云南省保山市文山州2023_2024学年高二物理上学期期末质量监测试题含解析

这是一份云南省保山市文山州2023_2024学年高二物理上学期期末质量监测试题含解析，共18页。试卷主要包含了5W，3m，则她每一次克服重力做的功等内容，欢迎下载使用。
本试卷分笫I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。第1卷笫l页至笫4页，第II卷第5页至第8页。考试结束后，请将答题卡交回。满分100分，考试用时90分钟。
第I卷（选择题，共48分）
注意事项：
1.答题前，考生务必用黑色碳素笔将自己的学校、班级、姓名、考场号、座位号、准考证号在答题卡上填写清楚。
2.每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上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。在试题卷上作答无效。
一、选择题（本大题共12小题，每小题4分，共48分。在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；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，有选错的得0分）
1. 追寻前辈们的科学足迹让我们懂得科学研究的不易，了解物理学史，对学习物理概念，体会科学研究方法具有重要的作用，以下关于物理学史实描述正确的是（ ）
A. 开普勒提出所有行星绕太阳运动的轨道是椭圆
B. 牛顿通过实验测出了万有引力常数
C. 库仑通过扭秤实验测定了电子的电荷量
D. 法拉第发现了电流的磁效应
【答案】A
【解析】
【详解】A．开普勒提出三大行星运动定律，其中开普勒第一定律说明所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，A正确；
B．牛顿提出了万有引力定律，但万有引力常数是英国物理学家卡文迪什通过扭砰实验测得的，B错误；
C．密立根通过油滴实验测出了电子的电荷量，C错误；
D．奥斯特提出了电流的磁效应，D错误。
故选A。
2. 如图所示，力F把一物体紧压在竖直的墙壁上静止不动,下列有关力的相互关系叙述正确的是（）
A. 作用力F和物体对墙壁的压力是一对平衡力
B. 物体共受四个力的作用
C. 作用力F和墙壁对物体的弹力是一对作用力和反作用力
D. 作用力F增大,墙壁对物体的静摩擦力也增大
【答案】B
【解析】
【详解】A．F是外界对物体的作用力，而压力是物体对墙壁的作用力，故二力不是作用在同一个物体上的，不是平衡力，A错误；
B．物体共受四个力的作用，分别是重力、力F、墙壁对物体的支持力和摩擦力，选项B正确；
C．作用力F和墙壁对物体的弹力，是一对平衡力，C错误；
D．物体受到的是静摩擦力，大小等于物体的重力，与正压力无关，D错误；
故选B。
3. 如图为静电植绒的装置及简图，将表面涂有黏合剂的被植体放在金属板上，打开电源开关后，在金属网与金属板间会产生的高压，放在金属网上的绒毛将粘植在被植体上。金属网和金属板间的距离为，忽略边缘效应，将网与板间的电场视为匀强电场，则下列说法正确的是（ ）
A. 绒毛在飞往被植体的过程中电势能不断增大
B. 若增大金属网和金属板的距离，则网和板的电势差也增大
C. 若减小金属网与金属板间的电势差，会安全点，效果会更好
D. 在干燥的环境中进行植绒效果会更好
【答案】D
【解析】
【详解】A．绒毛在飞往被植体的过程中，电场力做正功，电势能减少，A错误；
B．由于金属网与金属板与电源连接，因此增大金属网和金属板的距离，网和板间的电势差仍保持不变，B错误；
C．若减小金属网与金属板间的电势差，会安全点，但效果会差，C错误；
D．在干燥的环境中，绝缘性能更好，板间介电常数增加，进行植绒的效果会更好，D正确。
故选D。
4. 2023年5月30日16时29分，我国神舟十六号载人飞船采用自主快速交会对接模式，成功对接于中国空间站核心舱径向端口（如图所示），随后景海鹏、朱杨柱、桂海潮3名航天员从神舟十六号载人飞船进入中国空间站开展为期约5个月太空工作与生活。已知核心舱在地球赤道平面内绕地球运行的轨道半径为r，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g。以下说法正确的是（ ）
A. 航天员在核心舱内受到的重力为零
B. 航天员在核心舱内处于“飘浮”状态是因为受到的合力为零
C. 核心舱运行的周期为
D. 核心舱运行的向心加速度大小为
【答案】C
【解析】
【详解】AB．航天员在核心舱内受到的重力不为零，重力完全提供向心力，合力不为零，航天员处于完全失重状态，故AB错误。
C．根据万有引力与重力的关系有
根据万有引力提供向心力有
所以
故C正确。
D．根据牛顿第二定律，有
联立可得
故D错误。
故选C。
5. 如图所示，质量为50kg的同学在做仰卧起坐运动．若该同学上半身的质量约为全身质量的，她在1min内做了50个仰卧起坐，每次上半身重心上升的距离均为0.3m，则她克服重力做的功W和相应的功率P约为（ ）
A. W=4500J P=75WB. W=450J P=7.5W
C. W=3600J P=60WD. W=360J P=6W
【答案】A
【解析】
【详解】每次上半身重心上升的距离均为0.3m，则她每一次克服重力做的功：W=mgh=×50×10×0.3=90 J；1分钟内克服重力所做的功：W总=50W=50×90=4500 J；相应的功率约为：，故A正确，BCD错误，故选A.
6. “跳一跳”游戏要求操作者通过控制一质量为m的“i”形小人（可视为质点）脱离平台时的速度，使其能从同一水平面上的一个平台跳到旁边另一等高的平台上。如图所示的抛物线为“i”形小人在某次跳跃过程中的运动轨迹，轨迹的最高点距平台上表面的高度为h，两次落点间的水平距离为l，不计空气阻力，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A. “i”形小人在跳跃过程中的运动时间为
B. “i”形小人的水平初速度为
C. “i“形小人落到另一平台上时的速度等于
D. “i”形小人落到另一平台上时速度方向与水平方向间夹角的正切值为
【答案】D
【解析】
【详解】AB．由平抛运动规律有
解得
水平初速度
AB错误；
C．“i“形小人落到另一平台上时竖直方向上的速度
即
“i“形小人落到另一平台上时的速度
C错误；
D．设“i”形小人落到另一平台上时速度方向与水平方向的夹角为，由平抛运动的规律有
D正确。
故选D。
7. 如图所示，匀强电场中A、B、C三点间距离均为L，构成一个等边三角形，等边三角形所在平面与匀强电场方向平行，若在A处放一正电荷+q，在B处放一负电荷-q，则C点场强为0，现将A、B处的电荷互换位置，匀强电场保持不变，则C点场强大小为（设正负电荷不影响匀强电场的分布）（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】若在A处放一正电荷+q，在B处放一负电荷-q，正负电荷分别在C点产生的电场强度大小相等，方向如图1所示
由电场叠加后合场强大小与匀强电场强度大小相等，匀强电场方向如图1中红色所示，由几何关系可知
则匀强电场大小为
将A、B处的电荷互换位置，如图2所示
由几何关系可知，此时A、B处的电荷在C处产生的场强的合场强与匀强电场方向相同，大小相等，则此时C点的场强为
故选D。
8. 心电图仪是将心肌收缩产生脉动转化为电压脉冲的仪器，其输出部分可等效为一个不计内阻的交流电源，其电压U1会随着心跳频率发生变化。如图所示，心电图仪与一理想变压器的原线圈相连接，听筒扬声器（等效为一个阻值为R的定值电阻）与一滑动变阻器（最大阻值为R）连接在该变压器的副线圈。已知原线圈与副线圈的匝数比为k，则（ ）
A. 副线圈两端的电压为U1k
B. 当滑动变阻器阻值为R时，通过原线圈的电流为
C. 当滑动变阻器阻值为R时，扬声器功率为
D. 若保持U1不变，将滑动变阻器滑片P向左移动，听筒扬声器的功率减小
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据理想变压的变压比
可得
故A错误；
BC．当滑动变阻器阻值为R时，通过副线圈的电流
根据理想变压器的电流比与匝数成反比
可知
听筒扬声器的功率
故C正确，B错误；
D．若保持U1不变，则副线圈两端的电压U2不变，将滑动变阻器滑片P向左移动，则R电阻变小，副线圈中的电流I2增大，则听筒扬声器的功率增大，故D错误。
故选C
9. 已知如图所示为穿过匝数n=100的线圈的磁通量随时间t按正弦规律变化的图像，其产生的电压为交变电压（π=3.14）。判断下列选项中的四个交变电压的有效值与已知的交变电压的有效值相同的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】AD
【解析】
【详解】由题图知，周期为，角速度为
交变电压的最大感应电动势为
电压的有效值为
AB．交变电压的有效值由
得，， A正确，B错误；
CD．设等效电压为U，电阻R相同时间内产生的热量相同，则有
得
D正确，C错误；
故选AD。
10. 半径为R的半圆形区域内有方向垂直于纸面向外的匀强磁场。不计重力的a、b两粒子从圆周上的P点沿着半径方向射入磁场，分别从A、B两点离开磁场，运动轨迹如图所示。已知a、b两粒子进入磁场时的速率之比为1：2，AOB为直径，。下列说法正确（ ）
A. a粒子带正电，b粒子带负电
B. a、b两粒子的比荷之比为3：2
C. a、b两粒子在磁场中运动时间之比为2：1
D. a、b两粒子的轨道半径之比为1：3
【答案】BD
【解析】
【详解】A．根据粒子的运动轨迹，由左手定则可知，a粒子带负电，b粒子带正电，A错误；
D．由几何关系可知，a、b两粒子的半径之比为
D正确；
B．由
可知，a、b两粒子比荷之比为3:2，B正确；
C．粒子在磁场中运动时间
为轨迹所对应的圆心角，代入数据可知，a、b两粒子在磁场中运动时间之比为4:3，C错误。
故选BD。
11. 如图所示，一质量为m=0.10g、带电荷量q=1.6×103C的带负电滑块（可看作质点）以初速度=5m/s由水平面上的A点向右滑动，到达C点后恰好能通过半径为R=0.5m的光滑半圆轨道的最高点D，已知水平轨道AC与半圆轨道相切于C点，整个装置处在垂直纸面向里、磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中，重力加速度g=10m/s2，则（ ）
A. 滑块运动到最高点D时的速度大小为1m/s
B. 滑块运动到最高点D时的速度大小为m/s
C. 滑块从C运动到D的过程中，机械能不守恒
D. 滑块从A到C的过程中克服阻力做的功为2×10-4J
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．因滑块恰好能通过光滑半圆轨道的最高点D，在D点由竖直向下的重力和竖直向上的洛伦兹力的合力提供向心力，即
代入数值得
故A正确，B错误。
C．滑块从C到D的过程中，洛伦兹力时刻与速度方向垂直，不做功，只有重力做功，机械能守恒，故C错误。
D．滑块从C到D的过程中，由机械能守恒定律知
即
滑块从A到C的过程中，由动能定理知克服阻力做的功为
即
故D正确。
故选AD。
12. 如图，滑块a、b的质量均为m，a套在固定竖直杆上，与光滑水平地面相距h，b放在地面上。a、b通过铰链用刚性轻杆连接，由静止开始运动。不计摩擦，a、b可视为质点，重力加速度大小为g。则（ ）
A. a落地前，轻杆对b先做正功再做负功
B. a落地时速度小于
C. a下落过程中，其加速度大小始终不大于g
D. a落地前，当a的机械能最小时，b对地面的压力大小等于mg
【答案】AD
【解析】
【详解】A．当a到达底端时，b的速度为零，b的速度在整个过程中，先增大后减小，则动能先增大后减小，所以轻杆对b先做正功，后做负功，故A正确；
B．a运动到最低点时，b的速度为零，根据系统机械能守恒定律得
解得
故B错误；
C．b的速度在整个过程中，先增大后减小，所以a对b的作用力先是动力后是阻力，所以b对a的作用力就先是阻力后是动力，所以在b减速的过程中，b对a是向下的拉力，此时a的加速度大于重力加速度，故C错误；
D．ab整体的机械能守恒，当a的机械能最小时，b的速度最大，此时b受到a的推力为零，b只受到重力的作用，所以b对地面的压力大小为，故D正确。
故选AD。
第Ⅱ卷（非选择题，共52分）
注意事项：
第Ⅱ卷用黑色碳素笔在答题卡上各题的答题区域内作答，在试题卷上作答无效。
二、填空、实验题（本大题共2小题，共15分）
13. 如图甲所示是用“自由落体法”验证机械能守恒定律的实验装置。
（1）除打点计时器（含纸带、复写纸）、重物、铁架台、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有___________。
A．天平
B．刻度尺
C．游标卡尺
D．直流电源
E．交流电源
F．秒表
（2）图乙是实验中得到的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点О的距离分别为hA、hB、hC。重物质量用m表示，已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的频率为f、从打下О点到打下B点的过程中，重物重力势能的减少量=___________，动能的增加量=___________。
【答案】 ①. BE##EB ②. mghB ③.
【解析】
【详解】（1）[1]刻度尺用来测量纸带上各点间的距离，交流电源使打点计时器正常工作，故选BE。
（2）[2]从打下O点到打下B点的过程中，重物重力势能的减少量为
[3]打下B点的速度
则动能的增加量为
14. 为了测量由两节干电池组成的电源的电动势和内电阻，某同学设计了如图甲所示的实验电路，其中R为电阻箱，为保护电阻。
(1)按照图甲所示的电路图，将图乙所示的实物连接成实验电路_______；
(2)保持开关S断开，调整电阻箱的阻值，再闭合开关S，读取并记录电压表的示数及电阻箱接入电路中的阻值。多次重复上述操作，可得到多组电压值U及电阻值R；以为纵坐标，以为横坐标，画出的关系图线（该图线为一直线），如图丙所示；由图线可求得电池组的电动势__________V，内阻_________。（保留两位有效数字）
【答案】 ①. ②. 2.9 ③. 1.1
【解析】
【详解】(1)[1]实物连接图如答图所示：
(2)[2][3]由闭合电路欧姆定律得
变形得：
结合题图丙图像可知
，
得：
，。
三、计算题（本大题共3小题，共37分。解答时请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。有数据计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
15. 我国运动员闫文港在2022年北京冬奥会上获得男子钢架雪车比赛铜牌，实现该项目的历史性突破，如图甲所示为闫文港的比赛画面。已知赛道由起跑区、出发区、滑行区及减速区四个区段组成，图乙为赛道简化图，图中AB为起跑区、BC为出发区，AB赛段水平，BC赛段与水平面的夹角θ=5°。若运动员推着雪车从A点由静止出发，以2m/s2的加速度匀加速跑到B点时速度大小为9m/s，接着快速俯卧到雪车上沿BC下滑。已知运动员到达C点时的速度大小为12m/s，雪车与冰面间的动摩擦因数，，，不计空气阻力，g取10m/s2。求：
（1）运动员在起跑区的运动时间；
（2）赛道BC的长度。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设运动员在起跑区运动时间为，则有
解得
（2）设运动员和雪车的总质量为，在出发区的加速度大小为，由牛顿第二定律有
解得
根据运动学公式可得
解得
16. 如图所示，空间分为Ⅰ、Ⅱ两个足够长的区域，各边界（图中虚线）均水平，Ⅰ区域存在电场强度为的匀强电场，方向竖直向上；Ⅱ区域存在电场强度为的匀强电场。方向水平向右，两个区域宽度分别为d1=5.0m，d2=4.0m。一质量m=1.0×10-8kg、带电荷量q=+1.6×10-6C的粒子从D点由静止释放，粒子重力忽略不计。求：
（1）粒子离开区域Ⅰ时的速度大小；
（2）粒子离开区域Ⅱ时发生的偏移量x的大小以及粒子刚射出区域Ⅱ时的速度方向与水平边界方向夹角θ的正切值tanθ。
【答案】（1）；（2），
【解析】
【详解】（1）粒子在区域Ⅰ运动过程，由动能定理得
解得粒子离开区域Ⅰ时的速度大小为
（2）粒子在区域Ⅱ内做类平抛运动，运动时间为
又
偏移量为
解得
由
，
可得
17. 如图甲所示，两条足够长的平行金属导轨间距为0.5m，固定在倾角为37°的斜面上，导轨顶端连接一阻值为1Ω的电阻。在MN下方存在方向垂直于斜面向上、大小为1T的匀强磁场。质量为0.5kg、阻值为0.2Ω的金属棒从AB处由静止开始沿导轨下滑，其运动过程中的v-t图像如图乙所示。金属棒运动过程中与导轨保持垂直且接触良好，不计导轨的电阻，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8.
（1）求金属棒与导轨间的动摩擦因数；
（2）求金属棒在磁场中能够达到的最大速率；
（3）已知金属棒从进入磁场到速度达到5m/s时通过电阻的电荷量为2C，求此过程中金属棒上产生的焦耳热。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）由图乙可知，金属棒进入磁场前的加速度为
对导体棒受力分析，根据牛顿第二定律有
解得
（2）导体棒切割磁感线，根据闭合电路的欧姆定律有
可得导体棒所受安培力
由左手定则知安培力沿斜面向上，当时金属棒的速率达到最大值，则有
解得
（3）设金属棒进入磁场后下滑距离为x，则根据法拉第电磁感应定律有
可得感应电流
而
则有
联立以上各式可得
由能量守恒定律得
解得
则