河南省许昌高级中学2020学年高二物理上学期尖子生期初考试试题

河南省许昌高级中学2020学年高二物理上学期尖子生期初考试试题

许昌高中2021届高二尖子生上学期期初考试 ‎ 物理试题 时间：90分钟 满分：110分 一．选择题（本题共15小题，每小题4分，共60分．1～9题为单项选择题，10～15题为多项选择题，所列四个选项中至少有二项符合题意，漏选得2分，错选或不选不得分）‎ ‎1．如图所示，在竖直放置间距为d的平行板电容器中，存在电场强度为E的匀强电场，有一质量为m、电荷量为+q的带电小球，从两极板正中间处静止释放，重力加速度为g，则点电荷运动到负极板的过程（　　）‎ A．加速度大小为a＝+g B．所需的时间为t＝‎ C．下降的高度为y＝‎ D．电场力所做的功为W＝Eqd ‎2．如图所示，为一空腔球形导体（不带电），现将一个带正电的小金属球A放入腔中，当静电平衡时，图中a、b、c三点的电场强度E和电势φ的关系是（　　）‎ A．Ea＞Eb＞Ec，φa＞φb＞φc B．Ea＝Eb＞Ec，φa＝φb＞φc C．Ea＝Eb＝Ec，φa＝φb＝φc D．Ea＞Ec＞Eb，φa＞φb＞φc ‎3．如图，一带正电的点电荷固定于O点，两虚线圆均以O为圆心，两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹，a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点，粒子在a、c动能相等，不计粒子重力。下列说法中正确的是（　　）‎ A．M带正电荷，N带负电荷 B．粒子M、N在a、c的电势能相等 C．粒子M在b点的动能小于粒子N在在e点的动能 D．粒子M在b点的动能等于粒子N在d点的动能 ‎4．如图，平行板电容器板间电压为U，板间距为d，两板间为匀强电场，让质子流以初速度v0垂直电场射入，沿a轨迹落到下板的中央，现只改变其中一条件，让质子沿b轨迹落到下板边缘，则可以将（　　）‎ A．开关S断开 B．初速度变为 C．板间电压变为 D．竖直移动上板，使板间距变为2d ‎5．下列说法正确的是（　　）‎ A．动量大小相同的两个小球，其动能也一定相同 B．做曲线运动的物体，其加速度一定是变化的 C．物体做平抛运动时，相同时间内的动量的变化量不可能相同 D．物体做匀速圆周运动时，其所受合外力的方向一定指向圆心 ‎6．一辆汽车在平直公路上运动，受到的阻力恒定为f，运动的最大速度为vm．下列说法正确的是（　　）‎ A．汽车以恒定额定功率行驶时，牵引力F与速度v成正比 B．在汽车匀加速运动过程中，当发动机的实际功率等于额定功率时，速度就达到vm C．汽车运动的最大速度vm与额定功率Pm满足Pm＝fvm D．当汽车以恒定速度行驶时，发动机的实际功率一定等于额定功率 ‎7．如图所示，运动员以速度v在倾角为θ的倾斜赛道上做匀速圆周运动。已知运动员及自行车的总质量为m，做圆周运动的半径为R，重力加速度为g，将运动员和自行车看作一个整体，则（　　）‎ A．受重力、支持力、摩擦力、向心力作用 B．受到的合力大小为F＝‎ C．若运动员加速，则一定沿倾斜赛道上滑 D．若运动员减速，则一定沿倾斜赛道下滑 ‎8．质量为m的人造卫星在地面上未发射时的重力为G0，它在离地面的距离等于地球半径R的圆形轨道上运行时，其（　　）‎ A．周期为4π B．速度为 C．动能为G0R D．所受万有引力为 ‎9.绝缘水平面上固定一正点电荷Q，另一质量为m、电荷量为－q(q＞0)的滑块(可看做点电荷)从a点以初速度v0沿水平面向Q运动，到达b点时速度减为零．已知a、b间距离为s，滑块与水平面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g.以下判断正确的是(　　)‎ A．滑块在运动过程中所受Q的库仑力有可能大于滑动摩擦力 B．滑块在运动过程中的中间时刻，速度的大小等于 C．此运动过程中产生的内能为 D．Q产生的电场中，a、b两点间的电势差为 ‎10．发射高轨道卫星时，一般是先将卫星发射至近地圆形轨道1上运行，然后在某点Q变速，使其沿椭圆轨道2运行，最后在远地点P再次变速，将卫星送入预定圆形高轨道3运行，已知轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点。设卫星的质量保持不变，卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，只受地球引力作用，则下列说法正确的是（　　）‎ A．卫星在1轨道上正常运行时的速度小于在3轨道上正常运行时的速度 B．卫星在1轨道上正常运行时的机械能小于在3轨道上正常运行时的机械能 C．卫星在轨道2上从P点运动到Q点过程中，处于失重状态，但不是完全失重状态 D．卫星在轨道2上从P点运动到Q点过程中，加速度逐渐增大 ‎11．如图所示，人在岸上匀速的、拉着质量不计的绳子使船靠岸，已知船的质量为m，水的阻力恒为f，当船沿水面行驶x米的位移时，轻绳与水平面的夹角为θ，船的速度为v，此时人的拉力大小为F，则（　　）‎ A．人拉绳的速度大小是 B．船行驶x米位移的过程，人的拉力做功为Fxcosθ C．船行驶x米位移时，人的拉力的瞬时功率为Fvcosθ D．此时船的加速度为 ‎12．如图所示，一带电粒子在两个固定的等量正点电荷的电场中运动，图中的实线为等势面，虚线ABC为粒子的运动轨迹，其中B点是两点电荷连线的中点，A、C位于同一等势面上。下列说法正确的是（　　）‎ A．该粒子可能带正电 B．该粒子经过B点时的速度最大 C．该粒子经过B点时的加速度一定为零 D．该粒子在B点处的电势能小于在A点处的电势能 ‎13．如图1所示，Q1、Q2为两个固定点电荷，其中Q1带正电，它们连线的延长线上有a、b两点．一正试探电荷以一定的初速度沿直线从b点开始经a点向远处运动，其速度图象如图2所示．则（　　）‎ A．Q2带正电 B．Q2带负电 C．试探电荷从b到a的过程中电势能增大 D．试探电荷从b到a的过程中电势能减小 ‎14．从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E总等于动能Ek与重力势能Ep之和。取地面为重力势能零点，该物体的E总和Ep随它离开地面的高度h的变化如图所示。重力加速度取‎10m/s2．由图中数据可得（　　）‎ A．从地面至h＝‎4m，物体重力做功80J B．从地面至h＝‎4m，物体克服空气阻力做功20J C．物体的质量为‎2kg D．h＝0时，物体的速率为‎20m/s ‎15．如图，A、B质量分别为m1＝‎1kg，m2＝‎2kg，置于平板小车C上，小车质量为m3＝‎1kg，A、B与小车的动摩擦因数均为0.5，事先三者均静止在光滑的水平面上。某时刻A、B间炸药爆炸（时间极短）使A、B获得图示左右方向的瞬时速度和12J的总机械能。假设A、B最终都没有离开小车上表面，水平面足够长，g＝‎10m/s2．现从炸药爆炸结束开始计时，则（　　）‎ A．t＝0时，A、B的速度大小分别是‎4m/s、‎2m/s B．t＝0.4s时，B与平板小车C先相对静止 C．t＝0.8s时，A与平板小车C相对静止 D．t＝0.8s时，A、B与平板小车因摩擦而产生的热量Q＝10J 二．实验题（本大题共1小题，每空2分，共10分．把答案填写在答题卡对应位置上）‎ ‎16．‎ ‎ 如图所示为研究决定平行板电容器电容因素的实验装置．两块相互靠近的等大正对平行金属平板M、N组成电容器，板N固定在绝缘座上并通过导线与静电计中心杆相接，板M和静电计的金属壳都通过导线接地，板M上装有绝缘手柄，可以执手柄控制板M的位置．给电容器充上一定的电荷，静电计指针张开一定角度．若仅将两极板间的距离增大，则静电计指针的偏角将　 　 （选填“变大”、“不变”或“变小”）；若仅将M沿平行板面方向移动一段距离以减小两极板间的正对面积，则静电计指针的偏角将　 　（选填“变大”、“不变”或“变小”）；若在两板板间插入云母片，且保持其他条件不变，则静电计指针的偏角将　 　（选填“变大”、“不变”或“变小”）；若在两极板间插入一块不与两板接触的厚金属板P，且保持其他条件不变，则静电计指针偏角将　 　（选填“变大”、“不变”或“变小”），插入后金属板P内部的电场强度大小为　 　．‎ 四．计算题（本题共4小题，8分+10分+10分+12分，共40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得分）‎ ‎17．如图所示，长l＝‎1m的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角θ＝37°．已知小球所带电荷量q＝1.0×10﹣‎6C，匀强电场的场强E＝3.0×103N/C，取重力加速度g＝‎10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8．求：‎ ‎（1）小球的质量m。‎ ‎（2）将电场撤去，小球回到最低点时速度v的大小。‎ ‎18．如图所示，两平行金属板A、B长L＝‎8cm，两板间距离d＝‎8cm，A板比B板电势高300V，一不计重力的带正电的粒子电荷量q＝10﹣‎10C，质量m＝10﹣‎20kg，沿电场中心线RD垂直电场线飞入电场，初速度υ0＝2×‎‎106m ‎/s，粒子飞出平行板电场后可进入界面MN、PS间的无电场区域．已知两界面MN、PS相距为‎12cm，D是中心线RD与界面PS的交点．求：‎ ‎（1）粒子穿过界面MN时偏离中心线RD的距离y的大小？‎ ‎（2）粒子到达PS界面时离D点的距离Y为多少？‎ ‎19．如图所示，光滑水平平台AB与竖直光滑半圆轨道AC平滑连接，C点切线水平，长为L＝‎4m的粗糙水平传送带BD与平台无缝对接。质量分别为m1＝‎0.3kg和m2＝‎1kg两个小物体中间有一被压缩的轻质弹簧，用细绳将它们连接。已知传送带以v0＝‎1.5m/s的速度向左匀速运动，小物体与传送带间动摩擦因数为μ＝0.15．某时剪断细绳，小物体m1向左运动，m2向右运动速度大小为v2＝‎3m/s，g取‎10m/s2．求：‎ ‎（1）剪断细绳前弹簧的弹性势能Ep ‎（2）从小物体m2滑上传送带到第一次滑离传送带的过程中，为了维持传送带匀速运动，电动机需对传送带多提供的电能E ‎20．如图所示，在E＝103 V/m的竖直匀强电场中，有一光滑半圆形绝缘轨道QPN与一水平绝缘轨道MN在N点平滑相接，半圆形轨道平面与电场线平行，其半径R＝‎40cm，N为半圆形轨道最低点，P为QN圆弧的中点，一带负电q＝10﹣‎‎4 C 的小滑块质量m＝‎10g，与水平轨道间的动摩擦因数μ＝0.15，位于N点右侧‎1.5m的M处，g取‎10m/s2，求：‎ ‎（1）要使小滑块恰能运动到圆轨道的最高点Q，则小滑块应以多大的初速度v0向左运动？‎ ‎（2）这样运动的小滑块通过P点时对轨道的压力是多大？‎ 参考答案 ‎1． B。2． D。3． C。4． C。5． D。6． C。7． B。8． A。9 D ‎10． BD。11． CD。12． CD。13． BC。14． BC。15． AC。‎ ‎16． 答案为：变大；变大；变小；变小；0．‎ ‎17． 【解答】解：（1）根据电场力的计算公式可得电场力F＝qE＝1.0×10﹣6×3.0×103 N＝3.0×10﹣3 N；‎ 小球受力情况如图所示：‎ 根据几何关系可得mg＝，‎ 所以m＝＝＝4×10﹣‎4kg；‎ ‎（2）电场撤去后小球运动过程中机械能守恒，则mgl（1﹣cos37°）＝，‎ 解得：v＝‎2m/s。‎ 答：（1）小球的质量为4×10﹣‎4kg。‎ ‎（2）将电场撤去，小球回到最低点时速度v的大小为‎2m/s。‎ ‎18． 【解答】解：（1）带电粒子垂直进入匀强电场后做类平抛运动，加速度为 a＝＝‎ 水平方向有：L＝v0t， 竖直方向有：y＝at2‎ 联立得：y＝ 代入数据解得：y＝‎0.03m；‎ ‎（2）带电粒子在离开电场速度的反向延长线交水平位移的中点，设两界面MN、PS相距为D．由相似三角形得：‎ ‎＝ 解得：Y＝4y＝‎0.12m；‎ 答：（1）子穿过界面MN时偏离中心线RD的距离y是‎0.03m，（2）粒子到达PS界面时离D点的距离Y为‎0.12m．‎ ‎19． 【解答】解：（1）对m1和m2弹开过程，取向左为正方向，由动量守恒定律有：‎ ‎0＝m1v1﹣m2v2。‎ 解得 v1＝‎10m/s 剪断细绳前弹簧的弹性势能为：‎ Ep＝m1v12+m2v22。‎ 解得 Ep＝19.5J ‎（2）设m2向右减速运动的最大距离为x，由动能定理得：‎ ‎﹣μm2gx＝0﹣m2v22。‎ 解得 x＝‎3m＜L＝‎‎4m 则m2先向右减速至速度为零，向左加速至速度为v0＝‎1.5m/s，然后向左匀速运动，直至离开传送带。‎ 设小物体m2滑上传送带到第一次滑离传送带的所用时间为t。取向左为正方向。‎ 根据动量定理得：μm2gt＝m2v0﹣（﹣m2v2）‎ 解得：t＝3s 该过程皮带运动的距离为：x带＝v0t＝‎‎4.5m 故为了维持传送带匀速运动，电动机需对传送带多提供的电能为：‎ E＝μm2gx带。‎ 解得：E＝6.75J 答：（1）剪断细绳前弹簧的弹性势能Ep是19.5J。‎ ‎（2）为了维持传送带匀速运动，电动机需对传送带多提供的电能E是6.75J。‎ 声 ‎20． 【解答】解：（1）设滑块到达Q点时速度为v，则由牛顿第二定律得：mg+qE＝m，‎ 滑块从开始运动至到达Q点过程中，由动能定理得：‎ ‎﹣mg•2R﹣qE•2R﹣μ（mg+qE）x＝mv2﹣mv 联立方程组，解得：v0＝‎7m/s；‎ ‎（2）设滑块到达P点时速度为v′，则从开始运动至到达P点过程中，由动能定理得：‎ ‎﹣（mg+qE）R﹣μ（qE+mg）x＝mv′2﹣mv 又在P点时，由牛顿第二定律得：FN＝m，‎ 代入数据解得：FN＝0.6N，方向水平向右；‎ 答：（1）要使小滑块恰能运动到圆轨道的最高点Q，则滑块应从M点以‎7m/s的初速度v0向左运动；‎ ‎（2）这样运动的滑块通过P点时受到轨道的压力是0.6N，方向水平向右．‎