北京市顺义区2020学年高二物理上学期期末考试试题（含解析） 15页

北京市顺义区2020学年高二物理上学期期末考试试题（含解析） ‎ 一．单项选择题。‎ ‎1.下列物理量中，属于矢量的是（　　）‎ A. 时间 B. 动能 C. 功 D. 安培力 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】时间、动能和功只有大小没有方向，都是标量，故ABC错误．安培力既有大小又有方向，是矢量，故D正确.‎ ‎2.两颗人造地球卫星，都绕地球作匀速圆周运动，它们的质量相等，轨道半径之比，则它们的速度大小之比等于（　　）‎ A. 2：1 B. ：‎1 ‎C. 1：2 D. 4：1‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M，则有：Gm得：v，轨道半径之比为：；则它们的速度大小之比为：．故ACD错误，B正确；‎ ‎3.物体沿光滑斜面下滑，在此过程中 A. 斜面对物体的弹力做功为零 B. 斜面对物体的弹力的冲量为零 C. 物体动能的增量等于重力的功 D. 物体的动量的增量等于重力的冲量 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A.‎ 物体沿斜面下滑时弹力方向与物体位移方向垂直，斜面对物体的弹力不做功，故选项A符合题意；‎ B.斜面对物体的弹力的冲量：‎ 所以斜面对物体的弹力的冲量不为零，故选项B不符合题意；‎ C.由动能定理可知，物体动能的增量等于合外力的功，等于重力对物体所做的功，故选项C符合题意；‎ D.根据动量定理可知物体动量的增量等于合外力的冲量，不等于重力的冲量，故选项D不符合题意．‎ ‎4.下列说法正确的是（　　）‎ A. 平抛运动是匀变速曲线运动 B. 匀速圆周运动是加速度不变的运动 C. 一对相互作用力做功一定是等大且正负号相反 D. 当物体做曲线运动时，所受的合外力做功一定不为零 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】平抛运动的加速度等于重力加速度g，保持不变，则平抛运动是匀变速曲线运动，故A正确；匀速圆周运动的加速度方向始终指向圆心，方向改变，故B错误．一对相互作用力，其大小一定相等，方向相反，但其对应的位移不一定相等，所以其做功不一定是等大正负号相反，故C错误；当物体做曲线运动时，所受合外力一定不为零，但合外力做功不一定不为零，例如匀速圆周运动合外力就不做功．故D错误.‎ ‎5.如图所示，矩形线框abcd的ad和bc的中点M、N之间连接一电压表，整个装置处于足够大的匀强磁场中，磁场的方向与线框平面垂直，当线框向右匀速平动时，以下说法正确的是（　　）‎ A. MN这段导体做切割磁力线运动，MN间有电势差 B. 穿过线框的磁通量不变化，MN间无感应电动势 C. MN间无电势差，所以电压表无示数 D. 因无电流通过电压表，所以电压表无示数 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】MN切割磁感线，所以MN产生感应电动势，MN间有电势差，故A正确、B错误；穿过线框的磁通量不变化，所以无感应电流，因此电压表无读数，故C错误，D正确．‎ ‎6.如图所示，在匀速转动的水平盘上，沿半径方向放着用细线相连的质量相等的两个物体A和B，它们与盘间的动摩擦因数相同，当盘转动到两个物体刚好还未发生滑动时，烧断细线，则两个物体的运动情况是（　　）‎ A. 两物体均沿切线方向滑动 B. 两物体仍随圆盘一起做圆周运动，不发生滑动 C. 两物体均沿半径方向滑动，离圆盘圆心越来越远 D. 物体B仍随圆盘一起做匀速圆周运动，物体A发生滑动，离圆盘圆心越来越远 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】当圆盘转速加快到两物体刚要发生滑动时，A 物体靠细线的拉力与圆盘的最大静摩擦力的合力提供向心力做匀速圆周运动，所以烧断细线后，A所受最大静摩擦力不足以提供其做圆周运动所需要的向心力，A要发生相对滑动，离圆盘圆心越来越远，但是B所需要的向心力小于B的最大静摩擦力，所以B仍保持相对圆盘静止状态，故ABC错误，D正确．‎ ‎7.甲、乙两物体分别在恒力F1和F2的作用下沿同一直线运动，它们的动量随时间的变化关系如图所示，设甲在t1时间内所受的冲量为I1，乙在t2时间内所受的冲量为I2，则下列F、Ⅰ的关系正确的是（　　）‎ A. F1＜F2，Ⅰ1＜Ⅰ2 B. F1＞F2，Ⅰ1＞Ⅰ2‎ C. F1＞F2，Ⅰ1＝Ⅰ2 D. F1＝F2，Ⅰ1＝Ⅰ2‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】由图象可知，甲乙两物体动量变化量的大小相等，根据动量定理知，冲量的大小相等，即I1＝I2，根据I＝Ft知，冲量的大小相等，作用时间长的力较小，可知F1＞F2．故C正确，ABD错误．‎ ‎8.在高度为h的同一位置向水平方向同时抛出两个小球A和B，若A球的初速度vA大于B球的初速度vB，则下列说法中不正确的是（　　）‎ A. A比B先落地 B. 在飞行过程中的任一段时间内，A的水平位移总是大于B的水平位移 C. 若两球在飞行中遇到一堵竖直墙，A击中墙的高度大于B击中墙的高度 D. 在空中飞行的任意时刻，A总在B的水平正前方，且A的速率总是大于B的速率 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】两球都做平抛运动，由h得：t，则知平抛运动的运动时间是由竖直高度决定的，AB两个球的高度是相同的，所以它们的运动的时间也是相同的，同时落地，故A不正确；由于A球的初速度vA大于B球的初速度vB，所以由公式x＝v0t知，在飞行过程中的任一段时间内，A球的水平位移总是大于B球的水平位移，故B正确；遇到墙时，AB两球的水平位移是相同的，由于A球的初速度vA大于B球的初速度vB，所以A的运动时间要比B的运动时间短，再根据h，可知，A下落的距离小，所以A球击中墙的高度大于B球击中墙的高度，故C正确；AB两个球在竖直方向上的运动情况是一样的，竖直方向的速度的大小始终相同，但是A球的初速度vA大于B球的初速度vB，所以在空中飞行的任意时刻，A球总在B球的水平正前方，A球的速率总是大于B球的速率，故D正确；本题选不正确的，故选A.‎ ‎9.如图所示，在光滑水平面上有两块木块A和B，质量均为m，B的左侧固定一轻质弹簧．开始时B静止，A以初速度v0向右运动与弹簧接触，则在相互作用的过程中（　　）‎ A. 任意时刻，A、B系统的总动能恒定不变 B. 当弹簧恢复到原长时，A与B具有相同的速度 C. 当弹簧压缩到最短长度时，A与B具有相同的速度 D. 当弹簧压缩到最短时，系统弹性势能是A初始动能的 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A以v0速度向右运动与B发生无机械能损失的碰撞，根据能量守恒得弹簧的势能增大过程，A、B系统的总动能减小，故A错误；弹簧恢复原长时弹簧弹性势能为零，系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：mv0＝mvA+mvB，由能量守恒定律得：，解得：vA＝0，vB＝v0，故B 错误；当弹簧压缩到最短长度时，A与B具有相同的速度，系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：mv0＝2mv，由能量守恒定律得：EP，解得：vv0， ，故C正确，D错误；‎ ‎10.图甲是洛伦兹力演示仪．图乙是演示仪结构图，玻璃泡内充有稀薄的气体，由电子枪发射电子束，在电子束通过时能够显示电子的径迹．图丙是励磁线圈的原理图，两线圈之间产生近似匀强磁场，线圈中电流越大磁场越强，磁场的方向与两个线圈中心的连线平行．电子速度的大小和磁感应强度可以分别通过电子枪的加速电压和励磁线圈的电流来调节．若电子枪垂直磁场方向发射电子，给励磁线圈通电后，能看到电子束的径迹呈圆形．关于电子束的轨道半径，下列说法正确的是 A. 只增大电子枪的加速电压，轨道半径不变 B. 只增大电子枪的加速电压，轨道半径变小 C. 只增大励磁线圈中的电流，轨道半径不变 D. 只增大励磁线圈中的电流，轨道半径变小 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 电子在加速电场中加速，由动能定理有：eU=mv02；电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，有：eBv0=m，解得：；增大电子枪的加速电压，轨道半径变大，选项AB错误；增大励磁线圈中的电流，电流产生的磁场增强，可以使电子束的轨道半径变小．故C错误，D正确；故选D.‎ 二、填空题 ‎11.如图所示，竖直放置的长直导线通以恒定电流，有一矩形线框与导线处于同一平面内，让线框向右平动，线圈产生感应电流的方向是_____．‎ ‎【答案】顺时针方向 ‎【解析】‎ ‎【详解】电流的方向向上，由安培定则可知线框所在处的磁场的方向垂直于纸面向里，当线框向右运动时磁场减小，则穿过线框的磁通量减小，由楞次定律可知，线框内产生的感应电流沿顺时针方向．‎ ‎12.地球质量大约是月球质量的81倍，一飞行器在地球和月球之间，当地球对它的引力和月球对它的引力相等时，这飞行器距地心距离与距月心距离之比为_____．‎ ‎【答案】9：1‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】设月球质量为M，地球质量就为‎81M．飞行器距地心距离为r1，飞行器距月心距离为r2．由于地球对它的引力和月球对它的引力相等，根据万有引力定律得：，解得：．‎ ‎13.假设地球为一球体，地球绕地轴自转时，在其表面上有A、B两物体，θ1和θ2为已知，A、B两物体的角速度之比为ωA：ωB＝_____，线速度之比vA：vB＝_____．‎ ‎【答案】 (1). 1：1 (2). sinθ1：cosθ2‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）A．B两物体跟着地球转动时，在相同的时间内转动的角度相等，故角速度相同，ωA：ωB＝1：1；‎ ‎（2）令地球的半径为R，A物体做圆周运动的半径为RA＝R•sinθ1，B物体做圆周运动的半径为RB＝R•cosθ2，又因为线速度v＝r•ω，所以线速度之比为vA：vB＝sinθ1：cosθ2；‎ ‎14.在做研究平抛运动实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法．用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长为L＝‎1.25cm，小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度计算式为＝________(用L、g表示)，其值是______m/s．(取)‎ ‎【答案】（1），（2）‎0.7m/s ‎【解析】‎ ‎（1）小球的时间间隔为：，水平速度为；‎ 代入数值得；‎ ‎15.某同学把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的弹簧，如图所示．将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察物体的运动情况，进行必要的测量，验证物体间相互作用时动量守恒．‎ ‎（1）该同学还必须有的器材是_____；‎ ‎（2）需要直接测量的数据是_____；‎ ‎（3）用所得数据验证动量守恒的关系式是_____．‎ ‎【答案】 (1). 刻度尺、天平、铅垂线 (2). 两木块的质量m1、m2和两木块落地点分别到桌子两 侧边缘水平距离s1、s2 (3). m1s1＝m2s2‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】小球离开桌面后做平抛运动，取小球1的初速度方向为正方向，两小球质量和平抛初速度分别为：m1、m2，v1、v2，平抛运动的水平位移分别为s1、s2，平抛运动的时间为t．需要验证的方程：0=m1v1-m2v2，又 ， ，代入得到m1s1=m2s2，故需要测量两木块的质量m1和m2，两木块落地点到桌面边缘的水平距离s1，s2，需要的器材为刻度尺、天平、重锤线．‎ ‎（1）需要的实验器材有：天平、直尺、铅锤、木板、白纸、复写纸、图钉、细线等 ‎（2）需要直接测量的量为：两物块的质量m1．m2及它们对应的平抛射程s1．s2；‎ ‎（3）需要验证的表达式为：m1s1=m2s2．‎ 三、论述计算题，解题要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。‎ ‎16.如右图所示，水平放置的光滑的金属导轨M、N，平行地置于匀强磁场中，间距为d,磁场的磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直．金属棒ad的质量为m，放在导轨上且与导轨垂直．电源电动势为E，定值电阻为R，其余部分电阻不计，则当电键K闭合时．求：‎ ‎(1)通过ad棒的电流I；‎ ‎(2)ad棒受到的安培力F；‎ ‎(3)ad棒的加速度a．‎ ‎【答案】(1) (2)(3) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)根据欧姆定律得：‎ ‎(2)安培力：‎ 而：‎ 联立解得：‎ ‎(3)由牛顿第二定律得：‎ ‎17.如图甲所示是游乐场中过山车的实物图片，可将过山车的一部分运动简化为图乙的模型图，此模型中所有轨道都是光滑的，现使小车（视作质点）从左侧轨道距B点高h＝‎0.25m处（图中未标出）由静止开始向下运动，B点为圆轨道的最低点，小车进入圆轨道后，恰好能通过轨道的最高点A处，不计空气阻力，小车的质量m＝‎1.0kg，g取‎10m/s2．求：‎ ‎（1）小车通过B点时速度大小VB；‎ ‎（2）圆轨道的中径R的大小；‎ ‎（3）小车运动到圆轨道B点时对轨道的压力大小FB ‎【答案】（1）m/s（2）R=‎01m（3）60N ‎【解析】‎ ‎（1）由动能定理，有 ‎ 得m/s ‎（2）设小车经过A点时的速度为vA，根据牛顿第二定律有 得vA=‎ 依据机械能守恒定律，有 得 结合（1）可得 R=0.1m ‎（3）设轨道在最低点给小车的支持力为FB′，根据牛顿第二定律有 FB′−mg = ‎ 解得FB′=60N 由第牛顿三定律可知，球对轨道的作用力FB=60N 点睛：此题综合考察了牛顿第二定律的应用，机械能守恒定律以及圆周运动的规律；根据是搞清物理过程，挖掘隐含条件，例如：小车进入圆轨道后，恰好能通过轨道的最高点A处；选择合适的物理规律列式解答.‎ ‎18.下面是一个物理演示实验，它显示：图中自由下落的物体A和B经反弹后，B能上升到比初始位置高得多的地方，A是某种材料做成的实心球，质量m1＝‎0.28kg，在其顶部的凹抗中插着质量m2＝‎0.10kg的木根B，B只是松松地插在凹坑中，其下端与坑底之问有小空隙．将此装置从A下端离地板的高度H＝‎1.25m处由静止释放，实验中，A触地后在极短时间内反弹，且其速度大小不变；接着木棍B和球A作用后，木根B脱离球A开始上升，而球A 恰好停留在地板上，不计实心球的半径，重力加速度g取‎10m/s2，求：‎ ‎（1）球A落到地板时的速度；‎ ‎（2）木棍B脱离球A开始上升时的速度；‎ ‎（3）木棍B上升的高度．‎ ‎【答案】（1）球A落到地板时的速度是‎5m/s；（2）木棍B脱离球A开始上升时的速度是‎9m/s；（3）木棍B上升的高度是‎4.05m ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）球A落到地板时的速度为：‎ ‎（2）根据题意，A碰地板后，反弹速度的大小v1等于它下落到地板时速度的大小，即为：v1＝v0＝‎5m/s A刚反弹后，速度向上，立刻与下落的B碰撞，碰前B的速度为：v2＝v0＝‎5m/s 由题意，碰后A速度为零，以v2′表示B开始上升时的速度，取向上为正方向，根据动量守恒定律，有：m1v1﹣m2v2＝m2v2′，‎ 解得：v2′＝‎9m/s ‎（3）令h表示木棍B上升的高度，有：h4.05m．‎ ‎19.示波器的核心部件是示波管，其内部抽成真空，如下图是它内部结构的简化原理图．它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，炽热的金属丝可以连续发射电子，电子质量为m，电荷量为e，发射出的电子由静止经电压U1加速后，从金属板的小孔O射出，沿OO′进入偏转电场，经偏转电场后打在荧光屏上．偏转电场是由两个平行的相同金属极板M、N组成，已知极板的长度为l，两板间的距离为d，极板间电压为U2，偏转电场极板的右端到荧光屏的距离为L ‎．不计电子受到的重力和电子之间的相互作用．求：‎ ‎（1）电子从小孔O穿出时的速度大小v0；‎ ‎（2）电子离开偏转电场时沿垂直于板方向偏移的距离y；‎ ‎（3）电子打在荧光屏上的位置距离O′的距离Y；‎ ‎【答案】（1）电子从小孔O穿出时的速度大小；（2）电子离开偏转电场时沿垂直于板方向偏移的距离；（3）电子打在荧光屏上的位置距离O′的距离；‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）由动能定理：qU1‎ 解得：v0‎ ‎（2）电子进入偏转电场，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，设电子在偏转电场中运动的时间为t 水平方向：t 竖直方向：E 根据电场力计算公式：F＝Ee，‎ 加速度：a 联立解得：y ‎（3）打在荧光屏上时的偏移距离Y，如图所示 根据几何关系知 解得：Y ‎20.电动自行车是目前一种较为时尚的代步工具，某厂生产的一种电动自行车，设计质量（包括人）为m＝‎90kg，动力电源选用能量存储量为“36V、15Ah”（即输出电压恒为36V，工作电流与工作时间的乘积为15Ah）的蓄电池（不计内阻），所用电源的额定输出功率P电＝180W，由于电动机发热造成的损耗（其他损耗不计），自行车的效率为η＝80%，如果自行车在平直公路上行驶时所受阻力跟行驶速率和自行车对地面的压力的乘积成正比，即Ff＝kmgv，其中g取‎10m/s2，k＝5.0×10﹣3s•m﹣1．求：‎ ‎（1）该自行车保持额定功率行驶的最长时间和自行车电动机的内阻；‎ ‎（2）自行车在平直的公路上能达到的最大速度；‎ ‎（3）有人设想改用太阳能电池给该车供电，其他条件不变，已知太阳辐射的总功率P0＝4×1026W，太阳到地球的距离r＝1.5×‎1011m，太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%．则此设想所需的太阳能电池板的最小面积．‎ ‎【答案】（1）2h， 1.44Ω．（2）m/s．（3）‎‎101m2‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）根据公式：P＝IU，I＝‎5A，再根据电池容量可得：t2h．‎ P热＝P电﹣80%P＝I2r 解得内阻为：r＝1.44Ω．‎ ‎（2）经分析可知，当自行车以最大功率行驶且达匀速时速度最大，因此有：‎ F牵＝kmgvm 而 F牵，‎ 联立代入数据可得：vm＝4m/s．‎ ‎（3）当阳光垂直电池板入射时，所需电池板面积最小，设其为S，由题意得：P电 解得所需的太阳能电池板的最小面积为：‎ S．‎ 代入数据解得：S≈101m2．‎