2022-2023学年湖北省武汉市部分重点中学高二上学期期中联考物理试题
展开命题学校:武汉市武钢三中 命题教师:谢菲 审题教师:刘培训
考试时间:2022年11月10日下午14:00-15:15 试卷满分:100分
一、选择题:本题共11题,每小题4分,共44分.在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,第8~11题有多项符合题目要求.全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分.
1. 下列说法中正确的是( )
A. 电路接通后,电子由电源出发,以接近光速的速度运动到用电器
B. 电路中导体内的电子总是从电势高的地方向电势低的地方定向移动
C. 电流有大小有方向,是一个矢量
D. 通常情况下空气是一种绝缘体,但在一定条件下也可以导电
【答案】D
【解析】
【详解】A.电路接通后,瞬间产生电场,电荷在电场的作用下定向移动形成电流,不是电子由电源出发,以接近光速的速度运动到用电器,A错误;
B.在电源内部电路中,非静电力做功,使正电荷由低电势向高电势运动,B错误;
C.电流有大小有方向,物理学中规定,正电荷定向移动的方向为电流方向,电流是标量,C错误;
D.当空气发生电离时可以导电,D正确。
故选D。
2. 某同学在学习光学时,发现各种光学现象已经在各个科技领域有所应用。但他对光现象的理解正确的是( )
A. 全息影像是利用了激光的衍射现象
B. 拍摄玻璃橱窗内的物品时,为了防止反光往往在镜头前加增透膜
C. 光纤通信及医用纤维式内窥镜都利用了光的全反射原理
D. 利用激光传播速度大的特性,可以较准确的测量地球到月球的距离
【答案】C
【解析】
【详解】A.激光全息照相是利用了激光相干性好的特性,故A错误;
B.拍摄玻璃橱窗内的物品时,玻璃有反光,所以往往在镜头前加一个偏振片以削弱反射光的干扰,即在镜头前加增反膜,使照片清晰,故B错误;
C.光纤通信及医用纤维式内窥镜都利用了光的全反射原理,故C正确;
D.激光方向集中,也就是平行度好,所以可比较精确测量月球到地球的距离,故D错误。
故选C。
3. 如图,,,,AB两端接在电压恒定的电源上,则( )
A. S闭合时,与两端的电压之比为2∶3
B. S闭合时,通过与的电流之比为3∶2
C. S断开时,与两端的电压之比为3∶1
D. S断开与闭合两种情况下,电阻两端的电压之比为2∶5
【答案】A
【解析】
【详解】AB.当通过中电流为时,因为和阻值大小相等,所以分到的电流值相同为,所以可得S闭合时,与两端的电压之比为
通过与的电流之比为,A正确,B错误;
C.S断开时,与串联,此时电压之比等于电阻之比为,C错误;
D.设电源电压为,S断开时,根据欧姆定律可得电阻两端的电压为
S闭合时,可知与并联后电阻为,所以此时电阻两端的电压为
可得两种情况电压之比为
D错误。
故选A。
4. 在静电场中将一个带电量为的点电荷从A点移动到B点,这个过程中电场力做功,其动能增加。若规定A点为该电场的零电势点,则B点的电势以及除电场力外其他的力做功分别为( )
A. -200V, B. -200V,
C. 200V,D. 200V,
【答案】C
【解析】
【详解】由题意得,从A点移动到B点电场力做功
又因为
所以
由动能定理得,从A点移动到B点满足
解得
故选C。
5. 现为了测量出平行于纸面但具体方向未知的匀强电场的电场强度E,用仪器在纸面内沿互成60°角的OA、OB两个方向探测各点电势,得到各点电势与到O点距离x的函数关系如图所示(O点为零电势点),则该电场强度E的大小和方向为( )
A. ,沿AO方向B. ,沿∠AOB角平分线向下
C. E=200V/m,与∠AOB的角平分线垂直向右D. E=200V/m,沿BO方向
【答案】C
【解析】
【详解】设OA上距离O点2cm处的点为C,OB上距离O点2cm处的点为D,由图像可得,C点的电势为2V,D点的电势为-2V,将CD相连,中点的电势满足
可见CD中点与O点等势,将两点相连所在直线即为等势线,即∠AOB的角平分线为等势线,则电场强度方向垂直于∠AOB的角平分线,又因为沿电场线电势降低,所以电场强度方向垂直于∠AOB的角平分线向右。大小为
故选C。
6. 某平行板电容器带电量为Q,电容为C,板间间距为d,如图所示。有一质量为m电荷量为+q的点电荷(q远小于Q),从紧靠正极板的O点以垂直于极板的速度出发,只受电容器板间电场力作用,最远只能运动到A点,然后返回,OA=L,则该点电荷的初动能为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】设电荷的初动能为E k,整个过程由动能定理可得
根据电容的定义式可得
整理可得
故选A。
【点睛】分析带电粒子在电容器中的运动情况,再根据动能定理判断动能变化量和电场力做功的关系。
7. 带电粒子射入两块平行板间的匀强电场中,入射方向跟极板平行,重力不计,若初动能为,出电场时动能为。如果初速度增加为原来的3倍,则出电场时动能为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】设粒子第一个过程中初速度为v,极板长为L,初动能为
第一个过程中粒子沿电场线方向的位移为
第一个过程由动能定理可得
同理,第二个过程中沿电场线方向的位移为
初动能为
根据动能定理可得
代入得
解得
故选D。
8. 两个等量异种电荷A,B固定在绝缘的水平面上,电荷量分别为+Q和-Q,俯视图如图所示,一固定在水平桌面的足够长的光滑绝缘管道与A,B的连线垂直,且到A的距离小于到B的距离,管道内放一个带正电小球P(可视为点电荷),现将小球从图示C点以沿CD方向的初速度释放,C,D两点关于O点(管道与A,B连线的交点)对称,小球P从C点开始到D点的运动过程中,下列说法正确的是( )
A. 先做减速运动,后做加速运动B. 经过O点的速度最小,加速度最大
C. O点的电势能最大,C、D两点的电势相同D. C、D两点受到的电场力相同
【答案】AC
【解析】
【详解】A.根据电场分布和力与运动的关系可知,小球从C到O电场力方向与速度方向夹钝角,做负功,从O到D电场力方向与速度方向夹锐角,做正功,带电小球先做减速运动,后做加速运动,A正确;
B.小球从C到O电场力做负功,从O到D电场力做正功,经过O点速度最小,沿着光滑绝缘管道方向上的加速度为零,B错误;
C.小球从C到O电场力做负功,从O到D电场力做正功,带电小球P在O点的电势能最大,根据等量异种电荷电场的对称性可知,C、D两点的电势相同,C正确;
D.C、D两点受到的电场力方向不同,故电场力不同,D错误。
故选AC。
9. 受疫情影响,医用口罩成为了大众生活的必需品,而熔喷布是医用口罩的最核心的材料.如图所示,工厂在生产熔喷布时为了实时监控其厚度及质量,通常要在生产流水线上设置传感器.其中A、B为平行板电容器的上、下两个极板,位置固定,且分别接在恒压直流电源的两极上(B接正极,A接负极),G是灵敏电流计.干燥的熔喷布为绝缘材料,被电解质溶液污染的熔喷布可视为导体,当熔喷布匀速从两极板间穿过时,下列说法正确的是( )
A. 当变厚的熔喷布进入极板时,A、B两板带电量会突然增大
B. 当变厚的熔喷布进入极板时,有自a向b的电流流过灵敏电流计
C. 当受溶液污染的熔喷布进入极板时,A、B两板间的吸引力突然增大
D. 熔喷布的厚度未发生变化时,灵敏电流计读数会保持不为零的某值不变
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.当加厚的熔喷布进入极板时,增大,根据,A、B极板组成的电容器电容增大,由于电压不变,根据,所以A、B极板的电量增加,A极板上的负电荷也要增多,故电子由a到b,电流就应该有b到a,故A正确B错误;
C.当受污染的熔喷布进入极板间时,其相当于导体,进入极板间会立刻变成等势体,相当于减小极板间的距离,由于电压不变,根据,d减小,E就增大,故两极板的吸引力会增大,故C正确;
D.当熔喷布的厚度未发生变化时,电容器的电容不变,故极板上的电荷量保持不变,故没有电流流过灵敏电流计,故D错误。
故选AC。
10. G1、G2为放在水平面上的高度略有差别的两个长方体,为了检查这两个长方体的上表面是否相互平行,检测员用一块标准的平行透明平板T压在G1、G2的上方,T与G1、G2支架分别形成尖劈形空气层,如图所示。G1、G2的上表面与平板的夹角分别为α和β,P为平板T上表面上的一点。用单色光从上方照射平板T,G1、G2的上方都能观察到明显的干涉条纹,可以推知( )
A. 若α=β,则G1上方的干涉条纹间距小于G2上方的干涉条纹间距
B. 若α>β,则G1上方的干涉条纹间距小于G2上方的干涉条纹间距
C. 若将G1、G2的间距缩短些,则G1上方的干涉条纹分布变得更密
D. 若在P处用较小的力下压平板T,则G1G2上方的干涉条纹分布都变稀疏
【答案】BC
【解析】
【详解】..
AB.设物体上表面与平板的夹角为θ,相邻亮条纹的间距为Δ L,由空气薄膜干涉条件,则有
解得
若α=β,则G1上方的干涉条纹间距等于G2上方的干涉条纹间距,若α>β,则G1上方的干涉条纹间距小于G2上方的干涉条纹间距,故A错误,B正确;
C.若将G1、G2的间距缩短些,则α增大,可知G1上方的干涉条纹分布变得更密,故C正确;
D.若P在两长方体间,在P处用较小的力下压平板T,则α减小,β变大,可知G1上方的干涉条纹分布变疏,G2上方干涉条纹分布变密,故D错误。
故选BC。
11. 如图所示,x O y坐标系内存在平行于坐标平面的匀强电场,一个质量为m,电荷量为+q的带电粒子,以的速度沿AB方向入射,粒子恰好以最小的速度垂直于y轴击中C点.已知A、B、C三个点的坐标分别为、、。若不计重力和空气阻力,则下列说法中正确的是( )
A. 带电粒子由A到C过程中电势能一定增大
B. 带电粒子由A到C过程中最小速度一定为0.8
C. 匀强电场的场强大小为
D. 若改变匀强电场,使粒子沿AB直线方向恰好能到达B点,则电场强度大小为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.粒子恰好以最小的速度垂直于y轴击中C点,则带电粒子受到的电场力一定沿-y轴方向,带电粒子由A到C过程中电场力做负功,电势能一定增大,故A正确;
B.根据题意可知
将粒子的运动沿竖直方向和水平方向分解,水平方向粒子做匀速直线运动,其速度为
竖直方向上的分速度减为零时速度最小,所以带电粒子由A到C过程中最小速度一定为,故B错误;
C.根据几何关系可知
OC = L
从A到C根据动能定理可得
解得
故C错误;
D.若匀强电场的大小和方向可调节,粒子恰好能沿A B方向到达B点,则电场线方向沿BA方向,根据动能定理可得
解得
故D正确。
故选AD。
二、非选择题:本题共5小题,共56分。
12. 在“测定玻璃砖的折射率”实验中:
(1)下列做法正确的是____________。
A.入射角越大,误差越小
B.画出玻璃砖边界面后,实验过程中玻璃砖就可以任意移动了
C.插大头针时,要尽量让针处于竖直状态且间距适当远一些
D.所用玻璃砖必须是平行玻璃砖,若上下两表面不平行将无法准确测得其折射率
(2)甲同学用的插针法,在插第三枚大头针时,在视线中看到、两枚大头针“断”成了a、b、c、d四截,如图所示。正确的做法是让同时挡住____________。
A.a、b B.c、d C.a、c D.b、d
(3)乙同学先正确记录好了玻璃砖的两个分界面,之后却因操作不慎将玻璃砖的位置稍微向下平行移动了一小段距离,如图所示,其他操作完全正确,则玻璃砖折射率测量值与真实值相比____________(“变大”、“变小”“不变”)。
【答案】 ①. C ②. B ③. 不变
【解析】
【详解】(1)[1]A.入射角不宜太大也不宜太小,入射角过大,会使折射光线亮度变暗,入射角太小则测量的相对误差较大。故A错误;
B.实验过程中,玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。故B错误;
C.插大头针时,让针处于竖直状态且间距适当远一些,有利于减小误差。故C正确;
D.除了平行玻璃砖其他形状的砖也能测出折射率。故D错误。
故选C。
(2)[2]在本实验中,P3应挡住P1、P2透过玻璃砖的像而不是P1、P2,图中a、b为P1、P2两枚大头针,c、d为P1、P2透过玻璃砖的像,即应让P3同时挡住c、d。故B正确;ACD错误。
故选B。
(3)[3] 如图所示
黑线表示将玻璃砖向下平移后实际的光路图,而红线是作图时所采用的光路图,通过比较发现,入射角和折射角没有变化,则由折射定律得知,该同学测得的折射率将不变。
13. 某同学要将一量程为250μA的微安表改装为量程为25mA的电流表,该同学测得微安表内阻为198Ω,经计算后将一阻值为R的电阻与微安表连接,进行改装,然后利用一标准毫安表,根据图(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。
(1)根据实验要求需要将一个阻值为______的电阻R与微安表______联;
(2)若还是用同一个电阻R将该微安表改装成小电压表,预期量程为______mV;
(3)校准新电流表的时候发现,当微安表的指针位置如图(b)所示时,标准毫安表的示数为17.6mA,由此可以推测出改装的电表量程不是预期值,而是______;
A.18mA B.21mA C.25mA D.27.5mA
(4)产生上述问题的原因可能是______。
A.微安表内阻测量错误,实际内阻大于198Ω
B.微安表内阻测量错误,实际内阻小于198Ω
C.R值计算错误,接入的电阻偏小
D.R值计算错误,接入的电阻偏大
【答案】 ①. 并 ②. 2 ③. 50 ④. D ⑤. AC##CA
【解析】
【详解】(1)[1][2]要将一量程为250μA的微安表改装为量程为25mA的电流表,将一阻值为R的电阻与微安表并联,由
解得
(2)[3]预期量程
(3)[4]由图可读出流经微安表的电流为160μA时,干路电流为l7.6mA,干路电流与微安表的电流比例不变
故选D。
(4)[5]由
得
量程偏大可能是实际偏大或R偏小,故选AC。
14. 带电量分别为+2q、-2q的等量异种电荷A、B固定在同一水平线上,相距6x,在它们连线的中点P上方2x处有一悬点O,用绝缘细绳挂着一个质量为m的带电小球C,OP=2x,绳长,如图所示,平衡时小球刚好静止在两电荷连线上。重力加速度为g,问:
(1)小球所受电场力大小为多少?
(2)小球所在处A、B产生的电场合场强为多少?
(3)小球所带电荷量是正是负?电荷量为多少?
【答案】(1);(2);(3)负电荷,
【解析】
【详解】(1)对小球C由平衡条件可得
其中
联立解得
(2)由几何关系可得,CP长度为
由点电荷场强公式及场强叠加原理可得,小球所在处的场强大小为
方向水平向右。
(3)由平衡条件可知,小球受到的电场力水平向左,与场强方向相反,故小球带负电,电荷量为
15. 在如图所示的平面坐标系的第四象限紧贴x y轴放置了一块长方体的玻璃砖(图中未画出),有一束入射光通过A点并平行于纸面照射到玻璃砖上,在玻璃砖垂直与纸面并平行于x轴的两个表面上都发生了反射和折射,我们在4根较亮的光线上各标注了一个点,坐标分别为,,,,ABCD四个点皆在玻璃砖外部.由此请求出下列物理量并写出重要的步骤:
(1)第一个入射点的坐标;
(2)玻璃砖沿y轴方向上的厚度d;
(3)该玻璃砖的折射率n。
【答案】(1);(2);(3)2
【解析】
【详解】(1)经过C点的光线是上表面的反射光线,则入射光线延长线经过C点关于上表面的对称点,与轴的交点即第一个入射点,如图所示
入射点的横坐标为
即第一个入射点的坐标为
(2)根据光的反射定律与折射定律可知,经过CD的两条光线相互平行,且下表面射出经过B点的光线与入射光线平行,F点是经过D点的光线在上表面的出射点,光线在下表面的出射点一定位于的中垂线上,光路图见上图,其中为光线在下表面的出射点,的解析式为
点的横坐标为
解得点的纵坐标为
即玻璃砖沿y轴方向上的厚度d为
(3)如图所示,根据几何关系可得入射角和折射角的正弦值分别为
根据折射率的定义可知
16. 如图所示,在竖直的平面直角坐标系x O y中,x轴上方有水平向右的匀强电场,x轴下方竖直放置着以y轴为对称轴的圆弧形光滑绝缘细管,其圆心位于y轴上,交y轴于B点,交x轴于、两点.有一质量为m,带电量为-q(q>0)的绝缘小球(可看做质点),从y轴上的点由静止释放,运动至x轴上的A点时,恰好可沿切线方向进入细管。不计空气阻力,重力加速度为g。求:
(1)匀强电场的电场强度的大小;
(2)小球运动到B点时对管的压力的大小和方向;
(3)当小球从C点飞出时,匀强电场的场强方向保持不变,但大小变为原来的3倍,求小球落在x轴上的位置坐标。
【答案】(1);(2),方向向下;(3)坐标为
【解析】
【详解】(1)小球释放后在重力和电场力的作用下做匀加速直线运动,小球从A点沿切线方向进入,则
解得
(2)连接、,可知,则
根据勾股定理可知,圆弧的半径
从P到B点过程中,根据动能定理得
在B点,根据牛顿第二定律得
联立解得
方向向上
根据牛顿第三定律可得小球运动到B点时对管的压力的大小
方向向下
(3)从P到A的过程中,根据动能定理得
解得
小球从C点抛出后做类平抛运动,抛出时的速度
将小球抛出的运动按受力的方向分解,竖直方向做竖直上抛,水平向左做匀加速直线运动,故在竖直方向的初速度
根据对称性,小球落回轴时,竖直方向的末速度
故运动时间
水平方向,加速度
水平初速度
水平位移
解得
所以小球从C点飞出后落在轴上的坐标
小球落在x轴上的位置坐标为。
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