【物理】河南省豫南九校2020-2021学年高二上学期9月第一次联考试题（解析版）

【物理】河南省豫南九校2020-2021学年高二上学期9月第一次联考试题（解析版）

豫南九校2020—2021学年上期第一次联考 高二物理试题 ‎（考试时间:90分钟试卷满分:110分）‎ 一、选择题（本题共12小题，每小题5分，共60分在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求.多选题全部选对的得5分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分）‎ ‎1.电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质。这种物质与通常的实物不同，它虽然不是由分子原子所组成的，但它却是客观存在的特殊物质。下列关于电场电场线和等势面的描述中正确的是 A.电场强度为零的地方，电势一定为零 B.在静电场中，电势降低的方向一定是电场的方向 C.电势差和电势能都由电场本身决定，与电场中所放电荷无关 D.电场线和等势面都是为描述电场而引入的，且两者一定互相垂直 ‎2.下列说法正确的是 A.检验电荷一定是点电荷，而点电荷不一定是检验电荷 B.电子带电荷量为1.6×10-19C，因此一个电子就是一个元电荷 C.富兰克林用油滴实验比较准确地测定了电子的电荷量 D.根据，当两个电荷的距离趋近于零时，静电力将趋向于无穷大 ‎3.中国高铁的发展令国民自豪，令世界瞩目。它以超长的运行里程超快的“陆地飞行”运营时速、超高的自主科研技术水平等成绩成为了走出国门的重要“中国名片”。小明同学评估高铁在运行时撞击飞鸟的安全问题，假设飞鸟的质量有0.25kg，列车的速度是300km/h，忽略小鸟的初速度，两者相撞的作用时间是0.001s，请你帮助小明同学估算飞鸟对飞机的平均撞击力最接近于 A.2×103N B.2×104N C.2×103N D.2×106N ‎4.在雷雨天气中，两头牛躲在一棵大树下，A牛面对大树站立，B牛侧对大树站立。当闪电击中大树时，大树周围的电势分布如图所示（视图），则下列说法正确的是 A.A牛的前脚电势比后脚电势低 B.A牛比B牛受到伤害可能更大 C.大树周围形成的电场是匀强电场 D.图中的同心圆是大树周围形成的电场 ‎5.近日，美国对中国的军事挑衅愈演愈烈，敏感时刻，解放军发出4枚“东风快递”（中程弹道导弹），准确击中预定目标，外界都将火箭军的这次发射视为对美国的警告和威慑发射导弹过程可以简化为:将静止的质量为M（含燃料）的东风导弹点火升空，在极短时间内以相对地面的速度v0竖直向下喷出质量为m的炽热气体。忽略喷气过程中重力和空气阻力的影响，则喷气结束时东风导弹获得的速度大小是 A. B. C. D.‎ ‎6.如图所示，正六边形abcdef的中心为O，两个等量异种点电荷放在a、d位置，其中正点电荷放在a处，负点电荷放在d处，取无穷远处电势为零，下列说法正确的是 A.f、b两点的场强相同 B.e点的电势高于零 C.e、b两点电势差与c、f两点电势差相等 D.负电荷从b点移动到c点时电势能减小 ‎7.随着科幻电影《流浪地球》的热映，“引力弹弓效应进入了公众的视野。“引力弹弓效应”是指在太空运动的探测器，借助行星的引力来改变自己的速度。为了分析这个过程，可以提出以下两种模式:探测器分别从行星运动的反方向或同方向接近行星，分别因相互作用改变了速度。如图所示，以太阳为参考系，设行星运动的速度为u，探测器的初速度大小为v0，在图示的两种情况下，探测器在远离行星后速度大小分别为v1和v2。探测器和行星虽然没有发生直接的碰撞，但是在行星的运动方向上，其运动规律可以与两个质量不同的钢球在同一条直线上发生的弹性碰撞规律作类比。那么下列判断中正确的是 A.v1＞v0 B.v1=v0 C.v2＞v0 D.v2=v0‎ ‎8.如图所示，实线表示具有一定初速度的某带电粒子在该静电场中运动的轨迹，a、b、c为实线与虚线的交点，粒子只受电场力作用，下列说法正确的是 A.若虚线为电场线，a点的电势高于b点的电势 B.无论虚线为等势线还是电场线，粒子在a点的加速度大小都比在b点的加速度大小小 C.无论虚线是电场线还是等势线，粒子在a点的动能都比在b点的动能大小 D.粒子在b点的电势能有可能比在c点的电势能小 ‎9.对下列几种物理现象的解释，正确的是 A.在车内推车推不动，是因为车所受合外力冲量为零 B.跳远时，在沙坑里填沙，是为了减小冲量 C.击钉时，不用橡皮锤仅仅是因为橡皮锤太轻 D.易碎品运输时，要用柔软材料包装，船舷常常悬挂旧轮胎，都是为了延长作用时间以减小作用力 ‎10.空间存在一电场，一带负电粒子仅在电场力的作用下，从x轴的原点O由静止开始沿x轴正方向运动，其运动速度v随时间t的变化关系如图所示，则下列说法正确的是 A.电场为匀强电场 B.粒子沿x轴做加速度不断减小的加速运动 C.粒子从O点开始运动到t1时刻过程中电势能减少了 D.带电粒子运动过程中，其机械能守恒 ‎11.如图所示，质量M=3kg的滑块套在水平固定着的轨道上并可在轨道上无摩擦滑动。质量m=2kg的小球（视为质点）通过长L=0.5m的轻杆与滑块上的光滑轴O连接，开始时滑块静止，轻杆处于水平状态，现让小球从静止开始释放，取g=10m/s2，下列说法正确的是 A.小球m从初始位置到第一次到达最低点的过程中轻杆对小球的弹力一直沿杆方向 B.小球m从初始位置到第一次到达最低点时，球m速度大小为m/s C.小球m从初始位置到第一次到达最低点的过程中，滑块M在水平轨道上向右移动了0.2m D.小球m运动到左边最高点时将不能上升到原来的高度 ‎12.如图所示，A、B、C三个带电小球质量均为m，A、B分别穿在同一竖直线上的两根绝缘细杆上，上方细杆粗糙，下方细杆光滑。已知A、B带电荷量大小均为q，且A带正电，当系统处于静止状态时，AB和AC间距相等，A、C间绝缘细线与竖直细杆成60°角，细线伸直且恰无拉力。已知静电力常量为k，重力加速度为g，则 A.C小球带电量大小为 B.A、C间的绝缘细线长为 C.A小球受到细杆的摩擦力大小为2mg D.若保持B小球位置不变，缓慢增加B的带电量，使A、C两球处于同一水平线，则此时A、C间的绝缘细线拉力大小为0‎ 二、实验题（本题共1小题，共8分）‎ ‎13.（8分）某班物理兴趣小组选用如图所示装置来“探究碰撞中的不变量”。将一段不可伸长的轻质绳一端与力传感器（可以实时记录绳所受的拉力）相连固定在O点，另一端连接小钢球A（绳长远大于小钢球半径），把小钢球拉至M处可使绳水平拉紧。在小钢球下摆的最低点N右侧放置有一水平气垫导轨，气垫导轨上放有小滑块B（B上安装宽度较小且质量不计的遮光板）、光电门（已连接数字毫秒计）。当地的重力加速度为g。‎ 某同学按如图所示安装气垫导轨、滑块B（调整滑块B的位置使小钢球自由下垂静止在N点时与滑块B接触但无压力）和光电门，调整好气垫导轨高度，确保小钢球A通过最低点时恰好与滑块B发生正碰。让小钢球A从某位置静止释放，摆到最低点N与滑块B碰撞，碰撞后小钢球A并没有立即反向，碰撞时间极短。‎ ‎（1）为完成实验，除了毫秒计读数△t、碰撞前瞬间绳的拉力F1、碰撞结束瞬间绳的拉力F2、滑块B的质量mB和遮光板宽度d外，还需要测量的物理量有____________。‎ A.小钢球A的质量mA B.绳长L C.小钢球从M到N运动的时间 ‎（2）滑块B通过光电门时的瞬时速度vB=___________。（用题中已给的物理量符号来表示）‎ ‎（3）实验中的不变量的表达式是___________。（用题中已给的物理量符号来表示）‎ 三、计算题（本题共4小题，共42分解题要写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数据计算的题目，还应计算出最后结果，只有最后答案的不得分）‎ ‎14.（8分）蹦床运动有“空中芭蕾”之称，某质量m=50kg的运动员从距蹦床h1=1.25m处自由落下，接着又能弹起h2=1.8m高，运动员与蹦床接触时间t=0.50s，在空中保持直立，取g=10m/s2，求:‎ ‎（1）运动员与蹦床接触时间内，所受重力的冲量大小；‎ ‎（2）运动员与蹦床接触时间内，受到蹦床平均弹力的大小F。‎ ‎15.（10分）如图所示，在倾角为30°的光滑绝缘斜面底部的C点固定着一带电荷量为Q的正点电荷，斜面上有A、B两点，A和C相距为L，B为A、C两点的中点。现将一带电小球从A点由静止释放，当带电小球运动到B点时速度正好为零，已知带电小球在A点处的加速度大小为，静电力常量为k，求:‎ ‎（1）小球速度最大时下降的距离x；‎ ‎（2）B点和A点两点间的电势差UBA（用k、Q和L表示）。‎ ‎16.（10分）如图所示，在光滑的水平地面上有两个物块A和B，质量分别为2m和km，A以初速度v0与静止的B发生碰撞，碰后B的速度为。若碰后A、B同向运动，求k值的取值范围。‎ ‎17.（14分）如图所示，两个等量异种点电荷的电荷量均为Q，绝缘竖直平面过两点电荷连线的中点O且与连线垂直，平面上A、O、B三点位于同一竖直线上，AO=BO=L，点电荷到O点的距离也为L。现有电荷量为-q、质量为m的小物块（可视为质点），从A点以初速度v0向B点滑动，到达B点时速度恰好减为零。已知物块与平面的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。求：‎ ‎（1）A点的电场强度的大小；‎ ‎（2）物块运动到B点时加速度的大小和方向；‎ ‎（3）物块通过O点的速度大小。‎ ‎【参考答案】‎ 一、选择题（本题共12小题，每小题5分，共60分在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求.多选题全部选对的得5分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分）‎ ‎1.【答案】D ‎【解析】电场强度为零，电势不一定为零，零势能面是人为规定的，故A选项错误；在静电场中，电势降低最快的方向一定是电场的方向，B选项错误；电势差是由电场本身决定的，但电势能是由电场和电场中所放电荷共同决定的C选项错误；电场线和等势面都是为描述电场而引入的，两者相互垂直，且电场线总由电势较高的等势面指向电势较低的等势面，D选项正确。‎ ‎2.【答案】A ‎【解析】点电荷是将带电物体简化为一个带电的点，检验电荷的体积和电荷量要足够的小，故A选项正确；元电荷是一个数值，并非实际物体，而电子是一个实物，故B选项错误；密立根用油滴实验比较准确地测定了电子的电荷量，故C选项错误；公式适用于真空中的点电荷，当两个点电荷距离趋于0时，两带电体已不能看成点电荷了，故电场力并不是趋于无穷大，故D选项错误。‎ ‎3.【答案】B ‎【解析】研究小鸟的受力情况，忽略小鸟的初速度时，末速度和高铁一样，由动量定理有:‎ Ft=m△v，得，故选项B正确。‎ ‎4.【答案】B ‎【解析】由该等势面的图可知，该电场类似于正点电荷的电场，A牛的前脚电势比后脚电势高，故A不符合题意；由图可知，A的前脚电势比后脚电势高，而B牛的前脚电势与后脚电势近似相等，所以A牛比B牛受到伤害可能更大，故B符合题意；由该等势面的图可知，该电场类似于正点电荷的电场，不是匀强电场，故C不符合题意；结合电场的特点可知，图中的同心圆是等势线，不是树周围形成的电场，故D不符合题意。‎ ‎5.【答案】D ‎【解析】取向下为正方向，对东风导弹由动量守恒定律可得:‎ ‎0=mv0（M-m）v′，故，D选项正确。‎ ‎6.【答案】C ‎【解析】两个等量异种点电荷周围的电场线和等势线分布如图所示:‎ 据此可知，f、b两点的场强大小相同，方向不同，所以电场强度不同，A选项错误；a、d两处等量异种点电荷连线的中垂线是此两电荷的等势线电势为0，据图可知e点的电势低于0，B选项错误；根据对称关系可知e、b两点电势差与两点电势差相等，C选项正确；，据可知，对于负电荷，有，即负电荷从b点移动到c点时电势能增大，D选项错误。‎ ‎7.【答案】A ‎【解析】设探测器的质量为m，行星的质量为M探测器和行星发生弹性碰撞。‎ 对于模型一:设向左为正，由动量守恒定律:Mu-mv0=mv1+Mu1，由能量守恒 ‎，联立解得，则，故A正确，B错误。‎ 对于模型二:设向左为正，由动量守恒定律:Mu+mv0=-mv2+Mu2，由能量守恒，联立解得v2=v0-u-u2，则。故C、D均错误。故选A。‎ ‎8.【答案】D ‎【解析】带电粒子电性未知，无法判断a点和b点电势的高低，选项A错误。电场线或等势线密的地方电场强度大，a点处虚线比b点处密，故粒子在a点的加速度大小比在b点的加速度大小大，选项B错误；若虚线为电场线，粒子从a点运动到b点，电场力做负功，动能减小；若虚线为等势线，粒子从a点运动到b点，场力做正功，动能增大，选项C错误。若虚线为等势线粒子从b点运动到c点电场力先做正功后做负功，电势能先减小后增大，粒子在b点的电势能有可能比在c点的电势能小，选项D正确。‎ ‎9.【答案】AD ‎【解析】车内推车时推力属于内力，车所受的外力为零，所以车不动是因为合外力冲量为零，故A项正确；根据动量定理F·t=△p知当△p相同时，t越长，合外力F越小。跳远时，在沙坑里填沙是为了延长人与沙的作用时间，从而减小作用力，避免人受到伤害；击钉时，不用橡皮锤是因为橡皮锤与钉子的作用时间长，使橡皮锤对钉子的平均作用力较小，不利于将钉子钉入物体内，故B、C错误；易碎品运输时，要用柔软材料包装，船舷常常悬挂旧轮胎，都是为了延长作用时间以减小作用力，故D项正确。‎ ‎10.【答案】BC ‎【解析】根据速度时间图像的倾斜程度逐渐减小，可知粒子做加速度逐渐减小的加运动，因为只受电场力，所以电场力逐渐减小，根据F=qE，场强逐渐减小，A错误；根据速度时间图像的倾斜程度逐渐减小，加速度逐渐减小，但是速度一直在增大，所以粒子做的是沿x轴做加速度不断减小的加速运动，B正确。粒子从O点开始运动到t时刻过程中电场力做正功，根据动能定理，电势能减小了，C正确；在运动过程中，受到电场力的作用，械能不守恒，D错误；故选BC.‎ ‎11.【答案】BC ‎【解析】因小球向下摆动时不是做圆周运动可知杆对小球的弹力不是一直沿杆方向，A选项错误；小球m从初始位置到第一次到达最低点的过程中，小球和滑块系统水平方向动量守恒，则:mv1=Mv2；由能量关系:mv1=+；联立解得，，B选项正确；小球m从初始位置到第一次到达最低点的过程中，设滑块M在水平轨道上向右移动的距离为x，取向左为正方向，根据水平方向动量守恒得:‎ ‎，解得，故C选项正确；小球上升到最大高度时，小球和滑块具有共同速度，由于系统初始动量为，则到达最大高度时的共同速度也为零，由能量守恒关系可知，小球还能上升到原来的高度，D选项错误；故选BC。‎ ‎12.【答案】BD ‎【解析】由几何关系易知△ABC为等边三角形，细线长设为L，平衡时，细线对C球无拉力，则A必然对C球存在吸引力，B球C球存在斥力，对C球受力分析，如图所示:‎ 对B球受力分析如图所示:‎ 在竖直方向上有:‎ 解得C小球带电荷量大小为q，A、C间的绝缘细线长为，A选项错误、B选项正确；对ABC整体分析竖直方向上Ff=3mg，C选项错误；当A、C处于同一水平线上时，在竖直方向上必有:，则水平方向上，解得T=0，D选项正确。‎ 二、实验题（本题共1小题，共8分）‎ ‎13.（8分）【答案】‎ ‎（1）AB（2分）；‎ ‎（2）（2分）；‎ ‎（3）（4分）‎ ‎【解析】滑块B通过光电门时的瞬时速度 根据牛顿第二定律得:‎ 实验中的不变量的表达式为 整理得:‎ 所以还需要测量小钢球A的质量mA以及绳长L.‎ 三、计算题（本题共4小题，共42分.解题要写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数据计算的题目，还应计算出最后结果，只有最后答案的不得分）‎ ‎14.（8分）【答案】‎ ‎（1）250N·s；‎ ‎（2）F=1600N ‎【解析】‎ ‎（1）运动员受到重力的冲量大小为:‎ I=mgt=250N·s （2分）‎ ‎（2）设运动员下落h1高度时的速度大小为v1，根据机械能守恒定律，可得:‎ 解得:v1=5m/s （1分）‎ 设弹起时速度大小为v2，根据机械能守恒定律，可得:‎ 解得:v2=6m/s （1分）‎ 取向上为正方向，由动量定理有 ‎（F-mg）t=mv2-（-mv1） （2分）‎ 代入数据解得:F=1600N （2分）‎ ‎15.（10分）【答案】（1）；（2）‎ ‎【解析】‎ ‎（1）设带电小球的电荷量为q，根据牛顿第二定律和库仑定律，带电小球在A点时有:‎ ‎ ① （2分）‎ 小球速度最太时小球加速度为零，有:‎ ‎ ② （2分）‎ 联立以上两个式子，代入数据解得 ‎ （2分）‎ ‎（2）对小球由A点运动到B点的过程应用动能定理得:‎ ‎ ③ （2分）‎ 联立①、③两式，可求得:‎ ‎ （2分）‎ ‎16.（10分）【答案】2≤k＜4‎ ‎【解析】设A与B发生碰撞后A的速度为v，由动量守恒定律得 ‎ （2分）‎ 解得 （1分）‎ 碰撞后A、B同向，则有≥v，且v＞0 （2分）‎ 解得2≤k＜4 （1分）‎ 又因为碰撞过程动能不增加，所以有 ‎ （2分）‎ 解得0≤k≤8 （1分）‎ 综上，故2≤k＜4 （1分）‎ ‎17.（14分）【答案】（1）；（2），方向竖直向上；（3）‎ ‎【解析】（1）正、负点电荷在A点产生的场强大小均为 ‎ （1分）‎ 场强方向互相垂直，A点的电场强度的大小 E=2E0cos45° （1分）‎ 解得 （2分）‎ ‎（2）由牛顿第二定律得 ‎ （2分）‎ 解得 ‎ （1分）‎ 方向竖直向上； （1分）‎ ‎（3）小物块从A到B过程中，设克服阻力做功Wf，由动能定理得 ‎ （2分）‎ 小物块从A到O过程中 ‎（2分）‎ 解得 ‎（2分）‎