山东省济宁市实验中学2023-2024学年高二上学期期中物理试题（解析版）

这是一份山东省济宁市实验中学2023-2024学年高二上学期期中物理试题（解析版），共21页。

注意事项：
1.答第Ⅰ卷前，考生务必将自己的姓名、考试科目、试卷类型用2B铅笔涂写在答题卡上。
2.每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应的题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案。不能答在试题卷上。
3.考试结束后，将第Ⅱ卷答题纸和答题卡一并收回。
第Ⅰ卷（选择题 共48分）
一、选择题（本题共12小题，共40分。每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，选对得3分；第9-12题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的或不答的得0分。）
1. 如图所示，弹簧振子在B、C间振动，O为平衡位置，BO=OC=5cm。若振子从B到C的运动时间是1s，则下列说法中正确的是（ ）
A. 振子从B经O到C完成一次全振动
B. 振动周期是1s，振幅是10cm
C. 经过两次全振动，振子通过的路程是20cm
D. 从B开始经过3s，振子通过的路程是30cm
【答案】D
【解析】
【详解】AB．振子从B经O到C只完成半次全振动，再回到B才算完成一次全振动，完成一次全振动的时间为一个周期，故T=2s，AB错误；
C．经过一次全振动，振子通过的路程是4倍振幅，故经过两次全振动，振子通过的路程是40cm，C错误；
D．从B开始经过3s，振子通过的路程是30cm，D正确。
故选D。
2. 物体的运动状态可用位置和动量描述，称为相，对应图像中的一个点。物体运动状态的变化更多免费优质滋元可 家 威杏 MXSJ663 可用图像中的一条曲线来描述，称为相轨迹。假如一质点沿轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动，则对应的相轨迹可能是（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】质点沿轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动，则有
而动量为
联立可得
动量关于为幂函数，且，故正确的相轨迹图像为D。
故选D。
3. 潍坊某校实验小组根据物理学史上的“罗兰实验”，在学校实验室进行了验证。如图所示，把大量的负电荷加在一个有水平固定转轴的橡胶圆盘上，然后在圆盘中轴线左侧附近悬挂了一个小磁针，小磁针静止时N极垂直指向纸里，圆盘所在平面与小磁针静止时的指向平行。现将圆盘绕中轴线按如图所示方向（从左向右看顺时针）高速旋转，下列说法正确的是（ ）
A. 垂直指向纸里的方向为南方
B. 小磁针的N极向左侧偏转
C. 小磁针的N极向右侧偏转
D. 小磁针发生偏转的原因是橡胶圆盘上产生了感应电流
【答案】B
【解析】
【详解】A．小磁针静止时N极垂直指向纸里，故垂直指向纸里的方向为北方，故A错误；
BC．圆盘绕中轴线按如图所示方向（从左向右看顺时针）高速旋转，即负电荷顺时针方向旋转，产生的电流方向为逆时针，根据右手定则，可知环形电流产生的磁场左侧为N极，故小磁针的N极向左侧偏转，故B正确，C错误；
D．小磁针发生偏转的原因是橡胶圆盘上电荷定向移动产生了，而电流周围产生了磁场。故D错误。
故选B。
【点睛】注意区分地理南北极和地磁南北的关系，电荷的定向移动形成电流，电流周围产生磁场。根据安培定则确定电流产生的磁场方向。
4. 如图甲所示的电路，三个小灯泡并联后与电阻箱串联，如图乙所示的电路，三个小灯泡与电阻箱串联，两个电路中的小灯泡均完全相同。现将两个电路接在相同的电压两端，调节电阻箱的旋钮使所有的灯泡正常发光。电路甲消耗的电功率为P1，电路乙消耗的电功率为 则下列关系式正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设灯泡正常发光时通过灯泡的电流为，图甲中灯泡正常发光时，电路的总电流
电路甲消耗的电功率为
图乙中灯泡正常发光时，电路的总电流
电路乙消耗的电功率为
所以
故选B。
5. 某品牌电动自行车的说明书上给出了如下的技术参数表。则此车的电机（ ）
A. 正常工作时的效率约为83.3%
B. 正常工作时内部发热功率为24W
C. 内阻是12Ω
D. 在额定电压下，电机突然卡住时电机的总功率为640W
【答案】A
【解析】
【详解】A．由表格读出电机的额定电压U=48V，额定电流I=4A，额定输出功率。电机输入的总功率为
电机正常工作时效率
故A正确；
B．根据能量守恒得，正常工作时内部发热功率为
故B错误；
C．根据
解得
故C错误；
D．在额定电压下，电机突然卡死时，电机电路是纯电阻电路，欧姆定律成立，则有
故D错误。
故选A。
【点睛】理解表格中各物理量的含义。总功率等于输出功率与电机内部发热功率之和。突然卡死时，电机电路是纯电阻电路，欧姆定律能适用。
6. 图为多用电表欧姆挡的原理示意图，其中电流表的满偏电流为600μA，内阻调零电阻的最大值，电池电动势E = 1.5V，两表笔短接调零后，用它测量电阻Rx，当电流计指针指在满刻度的时，则（ ）
A. ，Rx左侧表笔为红色
B. ，Rx左侧表笔为红色
C. ，Rx右侧表笔为红色
D. ，Rx右侧表笔为红色
【答案】A
【解析】
【详解】欧姆表的内阻为
根据闭合回路欧姆定律可得
解得
根据欧姆表电流红表笔进黑表笔出可知Rx左侧表笔为红表笔，右侧为黑表笔。
故选A。
7. 已知通电长直导线在周围空间某位置产生磁场的磁感应强度大小为，其中I为电流强度，r为该位置到长直导线的距离，k为常数。如图所示，现有两根通电的长直导线分别固定在正方体abcd—efgh的两条边dh和hg上且彼此绝缘，电流方向分别由d流向h、由h流向g，hg中电流是dh中电流强度的两倍。已知c点磁感应强度大小为B，则e点的磁感应强度大小为（ ）
A. 2BB. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】由题可知，dh导线到c和e距离相等，则dh导线中的电流在c和e产生的磁感应强度大小均为B0，由安培定则可知，在c产生的磁感应强度的方向为bc，在e产生的磁感应强度的方向为ef，hg中电流是dh中电流强度的两倍，hg导线到c和e距离相等，则hg导线中的电流在c和e产生的磁感应强度大小均为2B0，由安培定则可知，在c产生的磁感应强度的方向为bc，在e产生的磁感应强度的方向为ea，由于c点磁感应强度大小为B，在c产生的合磁感应强度为
则e点的合磁感应强度大小为
故选D。
8. 为满足不同列车之间车厢进行重新组合的需要，通常将相关的列车通过“驼峰”送入编组场后进行重组（如图所示）。一列火车共有18节车厢，每节车厢的质量均为m，各车厢之间间隙均为，需要在编好组的“驼峰”左侧逐一撞接在一起。现有质量与车厢质量相等、且没有动力驱动的机车经过“驼峰”以速度向第一节车厢运动，碰撞后通过“詹天佑挂钩”连接在一起，再共同去撞击第二节车厢，直到机车与18节车厢全部挂好。不计车厢在铁轨上运动所受阻力及碰撞过程所需时间，则驼峰（ ）
A. 这列火车挂接结束时速度的大小为
B. 整个撞接过程中损失的机械能为
C. 第一节车厢通过间隙与第二节撞接所经历的时间为
D. 机车带动第一节车厢完成整个撞接过程所经历的时间为
【答案】D
【解析】
【详解】A．撞接的过程中动量守恒，设撞接完成后速度为v，根据动量守恒定律可得
解得
故A错误；
B．根据能量守恒定律可得
解得
故B错误；
C．第一节车厢与机车撞接后的速度为v1，根据动量守恒定律可得
解得
第一节车厢撞接后做匀速直线运动，设第一节车厢通过间隙与第二节撞接所经历的时间为t，则有
解得
故C错误；
D．第n节车厢与机车撞接后的速度为vn（1≤n≤17），根据动量守恒定律可得
解得
第n节车厢撞接后做匀速直线运动，设第一节车厢通过间隙与第二节撞接所经历的时间为tn，则有
解得
故机车带动第一节车厢完成整个撞接过程所经历的总时间为
整理得
故D正确。
故选D。
【点睛】分析撞接过程中是否动量守恒，根据动量守恒及能量守恒进行列式求解。理解每一次撞接后，列车如何运动，寻找每次运动的规律进行解答。
9. 直流电路如图所示，闭合开关S后，在滑动变阻器的滑片P从最左端滑到最右端的过程中，电源的（ ）
A. 总功率一定增大B. 效率一定增大
C. 输出功率一定先增大后减小D. 内部损耗功率一定减小
【答案】BD
【解析】
【详解】A．电源电动势E不变，在滑动变阻器的滑片P从最左端滑到最右端的过程中，滑动变阻器R增大，由知，总功率一定减小，故A错误；
B．电源的效率为
由此可知，R增大，效率一定增大，故B正确；
C．由于不知道滑动变阻器的最大阻值与电源内阻的大小关系，因此不能判断输出功率增大后是否会减小，故C错误；
D．在滑动变阻器的滑片P从最左端滑到最右端的过程中，R增大，导致电路中电流I减小，由可知，内部损耗功率一定减小，故D正确。
故选BD。
10. 如图所示为某同学探究电磁感应现象的实验装置。将两个线圈绕在一个铁环上，A线圈与电源、滑动变阻器R、开关组成一个回路，B线圈与电流计G、开关组成另一个回路。关于该实验现象下列说法正确的是（ ）
A. 先闭合，再闭合的瞬间，G中无感应电流
B. 先闭合，再闭合的瞬间，G中无感应电流
C. 闭合、，待电路稳定后G中一直有感应电流
D. 闭合、，待电路稳定后R的滑片向左移动的过程中，G中有感应电流
【答案】AD
【解析】
【详解】A．先闭合后，线圈A中产生的是恒定电流，产生的磁场是恒定的，再闭合的瞬间，穿过线圈B的磁通量不变，线圈B不产生感应电动势，故G中无感应电流。故A正确；
B．先闭合，此时穿过线圈B的磁通量仍为零。再闭合的瞬间，穿过线圈B的磁通量增加，线圈B产生感应电动势，G中有感应电流。故B错误；
C．闭合、，待电路稳定后，穿过线圈B的磁通量不变，线圈B不产生感应电动势，G中无感应电流。故C错误；
D．闭合、，待电路稳定后，R的滑片向左移动的过程中，电阻变大，电路中电流减小，穿过线圈B的磁通量减少，线圈B产生感应电动势，G中有感应电流。故D正确。
故选AD。
【点睛】电流表与线圈B形成闭合电路，当线圈B中磁通量发生改变时，产生感应电动势，继而出现感应电流。
11. 国庆节，某游乐场在确保安全的情况下燃放烟花。质量的烟花点燃后，在时间内发生第一次爆炸，向下高速喷出少量高压气体（此过程烟花位移可以忽略）。然后被竖直发射到距地面的最高点。在最高点时剩余火药在极短时间内发生第二次爆炸，烟花被炸成两部分，其中质量为的部分以的速度向东水平飞出，不计空气阻力和火药的质量，g取10。则（ ）
A. 第一次火药爆炸，烟花动量变化量的大小3.0kg·m/s
B. 第一次火药爆炸过程中高压气体对烟花平均作用力大小为603N
C. 第二次火药爆炸后另一部分烟花的速度大小为40m/s，方向水平向西
D. 第二次火药爆炸后两部分烟花落地点间距为120m
【答案】BCD
【解析】
【详解】A．第一次火药爆炸后，设烟花的速度为v，则有
解得
烟花动量变化量的大小为
故A错误；
B．第一次火药爆炸过程对烟花有
解得高压气体对烟花平均作用力大小为
故B正确；
CD．第二次爆炸，水平方向动量守恒，有
解得
所以另一部分烟花的速度大小为40m/s，方向水平向西；两部分下落的时间相等均为
所以两部分烟花落地点间距为
故CD正确。
故选BCD。
12. 如图所示为两个量程电流表的内部结构简图，已知表头G的满偏电流为、、的阻值均等于表头的内阻。当使用1和2两个端点时，电流表的量程为，当使用1和3两个端点时，电流表的量程为。下列说法正确的是（ ）
A.
B.
C. 若仅使阻值变为原来的，则变为原来的
D. 若仅使阻值变为原来的，则变为原来的
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．根据电路图的结构可知
则
故A错误，B正确；
C．若仅使阻值变为原来的，则
则
故C正确；
D．若仅使阻值变为原来的，则
则
故D错误。
故选BC。
第Ⅱ卷（非选择题 共60分）
二、实验题（共16分，根据题目的要求在答题纸上相应的位置填写各题的答案。）
13. 如图所示为验证动量守恒定律的装置，气垫导轨上安装了1、2两个光电门，两滑块上固定宽度相同的竖直遮光条。
（1）实验前需调节导轨水平。接通气源后，在导轨上轻放一个滑块，给滑块一初速度，若滑块从轨道右端向左运动时通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间，则需要调节旋钮Q使轨道右侧_________（填“升高”或“降低”）；
（2）测出滑块A和遮光条的总质量为，滑块B和遮光条的总质量为。将滑块B静置于两光电门之间，滑块A静置于光电门1右侧，推动A，使其获得水平向左的速度，经过光电门1后与B发生碰撞且被弹回，再次经过光电门1。光电门1先后两次记录的挡光时间为、，光电门2记录的挡光时间为，取向左为正方向，则本实验中验证动量守恒的表达式为___________（用题目所给物理量符号表示）；
（3）若实验中发生的碰撞为弹性碰撞，则、、三者之间应满足的关系式是________。
A． B. C. D.
【答案】 ①. 降低 ②. ③. C
【解析】
【详解】（1）[1]通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间，即
由于
则
滑块从轨道右端向左运动时，可知滑块做加速运动，倾角过大，应把右侧降低。
（2）[2]根据动量守恒定律，设向左为正方向，可得
解得
（3）[3]若实验中发生的碰撞为弹性碰撞，则由动量守恒定律得
由机械能守恒可得
可得
即
故选C。
14. 如图甲所示为“用DIS测电源的电动势和内电阻”的部分实验电路图，电流传感器有微小电阻，图乙是某同学实验中得到的U—I图线。
（1）实验中还需要电压传感器，其接线应接在电路中的________和_______位置（“1、2、3、4”中选填）；
（2）由图乙实验图线拟合方程可得，该电源电动势E＝_________V，内阻r＝_________Ω；
（3）根据实验测得的I、U数据，若令，则由计算机拟合得出的y-x图线应是丙图中的________（选填“a”、“b”或“c”），其余两条图线分别是令，得出的；
（4）根据第（2）问中得到的电源电动势和内阻的值，推测图丙中M点的坐标最接近（ ）
A. B. C. D.
【答案】 ① 1 ②. 3 ③. 2.96 ④. 1.12 ⑤. c ⑥. D
【解析】
【详解】（1）[1][2]实验中电压传感器测的路端电压，应分别接在电路中电源的正负极两端，但是开关要起到作用，又电流传感器有微小电阻，为了减小误差，电流传感器应采用外接法。则电压传感器应分别接在电路中1和3位置。
（2）[3][4]根据闭合电路欧姆定律
由图（乙）实验图线的拟合方程可得，图像纵坐标的截距表示电源电动势，则有
斜率的绝对值表示电源的内阻，则有
（3）[5]根据实验测得的、数据，若令，，则由计算机拟合得出的图线应是电源的输出功率与干路电流的关系，由于电源的输出功率随外电阻的增大是先增大后减小，当外电阻等于电源内阻时输出功率最大，所以该图线应是c。
（4）[6]根据第（2）问中得到的电源电动势和内阻的值，则有
所以推测图（丙）中M点的坐标最接近（3，9），故选D。
【点睛】理解并掌握实验原理及实验步骤。理解图像横纵坐标及顶点的意义。根据电路中电流的变化情况判断电路中各物理量的变化情况。
三、计算题（本题4小题，共44分。解答时在答题纸上相应位置应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值运算的，答案中必须明确写出数值和单位。）
15. 如图所示，线圈面积为S，线圈平面与磁感应强度为的匀强磁场方向垂直。设图示情况下的磁通量为正值。问：
（1）若线圈为匝，穿过线圈平面的磁通量为多少？
（2）当线圈绕轴转过60°时，穿过线圈平面的磁通量为多少？
（3）线圈从初始位置转过180°时，穿过线圈平面的磁通量变化了多少？
【答案】（1）BS；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）穿过线圈平面的磁通量为
（2）当线圈绕轴转过60°时，穿过线圈平面的磁通量为
（3）线圈从初始位置转过180°时，穿过线圈平面的磁通量为
磁通量变化量为
16. 2023年6月4日6时33分，神舟十五号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。如图所示，返回舱在距离地表约10km高度打开降落伞，速度减至后保持匀速向下运动。在距离地面的高度约1m时，返回舱底部配备的4台着陆反推发动机开始点火竖直向下喷气，使返回舱的速度在0.2s内由降到。假设反推发动机工作时主伞与返回舱之间的绳索处于松弛状态，此过程返回舱的质量变化和受到的空气阻力均忽略不计。返回舱的总质量为，g取。
（1）反推发动机工作过程中返回舱受到的平均推力大小N；
（2）若已知反推发动机喷气过程中返回舱受到的平均推力大小为F，喷出气体的密度为，4台发动机喷气口的直径均为D，喷出气体的重力忽略不计，喷出气体的速度远大于返回舱运动的速度。求喷出气体的速度大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）返回舱受到的平均推力为N，取竖直向下为正方向，根据动量定理得
解得
（2）以时间内喷出的气体为研究对象，设喷出气体的速度为v，则每台发动机喷出气体的质量为
根据牛顿第三定律可得返回舱对气体的作用力
对4台发动机喷出的气体，由动量定理可得
解得
17. 在图甲电路中，、为定值电阻，，，是阻值未知的滑动变阻器，C是电容器，电容。闭合开关，当滑片P从左端滑到右端时，测得电源的路端电压随干路中电流变化的图线如图乙所示，其中A、B两点的横坐标与纵坐标已标出。求：
（1）电源的电动势和内阻；
（2）电容器所带电荷量的最大值。
【答案】（1）；；（2）
【解析】
【分析】
【详解】（1）由题图乙知当时，；当时，。根据闭合电路欧姆定律有
解得
，
（2）根据电容的定义结合图甲电路有
根据欧姆定律有
根据闭合电路欧姆定律有
当时，最大，联立代入数据可得
18. 在光滑水平面上静置有质量均为m的木板AB和滑块CD，木板AB上表面粗糙，滑块CD上表面是光滑的圆弧，其始端D点切线水平且与木板AB上表面平滑相接，如图所示。一可视为质点的物块P，质量也为m，从木板AB的右端以初速度滑上木板AB，过B点时速度为，，又滑上滑块CD，最终恰好能滑到滑块CD圆弧的最高点C处。已知物块P与木板AB间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。求：
（1）物块滑到B处时木板的速度；
（2）木板的长度L；
（3）滑块CD圆弧半径。
【答案】（1），方向向左；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）物块由点A到点B时，取向左为正方向，由动量守恒定律得
又
解得
且速度方向向左。
（2）物块由点A到点B时，根据能量守恒定律得
解得
（3）由点D到点C，滑块CD与物块P组成的系统在水平方向上动量守恒，则有
滑块CD与物块P组成的系统机械能守恒，则有
联立解得，滑块CD圆弧的半径为
规格
后轮驱动直流电机
车型
26英寸
额定输出功率
160W
整车质量
30kg
额定电压
48V
最大载量
20kg
额定电流
4.0A