2023岳阳教研联盟高二上学期期中联考联评试题物理含解析

岳阳教研联盟2021级高二期中联考联评

物   理

分值：100分      时量：75分钟    审题：郑宏建(汨罗市第一中学)

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.当作用力作正功时，反作用力一定作负功

B.当作用力不作功时，反作用力也不作功

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

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（       )

物理试卷第1页，共8页

D.将带正电的点电荷q从a点移动到b电势能减小

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y₁，动能的变化量为，动量的变化量为Δp₁；小球由B运动到C，竖直位移为y₂，动能的变化量为，动量的变化量为Δp₂。忽略空气阻力的影响，若y₁=y₂，则下列关系式正确的是(      )

6.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(         )

物理试卷第2页，共8页

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t=0时刻开始计时得到了  的图像。如图所示,由此可知(         )

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，

B.40cm刻度对应的加速度为g

C.50cm刻度对应的加速度为2g

D.各刻度对应加速度的值是均匀的

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R₁的阻值，则有(      )

C.并联电路上消耗的总功率增大

D.R₁上功率P₁减小,R₂上功率P₂增大

物理试卷第3页，共8页

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

B.可能有向左的位移

C.位移不可能是0

D.位移的大小可能是L

二、实验题(本题共2小题，共16分)

11.(6分)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)。

物理试卷第4页，共8页

(2)该同学用同一电路分别给两个不同的电容器充电，电容器的电容C₁时通过传感器的电流随时间变化的图像如图2中所示，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)。

12.(10分)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m₁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m₂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。

物理试卷第5页，共8页

(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m₁      m₂(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

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m₁、m₂。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0-xy坐标，并标出它们的坐标分别为M(x₁,y₁)、P(x₂,0)、N(x₃,y₃)。请你写出验证这个猜想的表达式         。

物理试卷第6页，共8页

三、计算题(本题共3小题，共40分)

13.(12分)某款儿童滑梯如图所示，其滑面可视为与水平地面夹角θ=37°的平直斜面，滑面顶端距离地面高度h=3.0m。一质量m=20kg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μ=0.30，儿童沿滑梯下滑的过程，可以看做质点沿斜面直线运动。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,取重力加速度g=10m/s²，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。               

14.(12分)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v₁、v₂。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。

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(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。

15.(16分)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t=0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-e，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v₁。

(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?

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高二物理参考答案

一、选择题

1．【解析】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。因作用力与反作用力具有“同时、等大、反向”的特点，故对应的冲量等大反向，选项D正确。

2．【解析】设a的重力为mg，对a有，对b有，比较得，选项A、B、C错。所受万有引力为，选项D对。

3．【解析】根据点电荷的电场线与等势面分布可知：穿过球面1、2的电场线总条数一样多，且电势，选项A、C错。由知，将正电的点电荷q从a点移动到b点，电场力做负功，电势能增加，选项D错。由点电荷的场强公式可知选项B正确。

4．【解析】 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y1=y2，则这两段所用的时间t1>t2，由动能定理ΔEk=mgy得，两段时间内的动能变化量ΔEk1=ΔEk2，选项A、B错误；由动量定理Δp=mgt得，两段时间内的动量变化量Δp1>Δp2,选项C错误，D正确。

5．【解析】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

电源的输出功率

电源的总功率

电源的效率

6．【解析】两绳拉力与均质杆的重力共点平衡，由答图的几何关系可知选项D正确。

7．【解析】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，，故A对B错。时速度，故C错。在0~6s内，由图可知平均速度，对应玩具车的位移，故D对。

8．【解析】由题意知，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 = 20cm；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 = 。

A．在30cm刻度时，有F弹 - mg = ma，代入数据有a =- 0.5g，A正确；

B．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．在50cm刻度时，有F弹 - mg = ma，代入数据有a = 0.5g，C错误；

D．设刻度对应值为x，有，又,整理得，加速度a与刻度x成线性关系，则各刻度对应加速度的值是均匀的，D正确。

9．【解析】A：由电阻关联可知，R1增大，则电路的总电阻R增大，电压增大，选项A对。

B：因电压U增大，由得I2增大，减小，选项B错。

C：因电压U增大，由得P增大，选项C对。

D：因电压U增大，由得P2增大。，因不知道R1与R2的对应关系，故不能确定P1的变化趋势，选项D错。

10．【解析】如答图所示，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

在极短时间内有

两边求和得

得

讨论：

若，则；

若，则，车的位移向右；

若，则，车的位移向左。

综上，选项ABD正确。

二、实验题

11．（6分）【答案】

（1）充电（1分） A；C（4分，每空各2分）

（2）①（1分）  

【解析】（2）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，电容为C1的电容器增加的电荷量较少，因此图线①与电容为C1的电容器相对应。

12．【答案】

（1）（2分）

（2）C（2分）

（3）m1·OP＝m1·OM + m2·ON（2分）

OP=ON-OM（或m1·OP2＝m1·OM 2+ m2·ON2）（2分）

（4） m1x2＝m1x1＋m2x3（2分）

【解析】

(1)根据碰撞的特点可知，两小球质量应满足；

(2) 由于实验误差的影响，每次碰撞的落点不一定相同，故A，B均错误；落点近似一个圆，取圆心为记录点，C正确；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；

(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，将水平速度替换成水平位移，则满足,若还满足弹性碰撞，则还满足碰撞前后动能相等，联立两个方程解得OP=ON-OM，（或将速度替换成水平位移，则）；

(4)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m1x2＝m1x1＋m2x3。

三、计算题（本题共3小题，共40分）

13．（12分）

（1）儿童下滑时受到的摩擦力为

得              （3分）

（2）根据功的定义有 

得              （3分）

（3）根据动能定理

得               （3分）

根据瞬时功率的定义

得              （3分）

14.(12分）

(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，有

       （2分）

以空气分子碰撞后运动方向为正，受力分析如答图

根据动量定理有   （2分）

联立得      （2分）

由牛顿第三定律知                        （1分）

得       （1分）

(2)  ①需要施加动力；                                   (2分）

②轨道高度会降低， 空间站将无法正常运行。        （2分）

15.（16分）

（1）电子由金属圆板经电场加速进入圆筒1，根据动能定理

     （2分）

     解得            （1分）

(2)电子进入第n个圆筒时，经过n次加速，根据动能定理

  （2分）

解得            （1分）  

 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

     （2分）

解得            （1分）

（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T/2，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      （4分）

累计延后时间为T/2，则电子的加速时间为T/2，所以电子的最大速度为

     （2分）

    可得             （1分）

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

     （4分）

根据动能定理       （2分）

解得                 （1分）

（其它解法正确，同样给分）