湖南省常德市2020-2021学年高二物理上学期期末联考试卷
展开时量:90分钟 满分:100分
一、选择题(本题共12小题,共48分。1至8小题只有一个选项符合题意;9至12小题有多个选项符合题意,全对得4分,选对不全得2分,错选、漏选不得分。)
1、关于质点,下列说法正确的是( )
A.质点一定是体积、质量极小的物体
B.在研究王亚平授课时,“天宫一号”可看作质点
C.研究“神州十号”飞船绕地球运行的高度时,飞船可看作质点
D.质点是一个理想化模型,实际上并不存在,所以引入这个概念没有多大意义
2、下列关于万有引力定律的说法,正确的是( )
A.万有引力定律是卡文迪许发现的
B.万有引力定律适用于自然界中的任何两个物体之间
C.万有引力定律公式F= 中的G是一个比例常数,是没有单位的
D.万有引力定律公式表明当r等于零时,万有引力为无穷大
3、在研究物体运动原因的过程中,许多科学家做出了艰辛的探究.利用图示理想斜面实验,揭示运动现象本质的科学家是( )
A.牛顿
B.伽利略
C.笛卡尔
D.亚里斯多德
4、某电场的电场线如图所示,M、N两点相距为d,则( )
A.M点场强小于N点场强
B.M点电势低于N点电势
C.正电荷在M点受到的电场力方向由M指向N
D.若E为M点的场强,则M、N两点间电势差等于E•d
下图所示是磁场对直流电流的作用的示意图,其中不正确的是( )
A B. C. D.
6、关于电场和磁场,下列说法正确的是( )
A.点电荷周围的电场可视为匀强电场
B.平行板电容器之间的电场除边缘外可视为匀强电场
C.直线电流周围的磁场可视为匀强磁场
D.环形电流周围的磁场可视为匀强磁场
7、下列用电器中,消耗的电能主要转化为内能的是( )
A.电风扇
B.电动机
C.电动自行车
D.电水壶
8、如图,空间某区域存在匀强电场和匀强磁场,电场方向竖直向上(与纸面平行),磁场方向垂直于纸面向里,三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等,质量分别为m a、m b、m c,已知在该区域内,a在纸面内做匀速圆周运动,b在纸面内向右做匀速直线运动,c在纸面内向左做匀速直线运动.下列选项正确的是( )
A.m a>m b>m c
B.m b>m a>m c
C.m c>m a>m b
D.m c>m b>m a
9、有a,b,c,d四颗地球卫星,a还未发射,在地球赤道上随地球表面一起转动,b处于地面附近的近地轨道上做圆周运动,c是地球同步卫星,d是高空探测卫星,各卫星排列位置如图所示,则有( )
A.a的向心加速度等于重力加速度g
B.b在相同时间内转过的弧长最长
C.c在4h内转过的圆心角是
D.d的运动周期可能是30 h
10、两个相同的金属小球,带电荷量之比为1:7,相距为r,两者相互接触后再放回原来的位置上,则相互作用力可能为原来的 ( )
A. B.
C. D.
11、如图所示的电路中,电源电动势为E、内电阻为r,当滑动变阻器的滑动触片向左滑动的过程中 ( )
A.电流表读数变小
B.电流表读数变大
C.电压表读数变小
D.电压表读数变大
12、如图,电荷量分别为q和-q(q>0)的点电荷固定在正方体的两个顶点上,a、b是正方体的另外两个顶点。则 ( )
A.a点和b点的电势相等
B.a点和b点的电场强度大小相等
C.a点和b点的电场强度方向相同
D.将负电荷从a点移到b点,电势能增加
二、实验题(共1题。每空2分,共12分。)
13、(1)某同学测定一金属杆的长度和直径,示数如图甲、乙所示,则该金属杆的长度和直径分别为 cm和 mm.
50分度游标卡尺
(2)有一标有“6 V,1.5 W”的小灯泡,现用图甲所示电路测量它的伏安特性,提供的器材除导线和开关外,还有:
A.直流电源6 V(内阻不计)
B.直流电流表0~3 A(内阻0.1 Ω以下)
C.直流电流表0~300 mA(内阻约为5 Ω)
D.直流电压表0~15 V(内阻约为15 kΩ)
E.直流电压表0~6V(内阻约为10kΩ)
F.滑动变阻器10 Ω,2 A
G.滑动变阻器1 kΩ,0.5 A
eq \\ac(○,1)实验中电流表应选用 ,实验中电压表应选用 ,滑动变阻器应选用 .(用序号表示)
eq \\ac(○,2)试按图甲电路将图乙所示器材连成电路.
三、解答题(共3题,共40分。解答时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.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
14、(10分)一物体从20 m高处水平抛出,1 s末速度方向与水平方向的夹角为30°。(g取10 m/s2,不计空气阻力)求:
(1)落地时的速度大小; (可用根式表示) (2)落地点离抛出点的距离。
15、(10分)磁流体发电机,又称等离子发电机,是根据霍尔效应,利用导电流体与磁场发生相对运动而发电的新型发电机。磁流体发电机的原理如图所示。在相距为d,且足够长的甲、乙两金属板间加有垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,两板通过开关S和灯泡相连。将气体加热到使之高度电离,由于正负电荷一样多,且带电量均为q,故称为等离子体。将其以速度v喷入甲、乙两板之间,这时甲、乙两板就会聚集电荷,产生电压,它可以直接把内能转化为电能。试问:
(1)图中哪个极板是发电机的正极?
(2)发电机的电动势多大?
(3)设喷入两极间的离子流每立方米有n对一价正负离子,等离子体流的截面积为S,则发电机的最大功率多大?
16、(20分)如图所示,空间某区域存在足够大的水平方向的匀强电场E=2×104 N/C,将一长为L=1m的不可伸长的绝缘细线一端固定于O点,另一端连接一个质量为m=0.1 kg的可视为质点小球,小球带电量q= +5 ×l0-5 C,现将绝缘细线AO拉至与电场线平行位置,且细线刚好拉直,让小球从A处静止释放,取g= 10 m/s2,求:
(1)小球第一次到达O点正下方的B点时细线的拉力F;
(2)小球从A运动到B过程中,小球的最大速度vm;
(3)若让小球在如图所示的竖直平面内做完整的圆周运动,则需在A处给小球一个垂直于细线的初速度v,求v的最小值。(以上结果可用根式表示)
高二期末考试联考参考答案
物 理
1、C
A、能否看成质点,与体积大小无关,体积很大的物体也能看成质点,比如地球的公转是可以看做质点;故A错误;B、在研究王亚平授课时,“天宫一号”的大小不能忽略不计,不能可看作质点;故B错误;C、研究“神舟十号”飞船绕地球运行的高度时,飞船可看作质点;物体的大小和形状对所研究的问题中影响可以忽略不计不计,可以把飞船当成质点处理。故C正确;D、质点是一个理想化模型,实际上并不存在,引入质点对问题的处理非常方便;故D错误;故选C。
2、B
【解答】A、万有引力定律是牛顿发现的,而引力常量G是卡文迪许测得的,故A错误.B、万有引力具有普适性,适用自然界任何物体间的作用,故B正确.C、G是常数,但是有单位,其单位是:N•m 2/kg 2 . 故C错误.D、r等于零时物体不能看做质点,万有引力仍然能用,但是r不再是物体间的距离,而要以微积分的方式来算物体间的万有引力,故D错误.
故选:B
【分析】万有引力定律是牛顿发现的,而引力常量G是卡文迪许测得的.万有引力适用自然界任何物体间的作用.G是常数,但是有单位.物体间距离等于零时,万有引力不能直接用其定义式来算.
3、B
【解答】伽利略最早利用斜面实验,指出力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因.故B正确,ACD错误.
故选:B
【分析】伽利略最早指出力不是维持物体运动的原因,力是改变物体运动状态的原因,由此分析即可.
4、C
【解答】A、电场线的疏密表示电场的强弱,故M点的场强大于N点的场强;故A错误;B、沿电场线的方向电势降落;故M点的电势高于N点的电势;故B错误;C、正电荷受力沿电场线的方向;故正电荷在M点受到的电场力方向由M指向N;故C正确;D、U=Ed只适用于匀强电场;故MN间的电势差不等于Ed;故D错误;
故选:C.
【分析】明确电场线的性质,知道电场线的疏密表示强弱;电场线的方向表场强方向,沿电场线电势降落.
5、C
【解答】A、伸开左手,拇指与手掌垂直且共面,磁感线向里穿过手心,则手心朝外.四指指向电流方向:斜向右上方,拇指指向安培力方向:斜向左上方.根据左手定则判断可知是正确的.故A正确.B、伸开左手,拇指与手掌垂直且共面,磁感线向外穿过手心,则手心朝里.四指指向电流方向:向右,拇指指向安培力方向:向下.根据左手定则判断可知是正确的.故B正确.C、伸开左手,拇指与手掌垂直且共面,磁感线向右穿过手心,则手心朝左.四指指向电流方向:向里,拇指指向安培力方向:向下.根据左手定则判断可知是不正确的.故C不正确.D、伸开左手,拇指与手掌垂直且共面,磁感线向上穿过手心,则手心朝下.四指指向电流方向:向外,拇指指向安培力方向:向左.根据左手定则判断可知是正确的.故D正确.
本题选不正确的,故选:C.
【分析】磁场对直线电流的作用称为安培力,用左手定则判断方向.将四个选项逐一代入检验,选择符合题意的选项.
6、B
【解答】解:AB、由课本上给出的定义可以知道,平行板电容器之间的电场除边缘外可视为匀强电场,而点电荷电场是非匀强电场,大小处处不相等,故A错误,B正确;
CD、匀强磁场中的磁感应强度处处大小相等,方向相同,磁感线是平行等间距的直线,而条形磁铁、通电无限长直导线、通电环形导线周围的磁场是非匀强磁场,故CD错误.
故选:B.
【分析】点电荷周围的电场大小处处不同;
平行板电容器之间正对部分的电场为匀强电场;
匀强磁场是一个常用特殊的磁场区域,在此区域,它的磁场强弱和方向处处相同,它的磁感线是一系列疏密间隔相同的平行直线.
7、D
【解答】解:A、B、电风扇中有电动机,主要是把电能转化为机械能.故AB错误;
C、电动自行车主要把电能转化为机械能,故C错误;
D、电水壶将电能主要转化为内能,给水加热.故D正确.
故选:D
【分析】根据电流做功的过程是把电能转化为其他形式的能量的过程,结合各选项中的能量转化的方向即可得出结论.
8、B
【解答】微粒受重力G、电场力F、洛伦兹力F'的作用,三个带正电的微粒a,b,c电荷量相等,那么微粒所受电场力F大小相等,方向竖直向上;
a在纸面内做匀速圆周运动,则a的重力等于电场力,即F=G a=m ag;
b在纸面内向右做匀速直线运动,则b受力平衡,因为重力方向竖直向下,洛伦兹力方向竖直向上,则有F+F′ b=G b=m bg;
c在纸面内向左做匀速直线运动,则c受力平衡,且洛伦兹力方向向下,则有:F﹣F′ c=G c=m cg
所以,m b>m a>m c , 故ACD错误,B正确;
故选:B.
【分析】由粒子的运动状态,根据牛顿第二定律和平衡条件得到其合外力情况,对粒子进行受力分析列方程即可求解.
9、BCD
A、a受到万有引力和地面支持力,由于支持力等于重力,与万有引力大小接近,所以向心加速度远小于重力加速度,选项A错误;
B、由 知b的线速度最大,则在相同时间内b转过的弧长最长,选项B正确;
C、c为同步卫星,周期Tc=24 h,在4 h内转过的圆心角=,选项C正确;D、由 知d的周期最大,所以Td>Tc=24 h,则d的周期可能是30 h,选项D正确.
故选BCD
10、CD
设两球的电荷量分别为、,根据库仑定律得,两金属小球之间的库仑力,
若两相同金属小球带同种电荷时,当两者互相接触后放回原来的位置上,它们的电荷量变为、,所以它们只见的库仑力变为,故此时的库仑力变为原来的;
若两相同金属小球带异种电荷时,当两者互相接触后放回原来的位置上,它们的电荷量变为、,所以它们只见的库仑力变为 ,故此时的库仑力变为原来的;
故本题选CD。
两电荷间存在库仑力,其大小可由库仑定律求出.当两电荷相互接触后再放回原处,电荷量可能相互中和后平分,也可能相互叠加再平分,所以库仑力的变化是由电荷量变化导致的
11、AD
当滑动变阻器的滑动触片向左滑动的过程中,外电路的电阻变大,总电阻变大,总电流减小,即电流计读数减小,路端电压变大,即电压表读数变大;故选AD.
点睛:本题考查闭合电路欧姆定律的应用,要注意明确解题的思路为:“局部-整体-局部”.
12、BC
本题考查等量异种点电荷的电场线、电势、电场强度等相关知识点,意在考查考生的理解能力和推理能力。考查的核心素养是科学思维。a、b两点到两点电荷连线的距离相等,且关于两点电荷连线中点对称,可知a、b两点的电场强度大小相等,方向相同,选项B、C均正确。电荷量分别为q和-q(q>0)的点电荷(等量异种点电荷)固定在正方体的两个顶点上,正方体的另外两个顶点a、b在两点电荷q和-q连线的垂直平分面两侧,故a点和b点的电势不相等,选项A错误;电势是标量,将q和-q在a、b两点产生的电势分别相加,可得φb>φa,将负电荷从a点移到b点,电场力做正功,电势能减少,选项D错误。
13、 (1). 60.10 . 4.22 (2). eq \\ac(○,1)C E . F
eq \\ac(○,2)
(1)刻度尺在读数的时候要估读一位,所以金属杆的长度为60.10cm;游标卡尺的主尺读数为:4mm,游标尺上第11个刻度和主尺上某一刻度对齐,所以游标读数为11×0.02mm=0.22mm,所以最终读数为:4mm+0.22mm=4.22mm。
(2) eq \\ac(○,1)由P=UI可知,灯泡的额定电流I=P/U=1.5/6A=250mA;故电流表应选用C;电压表选择量程为6V的E;因本实验采用分压接法,故滑动变阻器应选用小电阻,故滑动变阻器选择F;
eq \\ac(○,2)已知原理图,则先将滑动变阻器及电源串联,再将灯泡支路并联在滑动变阻器的一部分中,注意导线不能交叉,且导线要接在接线柱上;
14、(1)m/s (5分)(2)40m(5分)
(1)平抛运动的水平分运动是匀速直线运动,竖直分运动是自由落体运动;
1s末竖直分速度为:vy1=gt1=10m/s;
1s末速度方向与水平方向的夹角为30°,故,
解得:
物体从20m高处水平抛出,落地是竖直分速度为:
故落地速度为:
(2)落地时间为:
水平分位移:
落地点和抛出点之间的距离:
【点睛】本题关键是根据平抛运动的分位移公式、分速度公式、速度方向公式列式后联立求解.
15、(1)甲板是正极 (3分)(2)E=Bdv (3分)(3)(4分)
试题分析:
(1)根据左手定则判断板的极性;
(2)离子在运动过程中同时受电场力和洛伦兹力,二力平衡时 两板间的电压稳定;
(3)推导出电流的微观表达式,然后根据P=EI求电功率。
(1) 左手定则知正离子向上偏转,所以甲带正电;
(2) 开关断开时,两板间电压稳定时满足:,所以U=Bdv,则发电机的电动势E=Bdv;
(3)当等离子体全部聚集到两极板上时,发电机的功率最大。等离子体流的速度为v,则单位时间内喷入等离子体的长度为v,体积为vs,则电荷量为:vsnq,电流,则功率P=EI=Bdv×nqsv=nBdqsv2。
15、(1)1N (5分)(2)m/s(5分) (3)m/s(10分)
(1)因mg=1N,qE=1N,则小球沿圆弧运动,由A到B由动能定理: 解得vB=0,
则F=mg=1N
(2)依题意小球运动到AB圆弧中点C时,速度最大,由A到C由动能定理:
解得:
(3)由题意可知,当小球运动到圆周上与C点对称的D处时,有:
由A到D由动能定理:
解得:
此题是带电粒子在电场和重力场中的运动问题,因重力和电场力都是恒力,则解题时也可以把它们等效为一个恒力来处理,然后结合圆周运动的规律求解.
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