2023-2024学年上海市杨浦区高二（下）期末物理模拟练习试卷

这是一份2023-2024学年上海市杨浦区高二（下）期末物理模拟练习试卷，共14页。试卷主要包含了电荷，动物世界里的趣味物理，光的现象及应用，弹簧，磁场的作用等内容，欢迎下载使用。
1．我们把最小电荷量叫做元电荷，用符号e表示，通常e取1.6×10﹣19C。静电力常量为k。
（1）电容器能存储和释放电荷。用图（a）电路对电容器进行充放电实验，充电时应将单刀双掷开关S置于接线柱 。改变电路中电阻R的阻值对该电容器进行两次充电，对应电容器的电荷量q随时间t变化的q﹣t曲线分别如图（b）中①、②所示。对应快速充电过程的是图线 ，对应电阻R阻值较小的是图线 。
（2）电荷定向移动产生电流，电阻反映了导体对电流的阻碍作用。请在所给的实验器材图上补上合适的连线，完成“用伏安法测量待测细铁丝的电阻”的电路图。
（3）氢原子由带正电的原子核和核外带负电的电子组成。电子在原子核对其库仑力作用下绕核做匀速圆周运动，与卫星在行星的万有引力作用下绕行星的圆周运动规律类似。若电子绕氢原子核做匀速圆周运动的半径为a，则：
①电子的运动周期 ；
A.T∝
B.T∝a2
C.T∝
D.T∝
②设无穷远处电势为零，类比地球和物体间的万有引力而具有的引力势能，电子运动的轨道半径从a变化到b（b＞a），电子电势能的变化量ΔEp 。
A.
B.
C.
D.
二、动物世界里的趣味物理
2．“洞天察地，万物之理”，我们生活在物理的世界里，很多现象背后都蕴含着丰富的物理知识。请尝试运用学过的物理知识来解释下面这些动物世界里的有趣现象。
（1）有一种小虫能用坚硬的背部和地面碰撞，使身体竖直离地弹起，将身体内积蓄的能量转化为机械能。已知小虫质量为m，其猛然收缩体内背纵肌，使重心迅速下降d，与地面碰撞后离地最大高度为h，且d≪h。重力加速度为g，小虫 。
A.离地弹起时动能为mgh
B.体内积蓄的能量为mgd
C.与地面碰撞的作用力大于mg
D.与地面碰撞的作用力小于mg
（2）小薛同学养了一只很调皮的小花猫。有一天他观察到猫在花园里竖直起跳。小猫先自下而上、再自上而下地两次经过一楼书房窗户的上、下边沿，猫经过窗户的总时间为0.60s，窗户高度为1.2m。则猫在下降过程中经过窗户的平均速率 m/s，猫上升的最高点到窗户上边沿的高度差Δh＝ m。（结果均保留2位有效数字）
（3）如图，一质量为8kg的猴子在空中抓着一根绳子沿绳向上爬，绳子的另一端牢牢系在一个质量为12kg的箱子上，绳子质量不计，绳子与树干间摩擦不计。如果猴子能将箱子提离地面，设猴子的最小加速度为a1。一段时间后猴子体力不支，只能停止上爬而抓住绳子不放，设猴子的加速度为a2，则 。
A.a1、a2均竖直向下，|a1：a2|＝2：3
B.a1、a2均竖直向上，|a1：a2|＝5：2
C.a1竖直向上，a2竖直向下，|a1：a2|＝2：5
D.a1竖直向下，a2竖直向上，|a1：a2|＝3：2
（4）（计算）研究表明侏罗纪时代的一种恐龙——暴龙的前肢特别短小，后肢长而强壮，善于奔跑，但快速奔跑时可能有栽倒的危险，它的前肢太短无法帮助它缓冲重心的下落。假设一只暴龙质量为m，在水平奔跑时突然栽倒，身体撞击地面前重心下落h，身体和地面撞击过程用时为t，在它和地面撞击期间身体同时在地面上滑行，地面和暴龙身体间的动摩擦因数为μ。重力加速度为g。求暴龙和地面撞击期间，暴龙在地面上滑行的水平加速度大小。
三、光的现象及应用
3．人类对光的研究可以追溯到公元前1000多年，现代科技发展使人类对光现象的理解和应用不断深入。
（1）如图1所示，飞船A向正对自己飞来的飞船B发出一束激光，同时飞船C正向远方飞去，在同一参照系中测得的飞船A、B、C的速率已在图中标出。
①设飞船A、B、C测得的激光速率分别为vA、vB、vC，则 。
A.vA＞vB
B.vA＜vB
C.vA＝vB
D.vB＞vC
E.vB＜vC
F.vB＝vC
G.vA＞vC
H.vA＜vC
I.vA＝vC
②飞船B中的时钟记录飞船B中的宇航员锻炼了5min，在飞船A中观测该宇航员的锻炼时长为tA，则 。
A.tA＞5min
B.tA＝5min
C.tA＜5min
（2）1950年，艾森用空腔共振法来测量光速。实验中将微波输入圆柱形的空腔中，发生共振时空腔的圆周长与微波波长成正比，比例系数为k。已知空腔直径为d，发生共振时测得微波频率为f，则光速c＝ 。
（3）直角棱镜的横截面如图2所示，图中∠A＝90°，∠B＝30°，AC边长为10cm。截面内一细束单色光线从棱镜AC边中点垂直射入，在BC边未观察到光线射出，在AB边观察到有光线射出，则光线在AB边的出射点到B点的距离为 cm。此棱镜的折射率n的取值范围为 。
（4）海浪以5.00m/s的速率与海岸线成50.0°角的方向涌向海滩，离岸边一定距离处海水深度突然变浅，导致海水在该处的速率减小为3.50m/s，传播方向也发生变化，如图3所示。
①该现象为波的 。
A.反射
B.折射
C.干涉
D.衍射
②（简答）将该现象与光现象进行类比，分析并求出接近海岸处海浪运动方向与海岸线的夹角。（结果保留3位有效数字）
四、弹簧
4．弹簧是一种利用弹性来工作的机械零件，在科技生产和日常生活中有很多用处。
（1）一个连续的正弦纵波由装在一根非常长的弹簧的一端的振源沿弹簧发出，波源频率为20Hz，弹簧上任一质点的振幅为0.45cm，任何时刻相邻两个质点分布最密的位置间距离为24cm。则该纵波的波速为 m/s，弹簧上任一质点经过0.9cm的路程需用时 s。
（2）某同学准备自制一个弹簧秤，他把弹簧上端悬挂在一固定力传感器上（力传感器测量方向已调整至竖直）。未悬挂重物前用刻度尺测得弹簧自然下垂的长度为5.00cm，力传感器读数为0.196N。在弹簧下端悬挂不同质量的重物，待稳定后用刻度尺测量弹簧的长度L，并记录相应的力传感器读数F。
①请根据F﹣L图中的数据点完成F﹣L图线；
②该弹簧的劲度系数k＝ N/m；（结果保留3位有效数字）
③用该弹簧秤测量一重物，力传感器读数为3.00N，则重物的质量m＝ kg。（结果保留3位有效数字）
（3）用图示装置验证动量守恒定律。固定在水平桌面上、内壁光滑的直玻璃管内有一压紧的弹簧，此时弹簧长度为L，其右侧放置一小球A。右端管口放置一小球B，将弹簧释放后球A向右运动，与弹簧分离，与球B发生碰撞后两球从管口飞出。图中O点是小球从管口飞出点在水平地面上的垂直投影，xA是球A落地点，xB是球B落地点。测量O、xA两点间距离为xA，O、xB两点间距离为xB，管口到地面的高度为h。重力加速度为g。
①球A、球B在空中飞行时间 。
A.相同
B.不同
②球B出管口的初速度vB＝ ；（将两球视作质点）
③（不定项选择）撤去放置在管口的球B，将弹簧压紧到长度仍为L，右侧放置球A，将弹簧释放，球A匕出管口后落地，落地点为P（图中未标出）。为验证动量守恒定律，还需要测量的物理量有 ；
A.球A的质量mA
B.球B的质量mB
C.弹簧的原长L0
D.OP两点间距离xP
④若两球相碰前后的动量守恒，其表达式应满足 （用本题中测量的物理量符号表示）。
五、磁场的作用
5．近期太阳耀斑喷发高能粒子并产生辐射，在我国高纬度地区都观测到了美丽的极光，极光现象的产生与带电粒子在磁场中的运动有关。
（1）地球上某地区的地磁场方向水平且指向正北方，通以恒定电流的长直导线水平放置在该地区，测得导线正上方某处磁感应强度恰好为零。该导线 。
A.南北向放置，电流方向由南向北
B.南北向放置，电流方向由北向南
C.东西向放置，电流方向由东向西
D.东西向放置，电流方向由西向东
（2）一有界匀强磁场区域如图1所示，质量为m、电阻为R、半径为r的圆形线圈一半在磁场内，一半在磁场外。t＝0时磁感应强度大小为B0，以后均匀减小至零，其随时间的变化率为一常数k。线圈中产生感应电流，在磁场力作用下运动，不计重力影响。则t＝0时线圈的加速度a大小为 。线圈做匀速直线运动时回路中的电功率P可能为 。
（3）如图2，阴极射线管内有一束电子沿水平方向从左向右运动，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。其中一个电子的动量大小为p。已知电子电量为e，电子质量为m。不计重力影响。
①该电子在磁场中的偏转方向为 ；
②（计算）求该电子在磁场中运动的加速度大小；
③（计算）测得该电子穿出射线管时末速度方向与进入管内的初速度方向夹角的正弦值为，求管长L。
2023-2024学年上海市杨浦区高二（下）期末物理模拟练习试卷
参考答案与试题解析
一、电荷
1．我们把最小电荷量叫做元电荷，用符号e表示，通常e取1.6×10﹣19C。静电力常量为k。
（1）电容器能存储和释放电荷。用图（a）电路对电容器进行充放电实验，充电时应将单刀双掷开关S置于接线柱 1 。改变电路中电阻R的阻值对该电容器进行两次充电，对应电容器的电荷量q随时间t变化的q﹣t曲线分别如图（b）中①、②所示。对应快速充电过程的是图线 ① ，对应电阻R阻值较小的是图线 ① 。
（2）电荷定向移动产生电流，电阻反映了导体对电流的阻碍作用。请在所给的实验器材图上补上合适的连线，完成“用伏安法测量待测细铁丝的电阻”的电路图。
（3）氢原子由带正电的原子核和核外带负电的电子组成。电子在原子核对其库仑力作用下绕核做匀速圆周运动，与卫星在行星的万有引力作用下绕行星的圆周运动规律类似。若电子绕氢原子核做匀速圆周运动的半径为a，则：
①电子的运动周期 D ；
A.T∝
B.T∝a2
C.T∝
D.T∝
②设无穷远处电势为零，类比地球和物体间的万有引力而具有的引力势能，电子运动的轨道半径从a变化到b（b＞a），电子电势能的变化量ΔEp B 。
A.
B.
C.
D.
【答案】（1）1，①，①；（2）作出的电路图如上图所示；（3）①D；②B。
二、动物世界里的趣味物理
2．“洞天察地，万物之理”，我们生活在物理的世界里，很多现象背后都蕴含着丰富的物理知识。请尝试运用学过的物理知识来解释下面这些动物世界里的有趣现象。
（1）有一种小虫能用坚硬的背部和地面碰撞，使身体竖直离地弹起，将身体内积蓄的能量转化为机械能。已知小虫质量为m，其猛然收缩体内背纵肌，使重心迅速下降d，与地面碰撞后离地最大高度为h，且d≪h。重力加速度为g，小虫 AC 。
A.离地弹起时动能为mgh
B.体内积蓄的能量为mgd
C.与地面碰撞的作用力大于mg
D.与地面碰撞的作用力小于mg
（2）小薛同学养了一只很调皮的小花猫。有一天他观察到猫在花园里竖直起跳。小猫先自下而上、再自上而下地两次经过一楼书房窗户的上、下边沿，猫经过窗户的总时间为0.60s，窗户高度为1.2m。则猫在下降过程中经过窗户的平均速率 4.0 m/s，猫上升的最高点到窗户上边沿的高度差Δh＝ 0.31 m。（结果均保留2位有效数字）
（3）如图，一质量为8kg的猴子在空中抓着一根绳子沿绳向上爬，绳子的另一端牢牢系在一个质量为12kg的箱子上，绳子质量不计，绳子与树干间摩擦不计。如果猴子能将箱子提离地面，设猴子的最小加速度为a1。一段时间后猴子体力不支，只能停止上爬而抓住绳子不放，设猴子的加速度为a2，则 B 。
A.a1、a2均竖直向下，|a1：a2|＝2：3
B.a1、a2均竖直向上，|a1：a2|＝5：2
C.a1竖直向上，a2竖直向下，|a1：a2|＝2：5
D.a1竖直向下，a2竖直向上，|a1：a2|＝3：2
（4）（计算）研究表明侏罗纪时代的一种恐龙——暴龙的前肢特别短小，后肢长而强壮，善于奔跑，但快速奔跑时可能有栽倒的危险，它的前肢太短无法帮助它缓冲重心的下落。假设一只暴龙质量为m，在水平奔跑时突然栽倒，身体撞击地面前重心下落h，身体和地面撞击过程用时为t，在它和地面撞击期间身体同时在地面上滑行，地面和暴龙身体间的动摩擦因数为μ。重力加速度为g。求暴龙和地面撞击期间，暴龙在地面上滑行的水平加速度大小。
【答案】（1）AC；（2）4.0，0.31；（3）B；（4）加速度大小为μ（g）。
三、光的现象及应用
3．人类对光的研究可以追溯到公元前1000多年，现代科技发展使人类对光现象的理解和应用不断深入。
（1）如图1所示，飞船A向正对自己飞来的飞船B发出一束激光，同时飞船C正向远方飞去，在同一参照系中测得的飞船A、B、C的速率已在图中标出。
①设飞船A、B、C测得的激光速率分别为vA、vB、vC，则 CFI 。
A.vA＞vB
B.vA＜vB
C.vA＝vB
D.vB＞vC
E.vB＜vC
F.vB＝vC
G.vA＞vC
H.vA＜vC
I.vA＝vC
②飞船B中的时钟记录飞船B中的宇航员锻炼了5min，在飞船A中观测该宇航员的锻炼时长为tA，则 A 。
A.tA＞5min
B.tA＝5min
C.tA＜5min
（2）1950年，艾森用空腔共振法来测量光速。实验中将微波输入圆柱形的空腔中，发生共振时空腔的圆周长与微波波长成正比，比例系数为k。已知空腔直径为d，发生共振时测得微波频率为f，则光速c＝ 。
（3）直角棱镜的横截面如图2所示，图中∠A＝90°，∠B＝30°，AC边长为10cm。截面内一细束单色光线从棱镜AC边中点垂直射入，在BC边未观察到光线射出，在AB边观察到有光线射出，则光线在AB边的出射点到B点的距离为 cm。此棱镜的折射率n的取值范围为 n＜2 。
（4）海浪以5.00m/s的速率与海岸线成50.0°角的方向涌向海滩，离岸边一定距离处海水深度突然变浅，导致海水在该处的速率减小为3.50m/s，传播方向也发生变化，如图3所示。
①该现象为波的 B 。
A.反射
B.折射
C.干涉
D.衍射
②（简答）将该现象与光现象进行类比，分析并求出接近海岸处海浪运动方向与海岸线的夹角。（结果保留3位有效数字）
【答案】（1）CFI；A；（2）；（3）、n＜2；（4）①B；②求出接近海岸处海浪运动方向与海岸线的夹角63.5°。
四、弹簧
4．弹簧是一种利用弹性来工作的机械零件，在科技生产和日常生活中有很多用处。
（1）一个连续的正弦纵波由装在一根非常长的弹簧的一端的振源沿弹簧发出，波源频率为20Hz，弹簧上任一质点的振幅为0.45cm，任何时刻相邻两个质点分布最密的位置间距离为24cm。则该纵波的波速为 4.8 m/s，弹簧上任一质点经过0.9cm的路程需用时 0.025 s。
（2）某同学准备自制一个弹簧秤，他把弹簧上端悬挂在一固定力传感器上（力传感器测量方向已调整至竖直）。未悬挂重物前用刻度尺测得弹簧自然下垂的长度为5.00cm，力传感器读数为0.196N。在弹簧下端悬挂不同质量的重物，待稳定后用刻度尺测量弹簧的长度L，并记录相应的力传感器读数F。
①请根据F﹣L图中的数据点完成F﹣L图线；
②该弹簧的劲度系数k＝ 120 N/m；（结果保留3位有效数字）
③用该弹簧秤测量一重物，力传感器读数为3.00N，则重物的质量m＝ 0.286 kg。（结果保留3位有效数字）
（3）用图示装置验证动量守恒定律。固定在水平桌面上、内壁光滑的直玻璃管内有一压紧的弹簧，此时弹簧长度为L，其右侧放置一小球A。右端管口放置一小球B，将弹簧释放后球A向右运动，与弹簧分离，与球B发生碰撞后两球从管口飞出。图中O点是小球从管口飞出点在水平地面上的垂直投影，xA是球A落地点，xB是球B落地点。测量O、xA两点间距离为xA，O、xB两点间距离为xB，管口到地面的高度为h。重力加速度为g。
①球A、球B在空中飞行时间 A 。
A.相同
B.不同
②球B出管口的初速度vB＝ xB ；（将两球视作质点）
③（不定项选择）撤去放置在管口的球B，将弹簧压紧到长度仍为L，右侧放置球A，将弹簧释放，球A匕出管口后落地，落地点为P（图中未标出）。为验证动量守恒定律，还需要测量的物理量有 ABD ；
A.球A的质量mA
B.球B的质量mB
C.弹簧的原长L0
D.OP两点间距离xP
④若两球相碰前后的动量守恒，其表达式应满足 mAxP＝mAxA+mBxB （用本题中测量的物理量符号表示）。
【答案】（1）4.8，0.025；（2）①作出的图像如上图所示；②120；③0.286；（3）①A；②xB；③ABD；④mAxP＝mAxA+mBxB。
五、磁场的作用
5．近期太阳耀斑喷发高能粒子并产生辐射，在我国高纬度地区都观测到了美丽的极光，极光现象的产生与带电粒子在磁场中的运动有关。
（1）地球上某地区的地磁场方向水平且指向正北方，通以恒定电流的长直导线水平放置在该地区，测得导线正上方某处磁感应强度恰好为零。该导线 D 。
A.南北向放置，电流方向由南向北
B.南北向放置，电流方向由北向南
C.东西向放置，电流方向由东向西
D.东西向放置，电流方向由西向东
（2）一有界匀强磁场区域如图1所示，质量为m、电阻为R、半径为r的圆形线圈一半在磁场内，一半在磁场外。t＝0时磁感应强度大小为B0，以后均匀减小至零，其随时间的变化率为一常数k。线圈中产生感应电流，在磁场力作用下运动，不计重力影响。则t＝0时线圈的加速度a大小为 。线圈做匀速直线运动时回路中的电功率P可能为 或0 。
（3）如图2，阴极射线管内有一束电子沿水平方向从左向右运动，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。其中一个电子的动量大小为p。已知电子电量为e，电子质量为m。不计重力影响。
①该电子在磁场中的偏转方向为 竖直向上 ；
②（计算）求该电子在磁场中运动的加速度大小；
③（计算）测得该电子穿出射线管时末速度方向与进入管内的初速度方向夹角的正弦值为，求管长L。
【答案】（1）C；（2）；0或；（3）①竖直向上；②该电子在磁场中运动的加速度大小为；③管长为。
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