北京市怀柔区2019-2020学年高二上学期期末考试物理试题
怀柔区2019-2020第一学期高二物理
试题
第Ⅰ卷（选择题部分）
注意事项：
1.答卷前将学校、姓名、准考号填写清楚。
2.选择题的每小题选出答案后，用铅笔把机读卡上对应题目的答案标号涂黑。其它小题用钢笔或圆珠笔将答案写在答题卡上。
一、单项选择题（本题共16小题，每小题3分，共48分，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确。）
1. 由电场强度的定义式E＝F/q可知
A. E和F成正比，F越大，E越大 B. E和q成反比，q越小，E越大
C. E的方向与F的方向相同 D. E的大小可由F/q计算
【答案】D
【解析】
：
试题分析：
A、电场强度由电场本身决定，与试探电荷无关，不能理解为E与F成正比，与q成反比，A错
B、理由同A，B错
C、当F为正电荷受电场力时，E的方向与F方向相同；当F为负电荷受电场力时，E的方向与F方向相反，C错
D、E=F/q为场强的定义式，所以E的大小可以由E=F/q来计算，D对
故选D
考点：电场强度的定义式
点评：电场强度由场源电荷决定，与试探电荷无关，不能理解E与F成正比，与q成反比．
2.某区域的电场线分布如图所示，电场中有A、B两点。设A、B两点的电场强度大小分别为EA、EB，电势分别为jA、jB，则下列判断正确的是（ ）
A. EA=EB B. jA>jB C. jA
EB
【答案】B
【解析】
【详解】AD．电场线疏密程度表示电场强度的大小，所以A点的电场强度小，故AD错误；
BC．沿电场线方向电势降低，故A点的电势高，故B正确，C错误。
故选B。
3.如图所示，一个带正电的球体M放在绝缘支架上，把系在绝缘丝线上的带电小球N先后挂在横杆上的P1和P2处．当小球N静止时，丝线与竖直方向的夹角分别为θ1和θ2（θ2图中未标出）．则
A. 小球N带正电，θ1>θ2
B. 小球N带正电，θ1<θ2
C. 小球N带负电，θ1>θ2
D. 小球N带负电，θ1<θ2
【答案】A
【解析】
【分析】
对小球受力分析，其受重力，绳的拉力，库仑力，进而得到夹角的表达式
【详解】小球M与N相互排斥，M、N带同种电荷，M带正电，N也带正电，小球N受重力mg，绳的拉力，库仑力F，绳与竖直方向夹角为：，库仑力：， 由于电荷N悬挂在P1点时距离小，库仑力大，偏角大，故θ1＞θ2，故A正确，B、C、D错误.
故选A.
【点睛】重点掌握库仑力表达式，其次是正确表示角度，尽量用重力，不要用绳的拉力来表示．
4.如图所示，在水平地面上固定一对与水平面夹角为的光滑平行金属导轨，顶端接有电源，直导体棒垂直两导轨放置，且与两轨道接触良好，整套装置处于匀强磁场中．图为沿方向观察的侧视图，下面四幅图中所加磁场能使导体棒静止在轨道上的是
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】
导体棒受到重力、轨道的支持力和磁场对导体棒的安培力，安培力方向由左手定则判断，根据三个力的位置关系判断能否平衡．
【详解】磁场方向与电流方向平行，不受安培力，C和D选项不正确；由左手定则可知，A选项安培力方向水平向左，导体棒不可能平衡，选项A错误；B选项安培力方向水平向右，与向下的重力和垂直斜面向上的支持力能平衡，所以B正确．
5.在一端封闭、长约1m的玻璃管内注满水，水中放一个红蜡做的小圆柱体R。将玻璃管的开口端用橡胶塞塞紧（如图甲），再将玻璃管倒置（如图乙），蜡块R沿玻璃管匀速上升。若将玻璃管倒置后沿水平方向向右匀加速移动，则蜡块R的运动轨迹可能是下列选项中的（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】蜡块竖直方向的速度不变，水平方向的速度增大，故其合速度方向不断变化，做曲线运动。蜡块R沿玻璃管匀速上升，说明其在竖直方向合力为零。同时向右匀加速运动，说明在水平方向的合力向右，故其合力水平向右。做曲线运动的物体受到的合力指向曲线的内侧，可知D正确，ABC错误。
故选D。
6.如图所示的弹簧振子，弹簧的劲度系数为k。当弹簧伸长了x时，弹簧对小球的弹力大小为（ ）
A. B. C. kx D. kx2
【答案】C
【解析】
【详解】由胡克定律可知，当弹簧伸长了x时，弹簧对小球的弹力大小为
故C正确，ABD错误。
故选C。
7.如图所示，质量为m的人站在体重计上，随电梯以大小为a
的加速度加速上升，重力加速度大小为g．下列说法正确的是
A. 人对体重计的压力大小为m(g＋a)
B. 人对体重计的压力大小为m(g－a)
C. 人对体重计的压力大于体重计对人的支持力
D. 人对体重计的压力小于体重计对人的支持力
【答案】A
【解析】
【分析】
超重状态：当物体对接触面的压力大于物体的真实重力时，就说物体处于超重状态，此时有向上的加速度，合力也向上．根据牛顿第二定律即可计算出人对体重计的压力．
【详解】人受到的支持力N：N-mg=ma，得：N=mg+ma．根据牛顿第三定律得，对体重计的压力大小m（g+a）．故A正确，B错误；人对体重计的压力和人受到的支持力是作用力和反作用力，故人对体重计的压力等于体重计对人的支持力，故CD错误．故选A．
【点睛】本题考查了学生对超重失重现象的理解，与牛顿运动定律的应用，掌握住超重失重的特点与受力分析的基本方法即可求解．
8.如图所示，一个箱子在与水平方向成a角的恒力F作用下，由静止开始，沿水平面向右运动了一段距离x，所用时间为t，在此过程中，恒力F对箱子做功的平均功率为
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】在此过程中，恒力F对箱子做功W=Fxcosα，
根据平均功率的定义，故A正确，BCD错误
故选：A
9.图甲为“中星9A”在定位过程中所进行的10次调整轨道的示意图，其中的三条轨道如图乙所示，曲线Ⅰ是最初发射的椭圆轨道，曲线Ⅱ是第5次调整后的椭圆轨道，曲线Ⅲ是第10次调整后的最终预定圆轨道；轨道Ⅰ与Ⅱ在近地点A相切，轨道Ⅱ与Ⅲ在远地点B相切。卫星在变轨的过程中质量变化忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A. 卫星在轨道Ⅲ上运行的速度大于第一宇宙速度
B. 卫星在轨道Ⅱ上经过B点时的速度小于卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的速度
C. 卫星在轨道Ⅰ上经过A点时的机械能大于卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的机械能
D. 卫星在轨道Ⅱ上经过B点时的加速度小于卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的加速度
【答案】B
【解析】
【详解】A．第一宇宙速度是最大环绕速度，故卫星在轨道Ⅲ上运行的速度小于第一宇宙速度，A错误；
B．卫星从轨道Ⅱ到轨道Ⅲ上需要在B点加速，所以卫星在轨道Ⅱ上经过B点时的速度小于卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的速度，故B正确；
C．卫星从轨道Ⅰ到轨道Ⅱ上需要在A点加速，机械能增加。在椭圆轨道上机械能不变，卫星从轨道Ⅱ到轨道Ⅲ上需要在B点加速，机械能增加。故卫星在轨道Ⅰ上经过A点时的机械能小于卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的机械能，C错误；
D．根据
得到
可知卫星在轨道Ⅱ上经过B点时的加速度等于卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的加速度，故D
错误。
故选B。
10.某同学以一定的初速度竖直向上抛出一小球。以抛出点为零势能点，不计空气阻力，小球可视为质点，图所示图线中，能反映小球从抛出到落回抛出点的过程中，其动能Ek或重力势能Ep随时间t变化关系的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】CD．以一定的初速度竖直向上抛出一小球，有
以抛出点为零势能点，则重力势能
故C正确，D错误；
AB．动能
故AB错误。
故选C。
11.如图所示，先接通电键S使电容器充电，然后断开S，增大两极板间的距离时，电容器所带电量Q，电容C，两极板间电势差U的变化情况是（ ）
A. Q变小，C不变，U不变
B. Q变小，C变小，U不变
C. Q不变，C变小，U变大
D. Q不变，C变小，U变小
【答案】C
【解析】
【详解】由于充电后，电容器的带电量Q不变，AB错误；根据可知，当两板间距离d增大时，电容C变小，根据可知，而两板间的电势差U增大，D错误；而内部电场强度，因此电场强度与两板间距离变化无关，C正确．
【点睛】电容器的定义式是一个比值定义，也就是电容器的大小与Q和U都无关，只与它们的比值有关；而电容器的决定式说明电器的大小与两板的正对面积成正比，与两板间的距离成反比；电容器内部是匀强电场，且电场强度大小为．
12.图为某手机电池的铭牌，第一行标有“3.8V 3000mAh（11.4Wh）”。对该铭牌参数的分析，下列说法中正确的是（ ）
A. 铭牌中的Wh是能量的单位
B. 铭牌中的mAh是功率的单位
C. 该电池放电时能输出的总能量约为11.4J
D. 该电池放电时能输出的总电荷量约为1.08´105C
【答案】A
【解析】
【详解】A．功率乘以时间得到功或者能量，故功率的单位乘以时间的单位是功和能量的单位，故铭牌中的Wh是能量的单位，A正确；
B．电流乘以时间得到电荷量，故电流的单位乘以时间的单位是电荷量的单位，故铭牌中的mAh是电荷量的单位，故B错误；
C．该电池放电时能输出的总能量约为
故C错误；
D．该电池放电时能输出的总电荷量约为
故D错误。
故选A。
13.如图所示，当变阻器R3的滑动触头P向b端移动时（ ）
A. 电压表示数变小，电流表示数变大
B. 电压表示数变小，电流表示数变小
C. 电压表示数变大，电流表示数变大
D. 电压表示数变大，电流表示数变小
【答案】A
【解析】
【详解】当变阻器R3的滑动触头P向b端移动时，滑动变阻器接入电阻减小，电路中总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可得，电路中总电流增大，内电压增大，因此路端电压减小，故电压表示数变小；将R1等效为内阻，则可知并联部分电压一定减小，故流过R2的电流减小，因总电流增大，故电流表示数变大；故A正确，BCD错误；
故选A。
14.三块相同的蹄形磁铁并列放置，可以认为磁极间的磁场是均匀的. 将一根直导线悬挂在磁铁两极间，分别将2、3和1、4接到电源上，两次通过直导线的电流相同，这一操作探究的是( )
A. 电流大小对安培力的影响
B. 通电导线长度对安培力的影响
C. 磁感应强度大小对安培力影响
D. 磁感应强度大小和通电导线长度对安培力的影响
【答案】B
【解析】
采用控制变量法来研究影响安培力大小的因素，电流和磁场强度不变，只改变导线的长度，故探究的时通电导线长度对安培力的影响，故B正确；故选B.
点睛：本题主要考查了控制变量法来探究影响安培力大小的因素，明确变量即可判断.
15.目前世界上正在研究的一种新型发电机叫磁流体发电机，如图所示表示它的发电原理：将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而从整体上来说呈电中性）喷入磁场，由于等离子体在磁场力的作用下运动方向发生偏转，磁场中的两块金属板A和B上就会聚集电荷，从而在两板间产生电压。在图示磁极配置的情况下，下列表述正确的是（ ）
A. 金属板A电势较高
B. 通过电阻R的电流方向是b→R→a
C. 等离子体在A、B间运动时，磁场力对等离子体做正功
D. 等离子体在A、B间运动时，磁场力对等离子体做负功
【答案】A
【解析】
【详解】AB．根据左手定则，可判断出等离子体中的带正电的微粒受到向上的洛伦磁力，从而打到金属板A上，带负电的微粒受到向下的洛伦磁力，从而打到金属板B上，A是电源的正极，B是电源的负极。故金属板A的电势较高，通过电阻R的电流方向是a→R→b，故B错误，A正确；
CD．洛伦磁力一直和速度垂直，故磁场力对等离子体不做功，故CD错误；
故选A。
16.如图甲所示为某同学研究物体加速度与力和质量关系的实验装置示意图，图乙是该装置的俯视图。两个相同的小车，放在水平桌面上，前端各系一条轻细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里可放砝码。两个小车通过细绳用夹子固定，打开夹子，小盘和砝码牵引小车同时开始做匀加速直线运动，闭合夹子，两小车同时停止运动。实验中平衡摩擦力后，可以通过在小盘中增减砝码来改变小车所受的合力，也可以通过增减小车中的砝码来改变小车的总质量。该同学记录的实验数据如下表所示，则下列说法中正确的是（ ）
实验次数
小车1总质量 m1/g
小车2总质量 m2/g
小车1受合力F1/N
小车2受合力F2/N
小车1位移x1/cm
小车2位移x2/cm
1
250
250
0.10
0.20
20.1
39.8
2
250
250
0.10
0.30
15.2
44.5
3
250
250
0.20
0.30
19.8
30.8
4
250
500
0.10
0.10
20.0
39.7
5
300
400
0.10
0.10
20.3
15.1
6
300
500
0.10
0.10
30.0
18.0
A. 研究小车的加速度与合外力的关系可以利用1、2、3 三次实验数据
B. 研究小车的加速度与小车总质量的关系可以利用2、3、6三次实验数据
C. 对于“合外力相同的情况下，小车质量越大，小车的加速度越小”的结论，可以由第1次实验中小车1的位移数据和第6次实验中小车2的位移数据进行比较得出
D. 通过对表中数据的分析，可以判断出第4次实验数据的记录不存在错误
【答案】A
【解析】
【详解】A．研究小车的加速度与合外力的关系需使小车的总质量相同，可以利用1、2、3 三次实验数据，故A正确；
B．研究小车的加速度与小车总质量的关系需使小车受到的合外力相同，可以利用4、5、6三次实验数据，故B错误；
C．由可知位移的大小反映加速度的大小。对于“合外力相同的情况下，小车质量越大，小车的加速度越小”的结论，可以由第5次或第6次实验中小车1和小车2的位移数据进行比较得出，故C错误；
D．第4次实验小车2的质量大，则其加速度小，其位移小，而数据记录中其位移大。故数据的记录存在错误，故D错误。
故选A。
第II卷（非选择题 共8题 共52分）
二、实验题（每空2分，共16分）
17.某同学利用如图所示的实验装置探究物体的加速度与质量的关系。
(1)实验中，需要平衡小车所受的阻力。在不挂细绳和砂桶的情况下，改变木板的倾斜程度，当小车能拖动纸带沿木板做__________（选填“匀速直线运动”或“匀变速直线运动”）时，说明已平衡了小车所受的阻力。
(2)实验中，保持砂桶质量不变，改变小车的质量，测量小车运动的加速度。如图所示为该同学某次实验中打出纸带的一部分，纸带上的A、B、C为三个相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔T = 0.10s，A、B间的距离x1 = 6.00cm，B、C间的距离x2 = 6.40cm，则小车的加速度a =__________m/s2。
【答案】 (1). 匀速直线运动 (2). 0.40
【解析】
【详解】(1) [1]平衡摩擦力需要使重力沿斜面向下的分力等于阻力，合力为零，故需使小车做匀速直线运动。
(2) [2]小车的加速度
18.利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻，要求尽量减小实验误差：
(1)如图所示，应该选择的实验电路图是_____（选填“a”或“b”）。
(2)现有电流表（0~0.6A）、开关和导线若干，以及以下器材：
A.电压表（0~15V） B.电压表（0~3V）
C.滑动变阻器（0~30Ω） D.滑动变阻器（0~500Ω）
实验时，电压表应选用_____，滑动变阻器应选用_____。
(3)某同学记录的六组数据见下表，其中五组数据的对应点已经标在图中的坐标纸上，请标出第2组数据的对应点，并画出U－I图像。
（ ）
序号
1
2
3
4
5
6
电压U/V
1.45
1.40
1.30
1.25
1.20
1.10
电流I/A
0.06
0.12
0.24
0.26
0.36
0.48
(4)由图像可得：该电池的电动势E=__V，内阻r=_____Ω（小数点后保留2位数字）。
【答案】 (1). a (2). B (3). C (4). (5). 1.50 (6). 0.84
【解析】
【详解】(1)[1]实验的测量原理方程为闭合电路欧姆定律
电压表的内阻远大于电源内阻，分流不明显，电流表内阻和电源内阻较为接近，分压明显，所以采用电路能够较准确的测量。
(2)[2]一节干电池的电动势约为，所以选择量程为的电压表即可，即B。
[3]滑动变阻器以限流的方式接入电路，为了方便调节，所以选择C即可。或者根据(3)中的表格可知，接入电路中的最大电阻约为
所以选择阻值较小的滑动变阻器即可。
(3)[4]用直线将有效的数据点连成直线，如图：
。
(4)[5]根据闭合电路欧姆定律变形
可知图像的纵截距即为电动势的测量值
[6]图像斜率的大小即为电源内阻的测量值
三、 计算题（本题共5小题，共42分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
19.为了备战2022年北京冬奥会，一名滑雪运动员在倾角θ=30°的山坡滑道上进行训练，运动员及装备的总质量m=70 kg．滑道与水平地面平滑连接，如图所示．他从滑道上由静止开始匀加速下滑，经过t=5s到达坡底，滑下的路程 x=50 m．滑雪运动员到达坡底后又在水平面上滑行了一段距离后静止．运动员视为质点,重力加速度g=10m/s2，求：
（1）滑雪运动员沿山坡下滑时的加速度大小a；
（2）滑雪运动员沿山坡下滑过程中受到的阻力大小f；
（3）滑雪运动员在全过程中克服阻力做的功Wf．
【答案】（1）4m/s2（2）f = 70N （3）1.75×104J
【解析】
【分析】
（1）运动员沿山坡下滑时做初速度为零的匀加速直线运动，已知时间和位移，根据匀变速直线运动的位移时间公式求出下滑的加速度．
（2）对运动员进行受力分析，根据牛顿第二定律求出下滑过程中受到的阻力大小．
（3）对全过程，根据动能定理求滑雪运动员克服阻力做的功．
【详解】（1）根据匀变速直线运动规律得：x=at2
解得：a=4m/s2
（2）运动员受力如图，根据牛顿第二定律得：mgsinθ-f=ma
解得：f=70N
（3）全程应用动能定理，得：mgxsinθ-Wf =0
解得：Wf =1.75×104J
【点睛】解决本题的关键要掌握两种求功的方法，对于恒力可运用功的计算公式求．对于变力可根据动能定理求功．
20.在如图所示的匀强电场中，沿电场线方向有A、B两点，A、B两点间的距离．若一个电荷量的试探电荷在匀强电场中所受电场力的大小为求：
（1）电场强度的大小E；
（2）A、B两点间的电势差；
（3）将该试探电荷从A点移至B点的过程中，电场力所做的功W．
【答案】（1）1.5 × 104 N/C（2）3.0 × 103 V（3）6.0× 10-5 J
【解析】
【详解】试题分析：（1）由题意知，匀强电场的电场强度；（2）；（3）根据电场力做功的公式可求：将该点电荷从A点移至B点的过程中，电场力所做的功W=６×10-5J
考点：本题考查电场强度、电势差及电场力做功．
21.如图所示电路中，电源电动势E＝12 V，内阻r＝0.5 Ω，电动机的电阻R0＝1.0 Ω，电阻R1＝2.0Ω。电动机正常工作时，电压表的示数U1＝4.0 V，求：
(1)流过电动机的电流；
(2)电动机输出的机械功率；
(3)电源的工作效率。
【答案】（1）2A；（2）14W；（3）91.7%
【解析】
【详解】(1)电动机正常工作时，总电流为
I＝＝ 2A
(2)电动机两端的电压为
U＝E－Ir－U1=(12－2×0.5－4.0) V＝7 V
电动机消耗的电功率为
P电＝UI＝7×2 W＝14 W
电动机的热功率为
P热＝I2R0＝22×1 W＝4 W
电动机输出的机械功率
P机＝P电－P热＝10 W
(3)电源释放的电功率为
P释＝EI＝12×2 W＝24 W
有用功率
P有＝
电源的工作效率
22. 如图所示，两平行金属板间距为d，电势差为U，板间电场可视为匀强电场；金属板上方有一磁感应强度为B的匀强磁场．电荷量为+q、质量为m的粒子，由静止开始从正极板出发，经电场加速后射出，从M点进入磁场后做匀速圆周运动，从N点离开磁场．忽略重力的影响．
（1）求匀强电场场强E的大小；
（2）求粒子从电场射出时速度ν的大小；
（3）求M、N两点间距L的大小；保持粒子不变，请你说出一种增大间距L的方法．
【答案】（1）；（2）；（3）只增大U或只减小B等．
【解析】
试题分析：（1）由匀强电场中电势差与场强的关系得：（3分）
（2）根据动能定理有：可得：① （5分）
（3）根据牛顿第二定律可得：② L=2R ③
联立①②③式可得：
增大间距L的方法有：只增大U或只减小B等． （8分）
考点：带电粒子在电场和磁场中的运动．
23.通过科学实践，人们建立起了各种能量的概念，总结出了一些能量守恒的规律．势能是一种由于各物体间存在相互作用而具有的、由各物体间相对位置决定的能量，如我们学过的重力势能和电势能就是典型代表．
(1)如图所示，光滑直导轨AB和BC在底部B处平滑连接，形成凹槽结构，导轨的A、C两端在同一水平面上，B到AC水平面距离为H．有一质量为m的小球（可视为质点）从B处以初速度v0（v0<）沿轨道向上运动，能使小球在凹槽轨道上一定范围内来回运动．已知重力加速度为g，以A、C两点所在水平面为零势能参考面，求小球在底部B处的机械能E机．
(2)静电场方向平行于x轴，其电势φ随x的分布可简化为如图所示的折线，图中φ0和 d为已知量．一带负电粒子在电场中x轴上处，由静止开始，在电场力作用下沿x 轴做往复运动．已知该粒子质量为m、电荷量为-q，忽略重力．求：
a．粒子在x=0处的动能与电势能之和；
b．从静止开始，粒子第一次返回到处所用时间T．
【答案】(1) (2) ,
【解析】
（1）小球在底部B处的机械能为：
（2）a. 由图2可知：在处电势为
粒子在x = 0处动能与电势能之和，与在处相同，均为：
b.粒子在电场中加速度大小为
从处运动至x = 0处用时为
解得
所以第一次返回处所用时间为
点睛：机械能等于动能与重力势能之和，可求B点的机械能；只受电场力作用，动能与电势能之和保持不变，由处的动能、电势能得到x = 0处动能与电势能之和；根据牛顿第二定律求加速度，根据位移时间关系求出时间，得到往返所用时间．
