内容正文:
省前中国际分校2028届高二年级第一次学情检测物理
一、单项选择题:本题共10小题。每小题只有一个选项符合题意。
1. 物理是源自于生活的科学,只要细心观察,生活中处处皆是物理。下列生活中的情景说法正确的是( )
A. 在没有空气的宇宙空间,火箭无法利用反冲进行加速
B. 当静止的章鱼向前喷水时,可使身体向前运动
C. 在船头和码头安装旧轮胎是为了延长作用时间,以减小动量的变化率
D. 体操运动员在落地时总要屈腿是为了减小动量的变化,使运动员避免受伤
【答案】C
【解析】
【详解】A.火箭的加速利用了反冲原理,靠喷出气流的反作用力进行加速,没有空气也可以,故A错误;
B.章鱼通过身体前面的孔喷向前水,利用反冲可以使身体向后运动,故B错误;
C.在船头和码头安装旧轮胎是为了延长作用时间,由动量定理
可知这样可以减小动量的变化率,即减小码头对船的作用力F,故C正确;
D.体操运动员在落地时总要屈腿是为了减小地面对运动员的动量变化率,动量变化率等于合力,因此减小了地面冲击力,使运动员避免受伤,而动量的变化不变,无法减小,故D错误。
故选C。
2. 如图为一块手机电池的背面印有的一些符号,下列说法正确的是( )
A. 该电池储存的电能为 B. 该电池的电动势为3.6V,内阻为0
C. 该电池在工作时的电流为 D. 若电池以的电流工作,可用50小时
【答案】D
【解析】
【详解】A.图中的500mA·h表示电荷容量,故A错误;
B.电池上的3.6V表示电动势,该电池的内阻不能确定,故B错误;
C.该电池在工作时的电流很小,远小于500mA,故C错误;
D.可以由电荷容量计算在一定放电电流下使用的时间,由
得
故D正确。
故选D。
3. 如图所示,光滑水平面上有一质量为m的物体,在一与水平方向成θ角的恒定拉力F作用下运动,则在时间t内( )
A. 重力的冲量为0 B. 拉力F的冲量为Ft
C. 拉力的冲量为Ftcosθ D. 合力的冲量等于0
【答案】B
【解析】
【详解】A.重力大小为,作用时间为,重力的冲量为,不为0,故A错误;
BC.拉力是大小为的恒力,作用时间为,因此拉力的冲量大小为,故B正确,C错误。
D.物体所受的合力为,合力的冲量等于,故D错误。
故选B。
4. 关于系统动量守恒的条件,下列说法正确的是( )
A. 静止在光滑水平面上的斜槽顶端有一小球,小球由静止释放,在离开斜槽前小球和斜槽组成的系统的动量守恒
B. 在光滑的水平地面上有两辆小车,在两小车上各绑一个条形磁铁,它们在相向运动的过程中动量不守恒
C. 一枚在空中飞行的火箭在某时刻突然炸裂成两块,在炸裂前后系统机械能守恒
D. 子弹打进木块的瞬间子弹和木块组成的系统动量守恒
【答案】D
【解析】
【详解】A.小球与斜槽组成的系统在竖直方向所受合外力不为零,系统总动量不守恒,只有水平方向动量守恒,故A错误;
B.把两小车及条形磁铁看作一个系统,磁力是内力,光滑水平面上系统所受合外力为零,因此系统总动量守恒,故B错误;
C.火箭炸裂瞬间系统所受外力的冲量可忽略,系统动量近似守恒,但化学能转化为机械能,系统机械能不守恒,故C错误;
D.子弹打入木块的时间很短,外力的冲量可忽略,子弹和木块组成的系统动量守恒,故D正确。
故选D。
5. 一个质量为2kg的物体在合力F的作用下从静止开始沿直线运动,F随时间t变化的图像如图所示。则下列说法正确的是( )
A. t=2s时,物体的动量为2kg·m/s
B. t=0s到t=1s时间内,物体动量的变化量为-2kg·m/s
C. t=1s时,物体的速度为2m/s
D. t=4s时,物体的速度为1m/s
【答案】D
【解析】
【详解】A.由得内合力的冲量
物体由静止开始运动,由动量定理
即时动量为, A错误;
B.内由
得
由动量定理
即动量变化量为、方向与相同, B错误;
C.时物体的动量
由
得
代入得, C错误;
D.内由
得
故时动量
代入得
由
得,D正确。
故选D。
6. 如图所示,电源电动势的大小为E,内阻为r,、为定值电阻,C为电容器。若闭合开关S后,将滑动变阻器R的滑片向上滑动,请问在这个过程中,下列说法正确的是?( )
A. 在定值电阻中的电流方向向上
B. 流过电阻电流会变大
C. 电源的输出功率相比之前会增大
D. 电容器C两极板中的电荷量会较之前变大
【答案】D
【解析】
【详解】B.在滑动变阻器R的滑片向上滑动过程中,其接入阻值增大,干路电流减小,即通过电阻电流减小,故B错误;
AD.滑动变阻器两端的电压为 可知U增大,电容器继续充电,电容器C两极板所带电荷量变大,电阻中有向下的电流,故A错误,D正确;
C.电源的输出功率随外电阻的变化如图所示
由于外电阻与内阻的关系未知,故电源的输出功率不一定变大,故C错误。
故选D。
7. 如图所示电路,电源内阻不可忽略、开关S闭合后,在滑动变阻器的滑片向上移动的过程中(电压表和电流表均可视为理想电表)( )
A. 电压表的示数减小 B. 电源的总功率减小
C. 电流表的示数增大 D. 电源的效率一定减小
【答案】B
【解析】
【详解】AC.当变阻器的滑片向上滑动时,接入电路的阻值变大,故它与R2并联的总电阻变大,再与R1串联的总电阻也会变大,即外电路的电阻变大,根据闭合电路欧姆定律
可知,回路中总电流减小,根据
可知路端电压增大,即电压表的示数增大;
由于电路的总电流减小,所以内阻及R1两端的电压也随之减小,故与R2两端的电压增大,则流过R2的电流增大,流过的电流减小,则电流表的示数减小,故AC错误;B.电源的总功率为,由于电路的总电流减小,故电源的总功率减小,故B正确;
D.电源的效率为
外电路的电阻变大,电源的效率一定增大,故D错误。
故选B。
8. 一质量为4kg的小车静止在光滑水平面上,车上固定一个轻质竖直支架,长为1m的轻绳一端固定在支架上,另一端连接一质量为1kg的小球(视为质点)。如图所示,将小球向右拉至轻绳水平伸直后静止释放,小球在纸面内摆动的过程中不与车和支架发生碰撞,忽略所有阻力,已知重力加速度取10,则小球摆到最左端的过程中( )
A. 系统的动量守恒
B. 小球相对于小车的水平方向的位移为1m
C. 小车相对于地面水平方向的位移为0.4m
D. 小车相对于地面水平方向的位移为1m
【答案】C
【解析】
【详解】A.系统在水平方向上不受外力,水平方向动量守恒,但在竖直方向上,小球有竖直分加速度,系统所受合外力不为零,竖直方向动量不守恒,故系统总动量不守恒,故A错误;
B.小球从右侧水平位置摆到最左端(左侧水平位置)的过程中,小球相对于小车在水平方向上移动的距离为 ,故B错误;
CD.设小球摆到最左端的过程中,小车相对于地面向右移动的位移为,小球相对于地面向左移动的位移为, 根据系统水平方向动量守恒(人船模型),有
且两者相对位移满足
联立解得 , ,故C正确,D错误。
故选 C。
9. 水刀切割具有精度高,无热变形、无毛刺,无需二次加工以及节约材料等特点,因而得到广泛应用。某水刀切割机床如图所示,若横截面直径为d的圆柱形水流垂直射到要切割的钢板上,碰到钢板后水的速度减为零。已知水的流量(单位时间流出水的体积)为Q,水的密度为ρ,则钢板受到水的平均冲力大小为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】以水为研究对象,根据动量定理可知
而
,
代入可得
故选D。
10. 如图所示,在光滑的水平杆上套有一个质量为m的滑环。滑环上通过一根不可伸缩的轻绳悬挂着一个质量为M的物块(可视为质点),绳长为L。将滑环固定时,给物块一个水平冲量,物块摆起后刚好碰到水平杆;若滑环不固定时,仍给物块以同样的水平冲量,则以下说法不正确的是( )
A. 给物块的水平冲量大小为
B. 物块上升最高时的速度大小为
C. 物块上升的最大高度为
D. 物块在最低点时对细绳的拉力大小为3Mg
【答案】B
【解析】
【详解】A.滑环固定时,物块刚好碰到水平杆,说明物块上升的最大高度为。根据机械能守恒定律有
解得物块获得的初速度
根据动量定理,给物块的水平冲量大小,故A正确;
B.滑环不固定时,物块上升到最高点时,物块与滑环具有相同的水平速度,设为。系统在水平方向动量守恒,有
解得,故B错误;
C.滑环不固定时,系统机械能守恒,有
将代入解得物块上升的最大高度,故C正确;
D.当物块第一次回到最低点时,物块速度为,滑环速度为。根据动量守恒得
根据机械能守恒得
解得,
物块相对于滑环的相对速度为,可得
解得
物块在最低点时(无论是刚获得冲量瞬间还是摆回最低点),物块相对于滑环的速度大小均为。根据牛顿第二定律得
可得
根据牛顿第三定律,物块对细绳的拉力大小为,故D正确。
本题选不正确的,故选B。
二、非选择题:本题共5小题。其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须写出数值和单位。
11. 某研究性学习小组在学习了化学课上的原电池原理后,将铜片和锌片插入两个新鲜的柠檬中制成一个水果电池,如图所示,并利用下列所给器材测量水果电池的电动势和内阻。
A.待测水果电池(电动势约为1V,内阻约为几百到几千欧)
B.滑动变阻器(最大阻值为200Ω,额定电流为1A)
C.滑动变阻器(最大阻值为8000Ω,额定电流为0.1A)
D.电流表A(量程为3mA,内阻为50Ω)
E.电压表(量程为1.5V,内阻约为3kΩ)
F.电压表(量程为5V,内阻约为15kΩ)
G.开关S,导线若干
(1)该小组尝试将若干个水果电池依次串联起来给“1.5V,0.3A”的小灯泡供电,发现小灯泡始终不发光,其原因是________。
A. 水果电池电动势太大 B. 水果电池电动势太小
C. 水果电池内阻太大 D. 小灯泡内阻太大
(2)研究小组设计了如图甲、乙两种电路,应选择________(填“甲”或“乙”)电路。滑动变阻器应选择________,电压表应选择________(均填对应器材前的字母序号)。
(3)根据选择的电路,移动滑动变阻器的滑片,得到电压表示数与电流表示数的多组数据,作出图像如图丙所示,根据图像和题中所给信息,得到该水果电池的电动势________,内阻________。(结果均保留三位有效数字)
【答案】(1)C (2) ①. 甲 ②. C ③. E
(3) ①. 1.00 ②. 950
【解析】
【小问1详解】
水果电池的内阻很大(几百到几千欧),小灯泡电阻仅约
根据闭合电路欧姆定律
总内阻r极大,导致电路电流极小,小灯泡实际功率远小于额定功率,因此不发光。
故选C。
【小问2详解】
[1]水果电池内阻很大,若选乙电路,电压表内阻与电源内阻相近,电压表分流作用明显,电流表测量误差极大;甲电路中电流表测量干路总电流,电流表分压作用不明显,误差更小,因此选甲。
[2]电源内阻为几百到几千欧,滑动变阻器最大阻值需要和内阻相当,才能明显改变电流电压,因此选最大阻值为的,故选C。
[3]电源电动势约,因此选量程为的,故选E。
【小问3详解】
[1][2]根据甲电路,闭合电路欧姆定律得
整理得
因此图像的纵轴截距为电动势,由图丙可得
图像斜率的绝对值
由图丙可得
因此
12. 如图,悬挂于竖直弹簧下端的小球质量为m,运动速度的大小为v,方向向下。经过时间t,小球的速度大小为v,方向变为向上。忽略空气阻力,重力加速度为g,求在该运动过程中
(1)小球的动量变化量的大小;
(2)弹簧弹力的冲量。
【答案】(1)
(2),方向向上
【解析】
【小问1详解】
以小球为研究对象,取向上为正方向,整个过程小球的动量变化量为
则动量的变化量的大小为。
【小问2详解】
整个过程中根据动量定理可得
解得小球所受弹簧弹力冲量为
弹力的冲量大小为,方向向上
13. 如图1所示,为定值电阻,为滑动变阻器(最大阻值为25Ω),现闭合电路中的开关S,将滑动变阻器的滑片P从最左端滑到最右端的过程中,由电表的测量数据得到U-I图线如图2所示(电表均为理想电表)。求:
(1)定值电阻阻值;
(2)电源的电动势和内阻;
(3)滑动变阻器的最大功率。
【答案】(1)10Ω (2)12V,10Ω
(3)1.8W
【解析】
【小问1详解】
滑动变阻器的滑片P从最左端滑到最右端的过程中,接入电路的电阻增大,电路总电阻增大,电路电流减小,两端的电压减小,故乙表示示数的变化,甲表示示数的变化,由题图2可知图线乙的斜率表示定值电阻的阻值,则有
【小问2详解】
根据闭合电路欧姆定律可得
可知图线甲斜率的绝对值为
可得电源内阻为
图线甲纵轴截距表示电源电动势,则有
【小问3详解】
滑动变阻器消耗的功率为
根据数学基本不等式可知,当滑动变阻器接入阻值为时,滑动变阻器消耗的功率最大,为
14. 如图所示,电源电动势E=10V,内阻:闭合开关S后,标有“8V,12W”的灯泡恰能正常发光,电动机M的内阻,求:
(1)流过电源的总电流I;
(2)10s内电动机产生的热量Q;
(3)电动机的机械功率。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
根据闭合电路欧姆定律可得
解得
【小问2详解】
流过灯泡的电流为
所以流过电动机的电流为
所以10s内电动机产生的热量为
【小问3详解】
电动机的输出功率为
15. 光滑的水平地面上,质量均为m=1kg的滑块B和C中间夹一轻弹簧,轻弹簧处于原长状态,左端固定在B上,右端与C接触但不固定,质量为M=2kg,半径为R=2m的四分之一光滑圆弧形滑块D放置在C的右边,C、D间距离足够远,质量为=0.5kg的滑块A以初速度向右运动与B发生碰撞,碰撞过程时间极短,碰后A被反弹,速度大小为,重力加速度g取。求:
(1) A、B碰撞时损失的机械能;
(2)弹簧的最大弹性势能;
(3)试判断C是否能达到圆弧形滑块D顶端?若不能到达,请计算C能达到的最大高度;若能达到,请计算C到达D顶端的速度大小。
【答案】(1)
(2)
(3)不能,
【解析】
【小问1详解】
A与B碰撞过程,根据系统动量守恒可得
解得碰后B的速度为
则A、B碰撞时损失的机械能为
【小问2详解】
弹簧压缩到最短时弹簧的弹性势能最大,此时B、C的速度相等,设为,B、C组成的系统满足动量守恒,则有
解得
根据能量守恒可得,弹簧的最大弹性势能为
【小问3详解】
设C与弹簧分开时B、C速度分别为和,由动量守恒和能量守恒可得,
解得,
假设C不能达到圆弧形滑块D顶端,且C能达到的最大高度为,根据系统水平方向动量守恒可得
解得
由系统机械能守恒可得
解得
假设成立。
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省前中国际分校2028届高二年级第一次学情检测物理
一、单项选择题:本题共10小题。每小题只有一个选项符合题意。
1. 物理是源自于生活的科学,只要细心观察,生活中处处皆是物理。下列生活中的情景说法正确的是( )
A. 在没有空气的宇宙空间,火箭无法利用反冲进行加速
B. 当静止的章鱼向前喷水时,可使身体向前运动
C. 在船头和码头安装旧轮胎是为了延长作用时间,以减小动量的变化率
D. 体操运动员在落地时总要屈腿是为了减小动量的变化,使运动员避免受伤
2. 如图为一块手机电池的背面印有的一些符号,下列说法正确的是( )
A. 该电池储存的电能为 B. 该电池的电动势为3.6V,内阻为0
C. 该电池在工作时的电流为 D. 若电池以的电流工作,可用50小时
3. 如图所示,光滑水平面上有一质量为m的物体,在一与水平方向成θ角的恒定拉力F作用下运动,则在时间t内( )
A. 重力的冲量为0 B. 拉力F的冲量为Ft
C. 拉力的冲量为Ftcosθ D. 合力的冲量等于0
4. 关于系统动量守恒的条件,下列说法正确的是( )
A. 静止在光滑水平面上的斜槽顶端有一小球,小球由静止释放,在离开斜槽前小球和斜槽组成的系统的动量守恒
B. 在光滑的水平地面上有两辆小车,在两小车上各绑一个条形磁铁,它们在相向运动的过程中动量不守恒
C. 一枚在空中飞行的火箭在某时刻突然炸裂成两块,在炸裂前后系统机械能守恒
D. 子弹打进木块的瞬间子弹和木块组成的系统动量守恒
5. 一个质量为2kg的物体在合力F的作用下从静止开始沿直线运动,F随时间t变化的图像如图所示。则下列说法正确的是( )
A. t=2s时,物体的动量为2kg·m/s
B. t=0s到t=1s时间内,物体动量的变化量为-2kg·m/s
C. t=1s时,物体的速度为2m/s
D. t=4s时,物体的速度为1m/s
6. 如图所示,电源电动势的大小为E,内阻为r,、为定值电阻,C为电容器。若闭合开关S后,将滑动变阻器R的滑片向上滑动,请问在这个过程中,下列说法正确的是?( )
A. 在定值电阻中的电流方向向上
B. 流过电阻电流会变大
C. 电源的输出功率相比之前会增大
D. 电容器C两极板中的电荷量会较之前变大
7. 如图所示电路,电源内阻不可忽略、开关S闭合后,在滑动变阻器的滑片向上移动的过程中(电压表和电流表均可视为理想电表)( )
A. 电压表的示数减小 B. 电源的总功率减小
C. 电流表的示数增大 D. 电源的效率一定减小
8. 一质量为4kg的小车静止在光滑水平面上,车上固定一个轻质竖直支架,长为1m的轻绳一端固定在支架上,另一端连接一质量为1kg的小球(视为质点)。如图所示,将小球向右拉至轻绳水平伸直后静止释放,小球在纸面内摆动的过程中不与车和支架发生碰撞,忽略所有阻力,已知重力加速度取10,则小球摆到最左端的过程中( )
A. 系统的动量守恒
B. 小球相对于小车的水平方向的位移为1m
C. 小车相对于地面水平方向的位移为0.4m
D. 小车相对于地面水平方向的位移为1m
9. 水刀切割具有精度高,无热变形、无毛刺,无需二次加工以及节约材料等特点,因而得到广泛应用。某水刀切割机床如图所示,若横截面直径为d的圆柱形水流垂直射到要切割的钢板上,碰到钢板后水的速度减为零。已知水的流量(单位时间流出水的体积)为Q,水的密度为ρ,则钢板受到水的平均冲力大小为( )
A. B. C. D.
10. 如图所示,在光滑的水平杆上套有一个质量为m的滑环。滑环上通过一根不可伸缩的轻绳悬挂着一个质量为M的物块(可视为质点),绳长为L。将滑环固定时,给物块一个水平冲量,物块摆起后刚好碰到水平杆;若滑环不固定时,仍给物块以同样的水平冲量,则以下说法不正确的是( )
A. 给物块的水平冲量大小为
B. 物块上升最高时的速度大小为
C. 物块上升的最大高度为
D. 物块在最低点时对细绳的拉力大小为3Mg
二、非选择题:本题共5小题。其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须写出数值和单位。
11. 某研究性学习小组在学习了化学课上的原电池原理后,将铜片和锌片插入两个新鲜的柠檬中制成一个水果电池,如图所示,并利用下列所给器材测量水果电池的电动势和内阻。
A.待测水果电池(电动势约为1V,内阻约为几百到几千欧)
B.滑动变阻器(最大阻值为200Ω,额定电流为1A)
C.滑动变阻器(最大阻值为8000Ω,额定电流为0.1A)
D.电流表A(量程为3mA,内阻为50Ω)
E.电压表(量程为1.5V,内阻约为3kΩ)
F.电压表(量程为5V,内阻约为15kΩ)
G.开关S,导线若干
(1)该小组尝试将若干个水果电池依次串联起来给“1.5V,0.3A”的小灯泡供电,发现小灯泡始终不发光,其原因是________。
A. 水果电池电动势太大 B. 水果电池电动势太小
C. 水果电池内阻太大 D. 小灯泡内阻太大
(2)研究小组设计了如图甲、乙两种电路,应选择________(填“甲”或“乙”)电路。滑动变阻器应选择________,电压表应选择________(均填对应器材前的字母序号)。
(3)根据选择的电路,移动滑动变阻器的滑片,得到电压表示数与电流表示数的多组数据,作出图像如图丙所示,根据图像和题中所给信息,得到该水果电池的电动势________,内阻________。(结果均保留三位有效数字)
12. 如图,悬挂于竖直弹簧下端的小球质量为m,运动速度的大小为v,方向向下。经过时间t,小球的速度大小为v,方向变为向上。忽略空气阻力,重力加速度为g,求在该运动过程中
(1)小球的动量变化量的大小;
(2)弹簧弹力的冲量。
13. 如图1所示,为定值电阻,为滑动变阻器(最大阻值为25Ω),现闭合电路中的开关S,将滑动变阻器的滑片P从最左端滑到最右端的过程中,由电表的测量数据得到U-I图线如图2所示(电表均为理想电表)。求:
(1)定值电阻阻值;
(2)电源的电动势和内阻;
(3)滑动变阻器的最大功率。
14. 如图所示,电源电动势E=10V,内阻:闭合开关S后,标有“8V,12W”的灯泡恰能正常发光,电动机M的内阻,求:
(1)流过电源的总电流I;
(2)10s内电动机产生的热量Q;
(3)电动机的机械功率。
15. 光滑的水平地面上,质量均为m=1kg的滑块B和C中间夹一轻弹簧,轻弹簧处于原长状态,左端固定在B上,右端与C接触但不固定,质量为M=2kg,半径为R=2m的四分之一光滑圆弧形滑块D放置在C的右边,C、D间距离足够远,质量为=0.5kg的滑块A以初速度向右运动与B发生碰撞,碰撞过程时间极短,碰后A被反弹,速度大小为,重力加速度g取。求:
(1) A、B碰撞时损失的机械能;
(2)弹簧的最大弹性势能;
(3)试判断C是否能达到圆弧形滑块D顶端?若不能到达,请计算C能达到的最大高度;若能达到,请计算C到达D顶端的速度大小。
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