2018-2019学年北京市东城区高二上学期期末考试物理试题 解析版 19页

‎2019北京东城高二（上）期末 物 理 本试卷分第I卷(选择题)和第11卷(非选择题)两部分，共100分。考试时长100分钟。考生务必将答案写在答题卡上，在试卷上作答无效。‎ 第I卷(选择题，共45分)‎ 一、单项选择题(本题共15小题，每小题3分，共45分。每小题只有一个选项符合题意)‎ ‎1.在国际单位制中，磁感应强度的单位是 A. 安培 B. 库仑 C. 特斯拉 D. 韦伯 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 在国际单位制中，安培电流单位，选项A错误；‎ B. 在国际单位制中，库仑是电量单位，选项B错误；‎ C. 在国际单位制中，特斯拉是磁感应强度的单位，选项C正确；‎ D. 在国际单位制中，韦伯是磁通量的单位，选项D错误。‎ ‎2.在第23届冬奥会闭幕式上“北京八分钟”的表演中,轮滑演员在舞台上滑出漂亮的曲线轨迹(如图所示)。在此过程中轮滑演员的 ‎ ‎ A. 速度始终保持不变 B. 运动状态始终保持不变 C. 速度方向沿曲线上各点的切线方向 D. 所受合力方向始终与速度方向一致 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AB.‎ 轮滑演员做曲线运动，运动状态不断变化，是改变的，在某点的速度方向改变，速度不断变化，故AB错误；‎ C.做能曲线运动的物体速度方向沿曲线上各点的切线方向，故C正确；‎ D.轮滑演员所受合力方向始终与速度方向不在一条直线上，故D错误。‎ ‎3.匀速圆周运动是圆周运动中最为简单的一种运动形式。走时准确的钟表指针尖端的运动可以视为匀速圆周运动。下列钟表均走时准确。钟表的时针尖端在运动过程中保持不变的物理量是 A. 周期 B. 线速度 C. 加速度 D. 向心力 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A.匀速圆周运动过程中，周期恒定不变，选项A正确；‎ B.匀速圆周运动过程中，线速度大小不变，方向改变，选项B错误；‎ C.匀速圆周运动过程中，加速度不变，方向始终指向圆心不断变化，选项C错误；‎ D.匀速圆周运动过程中，向心力大小不变，方向始终指向圆心不断变化，选项D错误。‎ ‎4.匀速圆周运动是圆周运动中最为简单的一种运动形式。走时准确的钟表指针尖端的运动可以视为匀速圆周运动。下列钟表均走时准确。钟表的分针与时针的角速度之比为 A. 12:1 B. 1:‎12 ‎C. 60:1 D. 1:60‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】分针、时针的周期分别为1h、12h，则周期比为 根据得角速度之比为 A. 12:1，与结论相符，选项A正确；‎ B. 1:12，与结论不相符，选项B错误；‎ C. 60:1，与结论不相符，选项C错误；‎ D. 1:60，与结论不相符，选项D错误。‎ ‎5.‎ 匀速圆周周运动是圆周运动中最为简单的一种运动形式。走时准确的钟表指针尖端的运动可以视为匀速圆周运动。下列钟表均走时准确。一只闹钟的秒针尖端的线速度大小为3×10‎-3 m/s，另一只手表的秒针尖端的线速度大小为8×10‎-4m/s，则闹钟的秒针与手表的秒针的长度之比为 A. 15:4 B. 4:‎15 ‎C. 8:3 D. 3:8‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】两表的秒针周期相同，故两表秒针的角速度之比为1：1；公式v=ωr，闹钟的秒针与手表的秒针的长度之比为：‎ ‎；‎ A. 15:4，与结论相符，选项A正确；‎ B. 4:15，与结论不相符，选项B错误；‎ C. 8:3，与结论不相符，选项C错误；‎ D. 3:8，与结论不相符，选项D错误。‎ ‎6.地球和火星绕太阳的公转可视为匀速圆周运动。下表给出了地球和火星的质量、半径、绕太阳公转的轨道半径等信息。忽略行星自转影响。火星和地球相比，下列说法正确的是 A. 火星的公转周期较小 B. 火星的向心加速度较小 C. 火星的运行速度较大 D. 火星的第一字宙速度较大 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB.火星和地球均绕太阳做圆周运动，根据 得：‎ ‎ ，，‎ 火星的轨道半径较大，则周期较大，向心加速度较小，故A错误，B正确；‎ C.根据 得：‎ ‎，‎ 由于火星的轨道半径较大，则火星运行速度较小，故C错误；‎ D.根据 得，第一宇宙速度 火星质量和半径的比值较小，则火星的第一宇宙速度较小，故D错误。‎ ‎7.如图所示，运动员挥拍将质量为m的网球击出，如果网球被拍子击打前、后瞬间速度的大小分别为v1、v2，v1与v2方向相反，且v2＞v1。重力影响可忽略，则此过程中拍子对网球作用力的冲量为（ ）‎ A. 大小为m(v2＋v1)，方向与v1方向相同 B. 大小为m(v2－v1)，方向与v1方向相同 C. 大小为m(v2－v1)，方向与v2方向相同 D. 大小为m(v2＋v1)，方向与v2方向相同 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 设击打前球的速度方向为正，则击打后的速度为负，则前后的动量分别为mv1和-mv2；由动量定理可得：合外力的冲量I=-mv2-mv1=-m（v2+v1），即冲量的大小为m（v2+v1‎ ‎），负号表示冲量与正方向相反，即与v2方向相同；故选D．‎ ‎8.为了安全起见，电影特技演员从高处跳下时往往会落在很厚的空气垫上。某次表演时，特技演员从‎5米高处自由落下，竖直落在空气垫上，经过0.4s静止下来。则在此过程中他受到的空气垫施加的平均作用力约为其自身重力的 A. 1倍 B. 1.5倍 C. 2.5倍 D. 3. 5倍 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】设运动员从h处下落，刚触空气垫的速度为v，则：‎ v2=2gh 所以：‎ 与空气垫接触后运动员受到两个力的作用，以向下为正，由动量定理：‎ mgt-Ft=0-mv 解得：‎ F=3.5mg。‎ A. 1倍，与结论不相符，选项A错误；‎ B. 1.5倍，与结论不相符，选项B错误；‎ C. 2.5倍，与结论不相符，选项C错误；‎ D. 3. 5倍，与结论相符，选项D正确。‎ ‎9.将静置在地面上，质量为M（含燃料）的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对地面的速度v0竖直向下喷出质量为m的炽热气体。忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】火箭模型在极短时间点火，设火箭模型获得速度为v，据动量守恒定律有 ‎0=（M－m）v－mv0‎ 得 A. ，与结论不相符，选项A不符合题意；‎ B. ，与结论不相符，选项B不符合题意；‎ C. ，与结论不相符，选项C不符合题意；‎ D. ，与结论相符，选项D符合题意；‎ ‎10.如图所示，在光滑水平面上有一质量为m的小物块与左端固定的轻质弹簧相连，构成一个水平弹簧振子。弹簧处于原长时小物块位于O点。现使小物块在M、N两点间沿光滑水平面做简谐运动，在此过程中 A. 小物块运动到M点时回复力与位移方向相同 B. 小物块每次运动到N点时的加速度一定相同 C. 小物块从O点向M点运动过程中做加速运动 D. 小物块从O点向N点运动过程中机械能增加 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A.根据F=-kx可知小物块运动到M点时回复力与位移方向相反，故A错误；‎ B.根据可知小物块每次运动到N点时的位移相同，则加速度一定相同，故B正确；‎ C.小物块从O点向M点运动过程中加速度方向与速度方向相反，做减速运动，故C错误；‎ D.小物块从O点向N点运动过程中弹簧弹力对小物块做负功，小物块的机械能减小，故D错误。‎ ‎11.如图所示为做简谐运动物体的振动图像。由图可知 A. 0~0.5s时间内，物体的加速度从零变为正向最大 B. 0.5s~1.0s时间内，物体所受回复力从零变为正向最大 C. 1.0s~1.5s时间内，物体的速度从零变为正向最大 D. 1. 5 s~2. 0s时间内，物体的动量从从零变为正向最大 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A.0～0.5s时间内，物体位移x从零变为正向最大，根据牛顿第二定律可得：‎ 可得加速度从零变为负向最大，故A错误；‎ B.0.5s～1.0s时间内，物体所受回复力从负向最大变为零，故B错误；‎ C.1.0s～1.5s时间内，物体的速度从负向最大变为零，故C错误；‎ D.1.5s～2.0s时间内，物体的速度从零变为正向最大，根据P=mv可知物体的动量从零变为正向最大，故D正确。‎ ‎12.一列简谐横波沿x轴传播，某时刻的波形如图所示，质点a、b均处于平衡位置，质点a正向上运动。则下列说法正确的是 A. 波沿x 轴负方向传播 B. 该时刻质点b正向上运动 C. 该时刻质点a、b的速度相同 D. 质点a、b的振动周期相同 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由于a点向上运动，因此波向x 轴正方向传播，A错误；‎ B．波向右传播，此时质点b向下运动，B错误；‎ C．此时a、b两点速度大小相等，但方向相反，因此C错误；‎ D．质点a、b两点的振动周期都等于波向前传播的周期，因此振动周期相等，D正确。‎ ‎13.如图所示，一列简谐横波向右传播，质点a和b的平衡位置相距‎0.5m。某时刻质点a运动到波峰位置时，质点b刚好处于平衡位置向上运动。这列波的波长可能是 A. m B. m C. ‎2m D. ‎‎3m ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】据题质点a运动到波峰位置时，质点b刚好处于平衡位置向上运动，则ab间距离与波长的关系为：‎ ‎，n=0，1，2，3…‎ 则得 当n=0时，λ=‎2m；‎ 当n=1时，λ=‎0.4m；‎ 当n=2时，λ=m；‎ A. m，与结论不相符，选项A错误；‎ B. m，与结论不相符，选项B错误；‎ C. ‎2m，与结论相符，选项C正确；‎ D. ‎3m，与结论不相符，选项D错误。‎ ‎14.下图是阴极射线管的示意图，阴极射线管的两个电极接到高压电源时，阴极会发射电子。电子在电场中沿直线飞向阳极形成电子束。将条形磁铁的磁极靠近阴极射线管时，电子束发生偏转；将条形磁铁撤去，电子束不再发生偏转。上述实验现象能说明 A. 电子束周围存在电场 B. 电流是电荷定向运动形成的 C. 磁场对静止电荷没有力的作用 D. 磁场对运动电荷有力的作用 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 明确题意，知道射线管放置在磁场内，故说明运动电荷在磁场中受到的磁场力的作用。‎ ‎【详解】将条形磁铁的磁极靠近阴极射线管时，电子束发生偏转；将条形磁铁撤去，电子束不再发生偏转，说明运动电荷在磁场中受到的磁场力的作用，故本题选D。‎ ‎【点睛】本题考查对实验现象的分析能力。‎ ‎15.利用如图所示的天平可以测定磁感应强度。天平的右臂下悬挂有一个N匝矩形线圈，线圈宽度为l，线圈下端在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面。当线圈中通有顺时针方向的电流I时，在天平左右两边分别加上质量为，m1、m2的祛码，天平平衡。当线圈中通有逆时针方向的电流I时，天平右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡，由此可知，磁感应强度 A. 方向垂直纸面向里，大小为 B. 方向垂直纸面向外，大小为 C. 方向垂直纸而向里，大小为 D. 方向垂直纸面向外，大小为 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】先判断磁场的方向：当B的方向垂直纸面向里，开始线圈所受安培力的方向向向下，电流方向相反，则安培力方向反向，变为竖直向上，相当于右边少了两倍的安培力大小，所以右边应加砝码；故磁场方向垂直纸面向里； 再考虑磁感应强度的大小：根据平衡条件，有：‎ mg=2NBIL，‎ 所以 ‎。‎ A. 方向垂直纸面向里，大小为，与结论相符，选项A正确；‎ B. 方向垂直纸面向外，大小为，与结论不相符，选项B错误；‎ C. 方向垂直纸而向里，大小为，与结论不相符，选项C错误；‎ D. 方向垂直纸面向外，大小为，与结论不相符，选项D错误。‎ 第II卷(非选择题，共55分)‎ 二、填空题(本题共2小题，共16分)‎ ‎16.利用如图所示装置，通过半径相同的两小球的碰撞来验证动量守恒定律。图中AB是斜槽,BC是水平槽，斜槽与水平槽之间平滑连接。图中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影。实验时，先让球1从斜槽轨道上的某位置由静止开始滚下，落到位于水平地面的一记录纸上，留下痕迹，多次重复上述操作，找到其平均落点的位置P，测得平抛射程为OP。再把球2放在水平槽末端的位置，让球1仍从原位置由静止开始滚下，与球2碰撞后，两球分别在记录纸上留下落点痕迹，多次重复上述操作，分别找到球1和球2相撞后的平均落点M、N，测得平抛射程分别为OM和ON。测得球1的质量为m1，球2的质量为m2.‎ ‎(1)实验中必须满足的条件是____________。‎ A.斜槽轨道尽量光滑以减小误差 B.斜槽轨道末端的切线水平 C.球1每次从轨道的同一位置由静止滚下 D.两小球的质量相等 ‎(2)若所测物理量满足表达式________时，可以说明两球在碰撞过程中动量守恒。‎ ‎(3)若所测物理量满足表达式________时，可以说明两球的碰撞为弹性碰撞。‎ ‎(4)实验时尽管没有测量两小球碰撞前后的速度，也同样可以验证动量是否守恒，其原因是:____________________。‎ ‎【答案】 (1). BC (2). m1·OP=m1·OM+m2·ON (3). OP+OM=ON (4). 两小球碰撞前后均做平抛运动，下落高度相同，运动时间相同，水平射程与平抛初速度成正比，可以用水平射程替代水平速度 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1].A、“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，只要离开轨道后做平抛运动，对斜槽是否光滑没有要求，故A错误；要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，故B正确；要保证碰撞前的速度相同，所以入射球1每次都要从同一高度由静止滚下，故C正确；为了使小球碰后不被反弹，要求入射小球1的质量大于被碰小球2的质量，故D错误；故选BC。‎ ‎(2)[2].小球离开轨道后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相同，它们在空中的运动时间t相等，它们的水平位移x与其初速度成正比，可以用小球的水平位移代替小球的初速度，若两球相碰前后的动量守恒，则 m1v0=m1v1+m2v2，‎ 又OP=v0t，OM=v1t，ON=v2t，‎ 代入得：‎ m1∙OP=m1∙OM+m2∙ON ‎(3)[3].若碰撞是弹性碰撞，则机械能守恒，由机械能守恒定律得：‎ 将OP=v0t，OM=v1t，ON=v2t代入得：‎ m1OP2=m1OM2+m2ON2；‎ 与m1OP=m1OM+m2ON联立可得：‎ OP+OM=ON ‎(4)[4].由于两球从同一高度下落，故下落时间相同，所以水平向速度之比等于两物体水平方向位移之比，可以用球的水平位移代替其水平速度。‎ ‎17.利用如图1所示的装置做“用单摆测重力加速度”的实验。‎ ‎(1)实验室有如下器材可供选用：‎ A.长约‎1 m的细线 B.长约‎1 m的橡皮绳 C.直径约2 cm的均匀铁球 D.直径约5 cm的均匀木球 E.秒表 F.时钟 G.10分度的游标卡尺 H.最小刻度为毫米的米尺 用了游标卡尺和米尺后，还需要从上述器材中选择__________(填写器材前面的字母)。‎ ‎(2)用10分度的游标卡尺测量小球的直径d，测量的示数如图2所示，读出小球直径的值为_________ mm。‎ ‎(3)将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上，将其上端固定，下端自由下垂。用米尺测量摆线长度为l。小球在竖直平面内小角度平稳摆动后，测得小球完成n次全振动的总时间为t请写出重力加速度的表达式g= ______。(用l,d,n,t表示)‎ ‎(4)正确操作后，根据多次测量数据计算出实验所在处的重力加速度值，比较后发现：此值比北京的重力加速度值略小，则实验所在处的地理位置与北京的主要不同点可能是_________________________(写出一条即可)。‎ ‎【答案】 (1). ACE (2). 17.6 (3). (4). 实验所在处比北京纬度低或海拔高(其他答案合理也可)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1].摆线长度不能伸长，所以摆线选择长约1m的细丝，摆球选择质量大体积小的球，所以选择直径约2cm的均匀铁球，实验中需要用秒表测量单摆摆动的时间，从而得出周期，故选ACE。‎ ‎(2)[2].游标卡尺的主尺读数为17mm，游标读数为0.1×6mm=0.6mm，则小球直径为17.6mm。‎ ‎(3)[3].单摆的摆长 ‎，‎ 单摆的周期 ‎，‎ 根据得：‎ ‎(4)[4].多次测量数据计算出实验所在处的重力加速度值比北京的重力加速度值略小，可能实验所在处纬度低或海拔比较高。‎ 三、论述计算题(本题共4小题，共39分。解答时应画出必要的受力图，写出必要的文字说明和原始方程。只写出最后答案不能得分。有数值计算的题，答案中要明确写出数值和单位)‎ ‎18.将一个小球从某高处以3 m/s的初速度水平抛出，测得小球落地点到抛出点的水平距离为 ‎1.2m。小球运动中所受空气阻力可以忽略不计，取g=10m/s2。求：‎ ‎(1)小球在空中运动的时间；‎ ‎(2)抛出点距地面的高度；‎ ‎(3)有同学认为，“如果以某一适当的初速度将小球水平抛出，可以使它沿竖直方向落到水平地而上。”请你说明他的观点是否正确，并写出你的理由。‎ ‎【答案】(1) 0.4 s(2) 0.8m (3)他的观点不正确。因为小球在空中运动过程中始终存在水平方向分速度，其合速度不可能沿竖直方向 ‎【解析】‎ ‎【详解】设小球在空中运动时间为t，抛出点距地面高度为h ‎(1)根据小球在水平方向的匀速直线运动，有 t=‎ 解得 t==0.4 s ‎(2)根据小球在竖直方向的自由落体运动，有h=gt2‎ 解得 h=0.8m ‎(3)他的观点不正确。因为小球在空中运动过程中始终存在水平方向分速度，其合速度不可能沿竖直方向。‎ ‎19.某颗人造地球卫星在距地面高度为h的圆形轨道上绕地球做匀速圆周运动。已知地球半径为R，地而表面附近的重力加速度为g。请你推导该卫星：‎ ‎(1)运行速度的表达式;‎ ‎(2)运行周期的表达式。‎ ‎【答案】(1) (2)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)设地球质量为M，卫星质量为m，卫星绕地球运行的轨道半径为r 根据万有引力定律和牛顿第二定律 在地球表面附近的物体 由已知条件知 r=R+h 联立可得 ‎(2)由周期公式 可得 ‎20.如图所示，半径为0. 5m的光滑细圆管轨道竖直固定，底端分别与两侧的直轨道相切。物块A以v0=6m/s的速度进入圆轨道，滑过最高点P再沿圆轨道滑出，之后与静止于直轨道上Q处的物块B碰撞；A、B碰撞时间极短，碰撞后二者粘在一起。已知Q点左侧轨道均光滑，Q点右侧轨道与两物块间的动摩擦因数均为μ=0.1。物块AB的质量均为1kg,且均可视为质点。取g=10m/s2。求：‎ ‎(1)物块A经过P点时的速度大小；‎ ‎(2)物块A经过P点时受到的弹力大小和方向；‎ ‎(3)在碰撞后，物块A、B最终停止运动处距Q点的距离。‎ ‎【答案】(1)4m/s (2) 22N；方向竖直向下 (3)45m ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)物块A进入圆轨道到达P点的过程中，根据动能定理 ‎-2mgR=m-m 代入数据解得 vp=4m/s ‎(2)物块A经过P点时，根据牛顿第二定律 FN+mg=m 代入数据解得弹力大小 FN=22N 方向竖直向下 ‎(3)物块A与物块B碰撞前，物块A的速度大小vA=v0=6m/s 两物块在碰撞过程中，根据动量守恒定律 mAv0=(mA+mB)v 两物块碰撞后一起向右滑动 由动能定理 ‎-μ(mA+mB)gs=0-(mA+mB)v2‎ 解得 s=4.5m ‎21.质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。如图所示为一种质谱仪的原理示意图。带电粒子从容器A下方的小孔飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为零，然后沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上。忽略重力的影响。‎ ‎ ‎ ‎(1)若电荷量为+q、质量为m的粒子，由容器A进入质谱仪，最后打在底片上某处，求粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R。‎ ‎(2)若有某种元素的两种同位素的原子核由容器A进入质谱仪，在磁场中运动轨迹的直径之比为d1:d2，求它们的质量之比。‎ ‎(3)若将图中的匀强磁场替换为水平向左的匀强电场，(2)中两种同位素的原子核由容器A进入质谱仪，是否会打在底片上? 是否会被分离成两股粒子束? 请通过计算说明你的观点。‎ ‎【答案】(1)(2):(3) 两种同位素的原子核不会打在底片上，也不会被分离成两股粒子束 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)粒子在电场中加速，根据动能定理，有 qU=mv2‎ 粒子在磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，有 qvB=m 解得 ‎(2)由(1)中结论可得 ‎(3)粒子在加速电场中，根据动能定理有 qU=mv2‎ 粒子在偏转电场中，垂直电场方向做匀速直线运动 x=vt 沿电场方向做匀加速直线运动 解得 因此两种同位素的原子核不会打在底片上，也不会被分离成两股粒子束。‎ ‎ ‎