山西省吕梁市2024-2025学年第一学期高二期末试卷物理试题【含答案】

山西省吕梁市2024-2025学年第一学期高二期末试卷物理试题一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题列出的四个选项中，只有一项符合题目要求）1．如图所示，三个点电荷、、电性如图所示，其中、电荷固定且所带电荷量均为，点电荷质量为，自由放在倾角为的光滑斜面上处于静止状态。、、三点连线构成等边三角形，边长为，连线平行于斜面，已知静电力常量为，重力加速度为，所处空间为真空，则电荷所带的电荷量为（）A． B． C． D．【答案】A【解析】对点电荷受力分析，如图所示根据库仑定律可得因为点电荷处于平衡状态，根据平衡条件，可得解得故选A。2．如图所示，A、B两点各放有带电荷量为Q的正点电荷，A、B两点相距为。在A、B两点连线的中垂面上C点处，有一质量为m带电荷量为的粒子刚好可以绕O点做匀速圆周运动，C距A、B中点O的距离为L，粒子重力忽略不计。则下列说法正确的是（）A．粒子在C处受到的电场力为B．若C点距O点距离增大时，粒子在中垂面上仍绕O点做匀速圆周运动，则粒子的速率v增大C．点电荷A、B在C处产生的电场强度方向从C指向OD．粒子在C处绕O做匀速圆周运动的速率为【答案】D【解析】A．由几何关系可知A、C和B、C两点相距为则粒子在C处受到的电场力为故A错误；B．如图设当A、C连线与x轴的夹角为根据牛顿第二定律整理可得设，对求导有令可得即当时有最大值，此时，所以粒子速率先增大后减小，故B错误；C．负电荷所受电场力反方向为电场强度方向，所以点电荷A、B在C处产生的电场强度方向从O指向C，故C错误；D．由牛顿第二定律有结合A选项可得粒子在C处绕O做匀速圆周运动的速率为故D正确。故选D。3．如图所示，在原点O和x轴负半轴上坐标为-x1处分别固定两点电荷Q1、Q2（两点电荷的电荷量和电性均未知）。一带负电的试探电荷从坐标为x2处以一定的初速度沿x轴正方向运动，其电势能的变化情况已在图中绘出，图线与x轴交点的横坐标为x3，图线最高点对应的横坐标为x4，不计试探电荷受到的重力，则下列判断正确的是（）A．点电荷Q1带负电B．x2∼x3之间的电场强度沿x轴负方向C．试探电荷在x3∼x4之间受到的电场力沿x轴正方向D．两点电荷Q1、Q2电荷量的比值为【答案】D【解析】BC．试探电荷在x2~x4之间电势能增大，说明试探电荷受到的电场力对试探电荷做负功，所以试探电荷所受电场力沿x轴负方向，电场强度的方向沿x轴正方向，故BC错误；A．由电场的分布特点，0~x4场强方向沿x轴正方向，x4之后场强沿x轴负方向，说明点电荷Q1带正电，点电荷Q2带负电，故A错误；D．由题图可知，x4处的电场强度为零，则解得故D正确。故选D。4．如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为的带电小球，以初速度从点竖直向上运动，通过点时，速度大小为，方向与电场方向相反，则小球从运动到的过程中，速度大小的最小值为（）A． B． C． D．0【答案】A【解析】带电小球在电场中做匀变速曲线运动，竖直方向受重力做匀减速运动，水平方向受电场力做匀加速运动，由运动学公式有可得合成电场力和重力，设等效重力与竖直方向的夹角为，如图所示故有则有当小球做类斜上抛运动到等效最高点时，速度最小，则有故选A。5．如图，平行金属板中带电质点P原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，选地面的电势为零，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，电压表、电流表的示数变化量分别为和，下列说法正确的是（）A．电压表读数增大 B．带电质点向上运动C．电源的效率变高 D．不变【答案】D【解析】A．滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，接入电路的阻值减小，外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，干路电流增大，路端电压减小，由于通过的电流增大，两端电压增大，则并联部分的电压减小，即电压表读数减小，故A错误；B．平行金属板间电压减小，根据可知平行金属板间的场强减小，带电质点P受到的电场力减小，则带电质点P将向下运动，故B错误；C．电源的效率为由于路端电压减小，所以电源的效率变低，故C错误；D．电流表示数即干路电流为I，电压表示数为U，由闭合电路欧姆定律得则有可知不变，故D正确。故选D。6．如图所示，三根绝缘长直通电导线中的电流大小相等，a导线放置在x轴上，电流方向沿x轴正方向，b导线平行于x轴放置，且过（0，l，0）点，c导线放置在z轴上，电流方向沿z轴正方向。已知通电长直导线周围任一点的磁感应强度大小与电流大小成正比，与该点到导线的距离成反比，b导线在点P（0，，）（图中未画出）处的磁感应强度大小为B，则P点处的磁感应强度大小为（）A．B B．2B C．B D．B【答案】B【解析】沿x轴正向看电流极磁场方向如图，由题意可知，ab两导线在P点的磁场均为两磁场的合磁场为方向沿y轴负向；沿z轴方向的电流c在P点的磁场为方向沿x轴负向，则合磁场为故选B。7．下雨时，在空气阻力的影响下，雨滴到达地面附近时，可视为匀速运动，某次下小雨时小明同学打着半径为0.5m的雨伞，假设伞面水平，雨水的平均密度为0.5，雨滴下落的速度为2，雨滴打在伞上后不反弹，且在短时间内滑下雨伞，由于下雨，因此小明增加撑雨伞的力约为（）A．0.16N B．1.6N C．16N D．160N【答案】B【解析】设时间t内，落到雨伞上雨水的质量为m，根据动量定理有又解得代入数值解得故选B。二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题列出的四个选项中，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）8．如图所示，一轻杆两端分别固定a、b两个半径相等的光滑金属球，a球质量大于b球质量，整个装置放在光滑的水平面上，设b球离地高度为h，将此装置从图示位置由静止释放，则下列判断正确的是（）A．在b球落地前的整个过程中，轻杆对b球做的总功为零B．在b球落地前瞬间，b球的速度大小为C．在b球落地前的整个过程中，轻杆对b的冲量竖直向上D．在b球落地前的整个过程中，a、b及轻杆系统，动量守恒，机械能守恒【答案】ABC【解析】D．在b球落地前的整个过程中，b竖直方向有加速度，系统竖直方向的合外力不为零，而水平方向不受外力，所以系统的合外力不为零，系统的动量不守恒。由于只有重力做功，所以系统的机械能守恒，故D错误；A．设杆对a球做功W1，对b球做功W2，系统机械能守恒，则除了重力之外的力的功必定为零，即W1+W2=0对a球，由动能定理可知W1=0故W2=0故A正确；B．对两球及杆系统，根据系统水平方向动量守恒知，系统初始动量为零，则在b球落地前瞬间，a球的速度必定为零，根据系统的机械能守恒得解得b球的速度大小为故B正确；C．对b球，水平方向上动量变化为零，由动量定理可知，杆对b球的水平冲量为零。在竖直方向上，根据系统机械能守恒可知，b落地时速度与只在重力作用下的速度一样，如图所示图像中斜线为b球自由落体运动的图线，曲线为b球竖直方向的运动图线，在竖直方向上运动的位移与落地速度相同，对比可知b球落地所用时间相对自由落体运动的时间要长，由动量定理可知杆对b球的竖直方向的冲量必定不为零，且冲量方向向上，所以杆对b球的水平和竖直冲量可知，杆对b球的冲量不为零，且方向竖直向上，故C正确。故选ABC。9．如图所示，质量的圆环套在光滑的水平轨道上，质量的小球通过长的轻绳与圆环连接。现将细绳拉直，且与平行，小球以竖直向下的初速度开始运动，已知重力加速度。则（）A．运动过程中，小球和圆环满足水平方向动量守恒B．在运动过程中，小球能绕圆环做完整的圆周运动C．小球通过最低点时，小球的速度大小为D．从小球开始运动到小球运动到最高点这段时间内，圆环向左运动的位移大小为0.3m【答案】AB【解析】A．分析小球和圆环组成的系统可知，水平方向上不受外力，所以系统水平方向动量守恒，A正确；C．从开始运动到小球运动到最低点时，圆环和小球的速度大小分别为和，由水平方向动量守恒可知由能量守恒可知代入数据解得小球的速度大小为所以C错误；B．若小球运动到最高点时，圆环和小球的速度大小分别为、，由水平方向动量守恒可知由能量守恒可知解得速度大小为小球相对圆环的速度恰好为所以小球可以绕圆环做完整的圆周运动，所以B正确；D．小球从开始到运动到最高点的过程中，圆环向右运动的位移所以D错误。故选AB。10．如图所示，M、N是两块水平放置的平行金属板，为定值电阻，和为可变电阻，开关S闭合。质量为m的带正电荷的微粒从P点以水平速度射入金属板间，沿曲线打在N板上的O点。若经下列调整后，微粒仍从P点以水平速度射入，则关于微粒打在N板上的位置说法正确的是（）A．断开开关S，M极板稍微上移，粒子依然打在O点B．断开开关S，N极板稍微下移，粒子打在O点右侧C．保持开关S闭合，减小，粒子依然打在O点D．保持开关S闭合，增大，粒子打在O点右侧【答案】AB【解析】AB．设两板间的电压为U，两板间的距离为d，粒子的电荷量为q，微粒从P点以水平速度射入金属板间，沿曲线打在N板上的O点，则根据牛顿第二定律可得加速度为方向垂直于板向下断开开关，平行板带电量不变，平行板间的电场强度为结合，，可得电场强度不变，故加速度不变，M极板稍微上移，不会影响离子的运动，故还打在O点；N极板稍微下移，粒子在竖直方向运动的位移增大，由可知运动时间增大，沿平行板方向运动的位移变大，粒子打在O点的右侧，故AB正确；C．保持开关S闭合，由串并联电压关系可知，R0两端的电压为减小，U将增大，电容器两端的电压增大，粒子向下运动的加速度减小，由可知粒子运动时间变长，沿平行板方向运动的位移变大，故粒子打在O点右侧，故C错误；D．保持开关S闭合，增大R2，不会影响电阻R0两端的电压，故粒子打在O点，故D错误。故选AB。三、非选择题（本大题共5小题，共54分。第11题6分，第12题9分，第13题10分，第14题12分，第15题17分。其中13—15题解答时要求写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，若只有最后答案而无演算过程的不得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。）11．某实验小组的同学利用图甲所示的装置完成“验证动量守恒定律”的实验。实验时先让A球从斜槽上某一固定位置由静止释放，P点为A球落点的平均位置；再将半径相同的B球放在水平轨道的末端，将A球仍从原位置由静止释放，M、N分别为A、B两球碰撞后落点的平均位置。O点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影，O、M、P、N位于同一水平直线上。(1)若小球A的质量为m1，小球B的质量为m2，为保证两球碰撞后沿同一方向运动，则要求m1m2（填“>”“=”或“<”）；(2)小球释放后落在复写纸上会在白纸上留下印迹。多次实验，白纸上留下多个印迹，如果用画圆法确定小球的落点，图乙中画的三个圆最合理的是圆（填“a”“b”或“c”）；(3)本实验中（填“必须”或“没必要”）测量小球做平抛运动的高度；(4)若测得OP=s1，OM=s2，ON=s3，在误差允许的范围内，满足关系式成立，则验证了动量守恒定律；若满足关系式成立，则说明碰撞为弹性碰撞。（均选用m1、m2、s1、s2、s3表示）【答案】(1)>(2)c(3)没必要(4)/【解析】（1）为保证两球碰撞后沿同一方向运动，入射小球的质量应大于被碰小球的质量，所以m1>m2（2）如果采用画圆法确定小球的平均落点位置，应该让所画的圆尽可能地把大多数落点包进去，且圆的半径最小，这样所画圆的圆心即为小球落点的平均位置，故圆c画的最合理。（3）由于小球碰撞前后做自由落体运动的高度都相同，所以，小球做平抛运动的时间相同，等式两边的时间消去，所以没必要测量小球做平抛运动的高度。（4）[1][2]设平抛运动的时间为t，则碰前A球的速度碰后的速度为被碰小球的速度为要验证系统的动量守恒，需要验证即验证成立；要验证碰撞为弹性碰撞，需要验证联立，化简可得或12．某同学为研究小灯泡的伏安特性曲线，利用实验室提供的器材进行实验。器材如下：电池组（电动势为E=3V，内阻为r=2Ω）；多用电表（可测电压、电流和电阻）；电流表A（量程为0~0.3A，内阻极小）；电压表V（量程为0~0.3V，内阻未知）；电阻箱R（阻值范围为0~9999.9Ω）；滑动变阻器（阻值范围为0~10Ω）；开关S，导线若干。实验步骤如下：（1）用多用电表的欧姆挡测定电压表V的内阻。若将选择倍率的旋钮拨至“×100Ω”挡，测量时指针如图甲所示，则电压表V的内阻为Ω。（2）将电压表V（精确测量其内阻即为步骤（1）中所测数据）改装成量程为0~3V的电压表。具体操作为：将电阻箱R与电压表V（填“串联”或“并联”），调节电阻箱R使其阻值为Ω。（3）利用如图乙所示电路，测得多组数据，作出图像（电压表V的表盘没有改变，示数为U；电流表A的示数为I）如图丙所示。（4）将两个完全相同的上述小灯泡串联后连接到实验所用电池组两端，每个小灯泡消耗的电功率为W（保留3位有效数字）。【答案】1100串联9900.00.260【解析】（1）用多用电表的欧姆挡测定电压表V的内阻为（2）将电压表V改装成量程为0~3V的电压表。具体操作为：将电阻箱R与电压表V串联得其中U是电压表V的电压，是电压表V的内阻，电阻箱R的阻值为（4）将两个完全相同的上述小灯泡串联后连接到实验所用电池组两端，则其中联立解得代入数据有将此关系画在答图7上交点坐标为（0.128V~0.132V），（0.198A~0.202A），故每个小灯泡消耗的电功率为13．某直流电动起重机装置如图所示。已知电源电动势为8V，电源内阻，电阻，当重物质量很大时，闭合开关S，电动机未能将重物提升，且转轴与绳间不打滑，此时理想电压表的示数为7V；当重物质量时，闭合开关S，电动机最后以稳定速度匀速提升重物，此时电动机消耗功率最大（不计摩擦，g取）求：(1)电动机的内阻；(2)重物匀速上升时流过电动机的电流大小及最大功率；(3)重物匀速上升的速度大小v。【答案】(1)(2)0.8A，3.2W(3)1.28m/s【解析】（1）根据闭合电路欧姆定律，可知解得此时电动机不转动，可看成纯阻电路，根据欧姆定律又因联立解得（2）根据能量关系，对电动机，有根据数学知识可得当时，电动机功率有极大值，且为（3）对电动机根据功率关系解得14．如图所示，电荷量为Q的正点电荷固定于O点，倾角的绝缘斜面体固定在水平面上，质量为m的光滑带电小球（可视为点电荷）放在斜面上的A点时处于静止。OA连线水平，长度为L，B、C为斜面上两点，，OB垂直于斜面。已知静电力常量为k，重力加速度为g。（1）求小球所带电荷量的大小q；（2）若在A点给小球一个沿斜面向下的初速度。①求小球运动到C点时的动能。②已知在电荷量为Q的正点电荷电场中，一个电荷量为q的正点电荷从无穷远移到距离Q为r处克服电场力做功为，求小球经过B点的动能。【答案】（1）；（2）①；②【解析】（1）小球在斜面上的A点静止，根据平衡条件，有解得（2）①由几何关系得由题意OA=OC可得小球从A运动