2023-2024学年湖南省益阳市安化县高二（下）期末考试物理试卷（含解析）

2023-2024学年湖南省益阳市安化县高二（下）期末考试物理试卷
一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1.下列有关物理学史的说法错误的是( )
A. 牛顿提出了万有引力定律，开普勒通过实验测出了万有引力常量
B. 库仑总结出了点电荷间相互作用的规律
C. 法拉第提出了电场的观点，并第一个用电场线描述电场
D. 美国物理学家密立根测出了元电荷的数值
2.如图所示，汽车在拱形桥上由匀速率运动到，以下说法正确的是( )
A. 牵引力与克服摩擦力做的功相等
B. 支持力对汽车做正功
C. 牵引力和重力做的总功大于克服摩擦力做的功
D. 汽车在上拱形桥的过程中克服重力做的功转化为汽车的重力势能
3.如图所示，为某一金属导体的伏安特性曲线，由图像可知( )
A. 导体两端电压为时，电阻为
B. 导体两端电压为时，电阻为
C. 导体两端电压为时，电阻为
D. 导体两端电压为时，电阻为
4.如图为定性研究影响平行板电容器电容大小因素的实验装置，平行板电容器的板与静电计相连，板和静电计金属壳都接地。若充电后保持电容器带电量不变，图减小正对面积图增大距离，图插入电介质，下列说法正确的是( )
A. 图中静电计测量的是电容器的带电量
B. 图静电计的指针张角变大，故平行板电容器的电容变大
C. 图静电计的指针张角变大，故平行板电容器的电容变大
D. 图静电计的指针张角变小，故平行板电容器的电容变大
5.某静电除尘器的除尘原理如图所示，一带正电的金属板和一个带负电的放电极形成电场，实线为它们之间的电场线，虚线为一带电烟尘颗粒的运动轨迹，、是轨迹上的两点。不计烟尘颗粒的重力，下列说法正确的是
A. 烟尘颗粒带负电
B. 点电势低于点电势
C. 烟尘颗粒在点的加速度小于在点的加速度
D. 烟尘颗粒从点运到点的过程中电势能减小
6.如图所示为年我国自主研制的新一代喷气式大型客机在上海浦东机场起飞的照片，的成功首飞意味着经过近半个世纪的艰难探索，我国具备了研制一款现代干线飞机的核心能力，现有总质量的一架大型飞机，从静止开始保持额定功率滑跑，当位移达到时，速度达到最大速度，并以此速度起飞，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重力的倍，下列有关数据正确的是( )
A. 飞机起飞的功率为 B. 飞机速度为时的加速度为
C. 飞机起飞过程所用时间等于 D. 飞机起飞的动能为
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.比值法定义是指用两个量的比值来定义一个新的物理量，而新的物理量反映物质的属性，与参与定义的两个物理量无关。下列各物理量的表达式中，是用比值法定义该物理量的是( )
A. 电容 B. 电流强度 C. 电场强度 D. 电阻
8.小杜家里新装修时使用了一批照明卤钨灯泡，如图所示。小杜利用多用电表测量该灯泡的电阻，以下操作正确的是( )
A. 小杜选好“”，红黑表笔短接后指针位置如图所示，则他应该调节“”进行调零
B. 调零后，用红黑表笔分别接触灯泡的两脚，发现指针偏角太小，则需要更换“”挡位
C. 每次换挡后不需重新进行欧姆调零
D. 正确选择挡位后，指针位置如图所示，则该灯泡电阻为
9.开普勒用二十年的时间研究第谷的行星观测数据，发表了开普勒定律。通常认为，太阳保持静止不动，行星绕太阳做匀速圆周运动，则开普勒第三定律中常量为行星轨道半径，为运行周期。但太阳并非保持静止不动，太阳和行星的运动可看作绕二者连线上的点做周期相同的匀速圆周运动，如图所示，则开普勒第三定律中常量为太阳和行星间距离，为运行周期。已知太阳质量为、行星质量为、引力常量为，则( )
A. B.
C. D.
10.在电场方向水平向右的匀强电场中，一带电小球从点竖直向上抛出，其运动轨迹如图所示。小球运动的轨迹上、两点在同一水平线上，为轨迹的最高点。小球抛出时的动能为，在点的动能为，不计空气阻力。设带点小球的电场力为、重力为，则( )
A.
B.
C.
D.
三、综合题：本大题共5小题，共56分。
11.（8分）某兴趣小组利用打点计时器记录重物自由下落的运动轨迹，并利用实验数据验证机械能守恒定律，其实验装置如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，使纸带竖直穿过限位孔，用夹子将重物悬挂在纸带的下端。
在本实验中需要直接测量的物理量有____________；
A.重物的质量 B.重物下落的时间 C.重物下落的高度 D.与重物下落高度对应的瞬时速度大小
实验时，先打开打点计时器，待打点稳定后释放纸带，获得一条如图所示的纸带，其中点为打点计时器打下的第一个点，，，，是打点计时器连续打下的个点。当地的重力加速度，交流电的频率，重物质量为根据纸带所给数据，进行如下计算与判断结果保留位小数
打下点时重物的速度为____________；
过程中，重物动能的增加量___________，重物重力势能的减少量___________；
12.（10分）在“测量金属丝的电阻率”的实验中，实验小组的同学测量一段阻值约为、粗细均匀金属丝的电阻率。实验小组的同学采用图所示的电路图，用伏安法测金属丝的电阻，现有电源电源两端电压保持不变，开关导线若干，以及下列器材：
A.电压表量程，内阻约
B.电压表量程，内阻约
C.电流表量程，内阻约
D.电流表量程，内阻约
E.滑动变阻器
F.滑动变阻器
为减小测量误差，在实验中，电压表应选用___________，电流表应选用___________，滑动变阻器应选用___________。三个空白处均选填各器材前的字母
图是测量的实验器材实物图，图中已连接了部分导线。请根据图的电路图，补充完成图中实物间的连线。
测量出金属丝直径为、长度为，电压表示数为，电流表示数为，则该金属丝电阻率测量值的表达式___________。
13.（10分）小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象：当汽车的电动机启动时，汽车的车灯会瞬时变暗。汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示，已知汽车电源电动势为，内阻为。车灯接通电动机未起动时，电流表示数为；电动机启动的瞬间，电流表示数达到。假设车灯的电阻保持不变，求：
车灯的电阻；
电动机启动的瞬间，电动机消耗的功率。
14.（12分）如图，竖直放置的、与水平放置的、为两对正对的平行金属板，、两板间电势差为，、两板分别带正电和负电，两板间电势差为，两板间距离为，、两极板长均为。一质量为，电荷量为的带电粒子不计重力由静止从板开始经、间电压加速后穿过、并发生偏转右侧没有电场，最后打在荧光屏上。求：
粒子离开板时速度大小；
粒子刚穿过、时的竖直偏转位移；
粒子打在荧光屏上时的动能。
15.（16分）日常生活中飞车表演深受观众的喜爱，其简化模型如图所示，一质量物块从平台上点以速度水平飞出，恰好从点无碰撞地进入光滑圆弧轨道，之后进入等间距的粗糙与光滑交替的水平轨道上减速，圆弧轨道的圆心与平台等高，水平轨道与圆弧轨道平滑连接。已知圆弧轨道圆心角，粗糙段长度均为，水平轨道从左往右第个粗糙段与物块间的动摩擦因数，，不考虑空气阻力。提示：自然数的求和公式：求：
点的高度；
物块刚运动到点时对轨道的压力；
若物块最终停止在第个粗糙段，则值为多大。
答案解析
1.
【解析】解：、牛顿提出了万有引力定律，卡文迪什通过实验测出了万有引力常量，故A错误；
B、库仑利用扭秤实验得出了点电荷间的相互作用规律，故B正确；
C、法拉第提出了电场的观点，并第一个用电场线描述电场，符合史实，故C正确；
D、物理学家密立根测出了元电荷的数值，符合史实，故D正确。
本题选错误的，故选：。
根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可。
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。
2.
【解析】】对汽车受力分析，汽车一共受四个力，牵引力、摩擦力、支持力、重力，汽车运动过程中，牵引力做正功，设为，摩擦力做负功，其大小设为，重力做负功，其大小设为而支持力不做功，根据动能定理得

即

故A错误；
B.支持力方向与运动方向垂直，故支持力不做功，故B错误；
C.牵引力、重力和摩擦力三个力总功为，即

故牵引力和重力做的总功等于克服摩擦力做的功，故C错误；
D.根据重力做功量度重力势能的变化，功是量度能的变化，所以汽车在上拱形桥的过程中克服重力做了多少功，就有多少能量转化为汽车的重力势能，故D正确。
故选D。
3.
【解析】在虚线上，当 时， ，根据
可得
在伏安特性曲线上， ，所以 ，故AB错误；
由图可得，当 ， ，由
可得
故C正确、D错误。
故选C。
4.
【解析】解：、图中静电计测量的是电容器的两极板的电势差，故A错误；
B、图正对面积减小时，根据，判断电容变小，电容器的带电量不变，根据判断电势差变小，所以静电计指针的偏转角度增大，故 B错误；
C、图板间距离增大时，电容变小，电容器的带电量不变，电势差变大，静电计指针的偏转角度增大，故C错误；
D、图插入电介质时，电容变大，带电量不变，电势差减小，静电计指针的偏角减小，故D正确。
故选：。
静电计测量的是电容器两极板间的电势差，电势差越大，金属箔张角越大。根据，判断电容的变化，根据判断电势差的变化。
解决本题的关键根据，判断电容的变化，根据判断电势差的变化，注意静电计与验电器的区别。
5.
【解析】A.粒子的受力方向指向轨迹内侧，由带电烟尘颗粒的运动轨迹可知烟尘颗粒受力方向沿着电场线的切线方向，所以烟尘颗粒带正电，故A错误；
B.沿着电场线的方向电势降低，则点电势低于点电势，故B正确；
C.点电场线较密集，则点场强大于点场强，烟尘颗粒在点所受电场力大于在点所受电场力，烟尘颗粒在点的加速度大于在点的加速度，故C错误；
D.烟尘颗粒由运动到，速度方向与受力方向夹角大于，所以电场力做负功，电势能增大，故D错误。
故选B。
6.
【解析】A.飞机起飞的功率
故A错误；
B.飞机速度为 时，有
根据牛顿第二定律
联立，解得
故B正确；
C.根据动能定理，可得
解得
故C错误；
D.飞机起飞的动能为
故D正确。
故选BD。
7.
【解析】A.电容由电容器本身性质决定，与、无关，符合比值法定义的共性，所以
属于比值法定义，故A正确；
B.电流强度由、决定，则电流强度 不属于比值定义法，故B错误；
C.电场强度 ，适用于匀强电场的电场强度的计算，不属于比值定义法，电场强度 属于比值定义法，故C错误；
D.电阻由电阻本身性质决定，与、无关，符合比值法定义的共性，所以
属于比值法定义，故D正确。
故选AD。
8.
【解析】【分析】
本题考查了练习使用多用电表；本题解题关键是掌握欧姆表的使用步骤，注意指针偏角太小，说明挡位选小了，需要更换大挡位进行测量。
多用电表欧姆挡测量前需要进行欧姆调零；测量时指针偏转角度太小，说明挡位选小了，需要更换大挡位，重新调零测量；欧姆表读数为表盘示数乘倍数。
【解答】
A.红、黑表笔短接后指针没有满偏，说明需要欧姆调零，即调节“”旋钮，故A错误；
B.测量时，发现指针偏角太小，说明待测电阻阻值较大，倍率选小了，需要更换“”进行测量，故B正确；
C.每次更换挡位都需再次调节“”进行欧姆调零，故C错误；
D.根据多用电表读数方法可知测量结果为，故D错误。
9.
【解析】【分析】
本题主要考查万有引力定律的应用以及双星系统问题。太阳保持静止不动，行星绕太阳做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力列式求解；太阳并非保持静止不动，太阳和行星的运动可看作绕二者连线上的点做周期相同的匀速圆周运动，对行星和太阳，分别由万有引力提供向心力列式，联立即可求解。
【解答】
太阳保持静止不动，行星绕太阳做匀速圆周运动，设太阳和行星的质量分别为和，由万有引力提供向心力有，解得，故A正确，B错误；
太阳并非保持静止不动，太阳和行星的运动可看作绕二者连线上的点做周期相同的匀速圆周运动，设行星和太阳的轨道半径分别为和，则，
对行星，由万有引力提供向心力有，
对太阳，由万有引力提供向心力有，
联立得，故C正确，D错误。
10.
【解析】由于合运动与分运动具有等时性，设小球所受的电场力为，重力为，则有由动能定理得
联立可得
所以
故A错误、B正确；
小球在竖直方向上做竖直上抛运动，根据对称性得知，从点至点和从点至点的时间相等，小球在水平方向上做初速为零的匀加速直线运动，设加速度为，则
又
则
所以
故C错误、D正确。
故选BD。
11.

【解析】由实验原理
可知，重物的质量可以约去，所以不用测量。故A错误；
B.重物下落的时间根据纸带上的点迹来计算，不需要直接测量。故B错误；
C.重物下落的高度需要用刻度尺进行测量。故C正确；
D.与重物下落高度对应的瞬时速度大小由
计算。故D错误。
故选C。
打点计时器的打点间隔为
打下点时重物的速度为
过程中，重物动能的增加量
重物重力势能的减少量
12.；；
【解析】【分析】
根据电源电压为可以选出适当的电压表，根据欧姆定律粗略计算可以选出电流表，因为是分压式，所以选择小滑动变阻器。
根据伏安法测电阻得到电阻，再根据电阻得决定式求电阻率。
要掌握实验器材的选择原则：安全性原则、精确性原则、方便实验操作原则；应用欧姆定律与电阻定律即可解题。
【解答】
电源电动势为，故电压表选A；流过待测金属丝的最大电流约为，电流表应选择；由图示电路图可知，滑动变阻器采用分压接法，为方便实验操作，滑动变阻器应选择。
电路图如下图所示：
．
由欧姆定律得：，再根据电阻得决定式，所以
故答案为：；；
13.电动车未启动时，车灯、电流表和电源串联，根据闭合电路欧姆定律可知，路端电压为
解得
根据欧姆定律可得，灯泡电阻为
电动机启动瞬间，车灯两端电压为
车灯电流为
因此电动机电流为
因此电动机的消耗功率为

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.粒子在加速电场中加速过程，由动能定理可得
得
粒子在偏转电场中做类平抛运动，由动力学知识可得
联立得
粒子从开始运动到打在荧光屏上整个过程根据动能定理可知
联立得

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.依题意，物块从运动到过程为平抛运动，分解点速度，可得
又
联立，解得
物块从运动到过程，由机械能守恒，可得
物块在点，根据牛顿第二定律可得
联立，解得
根据牛顿第三定律可知物块刚运动到点时对轨道的压力大小为，方向竖直向下。
物块在轨道上运动过程中，设最终停止在第个粗糙段，由能量守恒定律
解得
则值为。即物块最终停止在第个粗糙段。

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
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