湖南省岳阳市教研联盟2022-2023学年高二物理上学期期中联考试题（Word版带解析）

岳阳教研联盟2021级高二期中联考联评物理注意事项：1．答卷前，考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的姓名、考生号填写在答题卡上。并在答题卡相应位置贴上条形码。2．作答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡对应题目选项的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。答案不能答在试卷上。3．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答（作图），答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新答案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答无效。4．考生必须保持答题卡的整洁。考试结束后，将试卷和答题卡一并交回。一、选择题（本题共10小题，共44分；1~6题，每小题4分，只有一个选项符合题目要求；7~10题，每小题5分，有多个选项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，不选或有选错的得0分）1.关于作用力与反作用力关系，下列说法正确的是（　　）A.当作用力做正功时，反作用力一定做负功B当作用力不做功时，反作用力也不做功C.作用力与反作用力相同D.作用力与反作用力的冲量大小相等、方向相反【答案】D【解析】【详解】AB．作用力和反作用力虽说大小相等，方向相反，但分别作用在两个物体上，各自获得不同的效果（形变、位移、加速度等），故按功的定义，作用力与反作用力的功没有必然的联系，故AB错误；CD．因作用力与反作用力具有“同时、等大、反向”的特点，作用力与反作用力方向不同，故对应的冲量等大反向，故C错误，D正确。故选D。2.如图所示，a为在地球赤道表面随地球一起自转的物体，b为绕地球做匀速圆周运动的近地卫星，轨道半径可近似为地球半径。假设a与b质量相同，地球可看作质量分布均匀的球体，比较物体a和卫星b（　　） A.角速度大小近似相等B.线速度大小近似相等C.向心加速度大小近似相等D.所受地球引力大小近似相等【答案】D【解析】【详解】B．由可得近地卫星的半径小于同步卫星，则近地卫星的线速度大于同步卫星；同步卫星与地球自转角速度相同，半径大于地球半径，同步卫星线速度大于a的线速度，则近地卫星线速度大于a的线速度，故B不符合题意；A．近地卫星线速度大于a的线速度，半径近似相等，由可知近地卫星角速度大于a的角速度，故A不符合题意；C．近地卫星线速度大于a的线速度，半径近似相等，由可知近地卫星向心加速度大小大于a的向心加速度大小，故C不符合题意；D．由万有引力公式得a与b质量相同，半径近似相等，a与b所受地球引力大小近似相等，故D符合题意。故选。3.如图所示，以点电荷为球心画出两个球面1和2，半径分别为和，a点位于球 面1上，b点位于球面2上。下列说法正确的是（　　）A.a点电势高于b点电势B.a、b两点场强比为C.穿过球面l的电场线总条数比穿过球面2的多D.将带正电的点电荷q从a点移动到b电势能减小【答案】B【解析】【详解】A．点电荷的电场线指向点电荷，电势沿电场线方向降低，则a点电势低于b点电势，故A错误；B．根据点电荷产生的电场公式则a、b两点场强比为故B正确；C．穿过任何一个球面的电场线总条数相同，故C错误；D．将带正电的点电荷q从a点移动到b，电势升高，电势能增加，故D错误。故选B。4.研究平抛运动的实验装置如图所示。某同学设想在小球下落的空间中选取三个竖直平面1、2、3，平面与斜槽所在的平面垂直。小球从斜槽末端水平飞出，运动轨迹与平面1、2、3的交点依次为A、B、C。小球由A运动到B，竖直位移为，动能的变化量为，动量的变化量为；小球由B运动到C，竖直位移为，动能的变化量为，动量的变化量为。忽略空气阻力的影响，若y1=y2，则下列关系式正确的是（　　） A.B.C.D.【答案】D【解析】【详解】小球做平抛运动，在竖直方向上的运动是自由落体运动，相同时间内的竖直位移越来越大，若，则这两段所用的时间。AB．由动能定理，知得，两段时间内的动能变化量故AB错误；CD．由动量定理，知得，两段时间内的动量变化量故C错误，D正确。故选D。5.如图所示，电源电动势为6.0V，电源内阻为1.0Ω，电路中的电阻为0.5Ω，小型直流电动机M的内阻为0.5Ω，闭合开关S后，电动机转动，理想电流表的示数为1.0A，则以下判断中正确的是（　　）A.电源输出的功率为6WB.电动机的输出功率为5WC.电动机产生的热功率为0.5WD.电源的效率为50%【答案】C 【解析】【详解】ABC．电动机两端的电压电动机的输入功率电动机的热功率电动机的输出功率AB错误，C正确；D．电源的输出功率电源的总功率电源的效率D错误。故选C6.如图所示，粗细均匀、质量分布均匀的细杆，一端悬吊在天花板上，另一端用细绳水平拉着而静止。则悬绳与水平方向的夹角α和细杆与水平方向的夹角β的关系是（　　）A.B.C.D.【答案】D【解析】【详解】对棒受力分析可知，棒受重力G，上端绳的拉力T、水平绳的拉力F，由题意可知棒处于静止状态，所以三个力为共点力，将T和F反向延长与重力交于O点，如图所示 根据几何关系可得因为棒重心在棒的中点，所以有AB=2AO联立可得故选D。7.利用函数图像是一种解决物理问题的常用方法。某物理小组利用传感器探究一玩具车沿某一路段做直线运动的性质，从时刻开始计时得到了的图像。如图所示，由此可知（　　）A.玩具车的初速度B.玩具车的加速度C.时，玩具车的速度D.在内，玩具车的位移【答案】AD【解析】【详解】AB．由题可知，图像对应的函数为 由匀变速直线位移公式得通过比较可得A正确，B错误；C．时，速度C错误；D．在0~6s内，由图可知平均速度对应玩具车的位移D正确。故选AD。8.某同学使用轻弹簧、直尺钢球等制作了一个“竖直加速度测量仪”。如图所示，弹簧上端固定，在弹簧旁沿弹簧长度方向固定一直尺。不挂钢球时，弹簧下端指针位于直尺20cm刻度处；下端悬挂钢球，静止时指针位于直尺40cm刻度处。将直尺不同刻度对应的加速度标在直尺上，就可用此装置直接测量竖直方向的加速度。取竖直向上为正方向，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（）A.30cm刻度对应的加速度为-0.5gB.40cm刻度对应的加速度为gC.50cm刻度对应的加速度为2gD.各刻度对应加速度的值是不均匀的 【答案】A【解析】【分析】由题知，不挂钢球时，弹簧下端指针位于直尺20cm刻度处，则弹簧的原长l0=0.2m；下端悬挂钢球，静止时指针位于直尺40cm刻度处，则根据受力平衡有mg=k(l-l0)可计算出k=【详解】A．由分析可知，在30cm刻度时，有F弹-mg=ma（取竖直向上为正方向）代入数据有a=-0.5gA正确；B．由分析可知，在40cm刻度时，有mg=F弹则40cm刻度对应的加速度为0，B错误；C．由分析可知，在50cm刻度时，有F弹-mg=ma（取竖直向上为正方向）代入数据有a=0.5gC错误；D．设刻度对应值为x，结合分析可知，Dx=（取竖直向上为正方向）经过计算有a=(x>0.2)或a=(x<0.2)根据以上分析，加速度a与刻度对应值为x成线性关系，则各刻度对应加速度值是均匀的，D错误。故选A。9.在图所示的并联电路中，保持通过干路的电流I不变。若增大的阻值，则有（　　） A.和两端的电压U都增大B.通过的电流增大C.并联电路上消耗的总功率增大D.上功率减小，上功率增大【答案】AC【解析】【详解】A．由电阻并联特点可知，R1增大，则电路的总电阻R增大，电流I不变，电压增大，选项A正确；B．因电压U增大，由得I2增大减小，选项B错误；C．因电压U增大，由得总功率P增大，选项C正确；D．因电压U增大，由得上功率P2增大。上功率则有因不知道R1与R2的数值关系，因此不能确定P1的变化趋势，选项D错误。故选AC。10.如图所示，在光滑的水平面上停着一辆质量为M、长为L的平板车，一质量为m 的小孩以水平速度跳上车的左端，然后在车上忽快忽慢地向右奔跑，经过时间t跑到了车的右端，在这段时间t内小车（　　）A.可能有向右的位移B.可能有向左的位移C.位移不可能是0D.位移的大小可能是L【答案】ABD【解析】【详解】设在任意时刻小孩和车的速度分别为v和V，以向右为正方向，由动量守恒定律有mv0=mv+MV在极短时间内有mv0Δt=mvΔt+MVΔt设车前进的距离为x，两边求和得mv0t=m(L+x)+Mx解得讨论：若，则若，则车的位移向右；若，则车的位移向左。其中若，可得结论合理。故选ABD。二、实验题（本题共2小题，共16分） 11.某同学用传感器做“观察电容器的充放电”实验，采用的实验电路如图1所示。（1）将开关先与“l”端闭合，电容器进行___________（选填“充电”或“放电”），稍后再将开关与“2”端闭合。在下列四个图像中，表示以上过程中，通过传感器的电流随时间变化的图像为___________，电容器两极板间的电压随时间变化的图像为___________（填选项对应的字母）。A．B．C．D．（2）该同学用同一电路分别给两个不同的电容器充电，电容器电容，充电时通过传感器的电流随时间变化的图像如图2中①②所示，其中对应电容为C1的电容器充电过程I-t图像的是___________（选填①或②）。【答案】①.充电②.A③.C④.①【解析】【详解】（1）[1]将开关先与“l”端闭合，电容器与电源相连，电容器进行充电；[2]充电电流的方向为从上向下通过电容器，稍后再将开关与“2” 端闭合，电容器放电，放电电流的方向为从下向上通过传感器，放电电流与充电电流方向相反，A正确，B错误。[3]因为充电电流和放电电流都减小，所以电容器两端电压变化越来越缓慢，图像的斜率变小，C正确，D错误。（2）[4]电容器充电过程的I-t图线与坐标轴围成的面积表示充电过程中电容器增加的电荷量。根据可知，用相同的电源充电，U相同，电容为C1的电容器增加的电荷量较少，与坐标轴围成的面积较小，因此图线①与电容为C1的电容器相对应。12.如图1所示，用半径相同的A、B两球的碰撞可以验证“动量守恒定律”。实验时先让质量为的A球从斜槽上某一固定位置C由静止开始滚下，进入水平轨道后，从轨道末端水平抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把质量为的B球放在水平轨道末端，让A球仍从位置C由静止滚下，A球和B球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次。M、P、N为三个落点的平均位置，未放B球时，A球的落点是P点，O点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点，如图2所示。（1）在这个实验中，为了防止A与B碰撞时A球反弹，两个小球的质量应满足___________（选填“>”或“<”）。（2）下列说法中正确的是___________。A．如果小球每次从同一位置由静止释放，每次的落点一定是重合的B．重复操作时发现小球的落点并不重合，说明实验操作中出现了错误C．用半径尽量小的圆把10个落点圈起来，这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置D．仅调节斜槽上固定位置C，它的位置越低，线段OP的长度越大（3）在某次实验中，测量出两个小球的质量、。记录的落点平均位置M、N几乎与OP在同一条直线上，测量出三个落点位置与O点距离OM、OP、ON的长度。在实验误差允许范围内，若满足关系式___________，则可以认为两球碰撞前后在OP方向上的总动量守恒；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足关系式______________________，（用测量的量表示）（4）某同学在做这个实验时，记录下小球三个落点的平均位置M、P、N，如图3 所示。他发现M和N偏离了OP方向。这位同学猜想两小球碰撞前后在OP方向上依然动量守恒，于是他在图3上建立了坐标，并标出它们的坐标分别为M（，）、P（，0）、N（，）。请你写出验证这个猜想的表达式__________________________。【答案】①.>②.C③.④.##⑤.【解析】【详解】（1）[1]根据碰撞的特点可知，为保证A不反弹，两小球质量应满足（2）[2]AB．由于偶然误差的影响，每次碰撞的落点不一定相同，A、B错误；C．用半径尽量小的圆把10个落点圈起来，这个圆的圆心位置可视为小球落点的平均位置，C正确；D．竖直高度越低，水平抛出的速度越小，平抛运动的水平位移就越短，D错误。故选C。（3）[3]若满足动量守恒因为平抛运动中竖直方向高度相同，所以平抛运动时间相同，设时间为t，则可得①[4]若还满足弹性碰撞，则还满足碰撞前后动能相等，即将速度换成位移可得②①②联立也可以写成（4）[5]两小求碰撞前后的水平速度可用平抛的水平位移替代，若Ox方向动量守恒，则有 三、计算题（本题共3小题，共40分）13.某款儿童滑梯如图所示，其滑面可视为与水平地面夹角的平直斜面，滑面顶端距离地面高度。一质量的儿童从滑面顶端由静止开始下滑至底端，已知儿童与滑梯间的动摩擦因数，儿童沿滑面下滑的过程，可以看做质点沿斜面直线运动。已知，，取重力加速度，忽略空气阻力的影响。求：（1）儿童下滑过程中，所受摩擦力的大小f；（2）儿童下滑的整个过程中，重力对其做的功W；（3）儿童下滑至底端时，重力的瞬时功率P。【答案】（1）48N；（2）600J；（3）720W【解析】【详解】（1）儿童下滑过程所受摩擦力为（2）儿童下滑的整个过程重力对其做的功为（3）对下滑过程，由动能定理有解得而在底端重力的瞬时功率为解得14.在“天宫课堂”太空授课活动中，某同学向航天员提问：“空间站飞行时会不会受到阻力，是否达到所需的速率后，就可以不施加动力，而保持速率不变呢？”我国空间站的轨道距地面高度约430km，远在100km的卡门线（外太空与地球大气层的分界线）之上， 但轨道处依然存在非常稀薄的大气。（1）为简化问题，将空间站视为如图所示的圆柱体，其在运行方向的横截面积为S。假定：单位体积内与空间站前端横截面发生碰撞的空气分子个数为n，且速度方向均与横截面垂直；以空间站为参考系，碰撞前后空气分子的平均速率分别为、。若每个空气分子的平均质量为m，不考虑空气分子间的相互作用，求空间站前端受到空气作用力F的大小；（2）假如你是航天员，请从以下两个方面对该同学的问题作答。①维持空间站的运行是否需要施加动力；②若一直不施加动力，轨道高度将如何变化。【答案】（1）；（2）①需要施加动力，②轨道高度会降低，空间站将无法正常运行【解析】【详解】（1）设在时间Δt内有质量为Δm的空气分子与空间站前端发生碰撞，则可得以空气分子碰撞后运动方向为正，受力分析如图根据动量定理得联立解得由牛顿第三定律知得（2）①由于受到阻力，所以了维持空间站运行，需要施加动力；②由于受到阻力，空间站速度减小，万有引力大于空间站需要的向心力，所以运行轨道高度会降低，空间站将无法正常运行。 15.研究原子核的结构时，需要用能量很高的粒子轰击原子核。为了使带电粒子获得很高的能量，科学家发明了各种粒子加速器。图1为某加速装置的示意图，它由多个横截面积相同的金属圆筒依次排列组成，其轴线在同一直线上，序号为奇数的圆筒与序号为偶数的圆筒分别和交变电源的两极相连，交变电源两极间的电势差的变化规律如图2所示。在时，奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值。此时和偶数圆筒相连的金属圆板（序号为0）的中央有一电子，在圆板和圆筒1之间的电场中由静止开始加速，沿中心轴线进入圆筒1。为使电子在圆筒之间的间隙都能被加速，圆筒长度的设计必须遵照一定的规律。若电子的质量为m，电荷量为，交变电源的电压为U，周期为T，两圆筒间隙的电场可视为匀强电场，圆筒内场强均为0。不计电子的重力和相对论效应。（1）求电子进入圆筒1时的速度；（2）若忽略电子通过圆筒间隙的时间，则第n个金属圆筒的长度应该为多少？（3）若电子通过圆筒间隙的时间不可忽略，且圆筒间隙的距离均为d，在保持圆筒长度、交变电压的变化规律和（2）中相同的情况下，该装置能够让电子获得的最大速度是多少？【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）电子由金属圆板经电场加速进入圆筒1，根据动能定理有解得（2）电子进入第n个圆筒时，经过n次加速，根据动能定理解得 由于不计电子通过圆筒间隙的时间，则电子在圆筒内做匀速直线运动的时间恰好是半个周期，则有解得（3）由于保持圆筒长度、交变电压的变化规律和（2）中相同，若考虑电子在间隙中的加速时间，则粒子进入每级圆筒的时间都要比（2）中对应的时间（时刻）延后一些，如果延后累计时间等于，则电子再次进入电场时将开始减速，此时的速度就是装置能够加速的最大速度。方法1：由于两圆筒间隙的电场为匀强电场，间距均相同，则电子的加速度为则累计延后时间为，则电子的加速时间为，所以电子的最大速度为可得方法2：由于两圆筒间隙的电场为匀强电场，间距均为d，经过N次加速到最大速度，则根据动能定理解得