精品解析:江西省抚州市南城县第二中学2022-2023学年高二下学期第一次月考物理试题
展开南城二中2022-2023学年度下学期第一次月考
高二物理试卷
一、选择题(1-7单选,8-11多选,每题4分,共44分)
1. 2021年12月9日,神舟十三号乘组进行天宫授课,如图为航天员叶光富试图借助吹气完成失重状态下转身动作的实验,但未能成功。若他在1s内以20m/s的速度呼出质量约1g的气体,可获得的反冲力大小约为( )
A. 0.02N B. 0.04N C. 0.2N D. 0.4N
【答案】A
【解析】
【详解】设航天员的质量为m,呼出气体后速度为v,根据动量守恒有
根据动量定理有
代入数值解得
故选A。
2. 如图表示振荡电路某时刻的情况,此时平行板电容器中的带负电的液滴加速度向下且大于g(g为重力加速度),则下列说法正确的是( )
A. 电容器正在放电 B. 电感线圈中的磁场能正在增加
C. 电感线圈中的电流正在减小 D. 线圈E端电势比F端电势高
【答案】C
【解析】
【详解】A.由于带负电的液滴加速度向下且大于g,说明此时受到的电场力向下,则场强方向竖直向上,说明下极板带正电,上极板带负电。再根据右手螺旋定则可知,此时电路中的电流从上往下看逆时针方向,即由E流向F点,即为充电过程,A错误;
B.该过程磁场能转化为电能,即磁场能减少,B错误;
C.充电过程电流将逐渐减小,C正确;
D.线圈相当于是电源,根据右手螺旋定则,四指方向为电源内部电流方向,即由E流向F点,故E点相当于电源的负极,F点相当于电源的正极,因此E点电势低于F点,D错误。
故选C。
3. 如图甲所示,边长为10cm的100匝正方形线框在匀强磁场中,绕垂直于磁场的轴匀速转动,线框中的磁通量随时间变化的规律如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A. 时刻,线圈中的电流方向发生改变
B. 匀强磁场的磁感应强度大小为0.04T
C. 线框转动的角速度为
D. 线框中感应电动势的最大值为4π V
【答案】D
【解析】
【详解】A.s时刻,是线框平面与中性面垂直位置,不是电流方向改变的位置,A错误;
B.由
解得
B错误;
C.线框转动角速度
C错误;
D.线框中感应电动势的最大值
D正确
故选D。
4. 如图单匝矩形闭合导线框abcd一半处于磁感应强度为B的水平有界匀强磁场中,线框面积为S,电阻为R。线框绕与其中心线重合的竖直固定转轴OO′以角速度ω匀速转动,固定转轴恰好位于匀强磁场的右边界。则线框中感应电流的有效值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】线圈中产生感应电动势最大值
设感应电动势有效值为E,则
电流
解得
故A正确,BCD错误。
故选A。
5. 如图所示是一交变电流的图象,则该交变电流的有效值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】交变电流一个周期内通过电阻R上产生的热量为
设交流电的有效值为I,则由交流电有效值的定义可知
由以上两式联立解得
故选D。
6. 如图所示,一轻质弹簧两端连着物体和,放在光滑的水平面上。物体被水平速度为的子弹射中并嵌在其中。已知物体的质量为,物体与子弹的质量均是,求弹簧压缩到最短时的弹性势能( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】子弹射入物体A的过程,据动量守恒定律可得
之后在弹力作用下,A(含子弹)向右做减速运动,B向右做加速运动,当速度相等时,弹簧压缩到最短,弹性势能最大,据动量守恒定律可得
据机械能守恒定律可得
联立解得弹簧压缩到最短时的弹性势能为
故选C。
7. 一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3:1,在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻,原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电源上,如图所示。设副线圈回路中电阻两端的电压为U,原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k,则( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】原副线圈电压比等于匝数比,根据副线圈负载电阻的电压U,可知副线圈电压为U,原线圈电压为3U,副线圈电流
原副线圈电流与匝数成反比,所以原线圈电流
那么原线圈输入电压
整理可得
原副线圈电阻消耗的功率根据
电阻相等,电流为1:3,可得功率比为1:9
故选A。
8. 质量为2m的小球A以速度v0在光滑水平面上运动,与质量为3m的静止小球B发生正碰,则碰撞后小球A的速度vA大小和小球B的速度大小vB可能为( )
A. , B. ,
C. , D. ,
【答案】AD
【解析】
【详解】碰撞过程中应满足动量守恒,即
还应满足系统总动能不增加,即
A.若
,
当vA与vB方向相反时代入计算,可知满足动量守恒,碰撞后总动能为,满足总动能不增加,A可能;
B.若
,
当vA与vB方向相同时代入计算,可知满足动量守恒,但vA > vB,故不符合实际情况,B不可能;
C.若
,
当vA、vB代入计算,可知不满足动量守恒,C不可能;
D.若
,
当vA与vB方向相反时代入计算,可知满足动量守恒,碰撞后总动能为,小于系统碰撞前的动能,D可能。
故选AD。
9. 如图所示,有矩形线圈面积为S.匝数为n,整个线圈内阻为r,在匀强磁场B中绕OO′轴以角速度ω匀速转动,外电路电阻为R.当线圈由图示位置转过90°的过程中,下列说法正确的是( )
A. 磁通量的变化量为ΔΦ=nBS
B. 平均感应电动势为e=2nBSω/π
C. 电阻R所产生的焦耳热为
D. 通过电阻R的电量值为Q=nBS/(R+r)
【答案】BD
【解析】
【详解】A项:根据公式,故A错误;
B项:由法拉第电磁感应定律可知,,故B正确;
C项:最大感应电动势:,电动势有效值:,回路中的电流有效值为:,所以电阻R所产生的焦耳热为,故C错误;
D项:由公式,故D正确.
10. 如图所示的理想变压器,左端输入有效值不变的正弦交流电u,电压表和电流表都是理想电表,忽略小灯泡电阻的变化,则开关S闭合后与闭合前相比较,下列说法正确的是( )
A. L1变亮
B. L2变亮
C. 电流表A的示数变小
D. 电压表V的示数变小
【答案】AD
【解析】
【详解】A.设理想变压器副线圈所接电路的总电阻为,原副线圈的电流分别为,原副线圈的电压分别为,开关闭合后,减小,但副线圈的输出功率增大,而原线圈的输入功率由副线圈的输出功率决定也随着增大,左端输入有效值不变的正弦交流电,而
因此原线圈的电流增大,而灯泡的电阻不变,故灯泡的功率
也增大,即变亮,故A正确;
D.灯泡的电压
增大,故原线圈的电压
将减小,由电压之比得
可知也将减小,即电压表V的示数变小,故D正确;
B.灯泡两端电压减小,因此变暗,故B错误;
C.由理想变压器的电流之比
可知增大,也增大,即电流表的示数变大,故C错误。
故选AD。
11. 如图所示,用长为L的细线悬挂一质量为M的小木块,木块处于静止状态。一质量为m、速度为v0的子弹自左向右水平射穿木块后,速度变为v。已知重力加速度为g,忽略空气阻力,则正确的是( )
A. 子弹刚穿出木块时,木块的速度为
B. 子弹穿出木块后,木块的机械能守恒
C. 子弹穿过木块的过程中,子弹与木块组成的系统动量守恒
D. 木块上升的最大高度为
【答案】A
【解析】
【详解】AC.子弹穿过木块过程,子弹与木块组成的系统水平方向动量守恒,以子弹的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得
解得
故A正确,C错误;
B.子弹射出木块过程要克服阻力做功,系统机械能不守恒,故B错误;
D.子弹射穿木块后木块上升过程机械能守恒,由机械能守恒定律得
解得木块上升的最大高度
故D错误;
故选A。
二、填空题(每空3分,共21分)
12. 如图所示,用碰撞实验器可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。
(1)在不放小球m2时,小球m1从斜槽某处由静止开始滚下,m1的落点在图中的______点,把小球m2放在斜槽末端边缘处,小球m1从斜槽相同位置处由静止开始滚下,使它们发生碰撞,碰后小球m1的落点在图中的______点。
(2)用天平测量两个小球的质量m1、m2,实验中分别找到m1碰前和m1、m2相碰后平均落地点的位置,测量平抛水平射程、、。
①则动量守恒的表达式可表示为______(用测量的量表示)。
②若碰撞过程中,动量和机械能均守恒,不计空气阻力,则下列表达式中正确的有______。
A.
B.
C.
D.
【答案】 ①. P ②. M ③. ④. BC##CB
【解析】
【详解】(1)[1][2]小球ml从斜槽上某处由静止开始滚下,小球ml的落点在图中的P点,小球ml和小球m2相撞后,小球l的速度变小,小球m2的速度大于小球ml的速度,两小球都做平抛运动,故小球m2的水平位移较大,所以碰撞后小球ml的落地点是M点,小球m2的落地点是N点。
(2)[3]若两球相碰前后的动量守恒,则
又因为都做平抛运动,水平方向上
竖直方向上
即时间都相等,代入可化简得
[4]AB.若为弹性碰撞同时满足机械能守恒,则
解得
故A错误,B正确;
CD.因为
联立解得碰后结果
将结果进一步化简可得
所以,若本实验中两球发生弹性碰撞,则、、应满足的表达式为
故C正确,D错误。
故选BC。
13. 小张同学为了“探究动量定理”,设计了如图甲所示的装置,并进行了如下的操作:
(Ⅰ)将光电门1、2固定在长木板上,将带有遮光条的滑块与一定质量的钩码跨过定滑轮,调节长木板的倾角,直到滑块沿长木板匀速下滑;
(Ⅱ)取下钩码,用天平测出钩码的质量m以及滑块与遮光条的总质量M,用游标卡尺测出遮光条的宽度d;
(Ⅲ)将滑块由光电门1的上方静止释放,滑块通过两光电门时的挡光时间分别为t1、t2,滑块由光电门1到光电门2的时间为t。
已知重力加速度为g。回答下列问题:
(1)某次实验时,游标卡尺示数如图乙所示,则该遮光条的宽度d=____________cm。
(2)第(Ⅲ)步中,滑块沿长木板下滑时的合力为____________;若关系式________________成立,则动量定理得到验证(用以上物理量的符号表示)
【答案】 ①. 0.215 ②. mg ③.
【解析】
【详解】(1)[1]游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和,所以图中所测遮光条的宽度为
(2)[2]当挂上钩码时滑块沿长木板匀速下滑,取下钩码滑块沿长木板下滑的合力为钩码的重力mg;
[3]对滑块,根据动量定理有
所以
三、计算题(本题有3小题,共35分)
14. 一个铁球质量为,从静止状态由高处自由下落,然后陷入泥潭中,从进入泥潭到静止用时,取。求:
(1)从开始下落到进入泥潭前,重力对小球的冲量大小;
(2)泥潭对小球的平均作用力大小。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)铁球从开始下落到进入泥潭前做自由落体运动过程,则有
解得
从开始下落到进入泥潭前,重力的冲量大小为
(2)设泥潭对小球的平均作用力大小为,以竖直向下为正方向,在整个下落过程,根据动量定理可得
解得
15. 如图所示,某小型交流发电机向远处用户供电,输电时先用理想变压器将电压升高,到达用户区再用理想变压器将电压降下来后供用户使用。已知发电机线圈匝数,面积,线圈匀速转动的角速度,匀强磁场的磁感应强度,输电导线的总电阻为,降压变压器原、副线圈的匝数比为。用户区两盏白炽灯均标有“”,电动机标有“”,电灯及电动机均正常工作,电表均为理想表,其余导线电阻可忽略。求:
(1)输电线路上损耗的电功率;
(2)升压变压器原线圈电流;
(3)线圈匀速转动一周的过程中,产生的电能。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【分析】
【详解】(1)设降压变压器原、副线圈的电流分别为、,灯正常发光,电动机正常工作得
代入数据可得
由于
解得
所以输电线路上损耗的电功率
代入数据得
(2)由
可得
升压变压器副线圈两端电压
发电机产生的电动势的最大值
有效值为
由于
解得
(3)线圈匀速转动一周的过程所用时间为
由能量守恒定律可得线圈匀速转动一周过程中产生的电能
解得
16. 在光滑水平面上放置两木板A和C,C的右端有一竖直挡板,水平放置的轻弹簧右端固定在挡板上,可看成质点的铁块B放置在A板的最右端,已知mA=1kg,mB=3kg,mC=3kg。现令A和B一同以v=8m/s的速度向右运动,A与C发生弹性碰撞,且在A与C碰撞的瞬间,B滑上C板,B与C向右运动过程中,B压缩弹簧至最短时,B的位置距离C板左端l=1m,B被弹簧弹开后恰好没有离开C板。g=10m/s2
(1)A与C碰撞后C的速度大小?
(2)B与C间的动摩擦因数μ=?
(3)弹簧被压缩时弹性势能的最大值EP=?
【答案】(1)4m/s;(2)0.2;(3)6J
【解析】
【分析】
【详解】(1)以A、B初速度方向为正方向,设A、C碰撞后A的速度为,C的速度为
则由动量定理有
因为A、C发生弹性碰撞,所以满足
联立解得:
即A、C碰撞后C的速度大小为4m/s
(2)B、C最后达到共同速度设为
则由动量守恒有
解得
因为弹簧压缩至最短时B离C板左端l=1m,所以当B回到C板左端时,B、C相对路程为s=2m,则由能量守恒有
解得
由动量守恒定律可知,当弹簧压缩至最短时,B和C具有共同的速度,且速度为
(3)由能量守恒有
解得