2023-2024学年湖南省益阳市安化县高二（下）期末考试物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年湖南省益阳市安化县高二（下）期末考试物理试卷（含解析），共16页。试卷主要包含了单选题，多选题，综合题等内容，欢迎下载使用。

1.下列有关物理学史的说法错误的是( )
A. 牛顿提出了万有引力定律，开普勒通过实验测出了万有引力常量
B. 库仑总结出了点电荷间相互作用的规律
C. 法拉第提出了电场的观点，并第一个用电场线描述电场
D. 美国物理学家密立根测出了元电荷e的数值
2.如图所示，汽车在拱形桥上由A匀速率运动到B，以下说法正确的是( )
A. 牵引力与克服摩擦力做的功相等
B. 支持力对汽车做正功
C. 牵引力和重力做的总功大于克服摩擦力做的功
D. 汽车在上拱形桥的过程中克服重力做的功转化为汽车的重力势能
3.如图所示，为某一金属导体的伏安特性曲线，由图像可知( )
A. 导体两端电压为1V时，电阻为1Ω
B. 导体两端电压为1V时，电阻为0.5Ω
C. 导体两端电压为2V时，电阻为1Ω
D. 导体两端电压为2V时，电阻为0.5Ω
4.如图为定性研究影响平行板电容器电容大小因素的实验装置，平行板电容器的A板与静电计相连，B板和静电计金属壳都接地。若充电后保持电容器带电量不变，图①减小正对面积图②增大距离，图③插入电介质，下列说法正确的是( )
A. 图中静电计测量的是电容器的带电量
B. 图①静电计的指针张角变大，故平行板电容器的电容变大
C. 图②静电计的指针张角变大，故平行板电容器的电容变大
D. 图③静电计的指针张角变小，故平行板电容器的电容变大
5.某静电除尘器的除尘原理如图所示，一带正电的金属板和一个带负电的放电极形成电场，实线为它们之间的电场线，虚线为一带电烟尘颗粒的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。不计烟尘颗粒的重力，下列说法正确的是()
A. 烟尘颗粒带负电
B. a点电势低于b点电势
C. 烟尘颗粒在a点的加速度小于在b点的加速度
D. 烟尘颗粒从a点运到b点的过程中电势能减小
6.如图所示为2017年我国自主研制的新一代喷气式大型客机C919在上海浦东机场起飞的照片，C919的成功首飞意味着经过近半个世纪的艰难探索，我国具备了研制一款现代干线飞机的核心能力，现有总质量m=75t的一架大型飞机，从静止开始保持额定功率滑跑，当位移达到L=6.0×103m时，速度达到最大速度v=80m/s，并以此速度起飞，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重力的0.1倍(g=10m/s2)，下列有关数据正确的是( )
A. 飞机起飞的功率P为6×105W B. 飞机速度为10m/s时的加速度为7m/s2
C. 飞机起飞过程所用时间等于150s D. 飞机起飞的动能为2.4×105J
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.比值法定义是指用两个量的比值来定义一个新的物理量，而新的物理量反映物质的属性，与参与定义的两个物理量无关。下列各物理量的表达式中，是用比值法定义该物理量的是( )
A. 电容C=QUB. 电流强度I=URC. 电场强度E=UdD. 电阻R=UI
8.小杜家里新装修时使用了一批照明卤钨灯泡，如图a所示。小杜利用多用电表测量该灯泡的电阻，以下操作正确的是( )
A. 小杜选好“×100”，红黑表笔短接后指针位置如图b所示，则他应该调节“S”进行调零
B. 调零后，用红黑表笔分别接触灯泡的两脚，发现指针偏角太小，则需要更换“×1k”挡位
C. 每次换挡后不需重新进行欧姆调零
D. 正确选择挡位后，指针位置如图c所示，则该灯泡电阻为220Ω
9.开普勒用二十年的时间研究第谷的行星观测数据，发表了开普勒定律。通常认为，太阳保持静止不动，行星绕太阳做匀速圆周运动，则开普勒第三定律中常量k1=R3T2(R为行星轨道半径，T为运行周期)。但太阳并非保持静止不动，太阳和行星的运动可看作绕二者连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动，如图所示，则开普勒第三定律中常量k2=L3T2(L为太阳和行星间距离，T为运行周期)。已知太阳质量为M、行星质量为m、引力常量为G，则( )
A. k1=GM4π2B. k1=Gm4π2
C. k2=GM+m4π2D. k2=GM−m4π2
10.在电场方向水平向右的匀强电场中，一带电小球从A点竖直向上抛出，其运动轨迹如图所示。小球运动的轨迹上A、B两点在同一水平线上，M为轨迹的最高点。小球抛出时的动能为8.0J，在M点的动能为6.0J，不计空气阻力。设带点小球的电场力为F、重力为G，则( )
A. FG=13
B. FG= 32
C. x1x2= 23
D. x1x2=13
三、综合题：本大题共5小题，共56分。
11.（8分）某兴趣小组利用打点计时器记录重物自由下落的运动轨迹，并利用实验数据验证机械能守恒定律，其实验装置如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，使纸带竖直穿过限位孔，用夹子将重物悬挂在纸带的下端。
(1)在本实验中需要直接测量的物理量有____________；
A.重物的质量 B.重物下落的时间 C.重物下落的高度 D.与重物下落高度对应的瞬时速度大小
(2)实验时，先打开打点计时器，待打点稳定后释放纸带，获得一条如图所示的纸带，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A，B，C，D是打点计时器连续打下的4个点。(当地的重力加速度g=9.8m/s2，交流电的频率f=50Hz，重物质量为m=1kg)根据纸带所给数据，进行如下计算与判断(结果保留2位小数)
①打下B点时重物的速度为____________m/s；
②OB过程中，重物动能的增加量ΔEk=___________J，重物重力势能的减少量ΔEp=___________J；
12.（10分）在“测量金属丝的电阻率”的实验中，实验小组的同学测量一段阻值约为6Ω、粗细均匀金属丝的电阻率。实验小组的同学采用图1所示的电路图，用伏安法测金属丝的电阻R，现有电源(电源两端电压保持3V不变)，开关导线若干，以及下列器材：
A.电压表V1(量程0～3V，内阻约3kΩ)
B.电压表V2(量程0～15V，内阻约15kΩ)
C.电流表A1(量程0～3A，内阻约0.025Ω)
D.电流表A2(量程0～0.6A，内阻约0.125Ω)
E.滑动变阻器R1(0～5Ω,3A)
F.滑动变阻器R2(0～1000Ω,0.5A)
(1)为减小测量误差，在实验中，电压表应选用___________，电流表应选用___________，滑动变阻器应选用___________。(三个空白处均选填各器材前的字母)
(2)图2是测量R的实验器材实物图，图中已连接了部分导线。请根据图1的电路图，补充完成图2中实物间的连线。
(3)测量出金属丝直径为d、长度为L，电压表示数为U，电流表示数为I，则该金属丝电阻率测量值的表达式ρ=___________。
13.（10分）小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象：当汽车的电动机启动时，汽车的车灯会瞬时变暗。汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示，已知汽车电源电动势为12V，内阻为0.2Ω。车灯接通电动机未起动时，电流表示数为10A；电动机启动的瞬间，电流表示数达到30A。假设车灯的电阻保持不变，求：
(1)车灯的电阻R；
(2)电动机启动的瞬间，电动机消耗的功率。
14.（12分）如图，竖直放置的A、B与水平放置的C、D为两对正对的平行金属板，A、B两板间电势差为U1，C、D两板分别带正电和负电，两板间电势差为U2，两板间距离为d，C、D两极板长均为L。一质量为m，电荷量为+q的带电粒子(不计重力)由静止从A板开始经A、B间电压加速后穿过C、D并发生偏转(CD右侧没有电场)，最后打在荧光屏上。求：
(1)粒子离开B板时速度大小v；
(2)粒子刚穿过C、D时的竖直偏转位移y；
(3)粒子打在荧光屏上时的动能。
15.（16分）日常生活中飞车表演深受观众的喜爱，其简化模型如图所示，一质量m=3kg物块从平台上A点以速度v0= 2m/s水平飞出，恰好从B点无碰撞地进入光滑圆弧轨道BC，之后进入等间距的粗糙与光滑交替的水平轨道CE上减速，圆弧轨道的圆心O与平台等高，水平轨道与圆弧轨道平滑连接。已知圆弧轨道圆心角∠BOC=60∘，粗糙段长度均为L=0.3m，水平轨道从左往右第n个粗糙段与物块间的动摩擦因数μn=n4(n=1,2,3⋯)，g=10m/s2，不考虑空气阻力。(提示：自然数的求和公式：1+2+3+⋯+n=n(n+1)2)求：
(1)A点的高度ℎ1；
(2)物块刚运动到C点时对轨道的压力；
(3)若物块最终停止在第n个粗糙段，则n值为多大。
答案解析
1.A
【解析】解：A、牛顿提出了万有引力定律，卡文迪什通过实验测出了万有引力常量，故A错误；
B、库仑利用扭秤实验得出了点电荷间的相互作用规律，故B正确；
C、法拉第提出了电场的观点，并第一个用电场线描述电场，符合史实，故C正确；
D、物理学家密立根测出了元电荷e的数值，符合史实，故D正确。
本题选错误的，故选：A。
根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可。
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。
2.D
【解析】】A.对汽车受力分析，汽车一共受四个力，牵引力、摩擦力、支持力、重力，汽车运动过程中，牵引力做正功，设为WF，摩擦力做负功，其大小设为Wf，重力做负功，其大小设为WG而支持力不做功，根据动能定理得
WF−Wf−WG = 0
即
WF ≠ Wf
故A错误；
B.支持力方向与运动方向垂直，故支持力不做功，故B错误；
C.牵引力、重力和摩擦力三个力总功为0，即
WF−Wf−WG = 0
故牵引力和重力做的总功等于克服摩擦力做的功，故C错误；
D.根据重力做功量度重力势能的变化，功是量度能的变化，所以汽车在上拱形桥的过程中克服重力做了多少功，就有多少能量转化为汽车的重力势能，故D正确。
故选D。
3.C
【解析】AB.在虚线上，当 U=1V 时， I=32A ，根据
R=UI
可得
R=23Ω
在伏安特性曲线上， 1ACD.由图可得，当 U=2V ， I=2A ，由
R=UI
可得
R=1Ω
故C正确、D错误。
故选C。
4.D
【解析】解：A、图中静电计测量的是电容器的两极板的电势差，故A错误；
B、图①正对面积减小时，根据C=ɛS4πKd，判断电容变小，电容器的带电量Q不变，根据U=QC判断电势差变小，所以静电计指针的偏转角度增大，故 B错误；
C、图②板间距离增大时，电容变小，电容器的带电量Q不变，电势差变大，静电计指针的偏转角度增大，故C错误；
D、图③插入电介质时，电容变大，带电量不变，电势差减小，静电计指针的偏角减小，故D正确。
故选：D。
静电计测量的是电容器两极板间的电势差，电势差越大，金属箔张角越大。根据C=ɛS4πKd，判断电容的变化，根据U=QC判断电势差的变化。
解决本题的关键根据C=ɛS4πKd，判断电容的变化，根据U=QC判断电势差的变化，注意静电计与验电器的区别。
5.B
【解析】A.粒子的受力方向指向轨迹内侧，由带电烟尘颗粒的运动轨迹可知烟尘颗粒受力方向沿着电场线的切线方向，所以烟尘颗粒带正电，故A错误；
B.沿着电场线的方向电势降低，则a点电势低于b点电势，故B正确；
C.a点电场线较密集，则a点场强大于b点场强，烟尘颗粒在a点所受电场力大于在b点所受电场力，烟尘颗粒在a点的加速度大于在b点的加速度，故C错误；
D.烟尘颗粒由a运动到b，速度方向与受力方向夹角大于90°，所以电场力做负功，电势能增大，故D错误。
故选B。
6.BD
【解析】A.飞机起飞的功率
P=fv=0.1×mgv=6×106W
故A错误；
B.飞机速度为 10m/s 时，有
P=Fv1
根据牛顿第二定律
F−f=ma
联立，解得
a=7m/s2
故B正确；
C.根据动能定理，可得
Pt−fL=12mv2
解得
t=115s
故C错误；
D.飞机起飞的动能为
Ek=12mv2=2.4×105J
故D正确。
故选BD。
7.AD
【解析】A.电容C由电容器本身性质决定，与Q、U无关，符合比值法定义的共性，所以
C=QU
属于比值法定义，故A正确；
B.电流强度I由U、R决定，则电流强度 I=UR 不属于比值定义法，故B错误；
C.电场强度 E=Ud ，适用于匀强电场的电场强度的计算，不属于比值定义法，电场强度 E=Fq 属于比值定义法，故C错误；
D.电阻R由电阻本身性质决定，与U、I无关，符合比值法定义的共性，所以
R=UI
属于比值法定义，故D正确。
故选AD。
8.B
【解析】【分析】
本题考查了练习使用多用电表；本题解题关键是掌握欧姆表的使用步骤，注意指针偏角太小，说明挡位选小了，需要更换大挡位进行测量。
多用电表欧姆挡测量前需要进行欧姆调零；测量时指针偏转角度太小，说明挡位选小了，需要更换大挡位，重新调零测量；欧姆表读数为表盘示数乘倍数。
【解答】
A.红、黑表笔短接后指针没有满偏，说明需要欧姆调零，即调节“T”旋钮，故A错误；
B.测量时，发现指针偏角太小，说明待测电阻阻值较大，倍率选小了，需要更换“×1k”进行测量，故B正确；
C.每次更换挡位都需再次调节“T”进行欧姆调零，故C错误；
D.根据多用电表读数方法可知测量结果为24×1000Ω=24000Ω，故D错误。
9.AC
【解析】【分析】
本题主要考查万有引力定律的应用以及双星系统问题。太阳保持静止不动，行星绕太阳做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力列式求解；太阳并非保持静止不动，太阳和行星的运动可看作绕二者连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动，对行星和太阳，分别由万有引力提供向心力列式，联立即可求解。
【解答】
AB.太阳保持静止不动，行星绕太阳做匀速圆周运动，设太阳和行星的质量分别为M和m，由万有引力提供向心力有GMmR2=m4π2T2R，解得k1=R3T2=GM4π2，故A正确，B错误；
CD.太阳并非保持静止不动，太阳和行星的运动可看作绕二者连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动，设行星和太阳的轨道半径分别为r1和r2，则r1+r2=L，
对行星，由万有引力提供向心力有GMmL2=m4π2T2r1，
对太阳，由万有引力提供向心力有GMmL2=M4π2T2r2，
联立得k2=L3T2=G(M+m)4π2，故C正确，D错误。
10.BD
【解析】AB.由于合运动与分运动具有等时性，设小球所受的电场力为F，重力为G，则有由动能定理得
F⋅x1−Gℎ=EkM−EkA
x1=12at2
F=Eq=ma
ℎ=12gt2
联立可得
F2=12mt2
G2=16mt2
所以
FG= 32
故A错误、B正确；
CD.小球在竖直方向上做竖直上抛运动，根据对称性得知，从A点至M点和从M点至B点的时间t相等，小球在水平方向上做初速为零的匀加速直线运动，设加速度为a，则
x1=12at2
又
x2=vt+12at2
v=at
则
x2=vt+12at2=at2+12at2=32at2
所以
x1x2=13
故C错误、D正确。
故选BD。
11.(1)C
(2) 2.07 2.14 2.18

【解析】(1)A.由实验原理
mgℎ=12mv2
可知，重物的质量可以约去，所以不用测量。故A错误；
B.重物下落的时间根据纸带上的点迹来计算，不需要直接测量。故B错误；
C.重物下落的高度需要用刻度尺进行测量。故C正确；
D.与重物下落高度对应的瞬时速度大小由
v=vt2
计算。故D错误。
故选C。
(2)①[1]打点计时器的打点间隔为
T=1f=0.02s
打下B点时重物的速度为
vB=xAC2T=26.56−18.302×0.02×10−2m/s≈2.07m/s
②[2] OB 过程中，重物动能的增加量
ΔEk=12mvB2=12×1×2.072J≈2.14J
[3]重物重力势能的减少量
ΔEp=mgℎB=1×9.8×0.2224J≈2.18J
12.(1)A；D；E (2) (3)Uπd24IL
【解析】【分析】
(1)根据电源电压为3V可以选出适当的电压表，根据欧姆定律粗略计算可以选出电流表，因为是分压式，所以选择小滑动变阻器。
(3)根据伏安法测电阻得到电阻，再根据电阻得决定式求电阻率。
要掌握实验器材的选择原则：安全性原则、精确性原则、方便实验操作原则；应用欧姆定律与电阻定律即可解题。
【解答】
(1)电源电动势为3V，故电压表选A；流过待测金属丝的最大电流约为I=UR=36A=0.5A，电流表应选择D；由图示电路图可知，滑动变阻器采用分压接法，为方便实验操作，滑动变阻器应选择E。
(2)电路图如下图所示：
．
(3)由欧姆定律得：Rx=UI，再根据电阻得决定式Rx=ρLS，所以ρ=RxSL=UI×SL=USIL=UIL×πd24=Uπd24IL
故答案为：(1)A；D；E (2) (3)Uπd24IL
13.(1)电动车未启动时，车灯、电流表和电源串联，根据闭合电路欧姆定律可知，路端电压为
U=E−Ir
解得
U=10V
根据欧姆定律可得，灯泡电阻为
R=UI=1010Ω=1Ω
(2)电动机启动瞬间，车灯两端电压为
U′=E−I′r=12V−30A×0.2Ω=6V
车灯电流为
I灯=U′R=61A=6A
因此电动机电流为
I机=I′−I灯=30A−6A=24A
因此电动机的消耗功率为
P=U′I机=6×24W=144W

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.(1)粒子在加速电场中加速过程，由动能定理可得
qU1=12mv2
得
v= 2qU1m
(2)粒子在偏转电场中做类平抛运动，由动力学知识可得
a=qEm
E=U2d
L=vt
y=12at2
联立得
y=U2L24U1d
(3)粒子从开始运动到打在荧光屏上整个过程根据动能定理可知
qU1+qEy=Ek−0
E=U2d
联立得
Ek=qU1+qU22L24U1d2

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.(1)依题意，物块从A运动到B过程为平抛运动，分解B点速度，可得
tan60∘=vyv0
又
vy2=2gℎ1cs60∘
联立，解得
ℎ1=0.6m
(2)物块从A运动到C过程，由机械能守恒，可得
12mv02+mgℎ1=12mvC2
物块在C点，根据牛顿第二定律可得
FN−mg=mvC2ℎ1
联立，解得
FN=100N
根据牛顿第三定律可知物块刚运动到C点时对轨道的压力大小为100N，方向竖直向下。
(3)物块在CE轨道上运动过程中，设最终停止在第n个粗糙段，由能量守恒定律
12mvC2≤μ1+μ2+μ3+⋯+μnmgL=nn+124mgL
解得
n2+n≥563
则n值为4。即物块最终停止在第4个粗糙段。

【解析】详细解答和解析过程见【答案】