期末模拟卷02（必修二和必修三9-12章）-【鼎力同步】2022-2023年高一物理下学期期中期末模型方法大单元综合专练（人教版2019）（解析版）

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2022-2023年高一物理下学期期末模拟卷02班级            姓名           学号             分数         （考试时间：90分钟  试卷满分：100分）注意事项：1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、学号填写在试卷上。2．回答第I卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题上方的答题表中。3．回答第II卷时，将答案直接写在试卷上。4．考试范围：必修二全册和必修三9-12章。 第Ⅰ卷（选择题 共48分） 一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）1．航天员在地面模拟失重训练的一种方式是在水下进行（如图）。航天员需要穿水槽训练航天服浸没在水中，通过配重使其在水中受到的浮力和重力大小相等，假设其总质量为m，训练空间的重力加速度为g且不变，在某次出舱作业过程中，给自己一个初速度后竖直向上匀速漂浮的距离，下列说法正确的是（    ）A．航天员所受的合力为零，合力不做功，其机械能守恒B．上升h的过程中，动能增加了C．上升h的过程中，重力势能减小了D．上升h的过程中，机械能增加了【答案】D【详解】AD．航天员在上升过程中，浮力对其做的正功，故机械能增加，故A错误，D正确；B．匀速上升过程动能不变，故B错误；C．上升h的过程，重力势能增加了，故C错误。故选D。2．如图为某手机电池背面印有的一些符号，下列说法正确的是（　　）A．“安时”（A•h）或“毫安时”（mA•h）是电能的单位B．2000mA•h指的是该电池放电时能输出的总电荷量C．若该手机的待机电流为10mA，则手机最多可待机100小时D．该电池充满电可提供的电能为7.2J【答案】B【详解】AB．根据电流定义式可知，“安时”（A•h）或“毫安时”（mA•h）是电荷量的单位，即2000mA•h指的是该电池放电时能输出的总电荷量，故A错误，B正确；C．若手机待机电流为10mA，由可知，手机最多可待机200小时，故C错误；D．电池储存的电能为故D错误。故选B。3．正方形ABCD四个顶点上放置着电荷量相同的、电性如图所示的点电荷，O为正方形两对角线的交点，M、N、P、Q分别为AO、BO、CO、DO的中点。取无穷远处电势为零，下列说法正确的是（　　）A．M、N、P、Q四点的场强相同B．M、N、P、Q四点的电势相等C．将一负点电荷从M点沿MON移动到N点的过程中，电场力一直做负功D．将一正点电荷从M点沿MOP移动到P点的过程中，电势能先增加后减小【答案】C【详解】A．根据电场的矢量叠加可知，M、N、P、Q四个点场强方向不同，故A错误；B．由电势叠加可知，M、P两点离正荷近，则电势为正，N、Q两点离负电荷近，则电势为负，故B错误；C．由于O点两组等量异种电荷的中点，则O点电势为0，且N点电势为负，则负点电荷从M点沿MON移动过程中，其电势能增大，则电场力对其一直做负功，故C正确；D．由于O点两组等量异种电荷的中点，则O点电势为0，且P点电势为正，所以沿MOP，移动正电荷，其电势先降低后升高，则正点电荷的电势能先减小后增大，故D错误。故选C。4．如图所示，滑动变阻器的最大阻值是R1，定值电阻的阻值是R2，A、B两端的电压恒定为U，R2两端的电压用U2表示，则（　　）A．开关S断开时，滑片P从a移动到b，U2从0变化到UB．开关S闭合时，滑片P从a移动到b，U2从0变化到UC．若R1比R2小很多，开关S断开时，滑片P从a移动到b，U2的改变量远小于UD．若R1比R2小很多，开关S闭合时，滑片P从a移动到b，U2的改变量远小于U【答案】C【详解】A．开关S断开时，滑片P在a处，R2两端的电压最大，为U，滑片P在b处，R2两端的电压最小，为。A错误；B．开关S闭合时，滑片P在a处，R2两端的电压最大，为U，滑片P在b处，R2被短路，两端的电压最小，为0。U2从U变化到0。B错误；C．开关S断开时，滑片P从a移动到b，U2的改变量为由于R1比R2小很多，所以，C正确；D．开关S闭合时，滑片P从a移动到b，U2的改变量为，D错误。故选C。5．质量为m的汽车由静止启动后沿平直路面行驶，如图是该汽车牵引力随速度变化的图像（其中的曲线为双曲线的一部分），图中、f、、已知，运动中的汽车受到的摩擦阻力大小为f并保持不变，忽略因耗油引起的汽车质量变化，则（    ）A．做匀加速运动的那段时间内，汽车的平均速度为B．整个过程中汽车的最大功率等于C．速度为时，汽车牵引力的功率为D．速度为时，汽车的加速度大小为【答案】D【详解】A．由图可知，速度在0~v1的过程汽车的牵引力和阻力不变，汽车做匀加速运动，平均速度为选项A错误；B．由图可知，汽车在速度为v1时达到最大功率，之后保持此功率运动。有选项B错误；C．由图可知，速度为时，有汽车牵引力的功率为选项C错误；D．速度为时，汽车的加速度大小为选项D正确。故选D。6．在如图所示的电路中，闭合开关，把滑动变阻器的滑片向上滑动的过程中，若电源内阻不能忽略，则下列说法正确的是（　　）A．没有电流通过B．中有由到的电流C．电压表的示数变小，电流表示数变大D．电压表的示数变大，电流表示数变小【答案】B【详解】CD．滑动变阻器的滑片向上滑动，电阻减小，电路中总电阻减小，由闭合回路欧姆定律可知，电路中电流变大，两端电压变大，即电流表示数、电压表示数均变大，故CD错误；AB．电路中电流变大，路端电压变小，两端电压变大，则滑动变阻器两端电压减小，电容器与滑动变阻器并联，则电容器两端电压减小，电容器放电，则中有由到的电流，故A错误，B正确。故选B。7．示波器是一种常见的电学仪器，可以在荧光屏上显示出被检测的电压随时间变化的情况。示波器的内部构造简化图如图所示，电子经电子枪加速后进入偏转电场，最终打在荧光屏上。下列关于所加偏转电压与荧光屏上得到图形的说法中正确的是（　　）A．如果只在上加图甲所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图（a）B．如果只在上加图乙所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图（b）C．如果在、上分别加图甲、乙所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图（c）D．如果在，上分别加图甲、乙所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图（d）【答案】D【详解】A．如果只在XX′上加图甲所示的电压，则电子只在x轴方向偏转，且偏转距离时刻在变，所以在荧光屏上看到的图形为x轴上的一条亮线，如图（b）所示，故A错误；B．如果只在YY′上加图乙所示的电压，则电子只在y轴方向偏转，且偏转距离时刻在变，所以在荧光屏上看到的图形为y轴上的一条亮线，如图（a）所示，故B错误；CD．如果在XX′、YY′上分别加图甲、乙所示的电压，则水平方向为扫描电压，扫描电压覆盖了两个周期的待测信号波形，在荧光屏上看到的图形将如图（d）所示，故C错误，D正确。故选D。8．如图所示，水平面上放置一个绝缘支杆，支杆上的带电小球位于光滑小定滑轮的正下方，绝缘细线绕过定滑轮与带电小球相连，在拉力的作用下，小球静止，此时两球处于同一水平线。假设两球的电荷量均不变，现缓慢拉动细线，使球移动一小段距离。在此过程中以下说法正确的是（　　）A．细线上的拉力一直减小 B．球受到的库仑力力先减小后增大C．球的运动轨迹是一段直线 D．支架受到地面向左的摩擦力【答案】A【详解】A．设A、B两个小球的电荷量分别为qA、qB，B球的质量为m，OA=h，OB=l，AB=r，如图所示根据三角形相似得解得；现缓慢拉动细线，使B球移动一小段距离，l减小，F一直减小，A正确；C．现缓慢拉动细线，使B球移动一小段距离，l减小，r不变，B球的运动轨迹是一段以A球点为圆心的圆弧，C错误；B．因r不变，则球受到的库仑力大小不变，故B错误；D．B球对A球有向左的库仑斥力，则地面对支架有水平向右的静摩擦力，故D错误；故选A。9．“神十四”航天员进行约5.5小时的出舱活动并圆满完成既定任务后，安全返回空间站问天实验舱如图甲所示。已知地球半径，地球表面重力加速度，在离地面高度的轨道上，问天实验舱绕地球做匀速圆周运动，所处的位置重力加速度为。假设航天员在问天实验舱的桌面上放置如图乙中的实验装置，不可伸缩的轻绳长为L，轻绳一端绑一个质量为m的小球，另一端绑在支架O点，在离桌面最近的A点位置给小球一个垂直于OA的初速度v，小球沿乙图虚线轨迹做圆周运动，其中B为最高点，下列说法正确的是（　　）A．B．小球经过A点时，轻绳的张力大小为C．小球从A点圆周运动到B点过程中，克服重力做功为D．小球运动过程中，轻绳的拉力提供小球做圆周运动的向心力【答案】AD【详解】A．根据万有引力定律，在地球表面在离地400km高空可得，A正确；BCD．以问天实验舱的桌面为参照物，由于在问天实验舱中处于完全失重环境，重力效果消失，轻绳的拉力提供小球绕O点做匀速圆周运动的向心力，小球经过A点时，轻绳的拉力大小为，BC错误，D正确。故选AD。10．如图所示，两个皮带轮顺时针转动，带动水平传送带以不变的速率v运行。将质量为m的物体A（可视为质点）轻轻放在传送带左端，经时间t后，A的速度变为v，再经过时间t后，到达传送带右端。则下列说法正确的是（　　）A．物体A由传送带左端到右端的平均速度为B．传送带对物体A做的功为mv2C．系统机械能转化为内能的数值为mv2D．传送带克服物体A对它的摩擦力所做的功为mv2【答案】ABC【详解】A．物体A由传送带左端到右端的平均速度等于位移与时间的比值故A正确；B．传送带对物体所做功等于物体动能的增加量，为，故B正确；C．系统机械能转化为内能的大小等于物体克服滑动摩擦力在相对位移上所做的功，相对位移为与物体的位移相等，因此系统机械能转化为内能的数值与物体最终动能相等，为，故C正确；D．由能量守恒知，传送带克服物体A对它的摩擦力所做的功，等于传送带对物体做功和系统产生内能的和，为，故D错误。故选ABC。11．网红智能健身圈的原理是利用摇动腰部轨道上的阻尼环带起腰带外部轨道上的小球，起到健身的效果，其简化原理图如下。设配重的质量为m，体积忽略不计，悬绳长度为L，腰带轨道近似看成是正圆，且半径为R。配重小球转起来后做水平匀速圆周运动，小球的线速度为v，绳子与竖直方向夹角为，运动过程腰部保持稳定，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）    A．转动健身圈的过程中，健身圈整体机械能守恒B．要让配重小球匀速转动起来，悬绳对小球做的功为C．若更换质量为2m的配重小球，以相同角速度转动阻尼环，绳子夹角将变小D．若转动过程中绳子与竖直方向夹角为，则配重小球转动频率为【答案】AD【详解】A．匀速转动过程中，虽然阻尼环中摩擦力做负功，但人要不断摇动腰部对系统做功维持负重球匀速转动，除重力外其他力做功代数和为0，故系统机械能守恒，A正确；B．由动能定理可知，让自然下垂的小球转动起来即悬绳对配重小球所做的功大于其动能，故B错误；C．由牛顿运动定律，对于负重小球可见夹角与配重小球质量无关，C错误；D．同理，由可知，D正确。故选AD。12．如图所示，某旅展开的实兵实弹演练中，在山坡上发射炮弹，所有炮弹水平发射后均落在山坡上。不计阻力，重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　）A．若将炮弹初速度由变为， 炮弹落在斜面上的速度方向与斜面的夹角不变B．若将炮弹初速度由变为， 则炮弹下落的坚直高度变为原来的2倍C．若炮弹初速度为， 则炮弹运动到距斜面最远时所需要的时间为D．若炮弹初速度为， 则炮弹从抛出到落回斜面所需要的时间为【答案】ACD【详解】A．炮弹落到斜面上时，竖直方向位移与水平方向位移关系为解得所以速度偏转角的正切值不变，炮弹落在斜面上的速度方向与斜面夹角不变，A正确；D．根据上述可以解得炮弹的飞行时间为，D正确；B．根据上述可知，当炮弹速度变为原来两倍时，飞行时间也变为原来两倍，由竖直位移公式可知，竖直位移为原来的4倍​，B错误；C．将运动沿斜面与垂直于斜面分解，沿斜面做匀加速直线运动，垂直于斜面做双向匀变速直线运动，在垂直于斜面方向的分运动的初速度为，加速度大小为，根据双向匀变速直线运动的对称性，炮弹从抛出到落回斜过程有解得，C正确。故选ACD。 第II卷（非选择题 共52分） 二、实验题（满分14分）13．某兴趣小组利用气垫导轨设计了一个“验证机械能守恒定律”的实验，如图所示，在导轨旁边固定一与导轨平行的刻度尺，然后用一手机固定于导轨上方，使摄像头正对导轨，开启视频录像功能，调节导轨的倾斜角度θ（通过量角器量出），使滑块从导轨顶端静止滑下，并用手机记录下滑块做匀加速直线运动的全程情况，然后通过录像回放分析。取滑块出发点为参考点，得到滑块相对于该点的距离x和所用时间t（通过手机读取）的数据，然后改变轨道倾角θ，得到多组x、t值（已知滑块的质量为m=1.0kg，g取9.8m/s2，sin37°=0.6，sin53°=0.8，结果保留二位小数）。  （1）若小组成员在实验中得到了如下数据：当倾角θ=37°时，取x=26.0cm，测得t=0.3s，则滑块在此过程中重力势能的减小量为___________，动能的增加量为1.50J。（2）小组成员改变导轨倾角，使θ=53°，取x=97.0cm，测得t=0.5s，则滑块在此过程中重力势能的减小量为7.60J，动能的增加量为___________。由以上数据，你能得到的结论是_________________。（3）小组成员在保持x不变，改变通过倾角θ，测出对应的时间t，可作出图像来验证机械能是否守恒，结果她得到的图像如图。该图线不过原点的原因为__________________________________。  【答案】     1.53     7.53     在误差允许范围内，机械能守恒     受空气阻力的影响【详解】（1）[1]根据重力势能的计算公式有（2）[2]根据小球匀变速直线运动规律有小球动能的变化量为解得[3]由此可得出结论，在误差允许范围内，机械能守恒；（3）[4] 图线不过原点的原因可能是受空气阻力的影响。14．实验室有两个完全相同的电流表，为了尽量准确测量一节干电池的电动势E和内阻r，学习小组设计了如图1所示的电路图。电流表的内阻记为，但阻值未知。主要实验步骤如下：①根据电路图，连接实物图。②开关断开，闭合开关，调节电阻箱R取不同的值，记录对应的电流表的示数I。利用数据描点作图，画出的图像如图2中Ⅰ所示。③开关闭合，闭合开关，调节电阻箱R取不同的值，记录对应的电流表的示数I。利用数据描点作图，画出的图像如图2中Ⅱ所示。请完成下列问题：（1）测出图2中拟合的直线Ⅰ、Ⅱ的斜率均为，纵截距分别为，，可算出电源电动势___________V，内阻___________Ω，一个电流表的内阻___________Ω。（结果均保留3位有效数字）（2）不考虑偶然误差的影响，仅考虑电表内阻的影响，上问中测量的电源电动势___________真实值（填“大于”、“等于”或“小于”）。【答案】     1.41     1.27     10.0     等于【详解】（1）[1][2][3]开关断开时，由闭合回路欧姆定律有整理得开关闭合时，由闭合回路欧姆定律有整理得斜率；；把数据代入可得；；（2）[4]实验中已经考虑了电流表的内组，因此测量的电源电动势等于真实值。三、计算题（满分38分，其中15题8分，16题8分，17题10分，18题12分，每小题需写出必要的解题步骤，只有答案不得分）15．如图，绝缘光滑斜面的倾角为θ，所在空间存在平行于斜面向上的匀强电场，一质量为m、电荷量为q的带正电小滑块静止在斜面上P点，P到斜面底端的距离为L。滑块可视为质点，重力加速度为g。则：（1）匀强电场的场强大小是多少？（2）若仅将电场的方向变为平行于斜面向下，滑块由静止从P点滑至斜面底端时速度大小是多少？【答案】（1）；（2）【详解】（1）滑块受重力、电场力、支持力作用处于平衡状态，由力的平衡条件有qE = mgsinθ解得（2）当电场方向平行于斜面向下时，由牛顿第二定律有qE＋mgsinθ = ma由运动学规律有v2－0 = 2aL解得速度16．如图所示，电源电动势E=12V，，电容器的电容C=350μF，定值电阻，灯泡电阻，电动机的额定电压，线圈电阻。开关S闭合，电路稳定后，电动机正常工作，求：（1）电动机输出的机械功率；（2）若电动机被卡住后，电源的总功率；（3）电动机被卡住后，需要断开开关检查故障。求开关S断开后，流过电动机的电荷量。【答案】（1）8W；（2）50.4W；（3）【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律，干路电流为流过灯泡的电流流过电动机的电流则电动机的输出功率为联立解得（2）电动机卡住后，设电动机与灯泡并联电阻为，则有干路电流电源总功率为联立解得（3）断开S前，电容器电压电容器带电荷量断开S后电容器放电，流过电动机的电荷量为代入数据联立解得17．如图甲所示，水平轨道的端与半径为的光滑半圆轨道相切，原长为的轻质弹簧水平放置，一端固定在点，另一端与质量为的物块P接触但不连接。用水平外力向左缓慢推动物块P，水平外力随弹簧形变量的关系如图乙，将弹簧压缩至形变量为，然后放开，P开始沿轨道运动，恰好到达D点，已知重力加速度大小为。求：（1）弹簧的劲度系数；（2）水平轨道的长度。【答案】（1）；（2）【详解】（1）根据题意，由图可知，当时，物块P开始移动，则物块与水平轨道间的摩擦力为物块缓慢移动，则有可知，图像的斜率为弹簧的劲度系数，则有（2）根据题意可知，恰好到达D点，由牛顿第二定律有从放开到最高点，设水平轨道的长度为，弹簧弹力做功为，由动能定理有其中解得18．图中装置由加速器和平移器组成，平移器由两对水平放置、相距为s的相同平行金属板构成，金属板长度均为l、间距均为d，两对金属板间偏转电压大小相等、电场方向相反。质量为m、电荷量为＋q的粒子从静止开始经加速电压加速后，从A点水平射入偏转电压为U的平移器，最终从B点射出平移器。不考虑粒子受到的重力。（1）求粒子射入平移器时的速度大小；（2）求粒子在平移器间运动全过程中的最大动能；（3）a、当s=l时，求粒子射入平移器和射出平移器过程中，在竖直方向的总位移y；b、若仅改变平移器的偏转电压U，粒子在穿越平移器过程中哪些物理量是不随U而改变的？（除质量、电荷量、比荷以外，举出2个即可。）【答案】（1）；（2）；（3）；水平方向速度，穿越平移器过程时间【详解】（1）粒子在加速电场中由动能定理得得（2）粒子从加速电场进入左边平移器，粒子水平方向做匀速直线运动，通过左边平移器时间为粒子在竖直方向做匀加速直线运动，加速度大小为粒子射出左边平移器时，竖直方向速度为粒子射出左边平移器时，动能最大为（3）a、粒子射出左边平移器时，竖直方向位移为当s=l时，粒子从第一个平移器到第二个平移器过程，做匀速直线运动，竖直方向位移为故粒子在竖直方向的总位移为b、由于粒子进入偏转电场的速度为粒子在水平方向速度只与加速电压和粒子质量以及电荷量有关，若仅改变平移器的偏转电压U，水平方向速度与偏转电压U无关。粒子在穿越平移器整个过程中，所用时间为也与偏转电压U无关。