山西省运城市2021-2022学年高二（下）开学考试物理试题（word版含答案）

山西省运城市2021-2022学年高二（下）开学考试物理试题
一、单选题
1．如图甲所示，x轴上固定两个点电荷Q1、Q2（Q2位于坐标原点O），其上有M、N、P三点，间距MN＝NP，Q1、Q2在x轴上产生的电势φ随x变化关系如图乙．则下列说法正确的是( )
A．N点电场强度最大
B．点电荷Q1带负电
C．P点电场强度大小为零
D．M、N之间电场方向沿x轴负方向
2．如图所示，虚线a、b、c是电场中的一簇等势线（相邻等势面之间的电势差相等），实线为一α粒子（氦原子核，带有二价正电荷）（重力不计）仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，据此可知（　　）
A．a、b、c三个等势面中，a的电势最高
B．电子在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能小
C．α粒子在P点的加速度比Q点的加速度大
D．带电质点一定是从P点向Q点运动
3．如图所示的U—I图象中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻R的U—I图像，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图象可知（　　）
A．电源电动势为3.0V，内阻为0.5欧姆
B．R的阻值为2欧姆
C．R消耗的功率1.5W
D．电源消耗的总功率为2.5W
4．关于牛顿运动定律和动量守恒定律的适用范围，下列说法正确的是（　　）
A．牛顿运动定律也适合解决高速运动的问题
B．牛顿运动定律也适合解决微观粒子的运动问题
C．动量守恒定律既适用于低速，也适用于高速运动的问题
D．动量守恒定律适用于宏观物体，不适用于微观粒子
5．两个质量相等的小球在光滑水平面上沿同一直线同方向运动，A球的动量是7kg·m/s，B球的动量是5kg·m/s，A球追上B球时发生碰撞，则碰撞后A、B两球的动量可能值是（　　）
A．pA=6kg·m/s，pB=6kg·m/s B．pA=3kg·m/s，pB=9kg·m/s
C．pA=－2kg·m/s，pB=14kg·m/s D．pA=－5kg·m/s，pB=15kg·m/s
6．质量为m的物体，以g的加速度由静止开始竖直向下做匀加速直线运动，物体下降高度为h的过程中，下列结论不正确的是（　　）
A．物体的重力势能减少了mgh B．物体的机械能减少了mgh
C．物体的动能增加了mgh D．物体所受合外力的冲量大小为
7．2016年底以来，共享单车风靡全国各大城市，如图所示，单车的车锁内集成了嵌入式芯片、GPS模块和SIM卡等，便于监控单车在路上的具体位置用户仅需用手机上的客户端软件扫描二维码，即可自动开锁，骑行时手机APP上能实时了解单车的位置；骑行结束关锁后APP就显示计时、计价、里程等信息此外，单车能够在骑行过程中为车内电池充电，满足定位和自动开锁等过程中的用电根据以上信息判断下列说法正确是（ ）　　
A．单车的位置信息是借助北斗卫星导航系统准确定位的
B．单车是利用电磁感应原理实现充电的
C．由手机APP上的显示信息，可求出骑行的平均速度
D．单车在被骑行过程中受到地面的摩擦力表现为阻力
8．弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动，在振子向平衡位置运动的过程中（　　）
A．振子的位移逐渐增大 B．振子所受的弹力逐渐减小
C．振子的动能转化为弹性势能 D．振子的加速度逐渐增大
二、多选题
9．为一列简谐横波在t＝4 s时的波形图．图(b)为媒质中平衡位置在x＝1.5 m处的质点的振动图像，P是平衡位置为x＝2 m的质点．下列说法正确的是________．
A．波速为2.0 m/s
B．波的传播方向向右
C．2 s～4 s时间内，P运动的路程为8 cm
D．2 s～4 s时间内，P向y轴正方向运动
E．当t＝7 s时，P恰好回到平衡位置
10．如图所示，质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的初速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中，P从两极板正中央射入，Q从下极板边缘处射入，它们最后打在同一点（重力不计），则从开始射入到打到上极板的过程中（ ）
A．它们运动的时间tQ=tP
B．它们的电势能减少量之比△EP：△EQ=1：2
C．它们所带电荷量之比qp：qQ=1：2
D．它们的动量增量之比△Pp：△PQ=2：1
11．如图所示，一质量为m的物块在t＝0时刻，以初速度v0从足够长、倾角为θ的粗糙斜面底端向上滑行，物块速度随时间变化的图象如图所示.t0时刻物块到达最高点，3t0时刻物块又返回底端.下列说法正确的是（　　）
A．物块从t＝0时刻开始运动到返回底端的过程中动量变化量大小为
B．物块从开始运动到返回底端的过程中重力的冲量大小为3mgt0sinθ
C．斜面倾角θ的正弦值为
D．不能求出3t0时间内物块克服摩擦力所做的功
12．水平力F方向确定，大小随时间的变化如图a所示，用力F拉静止在水平桌面上的小物块，物块质量为3 kg，在F从0开始逐渐增大的过程中，物块的加速度随时间变化的图像如图b所示，重力加速度大小为10 m/s2，由图可知（　　）
A．在0～2 s时间内，物块所受摩擦力的冲量为0 B．在0～4 s时间内，水平力F的冲量为48 N·s
C．在0～4 s时间内，合力的冲量为12 N·s D．在0～4 s时间内，合力做的功为24 J
三、实验题
13．如图甲所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车上系有一穿过打点计时器的纸带，当甲车获得水平向右的速度时，随即启动打点计时器，甲车运动一段距离后，与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动，纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车的运动情况，如图乙所示，电源频率为50Hz，则碰撞前甲车速度大小为________m/s，碰撞后的共同速度大小为________m/s．已测得甲小车的质量m1=0．20kg，乙小车的质量m2=0．10kg，由以上测量结果可得：碰前总动量为_____kg m/s；碰后总动量为_____kg m/s．
14．用伏安法测量某阻值约为20Ω的未知电阻Rx的阻值．实验电路如图所示：
电源E（电动势3V、内阻忽略不计）
电流表A1（量程0～50mA，内阻约12Ω）
电流表A2（量程0～3A，内阻约0.12Ω）
电压表V1（量程0～3V，内阻约3kΩ）
电压表V2（量程0～15V，内阻约15kΩ）
滑动变阻器R1（0～10Ω，允许最大电流2.0A）
滑动变阻器R2（0～1000Ω，允许最大电流0.5A）
定值电阻R（30Ω，允许最大电流1.0A）
开关、导线若干
（1）在以上备选器材中，电流表应选用___，电压表应选用__，滑动变阻器应选用____．
（2）某次测量中，电压表读数为U时，电流表读数为I，则计算待测电阻阻值的表达式Rx=__．
四、解答题
15．如图所示，半径为R的光滑圆弧轨道竖直固定在水平地面上，下端与水平地面在P点相切，一个质量为2m的物块B（可视为质点）静止在水平地面上，左端固定有轻弹簧，Q点为弹簧处于原长时的左端点，P、Q间的距离为R，PQ段地面粗糙与物块间的动摩擦因数为μ＝0.5，O右侧水平地面光滑，现将质量为m的物块A（可视为质点）从圆弧轨道的最高点由静止开始下滑，重力加速度为g，求：
①物块A沿圆弧轨道滑至最低点P时对轨道的压力；
②弹簧被压缩后的最大弹性势能（未超过弹性限度）。
16．如图所示是t＝0时刻的波形图，此时波传到x＝3.0 m处，质点P正向y轴正方向运动，经0.3 s第一次达到波谷位置．求：
(1)波的传播方向及波速；
(2)x＝5.0 m处质点Q在0～0.7 s内通过的路程及0.7 s时的位移．
17．如图所示，滑块A、B静止于光滑水平桌面上，B的上表面水平且足够长，其左端放置一滑块C，B、C间的动摩擦因数为μ（数值较小），A、B由不可伸长的轻绳连接，绳子处于松弛状态．现在突然给C一个向右的速度v0，让C在B上滑动，当C的速度为时，绳子刚好伸直，接着绳子被瞬间拉断，绳子拉断后瞬间B的速度为.已知A、B、C的质量分别为2m、3m、m，重力加速度为g.求：
（1）从C获得速度v0开始经过多长时间绳子刚好伸直；
（2）从C获得速度v0开始到绳子被拉断的过程中整个系统损失的机械能．
18．如图所示，上表面光滑、质量为4m的带有挡板的木板B放置在水平地面上，木板与地面之间的动摩擦因数μ=0.1，木板上放有一质量为m、电荷量为+q的物块A。整个装置处于电场强度大小、方向水平向右的匀强电场中。现同时给物块、木板水平向右的初速度，当物块运动到木板右端时（与挡板碰前的瞬间），木板的速度恰好减为零，之后物块与挡板发生第1次碰撞，以后每隔一段时间，物块就与挡板碰撞1次。已知物块与挡板的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短，物块始终在木板上运动，重力加速度大小为g。求：
(1)发生第1次碰撞后，物块与木板的速度大小；
(2)从第1次碰撞至第2020次碰撞的时间间隔；
(3)从第1次碰撞至第2020次碰撞，物块电势能的减少量。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
AC． -x图线的切线斜率表示电场强度的大小，所以N点的电场强度为零，P点的场强不为零，故AC错误；
B．所以两点电荷在N点产生的场强大小相等，方向相反，两电荷为异种电荷，所以Q1为负电荷，Q2为正电荷，故B正确．
D．根据沿电场线方向电势越越来低可知，O→N电场强度方向沿x轴正方向，N→P场强方向沿x轴负方向，所以M、N之间电场方向沿x轴正方向，故D错误．
2．C
【解析】
【分析】
由于α粒子只受电场力作用，根据运动轨迹可知电场力指向运动轨迹的内侧即向右上，由于α粒子带正电，因此电场线方向也指向右上；电势能变化可以通过电场力做功情况判断；电场线和等势线垂直，且等差等势线密的地方电场线密，电场强度大．
【详解】
A. 电荷所受电场力指向轨迹内侧，由于α粒子带正电，因此电场线指向右上方，沿电场线电势降低，故a等势线的电势最低，c等势线的电势最高，故A错误；
B. a等势线的电势最低，c等势线的电势最高；而电子带负电，负电荷在电势高处的电势能小，所以电子在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大，故B错误；
C.等势线密的地方电场线密，场强大，故P点位置电场强，电场力大，根据牛顿第二定律，加速度也大，故C正确；
D. 由图只能判断出粒子受力的方向，不能判断出粒子运动的方向，故D错误．
故选C
3．C
【解析】
【详解】
A．直线Ⅰ可以看出，电源电动势为3.0V，斜率为内阻
A错误；
B．直线Ⅱ的斜率为R的阻值，为
B错误；
C．用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，图像的交点即为此时电阻工作的电压和电流，其电功率为
P=UI=1.5W
C正确；
D．电源电动势为3V，则电源消耗总功率为
P总=IE=3W
D错误。
故选C。
4．C
【解析】
【分析】
【详解】
AB．经典力学的基础是牛顿运动定律，经典力学只适用于宏观世界，低速运动，和弱引力下，故AB错误；
CD．动量守恒定律虽然是由牛顿运动定律推导出来，但它既适用于低速宏观物体，也适用于高速微观物体，故选项C正确，选项D错误。
故选C。
5．A
【解析】
【详解】
碰撞前系统总动量
p=pA+pB=12kg m/s
由题意，设mA=mB=m，碰前总动能为
Ek=
A．若pA=6kg m/s，pB=6kg m/s，系统动量守恒，碰撞后的总动能
2×=是可能的；故A正确；
B．若pA=3kg m/s，pB=9kg m/s，系统动量守恒，碰撞后的总动能
>Ek
不可能；故B错误；
C．若pA= 2kg m/s，pB=14kg m/s，系统动量守恒，碰撞后的总动能
>Ek
不可能；故C错误；
D．若pA= 5kg m/s，pB=15kg m/s，总动量为
pA+pB=10kg m/s
系统的动量不守恒，不可能，故D错误；
故选A。
6．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据重力做功与重力势能关系可知，物体的重力势能减少了mgh，A正确，不符合题意；
B．由牛顿第二定律可得，物体所受除重力与外的外力为
由功能关系可知
所以物体的机械能增加了mgh，B错误，符合题意；
C．根据动能定理可得
则物体的动能增加了mgh，C正确，不符合题意；
D．物体所受合外力的冲量大小为
下落时间为
联立解得
D正确，不符合题意。
故选B。
7．B
【解析】
【详解】
单车某个时刻的准确位置信息是借助通讯卫星定位确定的，故A错误；单车在运动过程通过电磁感应将机械能转化为电能从而实现充电，故B正确；由手机APP上的显示信息包括路程和时间，没有说明具体的位移，故不可以求出骑行的平均速度，故C错误；单车在骑行时，主动轮受到向前的摩擦力（动力），从动轮受到向后的摩擦力（阻力），故D错误．故选B．
【点睛】
本题利用生活中熟知的单车综合考查了惯性、电磁感应的应用、电磁波的应用等，要求掌握相应物理规律在生产生活中的应用．
8．B
【解析】
【详解】
A．振子的位移是由平衡位置指向振子所在位置的有向线段，因而振子向平衡位置运动时位移逐渐减小，A项错误；
B．而弹力与位移成正比，故弹簧的弹力减小，B项正确；
C．振子向着平衡位置运动时，弹力与速度方向一致，故振子的速度逐渐增大，弹性势能转化为动能，C项错误；
D．由胡克定律和牛顿第二定律知，振子的加速度也减小，D项错误；
故选B。
9．BCE
【解析】
【详解】
A. 由图(a)可知该简谐横波波长为，由图(b)知周期为，则波速为：
故A错误；
B. 根据图(b)的振动图象可知，在处的质点在时振动方向向上，所以该波向右传播，故B正确；
C. 由于时，质点在波谷，2 s～4 s时间内，即，所以质点的路程为：
故C正确；
D. 由于该波向右传播，由图(a)可知时，质点已经在波谷，所以可知时间内，向轴负方向运动，故D错误；
E.时质点点在波谷，则当时，即，正位于平衡位置，故E正确．
10．AC
【解析】
【详解】
试题分析：带电粒子在垂直电场方向上不受力，都做匀速直线运动，位移相等，由x=v0t可知运动时间相等，即tQ=tP．故A正确；平行电场方向受到电场力，做初速度为零的匀加速直线运动，根据位移时间关系公式，有：解得： ,由于两带电粒子平行电场方向分位移之比为 yP：yQ=1：2，所以它们所带的电荷量之比 qP：qQ=yP：yQ=1：2，故C正确；电势能的减小量等于电场力做的功即△E=qEy，因为竖直位移之比为：yP：yQ=1：2，电荷量之比为：qP：qQ=1：2，所以它们电势能减少量之比为：△EM：△EN=1：4．故B错误；根据动能定理，有：qEx=△Ek, 而：qP：qQ=1：2，xP：xQ=1：2，所以动能增加量之比：△EkP：△EkQ=1：4，故D错误；故选AC．
考点：带电粒子在电场中的运动
【名师点睛】本题关键将两个带电粒子的运动分解为垂直电场方向和平行电场方向的分运动，然后结合运动学公式、牛顿运动定律和动能定理列式分析．
11．AC
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图可知：以沿斜面向上为正方向；设物体返回底端时的速度大小为v，那么根据上滑、下滑过程位移相同，总位移为零，由图像可得
所以
那么，物块从t=0时刻开始运动到返回底端的过程中动量变化量为
所以，物块从t=0时刻开始运动到返回底端的过程中动量变化量大小为，A正确；
B．物块从开始运动到返回底端的过程中用时3t0，故该过程重力的冲量大小为
B错误；
C．物体上滑时加速度
下滑时加速度
所以
C正确；
D．根据动能定理即可求得克服摩擦力做的功为
D错误。
故选AC。
12．CD
【解析】
【分析】
【详解】
A．在0～2 s时间内，物块所受摩擦力与拉力F相等，冲量不为0，A错误；
B．在0～4 s时间内，用面积法求水平力F的冲量为
B错误；
C．a-t图像与时间轴所围的面积表示速度的变化量，则得0～4 s内物体速度的增量为
根据动量定理，0～4 s内合力的冲量为
C正确；
D．4s末的速度为
根据动能定理，0～4 s内合力做的功为
D正确。
故选 CD。
13． 0.6 0.4 0.12 0.12
【解析】
【详解】
碰撞前Δx＝1．2cm，碰撞后Δx′＝0．8cm，T＝0．02s，由v＝得碰前v甲＝＝0．6m/s；碰后v＝＝0．4m/s．碰前总动量p1=m1v1=0．2×0．6 kg m/s =0．12kg m/s碰后的总动量：p2=（m1+m2）v2=0．3×0．4 kg m/s =0．12kg m/s．
14． A1 V1 R1
【解析】
【详解】
（1）由题意可知，电源电压为3V，故电压表只能采用0～3V，不能选用最大量程为15V的电压表，电压表选用V1；而由于待测电阻为20Ω，则电路中电流最大为150mA； 故不能选用最大量程为3A的电流表，故电流表只能选用A1；而由题意可知，电路应采用分压接法，故滑动变阻器应选用较小的电阻，故滑动变阻器选用R1；
（2）由欧姆定律可知R+Rx=，解得Rx=-R；
【点睛】
在电学实验的考查中，经常考查到仪表的选择、电流表内外接法的选择及实验数据的处理，故应注意此类问题的解法；在实验中要注意把握准确性、安全性及方便性原则．
15．①3mg；②
【解析】
【详解】
①设物块到P点时速度大小为v0，据机械能守恒定律得
物块在P点时，据牛顿第二定律得
联立解得：
N＝3mg
据牛顿第三定律可知物块A在P点对轨道的压力大小为3mg；
②对物块A从初位置到Q，由动能定理得
A、B碰撞后同速时，弹簧被压缩到最短，弹性势能最大，由动量守恒定律得
mv＝3mv′
由能量守恒定律得
联立解得：
16．（1）5 m/s（2）－5 cm
【解析】
【详解】
试题分析：（1）根据垂直同侧法，质点P正向y轴正方向运动，可判出波沿x轴正方向传播．质点P在平衡位置，正向y轴正方向运动，第一次达到波谷位置需要个周期，有
则波的周期 波速
（2）t＝0时刻波的振动传到x＝3．0m处，距Q点还有2m，恰为一个波长．
故波传到Q还需一个周期，即0．4s，还剩下的0．3 s等于T．
T内，质点Q 的运动过程：平衡位置——正向最大位移处——平衡位置——负向最大位移处
即质点Q的位移为
通过的路程
考点：机械振动和机械波
17．(1) (2)
【解析】
【详解】
(1)从C获得速度到绳子拉直的过程中，由动量定理：
解得：
(2)设绳子刚拉直时B的速度为，对B、C系统，设向右为正方向，绳被拉直之前的过程，由动量守恒定律有：
解得：
绳子拉断的过程中，以向右为正，A、B组成的系统动量守恒：
全程根据能量守恒定律得：
可得：
18．(1)；；(2)；(3)
【解析】
【详解】
(1)物块受到电场力
F=Eq=0.5mg
木板受到地面的摩擦力
对物块和木板组成的系统，合外力为零，系统动量守恒，设物块与挡板第1次碰撞前，速度为v1，有
解得
设第1次碰撞后，物块与木板的速度分别为vA1、vB1，由动量守恒和能量守恒得
联立，解得
(2)设碰撞后，物块与木板的加速度大小分别为a1、a2，由牛顿第二定律
解得
而
解得
第1次碰撞后，物块以3v0向左匀减速运动。速度减为零后再向右匀加速运动。木板以2v0向右匀减速运动，经过时间t1，速度减为零，位移为xB1由运动学公式
此时，物块的速度为v2，位移为xA1.由运动学公式
经分析，第2次碰撞前，物块、木板的速度与第1次碰撞前的速度相同。之后，物块、木板将重复前述运动过程。
从第l次碰撞至第2020次碰撞的时间间隔
(3)从第1次碰撞至第2020次碰撞。物块电势能的减少量为
联立，解得
答案第1页，共2页
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