山西省运城市2023-2024学年高二上学期期末调研物理试卷【含答案解析】

运城市2023—2024学年第一学期期末调研测试高二物理试题本试题满分100分，考试时间75分钟。答案一律写在答题卡上。注意事项：1．答题前，考生务必先将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上，认真核对条形码上的姓名、准考证号，并将条形码粘贴在答题卡的指定位置上。2．答题时使用0.5毫米的黑色中性（签字）笔或碳素笔书写，字体工整、笔迹清楚。3．请按照题号在各题的答题区域（黑色线框）内作答，超出答题区域书写的答案无效。4．保持卡面清洁，不折叠，不破损。一、单项选择题（本题共6小题，每小题4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.下列说法中正确的是（）A.库仑研究电荷间的作用力与距离、电荷量的关系应用了控制变量法B.公式中的d为匀强电场中电势差为U的两点间的距离C.由公式可知电场中某点的场强与放在该点的检验电荷所受的电场力F的大小成正比，与检验电荷的电量q成反比D.根据可知一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零【答案】A【解析】【详解】A．库仑研究电荷间的作用力与距离、电荷量的关系时先控制电荷电荷量不变研究作用力与距离的关系，再控制距离不变研究作用力与电荷量的关系，这种方法是控制变量法，A正确；B．公式中的d为匀强电场中电势差为U的两点沿电场线方向上的距离，B错误；C．公式是电场强度的定义式，E取决于电场本身，与放在该点的检验电荷所受的电场力F的大小、检验电荷的电量q无关，C错误；D．当一小段通电导线平行于磁场方向放置时，不受磁场力作用，但该处磁感应强度不一定为零。D错误。故选A。2.如图所示是电视机显像管主聚焦电场中的电场线分布图，中间一根电场线是直线，电子从O点由静止开始只在电场力作用下运动到A点。取O点为坐标原点，沿直线向右为x轴正方向，在此过程中，关于电子运动速度v随时间t的变化图线，下列正确的是（）A. B.C. D.【答案】C【解析】【详解】电子由静止开始，受向右电场力而加速运动；电场线的疏密程度反映电场强弱，由图像可知O到A过程中，电场线先密后疏，则场强先增大后减小，电场力先增大后减小，电子加速度先增大后减小；v-t图像上各点切线的斜率表示场强，则其斜率应先增大后减小。故选C。3.如图所示，在倾角为α的光滑固定斜面上，垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒，导体棒中的电流I垂直纸面向里。若导体棒恰能在斜面上保持静止，外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向可能满足（）A.，方向垂直斜面向上B.，方向垂直斜面向下C.，方向竖直向上D.，方向竖直向下【答案】C【解析】【详解】A．如果磁场的方向垂直斜面向上，则根据左手定则可知此时导体棒所受安培力方向沿着斜面向上，根据受力平衡可知可得故A错误；B．如果磁场的方向垂直斜面向下，则根据左手定则可知此时导体棒所受安培力方向沿着斜面向下，此时导体棒不可能静止在斜面上，故B错误；C．如外加匀强磁场的磁感应强度B的方向竖直向上，则导体棒受水平向右的安培力、支持力与重力，处于平衡状态，则解得故C正确；D．如外加匀强磁场的磁感应强度B的方向竖直向下，则根据左手定则可知此时导体棒所受安培力水平向左，此时导体棒不可能静止在斜面上，故D错误。故选C。4.如图所示，两个完全相同的灯泡A、B与定值电阻的阻值均为R，L为自感系数很大的线圈，其直流电阻也是R。下列说法中正确的是（）A.S闭合时，B灯先亮，稳定后A灯比B灯亮B.S闭合时，B灯先亮，稳定后两灯一样亮C.S由通路断开时，A灯逐渐熄灭，B灯立即熄灭DS由通路断开时，B灯会闪亮一下再逐渐熄灭【答案】B【解析】【详解】AB．S闭合时，B灯先亮，A灯支路由于线圈自感电动势阻碍电流的增加，则电流逐渐变大，则A灯逐渐亮起来，因两支路直流电阻相等，可知最后稳定后两灯一样亮，选项A错误，B正确；CD．S由通路断开时，原来通过B灯的电流立即消失，而A灯支路由于线圈产生自感电动势阻碍电流减小，则线圈相当电源，在A灯、电阻R以及B灯中重新形成回路，则使得A、B两灯都逐渐熄灭，由于稳定时两灯亮度相同，则开关断开瞬时，B灯不会闪亮一下，选项CD错误。故选B。5.如图所示，在光滑水平面上放置一个上面带有光滑轨道的滑梯，轨道最低点的切线水平，各部分尺寸如图所示，质量为m的小朋友（可看作质点）从滑梯最高点由静止滑下，已知滑梯的质量，轨道两端点的水平距离为b，竖直高度为a，重力加速度为g，则下列说法正确的是（）A.小朋友运动到滑梯最低点的过程中，小朋友和滑梯组成的系统动量守恒B.小朋友运动到滑梯最低点时，滑梯向左运动的距离为C.小朋友运动到滑梯最低点时，滑梯的速度大小为D.小朋友运动到滑梯最低点时的速度大小为【答案】B【解析】【详解】A．对小朋友和滑梯组成的系统进行分析，由于小朋友在竖直方向上存在加速与减速过程，则系统所受外力的合力不为0，系统仅在水平方向上所受外力的合力为0，即系统动量不守恒，系统在水平方向上动量守恒，故A错误；B．根据水平方向动量守恒的位移表达式有二者的相对位移联立解得滑梯向左运动的距离为故B正确；CD．小朋友运动到滑梯最低点过程，根据系统水平方向动量守恒和系统机械能守恒可得，联立B中公式解得小朋友滑至滑梯最低点时的二者的速度大小分别为故CD错误。故选B。6.如图甲所示，两平行金属板MN、PQ的板长和板间距均为d，板间存在随时间周期性变化的匀强电场（如图乙），电场方向与两板垂直，不计重力的带电粒子沿板间中线且垂直于电场方向源源不断地射入电场，粒子射入电场时的初速度大小均为v0。已知t=0时刻射入电场的粒子刚好沿上板右边缘垂直电场方向射出电场。不计粒子间的相互作用，则（）A.t=0之后射入电场的粒子可能会打到极板上B.时刻进入电场的粒子最终一定垂直电场方向射出电场C.时刻进入电场的粒子在两板间的最大偏移量为D.若粒子的入射速度变为2v0，则无论哪个时刻进入电场的粒子，其从电场射出时的侧向位移都减半【答案】B【解析】【详解】AB．粒子在平行极板方向不受电场力，做匀速直线运动，故所有粒子的运动时间相同；时刻射入电场的带电粒子沿板间中线垂直电场方向射入电场，沿上板右边缘垂直电场方向射出电场，说明竖直方向分速度变化量为零，根据动量定理，竖直方向电场力的冲量的矢量和为零，故运动时间为周期的整数倍，故所有粒子最终都垂直电场方向射出电场，故B正确，A错误；C．当时刻射入电场的粒子，运动时间为电场变化周期的整数倍，则有水平方向竖直方向每移动的位移都相同设为，则有则当该粒子在时刻以速度进入电场，则此时粒子竖直方向上在电场力作用下，先做匀加速，再匀减速，接着再匀加速和匀减速后回到中线位置，由运动的对称性可知，竖直方向先匀加速后匀减速的位移为当时，取最大值，为故C错误；D．在入射速度为时，时刻进入的粒子从中线位置射出，从电场射出时的侧向位移为零，若粒子的入射速度变为，则时间若，则该粒子在时刻射出电场，此过程中沿着电场方向，粒子先做匀加速运动，再做匀减速运动到沿着电场方向速度为零时射出电场，侧向位移不为零，故D错误。故选B。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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）7.如图所示，在磁感应强度为B的竖直向下的匀强磁场中水平放置一间距为L的U型导轨，导轨左端连接一阻值为R的电阻，一质量为m、电阻为r的导体棒置于导轨上。导体棒以水平向右的初速度。开始运动，最终停在导轨上。不计导轨的电阻、导体棒与导轨间的摩擦。在此过程中，下列说法正确的是（）A.导体棒做匀减速直线运动B.初始时刻导体棒两端的电压为C.导体棒克服安培力做功D.通过电阻R的电荷量为【答案】CD【解析】【详解】A．由右手定则可知，导体棒向右运动时，电流方向从，根据左手定则可知，导体棒所受安培力向左，则导体棒减速运动，由可知导体棒切割磁感线产生的电动势越来越小，则导体棒中电流减小，安培力减小，加速度减小，故A错误；B．导体棒相当于电源，导体棒开始运动时，导体棒两端电势差为路端电压，则有故B错误；C．导体棒最终停在导体框上，根据功能关系可知导体棒克服安培力做的功等于导体棒动能的减少量，即为，故C正确；D．导体棒运动到停止，由动量定理其中联立可得故D正确。故选CD。8.如图所示，木块A、B放置在光滑水平地面上，一轻质弹簧左端固定在紧靠竖直墙壁的木块A上，右端与木块B拴接，此时弹簧处于原长。现对木块B施加水平向左的推力F，将木块缓慢压至某一位置，然后撤去推力F，则在木块以后的运动过程中，下列说法正确的是（）A.木块A、B与弹簧组成的系统动量守恒B.木块A、B与弹簧组成的系统机械能守恒C.木块A脱离墙壁时，木块B的动能最大D.木块A、B共速时，木块B的动能最大【答案】BC【解析】【详解】A．撤去推力F后的运动过程中，墙壁对木块A的作用力向右，木块A、B与弹簧组成的系统动量不守恒，A选项错误；B．木块A、B与弹簧组成的系统机械能守恒，B选项正确；C．木块A脱离墙壁前，弹簧弹力对B一直做正功，木块A脱离墙壁时，B的动能最大，C选项正确；D．木块A、B共速时，弹簧的弹性势能最大，木块B的动能不是最大值，D选项错误。故选BC。9.如图所示，和是两个完全相同的灯泡，当滑动变阻器R的滑动片向右移动时，两电压表示数变化的绝对值分别是和，则下列结论正确的是（）A. B.C.灯泡变亮 D.灯泡变亮【答案】AD【解析】【详解】CD．当滑动变阻器R的滑动片向右移动时，R阻值减小，总电阻减小，总电流变大，灯泡变亮，内阻以及L2上的电压变大，则L1上电压减小，则L1变暗，选项C错误，D正确；AB．因路端电压U减小，U2变大，U1减小，而U=U1+U2可知选项A正确，B错误。故选AD。10.如图所示，在纸面内半径为R的圆形区域中充满了垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，一点电荷从图中A点以速度沿水平方向入射，速度方向与半径方向的夹角为30°，经磁场偏转后刚好能从C点（未画出）反向射出，不计电荷的重力，下列说法正确的是（）A.该点电荷离开磁场时速度方向的反向延长线通过O点B.该点电荷在磁场中的运动时间为C.该点电荷的比荷为D.若磁场反向，则该点电荷在磁场中运动的时间为【答案】BC【解析】【详解】A.因点电荷射入磁场时初速度方向不是沿半径方向，则该点电荷离开磁场时速度方向的反向延长线也不会通过O点，选项A错误；B．由几何关系可知，该点电荷在磁场中的运动半径则运动时间为B正确；C．根据解得该点电荷的比荷为选项C正确；D．若磁场反向，粒子运动轨迹如图，设粒子在磁场中运动圆弧所对的圆心角为2θ，则由几何关系解得则该点电荷在磁场中运动的时间选项D错误。故选BC。三、实验题：（每空2分，共18分）11.用如图甲所示“碰撞实验器”可验证两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量守恒定律。图甲中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影。实验时，先让质量为的小球A多次从斜轨上位置G点由静止释放，找到其落点的平均位置P，测量平抛射程OP。然后，把质量为的小球B静置于轨道末端的水平部分，再将小球A从斜轨上位置G由静止释放，与小球B碰撞，如此重复多次，M、N为两球碰后的平均落点，重力加速度为g，回答下列问题：

（1）为了保证碰撞时小球A不反弹，两球的质量必须满足__________（填“<”或“>”），为了保证两小球发生对心正碰，两小球的半径__________（填“需相等”或“不需相等”），本实验_________测量平抛运动的高度和时间（填“不需要”或“需要”）。（2）若实验中得出的落点情况如图乙所示，假设碰撞过程中动量守恒，则入射小球A的质量与被碰小球B的质量之比为__________。【答案】①.>②.需相等③.不需要④.4：1【解析】【详解】（1）[1][2][3]为了保证碰撞时A不反弹，两球的质量必须满足为了保证两小球发生对心正碰，两小球的半径需相等，由于小球做平抛运动的高度和时间均相等，在验证动量守恒时可消除高度和时间，所以本实验不需要测量平抛运动的高度和时间。（2）[4]若A、B在碰撞过程中动量守恒，则有可得由题图乙可解得12.某同学想用实验室现有器材测量某款手机电池的电动势及其内阻，经上网查表知该款手机电池电动势为4V左右，内阻小于1Ω。实验室现有器材可供选择如下：A.电压表（量程为0~5V，内阻几千欧）B.电压表（量程为0~15V，内阻几万欧）C.电流表（量程为0~3A，内阻约为0.1Ω）D.电流表（量程为0~0.6A，内阻约为0.2Ω）E.滑动变阻器；（最大阻值为20Ω）F.滑动变阻器（最大阻值为1kΩ）G.定值电阻H.导线、开关若干（1）为使实验数据尽量精确，电压表应选择________，电流表应选择_______。（均填器材前面的字母序号）（2）某同学按图甲连接电路后，在实验中发现调节滑动变阻器时，电流表读数变化明显但电压表读数变化不明显，为了解决上述问题，请用定值电阻对实验电路进行改进，用笔画线代替导线把图乙中器材进行连线_______。（3）经连接正确后，调节滑动变阻器，得出几组电压表读数U和对应的电流表读数1，并作出图像，如图丙所示。根据图像可知，手机电池的电动势为________V，内阻为________Ω。（结果均保留两位有效数字）【答案】①.A②.D③.④.3.9⑤.0.30【解析】【详解】（1）[1][2]手机电池电动势为4V左右，为使实验数据尽量精确，电压表应选择A；手机电池电流不超过0.6A，则电流表应选择D。（2）[3]某同学按图甲连接电路后，在实验中发现调节滑动变阻器时，电流表读数变化明显但电压表读数变化不明显，说明电池内阻较小，则可用定值电阻与电源串联，用笔画线代替导线进行连线如图。（3）[4][5]根据图像可知，手机电池的电动势为E=3.9V内阻为四、计算题（共3小题，共34分，要求必须写出必要的文字说明、公式、主要的计算步骤和明确的答案，只有最后答案不给分）13.如图所示，相距为的两条水平虚线间存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。一质量为、电阻为、边长为的正方形金属框从磁场上方某处自由下落，之后匀速进入磁场区域，重力加速度g取，求：（1）金属框自由下落的高度h；（2）穿过磁场区域的过程中，金属框中产生的焦耳热Q。【答案】（1）0.2m；（2）0.2J【解析】【详解】（1）金属框自由下落的过程中由动能定理可得由金属框匀速进入磁场区域可知，金属框通过磁场区域时受力平衡由联立解得（2）金属框匀速通过磁场区域的过程中，产生的焦耳热等于克服安培力所做的功解得14.如图所示，在x轴上方存在匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。在x轴下方存在匀强电场，方向竖直向上。一个质量为m，电荷量为q，重力不计的带正电粒子从y轴上的点沿y轴正方向以某初速度开始运动，一段时间后，粒子速度方向与x轴正方向成45°角进入电场，