2024~2025学年河南省焦作市高二(上)期中物理试卷(解析版)

这是一份2024~2025学年河南省焦作市高二(上)期中物理试卷(解析版)，共24页。
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 如图所示，在水平向右的匀强磁场中，闭合矩形导体线框平行磁场方向放置，′为垂直过边的轴线。下列操作能使线框中产生感应电流的是（ ）
A. 线框竖直向上平移B. 线框以为轴转动
C. 线框以为轴转动D. 线框沿垂直纸面方向向外平移
【答案】B
【解析】线框中产生感应电流的条件为穿过闭合回路的磁通量发生变化。
A．图示状态穿过线框的磁通量为零，线框竖直向上平移，穿过线框的磁通量仍为零，线框中无感应电流产生，A错误；
B．线框以ad为轴转动，穿过线框的磁通量发生变化，则线框中有感应电流产生，B正确；
C．线框以为轴转动，穿过线框的磁通量仍为零，线框中无感应电流产生，C错误；
D．线框垂直纸面向外平移，穿过线框的磁通量仍为零，线框中无感应电流产生，D错误。
2. 如图所示为静电场中一与x轴重合电场线上各点的电势随位置x的变化规律，其中x1位置是图像的最低点。已知电子的电荷量为，则下列说法正确的是（ ）
A. x1处电场强度为0
B. 处电场强度方向沿轴正方向
C. 将电子从处沿轴正方向移动到处的过程中，电场力先做正功后做负功
D. 电子在x1处电势能比在处少
【答案】A
【解析】A．图像中，图线的斜率反映电场强度的大小，由图像可知x1处图线的斜率为，则x1处电场强度为0，A正确；
B．沿电场线方向电势降低，结合图像可知处电场强度方向沿轴正方向，内电场强度方向沿轴负方向，B错误；
C．电子在内所受的电场力沿轴的负方向，电子在内所受的电场力沿轴的正方向，则电子从的过程中，电场力先做负功后做正功，C错误；
D．电子在x1处的电势能为
电子在处的电势能为
则x1到的过程中，电子电势能的减少量为
电子在x1处的电势能比在处多，D错误。
3. 如图所示为用不同材料制成的电阻甲、乙的伏安特性曲线，其中倾斜的虚线为图像甲电压为时的切线。下列说法正确的是（ ）
A. 材料甲的电阻随电压的升高而增大
B. 电压为时，甲的电阻值为
C. 电压为时，乙的电阻值为
D. 电压为时，甲的电阻小于乙的电阻
【答案】C
【解析】A．根据欧姆定律，可知图像上点与原点连线斜率表示电阻的倒数，则材料甲的电阻随电压的升高而减小，故A错误；
BC．电压为时，由题图可知甲、乙的电阻值为
，
故B错误，C正确；
D．电压为时，由题图可知甲、乙的电流相等，根据可知此时甲的电阻等于乙的电阻，故D错误。
故选C。
4. 一质点沿平直的轨道运动时，通过位移传感器描绘了质点位移随时间的变化规律，如图所示。已知该图像为开口向下的抛物线，为抛物线的最高点，倾斜的虚线为时的切线，质点在时的速度大小为。下列说法正确的是（ ）
A. 质点始终沿同一方向运动B.
C. 质点的加速度大小为D.
【答案】B
【解析】A．的时间内质点沿正方向运动，的时间内质点沿负方向运动，A错误；
B．由于位移一时间图像为抛物线，则质点做匀变速直线运动，位移一时间图像图线的切线斜率表示物体的速度，则时刻质点的速度为
又由题意可知，解得
B正确；
C．设的时间内，由速度公式得
加速度大小为
C错误；
D．时间内质点做初速度为零的匀加速直线运动，则有
解得
D错误。
5. 如图所示的电路中，将滑动变阻器与电阻箱的阻值调到合适位置，闭合开关，带电小球在平行板电容器间刚好保持静止。下列说法正确的是（ ）
A. 小球可能带负电
B. 仅增大电阻箱接入电路的电阻，小球将向上加速运动
C. 仅将的滑片向右移动，小球将向下加速运动
D. 同时断开两个开关，平行板的下极板向左移动少许，小球将向上加速运动
【答案】D
【解析】A．因电容器上极板带负电，可知小球带正电，选项A错误；
B．仅增大电阻箱接入电路的电阻，电容器两板间电压不变，场强不变，则小球仍静止，选项B错误；
C．仅将的滑片向右移动，R1阻值变小，电路总电阻减小，总电流变大，则R2两端电压变大，电容器两板电压变大，场强变大，小球受向上的电场力变大，可知小球将向上加速运动，选项C错误；
D．同时断开两个开关，则电容器带电量一定，根据
可得
平行板的下极板向左移动少许，S减小，则E变大，小球受向上的电场力变大，则将向上加速运动，选项D正确。
6. 如图所示，直角三角形中为边的中点，边的长度为。现在三点分别固定电荷量为的点电荷，若使点的电场强度为零，有两种方案：一是在空间加一匀强电场；二是在边的中点（图中未画出）固定一点电荷。已知静电力常量为，则下列说法正确的是（ ）
A. 匀强电场竖直向上
B. 匀强电场的电场强度大小为
C. 点的点电荷带负电
D. 点的点电荷所带电荷量大小为
【答案】D
【解析】AB．点的点电荷在点产生的电场强度大小为
方向由指向，点的点电荷在点产生的电场强度大小为
方向由指向，点的点电荷在点产生的电场强度大小为
方向由指向，则两点的电荷在点产生的电场强度大小为
方向由指向，将与合成，点的合场强大小为
方向竖直向上，欲使点的合场强为，则匀强电场的方向应竖直向下，大小为
AB错误；
C．方案二中，点固定的点电荷应带正电，C错误；
D．设点的点电荷所带电荷量为，由几何关系得
则由点电荷的场强公式得
且
解得
D正确。
故选D。
7. 2024年8月3日，在巴黎奥运会网球女子单打金牌赛中，中国选手郑钦文2比0战胜克罗地亚选手维基奇，夺得金牌。郑钦文某次击球时，将球沿斜向上的方向击出，击球点距离地面的高度为，速度大小为，与水平方向的夹角为，重力加速度大小为，不计空气阻力。从网球被击出到落地这一过程，下列说法正确的是（ ）
A. 网球运动的最高点到地面的距离为
B. 网球在空中运动的总时间为
C. 网球的水平射程为
D. 网球落地瞬间的速度大小为
【答案】C
【解析】A． 网球被击出后做斜抛运动，网球在水平方向上做匀速直线运动，竖直方向做竖直上抛运动，网球水平方向的速度大小为
竖直方向的速度大小为
网球被击出后上升的最大高度为
联立解得
网球运动的最高点到地面的高度为
A错误；
B．网球上升的时间为
网球下降的时间为
网球运动的总时间为
B错误；
C．网球的水平射程为
联立解得
C正确；
D．网球落地瞬间的竖直速度为
则网球落地瞬间的速度大小为
解得
D错误。
故选C。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 如图所示的电路中，各电表均为理想电表，三个定值电阻的阻值均为，当滑动变阻器的滑片向左缓慢移动时，电压表电V、流表示数变化量的绝对值分别为。下列说法正确的是（ ）
A. 电流表的示数均增大
B. 电流表示数增大、电流表示数减小
C. 的比值减小
D.
【答案】AD
【解析】AB．由于两电流表与滑动变阻器均串联，滑动变阻器的滑片向左缓慢移动时，滑动变阻器的阻值减小，由串反并同法可知，两电流表的示数均增大，A正确，B错误；
C．由闭合电路的欧姆定律有
得
则
即的比值保持不变，C错误；
D．由电路图可知电流表测量的是总电流，而电流表测量的是定值电阻所在支路的电流，又
所以
D正确。
故选AD。
9. 2024年7月21日，特鲁姆普经过16局大战以11比5击败对手肖恩·墨菲，获得2024年斯诺克上海大师赛冠军。如图所示，某次特鲁姆普击打白球撞击静止的绿球，白球、绿球和底袋在一条直线上，碰撞前瞬间白球的动能为，碰撞后瞬间绿球的动能为，碰撞时间极短。已知白球和绿球的质量相等，则下列说法正确的是（ ）
A. 该碰撞为弹性碰撞B. 碰撞后瞬间白球的动能为
C. 该碰撞损失的动能为D. 碰后白球与绿球的速度比为
【答案】CD
【解析】AC．该碰撞损失的动能为
即该碰撞为非弹性碰撞，A错误,C正确；
B．根据动能与动量的关系，可知碰前白球的动量为
碰后绿球的动量为
两球碰撞的过程动量守恒
则有
碰后白球的动量为
所以碰后白球的动能为
B错误；
D．两球质量相同，由公式
可知，则碰后白球与绿球的速度之比为，D正确。
故选CD。
10. 如图所示，竖直面内正方形区域abcd中存在竖直向下的匀强电场，分别为边的中点，f为的中点。三个质量相同的粒子1、2、3以相同的速度同时由点沿方向射入正方形区域，经过一段时间，粒子1、2、3分别从三点离开电场，忽略粒子的重力以及粒子间的相互作用。下列说法正确的是（ ）
A. 粒子1、2、3在电场中运动的时间之比为
B. 粒子1、2、3所带的电荷量之比为
C. 粒子1、2、3经过瞬间的竖直速度之比为
D. 电场力对粒子1、2、3做功之比为
【答案】BD
【解析】A．三个粒子在电场中均做类平抛运动，则水平方向的分运动均为匀速直线运动，则由公式可知
由题意可知粒子1、2、3的水平位移之比为
则三个粒子在电场中的运动时间之比为
故A错误；
B．三个粒子在竖直方向均做初速度为零的匀加速直线运动，则有
整理得
粒子1、2、3的竖直位移之比为
则粒子1、2、3电荷量之比为
故B正确；
C．在竖直方向上有
整理得
则粒子1、2、3经过瞬间的竖直速度之比为
故C错误；
D．电场力做的功为
则电场力对粒子1、2、3做功之比为
故D正确。
故选BD
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某同学利用如图所示的装置完成了机械能守恒定律的验证，拉力传感器固定在天花板上，用轻质细线拴接一小球。实验时完成了如下的操作：
a.小球静止时，拉力传感器的示数为；
b.将小球拉离至与竖直方向成角，且细线刚好伸直，由静止释放小球，小球摆到最低点时拉力传感器的示数为；
c.改变夹角，重复步骤，记录相对应的拉力传感器的示数。
（1）若，忽略空气阻力，小球的机械能守恒，则__________。
（2）由于空气阻力的影响，操作中，拉力传感器的实际示数__________（填“大于”“等于”或“小于”）不考虑空气阻力时的理论值。
（3）利用图像法处理实验数据，选取为纵轴，以为横轴，将图线拟合成一条直线，如果小球的机械能守恒，则图像斜率的绝对值为________（用表示）。
【答案】（1）2 （2）小于 （3）
【解析】（1）小球静止时，有
小球由释放到最低点的过程，设小球摆动的半径为，若机械能守恒，则有
小球在最低点时，由牛顿第二定律得
解得

当时
（2）由于空气阻力的影响，小球摆到最低点时速度小于理论值，由
可知，小球在最低点时拉力传感器的实际示数小于理论值。
（3）由
整理得
若小球的机械能守恒，则图像斜率的绝对值应为。
12. 某实验小组的同学设计了如图1所示的电路，测量电源的电动势和内阻，电路中定值电阻的阻值约为十几欧姆，电阻箱的调节范围为，两电压表的量程足够且内阻足够大。实验时进行了如下操作：
（1）该小组的同学按照图1电路图连接电路，图2中部分电路已完成，请用笔画线代替导线将实物图补充完整___________。
（2）将电阻箱的阻值置于最大位置，闭合开关S，调节电阻箱的阻值使其逐渐减小，则电压表的读数逐渐增大，电压表的读数___________（填“逐渐减小”“不变”或“逐渐增大”），同时记录多组电阻箱的阻值与相对应的电压表的读数。
（3）该小组的同学利用记录的数据描绘了关于的函数图像，如图3所示，则定值电阻________。
（4）通过讨论，该小组的同学又作出了关于的函数图像，如图4所示，则电源的电动势为_____，电源的内阻为__________。
【答案】（1） （2）逐渐减小 （3）12 （4）6 1
【解析】（1）根据电路图，连线如下
（2）由电路图可知，电阻箱的阻值逐渐减小时，回路的总电流逐渐增大，则定值电阻两端的电压逐渐增大，电压表的读数
逐渐增大；电源内阻分得的电压逐渐增大，则由闭合电路欧姆定律
可知路端电压即电压表的读数逐渐减小。
（3）定值电阻和电阻箱串联，则由串联电路的特点可知电流处处相等，则
整理得
当时
所以图像在纵轴的截距为1.0，图像的斜率为
又由图像可知
解得
（4）[1][2]由题图1所示电路图结合闭合电路欧姆定律得
整理得
结合图4得
解得
图线的斜率为
由题图4可知斜率的值为
解得
13. 如图所示的电路中，M为电动机，电表均为理想电表，当电动势为、内阻为的电源接入电路，闭合开关，电动机不转动，此时电压表和电流表的示数分别为；当电动势为、内阻为的电源接入电路，闭合开关，电动机刚好正常工作，此时电压表的示数为，导线的电阻可忽略。求：
（1）电动机的内阻；
（2）电动机刚好正常工作时，电源的输出功率；
（3）电动机刚好正常工作时，电动机的效率（最后一问结果保留2位有效数字）。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）当电动势为3V，内阻为的电源接入电路时，由欧姆定律得
代入数据解得定值电阻的阻值为
由闭合电路欧姆定律
得
解得电动机的内阻为
（2）当电动势为10V，内阻为电源接入电路时，由欧姆定律可得电路中的电流
解得
电源的输出功率为
（3）电动机刚好正常工作时，电动机两端的电压为
解得
电动机消耗的电功率为
电动机内阻消耗的电功率为
电动机输出的机械功率为
则电动机正常工作时的效率为
解得
14. 如图所示，矩形虚线区域ABCD所在的空间存在竖直向下的匀强电场，。矩形区域右侧有一沿竖直方向固定的足够长接收屏，接收屏到的距离也为点为虚线的中点。比荷为的带正电粒子从点沿水平方向射入电场，粒子的初速度大小为，粒子从边射出后到达接收屏的位置到的距离为。已知沿水平方向，忽略粒子的重力。
（1）求粒子从点到接收屏的运动时间；
（2）求电场强度的大小以及粒子在矩形区域的偏移量；
（3）不改变入射点的位置，改变粒子的入射速度大小和方向，结果粒子刚好从点沿与平行的方向离开矩形区域，求粒子的入射速度大小以及速度与水平方向夹角的正切值。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）分析可知粒子在矩形区域中做类平抛运动，离开矩形区域后做匀速直线运动，由于粒子在水平方向不受外力的作用，则粒子在水平方向始终做匀速直线运动，则有
解得
（2）粒子在电场中的运动时间为，加速度为a，粒子离开矩形区域瞬间的速度与水平方向的夹角为，由牛顿第二定律得
粒子在矩形区域中做类平抛运动，则水平方向有
竖直方向的位移为
整理得
粒子离开电场瞬间的竖直速度为
又，且由几何关系得
联立解得
（3）由题意可知，粒子由到做类斜抛运动，竖直向上做匀减速直线运动，水平方向做匀速直线运动，设粒子的速度与水平方向的夹角为。粒子射入电场时水平和竖直方向的速度分别为
则粒子在矩形区域运动的时间为
则粒子在竖直方向上
竖直方向的位移为
联立解得
15. 如图所示，绝缘水平面上固定一光滑绝缘的圆弧轨道BCD，半径，圆心为点与圆心等高，点为轨道的末端，点为圆弧轨道与水平面的切点，与水平面的夹角为。质量为m=0.4kg、电荷量为的带负电滑块静止在点，，滑块与水平面间的动摩擦因数为。某时刻在整个空间加上水平向右电场强度大小为的匀强电场，经过一段时间滑块从点离开圆弧轨道。滑块可视为质点，重力加速度取，规定点电势为零。求：
（1）滑块在圆轨道上电势能的最小值；
（2）滑块从运动到点时对圆弧轨道的压力大小；
（3）滑块从点抛出后运动到最高点时到点的水平距离。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）题意知滑块带负电，则滑块在电势高处的电势能小，由图可知滑块在点的电势最高，则滑块在点的电势能最小
两点的电势差为
又
解得
滑块最小的电势能为
代人数据解得
（2）滑块所受的电场力大小为
摩擦力大小为
滑块在段做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得
解得
由位移公式
滑块在点的速度为
代入数据解得
由牛顿第二定律得
整理得
解得
由牛顿第三定律得滑块在点对轨道的压力大小为；
（3）滑块由到的过程，由动能定理得
解得
滑块离开点后做匀减速直线运动，竖直方向分速度为
水平方向分速度为
由速度公式得
则由
解得