湖北省恩施土家族苗族自治州高中教学联盟2023-2024学年高二上学期1月期末考试物理Word版含解析.docx

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恩施州高中教育联盟2023年秋季学期高二年级期末考试物理试卷考试满分：100分考试用时：75分钟注意事项：1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。2．回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上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、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10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.下列说法正确的是（　　）A.根据公式可知，当两个电荷之间的距离趋近于零时库仑力变得无限大B.电动势在数值上等于非静电力在电源内把的电子从正极移送到负极所做的功C.由公式可知，若将电荷量为的正电荷，从A点移动到点克服电场力做功，则两点的电势差为D.由可知，磁场中某点磁感应强度与磁场力成正比，与电流元成反比【答案】B【解析】【详解】A．库仑定律适用于点电荷，当两个电荷之间的距离趋近于零时不能再视为点电荷，库仑定律不再适用，此时的库仑力并不是无限大，故A错误；B．电动势在数值上等于非静电力在电源内把的电子从正极移送到负极所做的功，故B正确；C．由公式可知，若将电荷量为的正电荷，从A点移动到B点克服电场力做功1J，则A、B两点的电势差为，故C错误；D．磁场中某点磁感应强度由磁场本身决定，与磁场力和电流元无关，故D错误。故选B。 2.2020年2月，中国科学家通过冷冻电镜捕捉到新冠病毒表面S蛋白与人体细胞表面ACE2蛋白的结合过程，首次揭开了新冠病毒入侵人体的神秘面纱。电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分，在电子显微镜中电子束相当于光束，通过由电场或磁场构成的电子透镜实现会聚或发散作用，其中的一种电子透镜的电场分布如图所示，其中虚线为等势面，相邻等势面间电势差相等。一电子仅在电场力作用下运动，其轨迹如图中实线所示，a、b、c是轨迹上的三点，则下列说法正确的是（）A.a点的电势高于b点的电势B.a点的电场强度大于c点的电场强度C.电子经过b点时的速度大于经过a点时的速度D.电子在a点的电势能小于在c点的电势能【答案】C【解析】【详解】A．由电场线与等势面处处垂直和电子运动轨迹的弯曲方向可知，若电子从a点运动到b点，电场力做正功，则电子在a点时电势能大于其在b点的电势能；若电子从b点运动到a点，电场力做负功，则电子在a点时电势能依然大于其在b点的电势能。由于电子带负电，故a点的电势低于b点的电势，故A错误；B．根据等差等势面的疏密可表示场强大小，由于a点等差等势面比c点稀疏，则a点的电场强度小于c点的电场强度，故B错误；C．电子只在电场力作用下运动，其动能和电势能之和不变，又因为电子在a点时电势能大于其在b点的电势能，故其在a点时动能小于其在b点的动能，经过a点时速度小于经过b点速度，故C正确。D．由相邻等势面间电势差相等，a点的电势低于b点的电势可得出电子在电势低的地方电势能大，在电势高的地方电势能小，故电子在a点的电势能大于在c点的电势能，故D错误。故选C。3. 特高压直流输电是国家重点能源工程，图为特高压直流输电塔仰视图，两根等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流和三点连线与两根导线等高并垂直，点位于两根导线间的中点，两点与点距离相等，d点位于点正下方。不考虑地磁场的影响，则（）A.a点处的磁感应强度方向竖直向上B.b点处的磁感应强度大小为零C.c点处的磁感应强度方向竖直向上D.d点处的磁感应强度大小为零【答案】C【解析】【详解】A．由安培定则可知，两电流产生的磁场在a处都是竖直向下，则两电流的合磁场在a处方向竖直向下，故A错误；B．根据安培定则可知，电流I1产生的磁场在b处方向竖直向上，电流I2产生的磁场在b处的磁感应强度方向竖直向下，由于，可知电流I1在b处产生的磁感应强度大，则两电流在b点的合磁场的磁感应强度不为0，故B错误；C．由安培定则可知，两电流产生的磁场在c处都是竖直向上，则两电流的合磁场在c处方向竖直向上，故C正确；D．两电流分别在d处产生的磁场大小不相等，方向不共线，根据矢量的合成知d点处的磁场磁感应强度不为零，故D错误。故选C。4.2023年10月26日，中国自主研发的神舟十七号载人飞船发射成功，并实现与中国空间站的快速对接。假设空间站在地球航天发射基地上方某高度的圆形轨道上运行。下列说法正确的是（） A.神舟十七号的发射速度小于空间站的运行速度B.神舟十七号在对接轨道上的运行周期小于空间站的运行周期C.对接时，神舟十七号的加速度小于空间站的加速度D.为了实现对接，神舟十七号应在对接时点火减速【答案】B【解析】【详解】A．神舟十七号的发射过程需要克服地球引力及空气阻力做功，由动能定理可知神舟十七号的发射速度大于空间站的运行速度，故A错误；B．神舟十七号在对接轨道上的半长轴小于空间站轨道的半长轴，由开普勒第三定律可知神舟十七号在对接轨道上的运行周期小于空间站的运行周期，故B正确；C．由可得对接时，神舟十七号与空间站到地心的距离相等，所以神舟十七号的加速度等于空间站的加速度，故C错误；D．对接前，神舟十七号轨道半径小于空间站的轨道半径，神舟十七号要想与空间站对接，需获得能量突破地球万有引力的束缚、向高轨道运行，根据卫星变轨原理，可知神舟十七号需要加速变轨才能实现对接，故D错误。故选B。5.如图，边长均为a的立方体木块和空心铁块，用长度也为a的细绳连接，悬浮在平静的池中，木块上表面和水面的距离为h。当细绳断裂后，木块与铁块分别竖直向上、向下运动，当木块上表面刚浮出水面时，铁块恰好到达池底。已知木块的质量为m，铁块的质量为M，不计水的阻力，则池深为（）A.B.C.D.【答案】D 【解析】【详解】设铁块下降的高度为H，对于木块和铁块整体由平均动量守恒有化简得则池深为故选D。6.一带正电微粒只在静电力作用下沿轴正方向运动，其电势能随位移变化的关系如图所示，其中段是曲线，段是平行于轴的直线，段是倾斜直线，则下列说法不正确的是（　　）A.段电势逐渐升高B.段电场强度为零C.段微粒做加速度逐渐减小的加速运动D.段的电势沿轴均匀降低【答案】C【解析】【详解】A．微粒的电势能为由于粒子带正电，0~x1段电势能变大，所以电势升高，故A正确，不符题意；B．根据 可知图像的斜率表示电场力大小，反映电场强度的大小，因段斜率为0，则场强为零，故B正确，不符题意；C．由图像的斜率表示电场力大小，反映电场强度的大小，而0~x1段图像斜率变小，场强变小，受力减小，加速度逐渐变小，由于电势能增加，电场力做负功，则粒子做减速运动，即粒子做加速度减小的减速运动，故C错误，符合题意；D．x2到x3，电势能减小，粒子带正电，所以电势沿x轴均匀减小，故D正确，不符题意。故选C。7.某电路图如图所示，电源的电动势，内阻，滑动变阻器的最大阻值为，定值电阻的阻值为，闭合开关，将滑片由端缓慢移至端，则下列说法正确的是（）A.滑动变阻器消耗的最大功率为B.电源的最大输出功率为C.路端电压的最大值为D.电源的最大效率约为【答案】A【解析】【详解】A．滑动变阻器消耗的功率为当时，滑动变阻器消耗的功率最大，为故A正确；B．电源的输出功率为 理论上时电源的输出功率最大，但是大于r，所以外阻越小电源输出功率越大，故当时电源输出功率最大，为故B错误；C．路端电压当最大时路端电压最大，所以当时路端电压的最大值为故C错误；D．电源的效率为当最大时电源的效率最大，所以当时效率的最大值为故D错误。故选A。8.如图所示，两块较大的金属板A、B平行水平放置并与一电源相连，闭合后，两板间有一质量为、带电量为的油滴恰好在点处于静止状态。则下列说法正确的是（　　） A.在仍闭合的情况下，若将A板向下平移一小段位移，则油滴向上加速运动，G中有的电流B.在仍闭合情况下，若将A板向右平移一小段位移，则油滴仍然静止，G中有的电流C.若将断开，且将A板向左平移一小段位移，点电势降低D.若将断开，再将A板向下平移一小段位移，点电势不变【答案】AD【解析】【详解】A．在仍闭合的情况下，若将A板向下平移一小段位移，根据可知电容器电容增大，依题意电容器与电源保持连通状态，极板间电压不变，由可知极板上电荷量增加，电容器处于充电状态，G中有的电流。根据可知极板间匀强电场的场强变大，根据可知油滴所受电场力增大，将向上加速运动。故A正确；B．同理可知，在仍闭合的情况下，若将A板向右平移一小段位移，极板的正对面积减小，电容器电容减小，极板上电荷量减小，电容器处于放电状态，G中有的电流。根据可知极板间匀强电场的场强不变，油滴仍然静止。故B错误；C．若将断开，则极板上电荷量不变，将A板向左平移一小段位移，根据可知电容器电容减小，由可知极板间电压增大，根据可知电场强度增大，P、B间电势差增大，B板接地，点电势升高。故C错误；D．同理可知，若将断开，极板上电荷量不变，根据 可知匀强电场的场强不变，P、B间电势差不变，B板接地，点电势不变。故D正确。故选AD。9.图为由理想变压器、电阻和灯泡组成的电路，电路输入的电压为，电阻的阻值是，小灯泡上标有“”，变压器副线圈回路中接入两个均标有“”的小灯泡，小灯泡均正常发光。下列说法中正确的是（）A.理想变压器的原、副线圈匝数比为B.电路输入的电压C.通过电阻的电流是D.电阻的功率为【答案】AB【解析】【详解】A．原线圈与L1并联，由小灯泡L1、L2均正常发光，可得U1=3V，U2=6V+6V=12V理想变压器的原、副线圈匝数比为n1:n2=U1:U2=1:4故A正确；C．由原、副线圈的功率相等，即P1=P2=2×3W=6W可得P1=U1I1解得I1=2A小灯泡L1中的电流A通过电阻R的电流是 =I1+IL1=3.0A故C错误；D．电阻R的功率为W故D错误；B．电阻R的两端电压V电路输入的电压V故B正确。故选AB。10.如图所示，和为间距、水平放置的平行金属导轨，导轨间分布着方向竖直向下、大小为的匀强磁场，之间接有电动势、内阻的电源以及的定值电阻，质量的导体棒跨放在导轨上并与导轨接触良好，在导体棒的中点用轻绳经定滑轮悬挂质量的物块，闭合开关，导体棒恰好保持静止。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小，不计其它电阻。下列说法正确的是（　　）A.流过导体棒的电流为B.若磁感应强度的大小不变，方向改为水平向左，导体棒的加速度大小为C.导体棒与导轨间的动摩擦因数为0.2D.若磁感应强度的大小和方向未知，要使导体棒静止，所加匀强磁场磁感应强度的最小值为【答案】BD 【解析】【详解】A．根据闭合电路欧姆定律，流过导体棒的电流为故A错误；C．导体棒受到的安培力为F=BIL=2N根据左手定则可知，导体棒受到的安培力向左，导体棒恰好保持静止，有F+f=m2g导体棒与导轨间的摩擦力为f=μm1g导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ=0.5故C错误；B．若磁感应强度的大小不变，方向改为水平向左，导体棒受到的摩擦力为对导体棒、物块整体有导体棒的加速度大小为故B正确；D．对导体棒受力分析，如图竖直方向有 水平方向有导体棒与导轨的摩擦力为联立，解得其中当时，导体棒受到的安培力最小，有解得故D正确。故选BD。二、实验题（共18分）11.利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验。（1）为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的_______。A．速度变化量与高度变化量 B．速度变化量与势能变化量C．动能变化量与势能变化量（2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点，测得它们到起始点的距离分别为。已知当地重力加速度为，打点计时器打点的周期为，设重物的质量为，从打点到打点的过程中，重物的重力势能变化量_______，动能变化量_______。（3）请提出一条减小实验误差的方法______________。【答案】①.C②.③.④.用体积小，质量大的重物进行实验【解析】【详解】（1）[1]验证机械能守恒定律原理是看减少的重力势能和增加的动能是否相等，所以需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量与势能变化量，C正确。故选C。（2）[2]从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量；[3]B点的速度，动能变化量为（3）[4]选用体积小，质量大的重物进行实验。12.某物理兴趣小组要测量一电池组的电动势和内阻，实验室提供下列仪器：A．电池组（电动势约为，内阻约为）B．电压表V（量程为，内阻约为）C．电流表A（量程为，内阻）D．定值电阻E．电阻箱 F．滑动变阻器G．导线及开关（1）同学们根据提供的器材，设计了如图甲所示的（a）、（b）两种测量电路，经讨论后认为_______测量电路更合理。[填“（a）”或“（b）”]（2）按照电路设计连接好电路后进行实验，调节电阻箱，记录下各仪器的读数。若某次实验时电阻箱旋钮及电流表指针如图乙所示，则此时电阻箱的阻值为_______，通过电阻箱的电流大小为_______。（3）将测量数据的单位统一成国际单位，根据记录数据作出如图丙所示的图像，若测得图线纵轴截距为12.9，图线斜率为0.91，则电池组电动势_______，内阻_______。（结果均保留到小数点后一位）（4）误差分析：（b）测量电路设计方案及上述数据处理方法使电源电动势测量值_______（选填“偏大”“偏小”或“不受影响”）。【答案】①.b②.875③.3.6④.3.3⑤.10.2⑥.不受影响【解析】【详解】（1）[1]电动势约为3V，而电压表V的为量程0～15V，因电压表量程过大，故不可以选用电压表来测量电路两端电压，所以电路图a不合理；可选用电阻箱与电流表进行测量，电阻箱R1的最大阻值为，电路的最小电流约为3mA，而电流表A的量程为0～2mA，故电流表的量程过小，需将电流表并联定值电阻R0来扩大其量程，故合理的电路图为b。（2）[2]由图乙电阻箱旋钮可知此时电阻箱的阻值为[3]由图乙电流表指针可知通过电流表的电流为1.2mA，通过电阻箱的电流大小为（3）[4][5]根据实验原理可得 解得由于图像是一直线，所以纵坐标为，斜率为截距为解得，（4）[6]（b）测量电路设计方案不存在电表的分流或分压，上述数据处理方法能有效的减小偶然误差，故电源电动势测量值不受影响。三、计算题（共42分）13.如图所示，间距为的水平传送带以的速度顺时针匀速转动，在传送带的左端A点轻放一质量的有颜色小物块，当小物块与传送带共速时因某种原因传送带突然停止运动，最终物块恰好到达传送带的右端点，重力加速度。则：（1）物块与传送带间动摩擦因数为多少？（2）物块在传送带上留下的划痕为多少？（3）物块与传送带因摩擦产生的热量为多少？【答案】（1）0.25；（2）5m；（3）125J【解析】【详解】（1）小物块先做匀加速运动，再做匀减速运动，小物块与传送带共速的时间为t，则有解得对小物块由运动公式可得 解得设小物块与传送带的动摩擦因数为，则有解得（2）小物块匀加速运动阶段与传送带的相对位移小物块匀减速运动阶段与传送带的相对位移因为匀加速阶段和匀减速阶段是重复的划痕，故物块在传送带上留下的划痕为（3）小物块与传送带的相对路程则有功能关系可得物块与传送带因摩擦产生的热量为解得14.世界首条高温超导高速磁悬浮样车在中国下线，我国技术已达世界领先水平。超导磁悬浮列车可以简化为如图所示模型：在水平面上固定两根相距的平行直导轨，导轨间有大小均为，宽度都为的匀强磁场，相邻磁场区域的磁场方向相反。整个磁场以速度水平向右匀速运动，边长为的单匝正方形线圈悬浮在导轨上方，在磁场力作用下向右运动，并逐渐达到最大速度。匀速运动一段时间后超导磁悬浮列车开始制动，所有磁场立即静止，经位移停下来。设线圈的电阻为，质量为，运动过程中受到的阻力大小恒为。求：（1）线圈运动的最大速度（提示：动生电动势的切割速度为。）；（2）制动过程线圈产生的焦耳热； （3）从开始制动到停下来所用的时间。【答案】（1）；（2）475J；（3）45s【解析】【详解】（1）线圈达到最大速度时，产生的电动势回路中电流整个线圈受到的安培力速度最大时，线圈受到的安培力与阻力相等，则有解得代入数据得（2）线圈制动过程，有动能定理有由功能关系得解得制动过程线圈产生的焦耳热代入数据解得 （3）以向右方向为正方向，减速过程若安培阻力的平均值为，由动量定理有又，，解得从开始制动到停下来所用的时间代入数据得15.如图所示，平面直角坐标系的区域内，在和轴正半轴间，有垂直坐标平面向外的匀强磁场和沿轴正方向的匀强电场，匀强电场的电场强度大小为；在轴正半轴下方有沿轴正方向的匀强电场，其电场强度的大小为。在轴上坐标为的点，沿轴正向抛出一个带正电的小球，小球从坐标为的点进入正交的电磁场中做匀速圆周运动，并以垂直轴的方向进入轴下方的电场中，不计空气阻力，不计球的大小，重力加速度为，求：（1）小球从点射出的初速度大小；（2）匀强磁场磁感应强度大小；（3）小球在轴下方运动时，离轴的最大距离及第4次经过轴时的位置到坐标原点的距离。【答案】（1）；（2）；（3），【解析】【详解】（1）设小球从M点抛出的初速度大小为，则 ，解得（2）设小球进入正交电磁场时的速度为，根据动能定理有解得设速度与水平方向的夹角为，则解得=60°设小球在正交电磁场中做圆周运动的半径为R，根据题意及几何关系有，根据牛顿第二定律解得（3）小球第一次经过x轴时的位置D的横坐标为小球第一次进入x轴下方的电场时做类竖直上抛运动，加速度大小为方向竖直向上，小球第一次离开x轴的最远距离为作出带电小球从Р点抛出后的运动轨迹如图所示 由对称性可知，小球第4次经过x轴的位置N到坐标原点О的距离为