【物理】广西桂林市第十八中学2020-2021学年高二上学期开学考试试题（解析版）

【物理】广西桂林市第十八中学2020-2021学年高二上学期开学考试试题（解析版）

桂林十八中19级高二上学期开学考试卷物理（理科）‎ 本试卷共 4 页，答题卡1页。考试时间60分钟，满分100分；‎ 第I卷（选择题，共52分）‎ 一、单向选择题（每小题只有一个选项符合题意。每小题4分，共 32分）‎ ‎1. 在光滑的绝缘水平面上，有一个边长为L的正三角形abc，顶点a、b、c处分别固定一个电荷量为q的正电荷，如图所示，D点为正三角形外接圆的圆心，E、G、H点分别为ab、ac、bc的中点，F点为E点关于电荷c的对称点，下列说法中正确的是（　　）‎ A. D点的电场强度一定不为零，电势可能为零 B. E、F两点的电场强度等大反向，电势相等 C. c点电荷受到a、b点电荷的库仑力F=2‎ D. 若释放点电荷c，它将做加速运动 ‎【答案】D ‎【解析】A．三个点电荷在D点的场强大小相等，方向沿角平分线，由几何关系可知三个场强间的夹角为，由矢量的合成可知，D点的场强一定为零，故A错误；‎ B．由图可知，ab在E点的合场强为零，故E点的场强只有c产生的场强；而F点abc三个点电荷均有场强存在，故F点的场强为三个点电荷形成的场强的合场强；因c在E和F两点形成的场强大小相等，故可知F点的场强应大于E点场强，故B错误；‎ C．c点处有ab产生的场强，由场强的叠加可知，c点的场强 故受库仑力 故C错误；‎ D．c点处有ab产生的场强，由场强的叠加可知，c点的场强方向水平向右，c点电荷带正电，点电荷受向右的电场力，故释放点电荷c，它将向右做加速运动，故D正确。故选D。‎ ‎2. 下面的说法正确的是（　　）‎ A. 当力与物体的位移垂直时，该力的冲量为零 B. 如果物体（质量不变）的速度发生变化，则可以肯定它受到的合外力的冲量不为零 C. 物体所受合外力冲量越大，它的动量也越大 D. 做竖直上抛运动的物体，在△t时间内所受重力的冲量可能为零 ‎【答案】B ‎【解析】力的冲量：I=Ft，当力与物体的位移垂直时，该力的冲量不为零，故A错误；如果物体（质量不变）的速度发生变化，物体的动量发生变化，由动量定理可知，物体所受到的合外力的冲量不零，故B正确；由动量定理可知，物体所受合外力冲量越大，物体动量的变化量越大，它的动量不一定大，故C错误；做竖直上抛运动的物体，在△t时间内所受重力的冲量为mg△t，不可能为零，选项D错误；故选B．‎ ‎3. 高空作业须系安全带,如果质量为m的高空作业人员不慎跌落,从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h(可视为自由落体运动)．此后经历时间t安全带达到最大伸长,若在此过程中该作用力始终竖直向上,则该段时间安全带对人的平均作用力大小为(　)‎ A. ＋mg B. －mg C. ＋mg D. －mg ‎【答案】A ‎【解析】在安全带对人有拉力的瞬间时，人做自由落体运动，此过程机械能守恒，故有，即在产生拉力瞬间速度为，之后人在安全带的作用下做变速运动，末速度为零，设向上为正方向，则根据动量定理可得：有，联立解得 ‎4. 由库仑定律可知，真空中两个静止的点电荷，带电荷量分别为q1和q2．其间距离为r时，它们之间相互作用力的大小为，式中k为静电力常量．若用国际单位制的基本单位表示，k的单位应为 A. kg·A2·m3 B. kg·A-2·m3·s-4‎ C. kg·m2·C-2 D. N·m2·A-2‎ ‎【答案】B ‎【解析】根据 可得： ，由于F=ma，q=It，所以,根据质量的单位是kg，加速度的单位m/s2，距离的单位是m，电流的单位是A，时间的单位s，可得k的单位是kg•A-2•m3•s-4，故选B.‎ ‎5. 在一个原来不带电的孤立导体球壳的球心处放一正点电荷，则图中能正确地表示球壳内外的电场线分布情况的是（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】把正电荷放在金属球壳内部，由于静电感应的作用，在球壳的内壁会感应出负电荷，在球壳的外壁会感应出正电荷，所以在金属球壳的壳壁之间，由于正电荷的电场和感应电场的共同的作用，在金属球壳的壳壁之间的电场强度为零，所以在金属球壳的壳壁之间没有电场线，对于球壳外部的电场分布情况不会受到影响，所以正确的是A。故选A。‎ ‎6. 行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞,车内的安全气囊会被弹出并瞬间充满气体。若碰撞后汽车的速度在很短时间内减小为零，关于安全气囊在此过程中的作用，下列说法正确的是（　）‎ A. 增加了司机单位面积的受力大小 B. 减少了碰撞前后司机动量的变化量 C. 将司机动能全部转换成汽车的动能 D. 延长了司机的受力时间并增大了司机的受力面积 ‎【答案】D ‎【解析】A．因安全气囊充气后，受力面积增大，故减小了司机单位面积的受力大小，故A错误；‎ B．有无安全气囊司机初动量和末动量均相同，所以动量的改变量也相同，故B错误；‎ C．因有安全气囊的存在，司机和安全气囊接触后会有一部分动能转化为气体的内能，不能全部转化成汽车的动能，故C错误；‎ D．因为安全气囊充气后面积增大，司机的受力面积也增大，在司机挤压气囊作用过程中由于气囊的缓冲故增加了作用时间，故D正确。故选D。‎ ‎7. 如图所示，在倾角为的光滑绝缘斜面上固定一个挡板，在挡板上连接一根劲度系数为的绝缘轻质弹簧，弹簧另一端与A球连接。A、B、C三小球的质量均为M，，，当系统处于静止状态时，三小球等间距排列。已知静电力常量为k，则（ ） ‎ A. B. 弹簧伸长量 C. A球受到的库仑力大小为2Mg D. 相邻两小球间距为 ‎【答案】A ‎【解析】AD．三小球间距均相等，对C球受力分析可知C球带正电，根据平衡条件：‎ 对B小球受力分析，根据平衡条件：‎ 两式联立解得：，，故A正确，D错误；‎ B．对A、B、C三小球整体受力分析，根据平衡条件：‎ 弹簧伸长量：，故B错误；‎ C．对A球受力分析，根据平衡条件：‎ 解得A球受到的库仑力为： 故选A．‎ ‎8. 质量为 M 的均匀木块静止在光滑的水平面上，木块左右两侧各有一位拿着完全相同的步枪和子弹的射击手，子弹质量为m，首先左侧的射击手开枪，子弹水平射入木块的深度为 d1 ，子弹与木块相对静止后，右侧的射击手开枪，子弹水平射入木块的深度为d2，如图所示，设子弹均未射穿木块，且两子弹与木块之间的作用力大小相等。当两颗子弹均相对木块静止时，两子弹射入的深度之比为（ ） ‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】设向右为正方向；子弹射入木块前的速度大小为v，子弹的质量为m，子弹受到的阻力大小为f。当两颗子弹均相对于木块静止时，由动量守恒得mv-mv=（‎2m+M）v′‎ 得v′=0‎ 即当两颗子弹均相对于木块静止时，木块的速度为零，即静止。 先对左侧射入木块的子弹和木块组成的系统研究，则有mv=（M+m）v1‎ 由能量守恒得 ①‎ 再对两颗子弹和木块系统为研究，得  ②‎ 联立解得 故B正确，ACD错误。故选B。‎ 二、多项选择题，（每题6分，共24分）‎ ‎9. 如图所示，水平地面上固定一个光滑绝缘斜面，斜面与水平面的夹角为θ.一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端，另一端系有一个带电小球A，细线与斜面平行．小球A的质量为m、电量为q.小球A的右侧固定放置带等量同种电荷的小球B，两球心的高度相同、间距为d.静电力常量为k，重力加速度为g，两带电小球可视为点电荷．小球A静止在斜面上，则(　　)‎ A. 小球A与B之间库仑力的大小为 B. 当时，细线上的拉力为0‎ C. 当时，细线上的拉力为0‎ D. 当时，斜面对小球A支持力为0‎ ‎【答案】AC ‎【解析】由题意知，根据库伦定律可求小球A与B之间库仑力的大小为，故A正确；以小球A为研究对象受力分析如图：‎ 根据物体的平衡条件可求当mg、Fc、FN三力的合力等于零时，即时，细线上的拉力为0，所以B错误；C正确；由平衡条件知，小球A受弹力不可能为零，所以D错误．‎ ‎10. 如图所示，a、b两点位于以负点电荷–Q（Q>0）为球心的球面上，c点在球面外，则（　　）‎ A. a点场强的大小与b点场强的大小相等 B. b点场强的大小比c点小 C. a点电势比b点高 D. b点电势比c点低 ‎【答案】AD ‎【解析】AB．根据点电荷电场强度的计算公式可知，a点场强的大小和b点电场强度大小相等，b点场强的大小比c点大，故A正确，B错误；‎ C．a、b在以负点电荷为球心的同一球面上，即在同一等势面上，故a点电势和b点电势相等，根据沿电场线方向电势降低可得b点电势比c点低，故C错误，D正确。故选AD。‎ ‎11. 真空中有两个固定带正电的点电荷，电荷量不相等。一个带负电的试探电荷置于二者连线上的O点时，仅在电场力的作用下恰好保持静止状态。过O点作两正电荷连线的垂线，以O点为圆心的圆与连线和垂线分别交于a、c和b、d，如图所示。以下说法正确的是（　　）‎ A. a点电势低于O点 B. b点电势低于c点 C. 该试探电荷在a点的电势能大于在b点的电势能 D. 该试探电荷在c点的电势能小于在d点的电势能 ‎【答案】BD ‎【解析】A．由题意可知O点合场强为零，根据同种电荷之间电场线的分布可知aO之间电场线由a到O，故a点电势高于O点电势，故A错误；‎ B．同理可得，c点电势高于O点电势，两个固定电荷在bO射线上的点电场方向斜向上，故b点电势低于O点电势，则b点电势低于c点，故B正确。‎ C．a点电势高于O点电势，b点电势低于O点电势，则a点电势高于b点，试探电荷为负电荷，故该试探电荷在a点的电势能小于在b点的电势能，故C错误； ‎ D．根据电荷电场的对称分布可得，b、d两点电势相同，则c点电势高于d点，试探电荷为负电荷，则该试探电荷在c点的电势能小于在d点的电势能，故D正确。故选BD。‎ ‎12. 如图，竖直面内一绝缘细圆环的上、下半圆分别均匀分布着等量异种电荷。a、b为圆环水平直径上的两个点，c、d为竖直直径上的两个点，它们与圆心的距离均相等。则（　　）‎ A. a、b两点的场强相等 B. a、b两点的电势相等 C. c、d两点的场强相等 D. c、d两点的电势相等 ‎【答案】ABC ‎【解析】BD．如下图所示，为等量异种电荷周围空间的电场分布图。本题的带电圆环，可拆解成这样无数对等量异种电荷的电场，沿竖直直径平行放置。它们有共同的对称轴，所在的水平面与每一条电场线都垂直，即为等势面，延伸到无限远处，电势为零。故在上的点电势为零，即；而从M点到N点，电势一直在降低，即，故B正确，D错误；‎ AC．上下两侧电场线分布对称，左右两侧电场线分布也对称，由电场的叠加原理可知AC正确；故选ABC。‎ 第II卷（非选择题，共44分）‎ 三、实验题（共12分）‎ ‎13. 某同学用如图所示的实验装置验证动量定理，所用器材包括：气垫导轨、滑块（上方安装有宽度为d的遮光片）、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等。‎ 实验步骤如下：‎ ‎（1）开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间________时，可认为气垫导轨水平；‎ ‎（2）用天平测砝码与砝码盘的总质量m1、滑块（含遮光片）的质量m2；‎ ‎（3）用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块；‎ ‎（4）令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处的光电门的遮光时间Δt1、Δt2及遮光片从A运动到B所用的时间t12；‎ ‎（5）在遮光片随滑块从A运动到B 的过程中，如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力，拉力冲量的大小I=________，滑块动量改变量的大小Δp=________；（用题中给出的物理量及重力加速度g表示）‎ ‎（6）某次测量得到的一组数据为：d=‎1.000 cm，m1=1.5010‎-2 kg，m2=‎0.400 kg，△t1=3.90010-2 s，Δt2=1.27010-2 s，t12=1.50 s，取g=‎9.80 m/s2。计算可得I=________N·s，Δp=____ kg·m·s-1；（结果均保留3位有效数字）‎ ‎（7）定义，本次实验δ=________%（保留1位有效数字）。‎ ‎【答案】 (1). 大约相等 (5). m1gt12 (6). 0.221 0.212 (7). 4‎ ‎【解析】（1）[1]当经过A,B两个光电门时间相等时，速度相等，此时由于阻力很小，可以认为导轨是水平的。‎ ‎（5）[2]由I=Ft，知 ‎[3] 由知 ‎(6)[4]代入数值知，冲量 ‎[5]动量改变量 ‎（7）[6]‎ 四、计算题（共32分，要求写具体的解题步骤，只写最后结果不给分）‎ ‎14. 一质量为‎2m的物体P静止于光滑水平地面上，其截面如图所示。图中ab为粗糙的水平面，长度为L；bc为一光滑斜面，斜面和水平面通过与ab和bc均相切的长度可忽略的光滑圆弧连接。现有一质量为m的木块以大小为v0的水平初速度从a点向左运动，在斜面上上升的最大高度为h，返回后在到达a点前与物体P相对静止。重力加速度为g。求：‎ ‎(1)木块在ab段受到的摩擦力f；‎ ‎(2)木块最后距a点的距离s。‎ ‎【答案】(1) (2)‎ ‎【解析】(1)设木块和物体P共同速度为v，以v0方向为正方向，两物体从开始到第一次到达共同速度过程； 由动量和能量守恒得：mv0=(m+‎3m）v…①‎ mv02=（m+‎3m）v2+fL+mgh…②‎ 由①②得③‎ ‎(2)木块返回与物体P第二次达到共同速度与第一次相同，全过程根据能量守恒得 ‎ …④‎ 由②③④得