2018-2019学年湖北省荆门市高二上学期期末质量检测物理试题 解析版

2018-2019学年湖北省荆门市高二上学期期末质量检测物理试题 解析版

湖北省荆门市2018-2019学年度高二上学期质量检测 物理试题 一．选择题：本大题共10小题，每小题4分，共40分。第1~7题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求；第8~10题，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。‎ ‎1.关于电场下列说法中正确的是 A. 电场强度反映了电场的力的性质，但电场中某点的场强与试探电荷在该点所受的电场力无关 B. 电场力对电荷做正功时，该电荷的电势能增大 C. 电场中某点电场强度的方向与试探电荷在该点所受的静电力方向相同 D. 点电荷是一种理想物理模型，电子总是可以作为点电荷处理 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎（1）空间中某点的电场强度由电场本身决定，与试探电荷的带电量和试探电荷受到的电场力无关；（2）电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小，做负功，电势能增加；‎ ‎（3）物理学中规定，电场中某点电场强度的方向与正的试探电荷在该点所受的静电力方向相同；‎ ‎（4）电子能否做点电荷处理，由所研究的具体问题决定。‎ ‎【详解】A、电场强度反映了电场本身的性质，电场强度与放入电场中的试探电荷所受电场力无关，由电场本身的性质决定，A正确；‎ B、电场力对电荷做正功时，根据可知，，即电势能减小，B错误；‎ C、电场中某点电场强度的方向与正的试探电荷在该点所受的静电力方向相同，与负的试探电荷在该点受力方向相反，故C错误；‎ D、电子能否做点电荷处理，由所研究的具体问题决定，若研究电子的尺寸大小，自旋特点时，电子就不能被看成点电荷，D错误 故本题选A。‎ ‎【点睛】本题考查学生对电场中基础知识的掌握情况，包括电场中力的性质和能的性质。‎ ‎2.把六个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节变阻器使灯泡正常发光，甲、乙两电路所消耗的功率分别用P甲和P乙表示，则下列结论中正确的是(　　)‎ A. P甲＝P乙 B. P甲＝3P乙 C. P乙＝3P甲 D. P乙>3P甲 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 设灯泡正常发光时的电流为I，对于甲图，电路的总的电流为3I，此时甲的总功率的大小为P甲=U•3I，对于乙图，电流的总电流的大小就为I，此时乙的总功率的大小为P乙=U•I，所以P甲=3P乙，所以A正确．故选A．‎ 点睛：对于本题来说关键的是选择公式，由于电路的总电压的大小是相同的，所以用总电压与总电流的乘积来计算总功率的大小比较简单．‎ ‎3.下列关于洛伦兹力的说法中，正确的是 A. 粒子在只受到洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变 B. 如果把＋q改为－q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变 C. 洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直 D. 只要粒子运动的速度大小相同，所受洛伦兹力就相同 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据洛伦兹力公式、左手定则分析答题，洛伦兹力的方向与速度方向垂直，洛伦兹力不做功，粒子在洛伦兹力作用下动能不变。‎ ‎【详解】A、洛伦兹力对粒子不做功，粒子在只受到洛伦兹力作用时运动的动能不变，但速度方向会变化的，A错误；‎ B、如果把+q改为-q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变，B正确；‎ C、洛伦兹力方向一定与电荷运动方向垂直，也一定与磁场方向垂直，但磁场方向与电荷运动方向不一定垂直，可能为任意夹角，C错误；‎ D、粒子速度大小相同，由f=qvBsinθ可知，如果速度v与磁场B的夹角不同，洛伦兹力大小不同，即使洛伦兹力大小相同，速度方向不同，洛伦兹力方向不同，洛伦兹力不同，D错误。‎ 故选B。‎ ‎【点睛】本题考查了洛伦兹力大小与方向、洛伦兹力方向与v、B的方向关系、洛伦兹力做功问题，应用洛伦兹力公式即可正确解题。‎ ‎4.质量是90 kg的建筑工人，不慎从高空跌下，由于弹性安全带的保护，他被悬挂起来．已知安全带长5 m，从开始绷直到拉伸至最长的缓冲时间是1.2s，，取g＝10 m/s2，则安全带所受的平均冲力的大小为 A. 900 N B. 1200 N C. 1650N D. 4500 N ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 安全带被拉直前，工人做自由落体运动，根据机械能守恒或自由落体规律可计算安全带绷直前一瞬间的速度，设安全带的平均作用力大小为，选竖直向下方向为正，由动量定理结合牛顿第三定律，即可求出安全带受到的拉力。‎ ‎【详解】设弹性安全带绷直前一瞬间，速度大小为 工人做自由落体运动，则 设竖直向下为正方向，从开始绷直到拉伸至最长，根据动量定理得：‎ ‎，其中为弹性安全绳的平均弹力大小 解得：‎ 根据牛顿第三定律，安全带所受的平均冲力大小为1650N。‎ 故本题选C。‎ ‎【点睛】本题考查动量定理的应用，在应用动量定理解题时，一定要明确各物理量的方向性。‎ ‎5.如图所示，水平导轨间的距离L＝0.5 m，竖直方向的匀强磁场磁感强度B＝2 T，质量m＝1 kg的导体棒ab垂直导轨放置， 重G＝3N的物块与ab棒通过细线相连，ab棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.2（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），电源的电动势E＝10 V，r＝0.1 Ω，导轨的电阻不计，ab棒电阻也不计，则要使ab棒处于静止状态，滑动变阻器R的最小值为（g取10 m/s2）‎ A. Ω B. 0Ω C. 1.9 Ω D. 0.5Ω ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 若要保持ab静止不动，受力必须平衡．由于M所受的最大静摩擦力为0.2mg=2N，而M的重力为Mg=3N，要保持导体棒静止，则安培力方向必须水平向左，则根据左手定则判断电流的方向。接入滑动变阻器阻值最小时，导体棒受到向左的安培力最大，此时导体棒同时受最大静摩擦力，方向水平向右和绳子拉力。‎ ‎【详解】当滑动变阻器接入电路电阻阻值最小时，电路中电流最大，此时导体棒ab恰好不向左滑，根据平衡关系得：‎ 由闭合电路欧姆定律得：‎ 安培力：‎ 联立解得：‎ 故本题选C。‎ ‎【点睛】此题是通电导体在磁场中平衡问题，抓住静摩擦力方向，挖掘临界条件进行求解。‎ ‎6.如图所示，A、B、C、D、E五个小球放在光滑水平面上，其中mA=mE＜mB=mC=mD，现在让小球A以初速度v0向右运动，当所有的弹性碰撞结束之后，下列说法中正确的是 A. B、C、D三个球静止，A、E两个球运动 B. B、C两个球静止，A、E、D三个球运动 C. A、B、C、D四个球静止， E一个球运动 D. 所有的小球都运动 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 弹性碰撞过程，遵守动量守恒和机械能守恒。若两球质量相等，会交换速度；碰撞后具体速度方向，由发生碰撞的两物体的相对质量大小来决定。‎ ‎【详解】由题意可知，A和B球首先发生弹性碰撞，动量守恒，机械能守恒 ‎，‎ 其中和为两球碰撞之后的速度 解得：，‎ 所以A球被弹回，B球获得速度向右运动；‎ 由于B、C质量相等，B、C碰后，交换速度，B停止运动，C获得速度继续向右运动；‎ 由于C、D质量相等，C、D碰后，交换速度，C立刻停止，D获得速度继续向右运动；‎ D的质量大于E的质量，故碰后D的速度不为零，方向不变，E获得速度向右运动。‎ 故所以碰撞完成后，A球向左运动，B、C静止，D、E向右运动。‎ 故本题选B。‎ ‎【点睛】本题关键要掌握弹性碰撞中若两球相等，会交换速度，根据结论公式，并结合质量的大小关系，判断碰后速度的方向。‎ ‎7.如图所示，匀强电场中三点A、B、C是一个三角形的三个顶点，∠ABC=∠CAB=30°，BC=2m，已知电场线平行于△ABC所在的平面，一个电荷量q=﹣2×10﹣6 C的点电荷由A移到B的过程中，电势能增加了1.2×10﹣5 J，由B移到C的过程中电场力做功6×10﹣6 J，下列说法正确的是（　　）‎ A. B，C两点的电势差UBC=﹣3 V B. A点的电势低于B点的电势 C. 负电荷由C点移到A点的过程中，电势能减少 D. 该电场的场强为1 V/m ‎【答案】BC ‎【解析】‎ A、由B移到C的过程中电场力做功，则B、C两点的电势差为：，故A正确。‎ B、点电荷由A移到B的过程中，电势能增加，知电场力做功为，则A、B两点的电势差 ，所以A点的电势高于B点的电势，故B错误。‎ C、，根据得：负电荷由C移到A的过程中，电场力做正功，所以电势能减小。故C正确。‎ D、，，，在AB连线取一点D为该线中点，所以，‎ ‎，，所以C、D电势相等，所以CD连线为等势线，而三角形ABC为等腰三角形，所以电场强度方向沿着AB方向，由A指向B．因为，由几何关系得：，所以，所以该电场的场强为，故D正确。‎ 点睛：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d为沿着电场线方向的距离。‎ ‎8.如图所示，匀强电场方向与倾斜的天花板垂直，一带正电的物体在天花板上处于静止状态，则下列判断正确的是 A. 天花板与物体间的弹力不可能为零 B. 天花板对物体的摩擦力不可能为零 C. 物体受到天花板的摩擦力随电场强度E的增大而增大 D. 在逐渐增大电场强度E的过程中，物体受到天花板的弹力逐渐减小 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：因为物体处于静止状态，所以合力为零，我们从题中知道的力有竖直向下的重力，和垂直天花板的电场力，而在这两个力作用下物体不可能处于静止状态，物体相对于天花板有沿天花板向下的运动趋势，故物体一定受到摩擦力作用，产生摩擦力的条件一是有弹力二是有相对运动或者相对运动趋势，故有摩擦力一定有弹力，AB错误；物体受力分析如图所示 根据平衡条件得，当增大电场强度E的过程，即F增大，N增大，最大静摩擦力增大，而物体受到的静摩擦力f不变，物体将始终保持静止．故D正确，C错误．‎ 考点：考查了共点力平衡条件的应用 ‎9.如图所示，直线A为某电源的U—I图线，曲线B为某小灯泡的U —I图线的一部分，用该电源和小灯泡组成闭合电路，下列说法中正确的是 A. 此电源的内阻为0.5Ω B. 电源的总功率为10 W C. 电源的输出功率为6W D. 由于小灯泡的UI图线是一条曲线，所以欧姆定律不适用 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 电源的外特性曲线与灯泡伏安特性曲线的交点就是灯泡与电源连接时的工作状态，由图可读出工作电压和电流及电源的电动势从而可算出电源的输出功率和总功率．‎ ‎【详解】由图读出E=4V，斜率表示内阻，则r==0.5Ω，故C正确；灯泡与电源连接时，工作电压U=3V，I=2A，则电源的总功率P总=EI=4×2W=8W，电源的输出功率P出=EI-I2‎ r=（8-22×0.5）W=6W，故AB错误；  小灯泡是纯电阻，欧姆定律是适用的，小灯泡的U-I图线之所以是一条曲线，是因为小灯泡电阻随温度的变化发生改变，故D错误；故选C。‎ ‎【点睛】解决这类问题的关键在于从数学角度理解图象的物理意义，抓住图象的斜率、面积、截距、交点等方面进行分析，更加全面地读出图象的物理内涵．‎ ‎10.如图所示，直角三角形ABC区域中存在一匀强磁场，比荷相同的两个粒子(不计重力)沿AB方向射入磁场，分别从AC边上的P、Q两点射出，则 A. 从Q点射出的粒子速度大 B. 从P点射出的粒子速度大 C. 两个粒子在磁场中运动的时间一样长 D. 从Q点射出的粒子在磁场中运动的时间长 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 粒子在磁场中做圆周运动，根据题设条件作出粒子在磁场中运动的轨迹，根据轨迹分析粒子运动半径和周期的关系，从而分析得出结论。‎ ‎【详解】AB、两粒子在磁场区域做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力：‎ 解得：，两粒子比荷相同，但从Q点射出的粒子对应轨道半径大，则线速度较大，所以A正确，B错误；‎ CD、由几何关系可知，两粒子在三角形磁场区域中运动弧长对应的圆心角相同，根据，得，两个粒子在磁场中运动的时间一样长，C正确，D错误；‎ 故本题选AC。‎ ‎【点睛】粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由此根据运动特征作出粒子在磁场中运动的轨迹，掌握粒子圆周运动的周期、半径的关系是解决本题的关键。‎ 二．本大题共2小题，每个空格2分，共12分。‎ ‎11.一位同学在实验中分别用游标卡尺和螺旋测微器测量物体长度，得到结果如图所示，游标卡尺示数为________cm，螺旋测微器示数为________cm。‎ ‎【答案】 (1). 1.455cm (2). 5.765mm ‎【解析】‎ 游标卡尺的主尺读数为：1.4cm=14mm，游标尺上第9个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为9×0.05mm=0.45mm，所以最终读数为：14mm+0.45mm=14.45mm。‎ 螺旋测微器的固定刻度为5.5mm，可动刻度为16.5×0.01mm=0.165mm，所以最终读数为5.5mm+0.165mm=5.665mm。‎ ‎12.在测定一根粗细均匀的合金丝Rx的电阻率的实验中．‎ ‎（1）待测合金丝Rx的电阻约为5 Ω.提供的仪器有：‎ A．电压表V(量程为3 V，内阻约为10 kΩ)‎ B．电流表A1(量程为0.6 A，内阻约为3 Ω)‎ C．电流表A2(量程为3 A，内阻约为0.1 Ω)‎ D．滑动变阻器R(阻值为0－5 Ω，额定电流为2 A)‎ E．电源E(电动势为3V，内电阻约为1 Ω)‎ F．一个开关、导线若干 ‎①要求较准确地测出其阻值，电流表应选________；(选填仪器前面的序号)‎ ‎②某同学根据以上仪器，按上图连接实验线路，在实验中发现电流表示数变化范围不够大，现请你用笔在上图中画一条线以帮助该同学对电路进行修改，使电流表示数的变化范围变大；‎ ‎③修改电路后的测量结果比真实值偏________(选填“大”或“小”)。‎ ‎（2）另一位同学的实验桌上没有5Ω的滑动变阻器，只有一个10Ω的滑动变阻器，该同学认为：如果在原有电路的基础上，再在电源两端并联一个电压表V′，如下图所示，则利用测量数据既可以测出金属丝的电阻率，也可以同时测出电源的电动势和内阻。他的这种想法是________(选填“合理”或“错误”)的。‎ ‎【答案】 (1). （1）①B (2). ②③小 (3). （2）合理 ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）①由题中给定的电压表量程可知，流过电阻丝的最大电流不得超过，故电流表选B合适；‎ ‎②修改后的电路图如下图所示：‎ ‎③由于是电流表外接，则测量结果偏小。‎ ‎（2）这个说法是合理的，再在电源两端并联一个电压表V′，改后的电路相当于利用伏安法测电源电动势E和内阻r，利用测得的多组数据，画出路端电压U随干路电流I变化的图像，即可求解。‎ 三．本大题共4小题，共48分。解答应写出必要的文字与说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，应明确写出数值和单位。‎ ‎13.如图所示，匀强电场方向水平向右，匀强磁场方向垂直于纸面向里，一质量为m、带电量为＋q的微粒以速度v与磁场方向垂直、与电场方向成θ=45°角射入复合场中，恰好沿直线运动．求电场强度E和磁感应强度B的大小（已知当地重力加速度为g）。‎ ‎【答案】 ‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 由带电粒子所受的洛伦兹力与v垂直，电场力方向与电场线平行，粒子如图所示方向在磁场中运动，如果只受到电场力与洛伦兹力作用，合力不可能为零，也就不可能做匀速直线运动。由此可知本题必须考虑到微粒所受的重力，才可能使微粒做匀速直线运动。对粒子进行正确的受力分析，做出受力分析图，可求出电场强度E和磁感应强度的大小。‎ ‎【详解】微粒受力情况如图，根据平衡条，得：‎ ‎ Bqυcosθ-mg=0…① Bqυsinθ-qE=0…② 由①②式联立得： ‎ ‎【点睛】题考查了带电粒子在复合场中的运动，此类型题的分析方法为：确定研究对象；注意进行五个分析：①受力分析；②过程分析；③状态分析；④做功分析（能量的转化分析）；⑤守恒条件分析。‎ ‎14.如图所示，光滑水平桌面上放有一个凹槽C（凹槽底面水平），质量mC＝2kg，其正中央并排放着两个小滑块A、B，mA＝1 kg，mB＝4 kg，开始时三个物体都静止．在A、B间放有少量塑胶炸药，爆炸后A以vA=6 m/s的速度水平向左运动，A、B中任意一块与挡板碰撞后都粘在一起，不计摩擦和碰撞时间，求：‎ ‎（1）炸药爆炸后滑块B的速度vB；‎ ‎（2）当两滑块A、B都与挡板C碰撞后，C的速度vC；‎ ‎（3）A、C碰撞过程中损失的机械能△E。‎ ‎【答案】（1）vB=1.5m/s，方向向右 （2）0 （3）12J ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）炸药爆炸前后瞬间，对A、B系统：‎ mAvA－mBvB=0‎ 则，vB=1.5m/s，方向向右 ‎（2）当两滑块A、B都与挡板C碰撞后，对A、B、C系统：‎ ‎（mA＋mB＋mC）v共=0‎ 即：v共=0‎ ‎（3）A、C碰撞前后瞬间：‎ mAvA=（mA＋mC）v共1 ‎ 则，v共1=2m/s，方向向左 该过程中损失的机械能为：‎ ‎△E=mAvA2－（mA＋mC）v共12=12J ‎15.在如图所示的电路中，R1＝1Ω，R2＝R3＝4 Ω，当开关S接a时，R2上消耗的电功率为PR2=4 W，当开关S接b时，电压表示数为U1= 4.5 V，试求：‎ ‎（1）开关S接a时，通过电源的电流和电源两端的电压；‎ ‎（2）当开关S接c时，通过R2的电流。‎ ‎【答案】（1）4V（2）6 V，2 Ω（3）4W ‎【解析】‎ ‎(1)K接a时，R1被短路，外电阻为R2，根据电功率公式可得 通过电源电流A 电源两端电压V （3分）‎ ‎(2)K接a时，有E=U1+I1r=4+r①‎ K接b时，R1和R2串联,R′外=R1+R2="6" Ω 通过电源电流I2＝A 这时有：E=U2+I2r=4.5+0.75 r②‎ 解①②式得：E="6" Vr＝2 Ω （3分）‎ ‎(3)当K接c时，R总=R1+r+R23="6" Ω 总电流I3＝E/R总="1" A 通过R2电流I＇＝I3="0.5" A （4分）‎ ‎16.如图所示，在竖直平面内的直角坐标系中，第一象限有水平向左的匀强电场E1，第四象限有垂直于纸面向外的匀强磁场和在y<－L范围内竖直向上的匀强电场E2。质量为m 的带电小球自A(0，L/2)点以某一初速度平行x轴正方向抛出，小球到达B(L，0)处时速度方向恰好与x轴垂直。在B处竖直放置一长为L、直径略大于小球直径的圆筒，圆筒与小球间动摩擦因数为μ（设圆筒与小球接触过程中小球所带电量不变），已知小球在离开筒以前就已经匀速，且离开筒后做匀速圆周运动，恰在D(0,－2L)处水平进入第三象限。（已知当地重力加速度为g）求：‎ ‎（1）小球带什么种类的电荷；‎ ‎（2）E1∶E2是多少；‎ ‎（3）在圆筒内小球克服摩擦力所做的功是多少。‎ ‎【答案】（1）正电 （2）2∶1 （3） ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）因为小球到达B点时速度方向恰好与x轴垂直，说明小球受到水平向左的电场力作用，所以，小球带正电 ‎ ‎（2）小球在第一象限运动时，水平方向倒过来看是初速度为零的匀加速直线运动，则有：‎ L= ‎ 竖直方向自由落体：‎ 解得：E1q=2mg 小球在第四象限运动时，E2q=mg 故：E1∶E2=2∶1‎ ‎（3）小球在第一象限运动到达B点时速度大小为：‎ v1=‎ 小球在圆筒中匀速运动时：μB0qv2=mg 小球在第四象限做圆周运动运动时，有：B0qv2=‎ 解得：v2=‎ 小球在圆筒中运动的整个过程中：mgL－Wf=－‎ 解得：Wf=‎ ‎ ‎ ‎ ‎