内容正文:
高二物理
本试卷满分100分,考试用时75分钟。
注意事项:
1、答题前,考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2、回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上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。写在本试卷上无效。
3、考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 甲、乙两个点电荷在空间产生电场的部分电场线如图所示,下列说法正确的是( )
A. P点的电势低于Q点的电势
B. 甲所带的电荷量小于乙所带的电荷量
C. 质子在P点受到的电场力大于在Q点受到的电场力
D. 电子在P点具有的电势能大于在Q点具有的电势能
【答案】C
【解析】
【详解】A.沿电场线方向电势降低,由图可知,P点电势高于Q点,A错误;
B.根据图像可知,靠近甲的位置的电场线分布比靠近乙的位置的电场线分布密集一些,则甲的电荷量大于乙的电荷量,B错误;
C.P点位置的电场线分布的密集程度大于Q点位置的电场线分布的密集程度,可知,P点的电场强度大于Q点的电场强度,根据
可知质子在P点受到的电场力大于在Q点受到的电场力,C正确;
D.电子带负电,所受电场力方向与电场方向相反,可知,电子从P点移动到Q点,电场力做负功,电势能增大,即电子在P点的电势能低于Q点的电势能,D错误。
故选C。
2. 如图所示,L为电感线圈,C为电容器,R为定值电阻,线圈及导线的电阻均不计。先闭合开关S,稳定后,再将其断开,并规定此时t=0。已知LC电路的振荡周期T=0.4s,则下列说法正确的是( )
A. t=0.1s时,通过电感线圈L的电流I最大
B. t=0.3s时,电容器中的电场强度最小
C. 在0.5s~0.6s时间内,回路中电场能增大,磁场能减小
D. t=0.15s时,回路中电流沿逆时针方向
【答案】D
【解析】
【详解】A.时,电感线圈对电容器顺时针充电完毕,电路中电流为零,通过电感线圈L的电流I最小,故A错误;
B.时,线圈对电容器逆时针充电完毕,电容器中的电场强度最大,故B错误;
C.在0.5s~0.6s时间内,相当于在时间内,电容器放电,回路中电场能减小,磁场能增大,故C错误;
D.时,电容器放电,回路中电流沿逆时针方向,故D正确。
故选D。
3. 在水平向右的匀强电场中,用绝缘轻绳挂着三个相同的带正电荷的小球,三个小球电荷量也相同,则三个小球在平衡状态下位置关系可能正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】设每个小球的质量均为m,受到匀强电场的电场力为F,对最下面的小球受力分析,最下面轻绳的拉力与竖直方向夹角的正切值
对下面两个小球整体分析,中间轻绳的拉力与竖直方向夹角的正切值
对三个小球整体分析,最上面轻绳的拉力与竖直方向夹角的正切值
综上可得,所以三条轻绳的方向相同。
故选A。
4. 如图所示的闭合电路中,电源电动势不变,内阻不能忽略,闭合开关,当滑片P右移时,两理想电表示数变化正确的是( )
A. 电流表示数变小,电压表示数变大 B. 电流表示数变大,电压表示数变大
C. 电流表示数变大,电压表示数变小 D. 电流表示数变小,电压表示数变小
【答案】A
【解析】
【详解】当滑片P右移时,R的阻值变大,则总电阻变大,总电流减小,内阻上的电压减小,则路端电压变大,即电压表示数变大,R0上的电流变大,则电流表示数减小。
故选A。
5. 如图所示,有一“凸”形单匝金属线框,边长为,边长为,边和边到的距离均为。虚线右侧存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场,线框绕虚线以角速度匀速转动,则理想电压表的示数为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】cd边切割磁感线时,最大电动势
其中,解得
边切割磁感线时,最大电动势
电压表V所测电压为有效电压,满足
解得
故选B。
6. 一质量为的物块在的水平外力作用下在地面上从静止开始做匀加速直线运动,已知物块与水平地面间的动摩擦因数为0.2,重力加速度大小为,则物块在运动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 重力对物块的冲量大小为 B. 外力对物块的冲量大小为
C. 摩擦力对物块的冲量大小为 D. 合外力对物块的冲量大小为
【答案】C
【解析】
【详解】对物块受力分析,根据牛顿第二定律有
解得
根据匀变速直线运动规律有
解得
A.重力对物块的冲量大小,故A错误;
B.外力对物块的冲量大小,故B错误;
C.摩擦力对物块的冲量大小,故C正确;
D.合外力对物块的冲量大小为,故D错误。
故选C。
7. 如图所示,在直角坐标系中,有一个边长为的正方形区域,点在原点,点和点分别在轴和轴上,该区域内存在垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。一带正电的粒子质量为,电荷量为,以速度从点沿轴正方向射入磁场,不计粒子重力。若粒子的速度,则粒子在磁场中运动的时间为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】根据洛伦兹力提供向心力,有
若粒子的速度
则轨迹圆半径
设粒子的轨迹对应的圆心角为,有
解得
粒子在磁场中运动的时间
故选D。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求,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. 如图所示,一带负电荷的油滴在匀强电场中运动,其轨迹在竖直平面(纸面)内且相对于过轨迹最低,点P的竖直线对称,忽略空气阻力,由此可知( )
A. Q点的电势比P点的高 B. 油滴在Q点的加速度大小比在P点的小
C. 油滴在Q点的机械能比在P点的大 D. 油滴在Q点的动能比在P点的大
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.带负电荷的油滴在匀强电场中运动,其轨迹在竖直平面(纸面)内,且相对于过轨迹最低点 P的竖直线对称,可知合力的方向竖直向上,而重力方向竖直向下,则电场力的方向竖直向上,因油滴带负电,故匀强电场的方向竖直向下,根据沿着电场线方向,电势不断降低,可知Q点的电势比P点的高,故A正确;
B.油滴在匀强电场中运动,电场力是恒力,重力也是恒力,所以合力是恒力,所以油滴的加速度恒定,故B错误;
C.油滴向上偏,油滴所受的电场力方向竖直向上,故电场力做正功,根据功能关系,可知油滴的机械能增大,所以油滴在Q点的机械能比在P点的大,故C正确;
D.油滴向上偏,所受合力也向上,故合力做正功,根据动能定理,可知油滴的动能增大,故油滴在Q点的动能比在P点的大,故D正确。
故选ACD。
9. 如图所示,理想变压器与定值电阻按图甲所示方式连接,已知变压器的原、副线圈的匝数比,电阻,图乙是两端电压随时间变化的图像,,下列说法正确的是( )
A. 通过的电流随时间变化的规律为
B. 变压器的输入功率为
C. 电阻上消耗的功率为
D. 电阻两端的电压为
【答案】BC
【解析】
【详解】A.通过的电流随时间变化的规律是,故A错误;
B.变压器的输入功率等于输出功率,即,故B正确;
C.通过电阻的电流
通过电阻的电流
电阻上消耗的功率为,故C正确;
D.电阻两端的电压,故D错误。
故选BC。
10. 如图甲所示,一个内壁粗糙程度一致的绝缘细管固定在水平面上,细管处在垂直于纸面向里、磁感应强度大小为的水平匀强磁场中。一个质量为、电荷量为的带正电小球(球的直径略小于细管的内径)以一定的初速度沿管向右滑动,小球的速度随时间变化的关系图像如图乙所示,重力加速度大小为,下列说法正确的是( )
A.
B.
C. 小球克服摩擦力做的功为
D. 绝缘细管先对小球有向下的压力后对小球有向上的支持力
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.绝缘细管先对小球有向下的压力,有
即,故A正确、B错误。
D.小球先做加速度减小的减速运动,最后做匀速运动时绝缘细管对小球没有摩擦力,对小球没有支持力,故D错误。
C.平衡时有
根据动能定理有
解得,故C正确。
故选AC。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某探究小组要测量电池的电动势和某电阻的阻值,可利用的器材有:
A.电流表(内阻为);
B.电阻丝(单位长度电阻值为);
C.待测电阻;
D.金属夹;
E.刻度尺;
F.开关S及导线若干。
他们设计了如图甲所示的实验电路原理图。
(1)实验步骤如下:
①将电阻丝拉直固定,按照图甲连接电路,金属夹置于电阻丝的_______(填“A”或“B”)端;
②闭合开关S,滑动金属夹至适当位置并记录电流表示数I,断开开关S,记录金属夹与B端的距离L;
③多次重复步骤②,根据记录的若干组I、L的值,作出图线如图乙所示。
(2)测得图线的斜率为k,则待测电池的电动势_______(用题中所给字母表示)。
(3)若电池的内阻为r,测得图线在纵轴的截距为b,则待测电阻的阻值_______(用题中所给字母表示)。
【答案】(1)A (2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
为了保护电路,闭合开关前,金属夹置于电阻丝的最大阻值处,由题图甲可知,应该置于A端。
【小问2详解】
根据闭合电路欧姆定律有
整理得
图像的斜率为
解得
【小问3详解】
由题意可知,图像的截距为
解得
12. 某实验小组的同学用如图所示的装置做“探究碰撞过程中动量守恒”实验。曲面轨道与水平桌面平滑连接于O点,质量为2m的小物块A从曲面轨道上的某一点由静止释放,测得小物块A在水平桌面上滑行的距离为。将另一个材质相同、质量为m的小物块B放到O点,再次将小物块A从曲面轨道上同一位置由静止释放,最终小物块A、B在水平桌面上滑行的距离分别为、。
(1)当、、满足______时,可以认为小物块A、B碰撞时动量守恒。
(2)当、满足______时,可以认为小物块A、B发生的是弹性碰撞。
(3)某次实验时选择两个完全相同的小物块A、C进行实验,在O点碰撞后它们粘在一起在水平桌面上滑行,滑行的距离为,则关系式______(用表示)成立,可以认为小物块A、C碰撞时动量守恒。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
A滑下在水平面运动过程,由动能定理得
解得
同理,碰撞后,A在水平面运动过程中,由动能定理得
解得
B碰撞后的速度为
代入动量守恒的式子
可得
即
【小问2详解】
物块A、B材质相同,故两物块与桌面的动摩擦因数相同,故两物块滑行时的加速度相同。设单独释放小物块时,设其经过点时的速度为,根据匀变速直线运动的规律有
设小物块A、B在O点碰撞后瞬间的速度分别为、,则有,
碰撞过程,由动量守恒定律可得
若小物块A、B发生弹性碰撞,则由机械能守恒定律可得
整理可得
联立解得
【小问3详解】
小物块在O点碰撞后瞬间的速度为,碰撞过程中动量守恒,则有
根据运动学公式
联立解得
13. 如图所示,有两个相同的带正电小球A、B(视为点电荷),小球A固定在竖直绝缘墙上,轻质绝缘丝线一端连接小球B,另一端悬挂在墙上C点,两球保持静止状态,此时丝线与竖直方向的夹角,A、B连线与竖直方向的夹角也为30°,已知两球带电荷量均为q,A、B间距离为x,重力加速度大小为g,静电力常量为k。
(1)求每个小球的质量m;
(2)若突然剪断丝线,求此瞬间小球B的加速度大小a。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
根据库仑定律有
对小球B受力分析,由平衡条件得,
解得
【小问2详解】
剪断丝线瞬间,小球B所受的合外力大小等于T,有
由牛顿第二定律有
解得
14. 如图所示,电阻不计的光滑“”形金属导轨固定在竖直平面内,质量为、电阻为的金属杆与导轨接触良好并静置于绝缘固定支架上,金属杆处于垂直纸面向里的匀强磁场中。支架下方一定距离处有边长为的正方形区域区域内有一个半径为的圆,圆内有垂直纸面向外的匀强磁场,其磁感应强度(且为常数),金属杆对支架恰好无压力,重力加速度大小为,求:
(1)金属杆两端的电压;
(2)金属杆所在处的磁感应强度大小。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
设在极短的时间内,磁通量的变化量为,则有
根据电磁感应定律得
【小问2详解】
根据闭合电路欧姆定律,得通过金属杆的电流为
金属杆所受的安培力为
支架对金属杆的支持力恰好为0,根据平衡条件,有
联立解得
15. 如图所示,物块A、B并排放在光滑水平面上,A上固定一竖直轻杆,用一根长度为L的轻质细线将小球C(可看成质点)竖直悬挂在轻杆上的O点,A、B、C的质量均为M,初始时物块A固定在水平面上,质量为的子弹以某一水平初速度射入小球C(射入时间极短且未射出),小球C恰能到达与O点等高的P点,不计空气阻力,重力加速度大小为g。
(1)求子弹射入小球C时的速度大小;
(2)求子弹射入小球C时产生的热量Q;
(3)解除物块A的固定,子弹仍以相同的初速度射入小球C,求小球C上升的最大高度h及物块B的最大速度。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
设子弹击中C后二者共速时的速度大小为,则有
根据机械能守恒定律有
解得
【小问2详解】
根据能量守恒定律有
解得
【小问3详解】
设解除物块A的固定后,小球C到最高点时的速度大小为,则有
根据机械能守恒定律有
解得
设C再次回到最低点时速度为,此时物块A、B恰好分离,有
根据机械能守恒定律有
解得
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本试卷满分100分,考试用时75分钟。
注意事项:
1、答题前,考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2、回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上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。写在本试卷上无效。
3、考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 甲、乙两个点电荷在空间产生电场的部分电场线如图所示,下列说法正确的是( )
A. P点的电势低于Q点的电势
B. 甲所带的电荷量小于乙所带的电荷量
C. 质子在P点受到的电场力大于在Q点受到的电场力
D. 电子在P点具有的电势能大于在Q点具有的电势能
2. 如图所示,L为电感线圈,C为电容器,R为定值电阻,线圈及导线的电阻均不计。先闭合开关S,稳定后,再将其断开,并规定此时t=0。已知LC电路的振荡周期T=0.4s,则下列说法正确的是( )
A. t=0.1s时,通过电感线圈L的电流I最大
B. t=0.3s时,电容器中的电场强度最小
C. 在0.5s~0.6s时间内,回路中电场能增大,磁场能减小
D. t=0.15s时,回路中电流沿逆时针方向
3. 在水平向右的匀强电场中,用绝缘轻绳挂着三个相同的带正电荷的小球,三个小球电荷量也相同,则三个小球在平衡状态下位置关系可能正确的是( )
A. B. C. D.
4. 如图所示的闭合电路中,电源电动势不变,内阻不能忽略,闭合开关,当滑片P右移时,两理想电表示数变化正确的是( )
A. 电流表示数变小,电压表示数变大 B. 电流表示数变大,电压表示数变大
C. 电流表示数变大,电压表示数变小 D. 电流表示数变小,电压表示数变小
5. 如图所示,有一“凸”形单匝金属线框,边长为,边长为,边和边到的距离均为。虚线右侧存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场,线框绕虚线以角速度匀速转动,则理想电压表的示数为( )
A. B. C. D.
6. 一质量为的物块在的水平外力作用下在地面上从静止开始做匀加速直线运动,已知物块与水平地面间的动摩擦因数为0.2,重力加速度大小为,则物块在运动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 重力对物块的冲量大小为 B. 外力对物块的冲量大小为
C. 摩擦力对物块的冲量大小为 D. 合外力对物块的冲量大小为
7. 如图所示,在直角坐标系中,有一个边长为的正方形区域,点在原点,点和点分别在轴和轴上,该区域内存在垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。一带正电的粒子质量为,电荷量为,以速度从点沿轴正方向射入磁场,不计粒子重力。若粒子的速度,则粒子在磁场中运动的时间为( )
A. B. C. D.
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求,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. 如图所示,一带负电荷的油滴在匀强电场中运动,其轨迹在竖直平面(纸面)内且相对于过轨迹最低,点P的竖直线对称,忽略空气阻力,由此可知( )
A. Q点的电势比P点的高 B. 油滴在Q点的加速度大小比在P点的小
C. 油滴在Q点的机械能比在P点的大 D. 油滴在Q点的动能比在P点的大
9. 如图所示,理想变压器与定值电阻按图甲所示方式连接,已知变压器的原、副线圈的匝数比,电阻,图乙是两端电压随时间变化的图像,,下列说法正确的是( )
A. 通过的电流随时间变化的规律为
B. 变压器的输入功率为
C. 电阻上消耗的功率为
D. 电阻两端的电压为
10. 如图甲所示,一个内壁粗糙程度一致的绝缘细管固定在水平面上,细管处在垂直于纸面向里、磁感应强度大小为的水平匀强磁场中。一个质量为、电荷量为的带正电小球(球的直径略小于细管的内径)以一定的初速度沿管向右滑动,小球的速度随时间变化的关系图像如图乙所示,重力加速度大小为,下列说法正确的是( )
A.
B.
C. 小球克服摩擦力做的功为
D. 绝缘细管先对小球有向下的压力后对小球有向上的支持力
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某探究小组要测量电池的电动势和某电阻的阻值,可利用的器材有:
A.电流表(内阻为);
B.电阻丝(单位长度电阻值为);
C.待测电阻;
D.金属夹;
E.刻度尺;
F.开关S及导线若干。
他们设计了如图甲所示的实验电路原理图。
(1)实验步骤如下:
①将电阻丝拉直固定,按照图甲连接电路,金属夹置于电阻丝的_______(填“A”或“B”)端;
②闭合开关S,滑动金属夹至适当位置并记录电流表示数I,断开开关S,记录金属夹与B端的距离L;
③多次重复步骤②,根据记录的若干组I、L的值,作出图线如图乙所示。
(2)测得图线的斜率为k,则待测电池的电动势_______(用题中所给字母表示)。
(3)若电池的内阻为r,测得图线在纵轴的截距为b,则待测电阻的阻值_______(用题中所给字母表示)。
12. 某实验小组的同学用如图所示的装置做“探究碰撞过程中动量守恒”实验。曲面轨道与水平桌面平滑连接于O点,质量为2m的小物块A从曲面轨道上的某一点由静止释放,测得小物块A在水平桌面上滑行的距离为。将另一个材质相同、质量为m的小物块B放到O点,再次将小物块A从曲面轨道上同一位置由静止释放,最终小物块A、B在水平桌面上滑行的距离分别为、。
(1)当、、满足______时,可以认为小物块A、B碰撞时动量守恒。
(2)当、满足______时,可以认为小物块A、B发生的是弹性碰撞。
(3)某次实验时选择两个完全相同的小物块A、C进行实验,在O点碰撞后它们粘在一起在水平桌面上滑行,滑行的距离为,则关系式______(用表示)成立,可以认为小物块A、C碰撞时动量守恒。
13. 如图所示,有两个相同的带正电小球A、B(视为点电荷),小球A固定在竖直绝缘墙上,轻质绝缘丝线一端连接小球B,另一端悬挂在墙上C点,两球保持静止状态,此时丝线与竖直方向的夹角,A、B连线与竖直方向的夹角也为30°,已知两球带电荷量均为q,A、B间距离为x,重力加速度大小为g,静电力常量为k。
(1)求每个小球的质量m;
(2)若突然剪断丝线,求此瞬间小球B的加速度大小a。
14. 如图所示,电阻不计的光滑“”形金属导轨固定在竖直平面内,质量为、电阻为的金属杆与导轨接触良好并静置于绝缘固定支架上,金属杆处于垂直纸面向里的匀强磁场中。支架下方一定距离处有边长为的正方形区域区域内有一个半径为的圆,圆内有垂直纸面向外的匀强磁场,其磁感应强度(且为常数),金属杆对支架恰好无压力,重力加速度大小为,求:
(1)金属杆两端的电压;
(2)金属杆所在处的磁感应强度大小。
15. 如图所示,物块A、B并排放在光滑水平面上,A上固定一竖直轻杆,用一根长度为L的轻质细线将小球C(可看成质点)竖直悬挂在轻杆上的O点,A、B、C的质量均为M,初始时物块A固定在水平面上,质量为的子弹以某一水平初速度射入小球C(射入时间极短且未射出),小球C恰能到达与O点等高的P点,不计空气阻力,重力加速度大小为g。
(1)求子弹射入小球C时的速度大小;
(2)求子弹射入小球C时产生的热量Q;
(3)解除物块A的固定,子弹仍以相同的初速度射入小球C,求小球C上升的最大高度h及物块B的最大速度。
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