北京市人大附中北京经济技术开发区学校2023-2024学年高一上学期期末考试物理试卷（二）(无答案)

这是一份北京市人大附中北京经济技术开发区学校2023-2024学年高一上学期期末考试物理试卷（二）(无答案)，共11页。试卷主要包含了在下列物理量中，属于矢量的是等内容，欢迎下载使用。
考试时间：90分钟；
本试卷共8页，100分．考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回．
第一部分
本部分共14题，每题3分，共42分．在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项．
1．在下列物理量中，属于矢量的是（）
A．电场强度B．电流强度C．电势能D．电势差
2．真空中有两个静止的点电荷，若保持它们的电荷量不变，而把它们之间的距离变为原来的1/2，则两电荷间的库仑力将变为原来的（）
A．2倍B．4倍C．8倍D．16倍
3．如图所示为某示波管内的聚焦电场横截面示意图，实线和虚线分别表示电场线和等势线．电场中a、b两点的场强大小分别为和，电势分别为和．下列说法中正确的是（）
A．B．
C．D．
4．如图所示为研究影响平行板电容器电容大小因素的实验装置．设两极板的正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为，平行板电容器的电容为C．实验中极板所带电荷量可视为不变，则下列关于实验的分析正确的是（）
A．保持d、S不变，在两板之间插入云母板，变大
B．保持d不变，减小S，则C变大，变大
C．保持S不变，增大d，则C变小，变大
D．保持S不变，增大d，则C变大，变大
5．如图所示，图中以点电荷Q为圆心的虚线同心圆是该点电荷电场中球形等势面横截面图．一个带正电的粒子经过该电场，它的运动轨迹如图中实线所示，M和N是轨迹上的两点．不计带电粒子受到的重力，由此可以判断（）
A．此粒子在M点的加速度大于在N点的加速度
B．此粒子在M点的电势能大于在N点的电势能
C．此粒子在M点的动能大于在N点的动能
D．电场中M点的电势高于N点的电势
6．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P向上缓慢滑动的过程中（）
A．小灯泡L变亮B．电压表的示数减小
C．电容器C的电荷量减小D．电流表的示数增大
7．如图所示，质量为M的木板静置在光滑的水平面上，在M上放置一个质量为m的物块，物块与木板的接触面粗糙．当物块m获得初速度而向右滑动时，在滑动过程中下面叙述正确的是-（）
A．若M固定不动，则m对M的摩擦力的冲量为零，而M对m的摩擦力做负功
B．若M不固定，则m克服摩擦力做的功全部转化为内能
C．若M不固定，则m克服摩擦力做功等于摩擦力对M做的功
D．不论M是否固定，m与M相互作用力的冲量大小相等，方向相反
8．如图所示，两极板加上恒定的电压U，将一质量为m、电荷量为的带电粒子在正极板附近由静止释放，粒子向负极板做加速直线运动．不计粒子重力．若将两板间距离减小，再次释放该粒子，则（）
A．带电粒子获得的加速度变小
B．带电粒子到达负极板的时间变短
C．带电粒子到达负极板时的速度变小
D．加速全过程静电力对带电粒子的冲量变小
9．某学习小组用如下电路研究小电动机的电流与电压关系．通过调节滑动变阻器R接入电路的阻值，测量得到下表记录的信息．若认为小电动机的电阻是不变的，则
A．小电动机的电阻大约为10Ω
B．当小电动机的电压为2.00V时，其发热功率为0.1W
C．当小电动机的电压为2.00V时，其电功率为0.3W
D．当小电动机的电压为3.5V时，其对外做功的功率为1.05W
10．图甲表示某金属丝的电阻R随摄氏温度变化的情况．把这段金属丝与电池、电流表串联起来（图乙），用这段金属丝做测温探头，把电流表的刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易温度计．下列说法正确的是（）
A．应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系
B．应标在电流较小的刻度上，且温度与电流是线性关系
C．应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系
D．应标在电流较小的刻度上，且温度与电流是线性关系
11．研究蹦极运动时，在运动员身上装好传感器，用于测量他在不同时刻下落的高度及速度．运动员身系弹性绳，从蹦极台无初速度下落，根据某次传感器测到的数据，得到如图所示的速度—位移图像．忽略空气阻力，根据图像可知（）
A．弹性绳的原长为15m
B．0-15m下落过程中，运动员重力势能的减少量大于动能的增加量
C．15-27m下落过程中，运动员受合力先减小后增大
D．0-27m下落过程中，运动员重力冲量大于弹性绳弹力冲量
12．真空中存在空间范围足够大的、水平向右的匀强电场．在电场中，将一个质量为m、带电的小球在B点静止时细线与竖直方向夹角为，小球所带的电荷量，细线的长度为，重力加速度为g（取，）．以下说法正确的是（）
A．小球带负电
B．电场强度的大小
C．在B点细线突然断开，小球此后做匀加速直线运动
D．若将小球从A点由静止释放，小球运动到C点受到细线的拉力大小为3mg
13．如图所示，物理图象不仅反映了两个相关量之间的数值关系，其上任一点的切线斜率有时也有相应的物理含义．例如对于直线运动，若y轴表示物体的运动的速度，x轴表示时间，则其图象切线的斜率表示物体的加速度．下面说法中不正确的是（）
A．对于某电子元件，若y轴表示其两端的电压，x轴表示流过它的电流，则图象切线的斜率表示该元件的电阻
B．闭合回路中，若y轴表示通过电阻横截面的电量，x轴表示时间，则其图象切线的斜率表示通过导体的电流强度
C．对于做直线运动的物体，若y轴表示物体的动量，x轴表示时间，则图象切线的斜率表示物体受到的合外力
D．对于静电场，若y轴表示电势，x轴表示位置，则图象切线斜率的绝对值表示电场强度在x方向上的分量大小
14．我们知道，处于自然状态的水都是向重力势能更低处流动的，当水不再流动时，同一滴水在水表面的不同位置具有相同的重力势能，即水面是等势面．通常稳定状态下水面为水平面，但将一桶水绕竖直固定中心轴以恒定的角速度转动，稳定时水面呈凹状，如图所示．这一现象依然可用等势面解释：以桶为参考系，桶中的水还多受到一个“力”，同时水还将具有一个与这个“力”对应的“势能”．为便于研究，在过桶竖直轴线的平面上，以水面最低处为坐标原点、以竖直向上为y轴正方向建立xOy直角坐标系，质量为m的小水滴（可视为质点）在这个坐标系下具有的“势能”可表示为．该“势能”与小水滴的重力势能之和为其总势能，水会向总势能更低的地方流动，稳定时水表面上的相同质量的水将具有相同的总势能．根据以上信息可知，下列说法中正确的是（）
A．与该“势能”对应的“力”的方向指向O点
B．与该“势能”对应的“力”的大小随x的增大而减小
C．小水滴沿水面向上移动时该“势能”增加
D．该“势能”的表达式是选取了y轴处的“势能”为零
第二部分
本部分共6题，共58分．
15．（8分）某小组测量一金属丝的电阻率．
（1）在实验中，用螺旋测微器测量金属丝的直径，其示数如图甲所示，则该金属丝直径的测量值d＝______mm．
（2）使用多用电表欧姆挡粗测金属丝的电阻，倍率选择“”挡，指针位置如图乙所示，则该金属丝的电阻为______Ω．
（3）为了进一步测量金属丝的电阻，除多用电表、刻度尺、螺旋测微器、开关、导线外，还能提供的其它器材规格如下：
A．电源E（电动势3.0V，内阻约0.5Ω）
B．电压表V1（0～3V，内阻约3kΩ）
C．电压表V2（0～15V，内阻约15kΩ）
D．电流表A1（0～0.6A，内阻约0.125Ω）
E．电流表A2（0～3A，内阻约0.025Ω）
F．滑动变阻器（0～5Ω，3A）
G．滑动变阻器（0～1750Ω，15A）
H．开关S和导线若干
为了调节方便，测量准确，并能在实验中获得尽可能大的电压调节范围，滑动变阻器应选择______（选填或），电流表应选择______（选填A1或A2）
（4）请在图丙中用连线代替导线完成实验器材的连接；
（5）若通过实验测量获得了数据：某次测量金属丝两端电压为U，电流为，金属丝的长度L，以及金属丝的直径d．那么本次实验得到金属丝电阻率_______（用题中所给的符号表示）．
16．（10分）在测量一节干电池的电动势和内阻的实验中，可选用的器材有：
A．电压表V：0～3V，内阻约3kΩ；
B．电流表A1：0～0.6A，内阻约0.1Ω；
C．电流表A2：0～3A，内阻约0.01Ω；
D．滑动变阻器：0～100Ω；
E．滑动变阻器：0～15Ω；
F．开关S和导线若干．
（1）电流表应选用______，滑动变阻器应选用______；（选填项目前的符号）
（2）用所选器材按照图甲连接好电路后，将滑动变阻器滑片置于合适位置，闭合开关S，通过调整滑动变阻器，得到多组电流和电压U根据实验数据，绘制出如图乙所示的图像，由图线可求出E＝______V，______Ω；
（3）实验中，产生误差的主要原因是______；
（4）实验中，随着滑动变阻器滑片的移动，电压表的示数U与电源输出功率P都会发生变化，请分析说明电源输出功率P与电压U间满足什么关系，并画出图像．
17．（9分）
如图所示，小物块．A从光滑轨道上的某一位置由静止释放，沿着轨道下滑后上静止在轨道水平段末端的小物块B发生碰撞，碰后两物块粘在一起水平抛出．已知，小物块A、B的质量均为，物块A的释放点距离轨道末端的竖直高度为．A、B的抛出点距离水平地面的竖直高度为，取重力加速度．求：
（1）两物块碰前A的速度的大小；
（2）两物块碰撞过程中损失的机械能；
（3）两物块落地点距离轨道末端的水平距离s．
18．（9分）
如图所示，电子从灯丝K发出（初速度不计），在KA间经加速电压加速后，从A板中心小孔射出，进入由M、N两个水平极板构成的偏转电场．M、N两板间的距离为d，电压为，板长为L，电子进入偏转电场时的速度与电场方向垂直，射出时没有与极板相碰．已知电子的质量为m，电荷量为e，不计电子的重力及它们之间的相互作用力．求：
（1）电子穿过A板小孔时的速度大小；
（2）电子从偏转电场射出时垂直板方向偏移的距离y；
（3）电子从偏转电场射出时的速度方向．
19．（10分）
利用图像分析问题是物理学中常用的方法，其中的斜率、面积通常具有明确的物理意义．
（1）小明以6m/s的初速度将足球水平踢出，足球在草坪上滚动直到停下来的全过程中的速度-时间图像如图甲所示．图甲中图线与坐标轴所围的面积等于12个小方格的面积．
①请你判断，足球在滚动过程中受到的阻力大小是变大、变小还是不变？
②求足球滚动了多远才停下来？
（2）用如图乙所示的电路研究电容器的放电过程，其中电压传感器相当于一个理想电压表，可以显示电阻箱两端电压随时间的变化关系．实验时将电阻箱R的阻值调至，将开关S拨到a端，电源向电容器充电，待电路稳定后，将电压传感器打开，再将开关S拨到b端，电容器通过电阻箱放电．以S拨到b端时为时刻，电压传感器测得的电压U随时间变化图像如图丙所示，忽略导线及开关的电阻，且不考虑电路的辐射问题．
①求电容器所带电荷量的最大值；
②在图丁上定量画出充电过程中电容器两漏电压U随电荷量Q变化的关系图像，并据此求出在电容器充电过程中电源内部产生的热量．
20．（12分）
对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻的理解其物理本质．一段长为L、电阻率为、横截面积为S的细金属直导线，单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e、质量为m．
（1）当该导线通有恒定的电流时：
①请根据电流的定义，推导出导线中自由电子定向移动的速率；
②经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞，该碰撞过程将对电子的定向移动形成一定的阻碍作用，该作用可等效为施加在电子上的一个沿导线的平均阻力．若电子受到的平均阻力大小与电子定向移动的速率成正比，比例系数为k．请根据以上的描述构建物理模型，推导出比例系数k的表达式．
（2）将上述导线弯成一个闭合圆线圈，若该不带电的圆线圈绕通过圆心且垂直于线圈平面的轴匀速率转动，线圈中不会有电流通过，若线圈转动的线速度大小发生变化，线圈中会有电流通过，这个现象首先由斯泰瓦和托尔曼在1917年发现，被称为斯泰瓦-托尔曼效应，这一现象可解释为：当线圈转动的线速度大小均匀变化时，由于惯性，自由电子与线圈中的金属离子间产生定向的相对运动．取线圈为参照物，金属离子相对静止，由于惯性影响，可认为线圈中的自由电子受到一个大小不变、方向始终沿线圈切线方向的力，该力的作用相当于非静电力的作用．导体环一周的电压U为非静电力做功与电荷量的比值，即．
已知某次此线圈匀加速转动过程中，该切线方向的力的大小恒为F．根据上述模型回答下列问题：
①求一个电子沿线圈运动一圈，该切线方向的力F做功的大小；
②推导该圆线圈中的电流的表达式．序号
电压
电流
电动机工作状态
1
1.25
0.50
卡住未转动
2
2.00
0.20
稳定转动
3
3.5
0.30
稳定转动