2022-2023学年重庆市城口中学高二（下）期末物理试卷（解析版）

2022-2023学年重庆市城口中学高二（下）期末物理试卷
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共6小题，共24分）
1. 关于点电荷和元电荷，下列说法正确的是( )
A. 自然界把电荷按不同属性分成两类：正电荷、负电荷或点电荷、元电荷
B. 因为电子很小，所以电子在任何时候都可以看作点电荷
C. 当带电体的大小对静电作用力的影响能够忽略不计时可视为点电荷
D. 元电荷就是电子和质子
2. “跳马”是集技术、力量、勇气于一体的高难度竞技体操项目，体操运动员在落地时总要屈腿，这样做可以( )
A. 减小地面对脚的冲击力 B. 使地面对于脚的冲量为零
C. 减小人的动量变化量 D. 减小人的动能变化量
3. 两个相同的带同种电荷的导体小球所带电荷量的比值为：，相距为远大于小球半径时库仑力的大小为，今使两小球接触后再分开放回原处，此时库仑力的大小为( )
A. B. C. D.
4. 如图所示，在半径为的半球形碗的光滑内表面上，一质量为的小球在距碗口高度为的水平面内做匀速圆周运动，重力加速度为，则小球做匀速圆周运动的线速度大小为( )
A. B. C. D.
5. 如图示，匝矩形线框处在磁感应强度的匀强磁场中，绕垂直磁场的轴以恒定角速度在匀强磁场中转动，线框电阻不计，面积为，线框通过滑环与一理想自耦变压器的原线圈相连，副线圈接有一只灯泡规格为“，”和滑动变阻器，电流表视为理想电表，则下列说法正确的是( )
A. 当灯泡正常发光时，原、副线圈的匝数比为
B. 若将滑动变阻器滑片向上移动，则电流表示数减小
C. 若将自耦变压器触头向上滑动，灯泡会变暗
D. 若从图示线框位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为
6. 如图所示，一横截面为直角三角形的玻璃砖，，一细光束平行边从边上的点由空气射入玻璃砖。已知玻璃砖对该光束的折射率，真空中光速为。则光束( )
A. 在边会发生全反射
B. 在边会发生全反射
C. 在玻璃砖中的波长为空气中的倍
D. 该光束在玻璃中发生全反射的临界角为
二、多选题（本大题共4小题，共16分）
7. 如图所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数比为：原线圈接电压为的正弦交流电，输出端接有一个交流电流表和一个电动机，电动机的线圈电阻为当输入端接通电源后，电动机带动一质量为的重物匀速上升，此时电流表的示数为，重力加速度为，下列说法正确的是( )
A. 电动机两端电压为
B. 原线圈中的电流为
C. 电动机消耗的电功率为
D. 重物匀速上升的速度为
8. 下列说法中正确的是( )
A. 匀速圆周运动是匀变速曲线运动
B. 牛顿通过万有引力定律测算出了地球的质量
C. 开普勒第三定律也适用于围绕地球运行的所有卫星
D. 物体做圆周运动，它所受的合外力不一定指向圆心
9. 对于光的衍射现象，下列说法正确的是( )
A. 只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相比，甚至比波长还要小的时候，才能产生明显的衍射现象
B. 衍射现象是光特有的现象，只有光才会发生衍射
C. 光的衍射现象否定了光沿直线传播的结论
D. 光的衍射现象说明了光具有波动性
10. 如图所示，质量为，长度为的木块置于光滑的水平面上，质量为的子弹以初速度水平向右射入木块，穿出木块时速度为，设木块对子弹的阻力始终保持不变，则下列说法正确的有( )
A. 子弹穿透木块后，木块速度为
B. 子弹和木块增加的内能为
C. 若将木块固定，子弹仍以相同速度水平射向木块，子弹穿出时速度为
D. 若将木块固定，子弹仍以相同速度水平射向木块，系统产生的内能为
第II卷（非选择题）
三、填空题（本大题共2小题，共12分）
11. 甲、乙两汽车在同一平直公路上行驶，其速度时间图象如图所示甲车所做的运动是______ 运动，在到的时间内，甲车运动的加速度为______ ，乙车在前内速度为______ ，在到的时间内，乙车运动的加速度为______ ．
12. 一圆盘边缘缠有足够长的细线，细线下端栓有重锤，释放重锤，圆盘绕固定轴在竖直平面内转动．用频闪仪拍下重锤从到竖直下落的频闪照片，如图所示．已知频闪仪每隔闪光一次，图中，，，、、为实际下落的数值．
判断重锤由运动到是不是匀加速运动的依据是______；
重锤运动到点的速度为______，若要得到此时圆盘的角速度，还应测量的物理量是______．
四、计算题（本大题共3小题，共52分）
13. （14分） 国内最壮观的音乐喷泉--太原晋阳湖音乐喷泉，拥有面积高达的喷泉矩阵，是晋阳湖公园中最大的亮点，它的主喷口喷出的水柱高度达到。忽略空气阻力，取，求：
水从最高点落回到水面时的速度；
水从最高点落回到水面的时间。
14. （16分） 当平行板电容器的两极板间是真空时，电容与极板的正对面积、极板间距离的关系为，为静电力常量。对给定的平行板电容器充电，当该电容器极板所带电荷量变化时，两极板间的电势差也随之变化。
在如图所示的坐标系中画出电容器极板间电势差与带电量的关系图像。电容器储存的电能等于电源搬运电荷从一个极板到另一个极板过程中，克服电场力所做的功。这一过程与克服弹力做功等于弹性势能增量类似，与之类比，推导电容器储存的电能表达式。
若保持平行板电容器带电量、极板正对面积不变，两极板间为真空，将板间距离由增大到，需要克服电场力做多少功？
如果我们把单位体积内的电场能定义为电场能量密度，用表示。试证明真空中平行板电容器的电场能量密度和两板间的电场强度平方成正比。忽略两板外的电场
15. （18分）如图所示，质量为的足够长的木板静止在水平地面上，其上表面水平，木板与地面间的动摩擦因数为一个质量为的小物块可视为质点静止于的左端，小物块与木板间的动摩擦因数为，现给小物块一个水平向右的初速度，大小为求：木板与小物块在整个运动过程中位移大小之比最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力的大小，取
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、自然界只存在二种电荷：正电荷、负电荷，元电荷是电荷量单位，故A错误；
B、带电体看作点电荷的条件，当一个带电体的形状及大小对它们间相互作用力的影响可忽略时，这个带电体可看作点电荷，是由研究问题的性质决定，与自身大小形状无具体关系．故B错误，C正确；
D、由元电荷定义：将电子或质子所带电量的绝对值称为元电荷，而不是把质子或电子叫元电荷，故D错误；
故选：
点电荷是用来代替带电体的有电量的点，当带电体的体积在研究的问题中可以忽略不计时，带电体可以简化为点；真空中的两个静止的点电荷间的作用力可以用库仑定律计算；元电荷是电荷量的最小单元，物体的带电量只能是元电荷的整数倍．
本题关键是要能够区分点电荷和元电荷，同时要能够明确库仑定律的适用条件，基础题．
2.【答案】
【解析】解：、运动员完成空中动作落地时，通常要下蹲后再站起。延长了作用时间，根据动量定理可知，，运动员的动量变化量不变，则地面对运动员的冲量不变，延长作用时间，减小了地面对运动员的冲力，故A正确，BC错误。
D、根据动能的公式，可知动能变化量相等，故D错误；
故选：。
运动员在脚接触地面后都有一个下蹲的过程，为的是减小地面对人的冲击力。运动员的动量变化量不变，根据动量定理分析。
本题考查了动量定理在生活中的应用，要注意正确分析物理过程，根据题意建立物理模型，即可根据所熟悉的物理规律列式求解。
3.【答案】
【解析】解：若其中一个小球带的电荷量为，则另一个小球带的电荷量为，根据库仑定律有
今使两小球接触后，由于两小球带同种电荷，则二者带的电荷量分别为，根据库仑定律有
则可得出
；故C正确，ABD错误。
故选：。
由库仑定律可得出两球在接触前后的库仑力表达式，则根据电量的变化可得出接触后的作用力与原来作用力的关系。
对于完全相同的带电体，若带异种电荷，接触后则先中和再平分，若带同种电荷则将总电量平分。
4.【答案】
【解析】解：小球受重力与球形碗的弹力，重力与弹力的合力提供小球做圆周运动的向心力，设弹力与竖直方向的夹角为
则：，解得
，，联立解得：，故D正确，ABC错误。
故选：。
对小球进行受力分析，写出向心力的表达式，结合几何关系与牛顿第二定律即可求解。
本题考查受力分析、向心力与牛顿第二定律，这道题属于圆锥摆模型，要熟悉该模型规律。
5.【答案】
【解析】解：、输入电压的最大值，
变压器输入电压的有效值为，当灯泡正常发光时，灯泡的电压为。
根据理想变压器变压比得：，故A错误；
B、滑动变阻器滑片向上移动，连入电路的电阻变大，负载等效电阻变大，输入电压不变，线圈匝数比不变，则不变，所以变压器副线圈的功率减小，原线圈功率也减小，由可得原线圈的电流减小，则电流表示数减小，故B正确；
C、将自耦变压器触头向上滑动，副线圈匝数变大，根据理想变压器的变压比可知输出电压增大，所以灯泡变亮，故C错误；
D、输入电压的最大值为，图中位置穿过线圈的磁通量为，感应电动势最大，所以从图示线框位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为，故D错误。
故选：。
求出输入电压的最大值，求出有效值，灯泡正常发光，求出灯泡的电压，然后根据电压比等于匝数比判断选项。滑片上移，是电阻变大，输入电压不变，则输出电压不变，可知副线圈的电流减小，所以原线圈电流减小。将自耦变压器触头向上滑动，副线圈匝数变大，根据理想变压器的变压比可知输出电压增大。从图示线框位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为。
本题考查变压器的知识，要掌握电压比等于匝数比，电流之比等于匝数反比。要会分析电路中电压、电流的变化。
6.【答案】
【解析】
【分析】
先根据折射定律求光束在边上的折射角，由几何知识求出光束射到面上的入射角，与临界角比较，判断知道光束在面上发生全反射；根据折射率公式求波长。
本题考查光的折射定律和全反射定律，解决本题的关键是掌握全反射的条件和临界角公式，正确画出光路图，再结合数学知识和折射定律进行研究。
【解答】
、在玻璃砖中光路图如图
由折射定律知，解得：，
，则，
到达边，由几何关系得，故能发生全发射，
根据几何关系知反射光线平行与边，由于对称性，在边不会发生全反射，故A正确，BD错误；
C、由折射率公式，解得：，故C错误；
故选：。
7.【答案】
【解析】解：、电动机两端电压为副线圈两端的电压，A错误；
B、原线圈中的电流为，B错误；
C、电动机消耗的电功率为，C正确；
D、由功能关系知，解得，D正确；
故选CD
根据变压器匝数与电流、电压的关系和交流电表达式，分析，利用功能关系分析．
本题是个小型的综合题目，考查的知识点较多，比如变化电路中能量的分配，难度不大．
8.【答案】
【解析】解：匀速圆周运动的加速度是向心加速度，方向不断变化，是非匀变速曲线运动，故A错误；
B.牛顿发现了万有引力定律，但没有测出引力常量，卡文迪什利用扭秤装置测出了万有引力常量，从而计算出地球的质量，故B错误；
C.开普勒第三定律也适用于围绕地球运行的所有卫星，故C正确；
D.匀速圆周运动合力指向圆心。非匀速圆周运动，合力不指向圆心，故D正确。
故选：。
匀速圆周运动是非匀变速曲线运动；
测出了万有引力常量后才可计算地球质量；
开普勒第三定律也适用于围绕地球运行的所有卫星；
非匀速圆周运动，合力不指向圆心。
本题考查学生对匀变速圆周运动运动性质、非匀变速圆周运动受力特点、开普勒第三定律的使用范围的掌握，比较基础，需要学生多熟记。
9.【答案】
【解析】解：、只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相比，甚至比波长还要小的时候，才能产生明显的衍射现象，故A正确；
B、衍射现象是波特有的现象，故B错误；
C、只有在光的波长比障碍物的尺寸小的情况下，光才能看成是沿直线传播的，所以光的衍射现象和光沿直线传播是不矛盾的，故C错误；
D、光的衍射现象说明了光具有波动性，故D正确；
故选：。
理解产生明显衍射现象的条件，以及衍射现象证明了光具有波动性。
本题主要考查了光的衍射的相关应用，理解发生明显衍射现象的条件，熟记衍射现象的特点和说明的结论即可。
10.【答案】
【解析】
【分析】
子弹射穿木块过程系统动量守恒，应用动量守恒定律可以求出子弹射穿木块后木块的速度，应用能量守恒定律可以求出子弹与木块增加的内能；应用能量守恒定律求出子弹受到的阻力，然后应用动能定理与能量守恒定律分析答题。
本题考查了动量守恒定律的应用，分析清楚物体运动过程是解题的前提，应用动量守恒定律与能量守恒定律可以解题。
【解答】
A、子弹与木块组成的系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：，解得：，故A正确；
B、子弹射穿木块过程，由能量守恒定律得：，解得：，故B正确；
C、子弹射出木块过程产生的内能：，阻力：，木块固定子弹射穿木块过程，对子弹，由动能定理得：，解得：，故C错误；
D、木块固定，子弹射出木块过程中系统产生的内能：，故D正确。
故选ABD。
11.【答案】匀加速直线
【解析】解：甲车所做的运动是匀加速直线运动．
根据速度时间图象的斜率表示加速度，由图象可得：甲车的加速度
在到的时间内，乙车的加速度；
乙车在前内速度为．
故答案为：匀加速直线，，，；
根据速度图象的斜率等于加速度，可分析甲车的运动情况，由斜率求得两车的加速度．根据图象直接读出乙车的速度．
解答本题的关键应抓住速度图象的斜率表示加速度，倾斜的直线表示匀变速直线运动．
12.【答案】在误差允许范围内，与是否相等；；圆盘的半径
【解析】解：已知频闪仪每隔闪光一次，且，，，
则有；
而；
那么在误差允许范围内，与是相等的，
因此重锤由运动到是不是匀加速运动的依据是在误差允许范围内，与是否相等；
根据中时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，则有：
若要得到此时圆盘的角速度，依据角速度与半径的关系式，还应测量的物理量是圆盘的半径，
故答案为：在误差允许范围内，与是否相等；，圆盘的半径．
依据相等的时间内，位移之差是否相等，即可判定；
根据中时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，再由角速度与半径的关系式，即可求解．
考查判定匀变速直线运动的依据，掌握求解瞬时速度的内容，理解角速度与半径的关系式，注意单位的转换．
13.【答案】解：设落回水面时的速度为，
根据速度位移公式可知，
解得：。
水从最高点落回水面的过程中，做自由落体运动，
代入数据解得：。
答：水从最高点落回到水面时的速度为。
水从最高点落回到水面的时间为。
【解析】水喷出后做竖直上抛运动，根据匀变速直线运动的规律即可求出初速度。
根据自由落体运动的规律，求解下落时间。
该题考查了竖直上抛运动的相关知识，明确竖直上抛运动的规律，根据运动学公式求解。
14.【答案】解：对于给定的电容器电容一定，根据电容的定义式得，则图象如图所示：
图象与横坐标轴围成的面积为对电容器充电过程中，电容器储存的电能，故
由得；
板间距离为时，平行板电容器的电容为
当电容器带电量为时，两板间电压
得电容器储存的电能为
当板间距离由增大到时，电容器储存的电能增加量为
故需要克服电场力做功；
单位体积内的电场能定义为电场能量密度，则
因为
所以
因为场强
则
即电场能量密度和两板间的电场强度平方成正比。
【解析】解决本题的基础是掌握电容的定义式和电容的定义式；关键是要理解图象与横坐标轴围成的面积表示电容器充电过程中电容器储存的电能；根据电容的定义式得到与的关系式，再画出图象；图象与横坐标轴围成的面积为对电容器充电过程中，电容器储存的电能，由数学知识推导，根据电容的决定式、匀强电场的场强公式得到电场能量密度和两板间的电场强度平方的关系。
15.【答案】解：分别以、为研究对象，受力分析，木板和物块的加速度大小分别为 、，
由牛顿第二定律得：
，
假设经过秒、共速，共同速度设为，由匀变速直线运动的规律得：
，
解得：，，，．
共速过程中，的位移大小设为，的位移大小设为，则
，，
解得：，．
假设共速之后，、一起向右匀减速运动，木板和物块间的静摩擦力大小为，木板和物块的加速度大小分别为、，
由牛顿第二定律得：
解得：，假设成立，．
设共速之后至、均静止，的位移设为，的位移设为，则
．
整个过程中的位移大小
的位移大小．
则：：．
答：木板与小物块在整个运动过程中位移大小之比为：．
【解析】根据牛顿第二定律分别求出、的加速度，结合运动学公式求出速度相同时，、的位移大小，然后、保持相对静止，一起做匀减速运动，再根据速度位移公式求出一起匀减速运动的位移，从而得出、的总位移大小．
解决本题的关键知道木板和物块在整个过程中的运动规律，结合牛顿第二定律和运动学公式综合求解．
高二物理（第1页，共14页）