2024北京牛欄山一中高二（下）期末物理試題及答案

2024北京牛欄山一中高二（下）期末物理第一部分（選擇題共42分）一、單項選擇題（共個小題，每小題3分。在每小題列出的四個選項中，只有一個選項符．．．．1.下列物理量中，屬于矢量的是（）A.電場強度B.電勢C.磁通量D.電動勢2.真空中靜止的帶正電的點電荷，其電場線分布如圖所示，A、B為同一條電場線上的兩點。已知A、B兩EE，電勢為、點的電場強度為、，下列判斷正確的是（）ABABEAEBA.EA=EBB.D.ABABC.3.下圖中標出了勻強磁場的磁感應強度B、通電直導線中的電流I和它受到的安培力F的方向，其中正確的是（）A.B.C.D.4.取一對用絕緣柱支撐的不帶電的導體A和B，使它們彼此接觸。A、B下方均連有兩片金屬箔片。手握絕緣棒，把帶正電荷的帶電體C移近導體A，下列判斷正確的是（）A.僅有A下方的金屬箔片張開C.導體A和B帶等量異種電荷B.僅有B下方的金屬箔片張開D.導體A帶正電、導體B帶負電5.如圖甲所示，把小球安裝在彈簧的一端，彈簧的另一端固定，小球和彈簧穿在光滑的水平桿上。小球振動時，沿垂直于振動方向以速度v勻速拉動紙帶，紙帶上可以留下痕跡，a、b是紙帶上的兩點，不計阻力，如圖乙所示。根據此實驗，下列說法正確的是（）A.t時間內小球運動的路程為第1頁/共16頁B.小球通過a點的速度小于通過b點的速度C.小球和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒D.減小小球振動的振幅，其周期也會減小6．如圖所示，一物體在與水平方向夾角為θ的恒定拉力F作用下以速度v做勻速直線運動。已知物體質量為m，物體和桌面之間的動摩擦因數為μ，重力加速度為。在物體運動時間為t的過程中，下列說法正確的是A．拉力F的沖量為FtcosθB．摩擦力做功為?μmgvtC．拉力和摩擦力的合力方向豎直向上D．合力做功為Fvt7.如圖所示的電路，靈敏電流計G和一個電阻箱R并聯，改裝成一個大量程的電表，下列判斷正確的是（）A.改裝成的是電流表，R越小量程越大B.改裝成的是電流表，R越大量程越大C.改裝成的是電壓表，R越小量程越大D.改裝成的是電壓表，R越大量程越大8.如圖所示，由粗細均勻的電阻絲制成的邊長為l的正方形線框abcd，其總電阻為R，現使線框以水平向右的速度v勻速穿過一寬度為2l、磁感應強度為B的勻強磁場區(qū)域，整個過程中ab、cd兩邊始終保持與磁場邊界平行．令線框的邊剛好與磁場左邊界重合時t=0，電流沿abcda流動的方向為正，U0=Blv。線框中a、b兩點間電勢差Uab隨線框cd邊的位移x變化的圖象正確的是（）A.B.C.D.r=2r9.如圖所示，a、b是兩個用同樣的導線制成的單匝圓形閉合線圈，線圈半徑。勻強磁場垂直于線ba圈平面，且磁感應強度隨時間均勻減小。下列判斷正確的是（）第2頁/共16頁A.線圈a、b中感應電流均為逆時針方向C.線圈ab的電阻之比是4:1B.線圈ab的感應電動勢之比是2:1D.線圈a、b的感應電流之比是2:110.某手機的部分說明書如下表所示，其中電池的容量是指電池全部放電時輸出的總電荷量。說明書還標明該手機電池的電動勢為3.7V，充滿電后播放視頻的最長時間約10小時。下列判斷正確的是（）手機類型屏幕分辨率電池容量待機時間智能手機、手機1920×10804000mA·h10天A.該手機電池放電時輸出的總電荷量約為4000CB.該手機播放視頻時電池的平均輸出功率約為0.4WC.該手機播放視頻的電流大約為待機時電流的倍D.該手機電池充滿電儲存的電能大約為4000J11．如圖所示，小木塊A疊放在木板B上，靜置于光滑水平面上。木板B足夠長，且A、B接觸面粗糙。現用一水平拉力F作用在B上，使其從靜止開始向右運動一段時間。用f代表B對A的摩擦力，下列說法正確的是A.小木塊A由于具有慣性一定保持靜止狀態(tài)B.小木塊A相對于木板B一定向左滑動C.f做的功等于小木塊A動能的增加量D.F做的功等于木板B動能的增加量12．某同學想研究物體間的摩擦力大小的特性。如圖甲所示，物塊和木板疊放在實驗臺上，物塊用一不可伸長的細繩與固定在實驗臺上的力傳感器相連，細繩水平，實驗時，力傳感器測定細繩的拉力大小，另有速度傳感器實時記錄木板的速度大小。t=0時，木板受到一個隨時間均勻增大的水平外力F=kt（k是常數）的作用，在=4s時撤去外力F。細繩對物塊的拉力T隨時間t變化的關系如圖乙所示，木板的速度v與時間t的關系如圖丙所示。木板與實驗臺之間的摩擦可以忽略，物塊的質量m=50g，重力加速度取g=10m/s2。由題中數據可以得出第3頁/共16頁A．物塊與木板間的動摩擦因數?為0.04B．0~2s內，細繩對物塊拉力T的沖量大小為0.24N?sC．2s~4sF的沖量大小為0.32N?sD．4s~5s內，摩擦力對木板做功為－0.064J答案：B13．某學習小組用如圖所示的裝置來驗證碰撞中的動量守恒，實驗中先從某一高度處單獨釋放質量為ma的小球a，標記下小球a撞擊在擋板上的位置，再在水平軌道上放上質量為mb的小球b，從同一高度釋放小球a，標記兩球撞擊擋板的位置P、N，關于本實驗下列說法正確的是（A．為減小實驗誤差，兩小球的質量需滿足??<??B．位置Nb撞擊擋板的位置）C．小球離開軌道后下落的高度越大則小球的離開軌道時的速度越大??D．該實驗中可用來反映小球a的初動量√??14.如圖所示，某同學設計了一個加速度計：較重的滑塊可以在光滑的框架中平移，滑塊兩側用兩勁度系數相同的輕彈簧與框架連接；R為變阻器，輕質滑動片與變阻器接觸良好；兩個電池的電動勢均恒為E，內阻不計。按圖連接電路后，將電壓表指針的零點調到表盤中央，此時兩彈簧均為原長，滑動片恰好在電阻中間位置。已知滑動片與電阻器任一端之間的電阻值都與其到這端的距離成正比，當a端的電勢高于b端時電壓表的指針向零點右側偏轉。將框架固定在運動的物體上，物體沿彈簧方向運動。下列說法正確的是A．電壓表的示數指向零點，說明物體一定做勻速直線運動B．電壓表向右偏且示數不變，說明物體一定向左做勻加速直線運動C．電壓表向左偏且示數增大，說明物體加速度一定向右且增大D．電壓表示數增大了一倍，說明物體的加速度變?yōu)樵瓉淼囊话氲诙糠郑▽嶒?、論述和計算題共58分）三、實驗題（本題共2小題，共分）15.現有兩組同學要測定一節(jié)干電池的電動勢E和內阻r（已知E約為1.5V，r約為1Ω（1）第一組采用圖所示電路。①為了完成該實驗，選擇實驗器材時，在電路的a、b兩點間可接入的器件是_______。A．一個定值電阻②為了調節(jié)方便且測量精度更高，電流表和電壓表應選____A．電流表（0~0.6A0~3V）B．電流表（0~0.6A0~15V）B．電阻箱．滑動變阻器第4頁/共16頁C．電流表（0~3A0~3V）D．電流表（0~3A0~15V）③經過多次測量，他們記錄了多組電流表示數I和電壓表示數U，并在圖中畫出了U-I圖像。由圖像可以得出，此干電池的電動勢的測量值E=_______Vr=_______Ω（保留（2）第二組在沒有電壓表的情況下，設計了如圖所示的電路，完成了對同一電池的測量。1?R①改變電阻箱接入電路中的電阻值，記錄了多組電流表示數I和電阻箱示數R，通過研究圖像的信I息，他們發(fā)現電動勢的測量值與第一組的結果非常接近，但是內阻的測量值與第一組的結果有明顯偏差。將上述實驗重復進行了若干次，結果依然如此。關于第二組測量內阻產生的偏差及其原因，下列分析中正確的是_______A．第二組內阻的測量結果小于第一組的測量結果B．第二組內阻的測量結果大于第一組的測量結果C．造成這個偏差的原因是實際電流表內阻不能近似為零D．造成這個偏差的原因是實驗小組讀取電流表讀數時眼睛沒有正對表盤，使讀數有時候偏大，有時候偏?、诘诙M對實驗進行深入的理論研究，在是否可忽略電流表內阻這兩種情況下，繪制兩類圖像。第一類圖像以電流表讀數I為橫坐標，將電流表和電阻箱讀數的乘積IR記為U作為縱坐標。第二類圖像以電阻箱讀1數R為橫坐標，電流表讀數的倒數為縱坐標。圖中實線代表電流表內阻可忽略的情況，虛線代表電流表I內阻不可忽略的情況，這四幅圖中，能正確反映相關物理量之間關系的是_______第5頁/共16頁A.B.C.D.16．某同學用圖1所示裝置測定當地重力加速度。（1）關于器材選擇及測量時的一些實驗操作，下列說法正確的是A．擺線盡量選擇細些、伸縮性小些且適當長一些的B．擺球盡量選擇質量大些、體積小些的。C．為了使擺的周期大一些以方便測量，應使擺角大一些（2）在某次實驗中，測得單擺擺長為L、單擺完成n次全振動的時間為t，則利用上述測量量可得重力加速度的表達式g=________。（3）實驗時改變擺長，測出幾組擺長L和對應的周期T的數據，作出L-T2圖像，如圖2所示。①利用A、B兩點的坐標可得重力加速度的表達式g=。②因擺球質量分布不均勻，小球的重心位于其幾何中心的正下方。若只考慮擺長測量偏小造成的影響，則由①計算得到的重力加速度的測量值L（4）關于摩擦力可以忽略的斜面上的單擺，某同學猜想單擺做小角度擺動時周期滿足T=，gsin如圖3所示。為了檢驗猜想正確與否，他設計了如下實驗：如圖4所示，鐵架臺上裝一根重垂線，在鐵架臺的立柱跟重垂線平行的情況下，將小球、擺線、擺桿組成的“桿線擺”裝在立柱上，調節(jié)擺線的長度，使擺桿與立柱垂直，擺桿可繞著立柱自由轉動，且不計其間的摩擦。如圖5所示，把鐵架臺底座的一側墊高，立柱傾斜，靜止時擺桿與重垂線的夾角為β，小球實際上相當于是在一傾斜平面上運動。下列圖像能直觀地檢驗猜想是否正確的是。111A．-sinβB．-cosβ圖像C．-tanβ圖像T2T2T21610分）42(L?L)2142n2L（1）AB（2））①②（4Bt2T2?T221四、論述、計算題（本題共4小題，共40分）解答要求：寫出必要的文字說明、方程式、演算步驟和答案。只寫出最后答案的不能得分。有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和第6頁/共16頁單位。17．如圖所示，不可伸長的輕繩一端固定在距離水平地面高為h的O點，另一端系有質量為m，可視為質點的小球，將小球從與O等高的A點由靜止釋放，小球在豎直平面內以O點為圓心做半徑為r的圓周運動。當小球運動到最低點B時，繩恰好被拉斷，小球水平飛出。不計空氣阻力及繩斷時的能量損失，重力加速度為g。求：（1）小球飛出時的速率。（2）繩能承受拉力的最大值Fm。（3）小球落地點到B點的水平距離x。18.如圖所示，兩根相距為L的光滑金屬導軌、CD固定在水平面內，并處在方向豎直向下的勻強磁場中，導軌足夠長且電阻不計。在導軌的左端接入一阻值為R的定值電阻，將質量為m，電阻可忽略不計的金屬棒ab垂直放置在導軌上。金屬棒ab以恒定速度v向右運動過程中始終與導軌垂直且接觸良好，不計空氣阻力?；卮鹨韵聠栴}：（1）若所加勻強磁場的磁感應強度為B且保持不變，試從磁通量變化、電動勢的定義、自由電子的受力和運動，或功能關系等角度入手，選用兩種方法推導ab棒中產生的感應電動勢E的大??；（2）某同學對此安培力的作用進行了分析，他認為：安培力的實質是形成電流的定向移動的電荷所受洛倫茲力的合力，而洛倫茲力是不做功的，因此安培力也不做功。你認為他的觀點是否正確，并說明理由。（假設電子在金屬棒中定向移動可視為勻速運動，電子電荷量為e）19.10分）動能定理和動量定理不僅適用于質點在恒力作用下的運動，也適用于質點在變力作用下的運動，這時兩個定理表達式中的力均指平均力，但兩個定理中的平均力的含義不同，在動量定理中的平均力F是指合力對時間的平均值，動能定理中的平均力F是合力指對位移的平均值。12（1）質量為1.0kg的物塊，受變力作用下由靜止開始沿直線運動，在2.0s的時間內運動了2.5m的位移，速度達到了2.0m/s。分別應用動量定理和動能定理求出平均力F和F12（2）如圖1所示，質量為m的物塊，在外力作用下沿直線運動，速度由v0v時，經歷的時間為t，v發(fā)生的位移為x。分析說明物體的平均速度與v、v滿足什么條件時，F和F是相等的。012（3）質量為m的物塊，在如圖2所示的合力作用下，以某一初速度沿x軸運動，當由位置x=0運動至x=Am處時，速度恰好為0，此過程中經歷的時間為t=，求此過程中物塊所受合力對時間t的平均值。2k第7頁/共16頁20.電磁制動是磁懸浮列車輔助制動的一種方式。某研究團隊為列車進站設計電磁制動裝置，為了探究其剎車效果，制作了小車和軌道模型。在小車底面安裝了一個匝數為N、邊長為L的正方形線圈，線圈總電阻為R，小車和線圈的總質量為m。線圈平面與水平軌道平行，俯視圖如圖所示。小車到站前，關閉小車引v0擎，讓其通過一個寬度為H方向豎直向下的勻強磁場區(qū)域，實施電磁制動。小車進入磁場前的速度為，行駛過程中小車受到軌道阻力可忽略不計，不考慮車身其他金屬部分的電磁感應現象。v（1）a.若小車通過磁場區(qū)域后，速度降為，求在此過程中線圈產生的焦耳熱；1b.若使小車持續(xù)減速通過勻強磁場區(qū)域，分析說明磁場區(qū)域的寬度H需要滿足什么條件；a（2）a.為保證乘客安全，小車剛進入磁場時的加速度大小不能超過，則勻強磁場的磁感應強度B應滿足0什么條件；ab.為減緩剎車給乘客帶來的不適感，剎車的加速度要遠小于，磁場的磁感應強度也遠小于上述B的條件，0因此小車通過圖示磁場區(qū)域后仍有較大速度。若此后繼續(xù)以電磁制動的方式使小車減速，為了在盡可能短的距離內讓小車減速為零，請設計剎車區(qū)域的磁場分布，說明設計方案并畫出示意圖。第8頁/共16頁參考答案第一部分（選擇題共42分）一、單項選擇題（共個小題，每小題3分。在每小題列出的四個選項中，只有一個選項符．．．．1.【答案】A【詳解】矢量是既有大小又有方向的物理量，標量是只有大小沒有方向的物理量，標量運算遵守代數加減法則A．電場強度是矢量，故A正確；BCD．電勢、磁通量、電動勢是標量，故BCD錯誤。故選A。2.【答案】D【詳解】AB．根據點電荷場強公式kqE=r2可得EAEBAB錯誤；CD．根據順著電場線方向電勢降低可得ABC錯誤，D正確。故選D。3.【答案】B【詳解】A．根據左手定則，圖中安培力水平向左，A錯誤；B．圖中安培力水平向左，B正確；C．圖中安培力垂直紙面向里，C錯誤；D．圖中電流和磁場方向平行，安培力為零，D錯誤。故選B。4.【答案】C【詳解】把帶正電荷的帶電體C移近導體A，則導體A外端由于靜電感應帶負電荷，導體B外端由于靜電感應帶正電荷，即導體A和導體B下方的金屬箔片均張開，根據電荷守恒定律可知，導體A和導體B的帶電量是相等的。故選C。5.【答案】C【詳解】A．是時間內紙帶運動的路程，并不是小球的運動路程，故錯誤；tA第9頁/共16頁B．由圖乙可知小球通過a點時更靠近平衡位置，其速度大于通過b點的速度，故B錯誤；C．小球振動過程只有彈簧的彈力做功，小球和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，故C正確；D．小球運動為簡諧運動，其振動周期與振幅無關，減小小球振動的振幅，其周期不會減小，故D錯誤。故選C。6．答案：C7.【答案】A【詳解】AB．改裝成了電流表，R越小分流能力越強，電流表量程越大，R越大分流能力越弱，電流表量程越小，故A正確，B錯誤；CD．把電流計改裝成電壓表應給電流計串聯一個分壓電阻，串聯電阻越大，電壓表量程越大，由圖示電路圖可知，電流計與電阻R并聯，改裝成的是電流表，故CD錯誤。故選A。8.【答案】B【分析】【詳解】因為線框各邊電阻均勻，cd邊進入磁場后，ab兩端電勢差1U=Uab04由楞次定律判斷出感應電流方向沿逆時針方向，則a的電勢高于b的電勢，Uab為正；線框全部進入磁場后，線框中雖然感應電流為零，但兩端仍有電勢差，且U=U，由右手定則判斷可知，a的電勢高于bab0的電勢，Uab為正；cd邊穿出磁場后，ab邊切割磁感線，相當于電源，其兩端電勢差等于路端電壓，即3U=Uab04由右手定則知，a點的電勢始終高于b的電勢，Uab為正。故選B。9.【答案】D【詳解】A．根據楞次定律，磁感應強度減小，磁通量減小，a、b線圈都產生順時針方向的電流，A錯誤；B．根據法拉第電磁感應定律得BE=n=r2tt所以線圈ab的感應電動勢之比為E:E=4:1abB錯誤；C．根據電阻定律得rR=S第10頁/16頁所以線圈ab的電阻之比為R:R=2:1abC錯誤；D．根據歐姆定律得Br2ERBStI===rr2tS所以線圈ab的感應電流之比為I:I=2:1abD正確。故選D。10.【答案】C【詳解】A．該手機電池放電時輸出的總電荷量約為=33600C1.4410C=4q400010故A錯誤；B．該手機播放視頻的電流qt4000mAhI===400mA=0.4A10h播放視頻時電池的平均輸出功率約為P=UI=1.48W故B錯誤；C．待機時電流q4000mAh50===It1024h3則手機播放視頻的電流與待機時電流的比值大約為I400503==24:1I故C正確；D．該手機電池充滿電儲存的電能大約為W=qU=53280J故D錯誤。故選C。11．答案：C12．答案：B13．【答案】D【詳解】A．為了防止碰撞后入射球反彈，入球的質量要大于被碰球的質量，即?＞?，故A錯誤；??BC．小球離開水平軌道后均做平拋運動，從圖中可以看出每個小球每次平拋運動的水平位移相同，a小球不與b小球相碰時落點為M，ab小球相碰后，a小球平拋初速度比第一次小，且?<?，根據平??1??2拋運動學公式。水平方向則有?=??，豎直方向則有?=??2=，因為?<?，b小球平拋初速度??0222?0大，下落高度小，所以P點應為b小球撞擊擋板位置，N位置應為小球a擊擋板位置，故BC????D．根據平拋公式解得0=?，因此驗證碰撞過程動量守恒??=??+??√?，可得√√√??2?2??2??2??????????=+，所以可以用來反映小球a的初動量，故D正確?！??√??√??√??故選D。14.【答案】C【詳解】A．因為兩個電池的電動勢均恒為E，內阻不計，所以滑動片在變阻器的中間位置時?=?，??電壓表示數指向零點，則滑塊受到的合力為0，所以滑塊處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)，故A錯誤；B．電壓表向右偏，則表明?>?，又因示數不變，則表明滑動片處在電阻偏右的某個位置，此時滑塊所??受合力向左，即加速度向左，所以物體可能向左勻加速直線運動或者向右勻減速直線運動，故B錯誤；C．電壓表向左偏，表明?<?，因示數增大，則表明滑動片在電阻偏左的部分不斷向左移動，此時滑塊??所受合力向右且增大，所以物體加速度一定向右且增大，故C正確；D．設滑塊偏離中間位置x距離時，設電阻器總長度為L，單位長度的電阻為r，則流過電阻器的電流為2??=????電壓表的示數為U=Ixr，由牛頓第二定律得2kxma，由以上各式解得?=成正比，故D錯誤。故選C。?，所以電壓表示數與加速度??第二部分（實驗、論述和計算題共58分）三、實驗題（本題共2小題，共分）15.【答案】①.BC②.A③.1.48（1.48或1.49）④.0.80（0.78~0.82）⑤.BC⑥.AC）①[1]a、b兩點間接入電阻箱或滑動變阻器，通過改變阻值，改變電路中電壓表和電流表的示數，測量多組數據；②[2]電動勢約，電壓表選擇0即可，故A正確，BCD錯誤；即可，根據題中描繪的U?I圖像可知，電流表的量程選用0③[3]根據閉合電路歐姆定律推導：U=E?IrU?I圖線與縱軸的交點即為電動勢：E[4]斜率為內阻：1.48?1.00r=Ω=0.80Ω；0.60（2）①[5]第二組采用的電路中將電阻箱的分壓作為路端電壓，實際測量的是電源和電流表組成的等效電第12頁/16頁源兩端的電壓，測量的內阻也是電源內阻和電流表內阻之和，所以測量的內阻偏大，故BC正確，AD錯誤；②[6]AB．根據閉合電路歐姆結合所選電路：E=U+可知干路電流測量準確，所以電動勢測量準確，而虛線中電流表內阻不可忽略，所以內阻測量偏大，斜率變大，故A正確，B錯誤；CD．根據閉合電路歐姆定律：E=+11r=R+IEE電動勢測量值與真實值相等，圖像的斜率不變，而虛線中電流表內阻不可忽略，內阻測量偏大，圖線與縱軸的截距變大，故C正確，D錯誤。故選AC。1610分）42(L?L)2142n2L（1）AB（2））①②（4Bt2T2?T221四、論述、計算題（本題共4小題，共40分）解答要求：寫出必要的文字說明、方程式、演算步驟和答案。只寫出最后答案的不能得分。有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和單位。179分）1（1）根據動能定理有mgr=mv22解得小球飛出時的速率v=2gr（2）設繩對小球的拉力為Tv2r依據牛頓第二定律有T?=mT=3mg根據牛頓第三定律，繩受到的拉力大小Fm=T=3mg1（3）設平拋運動的時間為t，則h?r=gt22(?)2hr解得=tg(?)2hr拋出的水平距離x=t=2=2r(h?r)g18.12）不正確，見解析）方法一：由法拉第電磁感應定律推導第13頁/16頁經過時間t閉合回路的磁通量變化為=BLvt根據法拉第電磁感應定律tE==BLv方法二：利用電動勢的定義推導電動勢定義為非靜電力把單位電荷量的正電荷在電源內從負極移送到正極所做的功，對應著其他形式的能轉化為電勢能的大?。@里的非靜電力為洛倫茲力（沿abab棒上的分力）做正功，即非=(Bev)L則非eE===BLve（2）他的觀點是錯誤的。因為在該過程中，安培力的方向與導體棒的運動方向相