2024-2025学年山东省济南市山东师范大学附属中学高二（上）期中考试物理试卷（含答案）

这是一份2024-2025学年山东省济南市山东师范大学附属中学高二（上）期中考试物理试卷（含答案），共12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。
一、单选题：本大题共8小题，共24分。
1.下列说法正确的是( )
A. 电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量
B. 电动势在数值上等于静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功
C. 电动势与电势差的单位都是伏特，所以电动势实质上就是电势差
D. 由电动势公式E=W非q可知，电动势的大小与非静电力做功的多少成正比
2.如图所示，图线1表示的导体的电阻为R1，图线2表示的导体的电阻为R2，则下列说法正确的是( )
A. 两个电阻的阻值之比R1:R2=3:1
B. 把R1拉长到原来的3倍长后电阻等于R2
C. 将R1与R2串联后接于电源上，则电流比I1:I2=3:1
D. 将R1与R2并联后接于电源上，则电流比I1:I2=3:1
3.一种能自动测定油箱内油面高度的装置如图所示，装置中金属杠杆的一端接浮球，另一端触点P接滑动变阻器R，油量表由电流表改装而成。当汽车加油时油箱内油面上升，下列分析正确的有( )
A. 触点P向上滑动B. 电路中的电流变小 C. R′两端电压增大D. 路端电压增大
4.如图是一个多用电表欧姆挡内部电路示意图，电流表满偏电流为6mA，内阻为100Ω；电源电动势为3V，内阻为2Ω；滑动变阻器0∼500Ω，下列说法正确的是( )
A. 红表笔接M端，黑表笔接N端
B. 测量Rx，指针指在电流表2mA刻度处，电阻值Rx=1000Ω
C. 测量Rx，指针指在电流表3mA刻度处，电阻值Rx=800Ω
D. 电源电动势不变，电源内阻增大，测量Rx的测量值偏小
5.扫地机器人是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。若机器人直流电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为r，当它正常工作时，下列说法正确的是( )
A. 电动机的电流I=Ur B. 电动机消耗的电功率P=I2r
C. 电动机输出的机械功率为UI−I2r D. 电动机产生的热量Q=U2rt
6.生活中常用高压水枪清洗汽车，高压水枪喷口直径为D，喷出水流的流速为v，水柱垂直射向汽车表面后速度变为零，水的密度为ρ，下列说法正确的是( )
A. 高压水枪单位时间内喷出的水的质量为14πρD2v
B. 水柱对汽车的平均冲力为14ρD2v2
C. 若高压水枪喷口的直径减小为原来的一半，则水柱对汽车的平均冲力变为原来的2倍
D. 若高压水枪喷口的出水速度变为原来的2倍，则水柱对汽车的平均冲力变为原来的2倍
7.如图为边长为d的正方体，O为DE上的一点，OE=13d，在FE、ND两边放置足够长的直导线，均通有大小相等的电流I，电流方向如图所示。已知一根足够长直导线通过的电流一定时，磁感应强度B大小与距离r成反比(B=kIr，式中k为常量)。图中O、Q两点处的磁感应强度大小之比为( )
A. 52: 2B. 3 52: 2C. 1:3D. 3:1
8.倾角θ=30∘的光滑斜面固定在水平桌面上，轻质滑轮固定在足够长的斜面顶端，小球和物块用轻绳及轻弹簧连接在滑轮的两侧，小球的质量为m、物块的质量为M。小球在斜面上P处时，弹簧处于原长且轻绳刚好伸直，由静止释放小球，小球从P至最低点Q过程中，物块恰好未离开地面，此过程中小球的最大速度为v。已知弹簧的弹性势能表达式Ep=12kx2，重力加速度为g，则( )
A. M=0.5m
B. 弹性势能的最大值(mg)2k
C. 若物块的质量为M4，小球的速度不会超过v
D. 若物块的质量为M2，弹簧弹性势能最大时小球的速度为23v
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
9.光电池是一种太阳能电池。如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像(电池内阻不是常量)，图线b是某电阻R的U−I图像。在该光照强度下将它们组成闭合回路时，下列说法正确的是( )
A. 光电池的电动势为5VB. 光电池的内阻为5.5Ω
C. 光电池的输出功率为0.5WD. 回路中的总电阻为12.5Ω
10.如图是利用电流天平测量匀强磁场的磁感应强度的一种方法。它的右臂挂着等腰梯形线圈，且ab=2cd=2l，匝数为n。线圈底边水平，一半的高度处于虚线框内的匀强磁场中，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直。当线圈中通入顺时针电流I时，调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反向，大小不变。在左盘中增加质量为m的砝码时，两臂再次达到新的平衡，重力加速度为g，则( )
A. 当线圈中通入顺时针电流时，线圈所受安培力方向向上
B. 当线圈中通入顺时针电流时，线圈所受安培力方向向下
C. 虚线框内磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度2mg3nIl
D. 虚线框内磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度mg3nIl
11.如图为学生设计的一个自动控制电路，电源的电动势为E，内阻为r，R为光敏电阻，C为电容器，R0为定值电阻，L为灯泡，电流表和电压表均为理想电表。已知光敏电阻的阻值随着光照强度的增加而减小，闭合开关，电容器未被击穿。减小光敏电阻的光照强度，下列说法正确的是( )
A. 灯泡变暗
B. 电容器储存电量变小
C. 电压表示数变化量ΔU与电流表示数变化量ΔI的比值不变
D. 电源的输出功率变大
12.如图所示，水平面上固定着两根足够长的平行光滑导槽，质量为m的光滑U形管静止在导槽上，U形管能在两导槽之间自由滑动，一质量为m的小球沿水平方向，以初速度v0从U形管的一端射入。已知小球的半径略小于管道半径，下列说法正确的是( )
A. 该过程中，小球与U形管组成的系统机械能守恒和动量守恒
B. 当小球从U形管的另一端射出时，速度大小为v02
C. 小球运动到U形管圆弧部分的最左端时，小球的速度大小为 3v02
D. 从小球入射至运动到U形管圆弧部分最左端过程中，导槽对U形管的冲量大小为 22mv0
三、实验题：本大题共2小题，共17分。
13.为验证动量守恒定律，小华同学设计了如图所示的装置，固定的倾斜轨道AB与直轨道BC平滑连接，光电门1与光电门2固定在轨道BC上。质量分别为m1、m2的正方体小钢块a、b(未画出)与BC间的动摩擦因数均相同。
(1)用游标卡尺测量小钢块a、b的边长分别为d1、d2，若测得小钢块a的边长示数如图乙所示，则其边长为_____cm。
(2)如图甲所示，让a从A处释放，经过光电门1、2的挡光时间分别为11.00ms、10.00ms，则应将_____(选填“B”或“C”)端调高，如此反复调整直至a经过光电门1、2的挡光时间相等为止。
(3)将b静置于直轨道BC上的O2处，a从倾斜轨道AB上O1处释放，a先后连续通过光电门1、2的挡光时间分别为t、t1，b通过光电门2的挡光时间为t2。若在实验误差允许的范围内，满足关系式_____(用题中所给的物理量符号表示)，则说明a、b碰撞过程动量守恒：满足关系式d2t2=_____(用d1、t、t1表示)，则说明a、b间的碰撞是弹性碰撞。
14.用伏安法测一个待测电阻Rx的阻值(阻值约为200Ω)，提供如下器材：
电池组E(电动势3V，内阻不计)
电流表A1(量程0～15mA，内阻约为100Ω)
电流表A2(量程0～300μA，内阻为1000Ω)
滑动变阻器R1(阻值范围0∼20Ω，额定电流2A)
电阻箱R2(阻值范围0∼9999Ω，额定电流1A)
开关S、导线若干
要求实验中尽可能准确地测量Rx的阻值，请回答下面问题：
(1)将电流表A2与电阻箱串联，改装成一个量程为3.0V的电压表，需将电阻箱阻值调到_____Ω。
(2)在方框中完整画出测量Rx阻值的电路图，并在图中标明器材代号．
(3)调节滑动变阻器R1，两表的示数如图所示，可读出电流表A1的示数是_____mA，电流表A2的示数是_____μA。测得待测电阻Rx的阻值是_____Ω。
四、计算题：本大题共4小题，共39分。
15.直流电动机的简化电路如图所示，电源电动势E=21V，电动机M的内阻RM=0.05Ω，定值电阻R=2Ω。当S断开时，电流表的示数I1=10A，当开关S闭合时，电流表的示数为I2=50A。求：
(1)开关断开时电源的输出功率。
(2)开关S闭合时，通过电动机的电流及电动机输出的机械功率。
16.安全气囊是有效保护乘客的装置，如图甲所示，在安全气囊的性能测试中，可视为质点的头锤从离气囊表面高度为H处做自由落体运动。与正下方的气囊发生碰撞。以头锤到气囊表面为计时起点，气囊对头锤竖
直方向作用力F随时间t的变化规律，可近似用图乙所示的图像描述。已知头锤质量M=20kg，H=3.2m，
重力加速度大小取g=10m/s2。求：
(1)碰撞过程中头锤的动量变化量的大小和方向；
(2)碰撞结束后头锤上升的最大高度。
17.如图所示，质量为M=2.0kg，半径R=0.3m的四分之一光滑圆弧槽静置于光滑水平地面上，有两个大小、形状相同的可视为质点的小球m1、m2，m1=1.0kg、m2=2.0kg，m2右侧与球心等高处连接一轻质弹簧，弹簧的另一端距圆弧槽底有一定距离。现将m1从圆弧槽顶端由静止释放，重力加速度g=10m/s2，求：
(1)若圆弧槽固定不动，小球m1滑到圆弧槽底端时，小球对圆弧槽的压力大小；
(2)若圆弧槽不固定，求弹簧压缩过程中的最大弹性势能；
(3)若圆弧槽不固定，试通过计算分析小球m1能否再次滑上圆弧槽。
18.如图所示，在倾角θ=37 ∘的斜面上放置一个凹槽，槽与斜面间的动摩擦因数μ=38，槽与斜面间的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力，把一小球放在凹槽上的A点处，A点到凹槽侧壁B处的距离d=0.12m。现同时由静止释放球和槽，不计球与槽之间的摩擦，斜面足够长，且球与槽的侧壁发生碰撞时碰撞时间极短，系统不损失机械能，球和槽的质量相等，取重力加速度g=10m/s2，sin37 ∘=0.6，cs37 ∘=0.8。求：
(1)由静止释放球和槽后，经多长时间球与槽的侧壁发生第一次碰撞；
(2)第一次碰撞后的瞬间，球和槽的速度；
(3)小球第n次到达凹槽侧壁所用的时间tn。
参考答案
1.A
2.D
3.C
4.B
5.C
6.A
7.B
8.D
9.BC
10.AD
11.BC
12.CD
13.(1)2.040
(2)C
(3) m1d1t=m1d1t1+m2d2t2 d1t+d1t1

14.(1)8000
(2)
(3) 8.0 150 191.1

15.解：(1)开关断开时，根据闭合电路欧姆定律，可知E=I1r+I1R，解得电源内阻r=0.1Ω，路端电压U=I1R，解得U=20V；
由电源输出功率公式P=UI1，可得到电源输出功率P=200W；
(2)开关闭合后，由干路电流I2=50A，结合闭合电路欧姆定律，可知路端电压U2=E−I2r；可知路端电压U2=16V，由R=2Ω，可知R所在支路电流IR=U2R=16V2Ω=8A；
根据并联电路电流规律，可计算通过电动机的电流IM=I2−IR=50A−8A=42A；
由电动机的输入功率、热功率公式可得：PM=U2IM，P热=IM2RM，
结合电动机输入功率、热功率输出功率关系，可知电动机的输出功率P出=PM−P热，解得：P出=583.8W。
答：(1)电源的输出功率为200W；
(2)通过电动机的电流为42A，电动机的输出功率为583.8W。
16.(1)由图像可知图像面积大小等于碰撞过程中F的冲量大小，其大小为
IF=12×4400×0.1N⋅s=220N⋅s
方向竖直向上；
碰撞过程中，根据动量定理有
Δp=IF−Mgt=200N⋅s
方向竖直向上。
(2)头锤落到气囊上时的速度大小为
v0= 2gH=8m/s
与气囊作用过程由动量定理得
IF−Mgt=Mv−(−Mv0)
解得
v=2m/s
则上升的最大高度
ℎ=v22g =0.2m

17.(1)圆弧槽固定，小球 m1 下滑过程满足机械能守恒，则有
m1gR=12m1v 02
小球 m1 滑离圆弧槽低端时，由牛顿第二定律可得
F−m1g=m1v 02R
解得
F=30 N
根据牛顿第三定律可知，小球对圆弧槽的压力大小为30N。
(2)圆弧槽不固定，槽和小球组成的系统在水平方向动量守恒，以向左为正方向，则有
m1v1−Mv2=0
由系统机械能守恒可得
m1gR=12m1v 12+12Mv 22
联立解得
v1=2m/s ， v2=1m/s
当小球 m1 、 m2 速度相等时，弹簧具有最大弹性势能，根据动量守恒得
m1v1=(m1+m2)v
解得共同速度为
v=23m/s
根据能量守恒可得
Ep=12m1v 12−12(m1+m2)v2
代入数据可得
Ep=43 J
(3)当弹簧回复原长时小球 m1 向右运动，速度为 v3 ，小球向左运动，速度为 v4 ，根据动量守恒得
m1v1=m2v4−m1v3
由能量守恒得
12m1v 12=12m2v 42+12m1v 32
联立解得
v3=23m/s
由于 v3