2022-2023学年河南省漯河市第五中学高二上期期末达标物理试题含解析

这是一份2022-2023学年河南省漯河市第五中学高二上期期末达标物理试题含解析，共24页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1. 如图所示，在两等量同种点电荷的电场中，MN为两电荷连线的中垂线，a、c关于MN对称，b是两电荷连线的中点，d位于两电荷的连线上，e、f位于MN上，以下判断正确的是（ ）
A. b点场强大于d点场强
B. b点场强小于d点场强
C. 正试探电荷q在a、c两点所受静电力相同
D. f点场强可能大于e点场强
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．由电场强度的矢量叠加或由等量同种点电荷产生的电场的电场线可以知道，在两等量同种点电荷连线上，中间点电场强度为零（最小），即Ed > Eb = 0，A错误，B正确；
C．由于两等量同种点电荷电场的电场线关于中垂线对称，a、c两点场强大小相等，但方向不同，故正试探电荷在a、c两点所受静电力大小相等、方向不同，C错误；
D．在两等量同种点电荷连线的中垂线上，中间点电场强度为零（最小），无穷远处也为零（最小），则从两等量同种点电荷连线的中垂线上，中间点到无穷远处电场强度应先增大后减小，但不知道e、f在电场中的具体位置关系数据，则f点场强可能大于e点场强，D正确。
故选BD。
2. 如图所示，实线是电场线，一带电粒子只在电场力的作用下沿虚线由A运动到B的过程中，其速度－时间图象是选项中的( )
A B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】电场线的疏密程度表示场强大小，A点电场线密集，故电场强度大，电场力大，故加速度大，所以粒子的加速度一直减小，由粒子的运动轨迹弯曲方向可知，带电粒子受电场力的方向大致斜向左下方，与电场强度方向相反，故粒子带负电，电场力做负功，速度慢慢减小，所以粒子做加速度减小的减速运动，故B正确．
点睛】考点：考查了电场线，速度时间图像
根据带电粒子运动轨迹判定电场力方向，再结合电场强度方向判断电性，然后根据电场线的疏密程度判断加速度的大小，从而判断粒子的运动情况选择速度图象．
3. 某空间存在一电场，电场中的电势在轴上的分布如图所示，A、、、是轴上的四个点。下列说法正确的是（ ）
A. A、两点的电场强度沿轴的分量均沿轴正方向
B. 从A点到点电场强度沿轴的分量先减小后增大
C. 把一带负电的点电荷沿轴从A点移到点，其电势能先减小后增大
D. 同一带正电的点电荷在点的电势能大于在点的电势能
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．从A点到B点，电势逐渐降低，根据顺着电场线方向电势逐渐降低，则知A、B两点的电场强度沿x轴的分量均沿x轴正方向，故A正确；
B．从A点到D点，图像的斜率大小先减小后增大，根据图像的斜率表示电场强度，知从A点到D点电场强度沿x轴的分量先减小后增大，故B正确；
C．从A点移到D点，电势先降低后升高，由
知把一带负电的点电荷沿x轴从A点移到D点，其电势能先增大后减小，故C错误；
D．由
知正电荷在电势高处电势能大，在电势低处电势能小，D点的电势高干B点的电势，则知同一带正电的点电荷在D点的电势能大于在B点的电势能，故D正确。
故选ABD。
4. 如图所示，水平线a、b、c、d为匀强电场中的等差等势线，一个质量为m，电荷量绝对值为q的粒子在匀强电场中运动，A、B为其运动轨迹上的两个点。已知该粒子在A点的速度大小为，在B点的速度大小为，且方向与等势线平行。A、B连线长为L，连线与竖直方向的夹角为，不计粒子受到的重力，则（ ）
A. 该粒子一定带正电
B. 匀强电场的电场强度大小
C. 粒子在B点的电势能一定小于在A点的电势能
D. 等势线b的电势比等势线c的电势高
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A．电场为匀强电场，等势面沿水平方向，则电场线的方向沿竖直方向，粒子弯曲的方向向上，所以粒子受力方向向上，但由于电场线方向不知，则带电粒子的电性无法确定，故A错误；
B．A、B两点在沿电场的方向的距离为
由动能定理有
联立解得
故B正确；
C．电场为匀强电场，等势面沿水平方向，则电场线的方向沿竖直方向，所以粒子受力的方向向上，从A到B的过程电场力做负功，所以粒子的电势能增加，即粒子在B点的电势能一定大于在A点的电势能，故C错误；
D．粒子受力的方向向上，若粒子带正电，则电场的方向向上，c的电势高于b的电势，若粒子带负电，则电场方向向下，c的电势低于b的电势，故D错误。
故选B。
5. 一个电流表的满偏电流、内阻，要把它改装成一个量程为15V的电压表，应在电流表上（ ）
A. 串联一个15kΩ的电阻
B. 串联一个14.5kΩ的电阻
C. 并联一个15kΩ的电阻
D. 并联一个14.5kΩ的电阻
【答案】B
【解析】
【详解】把电流表改装成电压表需要串联电阻从而进行分压，串联电阻阻值，
A.串联一个15kΩ的电阻不符合题意，A错误
B.串联一个14.5kΩ的电阻符合题意，B正确
C.并联一个15kΩ的电阻不符合题意，C错误
D.并联一个14.5kΩ的电阻不符合题意，D错误
6. 把两根同种材料的电阻丝分别连在两个电路中，A电阻丝的长度为L，直径为d，B电阻丝长度为2L，直径为2d。要使A、B电阻丝消耗的功率相同，加在两电阻丝上的电压之比应为（ ）
A. UA∶UB＝1∶1B. UA∶UB＝∶1
C. UA∶UB＝∶2D. UA∶UB＝2∶1
【答案】B
【解析】
【详解】根据电阻定律
可得
根据
可得
故选B。
7. 一个直流电动机，线圈电阻是0.5Ω，当它两端所加电压为6V时，通过电动机的电流是2A。由此可知（ ）
A. 电动机消耗的电功率为10W
B. 电动机发热的功率为10W
C. 电动机输出的机械功率为10W
D. 电动机的工作效率为20%
【答案】C
【解析】
【详解】A．设直流电动机线圈电阻为r，电动机工作时通过的电流为I，两端的电压为U。
总功率为
P=UI=2×6=12W
所以A错误。
B．发热功率为
P热=I2r=22×0.5=2W
所以B错误。
C．根据能量守恒定律，其输出功率为
P出=P−P热=12W−2W=10W
所以C正确。
D．电动机的工作效率为
所以D错误。
故选C。
8. 如图甲所示电路中，R为电阻箱，电源的电动势为E，内阻为r。图乙为电源的输出功率P与电流表示数I的关系图像，其中功率P0分别对应电流I1、I2，外电阻R1、R2.下列说法中正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】AB．根据闭合回路欧姆定律有
电源的输出功率为
结合图乙可得
整理可得
故A错误B正确；
CD．根据闭合回路欧姆定律有
电源的输出功率为
结合图乙有
，，
整理可得
故CD错误。
故选B。
9. 下列关于磁感应强度的说法正确的是（ ）
A. 一小段通电导体放在磁场A处，受到的磁场力比B处的大，说明A处的磁感应强度比B处的磁感应强度大
B. 由可知，某处的磁感应强度的大小与放入该处的通电导线所受磁场力F成正比，与导线的I、L成反比
C. 一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零
D. 小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向
【答案】D
【解析】
【详解】A．安培力的大小不仅与B、I、L的大小有关系，还与B与I的夹角有关系，故A错误；
B．公式只是一个计算式，磁感强度是磁场本身的性质，与放不放电流元没有关系，故B错误；
C．当电流与磁场方向平行时所受安培力为零，但磁场不一定为零，故C错误；
D．人们规定小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向，故D正确。
故选D。
10. 如图两条通电直导线平行放置，长度为L1的导线中电流为I1，长度为L2的导线中电流为I2，L2所受L1的磁场力大小为F，则L2所在处由L1产生的磁场的磁感应强度大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
分析】
【详解】L2所受L1的磁场力大小为F，则
F=BI2L2
可知通电导线L1在L2处产生的磁感应强度大小为
故选B。
【名师点睛】两个导线间的作用力是相互作用力，满足等大、反向、共线，磁感应强度的定义公式列式．
11. 在列车编组站里，一节动车车厢以1 m/s的速度碰上另一节静止的拖车车厢，碰后两节车厢结合在一起继续运动．已知两节车厢的质量均为20 t，则碰撞过程拖车车厢受到的冲量大小为(碰撞过程时间很短，内力很大)( )
A. 10 N·sB. 20 N·sC. 104 N·sD. 2×104 N·s
【答案】C
【解析】
【详解】动车车厢与拖车车厢碰撞过程系统内力远大于外力，系统动量守恒，以动车车厢初速度方向为正方向，根据动量守恒定律有，解得，对拖车根据动量定理有，解得，故选项C正确，A、B、D错误．
12. 如图所示，轻质弹簧的一端固定在墙上，另一端与质量为m的物体A相连，A放在光滑水平面上，有一质量与A相同的物体B，从高h处由静止开始沿光滑曲面滑下，与A相碰后一起将弹簧压缩，弹簧复原过程中某时刻B与A分开且沿原曲面上升。下列说法正确的是（ ）
A. 弹簧被压缩时所具有的最大弹性势能为mgh
B. 弹簧被压缩时所具有的最大弹性势能为
C. B能达到的最大高度为
D. B能达到的最大高度为
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．对B下滑过程，据机械能守恒定律得
则得，B刚到达水平地面时的速度
B与A碰撞过程，以A、B组成的系统为研究对象，取向右为正方向，根据动量守恒定律可得
得A与B碰撞后的共同速度为
所以弹簧被压缩时所具有的最大弹性势能为
故A错误，B正确；
CD．当弹簧再次恢复原长时，A与B将分开，B以v的速度沿斜面上滑，根据机械能守恒定律可得
解得，B能达到的最大高度为
故D正确，C错误。
故选BD。
二、实验题（共计2大题，共计19分）
13. 某实验小组同学准备探究某个灯泡的伏安特性曲线，所用器材如下。
A.待测小灯泡一只：额定电压为2.5V，电阻约为几欧姆
B.电压表V1：量程为300mV，内阻为300Ω
C.电压表V2：量程为15V，内阻为6kΩ
D.电流表A1：量程为0.6A，内阻约为0.1Ω
E.电流表A2：量程为200mA，内阻约为1Ω
F.滑动变阻器R1：最大阻值为200Ω
G.滑动变阻器R2：最大阻值为10Ω
H.定值电阻R0：阻值为2700Ω
I.电动势为4.5V的直流电源一个，开关一个，导线若干
(1)实验中电压表应选________，滑动变阻器应选________。（填写器材前的字母代号）
(2)请在图1虚线框中画出该实验的电路图________。
(3)该小组的同学通过实验做出了小灯泡的伏安特性曲线，如图2所示，则小灯泡的额定功率为________W；若将小灯泡直接与电动势E＝3.0 V，内阻r＝7.5 Ω的电源相连，小灯泡的功率为________W （结果均保留两位有效数字）
【答案】 ①. B ②. G ③. ④. 1.1 ⑤. 0.26 （0.24~0.28之间均正确）
【解析】
【详解】(1)[1]灯泡的额定电压为2.5V，6V量程较大不能准确测量，故应采用B和H串联使用测量电压；
[2]因采用分压式接法，故滑动变阻器选择小电阻G；
(2)[3]滑动变阻器采用分压接法；电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，电路图如图所示
(3)[4]由图2所示图象可知，灯泡额定电压2.5V对应的电流为0.42A，则灯泡额定功率
[5]在灯泡的I-U图象坐标系内，作出电动势为E=3.0V，内阻为r=7.5Ω的电源I-U图象如图所示
由图象可得：灯泡两端电压为1V，通过灯泡的电流为0.24A，则灯泡实际功率
14. 为了验证动量守恒定律（探究碰撞中的不变量），某同学选取了两个材质相同、体积不等的立方体滑块A和B，按下述步骤进行实验：
步骤1：在A、B的相撞面分别装上粘扣，以便二者相撞以后能够立刻连接为整体；
步骤2：安装好实验装置如图，铝质轨道槽的左端是倾斜槽，右端是长直水平槽，倾斜槽和水平槽由一小段圆弧连接，轨道槽被固定在水平桌面上，在轨道槽的侧面与轨道等高且适当远处装一台数码频闪照相机；
步骤3：让滑块B静置于水平槽的某处，滑块A从斜槽某处由静止释放，同时开始频闪拍摄，直到A、B停止运动，得到一张多次曝光的数码照片；
步骤4：多次重复步骤3，得到多张照片，挑出其中最理想的一张，打印出来，将刻度尺紧靠照片放置，如图所示.
（1）由图分析可知，滑块A与滑块B碰撞发生的位置___________.
①在P5、P6之间
②在P6处
③在P6，P7之间
（2）为了探究碰撞中动量是否守恒，需要直接测量或读取的物理量是_____.
①A、B两个滑块的质量m1和m2
②滑块A释放时距桌面的高度
③频闪照相的周期
④照片尺寸和实际尺寸的比例⑤滑块与桌面间的动摩擦因数
⑥照片上测得的S34、S45、S56和S67、S78、S89写出验证动量守恒的表达式：___________________.
（3）请你写出一条有利于提高实验准确度或改进实验原理的建议：____________________
【答案】 ①. ② ②. ①⑥ ③. m1(S45+2S56－S34)=（m1+m2）（2S67+S78－S89） ④. ①使用更平整的轨道槽，轨道要平整，防止各段摩擦力不同，滑块做非匀变速运动.②在足够成像的前提下，缩短频闪照相每次曝光的时间，碰撞时间很短，缩短频闪照相每次曝光的时间，使滑块碰撞位置拍摄更加清晰、准确.③将轨道的左端垫起少许，平衡摩擦力，使得滑块碰撞前后都做匀速运动.（答出其中一条即可，其他合理答案也可）
【解析】
【详解】第一空．由图可得S34=2.60cm，S45=2.40cm，S56=2.20cm，S67=1.60cm，S78=1.40cm，S89=1.20cm.根据匀变速直线运动的特点可知A物体在P6处之前做匀变速运动，在P6处速度发生了变化，因此A、B碰撞的位置在P6处.
第二空．为了探究A、B碰撞前后动量是否守恒，就要得到碰撞前后滑块的动量，所以要测量A、B两个滑块的质量m1、m2和碰撞前后的速度.设照相机拍摄时间间隔为T，则P4处的速度为，P5处的速度为，因为，所以A、B碰撞前在P6处的速度为；同理可得碰撞后A、B在P6处的速度为，因此需要测量或读取的物理量是①⑥.
第三空．若动量守恒则有m1v6=（m1+m2）v'6
整理得m1(S45+2S56－S34)=（m1+m2）（2S67+S78－S89）
验证动量守恒的表达式：
m1(S45+2S56－S34)=（m1+m2）（2S67+S78－S89）
第四空．提高实验准确度或改进实验原理的建议：
①使用更平整的轨道槽，轨道要平整，防止各段摩擦力不同，滑块做非匀变速运动.
②在足够成像的前提下，缩短频闪照相每次曝光的时间，碰撞时间很短，缩短频闪照相每次曝光的时间，使滑块碰撞位置拍摄更加清晰、准确.
③将轨道的左端垫起少许，平衡摩擦力，使得滑块碰撞前后都做匀速运动.（答出其中一条即可，其他合理答案也可）
三、计算题（共计3大题，共计45分）
15. 如图所示，轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角。已知小球所带电荷量q=1.0×10-6C，匀强电场的场强E=3.0×103N/C，取重力加速度g=10m/s2，，求：
（1）小球所受电场力F的大小；
（2）剪断细线，求剪断细线后2s末的速度。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据电场强度定义式可知，小球所受电场力大小为
（2）小球受重力mg，绳的拉力T和电场力F作用，如图所示
根据共点力平衡条件和图中的几何关系有
解得
由牛顿第二定律可得
解得
2s后的速度为
16. 如图，两水平面（虚线）之间的距离为H，其间的区域存在方向水平向右的匀强电场。自该区域上方的A点将质量为m、电荷量分别为q和–q（q>0）的带电小球M、N先后以相同的初速度沿平行于电场的方向射出。小球在重力作用下进入电场区域，并从该区域的下边界离开。已知N离开电场时的速度方向竖直向下；M在电场中做直线运动，刚离开电场时的动能为N刚离开电场时的动能的1.5倍。不计空气阻力，重力加速度大小为g。求
（1）M与N在电场中沿水平方向的位移之比；
（2）A点距电场上边界的高度；
（3）该电场的电场强度大小。
【答案】（1）3：1；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设带电小球M、N抛出的初速度均为v0，则它们进入电场时的水平速度仍为v0。因为两小球从抛出到离开电场，竖直方向做自由落体运动，所以M、N在电场中的运动时间t相等。又因为电场力作用下产生的加速度沿水平方向，大小均为a，设在电场中沿水平方向的位移分别为s1和s2。由运动公式可得
v0–at=0
联立解得
（2）设A点距离电场上边界的高度为h，小球下落h时在竖直方向的分速度为vy，则
因为M在电场中做匀加速直线运动，则
解得
h=
（3）设电场强度为E，小球M进入电场后做直线运动，则
设M、N离开电场时的动能分别为Ek1、Ek2，由动能定理得
由已知条件
Ek1=1.5Ek2
联立解得
17. 如图，光滑轨道PQO的水平段QO=，轨道在O点与水平地面平滑连接．一质量为m的小物块A从高h处由静止开始沿轨道下滑，在O点与质量为4m的静止小物块B发生碰撞．A、B与地面间的动摩擦因数均为=0.5，重力加速度大小为g．假设A、B间的碰撞为完全弹性碰撞，碰撞时间极短．求
(1)第一次碰撞后瞬间A和B速度的大小；
(2)A、B均停止运动后，二者之间的距离．
【答案】(1) ，；(2)
【解析】
【分析】
【详解】（1）设A滑到水平轨道的速度为，则有
A与B碰撞时，由动量守恒有
由动能不变有
联立得
第一次碰撞后瞬间A和B速度的大小分别为和
（2）第一次碰撞后A经过水平段QO所需时间
第一次碰撞后B停下来所需时间
易知
故第一次碰撞后B停时，A还没有追上B，设第一次碰撞后B停下来滑动的位移为，由动能定理得
解得
设A第二次碰撞B前速度为，由动能定理得
解得
故A与B会发生第二次碰撞
A与B会发生第二次碰撞，由动量守恒有
由动能不变有
解得
B发生第二次碰撞后，向右滑动的距离为，由动能定理得
解得
A发生第二次碰撞后，向左滑动距离为，由动能定理得
解得
故
即A不会再回到光滑轨道PQO的水平段QO上，在O点左边停下
所以A、B均停止运动后它们之间的距离为