2022-2023学年湖北省黄冈市黄梅国际育才高级中学高二上学期期中物理试题含解析

黄梅县育才高级中学2022年秋季期中试卷

高二物理

一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）

1. 物理是源自于生活的科学，只要细心观察，生活中处处皆是物理。下列生活中的情景说法正确的是（　　）

A. 在没有空气的宇宙空间，火箭无法利用反冲进行加速

B. 当静止的章鱼向前喷水时，利用反冲可使身体向后运动

C. 在船头和码头安装旧轮胎是为了延长作用时间，以减小码头对船的冲量

D. 体操运动员在落地时总要屈腿是为了减小动量的变化量，使运动员避免受伤

【答案】B

【解析】

【详解】A．火箭的加速利用了反冲原理，靠喷出气流的反作用力进行加速，没有空气也可以，故A错误；

B．章鱼通过身体前面的孔喷向前水，利用反冲可以使身体向后运动，故B正确；

C．在船头和码头安装旧轮胎是为了延长作用时间，以减小码头对船的作用力，故C错误；

D．体操运动员在落地时总要屈腿是为了减小地面对运动员的冲击力，使运动员避免受伤，故D错误。

故选B。

2. 磁电式电流表的线圈放在磁体的两极间，磁体产生辐向分布磁场（如图所示），线圈的左右两边所在处的磁感应强度大小都相等，当线圈中通有图示方向的电流时（　　）

A. 线圈左边受到向上的安培力，右边受到向下的安培力

B. 线圈左右两边受到的安培力方向相同

C. 线圈转到不同位置受到的安培力大小不同

D. 当线圈中的电流方向发生变化时，线圈的转动方向并不变

【答案】A

【解析】

【详解】AB．由左手定则可知，线圈左边受到向上的安培力，右边受到向下的安培力，故A正确，B错误；

C．线圈转到任意位置，线圈所在平面与磁感线平行，受到的安培力大小相同，故C错误；

D．当线圈中的电流方向发生变化时，由左手定则可知，线圈的转动方向改变，故D错误。

故选A。

3. 如图，真空中有一带电粒子，质量为m、电荷量为q，以速度v垂直于磁场边界进入磁感应强度为B的匀强磁场，穿出磁场时速度方向和入射方向的夹角为α＝37°。不计粒子所受重力。已知：m＝6.0×10-17kg， q＝1.5×10-15C，v＝1.0×102m/s，B＝2.0T。则有界匀强磁场的宽度L为（　　）

A. 0.5m B. 1.2m C. 1.6m D. 2.0m

【答案】B

【解析】

【详解】由题意作出带电粒子的圆心及轨迹，如下图

由洛伦兹力提供向心力，则有

代入数据，解得

由几何关系，可得

故选B。

4. 建筑施工过程中经常会使用打桩机。如图所示，打桩过程可简化为：重锤从空中某一固定高度由静止释放，与钢筋混凝土预制桩在极短时间内发生碰撞，并以共同速度下降一段距离后停下。不计空气阻力，则（　　）

A. 整个过程中，重锤和预制桩组成的系统动量守恒

B. 碰撞过程中重锤对桩的冲量与桩对重锤的冲量相同

C. 重锤质量越大，预制桩被撞后瞬间的速度越大

D. 重锤质量越大，碰撞过程重锤动量变化量越小

【答案】C

【解析】

【详解】A．整个过程中，碰撞后以共速减速下降，重锤和预制桩受到向上的合力，所以系统的动量不守恒，故A错误；

B．碰撞过程中重锤对桩的冲量与桩对重锤的冲量大小相同，方向相反，故B错误；

C．自由下落过程获得的动量越大，碰撞过程时间极短，可认为重锤与桩的动量守恒，有

重锤与桩预制桩被撞后瞬间的速度越大，故C正确；

D．碰撞过程重锤动量变化量大小为

重锤质量越大，碰撞过程重锤动量变化量越大，故D错误。

故选C。

5. 随着人民生活水平的提高，环境保护越来越受到重视如图所示为污水监测仪的核心部分，两块宽度为的矩形金属极板平行正对置于排液口的上、下表面，排液口厚度为d，有一磁感应强度为的匀强磁场垂直于侧面向里已知污水中含有大量的带电荷量为的正离子，当污水的流速为时，在导体的上、下表面间用电压表测得的电压为，下列判断正确的是（　　）

A. 液体内离子只受洛伦兹力作用

B. 用电压表测时，电压表的“”接线柱接下表面

C. 厚度d越大，则越小

D. 根据两极板间的电压值可以测出污水的流速

【答案】CD

【解析】

【详解】A．定向移动离子受到洛伦兹力作用发生偏转，在上下表面形成电势差，最终离子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡状态，A错误；

B．由图可知，磁场方向向里，电流方向向右，根据左手定则，正离子向上表面偏转，则上表面得到离子带正电，那么下表面带负电，所以电压表的“”接线柱接上表面，B错误；

C．根据平衡条件

得

厚度越大，越大，C正确；

D．根据

如果测出，就可以得到污水流速，D正确。

故选CD。

6. 如图所示，在光滑水平面上，有一质量M=3kg的薄板和质量m=1kg的物块都以v=4m/s的初速度相向运动，它们之间有摩擦，薄板足够长，当薄板的速度为2.9m/s时，物块的运动情况是（　　）

A. 做减速运动 B. 做加速运动

C. 做匀速运动 D. 以上运动都有可能

【答案】A

【解析】

【详解】开始阶段，物块向左减速，薄板向右减速，当物块的速度为零时，设此时薄板的速度为v1，规定向右为正方向，根据动量守恒定律得

(M－m)v=Mv1

解得

v1≈2.67m/s<2.9m/s

所以物块处于向左减速的过程中。

故选A。

7. 质量为m的钢球自高处落下，以速率碰到水平地面后被竖直向上弹回，离开地面时的速率为，钢球与地面的碰撞时间为，不计空气阻力。在碰撞过程中（　　）

A. 钢球的动量变化量方向竖直向上，大小为

B. 钢球的动量变化量方向竖直向下，大小为

C. 钢球所受合力的冲量方向竖直向上，大小为

D. 钢球受地面的弹力方向竖直向上，大小为

【答案】C

【解析】

【详解】AB．规定竖直向上为正方向，则钢球的动量变化量为

方向竖直向上，故AB错误；

C．根据动量定理可知钢球所受合力的冲量方向竖直向上，大小为

故C正确；

D．设钢球受地面的弹力大小为F，根据动量定理有

解得

方向竖直向上，故D错误。

故选C。

二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）

8. 蹦极是勇敢者的运动，深受年轻人的喜爱．如图所示，蹦极者从高台跳下，在空中经历加速、减速下降至速度为零，然后再通过反弹上升．设蹦极者在空中自由下落的运动过程为Ⅰ，弹性绳张紧至最低点速度为零的过程为Ⅱ，不计空气阻力，则下列判断正确的是( )

A. 在过程Ⅰ中蹦极者受到重力冲量的大小，比过程Ⅱ中绳子弹力的冲量小

B. 在过程Ⅰ中，蹦极者受到重力冲量等于动量的改变量

C. 在过程Ⅰ中，每秒钟蹦极者动量的变化量相同

D. 在过程Ⅰ和在过程Ⅱ中蹦极者动量的变化量相等

【答案】ABC

【解析】

【详解】AB、过程I中，蹦极者只受到的重力，无弹力，则重力冲量等于动量的改变量，过程II重力与绳子弹力合力的冲量等于动量的改变量，而两个过程动量的改变量大小相等，则竖直向下为正方向，对过程I：，对于过程II：，解得，故在过程Ⅰ中蹦极者受到重力冲量的大小小于过程Ⅱ中绳子弹力的冲量大小， 故AB正确；

C、在过程I中，重力不变，由△P＝I＝mgt可知每秒钟蹦极者动量的变化量相同．故C正确；

D、在过程I中速度由零增大到最大，在过II中速度由最大减到零，所以动量的变化量大小相等，但方向相反，故D错误．

9. 如图所示，金属细棒质量为m，用两根相同轻弹簧吊放在水平方向的匀强磁场中，弹簧的劲度系数为k，棒ab中通有恒定电流，棒处于平衡状态，并且弹簧的弹力恰好为零．若电流大小不变而方向反向，则(　　)

A. 每根弹簧弹力的大小为mg

B. 每根弹簧弹力的大小为2mg

C. 弹簧形变量为

D. 弹簧形变量为

【答案】AC

【解析】

【详解】试题分析：金属棒原来在磁场中受到重力、安培力，二力平衡，则安培力大小为F=mg；当电流大小不变，方向相反时，安培力的大小不变，方向相反，平衡时，则有F+mg=2F弹，解得F弹=mg．故A正确，B错误．根据胡克定律得：F弹=kx，得．故C正确，D错误．

考点：磁场对通电导线的作用；胡克定律．

10. 地磁场能有效抵御宇宙射线侵入赤道剖面外地磁场可简化为包围地球一定厚度的匀强磁场，方向垂直该剖面，如图所示。图中给出了速度在图示平面内，从O点沿平行与垂直地面2个不同方向入射的微观带电粒子（不计重力）在地磁场中的三条运动轨迹a、b、c，且它们都恰不能到达地面则下列相关说法中正确的是（　　）

A. 沿a轨迹运动的粒子带正电

B. 若沿a、c两轨迹运动的是相同的粒子，则a粒子的速率更大

C. 某种粒子运动轨迹为a，若它速率不变，只是改变入射地磁场的方向，则只要其速度在图示平面内，无论沿什么方向入射，都不会到达地面

D. 某种粒子运动轨迹为b，若它以相同的速率在图示平面内沿其他方向入射，则有可能到达地面

【答案】CD

【解析】

【详解】A．由左手定则可知，沿a轨迹运动粒子带负电，故A错误；

B．由半径公式可知，沿a轨迹运动的半径小，则沿a轨迹运动的粒子的速率更小，故B错误；

C．圆的直径为最长的弦，图中直径时都到不了地面，则其他反向的也将不会到达地面，故C正确；

D．由图可知，当粒子射入的速度方向沿顺时针转过小于90度的锐角时，都可到达地面，故D正确。

故选CD。

11. 如图所示两个小球A、B在光滑水平地面上相向运动，它们的质量分别为，，速度分别是（设为正方向），，则它们发生正碰后，速度的可能值分别为（　　）

A. ， B. ，

C. ， D. ，

【答案】AD

【解析】

【详解】由题意得，向右为正方向，碰前系统动量为

碰前系统总动能为

A.若，，则碰后总动量和动能为

系统动量守恒，动能减少，属于完全非弹性碰撞，A正确；

B．若，，碰后的总动量

动量不守恒，B错误；

C．若，即碰后A仍向右运动，B仍向左运动，则不符合实际，C错误；

D．若，可求得末动量和动能为

此时系统动量守恒，动能减少，符合实际，D正确。

故选AD。

三、实验题（本大题共2小题，共15 分）

12. 在用水平气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”实验时，左侧滑块质量m1=200g，右侧滑块质量m2=240g，挡光片宽度为1.60cm，两滑块之间有一压缩的弹簧片，并用细线连在一起，如图所示。开始时两滑块静止，烧断细线后，两滑块分别向左、右方向运动。挡光片通过光电门的时间分别为△t1=0.032s、△t2=0.040s。以向左为正方向，则烧断细线前m1v1+m2v2=_____kg•m/s，烧断细线后m1v1'+m2v2'=_____kg•m/s（此空保留2位有效数字）；可得到的结论是_____。

【答案】    ①. 0    ②. 0.0040    ③. 当水平方向外力为零时，在误差允许范围内，两滑块质量与各自速度的乘积（即动量）之和为不变量

【解析】

【详解】[1] 开始时两滑块静止，所以有

m1v1+m2v2=0

[2] 烧断细线后，两滑块的速度

烧断细线后

[3]分析上述数据，可得到的结论是：当水平方向外力为零时，在误差允许范围内，两滑块质量与各自速度的乘积（即动量）之和为不变量

13. 在“验证动量守恒定律”的实验中：

（1）某同学先采用如图甲所示的装置进行实验。把两个小球用等长的细线悬挂于同一点，保持B球静止，拉起A球，由静止释放后使它们相碰，碰后粘在一起。

①实验中必须测量的物理有______（填选项前的字母）；

A.细线的长度L

B.A球质量mA和B球质量mB

C.释放时A球被拉起的角度θ1

D.碰后摆起的最大角度θ2

E.当地的重力加速度g

②利用上述测量的物理量，验证动量守恒定律的表达式为______；（用选项中所给字母表示）

（2）某同学又用如图乙所示的装置做验证动量守恒定律的实验，两球质量分别为m1和m2，下列说法中符合本实验要求的是______（填选项前的字母）；

A.斜槽轨道必须是光滑的

B.斜槽轨道末端的切线是水平的

C.入射小球每次都从斜槽上的同一位置由静止释放

D.入射小球与被碰小球必须满足m1<m2

（3）若该同学在用如图乙所示的装置的实验中，操作正确无误，得出的落点情况如图丙所示，其中P点为m1单独下落时的落点位置，则入射小球质量和被碰小球质量之比为______。

【答案】    ①. BCD    ②.     ③. BC    ④. 3：2

【解析】

【详解】（1）[1] 需测量的物理量为A球的质量mA和B球的质量mB以及释放时A球被拉起的角度θ1，和碰后摆起的最大角度θ2。

故选BCD；

[2]A球静止释放到两球碰撞前，根据机械能守恒定律有

mAgL(1 - cosθ1) = mAvA2

两球碰撞后到一起运动到最高点，根据机械能守恒定律有

(mA + mB)gL(1 - cosθ2) = (mA + mB)v2

碰撞中的不变量满足

mAvA = (mA + mB)v

验证动量守恒定律表达式为

（2）[3]A．“验证动量守恒定律”的实验中是通过平拋运动的基本规律求解碰撞前后的速度，只要小球离开轨道后做平抛运动对斜槽是否光滑没有要求，A错误；

B．要保证每次小球都做平抛运动则轨道的末端必须水平，B正确；

C．要保证碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下，C正确；

D．为了保证小球碰撞为对心正碰，且碰后不反弹，要求

m1 > m2，r1= r2

D错误。

故选BC。

（3）[4]设落地时间为t，则有

，，

而动量守恒的表达式为

m1v0= m1v1 + m2v2

即

m1OP = m1OM + m2ON

代入数据可得

m1：m2= 3∶2

四、计算题（本大题共3小题，共41.0分）

14. 冰壶是冬奥会热门比赛项目之一，有“冰上国际象棋”的美称，如图，红壶静止在大本营圆心O处，蓝壶从P点开始以=3m/s的初速度沿直线向红壶滑去，滑行一段距离后，与红壶发生正碰，已知碰撞前后蓝壶的速度大小分别为=1m/s和 =0.2m/s，方向不变，两壶质量均为m=19kg。求∶

(1)蓝壶从P点被推出后到碰撞前摩擦力对蓝壶的冲量大小；

(2)两壶碰撞后瞬间红壶的速度大小。

【答案】(1)38N·s；(2)0.8m/s

【解析】

【详解】(1)规定蓝壶的初速度方向为正

对蓝壶从P点被推出后到碰撞前运用动量定理

解得If = -38N·s， 摩擦力的冲量大小为38N·s

(2)蓝壶与红壶发生碰撞，由动量守恒得

解得

15. 我国电磁炮发射技术世界领先，现役坦克电磁炮的速度可达，射程可达。图为一款小型电磁炮的原理图，已知水平轨道宽，长，通以恒定电流，轨道间匀强磁场的磁感应强度大小，炮弹的质量，不计电磁感应带来的影响。

（1）若不计轨道摩擦和空气阻力，求电磁炮弹离开轨道时的速度大小；

（2）实际上炮弹在轨道上运动时会受到空气阻力和摩擦阻力，若其受到的阻力与速度的关系为，其中阻力系数，炮弹离开轨道前做匀速运动，求炮弹离开轨道时的速度大小。

【答案】（1）2000m/s；（2）500m/s

【解析】

【详解】（1）炮弹受到的合力等于安培力，则有

由牛顿第二定律和运动学公式可知

代入相关数据解得

（2）炮弹离开轨道时已做匀速运动，则有

代入相关已知数据解得

16. 如图所示，在平面内有一边界为圆形POD（P为圆心，D为圆弧上一点，且PD与x轴平行），方向垂直平面向里的匀强磁场区域，区域半径，圆心处有一粒子源，粒子源可以在图示第Ⅰ象限范围内向各个方向均匀射出质量为、带电荷量C、速度的粒子，不考虑粒子间的相互作用。求：

（1）沿y轴负方向射入的粒子，刚好从的中点（图中未画出）垂直射出磁场，磁感应强度的大小及该粒子在磁场中运动的时间；

（2）若要所有粒子都不能打到轴上，磁感应强度的最小值为多少？

（3）若，则能打到轴上的粒子占比为多少？

【答案】（1），；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）依题意，沿y轴负方向射入的粒子，刚好从的中点垂直射出磁场，则粒子在磁场中的运动轨迹为一个半圆，由几何关系可得粒子在磁场中运动的轨迹半径为

又因为

联立，代入相关已知数据求得磁感应强度的大小为

粒子在磁场中运动的时间为

代入数据求得

（2）若要所有粒子都不能打到轴上，只要沿y轴负方向飞入磁场中的粒子不打在x轴上，则其它粒子也将不能打在x轴上，由几何知识可知，当沿y轴负方向飞入磁场中的粒子飞出磁场区域时的速度方向沿方向，此时磁感应强度有最小值，由几何关系有

又因为

可求得此时

（3）若，可得粒子在磁场中运动的半径为

设恰好从磁场中飞出时粒子速度方向与方向平行的粒子，从P点飞出时速度方向与PD的夹角为，则由几何知识可得

求得

则能打到轴上的粒子占比为