宁夏石嘴山市第三中学2022-2023学年高二上学期期中物理试题（Word版附解析）

石嘴山市三中2022-2023学年（上）高二年级期中考试物理试卷一、单选题（本大题共12小题，每题3分，共36分）1.静电力常量的单位是（　　）A.B.C.D.【答案】A【解析】【详解】静电力常量在国际单位制中的单位是N⋅m2/C2，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。2.三颗相同的子弹a、b、c以相同的水平速度分别射向甲、乙、丙三块静止固定放置的竖直板，a穿过甲板，b嵌入乙板，c被丙板反弹。则三块板中受到冲量最大的板是（　　）A.甲板B.乙板C.丙板D.三块板受到的冲量相同【答案】C【解析】【详解】设子弹的初速度大小为，a、b、c三颗子弹与木板作用后的速度大小分别为，，，根据题意可知，以初速度为正方向，a、b、c三颗子弹与木板作用过程的动量变化为，，可得可知c子弹的动量变化最大，受到板的作用力冲量最大，根据相互作用可知，丙板受到的冲量最大。故选C。3.电子被加速器加速后轰击重金属靶时，会产生射线，可用于放射治疗。图甲展示了一台医用电子直线加速器，其原理如图乙所示：从阴极射线管的阴极K发射出来的电子（速度可忽略），经电势差的绝对值为U的电场加速后获得速度v，加速电场两极板间的距离为d，不计电子所受重力。下列操作可使v增大的是（　　） A.仅增大UB.仅减小UC.仅增大dD.仅减小d【答案】A【解析】【详解】电子在电场中加速，由动能定理可得解得易知可使v增大的操作是仅增大U。故选A。4.如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O点为半圆弧的圆心，∠MOP=60°。电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于M、N两点，这时O点电场强度的大小为E1；若将N点处的点电荷移至P点，则O点电场强度的大小变为E2。则E2与E1之比为（）A.1：2B.2：1C.D.【答案】A【解析】【详解】电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于M、N两点，这时O点电场强度的大小为E1为若将N点处的点电荷移到P点，O点的场强如图所示 则O点的场强大小E2为则E2与E1之比为E2：E1=1：2故选A。5.如图所示，在电场强度为E的匀强电场中，将电荷量为+q的点电荷从A点经B点移动至C点，其中AB⊥BC，AB=4d，BC=3d，则此过程中电场力所做的功及BC之间的电势差分别为（　　）A.5qEd  0B.4qEd  0C.4qEd  3EdD.7qEd  3Ed【答案】B【解析】【详解】电场力所做的功为解得BC之间的电势差为故选B。6.据报道，我国每年心源性猝死案例高达55万，而心脏骤停最有效的抢救方式是尽早通过AED自动除颤 机给予及时治疗。某型号AED模拟治疗仪器的电容器电容是15μF，充电至9kV电压，如果电容器在2ms时间内完成放电，则下列说法正确的是（　　）A.电容器中间是绝缘介质，所以电路是断路，放电过程中不可能有电荷定向移动B.电容器的击穿电压为9kVC.电容器充电后的电量为0.135CD.电容器充满电的电容是15μF，当放电完成后，电容为0【答案】C【解析】【详解】A．电容器中间是绝缘介质，但两极板带等量异种电荷，放电过程中电路中有电荷定向移动，故A错误；B．电容器可以充电至9kV电压，电容器击穿电压高于9kV，故B错误；C．电容器充电后的电量为故C正确；D．电容器充满电的电容是15μF，当放电完成后，电容不变，依然是，故D错误。故选C。7.沿着轴的一电场的图像如图甲所示，沿着轴的另一电场的图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　）A.甲图中，至电场的方向沿着轴的正方向 B.甲图中，O至电场强度大小为C.乙图中，O至电场的方向沿着轴的负方向，至电场的方向沿着轴的正方向D.乙图中，坐标原点处与处之间的电势差为【答案】D【解析】【详解】A．至电势变大，根据顺着电场线方向电势减小，可得至电场的方向沿着轴的负方向，A错误；B．图像的斜率表示场强，所以有0至电场强度的大小为B错误；CD．图像与横轴围成的面积为电势差的大小，根据图像可得O到时，电势差越来越大，且为正值，所以O到电场的方向一直沿着轴的正方向，坐标原点处与处之间的电势差为C错误，D正确。故选D。8.如图所示，在匀强电场中有边长为5cm的等边三角形ABC，三角形所在平面与匀强电场的电场线平行。O点为该三角形的中心，D、E、F分别为AB、BC和AC边的中点。三角形各顶点的电势分别为、、，下列说法正确的是（　　）A.O点电势为10VB.匀强电场的场强大小为160V/m，方向由C指向A C.将电子由F点移到C点，电子的电势能增加了4eVD.在三角形ABC内切圆的圆周上，E点电势最低【答案】B【解析】【详解】A．由于匀强电场中，平行等间距的两条线段之间的电势差相等，则有又由于，解得则BOF是一条等势线，即O点的电势为8V，A错误；B．由于电场线垂直于等势线，且由高电势点指向低电势点，则可知，CF为一条电场线，方向由C指向A，则电场强度B正确；C．将电子由F点移到C点，电场力做功则电子的电势能减小了4eV，C错误；D．由于CF为一条电场线，方向由C指向A，而电场线垂直于等势线，可知E点电势高于F点电势，即在三角形ABC内切圆的圆周上，E点电势不是最低，D错误。故选B。9.如图所示，将一个内外侧均光滑的半圆形槽置于光滑的水平面上，槽的左侧有一固定的竖直墙壁（不与槽粘连）。现让一小球自左端槽口A点的正上方由静止开始下落，从A点与半圆形槽相切进入槽内，则下列说法正确的是（） A.小球在半圆形槽内运动的全过程中，只有重力对它做功B.小球从最低点向右侧最高点运动的过程中，小球与半圆形槽组成的系统动量守恒C.小球从A点经最低点向右侧最高点运动的过程中，小球与半圆形槽组成的系统机械能守恒D.小球从下落到从右侧离开半圆形槽的过程中，机械能守恒【答案】C【解析】【详解】AD．小球在半圆形槽内右侧运动时，半圆形槽同时水平向右运动，即半圆形槽机械能增加，故小球的机械能减少，可知半圆形槽对小球的支持力对小球做负功，故AD错误；B．小球从最低点向右侧最高点运动的过程中，小球与半圆形槽组成的系统在水平方向受到外力之和为零，故系统水平方向满足动量守恒；但小球具有竖直方向的加速度，而半圆形槽竖直方向没有加速度，故系统在竖直方向的外力之和不为零，系统在竖直方向不满足动量守恒，故B错误；C．小球从A点经最低点向右侧最高点运动的过程中，由于所有接触面均光滑，此过程只有小球重力势能与小球动能、半圆形槽动能之间相互转化，故小球与半圆形槽组成的系统机械能守恒，故C正确。故选C。10.如图所示，动量分别为的两个小球A、B在光滑的水平面上沿一直线向右运动，经过一段时间后两球发生正碰，分别用表示两小球动量的变化量，则下列选项中可能正确的是（　　）A.B.C.D.【答案】B【解析】【详解】AC．由题意可知，无论小球反弹或者不反弹，小球A的动量一定减小，即动量变化，选项AC错误；B．当时，由动量守恒，得化简得 即且碰后系统的总动能不增加，选项B正确；D．当时，对系统虽然满足动量守恒，但是碰后系统的动能增加，不可能实现，选项D错误。故选B。11.a、b、c三个α粒子由同一点垂直场强方向进入偏转电场，其轨迹如图所示，其中b恰好飞出电场，由此可以肯定（　　）①在b飞离电场的同时，a刚好打在负极板上；②b和c同时飞离电场；③进入电场时，c的速度最大，a的速度最小；④动能的增量相比，c的最小，a和b的一样大。A.①②③B.①②④C.②③④D.①③④【答案】D【解析】【详解】①②三个α粒子在电场中的加速度相等，由图可知，竖直方向a、b偏转距离相等，大于c的偏转距离，由可知，a、b在电场中运动时间相等，大于c的运动时间，即因此b飞离电场的同时，a恰好打在负极板上，而c先飞离电场，①正确，②错误；③三个α粒子在水平方向做匀速直线运动，则有由图可知，b、c水平位移相同，大于a的水平位移，即 又可知③正确；④由动能定理，则有由图可知a和b的偏转距离相等，大于c的偏转距离，因此a、b的动能增量相等，大于c的动能增量，④正确。由以上分析可知，ABC错误，D正确。故选D。12.如图所示，一个固定在竖直平面上的光滑半圆形管道半径为R，—个直径略小于管道内径的质量为m的小球（可视为质点）静止在管道最低点，当给小球施加一瞬间水平冲量I时，刚好能让小球在管道内做完整的圆周运动。如果瞬时冲量增加为2I，当小球运动到最高点时，对轨道的压力大小和方向分别为（　　）（重力加速度为g，不计空气阻力）A.11mg，向下B.11mg，向上C.15mg，向下D.15mg，向上【答案】B【解析】【详解】当给小球一瞬时冲量I时，恰好到达最高点时速度为零，则有根据机械能守恒，有 联立解得当给小球一瞬时冲量2I时，有根据机械能守恒，有在最高点，根据牛顿第二定律，有联立解得方向向下，由牛顿第三定律，可知小球对轨道的压力大小为11mg，方向向上，故选B。二、多选题（本大题共6小题，每题全选对得4分，选不全得2分，有错选不得分，共24分）13.下面理解错误的是（　　）A.是电场强度的定义式；F是试探电荷所受的力，q是场源电荷的电荷量B.电势越高的地方，电荷在该点具有的电势能越大C.由知，带电荷量为的正电荷，从A点到B点克服电场力做功，则A、B两点的电势差为D.电场和电场线都是客观存在的【答案】ABD【解析】【详解】A．定义式中的q是试探电荷的电荷量，故A错误，符合题意；B．正电荷在电势越高的地方电势能越大，负电荷在电势越高的地方电势能越小，故B错误，符合题意；C．克服电场力做功，说明电场力做功为；因为带正电，则A、B两点的电势差为故C正确，不符合题意； D．电场是客观存在的，电场线用来形象的描述电场，本身不存在，故D错误，符合题意。故选ABD。14.人们对手机的依赖性越来越强，有些人喜欢躺着看手机，经常出现手机砸伤眼睛的情况。若手机质量为160g、从离人眼约20cm的高度无初速度掉落，砸到眼睛后手机未反弹，眼睛受到手机的冲击时间约为0.2s，g取10m/s2。下列说法正确的是（　　）A.手机与眼睛作用过程中手机的动量变化约为B.手机对眼睛的冲量方向竖直向下C.手机对眼睛的冲量大小约为D.手机对眼睛的平均作用力大小约为3.2N【答案】BD【解析】【详解】手机砸到眼睛后手机未反弹，手机的末速度为0。取向上为正。A．手机到达人眼时的速度手机与眼睛作用过程中手机动量变化约为故A错误；B．根据可知，手机对眼睛的冲量方向与手机对眼睛的作用力方向相同，竖直向下，故B正确；C．由动量定理可知，手机对眼睛的冲量和手机重力的冲量的合冲量约为，故C错误；D．手机与眼睛作用过程中，由动量定理可知解得手机对眼睛的平均作用力大小约为故D正确。 故选BD。15.平行板电容器与电源相连，间距为d，在两竖直极板间用绝缘细线悬挂一带电量为+q的小球，悬线与竖直方向夹角为时，小球处于静止状态。已知小球质量为m，重力加速度为g，则（）A.两极板间的电压为B.剪断细线的瞬间，小球加速度大小为C.保持开关S闭合，增大极板间距，变大D.断开开关S，增大极板间距，不变【答案】BD【解析】【详解】A．对小球进行受力分析，有解得A错误；B．平衡时绳子中的拉力为所以当剪断细线的瞬间重力和电场力的合力大小为，方向相反，此时的加速度为B正确；C．平衡时有 根据保持开关S闭合，增大极板间距时变小，所以变小，C错误；D．断开开关S后，两极板带电量不变，根据，，可得可得场强不变，因此小球受力情况不变，仍然静止，所以不变，D正确故选BD。16.如图所示，真空中有等量同种点电荷+q、+q分别放置在M、N两点，在MN的连线上有对称点a、c，MN连线的中垂线上有对称点b、d，下列说法正确的是（　　）A.在MN连线的中垂线上，O点电势最高B.正电荷+q从b点沿MN连线的中垂线移到d点的过程中，受到的电场力先减小后增大C.正电荷+q在c点电势能大于在a点电势能D.若在b点给电子一垂直纸面合适的速度，电子可绕O点做匀速圆周运动【答案】AD【解析】【详解】A．根据电势的规律，与正点电荷越近电势越高，同时电势是标量，得与两点电荷距离最近的O点电势最高，A正确；B．根据电场的叠加原理，O点场强为零，无穷远处的场强也为零，则从b点到d点的过程中电场强度可能先增大后减小再增大再减小，得电场力可能先增大后减小再增大再减小，B错误；C．根据电势的叠加法则可知，ac两点的电势相同，所以电势能相同，C错误；D．经过bd两点与纸面垂直的圆上的每点电势相同，且受到的电场力指向O点，所以得如果速度方向与电场力方向垂直以合适的速度，电子可绕O点做匀速圆周运动，D正确。 故选AD。17.如图所示，质量的物体甲与质量未知的物体乙用轻质细线相连，中间夹有轻质弹簧（甲、乙与弹簧均不连接），静止放置在足够大的光滑的水平桌面上，桌面离水平地面的高度，弹簧的弹性势能。突然烧断细线，当甲、乙离开弹簧时，甲获得的动能，弹簧的弹性势能全部转化为甲、乙两物体的动能，然后乙与质量的小球丙发生弹性碰撞，取重力加速度大小，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）A.乙的质量为B.乙、丙碰撞刚结束时丙的速度大小为5m/sC.丙落地时到桌子左边缘的水平距离为D.丙落地时到桌子左边缘的水平距离为5m【答案】BC【解析】【详解】A．根据所有弹性势能全部转化为甲乙的动能有弹性势能释放的过程，根据动量守恒定律有解得故A错误；B．乙丙碰撞的过程，根据动量及能量守恒定律有 解得故B正确；CD．丙从桌面飞出后，做平抛运动，解得故C正确，D错误。故选BC。18.分别为一价和二价的静止铜离子，经过同一电场加速后，再垂直经过同一偏转电场，然后落到一屏上。如图，离子重力不计，以下判断正确的是（　　）A.经过加速电场时，二价铜离子受到的电场力的冲量更大B.在偏转电场中，电场力对两种离子做的功一样多C.两种铜离子打在屏上时的速度一样大D.两种铜离子打在屏上的同一点【答案】AD【解析】【详解】A．在电场中加速时，根据动能定理可得解得 铜离子受到的冲量电荷量越大，速度越大，冲量越大，价铜离子受到的电场力的冲量大，选项A正确；D．铜离子在偏转电场中做类平抛运动，垂直电场方向做匀速直线运动，沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动，所以竖直方向故所以在偏转电场中的偏转位移和电荷量无关，故两者打到屏上的同一点，选项D正确；B．根据可知电荷量越大，电场力做功越多，选项B错误；C．对整个过程可见q越大，打在屏上的速度v越大，选项C错误。故选AD。三、实验题（本大题共2小题，每题6分，共12分）19.如图甲所示，小车的前端固定有力传感器，能测出小车所受的拉力，小车上固定遮光条宽为d，小车放在安装有定滑轮和两个光电门A、B的光滑轨道上，用不可伸长的细线将质量为M的小车与质量为m的重物相连，轨道放在水平桌面上，细线与轨道平行，滑轮质量、摩擦不计。 （1）实验过程中___________（填“需要”或“不需要”）满足M远大于m；（2）实验主要步骤如下：①测量小车、传感器及遮光条的总质量M，测量两光电门间的距离L。②由静止释放小车，小车在细线拉动下运动，记录传感器的示数F，记录遮光条通过光电门A、B时的挡光时间tA、tB及遮光条从A到B的时间t。（3）利用该装置验证动能定理的表达式为FL=___________；（4）利用该装置验证动量定理的表达式为Ft=___________。（以上两空均用字母M、d、tA、tB表示）【答案】①.不需要②.③.【解析】【详解】（1）[1]实验中可通过力传感器来直接测量细线的拉力，不需要近似的将重物的重力约等于细线的拉力，故实验中不需要满足M远大于m。（3）[2]小车通过光电门A、B时的速度分别为以小车为研究对象，小车通过光电门A、B时，合力做功为小车通过光电门A、B时动能的变化量为则验证动能定理的表达式为（4）[3]以小车为研究对象，小车通过光电门A、B过程中，合力的冲量为小车通过光电门A、B时动量的变化量为则验证动量定理的表达式为 20.已充电的平行板电容器与静电计连接如图所示，以下操作过程中应使环境尽量干燥让实验条件接近理想情况，理想情况是电容器极板上的______不变（答案选填“电容”、“电压”或“电量”）。说明：以下（1）（2）（3）小题的答案均选填“增大”、“减小”或“不变”。（1）当板间距离增大时（如图①），我们会看到静电计指针的偏角______，由此可知电容器的电容______；（2）当正对面积减小时（如图②），我们会看到静电计指针的偏角______，由此可知电容器的电容______；（3）当两板间插入电介质时（如图③），板间电势差将______。【答案】①.电量②.增大③.减小④.增大⑤.减小⑥.减小【解析】【详解】[1]静电计是测量电容的电压的，在这个实验中要保持电量不变，观察电压变化的情况。（1）[2][3]根据可知，当板间距离增大时，平行板电容器的电容减小；根据知，电容器极板上的电荷量不变，平行板电容器的电容减小，板间电势差将增大，电势差增大，静电计指针的偏转角增大。（2）[4][5]根据可知，当正对面积减小时，平行板电容器的电容减小；根据知，电容器极板上的电荷量不变，平行板电容器的电容减小，板间电势差将增大，电势差增大，静电计指针的偏转角增大；（3）[6]根据可知，当两板间插入电介质时，平行板电容器的电容增大；根据知，电容器极板上的电荷量不变，平行板电容器的电容增大，板间电势差将减小。四、解答题（本大题共5小题，共48分）21.带电量为的粒子先后经过电场中的、两点，克服电场力做功，已知 点电势为，求：（1）、两点间的电势差；（2）点的电势；（3）电势能的变化；（4）把电量为的电荷放在点的电势能。【答案】（1）；（2）；（3）；（4）【解析】【详解】（1）粒子从A点到B点克服电场力做功，则电场力对粒子做功为、两点间的电势差是（2）因为所以点的电势为（3）根据功能关系可知粒子电势能的变化等于克服电场力做的功，为（4）把电量为的电荷放在点的电势能为22.如图所示，A为一具有光滑曲面的固定轨道，轨道底端是水平的，质量M=40kg的小车B静止于轨道右侧，其板与轨道底端靠近且在同一水平面上，一个质量m=20kg的物体C以2.0m/s的初速度从轨道顶端滑下，冲上小车B后经一段时间与小车相对静止并继续一起运动。若轨道顶端与底端水平面的高度差h为0.8m，物体与小车板面间的动摩擦因数μ为0.40，小车与水平面间的摩擦忽略不计，（取g=10m/s2）求：（1）物体与小车保持相对静止时的速度；（2）物体冲上小车后相对于小车板面滑动的距离。 【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）下滑过程机械能守恒，但动量不守恒，即有解得在物体C冲上小车B到与小车相对静止的过程中，两者组成的系统动量守恒，有解得（2）由功能关系有代入数据解得23.一个初速度为零的电子在经的电压加速后，垂直平行板间的匀强电场从距两极板等距处射入。如图所示若两板间距为，板长为，两板间的偏转电压为；当有带电粒子撞击荧光屏时会产生亮点。已知电子的带电量为，质量为，不计重力，求：（1）电子经加速电压加速后以多大的速度进入偏转电场；（2）电子在偏转电场中的加速度大小。（3）电子射出偏转电场时速度偏转角的正切值； 【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）电子经加速电压加速过程，根据动能定理可得解得（2）设电子在偏转电场中的加速度大小为，根据牛顿第二定律可得又联立解得，电子在偏转电场中的加速度大小为（3）电子在偏转电场中做类平抛运动，沿平行板方向有沿电场方向有联立解得则电子射出偏转电场时速度偏转角的正切值为 24.如图所示，一质量为，带电荷量为的小球，用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，假设电场范围足够大，静止时悬线向左与竖直方向成角，此时小球的电势能为零。若在某时刻将细线突然剪断，小球在运动过程中电荷量保持不变，重力加速度取，（，）求：（1）电场强度的大小；（2）小球运动末的速度大小和电势能变化量。【答案】（1）；（2），【解析】【详解】（1）小球受力分析如图所示，根据平衡条件有解得（2）绳子剪断后，小球受到的合力大小为小球将做匀加速直线运动，加速度大小为末小球速度大小为 此时小球在水平方向的分位移大小为根据功能关系可得小球运动末时电势能的变化量为25.如图所示，在光滑水平面上有两个小球A、B用轻质弹簧连接，小球A、B的质量分别为，，小球A、B所带电荷量均为，同处于水平向右的匀强电场中，电场强度大小。刚开始，两小球都固定在水平面上，弹簧处于原长状态，现同时放开两小球，经过，撤去电场，此时两小球速度恰好相等，弹簧的弹性势能。（忽略两球之间的库仑力）。求：（1）撤去电场瞬间小球A的速度大小；（2）弹簧第一次恢复原长时A、B两小球各自的动能。【答案】（1）2m/s；（2）0J，18J【解析】【详解】（1）设撤去电场瞬间A的速度大小为v，以AB及弹簧构成的整体为研究对象，从释放到3s过程中，由动量定理可得带入数据可得（2）设弹簧第一次恢复原长时，A、B两球的速度分别为v1、v2。从撤去电场到弹簧恢复原长的过程中，以AB及弹簧构成的整体为研究对象，可知其在水平方向所受外力为零，故在水平方向上动量守恒，故有整个过程中系统能量守恒，故有 且由于撤去电场时，弹簧处于压缩状态，故在此过程中，A做减速运动，B做加速运动。故有联立可得故两球的动能分别为