精品解析：北京市顺义区牛栏山第一中学2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题（原卷版）

这是一份精品解析：北京市顺义区牛栏山第一中学2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题（原卷版），共9页。试卷主要包含了单项选择题，实验题，论述等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题（共14个小题，每小题3分。在每小题列出的四个选项中，只有一个选项符合题意。）
1. 下列物理量中，属于矢量的是（ ）
A. 电场强度B. 电势C. 电势能D. 电动势
2. 真空中静止的带正电的点电荷，其电场线分布如图所示，A、B为同一条电场线上的两点。已知A、B两点的电场强度为、，电势为、，下列判断正确的是（ ）
A. B. C. D.
3. 如图所示，将一个半圆形玻璃砖置于空气中，当一束单色光入射到玻璃砖的圆心O时，下列情况可能发生的是（ ）
A. B.
C. D.
4. 如图为以质点P为波源的机械波在绳上传到质点Q时的波形。下列判断正确的是（ ）
A. 这列机械波为纵波
B. 质点P从平衡位置开始振动时，其运动方向向上
C 质点Q从平衡位置开始振动时，其运动方向向下
D. 机械波传到Q时，质点P恰好振动了1个周期
5. 将弹簧振子从平衡位置拉开4cm后放开，同时开始计时，其振动图像如图所示，则（ ）。
A. 在0~0.1s内，振子正在做加速度增大的加速运动
B. 在0~0.1s内，振子的动能不断增大
C. 在0.1-0.2s内，振子速度方向沿轴正方向
D. 在0.4s内，振子振动路程等于8cm
6. 如图所示的电路，灵敏电流计G和一个电阻箱R并联，改装成一个大量程的电表，下列判断正确的是（ ）
A. 改装成的是电流表，R越小量程越大B. 改装成的是电流表，R越大量程越大
C. 改装成的是电压表，R越小量程越大D. 改装成的是电压表，R越大量程越大
7. 在一条沿南北方向水平放置的导线下方，放一个可以自由转动的小磁针，如图所示。当导线接通向右的恒定电流时，观察到小磁针发生转动。下列判断正确的是（ ）
A. 小磁针的N极将垂直纸面向外转动
B. 通电导线的磁场对小磁针的作用力使小磁针偏转
C. 将小磁针分别放置在导线上方和下方，小磁针静止时N极指向相同
D. 导线在水平面内沿任意方向放置，通电后都能让下方的小磁针转动
8. 如图所示的U－I图像中，直线a为一个电源的路端电压与电流的关系，直线b是电阻R的电压与电流的关系。下列判断正确的是（ ）
A. 该电源的电动势为3V
B. 该电源的内阻为2Ω
C. 该电阻R为2Ω
D. 若该电阻与电源连接成闭合电路，电源的输出功率为12W
9. 研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示。下列选项正确的是（ ）
A. 电容器带电前，只用带正电玻璃棒接触电容器a板，能使电容器带电
B. 电容器带电后，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变小
C. 电容器带电后，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大
D. 电容器带电后，只将电容器b板向左平移，静电计指针的张角变小
10. 某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻，他们提出的实验方案中有如下四种器材组合．为使实验结果尽可能准确，最不可取的一组器材是( )
A. 一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器
B. 一个伏特表和多个定值电阻
C. 一个安培表和一个电阻箱
D. 两个安培表和一个滑动变阻器
11. 如图所示，单刀双掷开关S原来跟“2”相接，从t=0开始，开关改接“1”，一段时间后，把开关改接“2”，则流过电路中P点的电流I和电容器两极板的电势差UAB随时间变化的图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
12. 人们对手机的依赖性越来越强，有些人喜欢躺着看手机，经常出现手机砸到头部的情况。若手机质量为120g，从离人约20cm的高度无初速度掉落，砸到头部后手机未反弹，头部受到手机的冲击时间约为0.2s，取重力加速度g＝10m/s2；下列分析正确的是（ ）
A. 手机接触头部之前速度约为1m/s
B. 手机对头部的冲量大小约为0.48
C. 手机对头部的作用力大小约为1.2N
D. 手机与头部作用过程中手机动量变化约为0.48
13. 质量为1kg的小球A以速率8m/s沿光滑水平面运动，与质量为2kg的静止小球B发生正碰后，A、B两小球的速率vA和vB可能为（ ）
A. vA=5m/sB. vA=4m/sC. vB=1m/sD. vB=3m/s
14. 水切割又称水刀，即高压水射流切割技术，是一种利用高压水流切割的机器。在电脑的控制下能任意雕琢工件，而且受材料质地影响小。因为其成本低，易操作，良品率又高，水切割逐渐成为工业切割技术方面的主流切割方式。如图所示，若水柱的截面为S，水流以速度v垂直射到被切割的钢板上，之后速度减为零，已知水的密度为。则下列说法正确的是（ ）
A. 高压水枪的喷水功率为
B. 水柱对钢板平均冲击力大小为ρSv
C. 减小水柱的截面S可以增大水对钢板冲力产生的压强
D. 若水流速度v增大到原来的2倍，可以使水对钢板冲力产生的压强增大到原来的4倍
第二部分（实验、论述和计算题 共58分）
二、实验题（本题共2小题，共18分）
15. 在做“验证动量守恒定律”的实验中，实验必须要求的条件是（ ）
A. 斜槽轨道必须是光滑的
B. 斜槽轨道末端的切线是水平的
C. 入射球每次都要从同一高度由静止滚下
D. 碰撞的瞬间，入射球质量应小于被碰小球质量
16. 某同学用游标卡尺测量一个圆柱形导体的长度，游标尺上有10等分刻度，测量示数如图甲所示；用螺旋测微器测量该导体的直径，测量示数如图乙所示。下列选项中正确表示读数结果的是（ ）
A. 甲 乙B. 甲 乙
C. 甲 乙D. 甲 乙
17. 用多用电表粗测金属棒的阻值，当用“×10 Ω”挡时发现指针偏转角度过大，他应该换用___________挡（填“×1 Ω”或“×100 Ω”），换挡并进行一系列正确操作后，指针静止时如图所示，则金属棒的阻值约为___________Ω。
18. 在“用单摆测定重力加速度”的实验中：甲同学用标准的实验器材和正确的实验方法测量出几组不同摆长L和周期T的数值，画出如图T2﹣L图象中的实线OM；乙同学也进行了与甲同学同样的实验，但实验后他发现测量摆长时忘了加上摆球的半径，则该同学作出的T2-L图像为（ ）
A. 虚线①，不平行实线OMB. 虚线②，平行实线OM
C. 虚线③，平行实线OMD. 虚线④，不平行实线OM
19. 酒精检测仪是交警执法时通过呼气来检测司机饮酒多少的检测工具。现有一个酒精检测仪的主要元件“酒精气体传感器”，即气敏电阻，气敏电阻的阻值随酒精气体浓度的变化而变化，下表显示了某气敏电阻的阻值随酒精气体浓度变化的情况。
为了较准确测量酒精气体浓度为0.35mg/ml时气敏电阻阻值，实验室提供了如下器材：
A.电流表（量程，内阻约）
B.电流表（量程，内阻约）
C.电压表（量程，内阻约）
D.电压表（量程，内阻约）
E.滑动变阻器R（阻值范围，允许的最大电流）
F.待测气敏电阻
G.电源E（电动势，内阻r约）
H.开关和导线若干
（1）为了获得更多的数据使测量结果更准确，采用下列实验电路进行实验，较合理的是______。实验时电压表应选______，电流表应选______。（填器材前面的序号）
A. B.
C. D.
（2）甲图是测量的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端。请根据（1）问中所选的电路图，补充完成甲图中实物间的连线______。
（3）小明同学设计了一个测定气体酒精浓度的电路用来检测是否酒驾，如图所示，该电路只使用一个电压表，且正常工作时，被测气体酒精浓度若为0，则电压表指针满偏。使用一段时间后，电源电动势稍微变小，内阻稍微变大，则对于酒精气体浓度的测量值将______（选填“偏大”或“偏小”）。
三、论述、计算题（本题共4小题，共40分，解答要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。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。）
20. 某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，质子先被加速到具有较高的能量，然后被引向肿瘤，杀死癌细胞。如图所示，真空中两平行金属板A、B之间的距离为d，两板间电压为U。来自质子源的质子，不计初速度，质量为m，电荷量为q，沿水平方向从A板上的小孔进入加速电场，经加速后从B板上的小孔穿出。质子的重力和质子间的相互作用力均可忽略。求：
（1）A、B两板间匀强电场的电场强度大小E；
（2）质子从A板运动至B板的过程中，静电力做的功W；
（3）质子从B板小孔射出时的速度，并据此提出增大质子速度的可行方案。
21. 光滑水平面上，质量为的小球A以的速度向右运动，与同向运动的速度为、质量为的半径相同的小球B发生正碰，碰撞后小球B以的速度运动。求：
（1）碰后A球的速度；
（2）碰撞过程中A球对B球的冲量大小；
（3）碰撞过程中A、B系统损失的机械能。
22. 为解释低温超导现象，1934年高特和卡西米尔提出了二流体模型。该模型认为，当温度降低至临界温度以下时，正常电子将有一部分“凝聚”为超导电子。正常电子在金属内定向移动时会与晶格发生碰撞，形成宏观上的电阻；而超导电子则与之不同，可以在晶格中自由穿行而不受阻力作用，表现为理想的导电性。
设一段横截面积为S的超导体中，超导电子的数密度为，质量为，所带电荷量为，定向移动速度为。
（1）根据电流的定义求超导电子所形成的超导电流；
（2）假设超导体内存在电场强度为E的电场。
①求超导电流随时间的变化率与E之间的关系；
②对于正常电子形成的电流I，根据欧姆定律证明，其中ρ为对应于正常电流的电阻率；
③请根据以上结论判断，在超导电流稳定的情况下超导体内是否会存在正常电流，并说明理由。
23. 能量在转化的过程中往往与做功密切相关，电容器充电过程中的功能关系同样如此。电容器不仅可以储存电荷，也是重要的储能器件。对电容为C的电容器（原来不带电）充电，如图1所示，已知电源的电动势为E。
（1）图2中画出了电容器两极间的电势差u随电荷量q的变化图像，在图中取一电荷量的微小变化量，请类比直线运动中由v－t图像求位移的方法，说明图中小阴影矩形的“面积”所表示的物理含义；并计算电容器电压为U时电容器储存的电能。
（2）请结合电动势的定义，求电容器充电过程中电源内部非静电力所做的功W；并与充电过程中电容器增加的电能相比较，说明两者“相等”或“不相等”的原因。
（3）电容器的电能是储存在电场中的，也称电场能。若定义单位体积内的电场能量为电场能量密度。某同学猜想应当与该处的场强的平方成正比，即。已知平行板电容器的电容，s为两极板的正对面积，d为极板间距，k为常数，两极板间为真空，板间电场可视为匀强电场。不计电容器电场的边缘效应。请以电容器内储存的电场能为例论证该同学的猜想是否正确。
酒精气体浓度（mg/ml）
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
阻值（Ω）
100
70
55
45
39
35
33
31
30