西安市铁一中学2023-2024学年高二上学期期中物理试卷(含答案)

这是一份西安市铁一中学2023-2024学年高二上学期期中物理试卷(含答案)，共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1、如图所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正电荷形成的电场中，导体处于静电平衡时，下列说法正确的是( )
A.A、B两点电场强度相等，且都不为零
B.A、B两点的电场强度不相等
C.感应电荷产生的附加电场的电场强度大小
D.当开关S闭合后，A、B两点的电场强度不为零
2、我国拥有世界上最大的单口径射电望远镜，被称为“天眼”。如图所示，“天眼”的“眼眶”所围圆面积为S，其所在处地磁场的磁感应强度大小为B，与“眼眶”平面垂直，平行的分量分别为、，则( )
A.穿过“眼眶”的磁通量大小为BS
B.穿过“眼眶”的磁通量大小为
C.在地球自转180°的过程中，穿过“眼眶”磁通量的变化量为
D.在地球自转180°的过程中，穿过“眼眶”磁通量的变化量为0
3、热膨胀材料在生产生活中有着广泛的应用，有些材料因热膨胀导致的尺寸变化很小，难以测量。某同学用平行板电容器设计制作了单电容热膨胀检测仪，原理如图所示。电容器上极板固定，下极板可随材料竖直方向的尺度变化而上下移动，平行板电容器的电容，S是电容器极板的正对面积，d是极板间的距离，其余均为常量。闭合开关S，若材料热胀冷缩，下列说法中正确的是( )
A.材料温度升高，极板所带电荷量增大
B.滑动变阻器滑片向下滑动少许可以提高检测仪的工作电压
C.检测到灵敏电流计的电流方向为从a到b，说明材料温度降低
D.检测结束，断开开关，灵敏电流计上有从a到b的短暂电流
4、在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路。电源电动势为20V，内阻为1.5Ω，当调节滑动变阻器R，使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为1.0A和1.0V；重新调节R，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0A和14.0V。则当这台电动机正常运转时( )
A.电动机的内阻为7ΩB.滑动变阻器R的电阻为3Ω
C.电动机的输出功率为24WD.电源的输出功率为32W
5、如图所示，在水平面内有一质量分布均匀的木杆可绕端点O在水平面上自由转动。一颗子弹以垂直于杆的水平速度击中静止木杆上的P点，并随木杆一起转动（碰撞时间极短）。已知木杆质量为M，长度为L，子弹质量为m，点P到点O的距离为x。忽略木杆与水平面间的摩擦。设子弹击中木杆后绕点O转动的角速度为ω。下面给出ω的四个表达式中只有一个是合理的。根据你的判断，ω的合理表达式应为( )
A.B.C.D.
6、三个相同的带孔金属小球A、B、C串在环形绝缘细绳上，A、B所带的电荷量分别为、，C不带电。将三个小球放在绝缘水平桌面上，保持静止时三个小球的位置如图甲所示。将三个球一起接触后释放，再次静止时，三个小球的位置如图乙所示。不计小球的体积与一切摩擦，则前后两次静止时，细绳中张力大小之比为( )
A.B.C.D.
7、平行板间距为d，长度为l，加上电压后，可在A、B之间的空间中（设为真空）产生电场（设为匀强电场）。在距A、B两平行板等距离的O点处，有一电荷量为、质量为m的粒子以初速度沿水平方向（与A、B板平行）射入，不计重力，要使此粒子恰好能从C处射出，则A、B间的电压应为( )
A.B.C.D.
二、多选题
8、如图甲所示为利用静电除尘原理做成的空气净化器，为了提高除尘效率，放电极做成带芒刺的圆柱体装在集尘极的中心轴上，接通直流高压电源，放电极周围形成电晕，电晕能将空气分子电离，产生电子和正离子。设喷进来的灰尘的质量均为m、初速度均为，经过电晕周围瞬间吸附电子后带电量为q，在电场力的作用下向集尘极运动，且运动过程中灰尘的重力忽略不计。集尘极的半径为R，集尘极的最大电势为，放电极接地，放电极与集尘极之间的电势大小与x（距放电极中心的距离）的关系如图乙所示，下列说法正确的是( )
A.直流高压电源的右侧是负极
B.越靠近放电极，电场强度越小
C.带电灰尘在向集尘极运动的过程中，电势能增大
D.带电灰尘到达集尘极的速度不可能大于
9、两电荷量分别为和的点电荷固定在x轴上的O、M两点，规定无穷远处为电势能零点，一带负电的试探电荷在x轴上各点具有的电势能随x变化的关系如图所示，其中试探电荷在A、N两点的电势能为零，在ND段中C点的电势能最大，则下列说法正确的是( )
A.O处点电荷带正电，M处点电荷带负电
B.的值大于的值
C.将一正点电荷从N点由静止释放后，点电荷会沿x轴正方向运动且到达C点时速度最大
D.将一正点电荷从N点移到D点，电场力先做负功后做正功
10、如图所示，A、B之间用一根轻质弹簧连接在一起，斜面B的倾角，C带正电，带电量为q，静止在B上，其中、、，在空间中增加一个场强大小为、方向竖直向下的静电场，下列说法正确的是( )
A.加电场的瞬间，地面对A的支持力大小变为7mg
B.加电场的瞬间，B对C的摩擦力变大
C.加电场的瞬间，C可能相对于B滑动
D.加电场的瞬间，C对B的弹力大小为
三、实验题
11、某同学利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。细绳跨过固定的轻质滑轮，两端分别挂质量为、的物块1和物块2。用手托住物块1，让细绳伸直，系统保持静止后释放物块1，测得物块2经过光电门的挡光时间为t。以物块1和物块2组成的系统为研究对象，计算并比较物块2从静止至通过光电门的过程中，系统重力势能的减少量。与动能的增加量，就可以验证物块1和物块2组成的系统的机械能是否守恒，取重力加速度大小。
（1）用20分度的游标卡尺测得物块2的厚度如图乙所示，则厚度______mm。
（2）某次实验时测得释放前物块2与光电门的距离，物块2通过光电门的时间，则物块2通过光电门时的速度大小______；从释放物块1到物块2通过光电门的过程中，系统动能的增加量为______J；重力势能的减少量为______J。（结果均保留三位有效数字）
12、如图所示为指针式多用电表内部欧姆表的结构示意图。已知：，灵敏电流表的满偏电流为，R为滑动变阻器。
（1）下列关于多用电表的说法，正确的是( )
A.与接线柱A相连的是黑表笔
B.每测量一个电阻时，都必须进行欧姆调零
C.测量电阻时，如果指针偏转角度过大，应将选择开关拨至倍率较小的挡位，重新欧姆调零后测量
D.欧姆表使用完后，应该把挡位旋到OFF挡，或者交流电压最大挡位
（2）小王将多用表欧姆调零后，测量某一电阻，发现电流表的指针偏转了总量程的，则________Ω。
（3）小王同学再次测量另一电阻时重新进行了欧姆调零，由于欧姆调零旋钮出现故障，两表笔短接后，只能使得指针调到接近满偏电流处（未达到满偏）。但是小王觉得依然可以测量，打开两表笔测电阻，发现指针刚好偏转了一半，则的测量值与真实值相比________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
四、计算题
13、半径为R的半圆柱形玻璃砖的截面如图所示，O为圆心。单色光A沿半径方向从a处射入玻璃砖后，恰在O点发生全反射，。平行于A的同种单色光B从最高点b射入玻璃砖后，折射到MN上的一点D（D点在图中未画出），光在真空中传播的速度为c，求：
（1）玻璃砖的折射率；
（2）光线B在玻璃中由b点传播至D点的时间。
14、如图所示的电路中，电表均为理想电表，，，电容器的电容，变阻器最大阻值为，闭合开关S电路稳定后：当的阻值为时，电压表的示数为3V；当的阻值为时，电流表的示数为1A，求：
（1）电源电动势和内阻；
（2）调节变阻器的阻值，当消耗的功率最大时，求电容器上容纳的电量。
15、如图，圆弧轨道AB的圆心为O，半径为，圆弧轨道AB的B点与水平地面BE相切，B点在O点的正下方，在B点的右侧有一竖直虚线CD，B点到竖直虚线CD的距离为，竖直虚线CD的左侧有一水平向左的匀强电场，场强大小为（大小未知），竖直虚线CD的右侧有场强大小为（大小未知）、竖直向上的匀强电场。竖直虚线CD的右侧有一竖直墙壁EF，墙壁EF到竖直虚线CD的距离为，墙壁EF底端E点与水平地面BE相连接，墙壁EF的高度也为。现将一电荷量为、质量为的完全绝缘的滑块从A点由静止释放沿圆弧轨道AB下滑，过B点时的速度大小为4m/s，最后进入竖直虚线CD右侧。已知滑块可视为质点，圆弧轨道AB光滑，水平地面BE与滑块间的动摩擦因数为，，，，。求：
（1）场强的大小；
（2）滑块到达竖直虚线CD时速度的大小和滑块从B点到达竖直虚线CD所用时间；
（3）要使滑块与竖直墙壁EF碰撞，求的取值范围。
参考答案
1、答案：C
解析：AB.导体处于静电平衡状态，导体是一个等势体，导体内部场强处处为零，A、B两点电场强度都为零，AB错误；
C.在导体内部，感应电荷产生的附加电场与正电荷在同一点产生的场强等值反向，正电荷在A点产生的场强较大，故
C正确；
D.当电键S闭合时，电子从大地沿导线向导体移动，导体依然是一个等势体，导体内部场强处处为零，D错误。
故选C。
2、答案：D
解析：AB.穿过“眼眶”的磁通量大小为，故AB不符合题意；
CD.在地球自转180°的过程中，“眼眶”相对地磁场静止，穿过“眼眶”磁通量的变化量为0，故C不符合题意，D符合题意。
故选D。
3、答案：A
解析：A.材料温度升高，材料膨胀，电容器两板间距减小，根据
电容增大。由于电容器两板电势差不变，根据
极板所带电荷量增大，A正确；
B.滑动变阻器滑片向下滑动，阻值减小，根据
可知检测仪的工作电压降低，B错误；
C.材料温度降低，同理A选项，极板所带电荷量减小，则灵敏电流计的电流方向为从b到a，C错误；
D.断开开关，电容器放电，则灵敏电流计上有从b到a的短暂电流，D错误。
故选A。
4、答案：C
解析：A.电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为和。则电动机的电阻
故A错误；
B.电动机恢复正常运转时，滑动变阻器R的电阻
故B错误；
C.电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为和，电动机的总功率为
电动机内电阻消耗的热功率为
电动机正常运转时的输出功率是
故C正确；
D.电源的输出功率
故D错误。
故选C。
5、答案：C
解析：B.从单位的推导判断，B中表达式的单位为m/s，是线速度的单位，故B错误；
D.假设点P到点O的距离
则角速度为零，把
代入各表达式，D中表达式不为零，故D错误；
AC.如果是轻杆，则
即轻杆对子弹没有阻碍作用，相当于子弹做半径为x的圆周运动，则A错误C正确。
故选C。
6、答案：A
解析：令绳的全长为L，三个球一起接触之前，对A分析有
三个球一起接触后，对A分析有
解得
故选A。
7、答案：D
解析：带电粒子只受电场力作用，在平行板间做类平抛运动。设粒子由O点到C处的运动时间为t，则有
设A、B间的电压为U，则偏转电极间的匀强电场的电场强度为
粒子所受电场力为
根据牛顿第二定律得粒子沿电场方向的加速度为
粒子在沿电场方向做匀加速直线运动，位移为，由匀加速直线运动的规律得
联立解得
故选D。
8、答案：AD
解析：A.由题意可知，灰尘吸附电子后向集尘极运动，故集尘极带正电，所以放电极连接直流高压电源的负极，A正确；
B.由图乙可知，图象的斜率表示场强，靠近放电极，斜率变大，E变大，B错误；
C.带电灰尘在向集尘极运动的过程中，电场力做正功，电势能减小，C错误；
D.灰尘从靠近放电极出发至到达集尘极，电场力做功最多，速度最大，由动能定理
解得
D正确。
故选AD。
9、答案：BC
解析：A.带负电的粒子在电势越低的地方电势能越大，而沿着电场线的方向电势降低，根据所给图象可知，该带负电的粒子从O到A电势能逐渐减小，则可知从O到A电势升高，因此可知O点处的点电荷带负电，M点处的点电荷带正电，故A错误；
B.图中A点处的电势能为零，而根据
可知，A点处的电势为零，设OA之间的距离为，AM之间的距离为，则根据点电荷在某点产生的电势公式
以及电势所满足的代数运算可知
由于
则可知
故B正确；
CD.负电荷由N到D电势能先增大后减小，则正电荷由N到D电势能先减小后增大，由此可知电场力先做正功后做负功，而负电荷在C点的电势能最大，因此可知正电荷在C点的电势能最小，动能最大，故C正确，D错误。
故选BC。
10、答案：BD
解析：A.加电场之前，对ABC整体分析，可知地面对A的支持力大小为
加电场的瞬间，弹簧的弹力不能突变，对A分析可知地面对它的支持力大小仍然为6mg，故A错误；
B.加电场之前对C受力分析，如图所示，则B对C的摩擦力大小为
加电场之前对BC整体分析可知弹簧的弹力大小为
加电场的瞬间，弹簧弹力不会突变，设BC整体的加速度大小为a，根据牛顿第二定律有
解得
加电场的瞬间，对C在沿斜面方向根据牛顿第二定律有
解得
所以加电场的瞬间，B对C的摩擦力变大，故B正确；
C.加电场之前，对C分析可知
加电场的瞬间，同理可知一定满足
所以此时C不可能相对B滑动，故C错误；
D.加电场的瞬间，对C在垂直斜面方向根据牛顿第二定律有
解得
故D正确。
故选BD。
11、答案：（1）7.25（2）1.96；0.768；0.784
解析：（1）20分度游标卡尺的精确值为，由图可知物块的厚度为
（2）物块2通过光电门时的速度大小
系统动能的增加量为
重力势能的减少量为
12、答案：（1）ACD（2）1000（3）偏大
解析：（1）A.接线柱A与内部电源的正极连接，可知与接线柱A相连的是黑表笔，选项A正确；
B.每测量一个电阻时，若不换挡，则不需要重新进行欧姆调零，选项B错误；
C.测量电阻时，如果指针偏转角度过大，则倍率挡选择过高，则应将选择开关拨至倍率较小的挡位，重新欧姆调零后测量，选项C正确；
D.欧姆表使用完后，应该把挡位旋到OFF挡，或者交流电压最大挡位，选项D正确。
故选ACD。
（2）当指针满偏时
解得
（3）两表笔短接后，只能使得指针调到接近满偏电流处（未达到满偏）；说明实际阻值本应该从“0”刻度左侧作为起始值去读数，则现在的测量值偏大。
13、答案：（1）（2）
解析：（1）依题意，临界角，由公式可得
（2）由折射定律有
可得
，
根据几何关系可知，光在玻璃中传播的路程s，有
该单色光在玻璃中的传播速度v，有
故传播时间t，有
可得
14、答案：（1），（2）
解析：（1）闭合开关S电路稳定后，电容器所在支路断路，由题意可知，当时
根据闭合电路欧姆定律有
当时
联立解得
（2）根据题意可知，的功率为
当时，取最大值，因为
解得
电容器两端的电压为
通过电容器的电量为：
15、答案：（1）
（2），
（3）的取值范围为
解析：（1）滑块从A点运动到B点的过程中，由动能定理有
滑块从A点运动到B点的过程中
解得
（2）滑块从B点运动到竖直虚线CD的过程中，由牛顿第二定律有
得
根据运动学公式有
解得
（3）当较小时，滑块刚好与竖直墙壁底端E点碰撞，有
解得
当较大时，滑块刚好与竖直墙壁顶端F点碰撞，从C点到F点做类平抛运动，在水平方向有
竖直方向有
解得
综上，的取值范围为