福建省福州市2023_2024学年高二物理上学期期末考试试题含解析

这是一份福建省福州市2023_2024学年高二物理上学期期末考试试题含解析，共16页。试卷主要包含了单项选择，多项选择，填空题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1. 如图所示为“探究产生感应电流的条件”的实验装置，下列操作中，电流表的指针不会发生偏转的是（ ）
A. 将条形磁铁插入线圈的过程中
B. 将条形磁铁从线圈中拔出的过程中
C. 将条形磁铁放在线圈中不动时
D. 磁铁不动，将线圈向磁铁靠近过程中
【答案】C
【解析】
【详解】A．将条形磁铁插入线圈的过程中，穿过线圈的磁通量发生变化，则产生感应电流，电流表指针偏转，选项A不符合题意；
B．将条形磁铁从线圈中拔出的过程中，穿过线圈的磁通量发生变化，则产生感应电流，电流表指针偏转，选项B不符合题意；
C．将条形磁铁放在线圈中不动时，穿过线圈的磁通量不发生变化，则不会产生感应电流，电流表指针不偏转，选项C符合题意；
D．磁铁不动，将线圈向磁铁靠近过程中，穿过线圈的磁通量发生变化，则产生感应电流，电流表指针偏转，选项D不符合题意。
故选C。
2. 如图所示，两辆质量相同的小车置于光滑的水平面上，有一人静止站在A车上，两车静止，当这个人自A车跳到B车上，接着又跳回A车，则以下说法正确的是（ ）
A. A车的速率大于B车的速率B. A车的速率等于B车的速率
C. A、B两车仍然保持静止D. A车的速率小于B车的速率
【答案】D
【解析】
【详解】A、B两车和人组成的系统在水平方向不受外力，故A、B两车和人组成的系统在水平方向动量守恒，由于系统的初动量为0，则系统末动量为0，则有
可得
可知A车的速率小于B车的速率。
故选D。
3. 某电场的电场线分布如图所示，一带电粒子仅在静电力作用下沿图中虚线所示路径运动，先后通过M点和N点。以下说法正确的是（ ）
A. 粒子带负电B. 粒子在M、N点的电势能
C. 粒子在M、N点的加速度D. 粒子在M、N点的速度
【答案】B
【解析】
【详解】A．由粒子的运动轨迹弯曲方向可知，带电粒子受电场力的方向大致斜向右上方，与电场强度方向相同，故粒子带正电，故A错误；
B．顺着电场线的方向电势降落，可知M点电势比N点电势高，粒子在M、N点的电势能
故B正确；
C．电场线的疏密表示场强的大小关系，N点电场线密集，故场强大，电场力大，粒子在M、N点的加速度
故C错误；
D．粒子由M点到N点电场力做正功，电势能减小，动能增大，粒子在M、N点的速度
故D错误。
故选B。
4. 如图所示电路，电源电动势为E，内阻为r，C为两块彼此靠近而又绝缘的平行金属板，两金属板中一带电液滴P处于静止状态，、和为定值电阻，电流表、电压表均为理想电表，当滑动变阻器的滑片由图中位置向b端移动过程中，下列判断正确的是（ ）
A. 电流表读数增大，电压表读数减小B. 金属板一个极板所带电荷量逐渐减小
C. 带电液滴P将向上运动D. 电源效率逐渐增大
【答案】B
【解析】
【详解】A．当滑动变阻器的滑片由图中位置向b端移动过程中，滑动变阻器连入电路的阻值变小，则电路的总电阻变小，由闭合电路欧姆定律可知，电路总电流增大，路端电压减小，由于通过的电流增大，则两端电压增大，电压表读数增大，并联部分的电压减小，可知通过的电流减小，即电流表读数减小，故A错误；
BC．由于电容器电压减小，根据
，
可知金属板一个极板所带电荷量逐渐减小，板间场强减小，带电液滴P受到的电场力减小，带电液滴P将向下运动，故B正确，C错误；
D．电源效率为
由于路端电压减小，则电源效率逐渐减小，故D错误。
故选B。
二、多项选择（4个小题，共24分。每题有多项符合要求，选对得6分，漏选得3分，多选或错选得0分）
5. 如图所示，一绝缘且光滑的竖直细杆处于两固定的等量异种点电荷、的连线的中垂线上，A、O、B为细杆上的三点，O为、连线的中点，。现有电荷量为、质量为m的小球套在杆上，重力加速度为g，从A点静止释放，从A运动到B的过程中，则（ ）
A. 在A点时小球加速度大小等于g
B. 小球从A到B运动过程中先加速后减速
C. 小球从A到B运动过程中电场力始终不做功
D. 小球达到B点时速度大小为
【答案】AC
【解析】
【详解】AD．等量异种点电荷的电场线分布如图所示
可知中垂线上的电场方向都与中垂线垂直，水平向右，故小球在竖直方向只受重力的作用，水平方向杆的弹力与电场力平衡，故小球的加速度为重力加速度g，从A到B的过程，根据动能定理可得
解得
故A正确，D错误；
B．小球从A到B运动过程中，一直做加速度为g的匀加速直线运动，B错误；
D．由于中垂线上的电场方向都与中垂线垂直，小球从A到B运动过程中，电场力方向一直与速度方向垂直，故电场力始终不做功，故C正确。
故选AC。
6. 空间存在一沿x轴方向的静电场，质子由原点O点开始仅在电场力的作用下沿x轴的正方向运动，该过程中质子的电势能关于位移x的变化规律如图所示。其中图线为顶点在的开口向上的抛物线，以后的图线为倾斜的直线。下列说法正确的是（ ）
A. O位置和位置的电场强度方向相同B. 图中处的电势最低，处的电势最高
C. 段质子做匀变速直线运动D. 在段该电场沿x轴的正方向
【答案】BC
【解析】
【详解】A．根据
可知，图像的切线斜率的绝对值等于，由题图可知处切线斜率为零，故处电场强度最小且为零，O位置和位置关于位置对称，则O位置和位置的电场强度大小相等，方向相反，故A错误；
B．根据
由于质子带正电，可知质子所在位置电势能越大，电势越高，则图中处的电势最低，处的电势最高，故B正确；
C．段图像的斜率不变，则质子所受的电场力不变，质子的加速度不变，则该过程质子做匀变速直线运动，故C正确；
D．根据沿电场方向电势降低，可知左侧的电场沿x轴的正方向，右侧的电场沿x轴的负方向，故D错误。
故选BC。
7. 如图所示，质量均为m的木块A、B与轻弹簧相连，置于光滑水平桌面上处于静止状态，与木块A、B完全相同的木块C以速度与木块A碰撞并粘在一起，则从木块C与木块A碰撞到弹簧压缩到最短的整个过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 木块A、B、C和弹簧组成的系统动量守恒，机械能守恒
B. 木块C与木块A碰撞结束时，木块C速度为
C. 弹簧的最大弹性势能为
D. 弹簧的最大弹性势能小于木块A、B、C和弹簧组成系统的动能减少量
【答案】BD
【解析】
【详解】A．木块A、B、C和弹簧组成的系统所受合外力为零，所以系统动量守恒；木块C与A碰撞并粘在一起，此过程系统机械能有损失，故系统机械能不守恒，故A错误；
B．木块C与A碰撞并粘在一起，根据动量守恒定律得
解得碰撞结束时，木块A、C速度为
故B正确；
C．弹簧压缩到最短时，弹性势能最大，此时木块A、B、C具有相同的速度，根据系统动量守恒可得
解得
根据能量守恒可得弹簧的最大弹性势能为
故C错误；
D．木块A、B、C和弹簧组成系统的动能减少量为
则有
故D正确。
故选BD。
8. 如图所示，在水平向右的匀强电场中有一个绝缘斜面，斜面上有一带电金属块沿斜面滑下，已知在金属块滑下的过程中动能增加了，金属块克服摩擦力做功，重力做功。下列说法中正确的是（ ）
A. 金属块带负电荷B. 电场力对金属块做功等于
C. 金属块的电势能增加D. 金属块的机械能减少
【答案】CD
【解析】
【详解】ABC．金属块滑下的过程中动能增加了24J，由动能定理知
摩擦力做功为
重力做功为
可得电场力做功为
电场力做负功，即金属块克服电场力做功8J；可知金属块带正电荷，电势能增加了8J，故AB错误，C正确；
D．由功能关系可知机械能的变化量为
即金属块的机械能减少了24 J，故D正确。
故选CD。
三、填空题（3个小题，每空2分，共12分）
9. 面积为的单匝矩形线圈放在匀强磁场中，若线圈与磁场平行时，穿过线圈的磁通量是______；当线圈平面与磁场方向垂直时，穿过线圈的磁通量是，那么，磁场的磁感应强度是______T。
【答案】 ①. 0 ②.
【解析】
【详解】[1][2]磁通量的定义式为
其中为与的夹角。
当线圈与磁场平行时
，，
当线圈平面与磁场方向垂直时，，，可得
10. 如图所示电路，电源电动势为，内阻为，滑动变阻器总电阻为，定值电阻，闭合电键，在滑片从a移到b过程中，电源总功率的最小值为________W，变阻器消耗的最大功率为________W。
【答案】 ①. 1.5 ②. 0.75
【解析】
【详解】[1]当电路总电阻最大时，电流最小，电源总功率最小，则有
电源总功率的最小值为
[2]滑动变阻器消耗的功率为
可知当
滑动变阻器消耗的功率最大，则有
11. 蹦床是一项运动员利用蹦床的反弹在空中展示杂技技巧的竞技运动，有“空中芭蕾”之称。一名质量为的运动员，从离水平网面高处自由落下，与网接触后竖直向上蹦回到离水平网面高处。运动过程不考虑肢体动作对重心的影响，重力加速度，从开始下落到至与网接触前，重力对人的冲量大小为__，人与蹦床接触过程中，蹦床对人的平均作用力大小为__。
【答案】 ①. 480 ②. 1650
【解析】
【详解】[1]设人自由下落与网接触瞬间，所用时间为，速度为，则
解得
从开始下落到至与网接触前，重力对人的冲量大小为
[2]设人竖直弹起上升到最高点过程中所用时间，弹起瞬间速度大小为，则根据逆向思维分析有
解得
设人与蹦床接触过程中，蹦床对人的平均作用力为F，取向上为正方向，根据动量定理有
解得
四、实验题（2个小题，其中13题（3）每空1分，12题（2）2分，其余每空2分，共16分）
12. 某实验探究小组的同学准备测量阻值约为金属丝的电阻率，他们用螺旋测微器测出该金属丝的直径如图甲所示，用伏安法测金属丝两端之间的电阻。
（1）由图甲可读出该金属丝直径为________mm。
（2）为了较精准地测量该金属丝电阻的阻值，要求尽可能多测几组数据，电压从零开始测量，图乙是测量金属丝电阻率的实验器材实物图，图中已连接了部分导线。请根据要求，补充完成图乙中实物的连线________；
（3）若通过金属丝电流为I，金属丝两端之间的电压为U，金属丝的直径D和长度L，则电阻率的表达式为________（用D、L、I、U表示）。
【答案】 ①. 7.883##7.884##7.882 ②. ③.
【解析】
【详解】（1）[1]根据螺旋测微器原理可知，该金属丝的直径为
（2）[2] 要求尽可能多测几组数据，电压从零开始测量，则选用分压式接法，为了较精准地测量该金属丝电阻的阻值，且电阻较小，故采用电流表外接，实物图如图所示
[3]根据
，，
解得
13. 实验小组成员要测量一节未知电池的电动势和内阻。
（1）先用多用电表量程粗测该电池的电动势将多用电表的红表笔与电源的________（填“正”或“负”）极相连，黑表笔与电池的另一电极相连，多用电表的示数如图所示，则粗测电源电动势为________V。
（2）在坐标系中描点作图，如乙图所示，由此测得电源的电动势_______V，电源的内阻_______（均保留三位有效数字）。
（3）利用甲图电路测得的值与真实值相比，______；_____（选填“大于”或“等于”或“小于”）
【答案】 ①. 正 ②. 1.30 ③. 1.45 ④. 1.30 ⑤. 小于 ⑥. 小于
【解析】
【详解】（1）[1][2]多用电表电流从红表笔流入，黑表笔流出；先用多用电表量程粗测该电池的电动势，将多用电表的红表笔与电源的正极相连，黑表笔与电池的另一电极相连，多用电表的示数如图所示，则粗测电源电动势为
（2）[3][4]根据闭合电路欧姆定律可得
可得
可知图像的纵轴截距等于电动势，则有
图像的斜率绝对值等于内阻，则有
（3）[5][6]由图示电路可知，由于电压表的分流作用，电流表测得的电流小于流过电源的电流，电压表的分流作用是造成系统误差的原因，当外电路短路时，电流的测量值等于真实值，除此之外，由于电压表的分流作用，电流的测量值小于真实值，电源的I图像如图所示
由图像可知，电源的电动势和内阻的测量值都小于真实值。
五、计算题（3小题，共32分。解答要写出主要的运算过程和必要的文字说明）
14. 如图所示，质量的带正电小球，以的初速度从水平放置的平行金属板A、B的中央，水平飞入电场，已知A板带正电，金属板长，板间距离d=0.225m，当电场强度时，带电小球恰好能够穿过电场。忽略空气阻力，重力加速度g取10求：
（1）粒子穿过两板所用的时间；
（2）带电粒子的电荷量q。
【答案】（1）0.05s；（2）1.6C
【解析】
【详解】（1）粒子进入电场后水平方向做匀速运动，设粒子穿过两板所用的时间为，则有
解得
（2）竖直方向做匀加速运动，则有
其中
解得
15. 如图，一根长为的细绝缘线，上端固定，下端系一个质量为的带电小球，将整个装置放入竖直面内足够大的匀强电场当中，电场强度大小为，方向为水平向右，已知：当细线偏离竖直方向为时，小球在B点处于平衡状态，重力加速度g取，，。
求：
（1）小球带何种电荷，带电量为多少；
（2）若将小球拉至最低点C无初速度释放，当小球运动到B点时速度大小；
（3）若让小球在B点获得与绳垂直初速度，小球刚好能在竖直面内做圆周运动，则圆周运动的最小动能。
【答案】（1）正电，；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）小球在B点处于平衡状态，小球受重力、绳子拉力、电场力的作用，可知小球受到的电场力向右，小球带正电，根据平衡条件可得
小球带电量为
（2）若将小球拉至最低点C无初速度释放，当小球运动到B点时，根据动能定理有
解得小球运动到B点时速度大小为
（3）小球受到等效重力为
小球刚好能在竖直面内做圆周运动，则小球恰能通过等效重力最高点时，小球处于等效重力最高点时，速度最小，根据牛顿第二定律有
圆周运动的最小动能为
16. 如图所示，光滑水平面上有一质量的平板车，车的上表面是一段长的粗糙足够长水平轨道，水平轨道左侧连一半径的四分之一光滑圆弧轨道，圆弧轨道与水平轨道在点处相切。现将一质量的小物块（可视为质点）从平板车的右端以水平向左的初速度滑上平板车，小物块与水平轨道间的动摩擦因数，小物块恰能到达圆弧轨道的最高点A。取。
求：
（1）小物块到达圆弧轨道的最高点A时小车的速度大小；
（2）小物块与水平轨道间的动摩擦因数；
（3）小物块与车最终相对静止时，小物块速度方向及它距点的距离。
【答案】（1）；（2）；（3）速度方向水平向左，
【解析】
【详解】（1）平板车和小物块组成的系统水平方向动量守恒，小物块到达圆弧最高点A时，二者具有共同的速度，由水平方向动量守恒得
解得小物块到达圆弧轨道的最高点A时小车的速度大小为
（2）小物块从滑上平板车到圆弧最高点A过程，由能量守恒得
解得小物块与水平轨道间的动摩擦因数为
（3）设小物块最终与车相对静止时，二者的共同速度为，从小物块滑上平板车，到二者相对静止的过程中，由水平方向动量守恒得
解得
方向水平向左；设小物块与车最终相对静止时，它距点的距离为；由能量守恒得
解得