河南省焦作市部分高级中学2024-2025学年高二（下）期中物理试卷（5月）（含解析）

河南省焦作市部分高级中学2024-2025学年高二（下）期中物理试卷（5月）
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.如图甲所示为某实验小组验证动量守恒定律的实验装置，他们将光滑的长木板固定在桌面上，、两小车放在木板上并在小车上安装好位移传感器的发射器，且在两车相对面上涂上黏性物质．现同时给两车一定的初速度，使、沿水平面上同一条直线运动，发生碰撞后两车粘在一起；两车的位置随时间变化的图象如图乙所示．、两车质量含发射器分别为和，则下列说法正确的是( )
A. 两车碰撞前总动量大于碰撞后总动量 B. 碰撞过程中车损失的动能是
C. 碰撞后两车的总动能比碰前的总动能小 D. 两车碰撞过程为弹性碰撞
2.如图所示的电路中，为电池，、为可变电阻，为定值电阻，为平行板电容器。闭合开关后，能使电容器带电量增加的方法是( )
A. 增大的阻值 B. 增大电容器两极板间的距离
C. 减小的阻值 D. 将电容器的两极板错开些
3.无人机航拍器结构简单、成本低，能够实现不同角度拍摄风景，深受年轻人青睐．如图是某品牌的无人机，该无人机的总质量为，在竖直方向匀速飞行时电动机的机械输出功率恒为假设无人机在竖直方向飞行时受到空气阻力恒为，取下列说法不正确的是
A. 无人机匀速上升时的速度大小为
B. 无人机悬停时的升力大小为
C. 无人机匀速下降时的重力功率为
D. 无人机匀速下降时，时间内克服空气阻力做的功为
4.
如图所示为速度选择器，两平行金属板水平放置，板间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场强度大小为图中未标出，磁感应强度大小为一束带正电的粒子不计重力以速度从左端沿水平方向进入两板间，恰好做直线运动．下列说法正确的是( )
A. 上极板带负电
B. 速度的大小满足
C. 只改变粒子的电性，粒子在两板间将做曲线运动
D. 使该粒子以速度从右端沿水平方向进入，粒子在两板间仍能做直线运动
5.如图所示，电路中、为电源的电动势和内电阻，、、为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表，开关闭合时，平行金属板中一带电小液滴处于静止状态。选地面为零电势参考面，当滑动变阻器的滑片向端移动时，则( )
A. 电阻消耗的功率增大
B. 带电小液滴的电势能增加
C. 电源的效率减小
D. 若电流表、电压表的示数变化量分别为和，则
6.如图所示，一半径为的半圆形线圈，以直径为轴匀速转动，转速为，的左侧有垂直于纸面向里与垂直，磁感应强度为的匀强磁场。和是两个集流环，负载电阻为，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，下列说法中正确的是
A. 转动过程中电流表的示数为
B. 从图示位置起转过圈的时间内产生的平均感应电动势为
C. 从图示位置起转过圈的时间内负载电阻上产生的热量为
D. 从图示位置起转过圈的时间内通过负载电阻的电荷量为
7.如图所示，虚线将平面分成Ⅰ和Ⅱ两个区域，两个区域都存在与纸面垂直的匀强磁场．一带电粒子仅在磁场力作用下由Ⅰ区运动到Ⅱ区，弧线为运动过程中的一段轨迹，其中弧与弧的弧长之比为，下列判断一定正确的是( )
A. 两个磁场的磁感应强度方向相反，大小之比为
B. 粒子在两个磁场中的磁场力大小之比为
C. 粒子通过、两段弧的时间之比为
D. 弧与弧对应的圆心角之比为
8.如图所示，质量为的足够长金属导轨放在光滑的绝缘水平面上．一电阻为，质量为的导体棒放置在导轨上，始终与导轨接触良好，构成矩形．棒与导轨间光滑、棒左侧有两个固定于水平面的光滑立柱．导轨段电阻为，长为，其他部分电阻不计．以为界，其左侧匀强磁场方向竖直向上，右侧匀强磁场水平向右，磁感应强度大小均为在时，一水平向左的拉力垂直作用在导轨的边上，使导轨由静止开始做匀加速直线运动，加速度为则( )

A. 与成反比
B. 与成正比
C. 当达到一定值时，刚好对轨道无压力
D. 若，静止，左侧磁场均匀减小，当达到一定值时，刚好对轨道无压力
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
9.如图所示，粒子源能在图示纸面内的范围内发射速率相同、质量为、电量为的同种粒子重力不计，是足够大的竖直挡板，到档板的距离为，挡板左侧充满垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为，则下列说法正确的是( )
A. 发射的粒子速率至少为，才能有粒子到达挡板
B. 若发射的粒子速率为，则挡板能被粒子击中部分的长度为
C. 若发射的粒子速率为，粒子到达挡板的最短时间是
D. 若发射的粒子速率为，粒子到达挡板的最短时间是
10.如图，以为圆心的圆形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为；圆的直径，互相垂直，半径与间的夹角。大量质量为，电荷量为的带正电粒子，以相同的初速率从点沿纸面各个方向射入磁场中，其中沿方向射入的粒子恰好从点射出磁场。取，不计粒子的重力及粒子间的相互作用。下列判断正确的是
A. 半径
B. 从点射出磁场的粒子在磁场中运动的时间为
C. 在磁场中运动时间最长的粒子在磁场中运动的路程为
D. 若仅将初速率改为，粒子离开磁场时的速度方向可能与平行
11.如图甲所示，点为单摆的固定悬点，将力传感器接在摆球与点之间。将摆球拉到点从静止释放，摆球将在竖直面内的、之间做简谐运动，其中点为运动中的最低位置。乙表示细线对摆球的拉力大小随时间变化的曲线，图中为摆球从点开始运动时的取。下列说法中正确的是( )
A. 单摆的摆长为 B. 小球的质量为
C. 小球在最低点的速度大约为 D. 小球运动到点时回复力为
三、实验题：本大题共2小题，共21分。
12.某同学使用数码小车研究碰撞过程，实验装置如图。两材质完全相同的数码小车、置于水平长直轨道上，小车质量、。小车前方固定有轻质弹簧，以一定的速度撞击原本静止在轨道上的小车，测得一段时间内里两车速度随时间变化的图像，各时刻小车的速度值标示如图。该同学由图判断两车发生碰撞的时间段约为至，不计空气阻力。
碰撞过程中，两车间的相互作用力______
A.保持不变
B.持续增大
C.先增大后减小
D.先减小后增大
碰撞过程中弹簧弹性势能的最大值最接近______
A.
B.
C.
D.
该同学对实验结果进行误差分析，发现碰撞过程中两车动量之和实际在不断减少，他认为是轨道对车的摩擦力引起的。求碰撞过程中两辆小车组成的系统受到的平均摩擦力大小______。
如图所示，质量为、半径为的四分之一光滑圆弧体静止在光滑的水平面上，圆弧面的最低点与水平面上的点对齐，且与水平面相切，水平面仅、部分粗糙，摩擦因数为，部分长为。现将质量为、可视为质点的物块从圆弧面的最高点由静止释放，物块滑过段与静止在水平面上点、可视为质点的物块发生弹性碰撞。已知物块的质量为，重力加速度取，不计空气阻力，求：
物块从释放运动到圆弧面最低点时，物块和圆弧体的速度之比；
物块第一次运动到点时的速度；
物块最终停止在距离点多远。
13.在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中，
测量单摆的周期时，图中 选填“甲”“乙”或“丙”作为计时开始与终止的位置更好些。
某实验小组在测量单摆的周期时，测得摆球经过次全振动的总时间为；在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆线长为，再用游标卡尺测量摆球的直径为，某次测量游标卡尺的示数如图所示。测得摆球的直径为 ，该单摆的周期为 用测量物理量的符号表示。
在“利用单摆周期测量重力加速度”实验时，小明测量了摆线长度作为，小华测量了悬点到摆球下端的距离作为，小红测量了摆线长度和摆球半径并将两者之和作为。三位同学都仔细测量了单摆周期，绘制了图像如图所示，图像斜率均为。通过分析可知，小明绘制的图像是 ，小华绘制的图像是 ，小红绘制的图像是 选填“”“”或“”。由图像可得当地重力加速度 用、、等符号的合适表达式表示。
四、计算题：本大题共2小题，共29分。
14.如图所示，质量为的铁块与轻弹簧的上端连接，弹簧下端固定在光滑斜面底端固定的挡板上，斜面倾角，铁块静止时，弹簧的压缩量。一质量也为的物块从斜面上距离铁块的处由静止释放，物块与铁块相撞后立刻与铁块一起沿斜面向下运动碰撞时间极短，物块与铁块不粘连，它们到达最低点后又沿斜面向上运动，且它们恰能回到点。若给物块的初速度，仍从处沿斜面滑下，则最终物块与铁块回到点时，还具有向上的速度。物块与铁块均可看作质点，取，求：
第一种情形中物块与铁块相撞后一起开始沿斜面向下运动的速度大小；
第二种情形中物块与铁块回到点时的速度大小。
15.如图所示，在以轴和虚线围成的区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直于纸面．轴上点左侧有一足够长的金属板，半圆形边界的圆心为、半径为，上边界到轴的距离为在点有一粒子源，在纸面内向第一、第二象限均匀发射带正电的粒子，粒子质量为，电荷量为，速度为，不计粒子之间的相互作用．求：
某个粒子沿与轴正方向成射出轨迹如图，它在磁场中运动的时间；
打到金属板上粒子占从粒子源发射粒子的比例；
磁场上边界有粒子射出的区域宽度．
答案和解析
1.【答案】
【解析A、设、两车碰撞前的速度大小为、，碰后的速度大小为，根据图象表示速度，结合题图乙得 ， ， ，以向右为正方向，碰前总动量 ，碰后总动量 ，则两车碰撞前总动量等于碰撞后总动量，故A错误；
B、碰撞前车动能为 ，碰撞后车动能为 ，所以碰撞过程中车损失的动能是 ，故B错误；
C、碰前、两车的总动能为 ，碰后、两车的总动能为 ，故C正确；
D、两车碰撞过程中机械能不守恒，发生的是完全非弹性碰撞，故D错误。
故本题选：。
2.【答案】
【解析】根据得出电容器电量的变化。
A、只增大，其他不变，电路中的电流不变，电容器两端的电压不变，电容器电压所带的电量不变，故A错误；
B、增大电容器两极板间的距离 ，电容减小，电压不变，电荷量减小，故B错误；
C、减小的阻值，电流变大，电容器两端的电压变大，电荷量增加，故 C正确；
D、将电容器的两极板错开些，电容减小，电容器的电量减小，故D错误。
故选C。
3.【答案】
【解析】A.由平衡条件可得无人机匀速上升时升力等于阻力，即，由得无人机匀速上升时的速度大小为，故A正确；
B.无人机悬停时不再受空气阻力作用，所以其升力大小等于无人机的重力，即为，故B错误；
C.由平衡条件可得无人机匀速下降时受平衡力作用，即，则无人机的升力为：，由得无人机匀速下降时的速度大小为，无人机匀速下降时的重力功率为，故C正确；
D.无人机匀速下降时，时间内下降高度为，空气阻力做的功为，故克服空气阻力做的功为，故D正确。
本题选择不正确的，故选B。
4.【答案】
【解析】A、粒子恰沿直线穿过，电场力和洛伦兹力必定平衡，由左手定则知洛伦兹力向上，所以电场力向下，而粒子带正电，所以上极板带正电，故A错误；
B、因为电场力和洛伦兹力平衡，即，解得：，故B正确；
C、只改变粒子的电性，电场力和洛伦兹力的方向同时改变，仍然平衡，所以粒子仍然做匀速直线运动，故C错误；
D、粒子以速度从右端沿水平方向进入，电场力和洛伦兹力的方向都向下，粒子在两板间不能做直线运动了，故D错误。
故选B。
5.【答案】
【解析】A.由图可知，与滑动变阻器串联后与并联，再与串连接在电源两端；电容器与并联；当滑片向端移动时，滑动变阻器接入电阻增大，则电路中总电阻增大；由闭合电路欧姆定律可知，干路中电流减小；路端电压增大，同时两端的电压也减小；故并联部分的电压增大；由欧姆定律可知流过的电流增大，故电流表的示数减小；根据，电阻消耗的功率减小，故A错误；
B.电压表的示数变大，金属板板间的电场变强，电场力变大，电场力大于小液滴的重力，则小液滴向上运动，电势能减小，故B错误；
C.由于路端电压变大，根据可知电源效率增大，故C错误；
D.根据，很容易看出，由于，有，故D正确。
故选D。
6.【答案】
【解析】A.转速为，则，，最大感应电动势，则因只有一半区域内有磁场，由有效值的计算公式可得：，则有效值，则电路中电流，即转动过程中电流表的示数为，故A错误；
B.转圈时磁通量变化为，所用的时间，根据法拉第电磁感应定律得，平均感应电动势，故B错误；
C、在线圈从图示位置转过的时间内，电动势的有效值为，电阻上产生的热量为，故C正确；
D.电量，故D错误。
7.【答案】
【解析】、根据曲线运动的条件，可知洛伦兹力的方向与运动方向的关系，再由左手定则可知，两个磁场的磁感应强度方向相反，根据，再由，及洛伦兹力不做功，即运动的速率不变，可得：磁感应强度大小与弧长的乘积为圆心角，因圆心角不知，所以无法确定磁感应强度之比，根据可知粒子在两个磁场中的磁场力大小无法确定，故AB错误；
、已知粒子在两个磁场中运动的速度相等，题中说两段弧长之比为：，所以时间之比为
：，由于半径不知，根据可知圆心角无法确定，因此C正确，D错误；
带电粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力，使粒子做匀速圆周运动．从而可推导出轨道半径公式与周期公式，可确定磁场强度的关系与运动速度大小关系．再由几何关系可确定对应的圆心角，从而得出运动的时间；
考查粒子在洛伦兹力作用下，做匀速圆周运动，掌握半径与周期公式，理解运动时间与圆心角及周期关系，同时知道洛伦兹力对粒子不做功。
8.【答案】
【解析】、时刻产生的感应电动势
导轨做初速为零的匀加速运动，
则
感应电流
所受的安培力大小：
对导轨，由牛顿第二定律得：
则得：，可知与不成反比，与不成正比，故AB错误；
C、拉动过程中，电流由到，可以判断受到的安培力向上，当达到一定值时，导致的电流产生的安培力等于其重力，则刚好对轨道无压力，故C正确；
D、当左侧磁场均匀减小，不论达到什么值时，对轨道压力不会为零，因为受到的安培力与重力同向，故D错误．
故选：．
9.【答案】
【解析】、板上的点到的距离最小为，要保证有粒子打在板上，粒子做圆周运动的最小半径：，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：，解得，粒子最小速度：，故A正确
B、伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：，由题意可知：，解得：，
粒子能打在挡板上的点与的距离最大为：，
由几何知识得：，
当粒子向右水平射出时，刚好能打在档板上如图点，则：，
被粒子击中的部分长度为：；
、根据可知粒子做圆周运动的轨道半径：，
粒子到达挡板的最短距离为，此时所对圆心角最小，所用时间最短，
由几何关系得：，解得：，
粒子在磁场中做圆周运动的周期：，
粒子在磁场中运动的最短时间：，故C正确、D错误。
故选：。
10.【答案】
【解析】从点射出磁场的粒子在磁场中运动的轨迹如图甲所示，
则，，，解得，A错误
从点射出磁场的粒子在磁场中运动的时间，B正确
由于，且一定，当粒子圆周运动的轨迹以为弦时，粒子在圆形磁场中的运动时间最长，如图甲所示，
设在磁场中运动的路程为，则，，，C正确
若仅将初速率改为，则粒子在磁场中运动的轨迹半径变为，轨迹如图乙所示，
轨迹的圆心为，由于四边形的四个边长均为，四边形为菱形，则，又，粒子离开磁场时的速度方向与垂直，所以粒子离开磁场时的速度方向与平行，不可能与平行，D错误。
11.【答案】
【解析】A.根据图像可知单摆周期为
根据周期公式
解得
故A错误；
小球在最高点时
小球在最低点时
从最高点到最低点根据机械能守恒定律
解得 ，
故B错误，C正确；
D.小球运动的到点时合外力垂直速度方向，速度最大，回复力为，故D正确。
故选CD。
12.【答案】； ； ； 物块从释放运动到圆弧面最低点时，物块和圆弧体的速度之比为：；物块第一次运动到点时的速度为；物块最终停止在距离点为
【解析】由图像斜率表示加速度，可知加速度先增大后减小，根据牛顿第二定律可知两车间的相互作用力先增大后减小。故ABD错误，C正确。
故选：。
两车共速时，弹簧的弹性势能最大，由图可知两车共速的速度为，小车初始速度为，根据能量守恒定律有
解得。故ABD错误，C正确。
故选：。
以初速度方向为正方向，碰撞过程中两车总动量变化
该过程中，根据动量定理有
根据图像，把，，，代入，联立可求得碰撞过程中两辆小车组成的系统受到的平均摩擦力大小
设物块质量为，圆弧体质量为。取水平向右为正方向，从释放运动到圆弧面最低点时，根据水平方向动量守恒有
物块和圆弧体的速度之比
根据能量守恒定律有，
求得
根据动能定理，有
求得物块与碰前的速度大小为
物块与发生弹性碰撞，有，
求得：，
对利用动能定理有
求得物块最终停止在距离点左侧处。
故答案为：；；；物块从释放运动到圆弧面最低点时，物块和圆弧体的速度之比为：；物块第一次运动到点时的速度为；物块最终停止在距离点为。
13.【答案】乙
【解析】用秒表测量时间时，要从摆球过平衡位置时开始计时，因为此处速度大、摆球停留的时间短，计时误差小，所以图乙作为计时开始与终止的位置更好些；
分度的游标卡尺精确度为，由图示游标卡尺的示数可知，小球的直径：；
周期为一次全振动的时间，在时间内完成了个全振动，所以；
单摆的周期公式中的是从悬点到球心的距离。
小明测量了摆线长度作为，则，可得：
小华测量了悬点到摆球下端的距离作为，则，可得：
小红测量了摆线长度和摆球半径并将两者之和作为，则，可得：
则小明绘制的图像是，小华绘制的图像是，小红绘制的图像是。
图象的斜率，解得当地重力加速度。
故答案为：乙；；；；；；。
14.【解析】设第一种情形中物块与铁块碰撞时的速度为，对物块由动能定理得
设表示物块与铁块碰撞后一起开始向下运动的速度，因碰撞时间极短，它们的动量守恒，有
联立代入数据解得
刚碰完时弹簧的弹性势能为，从它们碰后至又返回点的过程中，只有重力和弹簧弹力做功，机械能守恒，有
设第二种情形中物块与铁块碰撞时的速度为，对物块由动能定理得
设表示物块与铁块碰撞后一起开始向下运动的速度，则由动量守恒有
刚碰完时弹簧的弹性势能仍为，设物块与铁块回到点时的速度为，从它们碰后至又返回点的过程中机械能守恒，有
联立解得
15.【解析】由
得，
分析出粒子在磁场中运动的圆心在磁场边界与轴交点，从点垂直于边界射出磁场，偏转角为，则在磁场中运动时间为；
；
左边的临界状况是在点与磁场边界相切，射入方向与轴负方向成，
则打在金属板上的粒子数占比为
粒子从磁场左边射出的临界点为点，，
粒子从磁场右边射出的临界点为点，原点、轨迹圆心、点三点一线，
则有，
所以粒子从上边界射出磁场的宽度。
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