河南省开封市五县联考2023-2024学年高二上学期期中考试物理试题（解析版）

PAGEPAGE1开封市五县联考高二期中考试物理一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）1.下列选项中对能量守恒定律的认识正确的是（）A.黄河之水天上来，是取之不尽，用之不竭的B.化石能源是凭空产生的，也会任意消失的C.在自然界中，能量的总量保持不变D.一块石头从嵩山上滚下后静止，说明能量会凭空消失〖答案〗C〖解析〗由能量守恒定律可知，能量不会凭空消失也不会凭空产生，能量只会从一个物体转移到另一个物体，整个自然界中的能量的总量保持不变，水资源也不是取之不尽用之不竭的。2.如图所示，以两等量异种点电荷连线的中点O为圆心画出半圆，在半圆上有M、P、N三点，M、N两点在两电荷连线上，P点在两电荷连线的垂直平分线上。下列说法正确的是（）A.M点电场强度小于N点电场强度B.M、N两点关于O点对称，则M、N两点电势相等C.将一正点电荷从M点沿圆弧移动到N点的过程中电场力做负功D.同一电荷在O点的电势能等于其在P点的电势能〖答案〗D〖解析〗A．根据对称性可知，M点的电场强度等于N点的电场强度，故A错误；B．沿着电场线的方向电势降低，在等量异种点电荷连线上，电场线的方向由正电荷指向负电荷，因此可知M点的电势比N点电势高，故B错误；C．电场力做功与路径无关，只与电荷在电场中的始末位置有关，将一正点电荷从M点沿圆弧移动到N点的过程中电场力做正功，故C错误；D．等量异种点电荷连线的中垂线为等势面，且电势为零，因此同一电荷在O点的电势能等于其在P点的电势能，均等于零，故D正确。3.小张利用十一国庆期间去国外旅游，因为担心手机电量不足，所以携带了充电宝。机场规定：严禁携带额定能量超过160W·h的充电宝搭乘飞机，如图所示为小张的充电宝铭牌的标识，则下列说法正确的是（）A.机场限定的是充电宝储存的电能不超过JB.充电宝上标注的11200mAh是指其能储存的电能C.充电宝上标注的11200mAh是指其能储存的最大电量为672CD.按照机场规定该充电宝不能带上飞机〖答案〗A〖解析〗A．根据可得故机场携带的充电宝的电能不能超过，故A正确；BC．充电宝上标注的是其储存的最大电量，不是电能，储存的最大电量为故BC错误；D．由表中数据可知该充电宝的额定能量为因此该充电宝可以带上飞机，故D错误。4.2023年9月18日，中油测井在位于天津市津南区的地热能开发井JN-48井，使用电成像测井技术，通过微电阻率扫描为地热能储层成功完成“造影成像”。这是该技术在地热能开发领域的首次应用。这种“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，设里面充满浓度均匀的盐水，其电阻率，现在钻孔的上表面和底部加上电压，测得U＝100V，I＝100mA，则该钻孔的深度h约为：（）A.50m B.100m C.120m D.150m〖答案〗B〖解析〗依题意，可得盐水的电阻由电阻定律得其中代入相关数据解得该钻孔的深度为5.运动步数是指每天走路的步数，是手机APP上记录的运动数量。会把一天中所有的步数都记录下来，包括运动步数和生活步数。某软件中运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。如图所示，电容M极板固定，N极板可运动，当手机的加速度变化时，N极板只能按图中标识的“前后”方向运动。图中R为定值电阻。下列对传感器的描述正确的是（）A.保持向前匀加速运动时，电路中存在恒定电流B.静止时，电容器两极板不带电C.由静止突然向后加速，电流由a向b流过电流表D.向前匀速运动突然减速，电流由b向a流过电流表〖答案〗C〖解析〗A．保持向前匀加速运动时，加速度恒定不变，则N板在某位置不动，电容器电容不变，电容器保持与电源相连，电压不变，由知电容器所带的电荷量不变，电路中无电流，故A错误；B．静止时，N板不动，电容器与电源保持相连，两极板带电，故B错误；C．由静止突然向后加速，N板相对M板向前移动，则板间距离减小，根据平行板电容器的决定式知电容C增大，由知，电压不变，电容器所带的电荷量增大，电容器充电，电流由a向b流过电流表，故C正确；D．由向前匀速运动突然减速，N板相对M板向前移动，则板间距离减小，根据知电容C增大，电压不变，由知电容器所带的电荷量增大，电容器充电，电流由a向b流过电流表，故D错误。故选C。6.如图所示，图中直线①表示某电路的路端电压与电流的关系图像，图中曲线②表示该电路中电源的输出功率与电流的关系图像，则下列说法正确的是（）A.电源的电动势为30V，内阻为 B.当外电路总电阻为时，电源的输出功率最大C.电流为2.5A时，外电路的电阻为15 D.输出功率为120W时，输出电压是50V〖答案〗C〖解析〗A．根据闭合电路的欧姆定律，电源的输出电压对照U-I图像，当I＝0时，U-I图像斜率的绝对值表示内电阻，故故A错误；B．当外电路总电阻等于内阻即5时，电源的输出功率最大，故B错误；C．电流为2.5A时，总电阻为故外电路电阻为故C正确；D．输出功率为120W时，根据题图可知，电流为4A，输出电压为30V，选项D错误。7.如图所示，质量为m的滑块沿倾角为θ的固定斜面向上滑动，经过时间t1，速度为零并又开始下滑，经过时间t2回到斜面底端，滑块在运动过程中受到的摩擦力大小始终为Ff，重力加速度为g。在整个运动过程中，下列说法正确的是（）A.支持力对滑块的总冲量为mg(t1＋t2)cosθ B.重力对滑块的总冲量为mg(t1＋t2)sinθC.合外力的冲量为0 D.摩擦力的总冲量为Ff(t1＋t2)〖答案〗A〖解析〗A．将重力按照垂直斜面和平行于斜面分解，可得支持力则支持力对滑块的总冲量为方向垂直斜面向上，故A正确；B．根据冲量的定义知，重力对滑块的总冲量为方向竖直向下，故B错误；C．一开始小滑块的动量沿斜面向上，最后小滑块的动量沿斜面向下，根据动量定理可知显然合外力的冲量不为0。故C错误；D．小滑块向上滑动时摩擦力方向沿斜面向下，小滑块向下滑动时摩擦力方向沿斜面向上，以沿斜面向上为正方向，则摩擦力的总冲量为故D错误。故选A。8.如图所示，木块静止在光滑水平面上，两颗不同的子弹A、B从木块两侧同时射入木块，最终都停在木块内，这一过程中木块始终保持静止。若子弹A射入的深度大于子弹B射入的深度，下列对此过程的推断不正确的是（）A.子弹A的质量一定比子弹B的质量小B.入射过程中子弹A受到的阻力与子弹B受到的阻力大小相等C.子弹A在木块中运动的时间比子弹B在木块中运动的时间长D.子弹A射入木块时的速度一定比子弹B射入木块时的速度大〖答案〗C〖解析〗ABD．由于木块始终保持静止状态，则两子弹对木块的推力大小相等，则两子弹所受的阻力大小相等。设为f，根据动能定理得，对A子弹有-fdA=0-EkA对B子弹有-fdB=0-EkB由于dA＞dB，则子弹入射时的初动能EkA＞EkB，对两子弹和木块组成的系统动量守恒，则有而EkA＞EkB，则有mA＜mB，故子弹A射入木块时的速度一定比子弹B射入木块时的速度大，故ABD正确，不符合题意；C．子弹A、B从木块两侧同时射入木块，木块始终保持静止，分析得知，两子弹木块中运动时间必定相等，否则木块就会运动，故C错误，符合题意。故选C。二、多项选择题（本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）9.如图所示为一电场等势面的分布情况。虚线为一带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，A、B为轨迹上的两点，则（）A.带电粒子带负电B.带电粒子在A点的加速度大于B点的加速度C.带电粒子在A点的电势能小于B点的电势能D.若带电粒子由A点静止释放，仅在电场力作用下将沿等势面运动〖答案〗BC〖解析〗A．由电场方向与等势面垂直，且由高电势指向低电势，带电粒子运动轨迹向低电势方向弯曲，即粒子受到向低电势方向的电场力，电场力方向与电场方向相同，可知带电粒子带正电，故A错误；B．等差等势面越密的地方，电场线越密，电场强度越大，则有带电粒子在A点受的电场力大于在B点受的电场力，因此带电粒子在A点的加速度大于B点的加速度，故B正确；C．带电粒子带正电，在高电势位置的电势能大，在低电势位置电势能小，因此带电粒子在A点的电势能小于B点的电势能，故C正确；D．若带电粒子由A点静止释放，仅在电场力作用下将沿低电势方向运动，不会在等势面d运动，故D错误。故选BC。10.多用电表是一种多功能、多量程的测量仪表，一般多用表可测量直流电流、直流电压、交流电流、交流电压和电阻等，有的还可以测交流电流、电容量、电感量及半导体的一些参数（如）等。某多用电表有两个挡位，一是量程为100mA的电流表，另一个是倍率为“×1”的欧姆挡，其内部电路如图甲所示，其中R为定值电阻，表盘如图乙所示，下列说法正确的是（）A.图甲中a应为红表笔，b应为黑表笔 B.当开关接到c时，多用电表用来测量电阻C.欧姆挡内电源的电动势应为1.5V D.欧姆挡内部电阻为20〖答案〗AC〖解析〗A．根据电流流向特点“红进黑出”知，a为红表笔，b为黑表笔，故A正确；B．当开关接到c时，多用电表用来测量电流，故B错误；CD．欧姆挡中值电阻为15Ω，则内阻，电源的电动势为故C正确，D错误。故选AC。11.如图所示，质量为M、长度为L的船停在平静的湖面上，船头站着质量为m的人，M>m。现在人由静止开始由船头走到船尾，不计船在运动过程中所受的水的阻力。则（）A.人和船运动方向相反B.船运行速度大于人的行进速度C.由于船惯性大，当人停止运动时，船还要继续运动一段距离D.人相对水面的位移大小为〖答案〗AD〖解析〗对于人和船系统，不计船在运动过程中所受的水的阻力，动量守恒，有所以人和船运动的方向相反，由于，所以，当人停止时，船也停止，根据解得故选AD。12.如图所示，电表均为理想电表，两灯泡的电阻均为2r，r为电源内阻的大小，闭合开关S，此时两灯泡正常发光。将滑动变阻器的滑片向下滑动，电压表、示数变化量的绝对值分别为、，电流表A示数变化量的绝对值为△I，下列说法正确的是（）A.灯泡变暗，灯泡变亮 B.与△I比值等于与△I的比值C.的示数减小，的示数增大 D.电源的输出功率减小，效率增大〖答案〗CD〖解析〗A．将滑片向下滑动，R增大，电路中的总电阻增大，根据可知通过两串联灯泡的电流减小，两灯泡变暗，故A错误；B．电压表V2的测量值为外电压，故V2的变化量等于则有电压表V1测灯泡的电压，则故B错误；C．将滑动变阻器的滑片向下滑动，R接入电路的电阻增大，总电阻增大，则电流表A的示数减小，灯泡的电压减小，故电压表V1的示数减小。电流表A的示数减小，导致电源内阻分压减小，故外电压增大，即电压表V2的示数增大，故C正确；D．根据外电阻等于电源内阻时，电源输出功率最大，由于外电阻大于电源的内阻，所以滑动变阻器滑片向下滑动，总的外电阻增大而远离电源内阻，则电源输出功率减小，同时滑动变阻器的滑片向下滑动，电阻增大，外电压增大，电源的效率增大，故D正确故选CD。三、非选择题（本题共5小题，共56分）13.“伽利略”学习小组想测定两节串联干电池的电动势和内阻。他们手头有一量程为0～250μA、内阻为1000Ω的表头，首先把表头改装为0～3V的电压表，小组同学经过计算后将一阻值为的定值电阻与表头连接，进行改装。（1）小组同学先把改装后的电压表与标准电压表并联进行校准，当标准电压表读数为2.9V时表头满偏，则定值电阻的实际阻值为______Ω，在定值电阻旁______（填“串联”或“并联”）一阻值大小为______Ω的电阻即可使改装后的电压表量程变为0～3V。（2）小组同学将校准之后的改装电压表V与电阻箱R（最大阻值为99.99Ω）、待测电源按图甲连接，闭合开关S，调节电阻箱，记录多组电阻箱和改装电压表换算后的示数，作出相应的图像如图乙所示，结合图乙可知这两节串联干电池的电动势______V，总内阻______Ω。（结果均保留三位有效数字）〖答案〗（1）10600串联400（2）2.780.200〖解析〗（1）[1][2][3]校准时，标准电压表的读数表头满偏根据欧姆定律，改装后电压表的内阻则实际的表头应该串联的电阻为解得所以在旁串联R=的电阻即可使改装后的电压表量程变为0～3V（2）[4][5]由题图甲，根据欧姆定律得整理得题图乙的斜率题图乙的纵轴截距代入数据解得14.古人云：“绳锯木断、水滴石穿”，最早出自东汉·班固《汉书·枚乘传》。该成语的意思是指水滴不断地滴，可以滴穿石头；比喻坚持不懈，集细微的力量也能成就难能的功劳。请你根据下面所提供的信息，估算水对石头冲击力的大小。已知某小瀑布落差为h＝20m，水流量为，水的密度。假设水在最高点的速度为零，落到大石头上竖直溅起最大高度为。水与石头相互作用过程中不计水的重力，取重力加速度。〖答案〗〖解析〗由水流量可知：时间内流下的水的质量为水下落的过程为自由落体运动，则水冲击石头前的速度为（方向竖直向下）水溅起的过程为竖直上抛运动，则水冲击石头后的速度为（方向竖直向上）以竖直向下为正方向，对水冲击石头的过程运用动量定理代入数据解得15.如图所示，电解槽A和电炉B并联后接到电源上，电源内阻，电炉电阻，电解槽电阻，当闭合、断开时，电炉消耗功率为720W，、都闭合时，电炉消耗功率为500W（电炉电阻可看作不变），试求：（1）电源的电动势；（2）、闭合时，流过电解槽的电流大小；（3）、闭合时，电解槽中电能转化成化学能的功率。〖答案〗（1）126V；（2）21A；（3）1879.5W〖解析〗（1）S1闭合、S2断开时，电炉消耗功率为P1，电炉中电流I＝＝A＝6A电源电动势E＝I（R＋r）＝126V（2）S1、S2都闭合时，电炉消耗功率为P2，电炉中电流为IR＝＝＝5A路端电压为U＝IRR＝5×20V＝100V流过电源的电流为I′＝＝26A流过电解槽的电流为IA＝I′－IR＝21A（3）电解槽消耗的电功率PA＝IAU＝21×100W＝2100W电解槽内热损耗功率P热＝IA2r′＝212×0.5W＝220.5W电解槽中电能转化成化学能的功率为P化＝PA－P热＝1879.5W16.如图甲所示的装置由粒子直线加速器、偏转电场和荧光屏三部分组成。其中直线加速器由n个横截面积相同的同轴金属圆筒依次组成，序号为奇数的圆筒与序号为偶数的圆筒分别和交变电源相连，交变电源两极间的电势差的变化规律如图乙所示。在t＝0时，奇数圆筒比偶数圆筒电势高，此时和偶数圆筒相连、序号为0的金属圆板中央有一自由电子由静止开始运动。圆筒长度经设计，可使电子运动到圆筒与圆筒之间各间隙中都能恰好使静电力方向跟电子运动方向相同而不断被加速。忽略电子通过圆筒间隙的时间。偏转电场由两块相同的平行金属板A与B组成，板长和板间距均为L，两极板间的电压，两板间的电场可视为匀强电场。距两极板右侧L竖直放置一足够大的荧光屏。电子自直线加速器射出后，沿两板的中心线PO射入偏转电场，并可从另一侧射出，最后打到荧光屏上。已知电子的质量为m，电荷量为e，交变电源电压的绝对值为，周期为T。不考虑电子的重力。求：（1）电子经0～1圆筒间电场加速后速度的大小；（2）第6个金属圆筒的长度；（3）由第7金属圆筒射出的电子进入偏转电场，偏转电场两极板间的电压可在－16～16之间调节，求电子打到荧光屏上径迹的长度d。〖答案〗（1）；（2）；（3）〖解析〗（1）根据题意可知，电子在圆筒间电场加速，由动能定理有解得（2）根据题意可知，要想电子每次经过电场时均加速，则需要电子在金属圆筒内运动的时间等于交流电周期的一半，设电子在第6个金属圆筒内运动的速度为v6，由动能定理有解得则第6个金属圆筒的长度为（3）同理第7个金属圆筒内运动的速度为，由动能定理有解得设转电场两极板间的电压为时，电子不能飞出偏转电场，电子在偏转电场中做类平抛运动，竖直方向上有水平方向上有联立解得即当时，电子恰好从偏转电场中飞出，打到荧光屏上距离最远，由类平抛运动规律，结合几何关系可得解得则子打到荧光屏上径迹的长度为17.如图所示，在倾角的斜面上放置一个凹槽，槽与斜面间的动摩擦因数，槽与斜面间