安徽省合肥市肥东县综合高中2022-2023学年高二下学期开学考试物理试题（Word版含答案）

肥东县综合高中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7小题，共28分）
1. 高速水流切割是一种高科技工艺加工技术，为完成飞机制造中的高难度加工特制了一台高速水流切割机器人，该机器人的喷嘴横截面积为，喷嘴射出的水流速度为，水的密度为，设水流射到工件上后速度立即变为零。则该高速水流在工件上产生的压力大小为( )
A. B. C. D.
2. 在相距为的、两点分别固定两个点电荷，为的中点，如图所示，现引入带正电的试探电荷，则下列说法正确的是 ( )
A. 如果在点受力为零，则两个点电荷一定是等量异种电荷
B. 如果在段上的某一点受力为零，则一定是负电荷，且电荷量的关系有
C. 如果在延长线离较近的点受力为零，则和一定是异种电荷，且电荷量的关系有
D. 如果沿的垂直平分线移动时受力方向始终不变，则和一定是等量同种电荷
3. 空间有一沿轴对称分布的电场，其电场强度随变化的图像如图所示，下列说法正确的是( )
A. 点的电势最低 B. 和两点的电势相等
C. 点的电势最高 D. 点电势最高
4. 如图所示，匀强电场与在同一平面内，，。将一电荷量为的点电荷从电场中的点移到点，静电力做了的功，再从点移到点，静电力做了的功，以下说法正确的是( )
A. 该电荷在点的电势能比点的电势能高
B. 、两点的电势差
C. 将点电荷从点沿移到点，电场力做功
D. 该匀强电场的电场强度
5. 如图所示，虚线为某静电场中的等差等势线相邻两虛线间的电势差相等，实线为某带电粒子在该静电场中运动的轨迹，、、、为粒子的运动轨迹与等势线的交点，除电场力外，粒子受到的其他力均可不计。下列说法正确的是( )
A. 粒子在、两点的加速度大小一定相等
B. 粒子在、两点的速度大小一定相等
C. 粒子运动过程中速度一定先减小后增大
D. 粒子在点时的电势能一定比在点时的电势能大
6. 如图所示电路中，电流表和电压表均可视为理想电表，闭合开关后，将滑动变阻器的滑片向右移动，下列说法正确的是( )
A. 电流表的示数变大 B. 电压表的示数变大
C. 电容器所带的电荷量增加 D. 电源的效率减小
7. 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.
二、多选题（本大题共3小题，共12分）
8. 如图所示，光滑的水平地面上，质量为的小球正以速度向右运动。与前面大小相同质量为静止的球相碰，则碰后、两球总动能可能为( )
A. B. C. D.
9. 空间有一与纸面平行的匀强电场，纸面内的、、三点位于以点为圆心，半径的圆周上，并且，，如图所示。现把一个电荷量的正电荷从移到，电场力做功；从移到，电场力做功为，则该匀强电场的场强方向和大小( )
A. 场强大小为 B. 场强大小为
C. 场强方向垂直向右 D. 场强方向垂直向下
10. 如图甲所示，电动势为、内阻为的电源与的定值电阻、滑动变阻器、开关组成串联回路，已知滑动变阻器消耗的功率与其接入电路的有效阻值的关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 电源的电动势，内阻
B. 图乙中
C. 滑动变阻器的滑片向左移动时，上消耗的功率先增加后减小
D. 调整滑动变阻器的阻值可以得到该电源的最大输出功率为
三、实验题（本大题共2小题，共16分）
11. 某同学用如图所示的实验装置来验证动量守恒定律。
步骤一，先安装好仪器，在地上铺上一张白纸，白纸上铺放复写纸，记录轨道末端正下方的位置为点。
步骤二，轨道末端先不放置小球，让小球多次从轨道上同一位置静止释放，记录小球在白纸上的落点。
步骤三，轨道末端放置小球，仍让小球多次从轨道上的同一位置静止释放，与小球发生碰撞后，均落到白纸上，记录两小球在白纸上的落点。
步骤四，用刻度尺测量出小球落点的平均位置、、到点的距离分别为、、。
回答下列问题：
小球的半径________小球的半径，小球的密度_________小球的密度。均选填“大于”“等于”或“小于”
若碰撞过程动量守恒，小球与小球的质量之比为________，两小球发生的是_________填“弹性”或“非弹性”碰撞。
若仅改变两小球的材质，小球质量不变，小球释放的初始位置不变，则小球的落点到点的距离最大可能为__________。
12. 如图甲所示，用铜片、铝片和可乐可以做成可乐电池，电动势在范围内，内阻几千欧，某实验兴趣小组制作了一个可乐电池并测量其电动势和内阻。
如图乙所示，直接用多用电表“直流”挡测量出可乐电池的电动势为 。
现有实验器材：
A.电压表约为
B.电流表为
C.电阻箱
D.滑动变阻器
E.开关，导线若干
为了更准确测量可乐电池的电动势和内阻，选择合适的器材并按电路图 完成电路连接。
A.B.
C.D.
通过数据处理画出相应的可乐电池图像如图丙实线所示，可知该可乐电池的内阻约为 保留位有效数字。
将该可乐电池静置后再次测量获得的图像如图丙虚线所示，可知该可乐电池的电动势 选填“增大”“减小”或“不变”。
四、计算题（本大题共3小题，共48分）
13. （16分）如图所示，一半径的绝缘光滑圆轨道，竖直固定在方向水平向右的匀强电场中。在轨道的最低点，由静止释放一质量的带电小球，小球沿轨道运动所到达的最高点为。已知运动轨迹所对圆心角，电场强度，重力加速度取。试求：
小球的带电量；
小球由运动到的过程中的最大速度；
若欲使小球能沿轨道做完整的圆周运动，则由点沿水平向右的方向至少需给小球多大的初速度。
14. （16分） 在电场方向水平向右的匀强电场中，一电荷量为的带正电小球从点以初速度竖直向上抛出，其运动的轨迹如图所示，以点为坐标原点建立平面直角坐标系如图所示，小球运动过程中经过、、三点，点的纵坐标为，点为运动轨迹的最高点，点纵坐标为，点与点在同一水平线上，间的电势差大小为，小球在点的速度方向与竖直方向间的夹角为，重力加速度为，求：
从点运动到点的时间与从点运动到点的时间之比，点的速度大小；
到的水平位移大小，小球的质量大小；
从点到点的运动过程中最小速度的大小。
15. （16分）如图所示，水平地面上静止放置着物块和，相距。物块以速度沿水平方向与正碰。碰撞后和牢固地粘在一起向右运动，并再与发生正碰，碰后瞬间的速度已知和的质量均为，的质量为质量的倍，物块、、与地面的动摩擦因数均为，设碰撞时间极短，。
计算与碰撞前瞬间的速度；
根据与的碰撞过程分析的取值范围；
根据取不同的值，讨论与碰撞后的可能运动方向。
答案和解析
1. 【解析】单位时间内喷到工件上的水的体积为：
故质量为：
设水的初速度方向为正方向；则由动量定理可得：
得：，
根据牛顿第三定律，高速水流在工件上产生的压力大小为，方向沿水流的方向；
则B正确，ACD错误故选：。
2. 【解析】如果试探电荷在点受力为零，由平衡条件知，，，则，、带等量同种电荷，A错误．
如果在段上某一点受力为零，，则，、一定带同种电荷，不一定都带负电，B错误．
如果在延长线离较近的点受力为零，，则，、带异种电荷，C正确．
、带等量正电荷时，由静电力叠加知，沿的垂直平分线移动时受力方向沿垂线方向背离点，始终不变；、带等量负电荷时，沿的垂直平分线移动时受力方向沿垂线方向指向点，始终不变；、带等量异种电荷时，由库仑定律、静电力叠加知，沿的垂直平分线移动时受力方向始终与中垂线垂直，指向负电荷所在一侧，D错误．
3. 【解析】
作出电场线如图所示，沿着电场线方向电势逐渐降低，可知点的电势最高，点的电势高于点的电势，选项A、B错误，D正确
C.沿着电场线方向电势逐渐降低，故点的电势不是最高的，选项C错误。
4. 【解析】A.将负电荷从点移到点，静电力做了的功，可知电势能增加，故该电荷在点的电势能比点的电势能小，故A错误；
B.将负电荷从点移到点，静电力做了的功，则有，解得，故B错误；
C.将负电荷从点沿移到点，电场力做功为，故C错误；
D.根据，解得，
沿方向的分场强大小为，
沿方向的分场强大小为，
该匀强电场的电场强度大小为，故D正确。故选D。
5.
6. 【解析】、将滑动变阻器的滑片向右移动，时有效电阻增大，则外电路总电阻增大，总电流减小，由欧姆定律知，的电压变小，所以电压表的示数变小。根据串联电路的电压与电阻成正比的规律知：电路中并联部分的电压增大，则通过的电流变大，而总电流变小，所以电流表的示数变小，故AB错误；
C、电容器板间电压变大，由知电容器所带的电荷量增加，故C正确；
D、电路中总电流变小，电源的内电压变小，则路端电压变大，电源的效率为分析，则知电源的效率增大，故D错误。故选：。
7.
【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。
8.
【解析】若、发生的是弹性的碰撞，则没有能量的损失，碰后的总动能为，
若发生的是损失能量最多的完全非弹性碰撞，由动量守恒有，则碰后两者总动能为：，
因此，碰后两者总动能范围是 ，故AC正确，BD错误。故选AC。
9. 【解析】现把一个电荷量的正电荷从移到，电场力做功；从移到，电场力做功为，根据，那么；而，；
将分成三等分，则延长线经过其中一点，因此为等势线，那么电场线垂直
依据；故A正确，B错误；
由沿着电场线方向，电势是降低的，因此场强方向垂直向右，故C正确，D错误。故选AC。
10. 【解析】A.由图乙知，当时，滑动变阻器消耗的功率最大，，可得内阻，最大功率，解得，故A错误；
B.滑动变阻器的阻值为与阻值为时消耗的功率相等，有，解得，故B正确；
C.当滑动变阻器的滑片向左移动时，连入电路的电阻增大，电路中的总电流减小，由公式可知，上消耗的功率减小，C错误；
D.当外电路电阻与内阻相等时，电源的输出功率最大，本题中定值电阻的阻值大于内阻的阻值，故滑动变阻器的阻值为时，电源的输出功率最大，最大功率为，故D正确。故选：。
11.等于 大于： 非弹性
【解析】为使两球发生正碰，两球半径应相等；两球半径相等，则两球的体积相等；为防止两球碰撞后入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，由于两球体积相等，则入射球的密度应大于被碰球的密度。
设碰撞前入射球的速度为，碰撞后入射球的速度为，被碰球的速度为，
两球碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：，
两球离开轨道后做平抛运动，两球抛出点的高度相同，小球做平抛运动的时间相同，
则，则
由题意可知：，，，
解得：：：；
碰撞前系统的总动能：
碰撞后系统的总动能：，
碰撞过程机械能有损失，碰撞是非弹性碰撞。
若仅改变两小球的材质，小球质量不变，小球释放的初始位置不变，发生弹性碰撞时，被碰小球获得速度最大，则有：
联立解得：
则小球的落点到点的距离最大可能为：
12.内均可；；内均可；不变。
【解析】选择“直流”量程时，分度值为，需要估读到，则可乐电池的电动势大小为
由于电流表内阻已知，所以将其与电阻箱串联后使用，可以获得通过电源的准确电流值，通过建立电动势与电路总电阻的关系进行数据处理，使系统误差最小，故选A。
根据所选电路图，以及闭合电路欧姆定律可知整理得
所以图像的斜率表示可乐电池的电动势，纵截距的绝对值表示可乐电池与电流表的内阻之和，由题图可知解得
根据前面分析可知，由于图像的斜率不变，所以该可乐电池的电动势不变。
故答案为：内均可；；内均可；不变。
13.解由题意知，带电小球到达点时的速度为，
则对小球由到应用动能定理得：
解得：
在小球由向运动过程中，受重力、支持力和电场力作用，
当重力和电场力的合力与支持力在一条直线上时如图所示，
合力对带电小球做功最多，动能改变量最大，此时带电小球有最大速度，设为。
设电场力与重力的合力大小为，其方向与竖直方向夹角为，则由几何关系可得：
，
对小球由到速度达到最大的过程应用动能定理得：
解得：
小球能做完整圆周运动的临界条件是恰好通过“等效最高点”如图所示，
此时小球所受重力和电场力的合力方向指向轨道的圆心，
向心力由小球所受重力和电场力的合力提供，轨道的支持力恰好为零。
由向心力公式可得：
解得：
此时对应的小球在点的初速度最小，设为，由动能定理可得：
解得：
若欲使小球能沿轨道做完整的圆周运动，
则由点沿水平向右的方向至少需给小球初速度。
14.解：小球在竖直方向上做竖直上抛运动，则
由，可得
所以从点运动到点的时间与从点运动到点的时间之比为
小球到达点，竖直方向的分速度为
由小球在点的速度方向与竖直方向间的夹角为，可得，解得
小球在水平方向上做初速为零的匀加速直线运动，则小球在点的速度大小
小球从到过程，竖直方向有，水平方向有，
联立解得，则有，又，解得
小球受到的电场力方向水平向右，大小为
设小球受到的重力和电场力的合力方向与水平方向的夹角为，
则有，解得
将小球在点的速度分解到平行重力和电场力的合力方向和垂直重力和电场力的合力方向，如图所示当平行重力和电场力的合力方向的分速度为零时，小球的速度最小，
则有
15.解：设碰撞后的速度为，碰撞过程，
由动量守恒定律得：
设与碰撞前瞬间的速度为，
由动能定理得：
联立以上各式解得：；
若与发生完全非弹性碰撞，
由动量守恒定律得：
代入数据解得：
若与发生弹性碰撞，
由动量守恒和能量守恒得：
联立以上两式解得：，
代入数据解得：
综上所得，的取值范围为： ；
若与发生碰撞后的速度为，
由动量守恒定律得：
代入数据解得：
综上所述： 当时，的运动方向水平向右
当时，的速度为
当时，的运动方向水平向左。