安徽省滁州市定远县民族中学2022-2023学年高二下学期开学考试物理试题（Word版含答案）

定远县民族中学2022-2023学年高二下学期开学考试
物理试题
一、单选题（本大题共6小题，共24分）
1. 如图所示，光滑绝缘的圆环竖直固定，、、为三个套在圆环上的空心带电小球视为质点，小球位于圆环的最高点，、连线与竖直方向的夹角为，、连线与竖直方向的夹角为，三个小球均处于静止状态。、两球的质量之比为( )
A. B. C. D.
2. 如图所示，图中的实线表示电场线，虚线表示只受静电力作用的带正电粒子的运动轨迹．粒子先经过点，再经过点，可以判定( )
A. 点的电势与点的电势相等
B. 点的电势低于点的电势
C. 粒子在点受到的静电力大于在点受到的静电力
D. 粒子在点的电势能大于在点的电势能
3. 如图所示，空间内存在方向水平向右的匀强电场，一根长为、不可伸长的绝缘细绳的一端连着一个质量为、带电荷量为的小球，另一端固定于点。初始时细绳张紧状态与电场线平行，由静止释放小球，已知小球摆到最低点的另一侧时，细绳与竖直方向的最大夹角，重力加速度为，则( )
A. 匀强电场的电场强度大小为
B. 摆动过程中小球的最大速度为
C. 摆动过程中小球所受的最大拉力为
D. 小球经过最低点时的速度为
4. 如图所示的电路中，电源内阻不可忽略。在滑动变阻器的滑片向端滑动的过程中，两表的示数变化情况为( )
A. 两电表示数都增大 B. 两电表示数都减小
C. 电压表示数增大，电流表示数减小 D. 电压表示数减小，电流表示数增大
5. 三个大小相同彼此绝缘的细铁环，分别处在两两相互垂直的平面内，铁环的圆心相互重合，通有大小相同的电流，方向如图所示，单独一个铁环在圆心处产生的磁感应强度大小为，则圆心处的磁感应强度大小为( )
A. B. C. D.
6. 如图所示，建筑工人常常徒手抛砖块，地面上的工人以的速度竖直向上间隔连续两次抛砖，每次抛一块，楼上的工人在距抛砖点正上方处接砖，取，空气阻力可以忽略，则楼上的工人两次接砖的最长时间间隔为( )
A. B. C. D.
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
7. 如图所示，在光滑水平面上，甲、乙、丙三个半径相同的匀质小球处在同一直线上，开始时小球甲、丙静止，小球乙以向右的速度先与小球丙发生弹性碰撞，之后又与小球甲碰撞一次，已知小球甲、乙的质量为，丙的质量为，则小球甲的最终速度大小可能为( )
A. B. C. D.
8. 如图所示，为等量同种正电荷连线中点，以点为圆心做一个垂直于连线的圆，、为圆上两点，连线上、两点关于点对称，设无穷远电势为零。下列说法正确的是
A. 、两点电场强度大小相同
B. 、两点电场强度大小和电势均相同
C. 若质子仅受电场力作用，可以在之间做简谐运动
D. 若电子仅受电场力作用，可能在圆上做匀速圆周运动
9. 如图，在纸面内有一匀强电场，一带正电的小球不计重力在恒力作用下沿虚线从点匀速运动到点。已知力和间的夹角，点、间的距离为，小球带电，则下列结论正确的是( )
A. 场强大小为
B. ，两点间的电势差为
C. 带电小球从点运动到点的过程中电势能增加了
D. 若带电小球从点向点做匀速直线运动，则必须反向
10. 如图所示，电源内阻和灯泡的电阻均恒定不变，为理想二极管，、为定值电阻，电表均为理想电表．闭合且电路稳定后，有一带电油滴在平行板电容器中处于静止状态．现将滑动变阻器滑片向上滑动，电表、和示数变化量的绝对值分别为、和，则下列说法中正确的是
A. 灯泡变亮，电流表示数增大 B. 油滴将向下运动
C. D.
三、实验题（本大题共2小题，共15分）
11. （9分）某同学设计实验测定金属的电阻率，要求电压从零开始调节。用米尺测量金属丝的长度为，用螺旋测微器和游标卡尺分别测量金属丝的直径时如图甲、乙所示。
金属丝的电阻大约为，在用伏安法对金属丝进行进一步测定时，有如下实验器材供选择：
直流电源：电源电压，内阻可不计
电流表量程，内阻
电流表量程，内阻
电压表量程，内阻
滑动变阻器最大阻值
滑动变阻器最大阻值
开关、导线等。
从甲中读出金属丝的直径 ，从乙中读出金属丝的直径
在所给的器材中，应选的电流表是 ，应选的滑动变阻器是 填写仪器前的字母代号
根据题目要求，将下面实验电路图补充完整
用待测金属丝的电阻、长度以及直径表示金属丝的电阻率
实验测出的金属丝的电阻为，根据测量数据，计算出这种金属材料的电阻率为 取，小数点后保留两位数字。
12. （6分）某课题研究小组，收集了数码相机、手机等用旧了的各种类型的电池，以及从废旧收音机上拆下的电阻、电容、电感线圈。现从这些材料中选取两个待测元件：一是电阻约为，二是手机中常用的锂电池电动势的标称值为，允许最大放电电流为。在操作台上还准备了如下实验器材：
A.电压表量程为，电阻约为
B.电流表量程为，电阻约为
C.电流表量程为，电阻约为
D.滑动变阻器，额定电流
E.电阻箱，最小分度值
F.开关一只、导线若干
为了测定电阻的阻值，该小组的一位成员选取了相应的器材电源用待测的锂电池并设计了如图所示的电路原理图，其器材选取和电路设计均有不妥之处，请指出不妥之处________________________________________。调整后的测量值__________填“小于”“大于”或“等于”其真实值。
完成上述实验操作后，发现滑动变阻器、电流表、已损坏，请用余下的器材测量锂电池的电动势和内阻。
请你在方框中画出实验电路图标注所用器材符号。
为了便于分析，一般采用线性图像处理数据，请写出与线性图像对应的相关物理量间的函数关系式__________________。
四、计算题（本大题共3小题，共45分）
13. （15分）如图所示，竖直平面内的矩形区域内存在方向水平向左的匀强电场图中未画出，竖直。若使一质量为、电荷量为的带正电小球视为质点从上的点沿方向与的夹角射入电场，则小球做直线运动并恰好能到达点；若使该小球沿垂直于方向射入电场，则小球恰好从点射出电场。，，重力加速度为，，，不计空气阻力。求：
匀强电场的电场强度大小以及小球从点运动到点所用的时间；
小球沿方向与垂直方向射入电场的初速度大小之比。
14. （15分） 如图所示，用两根相同的足够长细线分别悬挂两个弹性小球、，小球的质量为，小球的质量为，一颗质量为的子弹以速度水平射入球，并留在其中，子弹与球作用时间极短，设、两小球作用为对心弹性碰撞。求：
子弹与球作用过程中，子弹和球组成的系统损失的机械能；
球被碰撞后，从最低点运动到最高点的过程中，合外力对球的冲量．
15. （15分）如图，光滑水平轨道上放置足够长的木板和滑块，滑块置于上表面粗糙的木板左上端，、的质量分别为、开始时静止，、一起以的速度匀速向右运动，与发生碰撞碰撞时间极短．
若，与发生弹性碰撞后，经过一段时间，、达到共同速度的大小；
若，与发生碰撞后，经过一段时间，、达到共同速度一起向右运动，且恰好不再与碰撞，求与发生碰撞后瞬间的速度大小；
若与发生碰撞后，滑块的速度，请分析的取值范围．
答案和解析
1. 【解析】对分析，受到重力、环的支持力以及、对的库仑力，由题意可知环的支持力与对的库仑力方向均位于直径上，令环的支持力与对的库仑力的合力大小为，由分析可知，只有方向背离圆心，对的库仑力方向由指向，环所受外力的合力才能为，环才能处于静止。对分析，受到重力、环的支持力以及、对的库仑力，由题意可知环的支持力与对的库仑力方向均位于直径上，令环的支持力与对的库仑力的合力大小为，由分析可知，只有方向背离圆心，对的库仑力方向由指向，环所受外力的合力才能为，环才能处于静止。对分析，受到重力、环的支持力以及与的库仑引力，其中重力竖直向下，支持力的方向在竖直方向上对三个球体受力分析如图所示
对环分析有
，
令圆环半径为，对环受力分析，由相似三角形有
，
对环受力分析，由相似三角形有
，
由牛顿第三定律有，
，
解得
。故选C。
2. 【解析】根据顺着电场线方向电势降低可知，点的电势高于点的电势，故AB错误；
C.点处的电场线较疏，而点处电场线较密，则点处的电场强度较小，粒子所受的电场力也较小，故C错误；
D.粒子所受电场力方向大致斜向左下方，对粒子做正功，其电势能减小，动能增大，则知粒子在点的电势能大于在点的电势能，故D正确。故选D。
3.
【解析】根据动能定理研究小球从释放到最低点到最低点的另一侧的过程列出等式，小球无初速度释放摆到最低点的另一侧的
过程：
其中
解得：
将电场力与重力合成，由图可知，合力方向与竖直方向成度角斜向右下，为对应的“等效最低点”。
在点产生最大加速度，对应最大拉力。由几何关系得。
根据动能定理到点，得：
联立得：
小球在点时由重力、电场力和细线的拉力的合力提供小球的向心力，
根据牛顿第二定律得
，故ABD错误，C正确。
故选C。
D.小球在点时的速度最大，所以小球经过最低点时的速度小于摆动过程中的最大速度，故 D错误。
4. 【解析】 当滑动变阻器的滑片向端滑动时，接入电路的电阻减小，外电路的总电阻减小，总电流增大，路端电压减小，故电压表示数减小由于总电流增大，故两端电压增大，两端电压减小，流经的电流减小，则流经的电流增大，电流表示数增大，选D。
5. 【解析】根据安培定则判断出每个铁环在圆心处的磁感应强度方向，水平向左、垂直纸面向里、向下，如图所示，
先把水平向左与垂直纸面向里的场强合成，再与向下的场强合成，处的磁感应强度大小为，故C正确，ABD错误。
6. 【解析】选C 研究第一块砖：，即，解得，，分别对应第一块砖上升过程和下降过程，根据题意第二块砖到达抛砖点正上方处的时间为，，楼上的工人两次接砖的最长时间间隔为，选项C正确。
7. 【解析】质量为的小球以速度与质量为的静止小球发生正碰，设碰后速度分别为，，若碰撞过程为弹性碰撞，不损失动能，由动量守恒有，由能量守恒有，联立解得，；若碰撞过程中损失动能最多，即碰后物体的速度相同，根据动量守恒定律有，可得。
小球乙、丙发生弹性碰撞，碰后小球乙的速度为，表示方向向左。小球乙、甲碰撞若不损失动能，则因质量相等交换速度，小球甲的速度最大为，方向向左；若损失动能最大，则小球乙、甲碰后共速，得，即小球甲的速度最小为，方向向左，故小球甲的速度大小，、、D正确。
8.
9. 【解析】A.由题，小球的重力不计，只受到电场力与恒力而做匀速直线运动，则有，，则得场强，故A错误；
B.、两点的电势差为，故B正确；
C.带电小球由运动至过程中恒力做功为，根据功能关系可知，电势能增加了，故C正确；
D.小球所受的电场力恒定不变，若带电小球由向做匀速直线运动时，恒力大小、方向不变，故D错误。故选BC。
10. 【解析】A、电路的构造为：与串联后与并联，再与灯泡和电源串联。电压表的示数为路端电压，电容器两端的电压等于的示数，即为并联分别的电压，电流表示数为通过与的支路的电流。滑片向上滑动，阻值减小，并联部分的电阻减小，总电阻减小，回路中总电流变大，通过灯泡的电流变大，即灯泡变亮，并联部分的电压减小，通过的电流减小，电流表的示数增大，故A正确；
B、开始时，油滴静止，即液滴所受的重力与电场力平衡，由于将滑动变阻器滑片向上滑动时，电容器两端的电压降低，由知，油滴所受的电场力减小，小于液滴所受的重力，液滴将向下运动，故B正确；
、由知，，由知，，则，又知，，故CD错误。
11.；；
；；
；
；

【解析】螺旋测微器的精确度为，金属丝的直径为，该游标卡尺的精确度为，金属丝的直径为；
电源电动势为，待测电阻大约为，故最大电流为，再考虑到其他电阻，故应选的电流表是，要求电压从零开始调节，滑动变阻器应选择阻值较小的便于调节，误差较小；
由于待测电阻值较小，与电流表内阻较接近，故应选择电流表外接法，这样电压表示数准确，而电压表分流较小，电流表示数比较接近流过待测电阻的真实电流值，电阻的测量误差较小，测量电路如图所示：
；
由电阻定律可得：，整理得，金属丝的电阻率为：；
实验测出的电阻丝的电阻为，根据测量数据，计算出这种金属材料的电阻率为：。

12.电流表应选用，且应采用电流表内接法，大于。
电路图如图所示；

【解析】流过的最大电流约为：
，
电流表应使用：电流表量程，电阻约，
远小于约为，故电流表采用内接法；
采用内接法，所测电阻大于真实值。
实验器材只有电压表与电阻箱，因此可以用伏阻法测电池的电动势与内阻，实验电路图如图所示．
由闭合电路欧姆定律得：
，
整理得：，
即：，
由此可见，与成正比，
可以作图象，
函数关系式是：
故答案为：电流表应选用，且应采用电流表内接法，大于。
电路图如图所示；

13.解：对小球受力分析，受竖直向下的重力和水平向左的电场力
因为小球做匀变速直线运动，则
解得：
小球从到的过程中，设小球的加速度大小为，根据牛顿第二定律有：
根据匀变速直线运动的规律有：
联立解得：
根据匀变速直线运动的规律有：
根据几何关系：
沿垂直于方向射入的小球，初速度方向与合力方向垂直，小球做类平抛运动，设小球从点到点的运动时间为，有
联立解得：
答：匀强电场的场强大小为，小球从点到点的时间为；
小球沿方向与垂直方向射入电场的初速度大小之比为。
14.解：子弹射进球，水平方向不受外力，动量守恒，以向右为正方向：

由能量守恒有：
由解得：
；
子弹与形成的整体和两球碰撞时，动量守恒，以向右为正方向：
弹性碰撞，由机械能守恒有：
由解得：
，
根据摆动过程中动量的变化用动量定理有：
，
所以合外力对球冲量大小为，方向向左。
15.解：与发生弹性碰撞，由动量守恒定律有：
由能量守恒定律有：
解得：
对、由动量守恒定律有：
解得：；
、达共速度一起向右运动，且恰好不再与碰撞，即：
对、、由动量守恒定律有：
解得：
与碰撞，由动量守恒定律有：
解得：；
与碰撞，由动量守恒定律有：
若为弹性碰撞，有：
解得：
若为完全非弹性碰撞，则
解得：
所以