山东师范大学附属中学2024-2025学年高二上学期期中物理试卷（含解析）

山东师范大学附属中学2024-2025学年高二（上）期中考试
物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共24分。
1.下列说法正确的是( )
A. 电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量
B. 电动势在数值上等于静电力把的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功
C. 电动势与电势差的单位都是伏特，所以电动势实质上就是电势差
D. 由电动势公式可知，电动势的大小与非静电力做功的多少成正比
2.如图所示，图线表示的导体的电阻为，图线表示的导体的电阻为，则下列说法正确的是( )
A. 两个电阻的阻值之比
B. 把拉长到原来的倍长后电阻等于
C. 将与串联后接于电源上，则电流比
D. 将与并联后接于电源上，则电流比
3.一种能自动测定油箱内油面高度的装置如图所示，装置中金属杠杆的一端接浮球，另一端触点接滑动变阻器，油量表由电流表改装而成。当汽车加油时油箱内油面上升，下列分析正确的有( )
A. 触点向上滑动 B. 电路中的电流变小 C. 两端电压增大 D. 路端电压增大
4.如图是一个多用电表欧姆挡内部电路示意图，电流表满偏电流为，内阻为；电源电动势为，内阻为；滑动变阻器，下列说法正确的是( )
A. 红表笔接端，黑表笔接端
B. 测量，指针指在电流表刻度处，电阻值
C. 测量，指针指在电流表刻度处，电阻值
D. 电源电动势不变，电源内阻增大，测量的测量值偏小
5.扫地机器人是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。若机器人直流电动机的额定电压为，额定电流为，线圈电阻为，当它正常工作时，下列说法正确的是( )
A. 电动机的电流 B. 电动机消耗的电功率
C. 电动机输出的机械功率为 D. 电动机产生的热量
6.生活中常用高压水枪清洗汽车，高压水枪喷口直径为，喷出水流的流速为，水柱垂直射向汽车表面后速度变为零，水的密度为，下列说法正确的是( )
A. 高压水枪单位时间内喷出的水的质量为
B. 水柱对汽车的平均冲力为
C. 若高压水枪喷口的直径减小为原来的一半，则水柱对汽车的平均冲力变为原来的倍
D. 若高压水枪喷口的出水速度变为原来的倍，则水柱对汽车的平均冲力变为原来的倍
7.如图为边长为的正方体，为上的一点，，在、两边放置足够长的直导线，均通有大小相等的电流，电流方向如图所示。已知一根足够长直导线通过的电流一定时，磁感应强度大小与距离成反比，式中为常量。图中、两点处的磁感应强度大小之比为( )
A. B. C. D.
8.倾角的光滑斜面固定在水平桌面上，轻质滑轮固定在足够长的斜面顶端，小球和物块用轻绳及轻弹簧连接在滑轮的两侧，小球的质量为、物块的质量为。小球在斜面上处时，弹簧处于原长且轻绳刚好伸直，由静止释放小球，小球从至最低点过程中，物块恰好未离开地面，此过程中小球的最大速度为。已知弹簧的弹性势能表达式，重力加速度为，则( )
A.
B. 弹性势能的最大值
C. 若物块的质量为，小球的速度不会超过
D. 若物块的质量为，弹簧弹性势能最大时小球的速度为
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
9.光电池是一种太阳能电池。如图所示，图线是该电池在某光照强度下路端电压和电流的关系图像电池内阻不是常量，图线是某电阻的图像。在该光照强度下将它们组成闭合回路时，下列说法正确的是( )
A. 光电池的电动势为 B. 光电池的内阻为
C. 光电池的输出功率为 D. 回路中的总电阻为
10.如图是利用电流天平测量匀强磁场的磁感应强度的一种方法。它的右臂挂着等腰梯形线圈，且，匝数为。线圈底边水平，一半的高度处于虚线框内的匀强磁场中，磁感应强度的方向与线圈平面垂直。当线圈中通入顺时针电流时，调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反向，大小不变。在左盘中增加质量为的砝码时，两臂再次达到新的平衡，重力加速度为，则( )
A. 当线圈中通入顺时针电流时，线圈所受安培力方向向上
B. 当线圈中通入顺时针电流时，线圈所受安培力方向向下
C. 虚线框内磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度
D. 虚线框内磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度
11.如图为学生设计的一个自动控制电路，电源的电动势为，内阻为，为光敏电阻，为电容器，为定值电阻，为灯泡，电流表和电压表均为理想电表。已知光敏电阻的阻值随着光照强度的增加而减小，闭合开关，电容器未被击穿。减小光敏电阻的光照强度，下列说法正确的是( )
A. 灯泡变暗
B. 电容器储存电量变小
C. 电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值不变
D. 电源的输出功率变大
12.如图所示，水平面上固定着两根足够长的平行光滑导槽，质量为的光滑形管静止在导槽上，形管能在两导槽之间自由滑动，一质量为的小球沿水平方向，以初速度从形管的一端射入。已知小球的半径略小于管道半径，下列说法正确的是( )
A. 该过程中，小球与形管组成的系统机械能守恒和动量守恒
B. 当小球从形管的另一端射出时，速度大小为
C. 小球运动到形管圆弧部分的最左端时，小球的速度大小为
D. 从小球入射至运动到形管圆弧部分最左端过程中，导槽对形管的冲量大小为
三、实验题：本大题共2小题，共17分。
13.为验证动量守恒定律，小华同学设计了如图所示的装置，固定的倾斜轨道与直轨道平滑连接，光电门与光电门固定在轨道上。质量分别为、的正方体小钢块、未画出与间的动摩擦因数均相同。
用游标卡尺测量小钢块、的边长分别为、，若测得小钢块的边长示数如图乙所示，则其边长为_____。
如图甲所示，让从处释放，经过光电门、的挡光时间分别为、，则应将_____选填“”或“”端调高，如此反复调整直至经过光电门、的挡光时间相等为止。
将静置于直轨道上的处，从倾斜轨道上处释放，先后连续通过光电门、的挡光时间分别为、，通过光电门的挡光时间为。若在实验误差允许的范围内，满足关系式_____用题中所给的物理量符号表示，则说明、碰撞过程动量守恒：满足关系式_____用、、表示，则说明、间的碰撞是弹性碰撞。
14.用伏安法测一个待测电阻的阻值阻值约为，提供如下器材：
电池组电动势，内阻不计
电流表量程，内阻约为
电流表量程，内阻为
滑动变阻器阻值范围，额定电流
电阻箱阻值范围，额定电流
开关、导线若干
要求实验中尽可能准确地测量的阻值，请回答下面问题：
将电流表与电阻箱串联，改装成一个量程为的电压表，需将电阻箱阻值调到_____。
在方框中完整画出测量阻值的电路图，并在图中标明器材代号．
调节滑动变阻器，两表的示数如图所示，可读出电流表的示数是_____，电流表的示数是_____。测得待测电阻的阻值是_____。
四、计算题：本大题共4小题，共39分。
15.直流电动机的简化电路如图所示，电源电动势，电动机的内阻，定值电阻。当断开时，电流表的示数，当开关闭合时，电流表的示数为。求：
开关断开时电源的输出功率。
开关闭合时，通过电动机的电流及电动机输出的机械功率。
16.安全气囊是有效保护乘客的装置，如图甲所示，在安全气囊的性能测试中，可视为质点的头锤从离气囊表面高度为处做自由落体运动。与正下方的气囊发生碰撞。以头锤到气囊表面为计时起点，气囊对头锤竖
直方向作用力随时间的变化规律，可近似用图乙所示的图像描述。已知头锤质量，，
重力加速度大小取。求：
碰撞过程中头锤的动量变化量的大小和方向；
碰撞结束后头锤上升的最大高度。
17.如图所示，质量为，半径的四分之一光滑圆弧槽静置于光滑水平地面上，有两个大小、形状相同的可视为质点的小球、，、，右侧与球心等高处连接一轻质弹簧，弹簧的另一端距圆弧槽底有一定距离。现将从圆弧槽顶端由静止释放，重力加速度，求：
若圆弧槽固定不动，小球滑到圆弧槽底端时，小球对圆弧槽的压力大小；
若圆弧槽不固定，求弹簧压缩过程中的最大弹性势能；
若圆弧槽不固定，试通过计算分析小球能否再次滑上圆弧槽。
18.如图所示，在倾角的斜面上放置一个凹槽，槽与斜面间的动摩擦因数，槽与斜面间的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力，把一小球放在凹槽上的点处，点到凹槽侧壁处的距离。现同时由静止释放球和槽，不计球与槽之间的摩擦，斜面足够长，且球与槽的侧壁发生碰撞时碰撞时间极短，系统不损失机械能，球和槽的质量相等，取重力加速度，，。求：
由静止释放球和槽后，经多长时间球与槽的侧壁发生第一次碰撞；
第一次碰撞后的瞬间，球和槽的速度；
小球第次到达凹槽侧壁所用的时间。
答案解析
1.
【解析】A.电动势表征电源把其它形式的能转化为电能的本领大小，故A正确；
B.根据电动势的定义式
可知电动势在数值上等于将 正电荷在电源内从负极移到正极时非静电力做的功，故B错误；
C.电源的电动势与电压的单位相同，都是伏特，但与电压有本质的区别，故C错误；
D.电动势是用比值法定义的，故电动势的大小与非静电力做功的多少无关，由电源本身决定，故D错误。
故选A。
2.
【解析】A.由图像可知
故A错误；
B.把 拉长到原来的倍长后，截面积变为原来的三分之一，根据 可知，电阻变为原来的倍，即等于 ，故B错误；
C.将 与 串联后接于电源上，则电流相等，即电流比为，故C错误；
D.将 与 并联后接于电源上，电压相等，则电流比为
故D正确。
故选D。
3.
【解析】当汽车加油时油箱内油面上升，则浮球上升，则触点向下滑动，电阻阻值减小，总电阻减小，则电流变大，两端电压增大，内电压变大，则路端电压减小。
故选C。
4.
【解析】A.电流应从红表笔入，黑表笔出，所以红表笔接端，黑表笔接端，故A错误；
欧姆调零后，多用电表的内阻为
测量 ，根据欧姆定律有
则指针指在电流表刻度处，电阻值为
指针指在电流表刻度处，电阻值为
故B正确，C错误；
D.根据闭合电路的欧姆定律，欧姆表的内阻
电源电动势不变，电源内阻增大，只影响调零电阻的阻值的变化，不影响欧姆表内阻 ，测量 的测量值准确，故D错误。
故选B。
5.
【解析】电动机是非纯电阻，根据能量守恒有
明显
得
电动机输出的机械功率为
故AB错误，C正确；
D.经过时间，电动机产生的热量为
故D错误。
故选C。
6.
【解析】A.压水枪单位时间内喷出的水的体积为
高压水枪单位时间喷出水的质量为
故A正确；
B.设水柱对汽车的平均冲力为，垂直汽车表面方向，由动量定理得
时间内水柱的质量为
解得水柱对汽车的平均冲力为
故B错误；
根据
若高压水枪喷口的直径减小为原来的一半，则水柱对汽车的平均冲力变为原来的 ；若高压水枪喷口的出水速度变为原来的倍，则水柱对汽车的平均冲力为原来的倍，故CD错误。
故选A。
7.
【解析】放置在边的电流在点的磁感应强度大小为，方向平行于，
放置在边的电流在点的磁感应强度大小为，方向平行于，
故点处的磁感应强度大小为，
放置在边的电流在点的磁感应强度大小为，根据右手螺旋定则可判断其方向沿，
放置在边的电流在点的感应强度大小为，方向沿，
故点处的磁感应强度大小为，
则图中、两点处的磁感应强度大小之比为，
故选B。
8.
【解析】根据题意，设 的距离为 ，小球从 到 过程中，由动能定理有
此时，物块恰好未离开地面，则有
解得
，
故A错误；
B.弹性势能的最大值为
故B错误；
C.由上述分析可知，若物块的质量为 ，当弹簧弹力等于 时，物块恰好未离开地面，离开之后，对物块和小球的整体，由牛顿第二定律有
解得
整体做加速运动，小球的速度一定会超过 ，故C错误；
D.由题意可知，开始阶段，当小球所受合力为时，速度最大为 ，则有
若物块的质量为 ，则当弹簧弹力等于 时，物块恰好未离开地面，可知，此时小球的速度为 ，物块离开地面后，物块和小球的整体沿绳方向所受合外力为，当小球和物块速度大小第一次相等时，弹簧形变量最大，弹性势能最大，则有
解得
故D正确。
故选D。
9.
【解析】根据闭合电路欧姆定律
可知，由图线与纵轴的交点读出电源的电动势为
根据两图线交点处的状态可知，硅光电池的内阻为
故A错误；B正确；
C.光电池的输出功率为
故C正确；
D.外电阻为
回路中的总电阻为
故D错误。
故选BC。
10.
【解析】根据电流反向后，左侧质量增加，可知反向后的安培力方向竖直向下，故初始安培力方向竖直向上，即顺时针电流时，线圈所受安培力向上，故A正确，B错误；
由左手定则可知，磁场方向垂直于纸面向外；由两次均平衡，可知
由几何关系可
联立解得
故C错误，D正确。
故选AD。
11.
【解析】A.减少光敏电阻的光照强度，则光敏电阻阻值增大，则总电阻增大，干路电流减小，内电压和定值电阻分得电压减小，灯泡电压增大，灯泡亮度变亮，故A错误；
B.并联部分电阻增大，干路电流减小，定值电阻分压减小，根据
可知电容器所带电量减少，故B正确；
C.根据闭合电路欧姆定律可知路端电压为
根据数学知识则有
电压表示数变化量 与电流表示数变化量 的比值不变，故C正确；
D.内外电阻的阻值关系未知，光敏电阻阻值增大时，电源的输出功率不一定变大，故D错误。
故选BC。
12.
【解析】A.由于不计一切摩擦，在小球与形管相互作用过程中，小球的动能只能与形管的动能发生转移，故小球与形管组成的系统机械能守恒，系统的合外力不为零，动量不守恒；但沿导槽方向所受合外力为零，系统在沿导槽方向动量守恒，故A错误；
B.小球进出形管的过程，小球与形管系统机械能守恒，系统沿着轨道方向动量守恒，设小球和形管的末速度为 、 ，有
解得
，
此过程类比成完全弹性碰撞，质量相等交换速度，即小球从形管的另一端射出时速度大小为，故B错误；
C.小球运动到形管圆弧部分的最左端过程，沿着轨道方向系统动量守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律得
解得
设小球的合速度为，根据机械能守恒定律得
解得
故C正确；
D.在小球运动到形管圆弧部分的最左端时，垂直轨道的分速度为
运动到形管圆弧部分的最左端的过程中，在垂直轨道方向，以垂直向下为正方向，对小球，根据动量定理有
形管与平行导槽间的作用力是作用力与反作用力，它们大小相等、方向相反、作用时间相等，导槽对形管的冲量大小为 ，故D正确。
故选CD。
13.


【解析】游标卡尺的读书为
由于
说明经过光电门的速度小于经过光电门的速度，做加速运动，需将端调高。
根据极短时间内的平均速度表示瞬时速度，碰撞前后的速度大小分别为
碰撞后的速度大小为
若、碰撞过程动量守恒，则应满足
可得
若、碰撞过程是弹性碰撞，则还需满足机械能守恒，即
联立解得
即
14.


【解析】将电流表 与电阻箱串联组成电压表；改装后电压表量程是，则电阻箱阻值
用电流表 测量电流，滑动变阻器最大阻值远小于待测电阻阻值，滑动变阻器应采用分压接法，待测电阻阻值约为 ，电流表 内阻约为 ，电压表内阻为
电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表应采用外接法，电路图如图所示
由图可知，电流表 的示数为 ；
由图可知，电流表 的示数为 ；
根据欧姆定律得
15.解：开关断开时，根据闭合电路欧姆定律，可知，解得电源内阻，路端电压，解得；
由电源输出功率公式，可得到电源输出功率；
开关闭合后，由干路电流，结合闭合电路欧姆定律，可知路端电压；可知路端电压，由，可知所在支路电流；
根据并联电路电流规律，可计算通过电动机的电流；
由电动机的输入功率、热功率公式可得：，，
结合电动机输入功率、热功率输出功率关系，可知电动机的输出功率，解得：。
答：电源的输出功率为；
通过电动机的电流为，电动机的输出功率为。
【解析】开关断开时，根据闭合电路欧姆定律，可计算可计算电源内阻、路端电压；由电源输出功率公式，可得到电源输出功率；
开关闭合后，由干路电流结合闭合电路欧姆定律，可计算路端电压；由路端电压和电阻的阻值，可计算所在支路电流；根据并联电路电流规律，可计算通过电动机的电流；由电动机的输入功率、热功率公式结合电动机输入功率、热功率输出功率关系，可计算电动机的输出功率。
本题考查涉及电动机的电路计算，在计算开关闭合后的电路参数时，注意路端电压发生变化了。
16.由图像可知图像面积大小等于碰撞过程中的冲量大小，其大小为
方向竖直向上；
碰撞过程中，根据动量定理有
方向竖直向上。
头锤落到气囊上时的速度大小为
与气囊作用过程由动量定理得
解得
则上升的最大高度


【解析】详细解答和解析过程见答案
17.圆弧槽固定，小球 下滑过程满足机械能守恒，则有
小球 滑离圆弧槽低端时，由牛顿第二定律可得
解得

根据牛顿第三定律可知，小球对圆弧槽的压力大小为。
圆弧槽不固定，槽和小球组成的系统在水平方向动量守恒，以向左为正方向，则有
由系统机械能守恒可得
联立解得
，
当小球 、 速度相等时，弹簧具有最大弹性势能，根据动量守恒得
解得共同速度为
根据能量守恒可得
代入数据可得

当弹簧回复原长时小球 向右运动，速度为 ，小球向左运动，速度为 ，根据动量守恒得
由能量守恒得
联立解得
由于 ，故不能再次滑上圆弧槽。

【解析】详细解答和解析过程见答案
18.对小球根据牛顿第二定律可得
解得
对槽根据牛顿第二定律可得
解得
根据
解得
对小球运用运动学公式可得
解得
取沿斜面向下为正方向，根据动量守恒定律可得
根据机械能守恒定律可得
联立解得小球与槽的侧壁发生第次碰撞后的瞬间，小球和槽的速度大小分别为
，
小球第一次与槽碰撞经过的时间为，第一次碰撞后再次与槽碰撞经过的时间为 ，第一次碰撞后槽匀速运动且速度为 ，小球匀加速且加速度仍为，故有
解得

故从小球开始运动至与槽的侧壁发生第次碰撞所需的时间为

第二次碰前小球和槽的速度分别为和，碰后两者再次交换速度，即槽的速度为 ，球的速度为 ，碰后第四次碰撞经过的时间为，则
解得

故从小球开始运动至与槽的侧壁发生第次碰撞所需的时间为

则以此类推，当小球第次到达凹槽侧壁所用的时间为
、、

【解析】详细解答和解析过程见答案
第1页，共1页