相距,左端正上方有一悬点,可视为质点的小滑块用长为的细绳系在点。把小滑块拉至水平位置从静止释放,运动到点正下方时,细绳刚好断掉,小滑块从小车左端滑上小车,小滑块与小车速度相同之前,小车已与右侧墙壁发生弹性碰撞,碰撞时间极短。已知小滑块与小车间的动摩擦因数为,小车质量为小滑块质量的倍,小滑块刚好未从小车上滑下,重力加速度取,求:
(1)小滑块刚滑上小车时的速度大小;
(2)小车与墙壁碰撞前瞬间的速度大小;
(3)小车右端与墙壁的最终距离及小车的长度。
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注意事项:
1.答题前,务必将自己的个人信息填写在答题卡上,并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 关于光电效应,下列说法正确的是( )
A. 紫外线照射到锌板上发生光电效应,锌板带负电
B. 能否发生光电效应,由光的照射时间决定
C. 对于同一种金属,光电子的最大初动能由入射光频率决定
D. 只要有光照射到活泼的碱金属表面,就会发生光电效应
【答案】C
【解析】
【详解】A.光电效应过程中,金属表面的电子吸收光子能量后逸出,锌板因失去电子而带正电,故A错误;
B.能否发生光电效应,取决于入射光的频率是否大于金属的极限频率,与光的照射时间无关,故B错误;
C.根据爱因斯坦光电效应方程,同一种金属的逸出功为定值,因此光电子的最大初动能仅由入射光的频率决定,故C正确;
D.活泼碱金属仍存在固有极限频率,若入射光频率低于其极限频率,无论照射光强多大都不会发生光电效应,故D错误。
故选C。
2. 如图,交流发电机转子线圈在匀强磁场中转动,当线圈平面与磁感线平行时,下列说法正确的是( )
A. ad边所受安培力为零 B. 线圈中的感应电流最大
C. 穿过线圈的磁通量最大 D. 穿过线圈的磁通量变化率为零
【答案】B
【解析】
【详解】C.当线圈平面与磁感线平行时,线圈与中性面垂直,穿过线圈的磁通量为0。故C错误;
BD.根据,当线圈平面与磁感线平行时,磁通量的变化率最大,产生的感应电动势最大,电路中的感应电流最大,故D错误,B正确;
A.图中线圈ad边中有感应电流,电流方向与磁场方向垂直,由安培力公式
可知线圈ad边所受安培力不为零,故A 错误。
故选B。
3. 如图,等腰三角形为某玻璃三棱镜的截面,。一束单色光以入射角从三棱镜边射入,折射后垂直边射出,则该玻璃的折射率为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设玻璃折射率为,空气折射率近似为。光线折射后垂直边射出,说明棱镜内光线沿面的法线方向传播。由于与夹角为,两面的法线夹角也为,所以在面上的折射角,由折射定律有
解得=
故选B。
4. 如图,电容器连接在两根足够长的平行导轨上,导体棒垂直导轨放置,匀强磁场垂直于导轨平面。导轨、金属棒的电阻均不计,导体棒与导轨接触良好。导体棒以速度沿着导轨向右做匀速直线运动过程中,导体棒上电流随时间变化的图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】导体棒匀速切割磁感线,产生的感应电动势大小恒定
电容器两端电压等于感应电动势,因此电容器的带电量为
因为均为定值,所以电容器带电量保持不变。
电流的定义是单位时间内流过导体的电荷量(),由于电容器带电量不变,,因此电路中电流始终为0,对应的图像是与轴重合的直线。
故选C。
5. 如图,木工师傅经常用到一种简易木板夹具,A、B、C、D是四块相同的直角梯形木块,倾角均为,其中A、B固定在水平工作台面上,C、D用一根绳子连在一起,被加工的木板夹在C、D之间,这样木工师傅干活就很方便了。绳子弯折处可视为直角,绳子对C、D的拉力方向与木板边缘平行。由于长期使用,四个梯形木块已被磨得光滑,所有接触面间的摩擦力均可忽略不计。设C、D对被夹住的木板的压力大小均为F,则拴在C、D上的绳子中的张力大小为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】对木块受力分析,木板对它的压力大小为,方向水平向左;绳子对它的拉力为,方向沿木板边缘竖直向下;木块对它的支持力为,方向垂直于斜面。由几何关系,支持力的水平分量为,竖直分量为,平衡时有,
解得
故选D。
6. 图1中小球用细线悬挂在点做圆锥摆运动,周期为;图2中小球在内壁光滑的漏斗中做圆周运动,周期为。两个圆锥的顶角均为,小球与圆锥顶点间的高度差均为,则周期和之间的关系为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】图1中对小球受力分析可知,细线拉力和小球重力的合力提供向心力
由几何关系有
解得
图2中对小球受力分析可知,漏斗支持力和小球重力的合力提供向心力
由几何关系有
解得
联立可得,故ABC错误、D正确。
故选D。
7. 如图,一个质量为的物块静止在光滑水平面上,与一个劲度系数为的轻弹簧相连,弹簧处于原长,且另一端固定。现在用一个大小为的水平恒力拉物块,则物块的最大速度为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】物块在水平恒力的作用下做简谐运动,故速度最大时应为平衡位置,即,
联立解得
故选A。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题目要求。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. 在研究天体运动时,势能零点通常取在无穷远处,已知质量分别为和、距离为的两个质点间的引力势能,为引力常量。地球的半径为,地球表面的重力加速度为。若有一块质量为的岩石从无穷远处由静止开始向地球运动,不考虑其他天体对岩石的影响,下列说法正确的是( )
A. 岩石的机械能越来越大
B. 岩石的机械能不变
C. 距地球中心为时,岩石的引力势能为
D. 距地球中心为时,岩石的动能为
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.岩石运动过程中只受地球万有引力作用,只有引力做功,因此岩石的机械能(动能与引力势能之和)保持守恒,不会随运动过程增大。故A错误,B正确。
C.地球表面物体的重力等于万有引力
距地球中心为时,岩石的引力势能为
故C正确;
D.岩石从无穷远由静止释放,初态动能为0,无穷远引力势能为0,因此总机械能
由机械能守恒,处满足
所以
故D错误。
故选BC。
9. 一辆小汽车在平直公路上匀速运动,由于突遇情况而采取紧急刹车做匀减速直线运动。已知刹车过程的前时间和最后时间的位移之比为,开始刹车后第内运动的位移为,下列判断正确的是( )
A. 刹车的加速度大小为
B. 刹车的加速度大小为
C. 汽车的初速度大小为
D. 汽车的初速度大小为
【答案】BD
【解析】
【详解】最后3s的位移,对应逆向初速为0的匀加速前3s的位移
设刹车总时间为,因刹车末速度为0,故初速度
前3s的位移:
已知
代入得
刹车后第1s位移为,代入匀变速位移公式
又
代入得加速度大小 ,初速度
故选BD 。
10. 如图,平行板电容器板带正电、板带负电,两极板间电势差为,板右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场,与极板平行的虚线是磁场的右边界线,、、三点共线,点位于磁场边界线上。现将两质量相等的带正电粒子甲、乙从点无初速度释放,两粒子被加速后均从点进入磁场,甲、乙的电荷量之比为,粒子甲离开磁场时的偏转角为。不计重力和粒子间相互作用,下列说法正确的是( )
A. 甲、乙两粒子离开磁场时的动能相等
B. 甲、乙两粒子在磁场中的运动半径之比为
C. 粒子乙离开磁场时的偏转角为
D. 甲、乙两粒子离开磁场时到直线的距离之比为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.粒子在加速电场中由静止加速,由动能定理
由于甲、乙电荷量不同,因此动能不相等。故A 错误;
B.洛伦兹力提供圆周运动向心力
联立
得
因此半径之比
故B正确;
C.设磁场水平宽度为d,粒子偏转角为,由几何关系得
因此
所以
得
故C错误;
D.粒子离开磁场时到直线MN的竖直距离
因此距离之比
故D正确。
故选BD。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 如图所示的实验装置可以用来验证动量守恒定律,甲、乙两辆相同的小车放置在光滑的水平桌面上,小车甲上固定一个砝码,两小车上各固定一个相同的条形磁铁,条形磁铁的极与极相对,两小车之间放置一根细木杆,使两小车保持静止。
(1)把木杆迅速拿掉,两小车在磁铁的引力作用下互相靠近,研究两小车的运动,就能验证动量守恒定律。
(2)已知小车甲上砝码的质量为,木杆的长度为,实验开始之前还需要测量__________(填物理量名称和相应符号)。
(3)拿掉木杆后,两车相向运动,测得从开始到相遇过程小车甲的位移为。
(4)若在误差允许范围内满足关系式__________(用测量量和已知量符号表示),则动量守恒定律成立。
【答案】 ①. 小车和条形磁铁的总质量 ②.
【解析】
【详解】(2)验证动量守恒还需要测量小车和条形磁铁的总质量。
(4)甲、乙两车运动时间相同,位移之比等于速度之比,若甲、乙两车动量守恒,则,得。
12. 利用如图1所示的电路测量一节干电池的电动势和内阻。
(1)请根据实物图在图2虚线框中画出完整的电路图。
(2)为了消除电表的内阻带来的误差,还需测出__________(填“电流表”或“电压表”)的内阻。
(3)电压表、电流表读数分别记为、,则电动势与、、、之间的关系为E=__________。
(4)闭合开关、调节滑动变阻器滑片,记录下多组电压表和电流表读数、,然后用图像法处理实验数据,得到如图3所示的图像,若,则电动势__________V,电源内阻__________。(均保留2位有效数字)
【答案】(1) (2)电流表
(3)
(4) ①. 1.4 ②. 1.5
【解析】
【小问1详解】
由实物连线图画出完整的电路图如下
【小问2详解】
图1中由闭合电路的欧姆定律
图像中
故由图计算出直线斜率的绝对值,要求电源内阻还需要知道电流表的内阻
【小问3详解】
由闭合电路的欧姆定律
【小问4详解】
[1]由
图像纵截距为电动势
[2]图像斜率绝对值为
则内阻。
13. 如图,汽缸中封闭一定质量的理想气体,物块放置在水平支撑物上,物块与活塞用轻杆连在一起。物块的质量为,活塞的质量不计,横截面积为。初始状态轻杆弹力为零,封闭气体的温度为。缓慢加热汽缸中的气体,直至物块刚好对支撑物没有压力。大气压强,重力加速度取,活塞与汽缸之间摩擦力不计。
(1)物块刚好对支撑物没有压力时,求封闭气体的温度;
(2)若继续加热汽缸中的气体,使物块缓慢升高,在该过程中气体吸收的热量为,求该过程中封闭气体内能的增加量。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
根据题意初始状态的气体压强为,物块A刚好对支撑物无压力时,则气体的压强
根据理想气体状态方程有
代入数据解得
【小问2详解】
活塞上升过程中外界对气体做功
根据热力学第一定律有
代入数据解得内能增量
14. 如图1,电子从电子枪中逸出(可认为初速度为0),经过的电压加速后,从点沿着、极板的中心线 进入偏转电场。、之间的电压随时间的变化情况如图2所示(未知),时刻从点射入的电子在偏转电场中运动时间刚好从板边缘离开。已知、两极板的长度为两板间距的4倍,电子比荷,求:
(1)极板的长度;
(2)偏转电场的电压。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
设电子离开加速电场时的速度为,根据动能定理,
解得
粒子在、板间沿方向的分运动为匀速运动
【小问2详解】
、极板间的距离
在时间内,电子在、板间沿垂直极板方向先匀加速再匀减速运动,根据对称性可知
加速度
根据牛顿第二定律
解得
电压
解得
15. 如图,平板小车静止在光滑水平地面上,右端与竖直墙壁相距,左端正上方有一悬点,可视为质点的小滑块用长为的细绳系在点。把小滑块拉至水平位置从静止释放,运动到点正下方时,细绳刚好断掉,小滑块从小车左端滑上小车,小滑块与小车速度相同之前,小车已与右侧墙壁发生弹性碰撞,碰撞时间极短。已知小滑块与小车间的动摩擦因数为,小车质量为小滑块质量的倍,小滑块刚好未从小车上滑下,重力加速度取,求:
(1)小滑块刚滑上小车时的速度大小;
(2)小车与墙壁碰撞前瞬间的速度大小;
(3)小车右端与墙壁的最终距离及小车的长度。
【答案】(1)
(2)
(3),
【解析】
【小问1详解】
由机械能守恒定律可得
解得
【小问2详解】
对小车由动能定理得
又
解得
【小问3详解】
设小车与墙碰前瞬间小滑块的速度为,由动量守恒定律可得
解得
碰后以向左为正方向,设两者最终共同速度为,由动量守恒定律
解得,说明二者速度同时减为0
设最终小车右端离墙壁的距离为,对小车由动能定理得
解得
设小车长度为,由能量守恒可得
解得
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