安徽省亳州市2023_2024学年高二物理上学期期末考试试题含解析

这是一份安徽省亳州市2023_2024学年高二物理上学期期末考试试题含解析，共20页。试卷主要包含了4kW·h，6kW·h， 如图所示为额定电压为2，75W等内容，欢迎下载使用。
考生注意：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32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. 下列现象中不属于静电屏蔽应用的是（ ）
A. 在三条高压输电线的上方还有两条金属导线与大地相连形成一个稀疏的金属网
B. 超高压输电线上带电作业的电力工人穿着含有金属丝织物的衣服
C. 信号传输线中间是铜芯线，芯线外包裹发泡塑料，发泡塑料外面还要包一层金属丝编织成的网，最外层为防护套
D. 在加油站，工作人员给汽车加油前，要触摸一下静电释放器
【答案】D
【解析】
【详解】A．在三条高压输电线上方还有两条金属导线与大地相连形成一个稀疏的金属网，这个金属网就是一个静电屏蔽装置，可以保护输电线不受外部电场的影响，故A不符合题意；
B．超高压输电线上带电作业的电力工人穿着含有金属丝织物的衣服，这个衣服就是一个静电屏蔽装置，可以保护电力工人不受外部电场的影响，故B不符合题意；
C．信号传输线中间是铜芯线，芯线外包裹发泡塑料，发泡塑料外面还要包一层金属丝编织成的网，最外层为防护套，这个金属丝编织成的网就是一个静电屏蔽装置，可以保护信号传输线不受外部电场的影响，故C不符合题意；
D．在加油站，工作人员给汽车加油前，要触摸一下静电释放器，这是为了释放人体上的静电，防止静电火花引起火灾，不属于静电屏蔽应用，故D符合题意。
故选D。
2. 经过多年的发展和积淀，我国在新能源汽车方面已形成了先发优势。已知某款电动汽车装配了150块刀片电池，每块刀片电池的容量均为180A·h，平均工作电压均为3.2V，该车每行驶100km的平均能耗为14kW·h。对该汽车，下列说法正确的是（ ）
A. 该车电池充满电后储存的总电荷量为
B. 该车电池充满电后储存的电能为86.4kW·h
C. 该车电池充满电后储存的电能为57.6kW·h
D. 充满电后续航里程约为334km
【答案】B
【解析】
【详解】A．该车电池充满电后储存的总电荷量为
A错误；
BC．该车电池充满电后储存的电能为
B正确，C错误；
D．充满电后续航里程约为
D错误。
故选B。
3. 如图所示，平行板电容器水平放置，下极板接地，开关K闭合时，在两板中央的P点一带电微粒恰好处于平衡状态。现断开开关K，并将平行板电容器的上极板竖直向上平移一小段距离，则下列说法正确的是（ ）
A. 电容器两金属板间的电势差变小
B. 电容器两金属板间的电场强度变小
C. P点的电势升高
D. 带电微粒仍静止在P点
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据
平行板电容器的上极板竖直向上平移一小段距离，电容减小，断开开关K，电容器带电量不变，根据
可知电容器两金属板间的电势差变大，故A错误；
B．根据
可知电容器两金属板间的电场强度不变，故B错误；
C．设P点到电容器下极板的距离为，电容器下极板接地，则
可知P点的电势不变，故C错误；
D．电容器两金属板间的电场强度不变，带电微粒受到的电场力不变，等于重力，带电微粒仍静止在P点，故D正确。
故选D。
4. 如图所示为额定电压为2.5V小灯泡的伏安特性曲线。将该小灯泡与阻值为9Ω的定值电阻串联接在电动势E＝3V、内阻r＝1的电源两端，下列说法中正确的是（ ）
A. 小灯泡在额定电压下的电阻值约为8.3
B. 小灯泡的电阻值会随其两端电压的升高而减小
C. 小灯泡的实际功率约为0.75W
D. 此时小灯泡的电阻为10
【答案】A
【解析】
【详解】A．根据图像可知额定电压2.5V时的电流为0.3A，则小灯泡在额定电压下的电阻值约为
故A正确；
B．图像上每一点与坐标原点所连接的割线斜率表示电阻的倒数，此斜率随其两端电压的升高逐渐减小，表示小灯泡的电阻值会随其两端电压的升高而增大，故B错误；
CD．小灯泡与阻值为9Ω的定值电阻串联接在电动势E＝3V、内阻r＝1的电源两端，看成等效电源的电动势为E＝3V，而等效内阻为
作出等效电源的图像如图所示
可读出工作点的电压为
，
则小灯泡的实际功率约为
此时小灯泡的电阻为
CD错误。
故选A。
5. 纸面内存在匀强磁场，磁感应强度大小为，在纸面内a、b处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示。在a、b连线的中垂线上有E、F两点，EO＝OF＝aO，测得F点的磁感应强度为零，则下列说法正确的是（ ）
A. a导线在F点产生的磁场磁感应强度大小为
B. E点处的磁感应强度大小为
C. 匀强磁场的磁感应强度方向竖直向下
D. 中点O处磁感应强度为零
【答案】A
【解析】
【详解】A．a、b两导线中通有大小相等的恒定电流，根据安培定则结合对称性可得E、F、O三点的磁感应强度方向，如图所示
两直线电流在F点产生的磁感应强度大小相等，夹角为，而F点的磁感应强度为零，有
则a导线在F点产生的磁场磁感应强度大小为
故A正确；
B．根据对称性和E点的三个磁感应强度的分布可得E点处的磁感应强度大小为
故B错误；
C．F点的磁感应强度为零，可知匀强磁场的磁感应强度方向竖直向上，故C错误；
D．两直线电流中点O处的磁感应强度等大反向，而匀强磁场的磁感应强度方向竖直向上，故总的磁感应强度不为零，方向竖直向上，故D错误。
故选A。
6. 如图所示，一条直线上有A、B、C三点，AB＝BC＝L，D点为过B点且垂直于AB直线上的一点，。在A点固定一个电荷量为Q的正点电荷，在B点固定一个电荷量与电性均未知的点电荷，使C点的电场强度为0，静电力常量为k，则下列说法正确的是（ ）
A. 在B点固定的电荷为正电荷
B. 在B点固定的电荷带电量为
C. D点的电场强度大小为
D. D点的电场强度方向为由D指向C
【答案】D
【解析】
【详解】AB．由于C点的电场强度为0，所以A点的点电荷与B的点电荷在C点的电场强度大小相等，方向相反；在A点的正点电荷在C点的电场强度方向向右，则在B点的点电荷在C点的电场强度方向向左，故在B点固定的电荷为负电荷，且
解得在B点固定的电荷带电量为
故AB错误；
CD．由题意可知
A点的点电荷在D的场强大小
方向从A指向D。
B点的点电荷在D点的场强大小
方向从D指向B。如图
可知
则
与的夹角为
D点的电场强度大小为
方向为由D指向C，故C错误，D正确。
故选D。
7. 如图1所示，将一质量为10kg的物体放在粗糙的固定斜面上，斜面的倾角为θ＝37°，用一个沿斜面向上的力F拉物体，拉力在前4s内随时间变化的关系如图2所示。物体与斜面间的动摩擦因数μ＝0.3，sin37°＝0.6，重力加速度g取，下列说法正确的是（ ）
A. 物体在前4s时间内所受支持力的冲量为0
B. 物体在前4s时间内所受重力的冲量为240N·s
C. 物体在前4s时间内所受拉力的冲量为192N·s
D. 物体在前4s时间内动量的变化量为0
【答案】D
【解析】
【详解】A.物体在垂直斜面上受力平衡，受到支持力为
物体在前4s时间内所受支持力的冲量为
方向垂直斜面向上。
故A错误；
B.物体在前4s时间内所受重力的冲量为
方向竖直向下。
C.物体在前4s时间内所受拉力的冲量为
方向沿斜面向上
故C错误；
D.因为
前4s内在拉力作用物体一直沿静止不动，所以物体在前4s时间内动量的变化量为0，故D正确。
故选D。
8. 如图所示，让一价氢离子、一价氦离子、二价氦离子分别自A点由静止开始经过水平电场加速，在竖直电场中偏转，最后打到竖直电场右侧荧光屏上。不计离子的重力，下列说法中正确的是（ ）
A. 三种粒子经过水平电场和竖直电场的总时间相等
B. 三种粒子打在荧光屏上的同一位置
C. 一价氦离子和二价氦离子打到荧光屏上时的动能相同
D. 三种粒子打到屏上时的速度大小相等
【答案】B
【解析】
【详解】设粒子在加速电场中运动的距离为d，偏转电场的宽度为L，偏转位移为y。
A．带电粒子在加速电场中加速，电场力做功
由动能定理可知
解得
粒子在加速电场中运动的时间为
粒子在偏转电场中的时间
三种粒子经过水平电场和竖直电场的总时间
可知带电粒子经过电场的总时间与比荷有关，三种粒子的比荷不同，故三种粒子经过水平电场和竖直电场的总时间不相等，A错误；
BD．在偏转电场中的纵向速度
粒子打到屏上时的速度大小为
可知三种粒子打到屏上时的速度大小与粒子的比荷有关，三种粒子的比荷不同，故打到屏上时的速度大小不相等；偏转位移
可知偏转位移与比荷无关，与速度无关，则三种粒子的偏转位移相同，三种粒子打在荧光屏上的同一位置，B正确，D错误；
C．根据动能定理
即
一价氦离子和二价氦离子初动能相同，偏转位移相同，所带电荷量不同，故一价氦离子和二价氦离子打到荧光屏上时的动能不相同，C错误；
故选B。
二、多项选择题：本题共2小题，每小题5分，共10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，有选错的得0分。
9. 图所示，在正点电荷产生电场中有A、B两点。一带正电的试探电荷从A点由静止释放，在试探电荷从A点运动到B点的过程中，其速度随时间、电势能随位移的变化关系可能正确的是（ ）
A. B.
CD.
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．根据牛顿第二定律
可知试探电荷从A点运动到B点的过程中，试探电荷的加速度逐渐减小，根据图象的斜率表示加速度，故A符合要求，B不符合要求；
CD．探电荷从A点运动到B点的过程中，电场力做正功，电势能减小，由于试探电荷受到的电场力逐渐减小，电势能减小得越来越慢，故C不符合要求，D符合要求。
故选AD。
10. 如图1所示，A、B两物块与一轻弹簧的两端相连接，静止在光滑的水平面上。A物块的质量m＝1kg。现使A获得水平向右的瞬时速度，以此刻为计时起点，两物块的速度随时间变化的规律如图2所示，则从图像信息可得（ ）
A. B物块的质量为3kg
B. 弹簧的弹性势能最大值为18J
C. 时刻弹簧的弹性势能为9J
D. 时刻弹簧处于原长
【答案】CD
【解析】
【详解】Ａ．从开始运动到两者共速由动量守恒定律可得
解得B物块的质量为
mB=2kg
选项A错误；
B．当两者共速时弹簧弹性势能最大，则弹簧的弹性势能最大值为
选项B错误；
C．时刻A的速度为零，则根据
解得B的速度
v1=3m/s
则弹簧的弹性势能为
选项C正确；
D．从开始到时刻，B的速度一直增加，则弹簧一直处于压缩状态，在时刻弹簧处于原长，弹力为零，加速度为零，速度最大，选项D正确。
故选CD。
三、非选择题：本题共5小题，共58分。
11. 第四次天宫课堂于2023年9月21日15时45分在天宫空间站进行，航天员桂海潮、朱杨柱演示了在完全失重环境下两个小球对心碰撞的实验。在实验中，一个质量为0.5kg的大钢球静止不动，桂海潮用手推动质量为0.1kg的小钢球，使其获得一定的初速度，并与静止的大钢球对心碰撞。某科学兴趣小组通过播放视频，录屏转Gif（动态图片）的方式获得频闪照片，Gif的频率为每秒30幅，由于频闪照片中小球位置较近，不易测量，只保留了碰撞前和碰撞后的几个位置。如图1中的1、2是碰撞前第1幅和第7幅小钢球的位置，它们实际距离为7.10cm；图2中的3、4是碰撞后第2幅和第22幅大球的位置，实际距离为8.40cm；5、6为碰撞后第2幅和第14幅小钢球的位置，5、6之间的实际距离为11.04cm，以向左为正方向。
（1）碰撞前小钢球的动量为________kg·m/s，碰撞后小钢球和大钢球的总动量________kg·m/s（结果均保留3位有效数字）；
（2）通过实验，可得出的结论为：________。
【答案】 ①. 0.0355 ②. 0.0354 ③. 在误差允许的范围内，小钢球与大钢球组成的系统在碰撞过程中动量守恒。
【解析】
【详解】（1）[1]两幅相邻图片间时间间隔
碰撞前小钢球向左运动，速度为
碰撞前小钢球的动量为
[2]碰撞后小钢球向右运动，速度为
碰撞后小钢球的动量为
碰撞后大钢球向左运动，速度为
碰撞后大钢球的动量为
碰撞后小钢球和大钢球的总动量
（2）[3]通过实验，可得出的结论为：在误差允许的范围内，小钢球与大钢球组成的系统在碰撞过程中动量守恒。
12. 某实验小组采用伏安法测量两节相同干电池的电动势和内阻，现备有下列器材：
A．待测干电池2节
B．电流表（量程0～100mA，内阻为）
C．电压表1（量程0～3V，内阻约）
D．电压表2（量程0～15V，内阻约）
E．滑动变阻器1（，2A）
F．滑动变阻器2（，1A）
G．电阻箱（）
H．开关、导线若干
在现有器材的条件下，尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。
（1）由于电流表的量程太小，该实验小组要将电流表改装成一只量程为0～0.5A的电池表，则应将电流表与电阻箱并联，电阻箱的阻值应调为________。
（2）为方便实验调节且能较准确地进行测量，电压表应选用________，滑动变阻器应用________（均填器材前的字母序号）。
（3）实验电路图应选择图________（填“1”或“2”）。
（4）根据实验电路中电流表和电压表的示数得到了如图3所示的图像，则每一节干电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω（结果均保留3位有效数字）。
【答案】 ①. 5 ②. C ③. E ④. 1 ⑤. 1.43 ⑥. 0.740
【解析】
【详解】（1）[1]电流表与电阻箱并联,改装成的电流表，则有
可得
（2）[2] 2节干电池的电动势约为，则电压表应选择C；
[3]因两节干电池的内阻较小，为了调节方便且外电压有明显的变化，则滑动变阻器应选总阻值较小的E。
（3）[4]因电流表的内阻已知，则选择以电源为对象对应电流表的内接法可以消除系统误差，故实验电路选择图1。
（4）[5][6]电流表经过改装后的内阻为
而电流放大的倍数为
根据闭合电路的欧姆定律可得
整理可得
可知图像的纵轴截距为
解得每一节干电池的电动势为
图像的斜率绝对值为
解得每一节干电池的内阻为
13. 在如图所示的电路中，小灯泡的额定电压为6V，额定功率为3W，定值电阻的阻值R＝3。当A、B两点之间的电压为0.51V时，电动机不转，理想电压表的示数为0.39V。当A、B两端接电动势E＝12V，内阻r＝1的直流电源时，小灯泡正常发光，电动机正常工作。整个过程中灯泡的电阻不变，求：
（1）直流电动机的内阻；
（2）电动机正常工作时的输出功率。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）小灯泡的内阻为
电动机不转，此时通过定值电阻的电流为
通过小灯泡的电流为
直流电动机的内阻
（2）根据闭合电路的欧姆定律
解得总电流为
小灯泡的额定电流为
通过电动机的电流为
电动机正常工作时的输出功率
14. 如图所示，小物块A与小物块B相距，A的质量为2m，B的质量为m，A、B之间的水平地面粗糙，A与粗糙水平地面间的动摩擦因数为，在B右侧光滑水平地面上有一曲面劈C，C的质量为M=5m，曲面下端与水平面相切，曲面劈的弧面光滑且足够高。现让小物块A以水平速度向右运动，与小物块B发生碰撞，碰撞后两个小物块粘在一起滑上曲面劈C，沿曲面滑行到某高度后又滑下，重力加速度为g。求：
（1）A、B碰撞过程中系统损失的机械能；
（2）碰后物块A、B在曲面劈C上能够达到的最大高度h；
（3）物块A、B与曲面劈分离时，A、B和曲面劈的速度大小。
【答案】（1）；（2）；（3），
【解析】
【详解】（1）物块A在与B碰撞之前，根据动能定理有
A、B碰撞过程中，根据动量守恒定律有
A、B碰撞过程中系统损失的机械能
解得
（2）A、B碰撞后对A、B、C构成的系统，水平方向动量守恒，则有
根据能量守恒定律有
解得
（3）物块A、B与曲面劈分离过程，根据动量守恒定律有
根据能量守恒定律有
解得
，
可知，A、B和曲面劈的速度大小分别为，。
15. 如图所示，距离水平地面处有水平方向的匀强电场，电场的宽度为d，长度足够长。有一质量为m、电荷量为q的带正电小球，在电场的下边界处以某一初速度竖直向上抛出，小球从电场的上边界离开电场，再次进入电场时开始做直线运动，直线运动的轨迹与水平方向的夹角为53°，小球最终落至水平地面上。已知重力加速度为g，sin53°＝0.8，cs53°＝0.6，不计空气阻力，求：
（1）匀强电场的电场强度E的大小；
（2）小球从竖直向上抛出到落地过程的时间t。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）粒子再次进入电场时开始做直线运动，可知
解得
（2）设小球再次进入电场时竖直方向的分速度为vy，水平方向的分速度vx，根据对称性可知小球向上离开电场时的竖直向上的分速度也为vy水平方向的分速度也为vx，设小球向上穿过电场的时间为t1，则
qE=ma
解得
小球离开电场至到最高点用时间
小球在电场中做直线运动的时间为t3，则
解得
设小球离开电场到落地用时间t4，则
解得
则总时间