2022-2023学年湖北省恩施州高中教育联盟高二上学期期中考试物理试题 解析版

恩施州高中教育联盟2022年秋季学期高二期中考试

物理

本试卷满分100分，考试用时75分钟。

一、选择题：本题共11小题，每小题4分，共44分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~11题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1. 探究电磁感应现象的实验装置如图所示，下列选项中不能使灵敏电流表指针偏转的是（　　）

A. 闭合开关的瞬间

B. 闭合开关且电流稳定后

C. 闭合开关后将线圈A迅速向上拔出时

D. 闭合开关后迅速移动滑动变阻器的滑片

【答案】B

【解析】

【详解】A．闭合开关的瞬间，线圈B中磁通量增大，产生感应电流，灵敏电流表指针偏转，故A错误；

B．闭合开关且电流稳定后，线圈B中磁通量不变化，则无感应电流，灵敏电流表指针不偏转，故B正确；

C．闭合开关后将线圈A迅速向上拔出时。线圈B中磁通量减小，产生感应电流，灵敏电流表指针偏转，故C错误；

D．闭合开关后迅速移动滑动变阻器的滑片，线圈A中电流发生变化，则穿过线圈B中的 磁通量发生变化，产生感应电流，灵敏电流表指针偏转，故D错误。

故选B。

2. 在地面上插入一对电极M、N，将两个电极与直流电源相连，大地中形成恒定电流和恒定电场。恒定电场基本性质与静电场相同，其电场线分布如图所示，P、Q是电场中的两点。下列说法正确的是（　　）

A. M、N电极分别与电源的正极、负极相连接

B. 在Q点静止释放一电子，电子将沿着电场线运动

C. 电子在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大

D. 选无限远处电势能为零，电子在中垂线的下侧时具有的电势能最低

【答案】A

【解析】

分析】

【详解】A．由电场线的方向可知，M、N电极分别与电源的正极、负极相连接，故A正确；

B．因为电场是非匀强电场，电场方向不断变化，故在Q点静止释放的电子，将做曲线运动，受力方向与运动方向不在一条直线上，故电子不会沿着电场线运动，故B错误；

C．根据电场线的方向与电势的关系可知，P点的电势大于Q的电势，而负电荷在电势越高的位置电势能越小，故C错误；

D．由图中电场线可知，的中垂线基本上是一个等势面，所以选无限远处电势能为零，电子在中垂线的下侧时具有的电势能基本相等，电子在中垂线的左侧时具有的电势能更低，故D错误。

故选A。

3. 如图所示，质量分别为、的A、B两带电小球，电荷量分别为和，用轻质绝缘细线悬挂在水平天花板上，平衡时两小球恰处于同一高度，细线与竖直方向的夹角分别为、，则下列判断正确的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】AB．两小球间的库仑力是作用力与反作用力，大小一定相等，与两个球电荷量是否相等无关，即小球电荷量与无法判断，选项A、B均错误；

CD．设两小球间的库仑力大小为F，根据平衡条件有

解得

选项C错误、D正确。

故选D。

4. 如图所示，质量为1kg的物体在光滑水平地面上做初速度为6m/s的匀速直线运动，某时刻开始，物体受到如图所示的水平力F的作用，0~2s时间内，力F的方向与物体的初速度方向相同，2s~6s时间内，力F的方向与物体的初速度方向相反。则物体在第6s末的速度大小为（　　）

A. 1m/s B. 2m/s C. 4m/s D. 8m/s

【答案】C

【解析】

【详解】设初速度方向为正方向，在图像中，图像与时间轴围成的面积等于该力的冲量，因此在0~6s内，力F的冲量为

根据动量定理

可得物体在第6s末的速度

故选C。

5. 如图所示，质量为的木块C放在水平地面上，固定在C上的竖直轻杆的顶端与小球A用细绳a连接，小球A、B用细绳b连接，当与水平方向成30°角的力F作用在小球B上时，A、B、C恰好能一起向右匀速运动，此时细绳a、b与竖直方向的夹角分别为30°、60°，已知小球A的质量也为m，则木块C与水平地面间的动摩擦因数为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】对B进行受力分析，如下图所示

根据平衡条件可得在x轴方向上

在y轴方向上

解得

对A进行受力分析，如下图所示

根据平衡条件可得在x轴方向上

在y轴方向上

解得

故

以A、B、C整体为研究对象，根据平衡条件可得

解得

故选A。

6. 如图所示：地球可看作质量分布均匀、半径为R的球体，地球内部的a点距地心的距离为r，地球外部的b点距地心的距离为2r，2r>R。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，忽略地球的自转，则a、b两点的重力加速度大小之比为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】设地球密度为ρ，根据题意可知a点距地心距离为r，且小于R，则只有半径为r的球体对其产生万有引力，则根据黄金代换可得

解得

b点距地心的距离为2r，则根据黄金代换可得

解得

则

故C正确，故选C。

7. 如图所示，质量为0.7kg的带孔小球穿在光滑的固定水平杆（足够长）上，长度为0.8m的轻质细线上端与小球连接，下端悬挂一质量为0.7kg的木块，质量为0.02kg的子弹沿水平方向以160m/s的速度射入木块，以20m/s的速度水平射出木块，小球和木块均可视为质点，取重力加速度大小，则水平杆对小球的最小作用力为（　　）

A. 8N B. 9N C. 10N D. 11N

【答案】A

【解析】

【详解】令m1、m2和m3分别表示子弹、木块和小球的质量，v0表示子弹射入木块前的速度，v1和v2分别表示子弹射出木块时子弹和木块的速度，根据动量守恒定律有

解得

木块获得速度后，对木块和小球组成的系统分析，系统水平方向动量守恒，当木块摆动小球右下侧最高点时与小球具有相同的水平速度v，根据动量守恒定律有

解得

设木块上升的高度为h，根据机械能守恒定律有

解得

令l表示细线长度，则此时细线与水平方向的夹角的正弦值为

解得

设此时细线拉力大小为T，对木块和小球在水平方向上根据牛顿第二定律分别有

可知ax和ax′大小相等、方向相反，所以此时木块相对小球加速度的水平分量大小为

设此时木块相对小球的加速度的竖直分量大小为，则

因为小球在竖直方向上始终平衡，所以木块相对小球的竖直分运动等同于相对地面的竖直分运动，则对木块在竖直方向上根据牛顿第二定律有

解得

木块绕小球做圆周运动，木块上升到最高点时相对小球的线速度为零，此时细线拉力最小，水平杆对小球的作用力最小，为

故选A。

8. 火车速度的提高易使外轨受损，提速后为解决火车转弯时对外轨的磨损问题，下列可行的措施有（    ）

A. 减小弯道半径 B. 增大弯道半径

C. 适当减小内、外轨道的高度差 D. 适当增大内、外轨道的高度差

【答案】BD

【解析】

【详解】火车转弯时为减小外轨所受压力，可使外轨略高于内轨，使轨道形成斜面，若火车速度合适，内外轨均不受挤压。此时，重力与支持力的合力提供向心力，如图所示

当火车速度增大时，应适当增大转弯半径或增加内外轨道高度差。
故选BD。

9. 在如图所示的电路中，、为滑动变阻器，它们的滑片、均位于滑动变阻器的正中间，下列操作能使理想电流表的示数增大的是（　　）

A. 向左移动滑片 B. 向右移动滑片

C. 向上移动滑片 D. 向下移动滑片

【答案】AD

【解析】

【详解】A．向左移动滑片，电路的总电阻减小，由闭合电路的欧姆定律可知，总电流增大，并联电路两端电压U并增大，理想电流表的示数增大，A正确；

B．向右移动滑片，电路的总电阻增大，由闭合电路的欧姆定律可知，总电流减小，并联电路两端电压U并减小，理想电流表的示数减小，B错误；

C．向上移动滑片，电路的总电阻减小，由闭合电路的欧姆定律可知，总电流增大，电源内阻电压增大，路端电压减小，R1两端电压增大，并联电路两端电压U并减小，理想电流表的示数减小，C错误；

D．向下移动滑片，电路的总电阻增大，由闭合电路的欧姆定律可知，总电流减小，电源内阻电压减小，路端电压增大，R1两端电压减小，并联电路两端电压U并增大，理想电流表的示数增大，D正确。

故选AD。

10. 甲同学在马路上匀速步行时经过路边的一辆电动车，1.5s后乙同学启动电动车，两者运动的v-t图像如图所示，下列说法正确的是（　　）

A. 乙同学启动电动车时的加速度大小为

B. 0~3.5s内甲、乙两同学间的最大距离为2m

C. 时乙同学追上甲同学

D. 乙同学追上甲同学时的加速距离为4.5m

【答案】BD

【解析】

【详解】A．v-t图像的斜率表示加速度，所以乙同学启动电动车时的加速度大小为

故A错误；

B．由图可知0~3.5s内，t=2.5s时刻甲、乙速度相同，此时两同学间距离最大，又因为v-t图像与坐标轴所围的面积表示位移，所以最大距离为

故B正确；

C．设t时刻乙同学追上甲同学，根据位移关系有

解得

（另一解t=05s不合实际，舍去）

故C错误；

D．乙同学追上甲同学时的加速距离为

故D正确。

故选BD。

11. 一辆玩具赛车在水平直跑道上由静止开始以800W的恒定功率加速前进，玩具赛车瞬时速度的倒数和瞬时加速度a的关系图像如图所示，已知玩上赛车在跑道上运动时受到的阻力大小不变，玩具赛车从起点到终点所用的时间为30s，玩具赛车到达终点前已达到最大速度。下列说法正确的是（　　）

A. 玩具赛车的质量为10kg

B. 玩具赛车所受的阻力大小为40N

C. 玩具赛车的速度大小为10m/s时的加速度大小为2m/s2

D. 起点到终点的距离为500m

【答案】BCD

【解析】

【详解】AB．由牛顿第二定律

可知赛车做加速度逐渐减小的加速直线运动，整理得

所以图像的斜率恒定为

与纵轴的截距为

结合图像可得

代入P=800W解得

m=20kg

f=40N

选项A错误，B正确；

C．将v=10m/s代入解得

a=2m/s2

选项C正确；

D．达到最大速度时有

F=f=40N

又

P=Fvmax=800W

解得

vmax=20m/s

从起点到终点根据动能定理有

解得

x=500m

选项D正确。

故选BCD。

二、非选择题：本题共5小题，共56分。

12. 某同学利用水平放置的气垫导轨和光电门“验证机械能守恒定律”，装置如图所示。已知滑块的质量为M，钩码的质量为m，重力加速度大小为g。测得遮光条的宽度为d，光电门A、B之间的距离为l，滑块通过光电门A、B的时间分别为、。

（1）滑块通过光电门A时的速度大小vA = ______（用相关物理量的符号表示）。

（2）要验证系统机械能守恒，需要______和______在误差范围内相等。（均用相关物理量的符号表示）

【答案】    ①.     ②. mgl    ③.

【解析】

【详解】（1）[1]滑块通过光电门的时间很小，平均速度近似等于瞬时速度，则有滑块经光电门A时的速度大小

（2）[2]要验证系统机械能守恒，需要系统重力势能的减少量

[3]滑块经光电门B的速度大小为

系统动能的增加量

在误差范围内相等。

13. 某同学要测量一枚纽扣电池的电动势（约为3V）和内阻（约为0.5Ω），设计了如图甲所示的电路，电路中为定值电阻，电压表内阻较大。

（1）请按图甲电路帮助小贾同学完善图乙实物的连线________。

（2）滑动变阻器应选用______，定值电阻应选用______。

A．滑动变阻器（阻值为0~3Ω，允许通过的最大电流为2A）

B．滑动变阻器（阻值为0~50Ω，允许通过的最大电流为1A）

C．定值电阻（阻值为1.0Ω，功率不能超过2W）

D．定值电阻（阻值为10Ω，功率不能超过10W）

（3）闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，记录多组电压表U和电流表I的示数，作出图像如图丙所示，则电池的电动势E=______V（结果保留三位有效数字），电池的内阻r=______Ω（结果保留两位有效数字）。

（4）当电压表的示数如图丁所示时，电池的输出功率是______W（结果保留两位有效数字）。

【答案】    ①.     ②. B    ③. C    ④. 2.92##2.90##2.91##2.93##2.94    ⑤. 0.42##0.41##0.43##0.44    ⑥. 0.81##0.82##0.83##0.84##0.85##0.86

【解析】

【详解】（1）[1]实物图如图所示

（2）[2] [3] 电流表量程是0.6A，电池电动势约为3V，则电路中最小的阻值为

定值电阻为保护电阻，定值电阻（阻值为10Ω，功率不能超过10W）阻值太大，所以定值电阻应该选C；滑动变阻器（阻值为0~3Ω，允许通过的最大电流为2A）阻值太小，滑动变阻器采用限流式接法，为测多组实验数据，滑动变阻器应该选择B；

（3）[4][5]根据闭合电路欧姆定律

由图丙可知，图线与纵轴的交点所代表的电压就是电池电动势，则

E=2.92V

由图丙可知，图线的斜率等于，则

则

（4）[6]电压表的量程是3V，图丁所示读数为2.40V，由图丙可知，此时电流为0.35A，则此时电池的输出功率

14. 图为直流电动机提升重物的装置图，重物的质量，电源电动势，电源内阻，当电动机以的恒定速度竖直向上提升重物时，电路中的电流I=4A。不计绳的重力，不计摩擦阻力与空气阻力，取重力加速度大小，求：

（1）电动机的输入功率；

（2）电动机线圈的电阻R；

（3）电源的工作效率。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）电动机的输入功率就是电源的输出功率，则有

解得

（2）电动机的输入功率等于提升重物的功率与线圈电阻的热功率之和，则有

解得

（3）电源的工作效率

解得

15. 1890年，英国物理学家J.J.汤姆孙对阴极射线进行了研究，打开了探究原子结构的大门，他的实验装置如图所示。真空玻璃管内阴极K发出的电子，由静止经A、K间的电压加速后，以平行于极板C、D的速度进入平行板电容器。若两极板C、D间无电压，则电子恰好打在荧光屏上的O点；若在两极板间施加图示的电压，则电子打在荧光屏上的P点。已知极板C、D的长度均为l，间距为d，O、P间的距离为y，电子的比荷为，加速电压和偏转电压均为U。求：

（1）电子进入极板C、D时的速度大小；

（2）两极板右端距荧光屏的距离x。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）根据动能定理有

解得

（2）电子的运动轨迹如图所示，设电子在偏转电场中偏转的位移大小为h，有

 解得

16. 如图所示，质量的滑块与质量的带挡板的木板用弹簧拴接在一起，起初弹簧处于原长，它们一起以的速度在足够大的水平地面上向右运动，之后木板与静止的、质量的小球发生弹性碰撞，碰撞时间极短，此后弹簧压缩过程中木板运动的位移大小，弹簧的最大压缩量，弹簧始终处于弹性限度内，忽略一切摩擦，求：

（1）碰后小球的速度大小v；

（2）弹簧第一次压缩过程中对木板的冲量I；

（3）从与小球碰撞开始到弹簧第一次压缩至最短所用的时间t。

【答案】（1）；（2），方向水平向右；（3）1s

【解析】

【详解】（1）设木板与小球碰撞后的速度大小为，则有

解得

（2）设弹簧压缩至最短时滑块和木板的速度均为，则有

解得

方向水平向右。

（3）设弹簧压缩过程中的某时刻滑块的速度大小为，木板的速度大小为，则有

即

则

解得