2023-2024学年广东省阳江市高新区高二（上）期末考试物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年广东省阳江市高新区高二（上）期末考试物理试卷（含解析），共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.如图，沿水平直轨道运行的地铁车厢内，有一拉环(可视为质点)用轻绳与套于水平杆中的固定限位块相连，某段时间内拉环与竖直方向夹角始终为θ。已知限位块、拉环质量分别为M、m，重力加速度大小为g，则在该段时间内( )
A. 轻绳拉力大小为mgcsθ
B. 列车加速度大小为gsinθ
C. 列车一定水平向右做匀加速运动
D. 水平杆对限位块的作用力大小为M+mgtanθ
2.如图，一蚂蚁(可看成质点)在半径为R的半球体表面上缓慢爬行，蚂蚁与半球体间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，若蚂蚁在爬行过程中不滑离球面，则其距半球体顶点的竖直高度不应超过( )
A. R−R 1+μ2B. R−R 1−μ2C. R 1−μ2D. R 1+μ2
3.行星绕恒星运动的轨道半径不同，周期就不同，行星表面单位面积单位时间接受到的辐射能量也不同。如图所示为火星和地球环绕太阳运动的示意图。设火星绕太阳做圆周运动的周期为T1，地球绕太阳做圆周运动的周期为T2。在直射时，火星表面单位面积单位时间接受到的辐射能量为E1，地球表面单位面积单位时间接受到的辐射能量为E2。假定太阳的能量辐射各向均匀，则下列关系正确的是( )
A. E1E2=T2T13T2T1B. E1E2=T1T2 T1T2C. E1E2=3T22T12D. E1E2=T1T23T1T2
4.跳台滑雪运动员的动作惊险而优美，其实跳台滑雪运动可抽象为物体在斜坡上的平抛运动。如图所示，设可视为质点的滑雪运动员，从倾角为θ的斜坡顶端P处以初速度v0水平飞出，经过一段时间t后落到斜坡上的A点处，A、P之间距离为L。改变初速度v的大小，L和t都随之改变。已知重力加速度为g。关于L、t与v0的关系，下列说法中正确的是
( )
A. L=2v0sinθgcsθB. L=2v02sinθgcs2θC. t=2v0sin2θgcsθD. t=2v0sinθgcs2θ
5.在如图所示的装置中，质量分别为m、2m的A、B两个小球(视为质点)穿在光滑杆上并可沿杆滑动，两球之间用一根长为L的细线连接，现让两小球以相同的角速度绕共同的圆心O做匀速圆周运动，下列说法正确的是( )
A. A、B的周期之比为2：1
B. A、B的向心加速度之比为1：2
C. A、B的轨道半径之比为1：2
D. 当A、B的角速度为ω，则细线的拉力为2mω2L3
6.如图所示，a、b为某电场线上的两点，那么以下的结论正确的是
( )
A. 把正电荷从a移到b，电场力做正功，电荷的电势能减少
B. 把正电荷从a移到b，电场力做负功，电荷的电势能增加
C. 把负电荷从a移到b，电场力做正功，电荷的电势能增加
D. 把负电荷从b移到a，电场力做负功，电荷的电势能增加
7.在如图所示的电路中，电源电动势为6V，电源内阻为2Ω。四个电阻的阻值已在图中标出，电容器的电容C=4μF。闭合开关S1、S2，电路稳定后，则( )
A. 电源的输出功率为3W
B. 电容器所带电荷量为1.0×10−5C
C. 断开开关S2，稳定后电容器上极板所带电荷量与断开前相比的变化量为2.64×10−5C
D. 断开开关S2，电源的输出功率增大
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图所示有一边长为L的正方形线框abcd，从某高度处自由下落，在其下方有一个宽度大于L的匀强磁场，下列过程中产生电流的是( )
A. 线框进入磁场的过程
B. 线框全部进入磁场到开始出磁场的过程
C. 线框出磁场的过程
D. 运动的整个过程
9.我国计划在2030年前实现载人登陆月球开展科学探索，其后将探索建造月球科研试验站，开展系统、连续的月球探测和相关技术试验验证。若已知月球质量为M，半径为R，引力常量为G，以下说法正确的是
( )
A. 如果在月球上以初速度v0竖直上抛一个物体，则物体上升的最大高度为R2v022GM
B. 如果在月球上以初速度v0竖直上抛一个物体，则物体落回到抛出点所用时间为R2v0GM
C. 如果有一颗卫星绕月球做匀速圆周运动，则最大环绕运行速度为 GMR
D. 如果在月球上发射一颗绕月球做圆周运动的卫星，则最小周期为2π RGM
10.如图所示，倾角为30°的斜面放置在水平地面上，平行于斜面的轻弹簧左端拴接在质量为3m的物块上，轻弹簧右端连接一轻质细绳，细绳跨过光滑定滑轮连接质量为m的小球，小球上端细绳竖直时，整个系统处于静止状态。对小球施加水平拉力F，使小球缓慢移动至细绳与竖直方向的夹角为60°，此过程中物块及斜面始终静止，弹簧始终在弹性限度内，则
A. 细绳上的弹力先增大后减小B. 水平拉力F逐渐增大
C. 物块对斜面的摩擦力先减小后增大D. 地面对斜面的摩擦力先增大后减小
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.如图甲所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验。有一直径为d、质量为m的金属小球由A处静止释放，下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得A、B间的距离为H，光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g。则：
(1)如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径d=_____cm。
(2)多次改变高度H，重复上述实验，作出1t2随H的变化图像如图丙所示，当图中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直径d满足以下表达式：_____时，可判断小球下落过程中机械能守恒。
(3)某次实验发现动能增加量ΔEk总是大于重力势能减少量ΔEp，则可能的原因是_____(多选)
A.金属球从A点下落时初速度不为零
B.小杰测量的高度H为金属球在A点时球底与光电门B点的高度差
C.小球下落的高度太高，以致下落过程中空气阻力的影响比较大
12.有一圈使用了一部分的导线，某同学想测量其长度，进行了如下实验：
(1)在说明书上查到该导线用合金材料制成，所用合金材料的电阻率ρ=1×10−6Ω⋅m，该导线的横截面积为1mm2。
(2)该同学用多用电表粗测该导线的电阻，当用“×10”倍率时，多用电表指针如图甲所示，则该导线电阻的测量值为_______Ω(结果保留两位有效数字)。
(3)为了较精确地测量该导线的电阻，某同学设计了如图乙所示的电路，图中滑动变阻器有下面两种规格可以选择：
A.R10∼10Ω B．R20∼2000Ω
该实验中，应选择_______(填“A”或“B”)更合理。
(4)若实验中测得电压表示数为U=4.50V时，电流表示数为I=50.0mA，可得待测导线的电阻为Rx=_______Ω。
(5)结合相关数据，可得待测导线的长度为L=______m(计算结果保留两位有效数字)。
四、简答题：本大题共1小题，共18分。
13.如图所示，电场强度大小为E=3mg4q、方向水平向左的匀强电场充满整个空间，电场中有一个与水平方向成θ=53°的光滑斜面与一个光滑的半径R=1m的竖直圆轨道在A点相切，B点为圆轨道的最低点，C点为圆轨道的最高点。一质量为m=1kg，电荷量为−q(q>0)的带电小球从斜面上静止释放，已知重力加速度大小g=10m/s2，sin53°=0.8，cs53°=0.6，若小球能通过C点，则其会被其它装置取走。
(1)若运动过程中小球对轨道的最大压力大小为67.5N，求小球释放点与A的距离；
(2)若将电场方向反向，场强大小不变，小球恰能到达C点，求小球运动在过程中对轨道的最大压力大小。
五、计算题：本大题共2小题，共22分。
14.如图，在倾角37∘、足够长的斜面上有一个质量为1kg的物体，物体与斜面之间的动摩擦因数为0.5，今给物体以沿斜面向上的初速度v0=10m/s使其从斜面底端向上滑行(已知g=10m/s2，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8，计算结果可以保留根号。)
(1)画出物体上滑过程中的受力分析图；
(2)求物体向上滑行的加速度；
15.如图所示，质量m=1kg的小物块A先固定在压缩的弹簧右端，质量m=1kg的小物块B静止放置在水平光滑轨道右侧。长为10米的传送带与轨道等高且无阻碍连接。传送带顺时针转动，速度大小为8m/s，小物块与传送带之间的动摩擦因数μ=0.2，传送带右侧等高的平台上固定一半径R=1m的光滑圆轨道。现静止释放小物块A，离开弹簧后与B碰撞并粘在一起形成新的小物块，速度大小为6m/s。经传送带后运动到圆轨道最高点C。(g=10 m/s2)
(1)求压缩弹簧的弹性势能；
(2)求物块运动到最高点时，轨道受到的压力。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】A.拉环受重力、轻绳拉力作用，竖直方向根据平衡条件可得
mg=Tcsθ
轻绳拉力大小为
T=mgcsθ
故A正确；
B.根据牛顿第二定律
F合=mgtanθ=ma
列车加速度大小为
a=gtanθ
故B错误；
C.由拉环倾斜情况可知列车加速度方向水平向右，列车速度方向不知，列车可能水平向左做匀减速运动，故C错误；
D.将限位块、拉环看做整体，水平杆对限位块的作用力大小为
F= [(M+m)g]2+[(M+m)a]2=(M+m)gcsθ
故选A。
2.【答案】A
【解析】蚂蚁缓慢的沿轨道下移，受力如图所示
随着蚂蚁的下移，支持力与竖直方向的夹角 θ 在增大，蚂蚁受到的摩擦力在增大，当摩擦力达到最大静摩擦力时，蚂蚁离顶点最高，此时有
tanθ=fN=μ
蚂蚁离顶点的高度为
h=R1−csθ
结合几何关系可解得
h=R−R 1+μ2
故选A。
3.【答案】A
【解析】将行星绕太阳运动简化为圆周运动，由万有引力提供向心力，对火星有
GMm火R火2=m火4π2R火T12
火星表面单位面积单位时间接受到的辐射能量为
E1=E04πR火2
将行星绕太阳运动简化为圆周运动，由万有引力提供向心力，对地球有
GMm地R地2=m地4π2R地T22
地球表面单位面积单位时间接受到的辐射能量为
E2=E04πR地2
解得
E1E2=T2T13T2T1
故选A。
4.【答案】B
【解析】根据平抛运动的规律，有
Lcsθ=v0t
Lsinθ=12gt2
两式联立解得
L=2v02sinθgcs2θ
t=2v0sinθgcsθ
故选B。
5.【答案】D
【解析】A.两个小球做同轴转动，角速度相等，根据 T=2πω 可知周期相等，其比例为 1:1 ，故A错误；
B.两个小球的向心力均由绳子拉力提供，根据牛顿第二定律
a=Fm
可知A、B的向心加速度之比为 2:1 ，故B错误；
CD.设 A 的轨道半径为 r1 ，B的轨道半径为 r2 ，根据分析可得
m⋅ω2r1=2m⋅ω2r2=F
又
r1+r2=L
联立解得
r1:r2=2:1
T=2mω2L3
故D正确，C错误。
故选D。
6.【答案】A
【解析】把正电荷从a移到b，力与位移方向相同，电场力做正功，电荷的电势能减少，把负电荷从a移到b，力与位移方向相反，电场力做负功，电荷的电势能增加。把负电荷从b移到a，力与位移方向相同，电场力做正功，电荷的电势能减小。
故选A。
7.【答案】B
【解析】A.外电阻为
R=1115Ω+5Ω+115Ω+5Ω=10Ω
根据欧姆定律可知
I=ER+r=0.5A
则电源的总功率为
P=EI=6V×0.5A=3W
电源的输出功率
P出=I2R=2.5W
故A错误；
B.外电压为
U=IR=5V
选电源负极为0势点，则电容器下极板的电势为
φ下=15Ω15Ω+5ΩU=3.75V
上极板电势为
φ上=5Ω15Ω+5ΩU=1.25V
则上下极板间的电压绝对值为
UC=φ下−φ上=2.5V
电容器电荷量为
Q=CUC=4×10−6F×2.5V=1.0×10−5C
故B正确；
C.断开开关 S2 ，外电阻为
R′=15Ω+5Ω=20Ω
稳定后电流
I′=ER′=6V22Ω=311A
外电路电压
U′=I′R′=6011V
电源输出电压
P′出=U′I′=311×6011W=180121W则电源的输出功率减小。电容器的电压
U′C=15Ω20ΩU′=34×6011V=4511V
电容器上极板所带电荷量与断开前相比的变化量为
ΔQ=C⋅ΔU=4×10−6F×(4511V−2.5V)=6.36×10−6C
故CD错误。
故选B。
8.【答案】AC
【解析】解：A、线框进入的过程穿过线框的磁通量增加，故有电流产生，A正确；
B、线框全部进入磁场到开始出磁场的过程，通过线框的电流始终最大，即磁通量不变，没有电流产生，故B错误；
C、线框出磁场的过程穿过线框的磁通量减少，有电流产生，故C正确；
D、线框全部进入磁场到开始出磁场的过程没有电流产生，故不是整个过程都有电流，D错误；
故选：A、C．
产生感应电流的条件是：穿过闭合回路的磁通量发生变化，据此分析线框下落过程产生电流的阶段．
本题考查产生感应电流的条件：穿过闭合回路的磁通量发生变化，基础题．
9.【答案】AC
【解析】A.在月球表面上有
GMmR2=mg0
在月球表面竖直上抛一个物体，能上升的最大高度为
h=v 022g0
联立解得
h=R2v 022GM
故A正确；
B.由
t=2v0g0
结合黄金代换式
GM=g0R2
得
t=2R2v0GM
故B错误；
C.若发射绕月卫星，当卫星绕月球匀速圆周运动的半径等于月球半径时，速度最大，周期最小，此时有
GMmR2=mv2R
解得
v= GMR
故C正确；
D.最小周期为
T=2πRv=2πR RGM
故D错误。
故选AC。
10.【答案】BC
【解析】AB.对小球受力分析，由力的动态三角形如图
可知水平拉力F逐渐增大，细绳上的弹力增大，故A错误，B正确；
CD.当拉着小球的细绳竖直向下时，绳子的拉力大小等于mg，这时物块受到的摩擦力大小为
f1=3mgsin30∘−mg=12mg
方向沿斜面向上。绳子与竖直方向的夹角不断增大，绳子拉力不断增大，最大可以为
Tmax=mgcs60∘=2mg
这时物块受到的摩擦力大小不断减小。当绳子拉力为
T=3mgsin30∘=32mg
时，物体受到的摩擦力为0。当拉力继续增大，物体有向上滑动的趋势，物体受到的摩擦力开始沿斜面向下，不断增大。所以物块对斜面的摩擦力先减小后增大，故C正确，D错误。
故选BC。
11.【答案】 1.86##1.87 gH0=d22t02 AB##BA
【解析】(1)[1]用游标卡尺测得小球的直径
d=1.80cm+6×0.01cm=1.86cm
(2)[2]若小球下落过程中机械能守恒，则
mgH0=12md2t02
解得
gH0=d22t02
(3)[3] A.根据能量守恒推断金属球从 A 点下落时初速度不为零，则末速度大，动能增加量 ΔEk 偏大
ΔEk>ΔEp
故A正确；
B.小杰测量的高度 H 为金属球在 A 点时球底与光电门 B 点的高度差，则 H 偏小，重力势能 ΔEp 偏小
ΔEk>ΔEp
故B正确；
C.小球下落的高度太高，以致下落过程中空气阻力的影响比较大，则末速度偏小， ΔEk 偏小
ΔEk<ΔEp
故C错误。
故选AB。
12.【答案】 86/87/88/89 A 90 90
【解析】(2)[1]该导线电阻的测量值为8.7×10Ω=87Ω。
(3)[2]滑动变阻器采用分压接法，应选较小的滑动变阻器更合理，故A更合理。
(4)[3]待测导线的电阻为
Rx=UI=Ω=90Ω
(5)[4]根据
Rx=ρLS
代入数据可得
L=RxSρ=90×10−610−6m=90m
13.【答案】(1)1.2m；(2)75N
【解析】(1)设重力与电场力的合力方向与竖直方向成α角，故
tanα=Eqmg
解得
α=37∘
重力与电场力合力大小为
F= Eq2+mg2=54mg
由释放点到最大速度点由动能定理得
F(s+R)=12mv2
对该点由牛顿第二定律得
N−F=mv2R
由牛顿第三定律得压力
FN=N
解得
s=1.2m
(2)若电场反向，设小球于B点左侧α角处达到最大速度，同理解得
α=37∘
合力大小仍为F，沿如图所示OD方向，
此时若小球能到达C点，应先恰能到达E点，对E点受力分析得
F= Eq2+mg2=mvE2R
解得
vE=5 22m/s
对D到E由动能定理得
−F⋅2R=12mvE2−12mvD2
解得
vD=5 102m/s
对该点由牛顿第二定律得
N′−F=mvD2R
由牛顿第三定律得压力
F′N=N′=75N
14.【答案】解：(1)上滑过程，物体受到重力，沿斜面向下的摩擦力、垂直斜面向上的支持力，受力分析图如图所示：
；
(2) 物体所受支持力
FN=mgcs37∘
摩擦力
f=μFN
上滑过程，根据牛顿第二定律有
mgsin θ+μmgcs θ=ma1
上滑过程，物体的加速度大小为a1=10m/s2，方向沿斜面向下。

【解析】本题考查牛顿第二定律，解决问题的关键是要知道物体上滑过程中，摩擦力方向沿斜面向下。
对物体受力分析，结合牛顿第二定律求解物体向上滑动时的加速度。
15.【答案】(1)72J；(2)28N，方向竖直向上
【解析】(1)设小物块A离开弹簧时的速度为vA，据题可知，碰撞后形成新的小物块的速度为
vAB=6m/s
物块A、物块B碰撞过程，由动量守恒定律得
mvA=2mvAB
解得
vA=12m/s
由机械能守恒定律得压缩弹簧的弹性势能为
Ep=12mvA2=72J
(2)设新物块在传送带上经过位移x与传送带共速，由动能定理得
μ⋅2mgx=12⋅2mv2−12⋅2mvAB2
解得
x=7m<10m
因此新物块离开传送带时的速度为 8m/s ，新物块从D点到C点的过程，由机械能守恒定律得
12⋅2mv2=2mg⋅2R+12⋅2mvC2
解得
vC=2 6m/s
设在C点轨道对新物块的弹力大小为FN，则
FN+2mg=2mvC2R
解得
FN=28N
由牛顿第三定律得轨道受到的压力大小
F′N=FN=28N
方向竖直向上。