2022-2023学年湖南省怀化市高二上学期期末物理试题 （解析版）

怀化市2022年下期期末考试试卷

高二物理

时量：75分钟  满分：100分

一、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 下列关于电荷的认识正确的是（    ）

A. 电荷量很小的带电体就是元电荷

B. 物体所带的电荷量可以是任意值

C. 摩擦起电的实质是创生了电荷

D. 任何一个与外界没有电荷交换的系统，电荷量的代数和始终保持不变

【答案】D

【解析】

【详解】A．最小电荷量就是电子所带的电荷量，人们把这个最小的电荷量叫做元电荷，故A错误；

B．物体所带的电荷量一定是元电荷的整数倍，故B错误；

C．摩擦起电的实质是电子在两个物体间发生了转移，故C错误；

D．任何一个与外界没有电荷交换的系统，电荷量的代数和始终保持不变，故D正确。

故选D。

2. 2021年12月9日，神舟十三号乘组进行天宫授课，如图为航天员叶光富试图借助吹气完成失重状态下转身动作的实验，但未能成功。若他在1s内以20m/s的速度呼出质量约1g的气体，可获得的反冲力大小约为（    ）

A. 0.02N B. 0.04N C. 0.2N D. 0.4N

【答案】A

【解析】

【详解】设航天员的质量为m，呼出气体后速度为v，根据动量守恒有

根据动量定理有

代入数值解得

故选A。

3. 经过不懈的努力，法拉第终于在1831年8月29日发现了“磁生电”的现象。如图所示，把两个线圈绕在同一个软铁环上，线圈A连接电池与开关，线圈B闭合并在其一段直导线附近平行放置小磁针，可观察到的现象有（　　）

A. 合上开关，小磁针发生偏转，不会复原

B. 断开开关，小磁针偏转一下，随即复原

C. 只要A线圈中有电流，小磁针就会发生偏转

D. A线圈中电流越大，小磁针偏转角度也越大

【答案】B

【解析】

【详解】AC．当闭合开关时，A线圈接通瞬间，在铁环产生顺时针方向的磁场，使得穿过B的磁通量增加，根据楞次定律和安培定则可知，在B中产生逆时针方向感应电流，电流稳定后穿过A、B的磁通量不再发生变化，所以B中不再有感应电流，即小磁针偏转一下随即复原；故A错误，C错误；

B．当开关断开，A线圈中的电流中断瞬间，使得穿过B的磁通量减小，根据楞次定律和安培定则可知，在B中产生顺时针方向感应电流，小磁针会反向偏转，线圈A电流减为零后穿过A、B的磁通量不再变化，所以B中不再有感应电流，小磁针偏转一下后随即复原，故B正确；

D．由前面的分析可知A线圈中电流变化越快，小磁针偏转角度也越大，故D错误。

故选B。

4. 如图所示，在xOy坐标系中以O为中心的椭圆上，有a、b、c、d、e五点，其中a、b、c、d为椭圆与坐标轴的交点。现在椭圆的一个焦点固定一点电荷，另一正试探电荷仅在静电力作用下的运动轨迹如图中虚线所示，下列说法正确的是（    ）

A. 点电荷带负电

B. a、c两点的电场强度相同

C. 在b、d两点分别放一个电荷量均为的正点电荷和负点电荷，O点处的场强可能为0

D. 在a、c两点分别放一个电荷量均为的正点电荷，d点处的场强可能为0

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据带电粒子轨迹及曲线运动受力特点可知点电荷带正电，A错误；

B．由电场线的分布情况和对称性可分析a、c两点电场强度大小相同，但方向不同，所以电场强度不同，B错误；

C．在b、d两点分别放一个电荷量为的正点电荷和负点电荷，这两个点电荷在O点处的合场强方向沿y轴负方向，正点电荷在O点处的场强方向沿y轴正方向，故三个点电荷在O点处的场强可能为0，C正确；

D．在a、c两点分别放一个电荷量为正点电荷，这两个正点电荷在d点处的合场强方向沿y轴负方向，正点电荷在d点处的场强方向也沿y轴负方向，故三个点电荷在d点处的合场强不可能为0，D错误。

故选C。

5. 不带电的导体P置于电场强度方向向右的电场中，其周围电场线分布如图所示，导体P表面处的电场线与导体表面垂直，a、b为电场中的两点，则（    ）

A. a点的电势等于b点的电势 B. a点的电场强度小于b点的电场强度

C. 导体P内部的电场强度大于a点的电场强度 D. 正试探电荷从a点运动到b点，电场力做正功

【答案】D

【解析】

【详解】A．沿电场线方向电势逐渐降低，则a点的电势高于b点的电势，故A错误；

B．电场线越密集的地方电场强度越大，则a点的电场强度大于b点的电场强度，故B错误；

C．a点的电场强度不为零，而导体内部电场强度为零，故C错误；

D．正试探电荷从a点运动到b点，电场力做正功，故D正确。

故选D。

6. 如图，质量分别为 mA和 mB的两小球带有同种电荷，电荷量分别为 qA和 qB，用绝缘细线悬挂在天花板上．平衡时，两小球恰处于同一水平位置，细线与竖直方向间夹角分别为 θ1与 θ2（θ1＞θ2）．两小球突然失去各自所带电荷后开始摆动，最大速度分别 vA和 vB，最大动能分别为 EkA和 EkB．则（　　）

A. mA:mB=tanθ1: tanθ2

B. qA：qB=1: 1

C.

D.

【答案】D

【解析】

【详解】A．对A球进行受力分析可知，A所受到的库仑力大小为

同理B受到的库仑力为

两球间的库仑力大小相等方向相反，因此

①

A错误；

B．两个小球间的库仑力总是大小相等，与两小球带电量大小无关，因此无法求出两球电量间的关系，B错误；

CD．由于两球处于同一高度，则

②

又由于两球下摆的过程中，机械能守恒，则

③

由②③联立可得

由①②③联立利用三角函数关系可得

C错误，D正确。

故选D。

二、选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分。

7. 某闭合三棱柱如图所示，处于磁感应强度为1T、方向沿x轴正方向的匀强磁场中。已知AB=0.4m，BE=0.3m，AD=0.2m，ABOD为在yOz平面内的矩形，BEFO为在xOy平面内的矩形，下列判断正确的是（　　）

A. 穿过图中ABOD面的磁通量为0.08Wb

B. 穿过图中BEFO 面的磁通量为0.06Wb

C. 穿过图中AEFD面的磁通量为0.1Wb

D. 穿过图中AEFD面磁通量为0.08Wb

【答案】AD

【解析】

详解】A．根据

穿过图中ABOD面的磁通量为

所以A正确；

B．由于磁场方向平行于BEFO 面，则穿过图中BEFO 面的磁通量为0，所以B错误；

CD．由于AEFD面在磁场方向的投影的有效面积与ABOD面的面积相等，则穿过图中AEFD面的磁通量与ABOD面的磁量相同，则C错误；D正确；

故选AD。

8. 目前许多国产手机都有指纹解锁功能，常用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示。指纹的凸起部分叫“嵴”，凹下部分叫“峪”。传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和正对的皮肤表面部分形成大量的小电容器，这样在嵴处和峪处形成的电容器的电容大小不同。传感器给所有的电容器充电，达到某一电压值，电容器放电电容值小的电容器放电较快，根据放电快慢的不同，就可以探测到嵴和峪的位置，从而形成指纹图像数据。根据文中信息，下列说法正确的是（　　）

A. 在峪处形成电容器电容较大 B. 在峪处形成的电容器放电较快

C. 在嵴处形成的电容器电容较大 D. 在嵴处形成的电容器放电较快

【答案】BC

【解析】

【详解】AC．根据电容的计算公式

可得，极板与指纹峪（凹下部分）距离d大，构成的电容器电容小，同理，在嵴处形成的电容器电容较大，选项C正确，A错误；

BD． 由于外接电源为所有电容器充到一个预先设计好的电压值，所以所有的电容器电压一定，根据

可知，极板与指纹峪（凹的部分，d大，电容小）构成的电容器充上的电荷较少，在放电过程中放电时间短，放电较快；反之，在嵴处形成的电容器电容大，电荷量大，放电时间长，B正确，D错误；

故选BC。

9. 如图所示的电路中，闭合电键S并调节滑动变阻器滑片P的位置，使A、B、C三灯亮度相同，若继续将P向下移动，则三灯亮度变化情况为（    ）

A. A灯变亮 B. B灯变暗 C. A灯最亮 D. C灯最亮

【答案】AD

【解析】

【详解】AC．将变阻器滑片P向下移动时，接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，根据全电路欧姆定律得知，总电流增大，则A灯变亮。故A正确，C错误；

BD．并联部分的电压

E、、r不变，增大，减小，B灯变暗。通过C灯的电流

I增大，减小，则增大，C灯变亮。

由于减小， 增大， 增大，所以C灯电流的增加量大于A灯的增加量，C灯最亮。故B错误，D正确。

故选AD。

10. 如图所示，在一个水平放置的槽中，小球m自A点以沿AD方向的初速度v开始运动，已知圆弧AB＝0.9m，AB圆弧的半径R＝10m，AD＝10m，A、B、C、D在同一水平面内不计摩擦，重力加速度g取，欲使小球恰能通过C点，则其初速度的大小可能是（    ）

A.  B.  C.  D.

【答案】AC

【解析】

【详解】小球m自A点以向AD方向的初速度v开始运动，把小球的运动进行分解，一个是水平方向的匀速运动，一个是在竖直面上的单摆，根据单摆周期公式有

小球m自A点运动到C点，在竖直面上运动的时间为

由于分运动的等时性，所以初速度为

当n=0时，则

当n=1时，则

故选AC。

三、非选择题：本题共5小题，共56分。

11. 利用气垫导轨（全程不考虑其对滑块的阻力）和两个光电门验证动量守恒定律，滑块和遮光条总质量为，遮光条的宽度为d。如图（a）所示，将气垫导轨调整水平后，将滑块静置于光电门1左侧，推动滑块，使其获得水平向右的速度后手放开，滑块经过光电门1后，有一质量为的橡皮泥从h高处由静止落下，刚好落至下方经过的滑块上，迅速粘一起后随滑块向右经过光电门2，光电门1、2记录的挡光时间分别为、，重力加速度为g。

（1）用游标卡尺测得遮光条宽度如图（b）所示，其读数为______mm。

（2）若碰撞过程中水平方向动量守恒，则应满足的关系式______（用以上所给已知量表示）。

（3）实验中遮光条宽度的测量值有误差对验证碰撞过程水平方向动量守恒有无影响？请说明理由：______。

【答案】    ①. 6.75    ②.     ③. 无影响；根据（2）的分析知，实验中遮光条宽度的测量值有误差对验证碰撞过程水平方向动量守恒无影响，理由是水平方向动量守恒，等式两边的d可消掉。

【解析】

【详解】（1）[1]20分度游标卡尺的精确值为0.05mm，测得遮光条的宽度如图（b）所示，其读数为

（2）[2]若碰撞过程中水平方向动量守恒，则

解得

（3）[3]无影响，根据（2）的分析知，实验中遮光条宽度的测量值有误差对验证碰撞过程水平方向动量守恒无影响，理由是水平方向动量守恒，等式两边的d可消掉。

12. 为了测得一干电池的电动势和内阻，实验室提供了下列器材：

待测电池组（电动势约为，内阻不超过）

电流表（量程，内阻小于）

电阻箱（）

滑动变阻器（）

单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干。

考虑到干电池组的内阻较小，电流表的内阻不能忽略，他设计了如图甲所示的实验电路。

（1）该同学先测电流表的内阻：

①将开关S断开，滑动变阻器的阻值调到最大，开关K闭合，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表A满偏；

②将开关S接通C，保持______阻值不变，调节______阻值，使电流表A的指针达到满偏的处，记下电阻箱的阻值为；

③由以上操作可知电流表的内阻为______。

（2）该同学再测干电池组的电动势和内阻：

①将开关K断开，电阻箱的阻值调至最大，将开关S接通D；

②调节电阻箱的阻值R，使电流表A有足够示数，改变R的值，测出几组I和R；

③图乙是根据实验数据绘出的图像，由此可得待测干电池组的电动势______V，内阻______。（计算结果均保留三位有效数字）

【答案】    ①. 滑动变阻器    ②. 电阻箱    ③.     ④. 2.83    ⑤. 2.40

【解析】

【详解】（1）②[1][2]将开关S接通C，保持滑动变阻器阻值不变，调节电阻箱阻值，改变电流表A的示数；

[3]根据并联分流

解得

（2）③[4][5]由闭合电路欧姆定律

即

，

解得

，

13. 如图，在的空间中，存在沿x轴正方向的匀强电场E；在的空间内，存在沿x轴负方向的匀强电场，场强大小也等于E。一电子（－e，m）在x＝d处的P点以沿y轴正方向的初速度开始运动，运动轨迹如图所示，不计电子重力。求：

（1）电子在x方向分运动的周期；

（2）电子运动的轨迹与y轴的各个交点中，任意两个相邻交点之间的距离l。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）分析可知电子射入电场后在y方向上一直为匀速运动，在x方向上先是沿x负方向匀加速，后沿x负方向匀减速，再沿x正方向匀加速，后又沿x正方向匀减速，如此反复，轨迹如图所示，设电子从开始到第一次与y轴相交时时间为t，有

解得

所以电子在x方向分运动的周期为

（2）从开始到第一次与y轴相交时竖直方向位移为

可得电子运动的轨迹与y轴的各个交点中，任意两个相邻交点之间的距离为

14. 如图甲所示，质量为m的小球悬挂在一根劲度系数为k的轻质弹簧下端，静止后小球所在的位置为O点。取O点为坐标原点，竖直向下为x轴正方向建立坐标系。现将小球从O点向下拉一小段距离A，然后释放。已知重力加速度为g，小球在运动过程中弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力。

(1)请证明：小球做简谐运动。

(2)从小球在位移A处释放开始计时，请在图乙坐标系中定性画出小球在一个周期内的位移-时间图像。

(3)求小球在做简谐运动过程中的加速度a与位移x的表达式，并在图丙中画出小球的a-x图像。

【答案】(1)证明过程见解析；(2) (3)

【解析】

【详解】(1)取竖直向下为正方向．物体静止在O点时

kx0=mg

将物体从O点向下拉离的距离为x时，弹簧的弹力大小 k（x0+x）
物体振动的回复力大小为

 F=k（x0+x）-mg=kx

回复力方向竖直向下，与位移方向相反，则位移为x时有

F=-kx

符合简谐运动的特征，所以物体做简谐运动．

(2)从小球在位移A处释放开始计时，小球的位移时间图像如图所示

(3)由牛顿第二定律可知

则做出a-x图像如图

15. 如图所示，在光滑的水平面上固定一竖直挡板，一轻弹簧的左端固定在挡板上，另一端能自然伸长到N点。N点处静止放置质量为m0=0.1kg的物块，N点右侧的水平面上静止放置n个质量均为m=0.2kg的相同小球，相邻两球间有一定距离，弹簧、物块及所有小球均处在同一直线上。用外力缓慢推物块向左压缩弹簧（物块与弹簧不拴接）至某处，此时弹簧的弹性势能Ep=1.8J，现撤去外力，弹簧将物块向右弹出，弹簧与物块、物块与小球、小球与小球之间发生的碰撞都是弹性正碰，重力加速度g=10m/s2。求：

（1）释放物块后至物块第一次到达N点的过程，弹簧的弹力对物块的冲量大小；

（2）物块第一次与小球碰撞后，物块的速度大小及方向；

（3）这n个小球最终获得的总动能。

【答案】（1）；（2），方向水平向左；（3）（n=1,2,3，…）

【解析】

【详解】（1）释放物块后至物块第一次到达N点的过程，根据能量守恒有

解得

根据动量定理有

（2）物块第一次与小球碰撞过程中，由于m0<m，碰后物块被向左反弹，设物块碰后速度大小为v1，小球速度大小为u1，发生弹性正碰，则有

解得

，方向水平向左

（3）由于小球质量相等，且发生的都是弹性正碰，它们之间将进行速度交换，物块向左弹回后与弹簧作用后，再以原速率v1向右弹回，再跟小球1弹性正碰，同理，第二次碰撞后，物块和小球的速度大小分别为

，

以此类推，物块和小球1经过n（n=1,2,3，…）次碰撞后，它们的速度大小分别为

，

由于相邻小球之间每次相互碰撞都进行速度交换，所以，最终从小球1开始至小球n，它们的速度大小依次为un、un-1、un-2、…、u1，则n个小球的总动能为

代入数据，解得

（n=1,2,3，…）