2024-2025学年山东省青岛市高二(上)期末物理试卷
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.青岛某中学探究小组将一条通电导线水平放置,导线中电流方向由南向北。则通电导线受到地磁场的安培力方向( )
A.向东 B.向西 C.向南 D.向北
2.如图是密立根油滴实验示意图。质量为m的油滴被喷出时,与喷雾器摩擦带负电。油滴因重力作用下落,其中少量油滴通过夹板上的小孔进入两块水平放置的平行金属板间,两板间距为d。调整板间电压为U时,油滴悬浮在金属板间,则油滴电荷量为( )
A. B. C. D.
3.如图,L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈,D1、D2是两只完全相同的灯泡。下列说法正确的是( )
A.闭合开关S,D1、D2亮度一直相同
B.断开开关S瞬间,自感线圈两端电压为零
C.断开开关S,D1闪亮后逐渐熄灭,D2立即熄灭
D.闭合和断开开关S瞬间,通过D1的电流大小相等
4.高压清洗是科学、经济、环保的清洁方式。若高压水枪工作时将水近距离垂直喷射到物体表面,水枪出水口直径为d,水从枪口喷出时的速度大小为v,忽略水从枪口喷出后的发散效应,假设水喷射到物体表面时速度大小在极短时间内变为零。已知水的密度为ρ,水在物体表面产生的冲击力大小为( )
A.πρv2d2 B. C.πρvd2 D.
5.两个比荷相等的带电粒子a、b,以不同速率从A点沿着半径方向射入圆形匀强磁场区域,其运动轨迹如图所示。已知a带正电,b带负电,不计粒子的重力,下列说法正确的是( )
A.磁场方向垂直纸面向里
B.b粒子动能较大
C.b粒子运动时间较短
D.b粒子所受洛伦兹力较大
6.如图,A、B为xOy平面上的两点,空间存在与xOy平面平行的匀强电场,已知坐标原点O的电势为180V,A(0,4m)、B(3m,0)两点电势分别为500V和0V。匀强电场的电场强度大小为( )
A.40V/m B.60V/m C.80V/m D.100V/m
7.如图是远距离输电线路示意图。已知升、降压变压器均为理想变压器,原副线圈匝数比分别为k1、k2,升压变压器输入端电压峰值为Um、输入功率为P,输电线的总电阻为R0,下列说法正确的是( )
A.输电线上的电流为
B.降压变压器输出端的电压为
C.若用户端负载增多,输电线损耗的功率减小
D.若k1 k2=1,升压变压器输入端电流与降压变压器输出端电流大小相等
8.如图甲所示电路中,两定值电阻R1=1Ω,R2=5Ω电容器的电容C=200μF。闭合开关S,滑动变阻器R3的滑片P从最上端向最下端缓慢滑动过程中,分别记录电压表和电流表的示数,得到U﹣I图像如图乙所示。已知电表均为理想电表,下列说法正确的是( )
A.电源电动势为8.0V,内阻为2.5Ω
B.滑动变阻器R3的最大值为25Ω
C.当滑片P滑到R3最下端时,电容器的带电量为6.0×10﹣4C
D.滑片P从最上端向最下端滑动过程中,电流表示数最大值为3.0A
二、多项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
(多选)9.在平面直角坐标系的x轴上关于原点O对称的两点分别放等量的正负点电荷,规定沿x轴正方向为电场强度的正方向,无穷远处的电势为零。关于x轴上各点的电场强度E和电势φ随坐标x变化的图像正确的是( )
A. B.
C. D.
(多选)10.太阳能汽车利用太阳能给车载动力电池充电,再利用电能驱动,实现了节能减排。某辆太阳能汽车在水平路面上以v=72km/h的速度匀速行驶时,驱动电机的工作电压U=200V、电流I=40A。已知驱动电机能够将输入功率的90%转化为牵引汽车前进的机械功率。下列说法正确的是( )
A.驱动电机的内阻为5Ω
B.驱动电机的内阻为0.5Ω
C.汽车所受阻力为360N
D.汽车所受阻力为400N
(多选)11.汽车的ABS是一种能够防止车轮抱死的制动系统,该系统的传感器主要基于霍尔效应原理。如图是传感器元件的简意图,水平放置的元件处于竖直向下的匀强磁场中,长、宽、高分别是a、c、h。元件内的电子定向移动形成恒定电流I,电流的方向向右,下列说法正确的是( )
A.电子定向移动的方向是从右到左
B.该元件前表面的电势高于后表面的电势
C.若增大宽度c,前后表面电势差的绝对值增大
D.增大磁感应强度,前后表面电势差的绝对值增大
(多选)12.如图甲,固定的光滑水平横杆上套有质量为m的小环B,其右侧有一固定挡块。一根长为L的轻绳,一端与B相连,另一端与质量为3m的小球A相连。初始状态轻绳水平且伸直,B靠在挡块处。由静止释放A,在运动过程中A、B水平方向速度v的大小与时间t的关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.t1时刻之后,A、B组成的系统动量守恒
B.t2时刻A、B速度相同,大小为
C.图乙中阴影部分的面积为L
D.t1~t2阶段,A的水平位移一定大于L
三、非选择题:本题共6小题,共60分。
13.如图所示,利用气垫导轨来验证动量守恒定律,A、B是两个安有遮光条的滑块,M、N是两个光电门。实验时先用天平测出A、B的质量分别为m1和m2。初始时刻,两滑块静止在图示位置,轻推滑块让两滑块相向运动,在两个光电门之间发生碰撞,碰撞后两滑块均反弹。通过光电门M测出碰撞前后A滑块遮光条的遮光时间Δt1和Δt2,通过光电门N测出碰撞前后B滑块遮光条的遮光时间Δt3和Δt4。数据处理时,利用遮光条的宽度和遮光时间求出两滑块碰撞前后的速度大小。
(1)下列有关此实验的说法正确的是 。
A.实验前需要调整气垫导轨倾角来平衡摩擦力
B.气垫导轨没有充气前,滑块严禁在轨道上滑动
C.为了使两滑块碰撞后都反弹,必须要求质量大的滑块碰撞前速度大
D.若两滑块遮光条宽度相等,即使不测量遮光条宽度,也能验证动量守恒定律
(2)通过实验获得三组实验数据,如表所示。v1、v2是滑块A、B碰撞前的速度,v3、v4是滑块A、B碰撞后的速度,由表格中的数据推算,第三次实验时A滑块的质量为 kg(结果保留两位有效数字);
实验次数 A滑块质量 B滑块质量 碰前时间 碰后时间 碰前速度 碰后速度 碰前动能之和 碰后动能之和
m1 m2 Δt1 Δt2 Δt3 Δt4 v1 v2 v3 v4 Ek前 Ek后
1 0.18 0.18 0.043 0.034 0.036 0.046 0.465 ﹣0.588 ﹣0.556 0.435 0.0506 0.0448
2 0.18 0.18 0.035 0.028 0.030 0.038 0.571 ﹣0.714 ﹣0.667 0.526 0.0753 0.0649
3
0.23 0.129 0.052 0.082 0.091 0.155 ﹣0.385 ﹣0.244 0.220 0.0212 0.0160
注意:表格中数据均采用国际单位制
(3)如果碰撞前后两滑块的总动能损失在5%以内,可以认定为弹性碰撞。利用表格中的数据判断,第一次实验的碰撞 (选填“是”或“不是”)弹性碰撞。
14.某课外活动小组设计了如图甲所示的电路图测量电源电动势和内阻,电压表和电流表内阻未知。
(1)按照图甲连接电路,将电阻箱R调到最大值,保持S1断开,将单刀双掷开关S2掷向a,改变电阻箱R的阻值得到一系列电流表的读数I,作出﹣R图像如图乙所示,由图像的斜率和纵轴截距可求出电源电动势和内阻,由于电流表分压的原因,与真实值相比较,电动势测量结果 ,内阻测量结果 ;(选填“偏大”“偏小”或“相等”)
(2)将电阻箱R调到最大值后,闭合开关S1,将单刀双掷开关S2掷向b,改变电阻箱R的阻值得到一系列电压表的读数U,作出﹣图像如图丙所示,由于电压表分流的原因,与真实值相比较,电动势测量结果 ,内阻测量结果 ;(选填“偏大”“偏小”或“相等”)
(3)将乙、丙两个图像综合起来考虑,可以避免由于电表内阻带来的系统误差。测得图乙和图丙中图线斜率分别为k1、k2,纵轴截距分别为b1、b2,则电源的电动势E= ,内阻r= 。
15.如图,矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动,已知线圈匝数为N,ab边长为L1,bc边长为L2,单匝线圈电阻为R0,转动周期为T,匀强磁场的磁感应强度为B,外接电阻阻值为R。从图示位置开始计时,求:
(1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式;
(2)0~T内通过电阻R的电荷量和电阻R产生的焦耳热。
16.如图,半径r=0.5m的圆形金属轨道固定在水平面内,轨道处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度大小B0=1.2T;阻值R1=1Ω的直导体棒ef,绕过圆心的竖直轴OO′以角速度ω=20rad/s逆时针(从上向下看)匀速转动,其e端处于轨道圆心处,f端恰与圆形轨道边缘良好接触。两根相互平行的金属导轨PQ、MN所在的斜面与水平面间夹角θ=37°,导轨足够长,间距L=1m,顶端P点通过开关S与圆形轨道相连,M点通过导线与e点相连,导轨处于垂直斜面向下的匀强磁场中;在导轨间串接一定值电阻R2=1Ω,导轨上锁定一长L=1m的金属杆ab。闭合开关S,解除锁定,ab杆仍保持静止;断开开关S后,最终ab杆做匀速直线运动。已知金属杆ab的质量m=1kg、阻值R3=1Ω,重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,不计其他电阻和一切摩擦,求:
(1)闭合开关后导体棒ef两端的电压;
(2)倾斜导轨所在处匀强磁场的磁感应强度大小;
(3)断开开关后ab杆匀速运动的速度大小。
17.如图,在xOy坐标系0<y≤L的区域内充满垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场,在y>L的区域内存在沿x轴正方向的匀强电场(电场强度E大小未知)。位于y轴负半轴的粒子发生器可以产生质量为m、电荷量为+q的无初速度粒子。在粒子发生器和x轴之间有一匀强加速电场,加速电压可调,经加速后的粒子从O点进入磁场,不计粒子重力。
(1)求粒子恰好不出磁场时的加速电压U1;
(2)调整加速电压的大小U2=时,粒子在y>L区域内的电场中运动t=后再次经过y轴,求粒子再次经过y轴时的纵坐标和E的大小;
(3)将在y>L区域内的电场换成垂直于纸面向外的匀强磁场B′,再次调整加速电压的大小为U3=时,粒子恰好回到出发点,求B′的大小。
18.如图,光滑水平面上有一平板小车A,其上表面中点K左侧光滑,右侧粗糙。A左端固定一轻质竖直挡板,轻质弹簧一端固定在挡板上,另一端处于自由状态,且在K点左侧。可看作质点的物块B放在A上,推动B压缩弹簧到某位置锁定,此时弹簧弹性势能Ep=0.05J。物体C静置于A右边的水平面上。C的上表面是光滑圆弧PQ,圆弧最低点P处切线水平,与A上表面等高。让A、B一起以v0=5m/s的速度向右匀速运动,某时刻解除锁定,B刚好未从A上滑下,而后A与C发生碰撞并粘在一起。已知A、B、C的质量分别为mA=0.2kg、mB=0.1kg、mC=0.3kg,B与A右侧表面间的动摩擦因数μ=0.1,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)小车A的总长度;
(2)物块B能上升的最大高度;
(3)物块B第二次到达P点的速度大小;
(4)从物块B第1次被弹开到最终相对小车A静止的过程中,物块B压缩弹簧的次数,以及最终物块B距小车A右端的距离。
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