内蒙古巴彦淖尔市2023-2024学年高二（上）期末物理试卷（含解析）

这是一份内蒙古巴彦淖尔市2023-2024学年高二（上）期末物理试卷（含解析），共9页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.下列对能量守恒定律的认识正确的是( )
A. 黄河的水能是取之不尽，用之不竭的
B. 化石能源是凭空产生的
C. 一块石头从嵩山上滚下后静止，说明能量会凭空消失
D. 在自然界中，能量的总量保持不变
2.关于点电荷，下列说法正确的是( )
A. 质量很小的带电体都可以看作点电荷
B. 当带电体的大小在研究的问题中可以忽略不计时，带电体可以看作点电荷
C. 只有正方形带电体才可以看作点电荷
D. 体积很大的带电体都不可看作点电荷
3.下列关于静电除尘的说法正确的是( )
A. 烟雾颗粒被强电场粉碎成更小的颗粒
B. 进入除尘器后，烟雾中的颗粒被强电场电离而带正电，颗粒向电源负极运动
C. 烟雾颗粒带电后，受到竖直向下的电场力而向下运动
D. 除尘器中的空气被电离，烟雾颗粒吸附电子而带负电，颗粒向电源正极运动
4.在4s内通过电解槽某一横截面向右迁移的正离子所带的总电荷量为4C，向左迁移的负离子所带的总电荷量为4C，那么电解槽中的电流为( )
A. 2AB. 4AC. 6AD. 8A
5.如图所示，框架面积为S，框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则下列有关穿过平面的磁通量的情况表述正确的是( )
A. 磁通量有正负，所以是矢量
B. 若使框架绕OO'转过60°角，磁通量为BS
C. 若框架从初始位置绕OO'转过90°角，磁通量为0
D. 若框架从初始位置绕OO'转过180°角，磁通量变化量为0
6.下雨时，由于空气阻力的作用，因此雨滴经过变加速运动，最终做匀速运动，假设雨滴落地时的速度为2m/s。某次下小雨时小明同学打着半径为0.5m的雨伞(假设伞面水平，雨水的平均密度为0.5kg/m3)，由于下雨，因此小明增加撑雨伞的力约为( )
A. 0.16NB. 1.6NC. 16ND. 160N
7.如图所示，直角三角形ABC中∠B=30°，点电荷A、B所带的电荷量分别为QA，QB，测得在C处的某正点电荷所受静电力的合力方向平行于AB向左，则下列说法正确的是( )
A. A带正电，QA：QB=1：1B. A带负电，QA：QB=1：8
C. A带正电，QA：QB=1：6D. A带负电，QA：QB=1：2
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.下列关于磁场的说法正确的是( )
A. 磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质B. 磁场是人为构想出来的
C. 磁体与磁体之间是通过磁场发生作用的D. 安培首先发现了电流的磁效应
9.电子在电场中仅在电场力的作用下运动时，由a点运动到b点的轨迹如图中虚线所示。图中一组平行等距实线可能是电场线，也可能是等势线，下列说法正确的是( )
A. 若电子在a 点的速度较大，则图中实线是电场线
B. 不论图中实线是电场线还是等势线，电子在a点的电势能都比在b点的电势能小
C. 若图中实线是电场线，则a 点的电势一定比b点的电势低
D. 若图中实线是等势线，则电子在a点的速率一定大于在b点的速率
10.在如图所示的电路中，灯泡L的电阻大于电源的内阻r，闭合开关S，将滑动变阻器滑片P向左移动一段距离后，下列结论正确的是( )
A. 灯泡L变暗
B. 电源的输出功率变大
C. 电容器C上的电荷量增加
D. 电流表和电压表示数都变小
三、实验题：本大题共2小题，共15分。
11.在“验证动量守恒定律”的实验中，先将入射小球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平面上的记录纸上留下印读P，多次重复操作，再把被碰小球放在斜槽轨道水平端的最右端处静止，让入射小球从斜槽轨道上原来的固定点由静止开始滚下，入射小球与水平端被碰小球相碰，碰后两小球分别落在记录纸上的M、N位置，重复操作多次。
(1)入射小球的质量为40g，直径为2.0cm，下列可选为被碰小球的是______。
A.质量为20g，直径为3.2cm
B.质量为22g，直径为3.0cm
C.质量为4g，直径为2.0cm
(2)确定小球的平均落点的方法是______。
(3)入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，用图中所给字母写出实验需要验证的表达式m1⋅OP= ______。
12.在“测定金属丝的电阻率”的实验中，某同学实验过程如下：
(1)用螺旋测微器测金属丝直径时示数如图甲所示，则金属丝的直径为______mm。

(2)利用多用电表测电阻的电压时，黑表笔应接图乙中的______(填“M”或“N”)点。
(3)该同学将欧姆挡的选择开关拨至“×100”的倍率挡，在进行了正确的连接后，测量时发现指针偏转角度太小，不方便读数，该同学应将欧姆挡的开关拨至______(填“×10”或“×1k”)挡。最后欧姆表的示数如图丙所示，示数为______Ω。
四、计算题：本大题共3小题，共39分。
13.如图所示，在光滑水平面上有三个小球，三个小球的质量m甲：m乙：m丙=2：2：1，小球乙、丙静止且并排靠着，小球甲以v0=4m/s的速度与小球乙发生弹性碰撞，碰撞时间极短，所有碰撞都没有能量损失，求最终三个小球的速度大小v甲、v乙、v丙。
14.如图所示，一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子以一定的初速度从靠近B板的位置垂直板平面向A板运动，刚好靠近A板时速度为零，不计粒子受到的重力，两板间距为d，两板间电压为U，求：
(1)粒子的加速度大小a；
(2)粒子的初速度大小v。
15.如图所示，A为电解槽，M为电动机，N为电热丝，恒定电压U=12V，电解槽内阻rA=2Ω，电动机的内阻rM=1Ω。当S1闭合，S2、S3断开时，理想电流表A的示数为6A；当S1、S2闭合，S3断开时，电流表A的示数为11A；当S1、S2和S3都闭合时，电流表A的示数为15A。求：
(1)电热丝的电阻及热功率；
(2)电动机工作时，输出的机械功率；
(3)电解槽工作时，电能转化为化学能的功率。
答案和解析
1.D
【解析】由能量守恒定律可知，水能的使用过程存在能量耗散，不是取之不尽，用之不竭的，能量不会凭空消失也不会凭空产生，能量只会从一个物体转移到另一个物体，整个自然界中的能量的总量保持不变，所以ABC错误，D正确。
故选：D。
2.B
【解析】点电荷是指带一定电荷量，忽略带电体的大小和形状的一种理想化模型，由带电体看作点电荷的条件可知，当电荷的形状、大小对所研究问题的影响可以忽略时，就可以看成点电荷，与带电体形状、体积大小、质量大小无关，故ACD错误，B正确。
故选：B。
3.D
【解析】静电除尘器的两个电极接高压电源，两电极间形成强电场，使空气发生电离，自由电子在电场力作用下，向正极加速运动，电子被烟雾颗粒吸附后，一起向电源正极运动，故大量的颗粒会在正极积聚，在重力作用下，从除尘器的下部排出，烟雾颗粒不会被强电场粉碎成更小的颗粒，故D正确，ABC错误；
故选：D。
4.A
【解析】ABCD，正离子与负离子形成的电流同向，4s内通过横截面的电荷量为
Q=4C+4C=8C
则I=QT=84A=2A
所以A正确，BCD错误。
故选：A。
由题计算出4s内通过截面正离子与负离子电量绝对值之和，根据电流的定义I=QT，求解电流。
本题是电流定义式的应用，关键确定通过导体截面的电量，当电流由正负离子向相反方向定向移动形成时，电量等于正离子与负离子电量绝对值之和。
5.C
【解析】A.磁通量只有大小，没有方向，但有正负，所以磁通量是标量，故A错误；
B.使框架绕OO'转过60°角，磁通量为：Φ=BScs60°=12BS，故B错误；
C.若框架从初始位置绕OO'转过90°角，线圈平面与磁场平行，磁通量为0，故C正确；
D.若框架从初始位置绕OO'转过180°角，磁通量变化量为：ΔΦ=Φ2-Φ1=-BS-BS=-2BS，故D错误。
故选：C。
6.B
【解析】设时间t内，落到雨伞上雨水的质量为m，根据动量定理有
Ft=mvm=ρvtπr2
代入数值解得F=1.6N，故B正确，ACD错误。
故选：B。
7.B
【解析】正电荷受到电场力方向与电场强度方向相同，故点电荷A、B在C位置激发的合场水平向左，可知点电荷B带正电，A带负电，设BC=l，则AC=0.5l，点电荷B在C位置激发的电场强度为
EB=kQBl2
点电荷A在C位置激发的电场强度为
EA=kQA(0.5l)2
EA、EB的矢量和水平向左，则
kQBl2sin30°=kQA(0.5l)2
解得
QA：QB=1：8，故B正确，ACD错误；
故选：B。
8.AC
【解析】AB、磁场是客观存在的一种物质，不是人为构想出来的，故A正确，B错误；
C、磁体与磁体之间是通过彼此激发的磁场发生相互作用的，故C正确；
D、奥斯特首先发现了电流的磁效应，故D错误。
故选：AC。
9.CD
【解析】AC.若图中实线是电场线，由电子轨迹的弯曲方向可知，其所受电场力水平向右，因为电子带负电，则电场方向水平向左，因为沿着电场线的方向，电势逐渐降低，所以a点的电势一定比b点的电势低，根据Ep=qφ可知，电子在a点的电势能一定比b点的电势能高，根据能量守恒可知，电子在a点的动能一定比b点的动能小，则此种情况下，电子在a点的速度较小，故A错误，C正确；
D.若图中实线是等势线，因为电场线与等势线相交处互相垂直，则电场线沿竖直方向，则由电子轨迹的弯曲方向可知，其所受电场力竖直向下，则电场方向竖直向上，易知电子的受力与速度方向夹角为钝角，则电场力做负功，电势能增加，电子的动能减小，则电子在a点的速率一定大于在b点的速率，故D正确；
B.若图中实线是电场线，由AC分析可知，电子在a点的电势能比在b点的电势能大；若图中实线是等势线，由D分析可知，电子在a点的电势能比在b点的电势能小，故B错误。
故选：CD。
10.AC
【解析】AD.将滑动变阻器滑片P向左移动一段距离后，滑动变阻器接入电路中的电阻变大，根据闭合电路的欧姆定律可知电路中电流变小，电流表示数变小，则灯泡L变暗；由闭合电路欧姆定律可得：U=E-Ir，可知路端电压U变大，电压表示数变大，故A正确，D错误；
C.电压表示数变大，灯泡两端电压减小，则电容器两端电压UC变大，由Q=CUC可知电容器C上的电荷量增加，故C正确；
B.当外电路电阻等于电源的内阻时，电源的输出功率最大，灯泡L的电阻大于电源的内阻r，则外电路电阻比r大，可知当滑动变阻器接入电路中的电阻变大时，外电路电阻越大，此时输出功率越小，故B错误。
故选：AC。
11.C 用圆规画尽可能小的圆，把所有的落点圈在里面，圆心即是小球平均落点的位置 m1⋅OM+m2⋅ON
【解析】(1)为了防止入射球反弹，应用质量大的小球去碰撞质量小的小球；同时两球的半径应该相等，故选：C。
(2)确定小球的平均落点的方法是用圆规画尽可能小的圆，把所有的落点圈在里面，圆心即是小球平均落点的位置。
(3)根据动量守恒：m1v0=m1v1+m2v2
入射小球前后两次分别落在P、M点，小球做平抛运动的时间相等，则m1v0t=m1v1t+m2v2t
则m1⋅OP=m1⋅OM+m2⋅ON
故答案为：(1)C；(2)用圆规画尽可能小的圆，把所有的落点圈在里面，圆心即是小球平均落点的位置；(3)m1⋅OM+m2⋅ON。
M ×1k 3×104
【解析】(1)螺旋测微器的精确度为0.01mm，金属丝直径d=0.5mm+12.7×0.01mm=0.627mm
(2)多用电表测电阻的电压时，黑表笔应接电阻流出电流的一侧，即接图乙中的M点。
(3)欧姆表测量时，指针偏转角度太小，欧姆表指针对应示数过大，应将倍率调大，所以应将欧姆挡的开关拨至“×1k”挡；
图丙示数30×1kΩ=3×104Ω。
故答案为：(1)0.627；(2)M；(3)×1k；3×104。
13.设丙球质量为m，则甲、乙两球的质量为2m。小球甲、小球乙发生弹性碰撞，碰后甲、乙两球的速度分别为v甲，v1，根据动量守恒定律，以向右为正方向有：2m⋅v0=2m⋅v1+2mv甲
由能量守恒定律：12⋅2m⋅v02=12⋅2m⋅v12+12⋅2m⋅v甲2
解二次方程得：v甲=0，v1=4m/s
小球乙和小球丙碰撞没有能量损失，设碰后乙、丙两球的速度分别为v乙，v丙，
根据动量守恒定律，以向右为正方向有：2m⋅v1=2m⋅v乙+mv丙
由能量守恒定律有：12⋅2m⋅v12=12⋅2m⋅v乙2+12m⋅v丙2
联立解二次方程得：v乙=43m/s，v丙=163m/s
答：最终三个小球的速度大小v甲、v乙、v丙分别为0、43m/s、163m/s、
14.(1)由牛顿第二定律得
F电=ma
F电=Eq
U=Ed
解得
a=Uqdm
(2)粒子在电场中做匀减速直线运动
v2=2ax
解得
v= 2qUm
答：(1)粒子的加速度a大小为Uqdm；
(2)粒子的初速度v大小为 2qUm。
15.(1)电热丝为纯电阻元件，由欧姆定律得
R=UI1=126Ω=2Ω
热功率
P=UI1=12×6W=72W
(2)电动机为非纯电阻元件，由能量守恒定律得
UI2=I22rM+P输出
I2=I-I1
解得：P输出=35W
(3)电解槽为非纯电阻元件，由能量守恒定律得
P化=UI3-I32rA
I3=I'-I1-I2
解得：P化=16W
答：(1)电热丝的电阻为6Ω，热功率为72W；
(2)电动机工作时，输出的机械功率为35W；
(3)电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为16W。