2022-2023学年北京市顺义区第二中学高二上学期期中物理试题(合格考)（解析版）

顺义二中2022-2023学年度第一学期期中考试高二物理试卷

第一部分      选择题   （共60分）

一、选择题共30小题，每小题2分，共60分。在每小题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。

请阅读下述文字，完成下列各题。

图为苹果自由下落时频闪照片的效果图，第一次闪光时苹果位于O点，第二、第三、第四次闪光时苹果分别位于A、B、C三点。已知OA=x1，AB=x2，BC=x3，频闪仪的闪光周期为T。

1. 描述苹果运动的下列物理量中，属于标量的是（　　）

A. 位移 B. 时间 C. 速度 D. 加速度

2. 由图可知，则苹果自由下落速度（　　）

A. 越来越大 B. 保持不变

C. 越来越小 D. 先变小后变大

3. 进一步研究可知，苹果在自由下落过程中加速度保持不变。从受力的角度分析，这是因为苹果所受的合力（　　）

A. 越来越大 B. 保持不变

C. 越来越小 D. 先变小后变大

4. 我们还可以从能量的角度分析苹果的自由下落过程，关于苹果的动能和重力势能，下列说法正确的是（　　）

A. 动能保持不变 B. 动能越来越小

C. 重力势能保持不变 D. 重力势能越来越小

【答案】1. B    2. A    3. B    4. D

【解析】

【1题详解】

位移、速度和加速度都属于矢量，时间属于标量。

故选B。

【2题详解】

苹果从上至下依次在三个相同时时间T内的位移逐渐增大，则苹果自由下落的速度越来越大。

故选A。

【3题详解】

苹果在自由下落过程中加速度保持不变，根据牛顿第二定律可知这是因为苹果所受的合力保持不变。

故选B。

【4题详解】

苹果下落过程中，速度越来越大，则动能越来越大，而高度越来越低，所以重力势能越来越小。

故选D。

请阅读下述文字，完成下列各题。

纯电动汽车不排放污染空气的有害气体，具有较好的发展前景。某辆电动汽车在一次刹车测试中，初速度为18m/s，经过3s汽车停止运动。

5. 若将该过程视为匀减速直线运动，则这段时间内电动汽车加速度的大小为（　　）

A. 3m/s2 B. 6m/s2 C. 15m/s2 D. 18m/s2

6. 根据信息，可以分析出汽车在刹车2秒钟后速度为（　　）

A. 10m/s B. 12m/s C. 8m/s D. 6m/s

7. 某同学根据提供的信息，进一步推断出汽车所受的合力（　　）

A. 方向与运动方向相同 B. 越来越大

C. 越来越小 D. 方向与运动方向相反

8. 汽车在这段时间内的运动可以用哪个图像表示（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】5. B    6. D    7. D    8. B

【解析】

【5题详解】

电动汽车加速度的大小为

故选B。

【6题详解】

汽车在刹车2秒钟后速度为

故选D。

【7题详解】

汽车做匀减速运动，加速度恒定且与运动方向相反，根据牛顿第二定律可知汽车所受的合力恒定且与运动方向相反。

故选D。

【8题详解】

汽车做匀减速运动，v-t图像为斜率为负的直线。

故选B。

请阅读下述文字，完成下列各题。

小明陪妈妈去超市购物，他在从一层到二层的过程中，站立在自动人行道上，并随自动人行道做匀速运动。自动人行道为如图1所示的坡面平整的斜面，从侧面看可简化为如图2所示的示意图。

9. 若该超市一层和二层之间自动人行道的长度约为20m，小明测得他从一层到二层所用的时间约为40s，则自动人行道运行速度的大小约为（　　）

A. 2m/s B. 1m/s C. 0.5m/s D. 0.2m/s

10. 在小明随自动人行道做匀速运动的过程中，关于他的受力情况，下列说法确的是（　　）

A. 只受重力 B. 只受重力和支持力

C. 只受重力和摩擦力 D. 受重力、支持力和摩擦力

11. 在小明随自动人行道做匀速运动的过程中，人行道对小明支持力的反作用力是（　　）

A. 小明受到的重力 B. 小明对人行道的压力

C. 人行道对小明的摩擦力 D. 小明对人行道的摩擦力

【答案】9. C    10. D    11. B

【解析】

【9题详解】

人行道做匀速运动，由速度公式

故选C。

【10题详解】

人随自动人行道做匀速运动，受力平衡，合力为零，可知，小明受到重力、垂直接触面的弹力，沿斜面向上的摩擦力。

故选D。

【11题详解】

由牛顿第三定律可知，人行道对小明支持力的反作用力是小明对人行道的压力。

故选B。

请阅读下述文字，完成下列各题。

第24届冬季奥林匹克运动会2022年由北京市和张家口市联合举办，跳台滑雪是比赛项目之一，如图所示，运动员从跳台边缘的O点水平滑出，落到斜坡CD上的E点。运动员可视为质点，忽略空气阻力的影响。

12. 运动员滑出后，可以将他在空中的运动分解为水平方向和竖直方向的两个分运动。关于这两个分运动，下列说法正确的是（　　）

A. 水平方向和竖直方向均为匀速直线运动

B. 水平方向和竖直方向均为匀加速直线运动

C. 水平方向为匀速直线运动，竖直方向为匀加速直线运动

D. 水平方向为匀加速直线运动，竖直方向为匀速直线运动

13. 若测得运动员在空中飞行的时间约为4s，O、E两点间的水平距离约为80m，则运动员从O点滑出时的速度大小约为（　　）

A. 1m/s B. 2m/s C. 10m/s D. 20m/s

14. 运动员从O点滑出后，在空中飞行的过程中，关于其重力所做的功，下列说法正确的是（　　）

A. 一直做正功 B. 一直做负功

C. 一直不做功 D. 先做负功后做正功

【答案】12. C    13. D    14. A

【解析】

【12题详解】

运动员滑出后做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，即匀加速直线运动。

故选C。

【13题详解】

运动员从O点滑出时的速度大小约为

故选D。

【14题详解】

运动员从O点滑出后，在空中飞行的过程中，重力与速度方向的夹角始终小于90°，所以重力一直做正功。

故选A。

请阅读下述文字，完成下列各题。

引力波是爱因斯坦在其广义相对论中提出的一种关于时空弯曲之中的一种涟漪现象，其能量会以辐射的形式向外扩散。就像是在平静的湖中投入一颗石子，石子泛起的涟漪向外扩散。我国的“天琴计划”所要做的是在太空之中观测引力波的存在，这是一个庞大的计划，牵一发而动全身。此计划一旦成功，那势必会引起世界基础科学的巨大进步。2019年12月20日，我国长征四号火箭已经将“天琴一号”卫星发射升空。“天琴一号”卫星先发射到轨道半径约为地球半径4倍的轨道上运行，稳定工作一段时间后，又升高到轨道半径约为地球半径16倍的轨道上运行。

15. “天琴一号”在升高后的轨道上运行与在原轨道上运行相比，其重力势能（　　）

A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 无法确定

16. “天琴一号”在升高后的轨道上运行与在原轨道上运行相比，其速度（　　）

A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 无法确定

17. “天琴一号”在升高后的轨道上运行与在原轨道上运行相比，周期之比为（　　）

A. 2：1 B. 4：1 C. 8：1 D. 16：1

【答案】15. A    16. B    17. C

【解析】

【15题详解】

“天琴一号”从低轨道升到高轨道，引力做负功，故重力势能增大。

故选A。

【16题详解】

设地球质量为M，“天琴一号”卫星质量为m，轨道半径为r，根据万有引力提供向心力，则有

解得

可知升高后轨道半径增大，故速度减小。

故选B。

【17题详解】

设地球质量为M，“天琴一号”卫星质量为m，轨道半径为r，根据万有引力提供向心力，则有

解得

故“天琴一号”在升高后的轨道上运行与在原轨道上运行相比，周期之比为

故选C。

请阅读下述文字，完成下列各题。

真空中有一个静止的、带正电的点电荷，其周围的电场线分布如图所示，a、b、c是同一条电场线上的三个点，它们的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec，电势分别为、、。

18. a、b、c三点的电场强度大小关系是（　　）

A.  B.

C.  D.

19. a、b、c三点的电势高低关系是（　　）

A.  B.

C.  D.

20. 在电场中把的正电荷从a点移到c点，静电力做功，则a、c两点电势差为（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】18. A    19. A    20. C

【解析】

【18题详解】

根据可知

故选A。

【19题详解】

根据沿电场线方向电势降低可知

故选A。

【20题详解】

根据静电力做功与电势差的关系可得

故选C。

请阅读下述文字，完成下列各题。

电源、开关、小灯泡、电压表等连接成如图所示的电路，小灯泡上标有“0.6A  1.5W”字样，电源的电动势为3V，电压表为理想表，导线电阻不计。闭合开关，小灯泡恰好正常发光。

21. 小灯泡正常发光时，电压表的读数（　　）

A. 0.9V B. 2.0V C. 2.5V D. 3.0V

22. 小灯泡正常发光时，一分钟内通过灯泡的电荷量为（　　）

A. 0.6C B. 3.6C C. 36C D. 360C

23. 电源的内阻约为（　　）

A. 0.30Ω B. 0.83Ω C. 1.2Ω D. 1.5Ω

【答案】21. C    22. C    23. B

【解析】

【21题详解】

小灯泡上标有“0.6A  1.5W”，当小灯泡正常发光时，根据

解得

U=2.5V

故选C。

【22题详解】

根据

代入数据可得小灯泡正常发光时，一分钟内通过灯泡的电荷量为

故选C

【23题详解】

电源内阻的电压为

则电源的内阻为

故选B。

24. 如图所示，一个均匀带电球体所带电荷量为，在球外点放置一个电荷量为的检验电荷，点到球心的距离为．可以证明，检验电荷受到的带电球体对它的电场力大小为，其中为静电力常量．根据电场强度的定义式，可以推知带电球体在点的电场强度大小为（ ）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】由检验电荷受到的带电球体对它的电场力大小为可知，带电球体在A点的电场力大小为，根据电场强度的定义可得：

故C正确，ABD错误。

25. 研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示。下列说法正确的是（　　）

A. 实验中，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变大

B. 实验中，b板向左平移，静电计指针的张角变小

C. 实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大

D. 实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大

【答案】A

【解析】

【详解】平行板电容器电容的定义式和决定式为

A．实验中，只将电容器b板向上平移，则两极板正对面积S减小，C减小，而Q不变，所以U增大，静电计指针的张角变大，故A正确；

B．实验中，b板向左平移，则两极板间距d增大，C减小，而Q不变，所以U增大，静电计指针的张角变大，故B错误；

C．实验中，只在极板间插入有机玻璃板，则两极板间介电常数增大，C增大，而Q不变，所以U减小，静电计指针的张角变小，故C错误；

D．电容与极板所带电量无关，实验中，只增加极板带电量，C不变，则U增大，所以静电计指针的张角变大，故D错误。

故选A。

26. 在如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，闭合开关S，电灯L正常发光．两块电表均为理想电表．在滑片P向右移动的过程中，下列说法正确的是

A. 电流表的示数变小 B. 电源的总功率变小

C. 灯泡L的亮度变大 D. 电压表的示数变小

【答案】D

【解析】

【分析】将滑片P向右移动时，变阻器接入电路电阻减小，外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律分析总电流的变化和路端电压的变化，确定电灯L消耗功率的变化．根据流过变阻器的电流与总电流、电灯L电流的关系，分析其电流的变化，确定R1两端电压的变化，再分析变阻器两端电压的变化和电阻R1消耗的功率的变化．

【详解】将滑片P向右移动时，变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律得知，电路总电流I增大，则电流表的示数变大，故A错误；电源总功率P=EI，电流I增大，总功率增大，故B错误；由于内阻不为零，故路端电压U=E-Ir减小，电灯L消耗的功率减小，变暗，故C错误；流过变阻器的电流I1=I-IL，I增大，IL减小，则I1增大，电阻R1消耗的功率变大，电阻R1两端的电压U1增大；电压表的示数UV=U-U1，U减小，U1增大，则电压表示数变小．故D正确．故选D．

27. 一带电粒子q射入固定在O点点电荷Q的电场中，粒子只受电场力作用，运动轨迹如图中曲线所示，且OB<OA<OC．下列说法正确的是

A. q与Q带同种电荷

B. q在A点的加速度大于在B点的加速度

C. q在B点的速度大于在C点的速度

D. q在B点的电势能大于在C点的电势能

【答案】C

【解析】

【分析】电场线与等势面垂直．电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小，沿电场线的方向，电势降低，电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加．

【详解】曲线运动的合力指向曲线的内侧，指向O，说明相互吸引，q与Q带异种电荷，故A错误；电场力=ma，a与r2成反比，q在B点的加速度大于在A点的加速度，故B错误；根据动能定理，粒子由C到B，电场力做正功，动能增大，故粒子在B点的速度一定大于在C点的速度，故C正确．粒子由C到B，电场力做正功，所以粒子的电势能减小，所以B点的电势能一定小于在C点的电势能，故D错误．故选C．

【点睛】本题关键是根据曲线运动的条件判断出静电力的方向，然后结合静电力做功与电势能变化的关系以及动能定理判断电势能和动能的改变情况．

28. 如图所示，是一个由电池、电阻R、电键S与平行板电容器组成的串联电路，电键S闭合。一带电液滴悬浮在两板间P点不动，下列说法正确的是（　　）

A. 带电液滴可能带正电

B. 增大两极板距离的过程中，电阻R中有从a到b的电流，电容器中负电荷通过电容器从B运动到A

C. 断开S，减小两极板正对面积的过程中，液滴将加速下降

D. 断开S，减小两极板距离过程中，液滴静止不动

【答案】D

【解析】

【详解】A．带电液滴受电场力和重力作用，可知电场力方向为竖直向上，液滴带负电，A错误；

B．增大两极板间距离的过程中，U不变，由

知C减小，由

可知Q减小，R中的电流从a到b，但负电荷不会通过电容器从B到A，B错误；

C．S减小，E增大，液滴将加速上升，C错误；

D．断开S，减小极板间距过程中，E与d无关，E不变，液滴将静止不动，D正确。

故选D。

29. 图甲表示某金属丝的电阻随摄氏温度变化的情况。把这段金属丝与电池、电流表串联起来（图乙），用这段金属丝做测温探头，把电流表的刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易温度计。下列说法正确的是（　　）

A. 应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系

B. 应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系

C. 应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系

D. 应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系

【答案】B

【解析】

【详解】由甲图可知，点对应的电阻阻值较小，由闭合电路欧姆定律知对应电路中的电流较大，故应标在电流较大的刻度上；而点对应的电阻阻值较大，由闭合电路欧姆定律知对应电路中的电流较小，故应标在电流较小的刻度上；由图甲得

其中为图线的纵截距，由闭合电路欧姆定律得

联立解得

可知t与I是非线性关系，故B正确，ACD错误。

故选B。

30. 一根长为L横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为，棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m、电荷量为e，在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】由电流定义可知

由欧姆定律可得

又根据电场强度

故选A。

第二部分  非选择题（共40分）

二、填空题共3小题，每空1分，共8分。

31. 如图是伏安法测电阻的安培表___________接法（填“内”或“外”），在某次测量中，电压表的示数为12.0V时，电流表的示数为0.30A，根据测量数据可计算出电阻R=___________Ω。电阻R的测量值___________（选填“大于”或“小于”）真实值。原因：___________。

【答案】    ① 内    ②. 40    ③. 大于    ④. 见解析

【解析】

【详解】[1]由图可知安培表采用了内接法。

[2]根据欧姆定律可得

[3][4]安培表采用内接法，通过电阻R电流的测量值等于真实值，而由于电流表分压的缘故，使电阻R两端电压的测量值大于真实值，所以电阻R的测量值大于真实值。

32. 如图所示为一双量程电压表的示意图，已知电流表G的满偏电流为1mA，内阻为60Ω，则图中串联的分压电阻R1=___________Ω，R2=___________Ω。

【答案】    ①. 4940    ②. 10000

【解析】

【详解】[1]由欧姆定律可得

[2]由欧姆定律可得

33. 某实验小组利用打点计时器测量小车做匀变速直线运动时的瞬时速度。该实验小组选取了一条点迹清晰的纸带，如图所示。图中O、A、B、C、D是按打点先后顺序依次选取的计数点，相邻计数点间的时间间隔为T。他们发现，纸带上由O点到D点相邻计数点之间的距离逐渐增大，用vA和vB分别表示打点计时器打下A点和B点时小车运动的速度，可判断vA___________vB（选填“大于”或“小于”）。测O、B两点间距离为x，打点计时器打下A点时小车运动的速度vA=___________

【答案】    ①. 小于    ②.

【解析】

【详解】[1]纸带上由O点到D点相邻计数点之间的距离逐渐增大，则小车运动的越来越快，所以；

[2]O、B两点间距离为x，相邻计数点间的时间间隔为T，根据在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于这段时间的平均速度，则打点计时器打下A点时小车运动的速度

三、计算论证题共4小题，第34题4分第35，第36题各6分、第37题8分，第38题8分，共32分。

解题要求：写出必要的文字说明、方程式和结果。有数值计算的题，结果必须明确写出数值和单位。

34. 如图所示，用F=6.0N的水平拉力，使质量m=3.0kg的物体由静止开始沿光滑水平面做匀加速直线运动。求：

（1）物体加速度的大小a；

（2）物体在第4.0s时速度的大小v。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）根据牛顿第二定律可得物体加速度的大小为

（2）根据速度与时间关系可得物体在第4.0s时速度的大小为

35. 如图所示，某匀强电场的电场强度，A、B为同一条电场线上的两点。

（1）现将电荷量的检验电荷放在电场中的A点，求该检验电荷在A点所受电场力的大小F；

（2）将检验电荷从A点移动到B点，若A、B两点相距d=0.10m，求电场力做的功W。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）检验电荷在A点所受电场力的大小

（2）电场力做的功

36. 我国的航空航天事业取得了巨大成就。2010年10月1日，我国成功发射了“嫦娥二号”探月卫星。“嫦娥二号”的质量为m，它绕月球做匀速圆周运动时距月球表面的距离为h。已知引力常量G、月球质量M、月球半径R。求：

（1）求月球表面的重力加速度；

（2）“嫦娥二号”绕月球做匀速圆周运动的线速度。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）月球表面，根据万有引力等于重力列出等式

解得月球表面的重力加速度

（2）“嫦娥二号”绕月球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力得

解得

37. 如图，平行放置的两金属板长为l，板间距离为d，两板间电压为U，一个质量为m、电荷量为q的带电粒子（不计重力）以平行于极板的初速度v0射入两板间，求：

（1）粒子在电场运动时间；

（2）带电粒子的侧移量y；

（3）带电粒子电场中运动的偏向角正切值。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）粒子在平行于金属板方向做匀速直线运动，根据运动学公式可得粒子在电场运动时间为

（2）根据牛顿第二定律可得粒子在电场中的加速度大小为

粒子在平行于电场线方向做初速度为零的匀加速直线运动，根据运动学公式可得侧移量为

（3）根据运动学公式有

带电粒子电场中运动的偏向角正切值为

38. 两根材料相同的均匀直导线a和b串联在电路上，a长为，b长为．

（1）若沿长度方向的电势随位置的变化规律如图所示，求：

①a、b两导线内电场强度大小之比；

②a、b两导线横截面积之比．

（2）以下对直导线内部做进一步分析：设导线单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e，自由电子定向移动的平均速率为v．现将导线中电流I与导线横截面积S的比值定义为电流密度，其大小用j表示．

①请建立微观模型，利用电流的定义推导：；

②从宏观角度看，导体两端有电压，导体中就形成电流；从微观角度看，若导体内没有电场，自由电子就不会定向移动．设导体的电阻率为ρ，导体内场强为E，试猜想j与E的关系并推导出j、ρ、E三者间满足的关系式．（解题过程中需要用到的物理量要在解题时作必要的说明）

【答案】（1）①②（2）①见解析②见解析

【解析】

【详解】（1）①根据，由图像知：，代入可得，同理

根据，由已知

代入可得：

②因为两导线串联，所以电流，由欧姆定律，电阻定律

将，长度分别为和

代入可得：

（2）①在直导线内任选一个横截面S，在时间内以S为底，为高的柱体内的自由电子都将从此截面通过，由电流及电流密度的定义知：，其中

代入可得：

②（猜想：j与E成正比）设横截面积为S，长为l的导线两端电压为U，则

电流密度的定义为，将代入，得

导线的电阻

联立可得j、ρ、E三者间满足的关系式为：