2022-2023学年广东省广州奥林匹克中学高二上学期末物理试题含解析

这是一份2022-2023学年广东省广州奥林匹克中学高二上学期末物理试题含解析，共23页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

（本卷满分100分，考试时间75分钟）
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，只有一项符合题目要求。
1. 木块A和B用一只轻弹簧连接起来放在光滑水平面上，A紧靠墙壁，在B上施加向左水平力使弹簧压缩，如图所示。当撤去外力后，下列说法中正确的是（ ）
A. 弹簧和A、B组成的系统的机械能守恒、动量守恒
B. 弹簧和A、B组成的系统的机械能守恒、动量不守恒
C. 弹簧和A、B组成的系统的机械能不守恒、动量守恒
D. 弹簧和A、B组成的系统的机械能不守恒、动量不守恒
【答案】B
【解析】
【详解】木块A离开墙壁前，弹簧和B组成的系统内只有弹力做功，没有其他外力做功，系统的机械能守恒，而木块A受到墙壁对它的弹力作用，所以A、B组成的系统动量不守恒，木块A离开墙壁后，系统内只有弹力做功，没有其他力做功，且系统所受的合外力为零，故系统的机械能和动量均守恒。综上所述，当撤去外力后，弹簧和A、B组成的系统的机械能守恒、动量不守恒。
故选B。
2. 为了解释地球的磁性，安培假设地磁场是由环形电流引起的，则该环形电流的方向是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】已知地磁北极在地理南极附近，在地球内部磁场方向是磁南极到磁北极，根据安培定则可知该环形电流为自东向西。
故选B。
3. 一个质点以O点为平衡位置，在A、B间做简谐运动，如图甲所示，它的振动图像如图乙所示，设向右为正方向，下列说法正确的是（ ）
A. 该质点的振动方程为
B. 0.2s末质点的速度方向向右
C. 0.2～0.3s质点做加速运动
D. 0.7s时质点的位置在O与B之间
【答案】D
【解析】
【详解】A．由图乙得质点振动的振幅为0.05m，周期
T=0.8s
故
故该质点的振动方程为
x=0.05sin（2.5πt+θ）（m）
且当时，，代入可得
故该质点的振动方程为
故A错误；
B．根据振动图象得0.2s末质点经过平衡位置向负的最大位移振动，所以此时速度方向从O指向A，方向向左，故B错误；
C．0.2～0.3s质点由平衡位置向负的最大位移振动，此过程速度的方向与所受力的方向相反，故质点在做减速运动，故C错误；
D．0.7s质点在平衡位置和正的最大位移处之间，所以在O与B之间，故D正确。
故选D。
4. 如图所示，将带正电的试探电荷沿着等量异种点电荷连线的中垂线从A点移动到B点，再沿连线从B点移动到C点。在此过程中，下列说法中正确的是（ ）
A. 试探电荷所受的静电力先变大后变小
B. 试探电荷所经过各点处的电势先不变后变低
C. 试探电荷的电势能先不变后增大
D. 若试探电荷全过程做匀速运动，则对试探电荷所加的外力为恒力
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据等量异种点电荷电场的电场线的分布，可知在移动试探电荷的路径上，电场线的分布逐渐变密集，即电场强度逐渐变大，则静电力逐渐变大，A错误；
B．根据等量异种点电荷电场的等势线的分布，可知在移动试探电荷的路径上，电势先不变，后增大，B错误；
C．试探电荷带正电，根据上述可知，在移动试探电荷的路径上，静电力先不做功，后做负功，则试探电荷的电势能先不变后增大，C正确；
D．若试探电荷全过程做匀速运动，则外力与静电力平衡，根据上述可知，外力逐渐变大，D错误。
故选C。
5. 如图是测定液面高度h的电容传感器原理图。取金属芯线与导电液体为电容器的两极，电脑与传感器连接，当液面高度h增大时，电脑显示电容器的电容C也增大。则h增大导致C增大的原因是，电容器（ ）
A. 两极带电量增大B. 两极的间距增大
C. 两极的正对面积增大D. 两极间的介电常数增大
【答案】C
【解析】
【详解】根据
当液面升高时，两极板正对面积增大，电容增大。
故选C。
6. 理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风将头发吹干设电动机线圈电阻为，它与电热丝电阻值串联后接到直流电源上，吹风机两端电压为U，电流为I、消耗的功率为P，则下列关系式中正确的是
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】在计算电功率的公式中，总功率用P=IU来计算，发热的功率用来计算，如果是计算纯电阻的功率，这两个公式的计算结果是一样的，但对于电动机等非纯电阻，第一个计算的是总功率，第二个只是计算发热的功率，这两个的计算结果是不一样的．
【详解】电吹风机消耗的电功率P是总功率，总功率的大小应该是用P=IU来计算，所以总功率P=IU，故A正确；C错误；线圈为非纯电阻电路，两端的电压大于电热丝两端的电压；故B错误；电吹风机中发热的功率要用来计算，所以总的发热功率为，吹风机的总功率P=IU要大于发热部分的功率，故D错误．故选A．
【点睛】对于电功率的计算，一定要分析清楚是不是纯电阻电路，对于非纯电阻电路，总功率和发热功率的计算公式是不一样的．
7. 如图所示，两段长度和材料相同、各自粗细均匀的金属导线a、b，单位体积内的自由电子数相等，横截面积之比为。在导体两端加上恒定电压，已知5s内有个自由电子通过导线a的横截面。电子的电量为。则（ ）
A. 二者电阻之比为
B. 流经导线b的电流为0.16A
C. 5s内有个自由电子通过导线b的横截面
D. 自由电子在导线a和b中移动的速率之比为
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据电阻定律有
，
解得
A错误；
B．由于5s内有个自由电子通过导线a的横截面，根据电流的定义式有
根据图形可知，金属导线a、b串联，即流经导线b的电流为0.16A，B正确；
C．根据上述可知，5s内有个自由电子通过导线b的横截面，C错误；
D．由于材料相同，则单位体积内的自由电子数目相同，根据电流的微观定义式有
解得
D错误。
故选B。
8. 如图所示，四个点电荷所带电荷量的绝对值均为Q，分别固定在正方形的四个顶点上，正方形边长为a，则正方形两条对角线交点处的电场强度（ ）
A. 大小为，方向竖直向上B. 大小为，方向竖直向下
C. 大小为，方向竖直向上D. 大小为，方向竖直向下
【答案】D
【解析】
【详解】四个电荷的电荷量相等，两对对角线的电荷都是一对等量异种点电荷，在交点处的电场强度的方向指向负电荷，且大小相等，如图
则合场强的方向竖直向下，由点电荷场强公式可得，任意一对等量异种点电荷的合场强为
则正方形两条对角线交点处的电场强度为
方向竖直向下。
故选D。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24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4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 在静电场中，将一电子由a点移到b点，电场力做功5ev，则下列结论正确的是（ ）
A. 电场强度的方向一定是由b到a
B. a、b两点间的电势差大小是5V
C. 电子的电势能减少了5eV
D. 因零电势点未确定，故不能确定a、b两点的电势
【答案】CD
【解析】
【详解】A．由于不知道电子运动的轨迹是否与电场线重合，故电场强度的方向不一定由b到a，故A错误；
B．因为
则
即a、b两点的电势差是-5V，故B错误；
C.电子由a点移到b点，电场力做功5eV，则电子的电势能减少了5eV，故C正确；
D．电场中某点的电势大小的确定和零势点的选取有关，所以零电势点未确定，是不能确定a、b两点的电势，故D正确。
故选CD。
10. 如图所示，U形金属导轨水平放置，其上放有一根金属导体棒ab，有一匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为。在下列各过程中，一定能在轨道回路中产生感应电流的是（ ）
A. 导体棒ab不动，只增大磁场的磁感应强度
B. 导体棒ab不动，保持磁场的磁感应强度大小不变，角减小
C. 磁场的磁感应强度不变，金属导体棒ab垂直导轨向上运动
D. 磁场的磁感应强度不变，金属导体棒ab沿导轨向右运动
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．导体棒ab不动，只增大磁场的磁感应强度，则穿过闭合回路的磁通量增加，回路中有感应电流产生，选项A正确；
B．导体棒ab不动，保持磁场的磁感应强度大小不变，角减小，则穿过闭合回路的磁通量增加，回路中有感应电流产生，选项B正确；
C．磁场的磁感应强度不变，金属导体棒ab垂直导轨向上运动，则导体棒与导轨断开，不能产生感应电流，选项C错误；
D．磁场的磁感应强度不变，金属导体棒ab沿导轨向右运动，则穿过闭合回路的磁通量增加，回路中有感应电流产生，选项D正确；
故选ABD。
11. 在如图所示的电路中，R1、R2为滑动变阻器，R3为定值电阻，A、B为两水平放置的平行金属板。一质量为m的带电微粒由平行金属板最左端正中央的M点以水平向右的初速度v0射入平行金属板，微粒沿图中所示的轨迹落在金属板B上的N点。微粒的重力可忽略不计。下列说法正确的是（ ）
A. 微粒带负电
B. 如果仅将滑动变阻器R1的滑动触头向上移动，R3消耗的功率减小
C. 如果仅将滑动变阻器R2的滑动触头向右移动，微粒可能从金属板的右侧离开
D. 如果仅将滑动变阻器R1的滑动触头向上移动，微粒将落在金属板B上的N点的左侧
【答案】AD
【解析】
【详解】A．由题图可知A板的电势低于B板的电势，两板间电场方向向上，而微粒在电场中向下偏转，所受的电场力方向向下，可知该微粒带负电，故A正确；
B．如果将滑动变阻器R1的滑动触头向上移动，滑动变阻器R1接入电路中的电阻减小，电路中电流增大，由可知，R3消耗的功率增大，故B错误；
C．电路稳定时没有电流流过R2，改变R2的阻值，不改变A、B间的电压，两板间电场强度不变，微粒所受的电场力不变，所以微粒的运动情况不变，仍落在N点，故C错误；
D．设平行金属板A、B间的电压为U，微粒在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，水平方向做匀速直线运动，则竖直方向有
水平方向有
联立得
如果将滑动变阻器R1的滑动触头向上移动，滑动变阻器R1接入电路中的电阻减小，电路中电流增大，R1两端的电压增大，A、B间的电压U增大，故微粒落在金属板B上时运动的水平距离x减小，所以微粒落在金属板B上N点的左侧，故D正确；
故选AD。
12. 碰碰车是大人和小孩都喜欢的娱乐活动，游乐场上，大人和小孩各驾着一辆碰碰车正对迎面相撞，碰撞前后两人的位移−时间图像如图所示，已知小孩的质量为30kg，大人的质量为60kg，碰碰车质量相同，碰撞时间极短。下列说法正确的是（ ）
A. 碰前大人的速度大小为 2m/s
B. 碰撞前后大人的运动方向保持不变
C. 碰碰车的质量为 30kg
D. 碰撞过程中小孩和其驾驶的碰碰车受到的总冲量大小为60N·s
【答案】BC
【解析】
【详解】A．由图可知，碰前瞬间小孩的速度为，大人的速度为，碰后两人的共同速度为，A错误；
B．图像的斜率表示速度，斜率的正负表示速度的方向，由图可知规定了大人初始运动方向为负方向，碰后两车一起向负方向运动，故碰撞前后大人的运动方向保持不变，B正确；
CD．设碰碰车的质量为，由动量守恒定律有
解得
碰前小孩与其驾驶的碰碰车的总动量为
碰后总动量为
由动量定理可知碰撞过程中小孩和其驾驶的碰碰车受到的总冲量为
故其大小为，C正确，D错误。
故选AC。
三、非选择题：共44分。
13. 某同学在做“用单摆测量重力加速度的大小”实验时，用游标卡尺测量小球直径，读数如图甲所示。某次测得摆线长为99.51cm。
（1）游标卡尺的读数为______mm；该次测量单摆的摆长l为______cm；
（2）该同学根据多次测量数据作出l—T2图线（如图乙所示），根据图线求出重力加速g = ______m/s2（保留3位有效数字）。
（3）实验时某同学测得的g值偏大，其可能的原因是______。
A．摆球的质量太大
B．测摆长时，仅测了线长，未加小球半径
C．测周期时，把n次全振动误记为（n＋1）次
D．摆球上端未固定牢固，振动中出现松动（摆长变长）
【答案】 ①. 9.8 ②. 100.00 ③. 9.87 ④. C
【解析】
【详解】（1）[1]10分度的游标卡尺的精度为0.1mm，读数为
9mm＋8 × 0.1mm = 9.8mm
[2]单摆的摆长为悬点到球心的距离，可得
（2）[3]根据单摆的周期公式
可得
故l—T2图像的斜率为
解得重力加速度为
g = π2 ≈ 9.87m/s2
（3）[4]A．根据
可知，重力加速度偏大，可能是周期偏小或者摆长偏大，与质量无关，A错误；
B．测摆长时，仅测了线长，未加小球半径，摆长测量值偏小，重力加速偏小，B错误；
C．把n次全振动误记为（n＋1）次，导致周期测量值偏小，重力加速度偏大，C正确；
D．摆球上端未固定牢固，振动中出现松动，摆长变长，摆长测量值偏小，重力加速度偏小，D错误。
故选C。
14. 指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器，请回答下列问题。
（1）使用多用电表测电阻时，测量步骤如下：
①调节图甲所示旋钮______（选填“K”、“T”、“S”），使指针______；
②将选择开关旋转到“Ω”挡的×10挡，并进行正确操作，接入待测电阻进行测量时发现指针指在图乙中的a位置，为了使多用电表测量的结果更准确，该同学应该选择欧姆挡______挡（选填“”或“”）；若经过正确操作，将两表笔接待测电阻两端时，指针指在图乙中的b位置，则待测电阻为______Ω；
③测量完毕，将选择开关旋转到______位置；
（2）图丙是该多用电表欧姆挡内部电路示意图，选择“”挡测量某二极管的阻值，指针指在图乙中的c位置，则与A表笔相连的是二极管的______（选填“正极”或“负极”）。
【答案】 ①. S ②. 正对左则零刻度 ③. ×1 ④. 20.0 ⑤. 最大交流电压挡或OFF挡 ⑥. 正极
【解析】
【详解】（1）①[1][2]电表在测量之前要先进行机械调零，调节图甲所示旋钮S，使指针正对左则零刻度；
②[3]欧姆挡选择×10挡指针偏转角度太大，说明电阻较小，要使指针指示数字变大，则应降低倍率，故选择×1挡；
[4]指针指在图乙中的b位置对应的电阻为
[5]测量完毕，将选择开关旋转到OFF挡或交流电压最高挡；
（2）[6] 选择“”挡测量某二极管的阻值，指针指在图乙中的c位置表示电阻很大，测的是二极管的反向电阻，电流从二极管的负极流入正极流出过A表笔，则A表笔相连的是二极管的正极。
15. 电阻率是用来表示各种材料导电性能的物理量。某同学在实验室测量一新材料制成的圆柱体的电阻率。
（1）用螺旋测微器测量其横截面直径，示数如图甲所示，可知其直径为_______mm；用游标卡尺测其长度，示数如图乙所示，可知其长度为_______mm。
（2）用多用电表粗测其电阻约为。为了减小实验误差，需进一步用伏安法测量圆柱体的电阻，要求待测电阻两端的电压能从0开始连续可调。除待测圆柱体外，实验室还备有的实验器材如下：
A.电压表V1（量程3V，内阻约）
B.电流表A（量程0.6A，内阻约为1Ω）
C.滑动变阻器R（阻值范围，2.0A）
D.直流电源E（电动势3V）
E.开关
F.导线若干
则该实验电路应选择如图丙电路中的________。
（3）实验测出圆柱体的电阻为R，圆柱体横截面的直径为D，长度为L，则圆柱体电阻率为 ________。（用D、L、R表示，单位均已为国际单位）
【答案】 ①. 0.920 ②. 42.40 ③. B ④.
【解析】
【详解】（1）[1]螺旋测微器的精确值为0.01mm，由图甲可知直径为
d=0.5mm+42.0×0.01mm=0.920mm
[2]游标卡尺的精确值为0.05mm，由图乙可知其长度为
L=4.2cm+8×0.05mm=42.40mm
（2）[3]要求待测电阻两端的电压能从0开始连续可调，可知滑动变阻器应采用分压接法，由于
为了减小误差，电流表应采用外接法，故选B。
（3）[4]根据电阻定律得
圆柱体截面积为
联立可得
16. 如图所示，质量为2m的四分之一光滑圆槽位于光滑的水平面上，圆槽与水平面相切于b点。质量为m的小球从a点以初速度v0沿水平面向右运动。若圆槽固定，小球恰能运动到圆槽的c点。重力加速度为g，不计空气阻力。求：
（1）圆槽的半径；
（2）若圆槽不固定，小球上升的最大高度。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）若圆槽固定，根据机械能守恒定律有
解得
（2）若圆槽不固定，设小球上升到最大高度时小球和圆槽共同速度为v，系统水平方向动量守恒得
mv0 = (m＋2m)v
同时系统机械能守恒可得
联立解得
17. 如图，静止于A处的离子，经电压为U的加速电场加速后，沿图中圆弧虚线通过静电分析器，从P点垂直CN进入矩形区域的有界匀强电场DCNQ，电场方向水平向左。静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场，已知圆弧所在处场强大小为E0，方向如图所示，圆弧所对的圆心在CN边界的O点，且PO＝QN＝2NO；离子质量为m、电荷量为q，离子重力不计。试确定
（1）离子经过加速电场刚进入静电分析器时的速度；
（2）若离子在静电分析器中运动的轨迹为一圆弧，如图，则此圆弧的半径R为多大？
（3）若离子进入匀强电场后，粒子恰好打在Q点，确定此匀强电场的场强E。
【答案】（1）；（2）；（3）3E0
【解析】
【详解】（1）离子在加速电场中加速过程，根据动能定理，有：
qU＝mv2
得
v＝
（2）离子在静电分析器中做匀速圆周运动，由电场力提供向心力，根据牛顿第二定律，有
qE0＝m
联立得
R＝
（3）离子进入匀强电场后做类平抛运动，则有,沿PN方向
＝+＝
加速度
a＝
沿CD方向
R＝vt
联立解得
E＝3E0
18. 如图所示，在光滑的水平面上，有一质量为的长木板A，A的左端放着一个质量为的小物块B（可视为质点），两者处于静止状态，小物块与木板之间的动摩擦因数，最大静摩擦力认为等于滑动摩擦力。在木板A的左端正上方有一固定点O，用长为的不可伸长的轻绳将质量为的小球C悬于点O。现将轻绳拉直使轻绳与水平方向成（如图所示），由静止释放小球。此后小球C与B恰好发生弹性碰撞，碰撞过程时间极短。空气阻力不计，取。求：
（1）小球C运动到最低点时（与B碰撞前瞬间）速度大小；
（2）小球C与B相碰后，B的速度大小；
（3）木板长度L至少多大时小物块B才不会滑出木板？
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）小球C从开始下落到与B碰撞前瞬间，由动能定理得
解得
（2）小球C与小物块B在碰撞后，小球C速度为v1，小物块B的速度为v2，由动量守恒和机械能守恒得
联立解得B的速度大小
（3）小物块B在木板A上滑动，小物块B和木板A组成的系统动量守恒，设B滑到木板A最右端时刚好不会滑出木板的速度大小为v，则
解得
小物块B在木板A上滑动的过程中，由小物块B和木板A组成的系统能量守恒
联立解得小物块B才不会滑出木板时，木板最小长度