山西省呂梁市2024-2025學年第一學期高二期末試卷物理試題一、單項選擇題（本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題列出的四個選項中，只有一項符合題目要求）1．如圖所示，三個點電荷、、電性如圖所示，其中、電荷固定且所帶電荷量均為，點電荷質量為，自由放在傾角為的光滑斜面上處于靜止狀態。、、三點連線構成等邊三角形，邊長為，連線平行于斜面，已知靜電力常量為，重力加速度為，所處空間為真空，則電荷所帶的電荷量為（）A． B． C． D．【答案】A【解析】對點電荷受力分析，如圖所示根據庫侖定律可得因為點電荷處于平衡狀態，根據平衡條件，可得解得故選A。2．如圖所示，A、B兩點各放有帶電荷量為Q的正點電荷，A、B兩點相距為。在A、B兩點連線的中垂面上C點處，有一質量為m帶電荷量為的粒子剛好可以繞O點做勻速圓周運動，C距A、B中點O的距離為L，粒子重力忽略不計。則下列說法正確的是（）A．粒子在C處受到的電場力為B．若C點距O點距離增大時，粒子在中垂面上仍繞O點做勻速圓周運動，則粒子的速率v增大C．點電荷A、B在C處產生的電場強度方向從C指向OD．粒子在C處繞O做勻速圓周運動的速率為【答案】D【解析】A．由幾何關系可知A、C和B、C兩點相距為則粒子在C處受到的電場力為故A錯誤；B．如圖設當A、C連線與x軸的夾角為根據牛頓第二定律整理可得設，對求導有令可得即當時有最大值，此時，所以粒子速率先增大后減小，故B錯誤；C．負電荷所受電場力反方向為電場強度方向，所以點電荷A、B在C處產生的電場強度方向從O指向C，故C錯誤；D．由牛頓第二定律有結合A選項可得粒子在C處繞O做勻速圓周運動的速率為故D正確。故選D。3．如圖所示，在原點O和x軸負半軸上坐標為-x1處分別固定兩點電荷Q1、Q2（兩點電荷的電荷量和電性均未知）。一帶負電的試探電荷從坐標為x2處以一定的初速度沿x軸正方向運動，其電勢能的變化情況已在圖中繪出，圖線與x軸交點的橫坐標為x3，圖線最高點對應的橫坐標為x4，不計試探電荷受到的重力，則下列判斷正確的是（）A．點電荷Q1帶負電B．x2～x3之間的電場強度沿x軸負方向C．試探電荷在x3～x4之間受到的電場力沿x軸正方向D．兩點電荷Q1、Q2電荷量的比值為【答案】D【解析】BC．試探電荷在x2~x4之間電勢能增大，說明試探電荷受到的電場力對試探電荷做負功，所以試探電荷所受電場力沿x軸負方向，電場強度的方向沿x軸正方向，故BC錯誤；A．由電場的分布特點，0~x4場強方向沿x軸正方向，x4之后場強沿x軸負方向，說明點電荷Q1帶正電，點電荷Q2帶負電，故A錯誤；D．由題圖可知，x4處的電場強度為零，則解得故D正確。故選D。4．如圖所示，在水平向右的勻強電場中，質量為的帶電小球，以初速度從點豎直向上運動，通過點時，速度大小為，方向與電場方向相反，則小球從運動到的過程中，速度大小的最小值為（）A． B． C． D．0【答案】A【解析】帶電小球在電場中做勻變速曲線運動，豎直方向受重力做勻減速運動，水平方向受電場力做勻加速運動，由運動學公式有可得合成電場力和重力，設等效重力與豎直方向的夾角為，如圖所示故有則有當小球做類斜上拋運動到等效最高點時，速度最小，則有故選A。5．如圖，平行金屬板中帶電質點P原處于靜止狀態，不考慮電流表和電壓表對電路的影響，選地面的電勢為零，當滑動變阻器R4的滑片向b端移動時，電壓表、電流表的示數變化量分別為和，下列說法正確的是（）A．電壓表讀數增大 B．帶電質點向上運動C．電源的效率變高 D．不變【答案】D【解析】A．滑動變阻器R4的滑片向b端移動時，接入電路的阻值減小，外電路總電阻減小，根據閉合電路歐姆定律可知，干路電流增大，路端電壓減小，由于通過的電流增大，兩端電壓增大，則并聯部分的電壓減小，即電壓表讀數減小，故A錯誤；B．平行金屬板間電壓減小，根據可知平行金屬板間的場強減小，帶電質點P受到的電場力減小，則帶電質點P將向下運動，故B錯誤；C．電源的效率為由于路端電壓減小，所以電源的效率變低，故C錯誤；D．電流表示數即干路電流為I，電壓表示數為U，由閉合電路歐姆定律得則有可知不變，故D正確。故選D。6．如圖所示，三根絕緣長直通電導線中的電流大小相等，a導線放置在x軸上，電流方向沿x軸正方向，b導線平行于x軸放置，且過（0，l，0）點，c導線放置在z軸上，電流方向沿z軸正方向。已知通電長直導線周圍任一點的磁感應強度大小與電流大小成正比，與該點到導線的距離成反比，b導線在點P（0，，）（圖中未畫出）處的磁感應強度大小為B，則P點處的磁感應強度大小為（）A．B B．2B C．B D．B【答案】B【解析】沿x軸正向看電流極磁場方向如圖，由題意可知，ab兩導線在P點的磁場均為兩磁場的合磁場為方向沿y軸負向；沿z軸方向的電流c在P點的磁場為方向沿x軸負向，則合磁場為故選B。7．下雨時，在空氣阻力的影響下，雨滴到達地面附近時，可視為勻速運動，某次下小雨時小明同學打著半徑為0.5m的雨傘，假設傘面水平，雨水的平均密度為0.5，雨滴下落的速度為2，雨滴打在傘上后不反彈，且在短時間內滑下雨傘，由于下雨，因此小明增加撐雨傘的力約為（）A．0.16N B．1.6N C．16N D．160N【答案】B【解析】設時間t內，落到雨傘上雨水的質量為m，根據動量定理有又解得代入數值解得故選B。二、多項選擇題（本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題列出的四個選項中，有多項符合題目要求。全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分）8．如圖所示，一輕桿兩端分別固定a、b兩個半徑相等的光滑金屬球，a球質量大于b球質量，整個裝置放在光滑的水平面上，設b球離地高度為h，將此裝置從圖示位置由靜止釋放，則下列判斷正確的是（）A．在b球落地前的整個過程中，輕桿對b球做的總功為零B．在b球落地前瞬間，b球的速度大小為C．在b球落地前的整個過程中，輕桿對b的沖量豎直向上D．在b球落地前的整個過程中，a、b及輕桿系統，動量守恒，機械能守恒【答案】ABC【解析】D．在b球落地前的整個過程中，b豎直方向有加速度，系統豎直方向的合外力不為零，而水平方向不受外力，所以系統的合外力不為零，系統的動量不守恒。由于只有重力做功，所以系統的機械能守恒，故D錯誤；A．設桿對a球做功W1，對b球做功W2，系統機械能守恒，則除了重力之外的力的功必定為零，即W1+W2=0對a球，由動能定理可知W1=0故W2=0故A正確；B．對兩球及桿系統，根據系統水平方向動量守恒知，系統初始動量為零，則在b球落地前瞬間，a球的速度必定為零，根據系統的機械能守恒得解得b球的速度大小為故B正確；C．對b球，水平方向上動量變化為零，由動量定理可知，桿對b球的水平沖量為零。在豎直方向上，根據系統機械能守恒可知，b落地時速度與只在重力作用下的速度一樣，如圖所示圖像中斜線為b球自由落體運動的圖線，曲線為b球豎直方向的運動圖線，在豎直方向上運動的位移與落地速度相同，對比可知b球落地所用時間相對自由落體運動的時間要長，由動量定理可知桿對b球的豎直方向的沖量必定不為零，且沖量方向向上，所以桿對b球的水平和豎直沖量可知，桿對b球的沖量不為零，且方向豎直向上，故C正確。故選ABC。9．如圖所示，質量的圓環套在光滑的水平軌道上，質量的小球通過長的輕繩與圓環連接。現將細繩拉直，且與平行，小球以豎直向下的初速度開始運動，已知重力加速度。則（）A．運動過程中，小球和圓環滿足水平方向動量守恒B．在運動過程中，小球能繞圓環做完整的圓周運動C．小球通過最低點時，小球的速度大小為D．從小球開始運動到小球運動到最高點這段時間內，圓環向左運動的位移大小為0.3m【答案】AB【解析】A．分析小球和圓環組成的系統可知，水平方向上不受外力，所以系統水平方向動量守恒，A正確；C．從開始運動到小球運動到最低點時，圓環和小球的速度大小分別為和，由水平方向動量守恒可知由能量守恒可知代入數據解得小球的速度大小為所以C錯誤；B．若小球運動到最高點時，圓環和小球的速度大小分別為、，由水平方向動量守恒可知由能量守恒可知解得速度大小為小球相對圓環的速度恰好為所以小球可以繞圓環做完整的圓周運動，所以B正確；D．小球從開始到運動到最高點的過程中，圓環向右運動的位移所以D錯誤。故選AB。10．如圖所示，M、N是兩塊水平放置的平行金屬板，為定值電阻，和為可變電阻，開關S閉合。質量為m的帶正電荷的微粒從P點以水平速度射入金屬板間，沿曲線打在N板上的O點。若經下列調整后，微粒仍從P點以水平速度射入，則關于微粒打在N板上的位置說法正確的是（）A．斷開開關S，M極板稍微上移，粒子依然打在O點B．斷開開關S，N極板稍微下移，粒子打在O點右側C．保持開關S閉合，減小，粒子依然打在O點D．保持開關S閉合，增大，粒子打在O點右側【答案】AB【解析】AB．設兩板間的電壓為U，兩板間的距離為d，粒子的電荷量為q，微粒從P點以水平速度射入金屬板間，沿曲線打在N板上的O點，則根據牛頓第二定律可得加速度為方向垂直于板向下斷開開關，平行板帶電量不變，平行板間的電場強度為結合，，可得電場強度不變，故加速度不變，M極板稍微上移，不會影響離子的運動，故還打在O點；N極板稍微下移，粒子在豎直方向運動的位移增大，由可知運動時間增大，沿平行板方向運動的位移變大，粒子打在O點的右側，故AB正確；C．保持開關S閉合，由串并聯電壓關系可知，R0兩端的電壓為減小，U將增大，電容器兩端的電壓增大，粒子向下運動的加速度減小，由可知粒子運動時間變長，沿平行板方向運動的位移變大，故粒子打在O點右側，故C錯誤；D．保持開關S閉合，增大R2，不會影響電阻R0兩端的電壓，故粒子打在O點，故D錯誤。故選AB。三、非選擇題（本大題共5小題，共54分。第11題6分，第12題9分，第13題10分，第14題12分，第15題17分。其中13—15題解答時要求寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，若只有最后答案而無演算過程的不得分；有數值計算時，答案中必須明確寫出數值和單位。）11．某實驗小組的同學利用圖甲所示的裝置完成“驗證動量守恒定律”的實驗。實驗時先讓A球從斜槽上某一固定位置由靜止釋放，P點為A球落點的平均位置；再將半徑相同的B球放在水平軌道的末端，將A球仍從原位置由靜止釋放，M、N分別為A、B兩球碰撞后落點的平均位置。O點是水平軌道末端在記錄紙上的豎直投影，O、M、P、N位于同一水平直線上。(1)若小球A的質量為m1，小球B的質量為m2，為保證兩球碰撞后沿同一方向運動，則要求m1m2（填“>”“=”或“<”）；(2)小球釋放后落在復寫紙上會在白紙上留下印跡。多次實驗，白紙上留下多個印跡，如果用畫圓法確定小球的落點，圖乙中畫的三個圓最合理的是圓（填“a”“b”或“c”）；(3)本實驗中（填“必須”或“沒必要”）測量小球做平拋運動的高度；(4)若測得OP=s1，OM=s2，ON=s3，在誤差允許的范圍內，滿足關系式成立，則驗證了動量守恒定律；若滿足關系式成立，則說明碰撞為彈性碰撞。（均選用m1、m2、s1、s2、s3表示）【答案】(1)>(2)c(3)沒必要(4)/【解析】（1）為保證兩球碰撞后沿同一方向運動，入射小球的質量應大于被碰小球的質量，所以m1>m2（2）如果采用畫圓法確定小球的平均落點位置，應該讓所畫的圓盡可能地把大多數落點包進去，且圓的半徑最小，這樣所畫圓的圓心即為小球落點的平均位置，故圓c畫的最合理。（3）由于小球碰撞前后做自由落體運動的高度都相同，所以，小球做平拋運動的時間相同，等式兩邊的時間消去，所以沒必要測量小球做平拋運動的高度。（4）[1][2]設平拋運動的時間為t，則碰前A球的速度碰后的速度為被碰小球的速度為要驗證系統的動量守恒，需要驗證即驗證成立；要驗證碰撞為彈性碰撞，需要驗證聯立，化簡可得或12．某同學為研究小燈泡的伏安特性曲線，利用實驗室提供的器材進行實驗。器材如下：電池組（電動勢為E=3V，內阻為r=2Ω）；多用電表（可測電壓、電流和電阻）；電流表A（量程為0~0.3A，內阻極小）；電壓表V（量程為0~0.3V，內阻未知）；電阻箱R（阻值范圍為0~9999.9Ω）；滑動變阻器（阻值范圍為0~10Ω）；開關S，導線若干。實驗步驟如下：（1）用多用電表的歐姆擋測定電壓表V的內阻。若將選擇倍率的旋鈕撥至“×100Ω”擋，測量時指針如圖甲所示，則電壓表V的內阻為Ω。（2）將電壓表V（精確測量其內阻即為步驟（1）中所測數據）改裝成量程為0~3V的電壓表。具體操作為：將電阻箱R與電壓表V（填“串聯”或“并聯”），調節電阻箱R使其阻值為Ω。（3）利用如圖乙所示電路，測得多組數據，作出圖像（電壓表V的表盤沒有改變，示數為U；電流表A的示數為I）如圖丙所示。（4）將兩個完全相同的上述小燈泡串聯后連接到實驗所用電池組兩端，每個小燈泡消耗的電功率為W（保留3位有效數字）。【答案】1100串聯9900.00.260【解析】（1）用多用電表的歐姆擋測定電壓表V的內阻為（2）將電壓表V改裝成量程為0~3V的電壓表。具體操作為：將電阻箱R與電壓表V串聯得其中U是電壓表V的電壓，是電壓表V的內阻，電阻箱R的阻值為（4）將兩個完全相同的上述小燈泡串聯后連接到實驗所用電池組兩端，則其中聯立解得代入數據有將此關系畫在答圖7上交點坐標為（0.128V~0.132V），（0.198A~0.202A），故每個小燈泡消耗的電功率為13．某直流電動起重機裝置如圖所示。已知電源電動勢為8V，電源內阻，電阻，當重物質量很大時，閉合開關S，電動機未能將重物提升，且轉軸與繩間不打滑，此時理想電壓表的示數為7V；當重物質量時，閉合開關S，電動機最后以穩定速度勻速提升重物，此時電動機消耗功率最大（不計摩擦，g取）求：(1)電動機的內阻；(2)重物勻速上升時流過電動機的電流大小及最大功率；(3)重物勻速上升的速度大小v。【答案】(1)(2)0.8A，3.2W(3)1.28m/s【解析】（1）根據閉合電路歐姆定律，可知解得此時電動機不轉動，可看成純阻電路，根據歐姆定律又因聯立解得（2）根據能量關系，對電動機，有根據數學知識可得當時，電動機功率有極大值，且為（3）對電動機根據功率關系解得14．如圖所示，電荷量為Q的正點電荷固定于O點，傾角的絕緣斜面體固定在水平面上，質量為m的光滑帶電小球（可視為點電荷）放在斜面上的A點時處于靜止。OA連線水平，長度為L，B、C為斜面上兩點，，OB垂直于斜面。已知靜電力常量為k，重力加速度為g。（1）求小球所帶電荷量的大小q；（2）若在A點給小球一個沿斜面向下的初速度。①求小球運動到C點時的動能。②已知在電荷量為Q的正點電荷電場中，一個電荷量為q的正點電荷從無窮遠移到距離Q為r處克服電場力做功為，求小球經過B點的動能。【答案】（1）；（2）①；②【解析】（1）小球在斜面上的A點靜止，根據平衡條件，有解得（2）①由幾何關系得由題意OA=OC可得小球從A運動