2023-2024学年江苏省无锡市锡山高级中学高一（下）期末物理试卷（选修）（含答案）

这是一份2023-2024学年江苏省无锡市锡山高级中学高一（下）期末物理试卷（选修）（含答案），共10页。试卷主要包含了单选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题：本大题共10小题，共40分。
1.如图所示，小车停在光滑的桌面上，车上固定一个用胶塞塞住封口的试管。试管内充满空气，用车上的酒精灯加热试管尾端。当试管内的空气达到一定温度时，胶塞从试管口喷出，以整个装置为系统，下列说法正确的是( )
A. 水平方向动量守恒，机械能守恒
B. 水平方向动量守恒，机械能不守恒
C. 水平方向动量不守恒，机械能守恒
D. 水平方向动量不守恒，机械能不守恒
2.在静电场中有a、b两点，试探电荷在两点的静电力F与电荷量q满足如图所示的关系，请问a、b两点的场强大小关系是( )
A. Ea=Eb
B. Ea=2Eb
C. EaD. Ea>Eb
3.“电测井”技术，用钻头在地上钻孔，在钻孔中进行电特性测量，可以反映地下的有关情况。一钻孔如图所示，其形状为圆柱状，半径为r=10cm，设里面充满某浓度均匀的盐水，其电阻率ρ=0.314Ω⋅m，现在钻孔的上表面和底部加上电压，测得U=75V，I=50mA，则该钻孔的深度ℎ约为( )
A. 50m
B. 100m
C. 120m
D. 150m
4.如图电路，R3为热敏电阻(阻值随温度升高而降低)其余为定值电阻。当R3所在处出现火情时，以下说法正确的是( )
A. 电压表示数不变
B. 电压表示数变大
C. 电流表示数变小
D. 电流表示数变大
5.如图1所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图2所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r，则时间t内( )
A. 手机电池产生的焦耳热为U2rtB. 手机的输入功率为UI
C. 充电宝产生的热功率为I2rD. 手机电池储存的化学能为UIt
6.在短道速滑接力赛中，“接棒”运动员甲在“交棒”运动员乙前面向前滑行，追上时乙猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出。不计阻力，则( )
A. 乙对甲的冲量与甲对乙的冲量大小相等
B. 甲的动量变化一定比乙的动量变化快
C. 甲的动量变化量与乙的动量变化量大小不等
D. 甲的速度变化量与乙的速度变化量大小相等
7.如图所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图象；直线B为电源b的路端电压与电流的关系图象；直线C为一个电阻R的两端电压与电流的关系图象。如果将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么有( )
A. R接电源a和电源b，R上分得的电压相等
B. R接电源a和电源b，R上流经的电流相等
C. R接到电源a上，电源的输出功率较小
D. R接到电源b上，电源的输出功率较小
8.某同学要将一量程为250μA的微安表改装为量程为20mA的电流表。改装后利用一标准毫安表进行校准(如图1，虚线框内是改装后的电表)。当标准毫安表的示数为16.0mA时，微安表的指针位置如图2，产生上述问题的原因可能是( )
A. 微安表串联电阻偏大
B. 微安表串联电阻偏小
C. 微安表并联电阻偏大
D. 微安表并联电阻偏小
9.某同学用内阻Rg=200Ω、满偏电流Ig=5mA的毫安表及相关元件制作了一个简易欧姆表，电阻刻度值尚未标定，电路如图。该同学将两表笔短接，调节滑动变阻器R使毫安表指针满偏，再将阻值为600Ω的电阻接在两表笔之间，此时毫安表指针位置如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 该电源电动势为3VB. 该电源电动势为4.5V
C. 刻度1mA处标注3000ΩD. 刻度1.5mA处标注1500Ω
10.庄老师、王老师喜欢比赛打水漂(图1)。我们可以将打水漂简化成如下理想模型(图2)。质量为m的弹性薄片沿倾斜方向落到足够大水平弹性面上，碰前瞬间速度为v0，与水平方向的夹角α=30°。薄片与弹性面间的动摩擦因数μ=0.2。不计空气阻力，碰撞过程中忽略薄片重力。薄片每次碰撞前后竖直方向的速度大小保持不变，并且在运动过程中始终没有旋转。下列说法正确的是( )
A. 由于忽略薄片重力，所以薄片与水平面间的摩擦力也可忽略
B. 薄片每次与水平面碰撞过程中，水平面对弹片竖直方向支持力的冲量都相同
C. 薄片每次碰撞后离开水平面瞬间，速度方向与水平面间夹角仍为30°
D. 薄片在与水平面多次碰撞后，最终将静止在水平面上
二、实验题：本大题共1小题，共16分。
11.在“测量一节干电池的电动势和内阻”实验中，电路图如图1，可选用的实验器材有：
电压表V1(量程3V)；电压表V2(量程15V)；电流表A1(量程0.6A)；电流表A2(量程3A)；滑动变阻器R1(最大阻值20Ω)；滑动变阻器R2(最大阻值300Ω)；干电池；开关S；导线若干；

(1)选择合适的器材：电压表应选______，电流表应选______，滑动变阻器应选______(填写所选器材前的符号)。
(2)测得的7组数据已标在如图2所示U−I坐标系上，用作图法求干电池的电动势E= ______V和内阻r= ______Ω。(注意纵坐标未从0开始)
(3)两个实验小组用不同的电池完成了上述的实验后，发现各电池电动势相同，只是内阻有差异。同学们选择了内阻差异较大的甲、乙两个电池进一步探究电池的内阻热功率P随路端电压U变化的关系，画出了图3所示的P−U图像。已知甲电池组的内阻较大，则下列各图中可能正确的是______。
(4)按照图1的测量方法，某同学利用图像分析由电表内电阻引起的实验误差。在图4中，实线是根据实验数据描点作图得到的U−I图像；虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的U−I图像(没有电表内电阻影响的理想情况)。下列图像中哪一个是该实验的分析______。
(5)图4中虚线U(I)的函数解析式是U=−r⋅I+E，如果考虑电表内阻影响，图4实线U(I)的函数解析式是U= ______⋅I+ ______。(解析式中可能用到的物理量：电源电动势E，内阻r，电压表内阻RV，电流表内阻RA)
三、计算题：本大题共4小题，共44分。
12.测量元电荷电量大小的装置如图，在真空容器中有正对的两平行金属板A和B，两板与外部电路连接，两板相距d。外部电路电源电动势为ε，内阻为r，保护电阻R0，电阻箱阻值调为R，现闭合开关S1、S2，稳定后求：

(1)AB两板间的电压；
(2)从显微镜发现，一个质量为m的油滴在两板中间处于静止状态，该油滴所带电量。(重力加速度为g)
13.在平静的水面上漂浮着一块质量M=150g的带有支架的木板，木板左边的支架上静静地蹲着一只质量为m=50g的青蛙，支架高为ℎ=20cm，支架右方的水平木板长s=120cm，突然青蛙向右水平跳出。水的阻力不计，g=10m/s2。
(1)如果青蛙相对地面跳出的初速度是0.3m/s，则木板后退的速度是多大？
(2)如果青蛙水平跳出恰好入水，则对地跳出的初速度至少为多少？
14.如图1，竖直平面内A、B两点分别固定有一对等量同种点电荷，电荷量均为Q(Q>0)。A、B、M、N四点距O点的距离均为 2L，以O为原点，竖直向上为正方向建立x轴。若取无穷远处为电势零点，则OM上的电势ψ随位置x的变化关系如图2所示(k为静电力常量)。一电荷量为Q(Q>0)质量为m的小球S以一定初动能从M点竖直下落，一段时间后经过N点。求：

(1)小球S从M点运动到O点的过程中，MO间的电势差和电场力做的功；
(2)小球S从M点运动到x=L2处，动能的变化量；
(3)小球在OM段运动的加速度大小a随位置x的变化关系如图3所示(g为重力加速度大小)。为保证小球S能运动到N点，小球S从M点下落时的初动能须满足什么条件。
15.智能手机内置加速度传感器，管老师将平放的手机从一定高度处自由下落到床垫上，“pℎypℎx”APP(图1)显示手机下落过程中的加速度随时间变化的图像如图2，已知手机的质量为0.2kg，忽略空气阻力，自由落体加速度g=10m/s2，求：
(1)手机刚接触床垫时的速度大小；
(2)床垫对手机的最大弹力；
(3)手机第一次与床垫碰撞过程中，床垫对手机的冲量大小以及该过程损失的能量；
(4)如图3，有一弹性小球，手机质量是它的100倍，将其置于手机上方(间距很小)，一起从原来的高度自由下落，手机第一次从床垫反弹恰好离开床垫时，弹性小球刚好与手机发生弹性碰撞，求弹性小球弹起的高度比释放时高了多少米？
注意：本题进行了适当简化与理想化，可能用到的计算：
1962=38416
3922=153664
380101=3.76
1592101=15.76
参考答案
1.B
2.D
3.D
4.C
5.B
6.A
7.C
8.D
9.B
10.B
11.(1)V1；A1；R1；(2)1.50；1.04；(3)B；(4)A；(5)−RVrRV+r；RVERV+r
12.解：(1)设AB两板间电压为U，电路中的电流为I，根据闭合电路的欧姆定律有
I=ɛR+r+R0
U=IR
解得U=ɛRR+r+R0
(2)设油滴所带电荷量为q，根据平衡条件有
mg=qUd
解得：q=mgd(R+r+R0)ϵR。
答：(1)AB两板间的电压为ɛRR+r+R0；
(2)从显微镜发现，一个质量为m的油滴在两板中间处于静止状态，该油滴所带电量为mgd(R+r+R0)ϵR。
13.解：(1)对青蛙和木板组成的系统，在水平方向上动量守恒，规定青蛙水平向右的初速度v1=0.3m/s的方向为正方向，设木板速度为v2，根据动量守恒定律有
mv1+Mv2=0，代入数据解得v2=−0.1m/s，负号表示向左后退；
(2)如果青蛙水平跳出恰好入水，设青蛙的对地跳出初速度为v3，木板对地速度为v4，根据动量守恒有mv3+Mv4=0，两边同时乘以时间t，变形为mL3=ML4，且L3+L4=s，根据平抛运动规律又有L3=v3t，ℎ=12gt2，联立解得v3=4.5m/s
答：(1)木板后退的速度是0.1m/s；
(2)如果青蛙水平跳出恰好入水，则对地跳出的初速度至少为4.5m/s。
14.解：(1)小球S从M点运动到O点的过程中，MO间的电势差：UMO=φM−φO=kQL− 2kQL=(1− 2)kQL，电场力做的功W=UMQQ=(1− 2)kQ2L；
(2)小球S从M点运动到x=L2处，根据动能定理有：mg( 2L−L2)+UQ=ΔEk，其中U=kQL−4kQ3L=−kQ3L，联立解得：ΔEk=2 2−12mgL−kO23L；
(3)根据对称，M点与N点的电势相等，为保证小球S能运动到N点，球S从M点下落时能通过x=L2处即可，根据动能定理有：mg( 2L−I2)+UQ≥0−Ek，其中，解得：Ek≥kO23L−2 2−12mgL。
答：(1)小球S从M点运动到O点的过程中，MO间的电势差和电场力做的功为(1− 2)kQL；
(2)小球S从M点运动到x=L2处，动能的变化量为 2 2−12mgL−kO23L；
(3)为保证小球S能运动到N点，小球S从M点下落时的初动能须满足 Ek≥kQ23L−2 2−12mgL。
15.解：(1)手机刚接触床垫时的速度大小为：v1=gt1=10×0.4m/s=4m/s；
(2)由图可知，手机的最大加速度为am=270m/s2，方向向上，则由牛顿第二定律可得：Fm−mg=mam
解得：Fm=56N；
(3)由图像可知，手机第一次与床垫碰撞的时间为：Δt=0.46s−0.40s=0.06s
手机被床垫反弹后在空中运动的时间为：t2=0.86s−0.46s=0.4s
则反弹的速度为：v2=g⋅t22=10×0.42m/s=2m/s
根据动量定理，手机第一次与床垫碰撞过程中，以竖直向上的方向为正方向，则有：I−mg⋅Δt=mv2−(−mv1)
解得床垫对手机的冲量大小为：I=1.32N⋅s
该过程损失的能量：ΔE=12mv12−12mv22=12×0.2×42J−12×0.2×22J=1.2J；
(4)设小球质量为m，手机质量为100 m，下落的高度为：ℎ1=v122g=422×10m=0.8m；
手机手机从原来的高度释放，则落地时速度为：v1=4m/s，第一次被床垫反弹时的速度v2=2m/s，此时小球的速度为向下的v1=4m/s，设向上为正，手机与小球碰撞过程由动量守恒和能量关系可得：100mv2−mv1=mv3+100mv4
12×100mv22+12mv12=12mv32+12×100mv42
联立代入数据解得：v3=7.88m/s
则上升的高度为：ℎ2=v322g=(7.88)22×10m=3.10m
弹性小球弹起的高度比释放时高了Δℎ=ℎ2−ℎ1=3.10m−0.8m=2.3m。
答：(1)手机刚接触床垫时的速度大小为4m/s；
(2)床垫对手机的最大弹力为56N；
(3)手机第一次与床垫碰撞过程中，床垫对手机的冲量大小为1.32N⋅s，该过程损失的能量为1.2J；
(4)弹性小球弹起的高度比释放时高了2.3m。