2022-2023学年上海市虹口区高二（下）期中物理试卷（含解析）

2022-2023学年上海市虹口区高二（下）期中物理试卷
一、实验题（本大题共2小题，共38.0分）
1. 如图，关闭汽车驾驶室内的电源启动键，打开引擎盖，某同学用多用电表测出汽车蓄电池正、负极之间的电压为。查阅资料得知：该汽车正常启动时，蓄电池正、负极间的电压为，电流为。
关于汽车电池，下列说法正确的是______ 。
A.电动势为
B.内电阻为
C.输出电压恒为
D.电池内电压为
若该同学使用多用电表测量电阻，则______ 。
A.表内没有干电池或其它电源
B.测量时，待测电阻可以接在原电路中
C.测量时，待测电阻不能与其他导电物体接触
D.测量电阻后，直接拔出红、黑表笔，无需其他操作
在图画出电池输出功率随干路电流变化的关系图像，并标出重要的坐标数值。
该同学又查阅资料得知：蓄电池用久后，内阻会明显增加；汽车启动时外电压低于，就可能造成汽车启动困难；汽车电脑均有记忆功能，原先开启的各项设备，均在点火重启时同步启动。
某驾驶员正常行驶时，开启了制冷空调和音响设备。请给出停车时的操作建议，并说明理由。
2. 某同学在艺术品商店购买了图所示的创意物理摆件。个完全相同的钢球用等长细线悬挂在支架上、静止时紧密排列在同一水平线上。将球向左侧拉开，由静止释放，发现：球撞击球后，球立即停止运动，中间三个球静止不动，但球向右摆起相同的高度；球回落后再向左撞击球，球立即停止运动，中间三个球仍静止不动，球则向左摆起相同的高度，以后重复不止。
此撞击过程中，______ 。
A.系统的机械能守恒，动量有损耗
B.系统的机械能有损耗、动量守恒
C.系统的机械能守恒，动量也守恒
D.系统的机械能有损耗，动量也有损耗
该同学模仿这个摆件，制作图装置对其进行研究。光滑轨道固定在竖直平面内，段水平，圆弧轨道与之相切于点，为圆心。甲、乙两球的质量分别为、，乙球静置于点的正下方，甲球以速度向右运动，与乙球碰撞后，以的速度向左反弹。取。
Ⅰ乙球所能上升的最大高度为多少？
Ⅱ碰撞过程中，系统的机械能是否守恒？说明理由。
Ⅲ上问中，已知圆弧轨道的半径，不计球的大小。试分析：能否求出碰撞后乙球再次回到点所需的时间？如能，请求出结果；如不能，请说明理由。
二、简答题（本大题共5小题，共82.0分）
3. 我国在许多基础领域都有着领先世界的研究与应用，如光伏发电、高铁技术都涉及能量、电磁学等基础知识关于这些知识及其应用，请回答：
造成酸雨的主要原因是______ 。
A.滥伐森林
B.浪费水资源
C.煤和石油的燃烧
D.利用太阳能和水力发电
把电能转化为机械能的家用电器是______ 。
A.吸尘器
B.电磁炉
C.电水壶
D.电视机
属于静电防范的是______ 。
A.复印机复印文件
B.高楼顶层安装避雷针
C.车间里进行静电喷漆
D.燃气灶上的电子点火器点火
如图，圆形金属线框套在条形磁铁上，磁铁与线框所在的平面垂直且穿过其圆心若将对称地扩展为的形状，则穿过线框的磁通量______ 。
A.增大，线框中无感应电流
B.增大，线框中有感应电流
C.减小，线框中无感应电流
D.减小，线框中有感应电流
公共场所的感应式水龙头图是靠人手遮挡、反射水龙头发出的______ ，以实现自动控制医院里常用电磁波中的______ 消毒，从而形成无菌空间均选填“微波”、“红外线”、“可见光”、“紫外线”。
4. 体育运动中，蕴含着很多力学知识。请回答：
下列运动过程中，机械能近似守恒的是______ 。
A.铅球在空中飞行的过程
B.跳伞运动员匀速下降的过程
C.光滑冰面上，运动员推动冰壶加速前进的过程
D.过山车在电动机的带动下，沿轨道匀速上升的过程
如图，运动员在平衡木上缓慢做花样动作的过程中______ 。
A.重力大小不断变化
B.重心位置一定不变
C.重心始终在支撑点的正上方
D.重心始终在运动员的身体内
如图所示为运动员跳水时的精彩瞬间，则运动员______ 。
A.在最高点时，处于平衡状态
B.在下降过程中，处于失重状态
C.在上升过程中，处于超重状态
D.起跳时，跳板的支持力大于她对跳板的压力
如图，将质量为的篮球从离地高度为的处，以初始速度抛出，篮球恰能进入高度为的篮圈。不计空气阻力和篮球转动的影响，经过篮球入圈位置的水平面为零势能面，重力加速度为则篮球经过位置时的机械能为______ 。
A.
B.
C.
D.
如图，质量为的冰壶与运动员分离时的速度为，在水平冰面上做匀减速直线运动，经停下冰壶在运动的过程中，加速度为______ ，受到冰面摩擦力的大小为______ 。
5. 如图，根据天文观测，大行星由内向外依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星，他们几乎在同一个平面内绕太阳做匀速圆周运动。
许多科学家对天文学的发展都做出了巨大贡献，其中______ 。
A.伽利略发现了万有引力定律
B.卡文迪什用扭秤测定了引力常量
C.牛顿发现万有引力定律，并测定了引力常量
D.爱因斯坦发现牛顿力学在强引力场下依然精确
做匀速圆周运动的物体，______ 。
A.速率一定变化
B.角速度一定变化
C.加速度一定变化
D.合力与速度可能在同一条直线上
若不计行星之间的相互作用力，则______ 。
A.水星公转的速率最大
B.海王星公转的加速度最大
C.土星公转的周期比地球短
D.火星与地球公转的角速度相等
地球质量为、半径为，引力恒量为。则地球表面处的重力加速度可表示为______ 。
A.
B.
C.
D.
宇航员在距离火星表面的位置将一小石块以的初速度水平抛出，经落到火星表面，不计空气阻力。则内小石块速度改变量的方向______ ，火星表面处的重力加速度为______ 。
6. 图示为工业生产中的静电除尘装置及其示意图。中央悬吊的金属球通过绝缘导线与高压电源的负极相连，外壳与电源的正极相连，在与外壳之间建立电场。
关于静电场的场强和电势，下列说法中正确的是______ 。
A.场强大的位置，电势不一定高
B.电势为零的位置，场强一定为零
C.场强为零的位置，电势一定为零
D.场强相同的位置，电势一定相等
在金属球与外壳之间有一条电场线，线上有、、三点，为的中点。已知、两点的电势分别为和。则______ 。
A.点的电势一定为
B.点的电势可能为
C.点的场强大于点的场强
D.与外壳之间一定是匀强电场
在与外壳之间建立电场后，附近的电场______ 选填“最强”或“最弱”，周围空气分子被电离为电子和正离子，______ 在奔向外壳的过程中遇到尘粒，使尘粒带电，被吸附到外壳，积累到一定程度后，在重力的作用下落入集尘器。
某同学查阅资料，得知金属球与外壳之间构成一个电容器。于是，他找一个电容器接在图示电路中进行研究：双掷开关拨至时，电源给电容器充电；拨至时电容器通过电阻放电。则______ 。
A.充电过程中，电容器的电容逐渐增大
B.放电过程中，电容器的电容逐渐减小
C.充电过程中，电压表、电流表的示数均逐渐增大
D.放电过程中，电压表、电流表的示数均逐渐减小
7. 如图所示为“验证机械能守恒定律”的实验装置。实验中，将完全相同的挡光片依次固定在圆弧轨道上，测出部分数据如表：
高度
势能
动能
机械能
关于摆锤机械能守恒的条件，以下理解正确的是______ 。
A.摆锤仅受重力时，机械能才守恒
B.只有合外力为零时，机械能才守恒
C.只有重力对摆锤做功时，机械能才守恒
D.只有合外力做功为零时，机械能才守恒
摆锤内置的传感器是______ 传感器若挡光片的宽度为，挡光时间为，则摆锤经过挡光片时的速度大小为______ 。
表中、两处数据应为______ 和______ 。
另一小组记录了每个挡光片所在的高度及其相应的挡光时间后，绘制了和四幅图像图。其中可以说明机械能守恒的图像是______ 。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、关闭汽车驾驶室内的电源启动键测得的电压就是开路时的电压，根据闭合电路欧姆定律可知，汽车电池的电动势就等于开路时的电压为，故A错误；
B、将，，代入，解得，故B正确；
C、输出电压等于，由可知，输出电压随外电路不同而不同，不是恒为，故C错误；
D、电池内电压等于，不是，故D错误。
、使用多用电表测量电阻时，需要用到表内的电源，故A错误；
、测量时，待测电阻需要从原电路以及其他导电物体分开，不然测量的可能是和这个电阻并联的总电路的电阻，故B错误，C正确；
D、测量电阻后，需要把选择开关打到“”挡或交流电压最大挡，长时间不用还要取出电池以保护电表，故D错误。
根据功率的表达式得：，根据闭合电路欧姆定律得：，联立得：，将，代入得：
可见电池输出功率随干路电流变化的关系是一元二次函数关系，图像开口向下，如下图所示：
给出停车时的操作建议就是：关闭制冷空调和音响设备再停车；因为如果原先开启的设备多，比如开启了制冷空调和音响设备，也就是外电路并联电阻多，干路电流会比较大，根据可知，路端电压就比较小；又因为汽车电脑均有记忆功能，原先开启的各项设备，均在点火重启时同步启动，这样外电压若低于，就可能造成汽车启动困难。
故答案为：；；如下图所示：
关闭制冷空调和音响设备再停车；因为如果原先开启的设备多，也就是外电路并联电阻多，比如开启了制冷空调和音响设备，干路电流会比较大，根据可知，路端电压就比较小；又因为汽车电脑均有记忆功能，原先开启的各项设备，均在点火重启时同步启动，这样外电压若低于，就可能造成汽车启动困难。
可以根据闭合电路欧姆定律分析汽车电池的电动势以及内阻等；
根据使用多用电表测量电阻的实验原理以及基本操作分析选择正确选项；
先根据功率的表达式以及闭合电路欧姆定律得出电池输出功率随干路电流变化的关系公式，再作图画出图像，并标出重要的坐标数值。
根据启动电压要求以及题意，根据闭合电路欧姆定律分析，进而给出停车时的操作建议。
本题联系汽车实例考查了闭合电路欧姆定律以及使用多用电表测电阻的实验，比较综合，既要有扎实的理论基础，又要有联系实际的能力才能顺利求解本题。
2.【答案】
【解析】解：根据题意可知，个相同的小球，在此撞击过程中，中间的个小球静止不同，两侧的小球交换速度，摆起同样的高度，并且重复不止，可知在撞击过程中个小球组成的系统动量守恒，机械能守恒，故C正确，ABD错误。
故选：。
Ⅰ甲乙两球在碰撞瞬间动量守恒，设碰撞后瞬间甲球的速度为，乙球的速度为，选取甲球初速度的方向为正方向，则由动量守恒定律可得
代入数据解得
对乙球，在上升过程中机械能守恒，可得
代入数据解得
Ⅱ若碰撞过程中机械能也守恒，则
代入数据解得：
由此可知：该碰撞过程中机械能不守恒。
Ⅲ若点左侧有与右侧完全相同的光滑圆弧轨道，根据机械能守恒，可知小球将在两侧轨道无休止的做往复运动，而此种情况下小球的运动类似单摆所做的简谐运动，根据单摆做简谐运动的周期
代入数据解得
而小球被碰后再次回到点刚好为半个周期，则可知再次回到点的时间为
故答案为：；Ⅰ乙球所能上升的最大高度为；
Ⅱ该碰撞过程中，系统的机械能不守恒，见详解；
Ⅲ碰撞后乙球再次回到点所需的时间为。
根据动量守恒定律和机械能守恒定律分析；
根据动量守恒定律结合机械能守恒定律计算乙球上升的高度；根据动量守恒定律和机械能守恒定律计算乙球的碰后速度，进而判断该过程中系统的机械能是否守恒；根据单摆的周期公式计算乙球回归所用的时间。
本题考查动量守恒定律和机械能守恒定律的运用，解题关键是要熟记弹性碰撞的规律及结论。
3.【答案】 红外线 紫外线
【解析】解：酸雨是由于人类大量使用含硫量很高的化石燃料，燃烧后产生的硫氧化物或氮氧化物，在大气中经过复杂的化学反应后，形成硫酸或硝酸气溶胶，或为云、雨、雪、雾捕捉吸收，降到地面成为酸雨。故ABD错误，C正确。
故选：。
吸尘器主要把电能转化为机械能，故A错误；
B.电磁炉把电能转化为内能，故B错误；
C.电水壶把电能转化为内能，故C错误；
D.电视机主要把电能转化为光能和内能，故D错误。
故选：。
复印机复印文件、车间里进行静电喷漆、燃气灶上的电子点火器点火均属于静电的利用，故ACD错误；
B.高楼顶层安装避雷针是为了防止静电产生危害，故B正确。
故选：。
条形磁铁的磁感线在磁体的内部是从极到极，在磁体的外部是从极到极，磁体内部有多少根磁感线，外部的整个空间就有多少根磁感线，并与内部磁感线构成闭合曲线。对于线圈的两个位置，磁铁内部的磁感线全部穿过，但线圈面积越大，抵消越多，穿过线圈的磁通量反而越小，磁通量发生变化，线框中有感应电流。
故ABC错误，D正确。
故选：。
公共场所的感应式水龙头是靠人手遮挡、反射水龙头发出的红外线，以实现自动控制。
医院里常用电磁波中的紫外线消毒，从而形成无菌空间。
故答案为：；；；；红外线；紫外线。
酸雨是由于人类大量使用含硫量很高的化石燃料，燃烧后产生的硫氧化物或氮氧化物，在大气中经过复杂的化学反应后，形成硫酸或硝酸气溶胶，或为云、雨、雪、雾捕捉吸收，降到地面成为酸雨。
吸尘器是把电能转化为灰尘的动能；电磁炉和电水壶是把电能转化为内能，对水或食物进行加热；电视机把电能转化为内能和光能；
复印机复印文件、车间里进行静电喷漆、燃气灶上的电子点火器点火均属于静电的利用；高楼顶层安装避雷针是为了防止静电产生危害。
条形磁铁的磁感线在磁体的内部是从极到极，在磁体的外部是从极到极，磁体内部有多少根磁感线，外部的整个空间就有多少根磁感线，并与内部磁感线构成闭合曲线。对于线圈的两个位置，磁铁内部的磁感线全部穿过，但线圈面积越大，抵消越多，穿过线圈的磁通量反而越小，磁通量发生变化，线框中有感应电流。
公共场所的感应式水龙头是靠人手遮挡、反射水龙头发出的红外线，以实现自动控制。
医院里常用电磁波中的紫外线消毒，从而形成无菌空间。
解题关键了解生活中的常见的静电现象，注重日常学习的积累。
4.【答案】
【解析】解：铅球在空中飞行的过程中，重力对铅球做功，由于铅球体积较小，受空气阻力很小，因此铅球的机械能近似守恒，故A正确；
B.跳伞运动员匀速下降的过程中，运动员的动能不变，重力势能减小，机械能减小，机械能不守恒，故B错误；
C.光滑冰面上，运动员推动冰壶加速前进的过程中，冰壶的动能增加，重力势能不变，冰壶的机械能增加。机械能不守恒，故C错误；
D.过山车在电动机的带动下，沿轨道匀速上升的过程中，电动机对过山车做正功，过山车的动能不变，重力势能增加，机械能增加，机械能不守恒，故D错误。
故选：。
运动员在平衡木上缓慢做花样动作的过程中，重力大小不变，故A错误；
B.由于运动员做花样动作，重心位置一定变化，故B错误；
C.由于运动员受力平衡，因此在平衡木上重心始终在支撑点的正上方，故C正确；
D.由于运动员做花样动作，重心不一定始终在运动员的身体内，有时可能在身体外，故D错误。
故选：。
运动员在最高点时，只受重力作用，不是处于平衡状态，故A错误；
B.运动员在下降过程中，加速度方向向下，处于失重状态，故B正确；
C.运动员在上升过程中，加速度方向向下，处于失重状态，故C错误；
D.运动员起跳时，跳板的支持力与她对跳板的压力是一对相互作用力，大小相等，故D错误。
故选：。
由题意，篮球入圈位置的水平面为零势能面，则篮球在位置时的重力势能是零，动能大小为：
则有机械能为：
，故B正确，ACD错误。
故选：。
由题意可知，冰壶的初速度，末速度，运动时间，与速度时间公式可得冰壶的加速度为：
负号表示加速度方向与初速度方向相反。
由牛顿第二定律，可得冰壶受到冰面摩擦力的大小为
故答案为：；；；；；
理解机械能的定义，结合机械能守恒的条件完成分析；
理解重心的定义，根据运动员的运动过程得出重心位置的变化趋势；
根据运动员的运动状态分析出加速度的方向，从而判断出其所处的运动状态；
根据机械能的定义得出篮球经过点时的机械能大小；
根据加速度的定义式得出加速度的大小，结合牛顿第二定律得出摩擦力的大小。
本题主要考查了机械能守恒定律的相关应用，理解机械能守恒定律的条件，结合牛顿第二定律即可完成分析。
5.【答案】 竖直向下
【解析】解：、牛顿发现了万有引力定律，故A错误；
B、卡文迪什通过扭秤实验测定了引力常量，故B正确；
C、牛顿发现了万有引力定律，卡文迪什通过扭秤实验测定了引力常量，故C错误；
D、牛顿力学在低速运动的、宏观的、弱引力场的情况下适用，故D错误。
故选：。
、匀速圆周运动的物体，速度大小不变，即速率一定不变，故A错误；
B、根据可知，速率一定不变，半径不变，则角速度一定不变，故B错误；
C、加速度大小始终不变，但是方向时刻在变，故加速度一定变化，故C正确；
D、匀速圆周运动是曲线运动，合力与速度始终垂直，故合力与速度一定不在同一条直线上，故D错误；
故选：。
行星绕太阳做圆周运动的向心力由万有引力提供，可得：
解得：，可知水星公转的半径最小，则速率最大，故A正确；
B.由牛顿第二定律可得：
解得：，可知水星公转的半径最小，则公转的加速度最大；海王星的公转半径最大，则公转的加速度最小，故B错误；
C.行星绕太阳做圆周运动的向心力由万有引力提供，可得：
解得：，土星公转半径比地球大，因此土星公转周期比地球长，故C错误；
D.行星绕太阳做圆周运动的向心力由万有引力提供，可得：
解得：，火星公转半径比地球公转半径大，因此火星公转角速度比地球的公转角速度小，故D错误。
故选：。
地球质量为、半径为，引力常量为。
由地球表面物体的重力等于地球对物体的吸引力可得：
解得地球表面处的重力加速度可表示为：
故ABC错误，D正确。
故选：。
小石块在火星表面水平抛出时，在竖直向下方向受火星的万有引力，在平行火星表面方向不受力，做匀速直线运动，因此小石块在竖直向下方向做初速度是零的匀加速运动，由运动学公式可知，内小石块速度改变量的方向为竖直向下。
由运动学位移时间公式，可得火星表面处的重力加速度为：
故答案为：；
；
；
；
竖直向下；
。
牛顿发现了万有引力定律，卡文迪什通过扭秤实验测定了引力常量；
匀速圆周运动的物体，速度大小不变，即速率不变；根据可知，速率不变时，半径不变，则角速度一定不变；加速度大小始终不变，但是方向时刻在变，故加速度一定变化；匀速圆周运动是曲线运动，合力与速度始终垂直，故合力与速度一定不在同一条直线上；
行星绕太阳做圆周运动的向心力由万有引力提供，根据角速度、周期、线速度、向心加速度之间的关系，利用万有引力定律即可求解；
由地球表面物体的重力等于地球对物体的吸引力，即万有引力等于重力，根据万有引力定律即可求解；
小石块在火星表面水平抛出时，在竖直向下方向受火星的万有引力，在平行火星表面方向不受力，即小石块在水平方向上做匀速直线运动，在竖直向下方向做初速度是零的匀加速运动，根据平抛运动的规律即可求解。
解题关键是理解万有引力定律，角速度、周期、线速度、向心加速度之间的关系，题目难度不大，但是计算较多，谨慎做题。
6.【答案】 最强 电子
【解析】解：场强大的位置，电势不一定高，如负点电荷附近场强大，但电势相对较低，故A正确；
B.电势为零的位置，场强不一定为零，如等量异种电荷连线中垂面上，故B错误；
C.场强为零的位置，电势不一定为零，例如等量同种正电荷连线的中点，故C错误；
D.场强相同的位置，电势不一定相等，如匀强电场沿着电场线方向的两点，故D错误。
故选：。
金属球与外壳之间不是匀强电场，点的电势一定不是，故AD错误；
B.从点到点电势逐渐增大，点的电势不可能为，故B错误；
C.点的电场线更密集，场强大于点的场强，故C正确。
故选：。
在与外壳之间建立电场后，周围电场指向，附近的电场最强。
周围空气分子被电离为电子和正离子，电子在奔向外壳的过程中遇到尘粒，使尘粒带电，被吸附到外壳。
充放电过程中，电容器的电容不变，故AB错误；
C.充电过程中，电压表示数逐渐增大，电流表的示数先快速增大后逐渐减小，故C错误；
D.放电过程中，电压表、电流表的示数均逐渐减小，故D正确。
故选：。
故答案为：；；最强；电子；
理解场强和电势的关系，结合题意完成分析；
沿着电场线方向电势逐渐降低，场强由电场线的疏密程度体现；
根据外壳与电源的连接方式得出场强的特点，结合粒子的电性分析出其对应的运动方向；
熟悉电路构造的分析，结合电容器的充放电特点完成分析。
本题主要考查了电容器的动态分析问题，理解点电荷周围的场强和电势的分布特点，结合电路构造即可完成分析。
7.【答案】 光电门
【解析】解：摆锤若要机械能守恒，则在摆锤运动过程中只有重力对其做功的情况下，摆锤的机械能才守恒。故C正确，ABD错误。
故选：。
本实验中，需要测量摆锤在某一位置处的瞬时速度，且实验装置中用到了挡光片，因此摆锤内置的传感器应为光电门传感器；
利用光电门测速，实际是用平均速度代替瞬时速度，则可知摆锤经过挡光片时的速度为
根据动能与势能之和等于机械能可知，处的数据为
摆锤在下降过程中势能的减少量为
而根据表中的数据可知，处的数据应为
若重锤在下降过程中机械能守恒，则应满足
可得，
即与成线性关系，与成指数关系，式中表示重锤下降的高度，而所给图像的横轴表示重锤所在位置，则可知满足函数关系的图像为。故BC正确，AD错误。
故选：。
故答案为：；光电门，；，；。
根据机械能守恒条件判断；
根据实验原理分析判断；
根据动能、重力势能公式计算变化量；
根据功能关系和运动学规律推导。
本题考查验证机械能守恒定律的实验，要求掌握实验原理、实验装置和数据处理。
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