2024-2025学年江苏省锡山高级中学高二（上）开学考试物理试卷（含解析）

2024-2025学年江苏省锡山高级中学高二（上）开学考试物理试卷
一、单选题：本大题共11小题，共44分。
1.带正电荷的导体球靠近某不带电的枕形导体。枕形导体的左右两端分别记为、，、分别为枕形导体内部和外表面上的两点，枕形导体处于静电平衡状态，如图所示。下列说法正确的是( )
A. 端感应出正电荷，端感应出负电荷
B. 点电场强度方向沿连线由指向
C. 点的电场方向与点所在表面垂直
D. 枕形导体上点的电势比点的电势高
2.停在静水中的船质量，长，不计水的阻力，当质量为的人从船尾走到船头得过程中船后退的距离是多少( )
A. B. C. D.
3.如图所示，长为的匀质链条静置于光滑水平桌面上，现使链条右端从静止开始竖直向下运动，刚运动到竖直长度为时，链条速度大小为，如图所示，重力加速度为，则
A.
B.
C.
D.
4.如图所示为一电容式位移传感器，其原理是电介质板和物体固定在一起，当物体发生一小段位移时，插入两极板间的电介质的长度发生变化，导致电容发生变化。电介质板向右平移进入电容器一小段距离过程，则下列说法正确的是( )
A. 平行板电容器的电容变小
B. 平行板电容器的带电量增大
C. 通过灵敏电流计的电流方向从到
D. 当电介质板停止运动后，电路中仍有电流通过
5.某同学设计了如图所示的电路进行电表改装，已知电流表的量程为，内阻，，。则若将接线柱( )
A. 、接入电路时，最大可以测量的电流为
B. 、接入电路时，最大可以测量的电压为
C. 、接入电路也可作为电压表使用，阻值越小量程越大
D. 、接入电路也可作为电流表使用，阻值越小量程越大
6.如图所示为低空跳伞表演，假设质量为的跳伞运动员，由静止开始下落，在打开伞之前受恒定阻力作用，下落的加速度为，在运动员下落的过程中，下列说法正确的是( )
A. 运动员的重力势能减少了
B. 运动员的动能增加了
C. 运动员克服阻力所做的功为
D. 运动员的机械能减少了
7.年月日，全国皮划艇静水锦标赛在浙江省丽水市水上运动中心开幕。大赛前，甲、乙两个运动员分别划动两艘皮划艇沿同一方向进行赛前训练，他们分别划动了一段时间后让各自的皮划艇自由滑行，一段时间后停下。他们及各自的皮划艇总质量相等，测速器测得甲、乙的图像分别如图中的、所示，图中，则( )
A. 运动员乙较晚停下，乙做功更多
B. 乙划桨时间长，乙划桨时受到水反作用力的冲量大
C. 甲皮划艇早停下，甲划桨时受到水反作用力的冲量小
D. 甲在划桨时用力小
8.一台电风扇，内阻为，接上电压后正常工作，消耗功率，则下列说法正确的是( )
A. 电风扇正常工作时通过电动机的电流是
B. 电风扇正常工作时转化为机械能的功率是
C. 电风扇正常工作时电动机的效率是
D. 如果接上电源后，电风扇的扇叶被卡住，不能转动，这时电动机的发热功率是
9.在如图甲所示的电路中，、均为定值电阻，且，的阻值未知，是滑动变阻器，在其滑片从最左端滑至最右端的过程中，测得电源的路端电压随电流的变化图线如图乙所示，其中图线上的、两点是滑片在滑动变阻器的两个不同端点时分别得到的，则以下说法不正确的是( )
A. 电源的电动势为
B. 电源的内阻为
C. 定值电阻的阻值
D. 滑动变阻器的最大值为
10.一物体静止在水平地面上，在竖直向上的拉力的作用下开始向上运动，如图甲所示，在物体运动过程中，空气阻力不计，其机械能与位移的关系图像如图乙所示，其中曲线上点处的切线的斜率最大，则( )
A. 在过程中物体所受拉力是变力，且处所受拉力最大
B. 在处物体的速度最大
C. 过程中，物体的动能先增大后减小
D. 在过程中，物体的加速度先增大后减小
11.年英国物理学家卢瑟福提出原子核式结构模型：电子围绕原子核高速旋转。设电子质量为，电荷量为，氢原子核电荷量为，静电力常量为，电子绕原子核做匀速圆周运动的半径为。已知在孤立点电荷的电场中，以无限远处电势为时，距离该点电荷为处的电势。下列说法正确的( )
A. 电子做匀速圆周运动的速率
B. 电子绕核运动时等效电流为
C. 电子绕核运动运动一周时，该氢原子核施加的库仑力对其做功
D. 若无限远处电势为零，电子绕核运动的动能和电势能的总和为
二、实验题：本大题共1小题，共10分。
12.在验证机械能守恒定律实验中，两实验小组同学分别采用了如图甲和乙所示的装置，采用两种不同的实验方案进行实验，设重力加速度为。
在甲图中，下落物体应选择密度_______选填“大”或“小”的重物；在乙图中，两个重物的质量关系是_______选填“”、“”或“”；
采用图乙的方案进行实验，除图中的器材外，还需要的实验器材有交流电源、刻度尺和_______；
某次实验所打纸带如图所示，为第一个点，、、、点到点的距离已标出，打点时间间隔为，则记录点时，重物的速度_______；结果保留三位有效数字
从减少实验误差的角度看，比较两种实验方案，你认为_______更合理选填“甲”或“乙”。
三、计算题：本大题共4小题，共46分。
13.人们对手机的依赖性越来越强，有些人喜欢躺着看手机，经常出现手机砸到头部的情况。若手机质量为，从离人约的高度无初速度掉落，砸到头部后手机未反弹，头部受到手机的冲击时间约为，取重力加速度，求：
手机与头部作用过程中手机动量变化；
手机对头部的作用力。
14.如图所示，匀强电场中有一直角三角形，长度为，，一个带电荷量的点电荷由移到的过程中，电势能增加，由移到的过程中电场力做功，已知电场线平行于所在的平面，求：
、两点的电势差及、两点的电势差分别是多少；
该匀强电场的电场强度的大小是多少。
15.在固定的光滑水平杆杆足够长上，套有一个质量的光滑金属圆环，一根长的轻绳一端拴在环上，另一端系着一个质量的木块，如图所示。现有一质量为的子弹以的水平速度射向木块，最后留在木块内不计空气阻力和子弹与木块作用的时间，取，求：
当子弹射入木块后瞬间，木块的速度大小；
木块向右摆动的最大高度；
木块向右摆动到最高点过程中绳子拉力对木块做的功。
16.如图甲所示，长为的两块导体板水平平行放置，大量质量为、电量为的电子由静止开始，经电压的电场加速后，连续不断地沿平行板的方向从两板正中间射入两板之间．当两板均不带电时，这些电子通过两板之间的时间为未知，现给两板间加上如图乙所示的幅值恒为的周期性电压．
求电压变化的周期；
为保证有电子能从两板间穿出，求两平行导体板间的最小距离；
若所有电子均能从两板间穿出，求两平行导体板间的最小距离．
答案解析
1.
【解析】A.根据静电感应原理可知，端感应出负电荷，端感应出正电荷，故A错误；
B.静电平衡导体内部的场强为，则点电场强度为，故B错误；
达到静电平衡后的导体为等势体，则枕形导体上点的电势与点的电势相等，静电平衡导体表面处的电场强度方向与表面垂直，即点的电场方向与点所在表面垂直，故C正确，D错误。
故选C。
2.
【解析】解：、船和人组成的系统，在水平方向上动量守恒，人在船上行进，船向后退，以人的速度方向为正方向，由动量守恒定律得：，
人从船头走到船尾，设船后退的位移大小为，则人相对于岸的位移大小为则：，代入数据解得：，船向后退了，故A正确；
故选：。
人和小船组成的系统动量守恒，根据动量守恒定律求出船移动的位移大小。
本题考查了动量守恒定律的应用，解决本题的关键掌握动量守恒定律的条件，以及知道在运用动量守恒定律时，速度必须相对于地面为参考系。
3.
【解析】铁链释放之后，到离开桌面到落地的过程，由于桌面无摩擦，整个链条的机械能守恒。取桌面为零势能面，整个软绳的质量为。
根据机械能守恒定律得：
解得：，故A正确
故选：。
在运动的过程中，对整个系统而言，机械能守恒。抓住系统重力势能的减小量等于动能的增加量，分别求出离开桌面时的速度
本题为机械能守恒定律应用的问题，要注意正确设定零势能面；本题中也可以选取地面为零势能面
4.
【解析】电介质板向右平移进入电容器一小段距离过程，电容器间的介电常数 增大，由电容的决定式
可知电容增大，因不变，由电容的定义式
可知，电容器的带电量增大，故A错误，B正确；
C.电容器的带电量增大，则电源对电容进行充电，故通过灵敏电流计的电流方向从到，故C错误；
D.当电介质板停止运动后，电容无充放电，故电路中无电流，故D错误。
故选B。
5.
【解析】、接入电路时，也可作为电流表使用，阻值越小量程越大；因为 ，通过的最大电流为，最大可以测量的电流为， AC错误；
、接入电路也可作为电压表使用，阻值越大量程越大；电流表两端最大电压为
两端最大电压为

最大可以测量的电压为

B正确。
故选B。
6.
【解析】A.在运动员下落的过程中，重力做功，故重力势能减少了，故A错误；
B.根据牛顿第二定律得，物体所受的合力为
，
则根据动能定理得，合力做功为，则动能增加了，故B正确；
C.合力做功等于重力做功与阻力做功的代数和，因为重力做功为，则克服阻力做功，故C错误；
D.重力势能减少了，动能增加了，故机械能减少了，故D错误。
故选B。
7.
【解析】A.根据图像，段和段平行，减速阶段斜率相同，则加速度相同，由可知皮划艇受到的阻力相同，对划动过程，两皮划艇最大速度相同，根据动能定理，甲：，乙：，由图知道，，所以甲做功多，故A错误；
根据动量定理，对甲：，对乙，，甲划桨时间长，所以划桨时甲受到水反作用力的冲量大，故BC错误；
D.根据图像，划动过程，甲的加速度小于乙，根据牛顿第二定律，，所以甲在划桨时用力小，故D正确。
8.
【解析】A.根据题意可得
故A错误；
B.电风扇正常工作时转化为机械能的功率为
故B正确；
C.电风扇正常工作时电动机的效率为
故C错误；
D.如果接上电源后，电风扇的扇叶被卡住，不能转动，这时电动机的发热功率为
故D错误。
故选B。
9.
【解析】由闭合电路的欧姆定律得
将图线上、两点的、值代入可得
解得
，
故AB正确，不符合题意；
C.当的滑片自左向右滑动时，的有效阻值变小，电路中的总电阻变小，总电流变大，由此可知，图线上的、两点分别对应滑片位于最左端和最右端，当滑片位于最右端时，有
被短路，外电路电阻即为，故由点的、值得
故C错误，符合题意；
D.当滑片在最左端时，的有效阻值最大，并对应着图线上的点，故由点的、值可求出此时外电路的电阻，再根据串、并联电路的规律求出的最大值，则
代入数据解得滑动变阻器的最大值
故D正确，不符合题意。
故选C。
10.
【解析】A.机械能与位移的关系图像切线的斜率表示拉力的大小，由图可知，处图像切线的斜率最大，则说明此时拉力最大，在过程中物体所受拉力逐渐增大，过程中，拉力减小，处所受拉力为零，故A错误；
B.过程中，拉力减小，处所受拉力为零，则在这一过程中物体应先加速后减速，则说明最大速度一定不在处，故B错误；
C.过程中，物体先加速后减速，故动能先增大后减小；的过程机械能不变，拉力为零，物体在重力作用下做减速运动，动能继续减小，故在过程中，物体的动能先增大后减小，故C正确；
D.由图像可知，过程中，拉力先增大后减小，直到变为零，则物体受到的合力应先增大，后减小，减小到零后，再反向增大，即加速度应先增大，后减小，再反向增大，故D错误。
故选C。
11.
【解析】A.电子做匀速圆周运动，则
解得电子的速率
故A错误；
B.电子绕核运动时等效电流为
故B错误；
C.电子绕核运动运动一周时，该氢原子核施加的库仑力方向与速度垂直，可知库仑力对其做功为零，故C错误；
D.若无限远处电势为零，电子绕核运动的动能和电势能的总和为
故D正确。
故选D。
12.大；；天平；；甲。
【解析】为了减小实验的误差，甲图中的重物应选择质量大，体积小的重物，即密度大的重物．
乙图是验证系统机械能是否守恒，向下运动，向上运动，所以．
验证系统机械能是否守恒，即验证系统动能的增加量和系统重力势能的减小量是否相等，动能的增加量为
，
重力势能的减小量为．
可知需要测量两个重物的质量，所以实验器材还需要天平；
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上点时小车的瞬时速度大小，
甲方案更合理，因为在乙图中受到细绳和滑轮之间的摩擦力的影响。
故答案为：大；；天平；；甲。
13.解：手机做自由落体运动，由运动学公式有：
所以手机接触头部之前的速度为：
因为手机落在头上没反弹，即末速度减为，
规定竖直向下为正方向，手机与头部作用过程中手机动量变化为：
即手机与头部作用过程中手机动量变化大小为，方向竖直向上；
规定竖直向下为正方向，对手机由动量定理得：
解得：，方向竖直向上
根据牛顿第三定律，可知手机对头部的作用力大小为，方向竖直向下。
答：手机与头部作用过程中手机动量变化大小为，方向竖直向上；
手机对头部的作用力大小为，方向向下。
【解析】由计算动量变化量；用动量定理求手机对头部的作用力。
本题考查了动量定理的应用，注意动量定理是矢量方程，列式之前要选择正方向，同时此题的易错点是在列动量定理方程时丢掉重力的冲量。
14.解：由电势差与电场力做功的关系可知，
，则有；
由上可知，点与中点电势相等，点与的中点连线是一条等势线，设的中点，连接，即为等势面，过点作的垂线，如图所示
由几何关系得，，
则该匀强电场的电场强度的大小为。

【解析】根据求解电势差；匀强电场的电场线为相互平行间隔相等的平行线，而等势线与电场线垂直；由题意知连线上一定有一点的电势与点相等，故可以找到一条等势线，根据电场线与等势线的特点可确定电场线的方向，再根据公式求出电场强度。
本题的关键在于找出等势面，然后才能确定电场线，要求学生明确电场线与等势线的关系，能利用几何关系找出等势点，再根据等势线的特点确定等势面，知道公式应用时为沿着电场线方向的距离。
15.子弹射入木块的过程中，子弹和木块组成的系统动量守恒，则
解得
子弹、木块和金属圆环组成的系统水平方向动量守恒，当木块向右摆动到最大高度时，有
联立解得
，
对木块和子弹整体，根据动能定理可得
解得

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
16.解：电子在加速电场中，据动能定理可得：，解得：，故电子刚进入导体板的初速度为，当两板均不带电时，电子做匀速运动，可得，解得。
在时刻进入的电子恰能打到极板边缘时，所有电子均能打到极板上，
根据牛顿第二定律，
解得
故保证有电子能从两板间穿出，两平行导体板间的最小距离。
在时刻进入的电子恰好能打到极板边缘时，所有电子均能通过极板
根据牛顿第二定律，
，
解得
故所有电子均能从两板间穿出，两平行导体板间的最小距离。

【解析】根据动能定理求出经加速电场加速后进入偏转电场时初速度，电子在两板间做匀速运动，根据匀速运动求得周期。
在时刻进入的电子恰能打到极板边缘时，所有电子均能打到极板上，根据类平抛运动列式求解保证有电子能从两板间穿出，求两平行导体板间的最小距离。
在时刻进入的电子恰能打到极板边缘时，所有电子均能打到极板上，此时偏转距离最小，根据类平抛运动列式求解保证所有电子能从两板间穿出，求两平行导体板间的最小距离。
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