北京市顺义区2018-2019高二上学期期末考试物理试题（Word版带解析）.doc

北京顺义区 2019-2020 学年高二（上）期末物理试题 一．单项选择题。 1.下列物理量中，属于矢量的是（　　） A. 时间 B. 动能 C. 功 D. 安培力 【答案】D 【解析】 【详解】时间、动能和功只有大小没有方向，都是标量，故 ABC 错误．安培力既有大小又 有方向，是矢量，故 D 正确. 2.两颗人造地球卫星，都绕地球作匀速圆周运动，它们的质量相等，轨道半径之比 ， 则它们的速度大小之比 等于（　　） A. 2：1 B. ：1 C. 1：2 D. 4：1 【答案】B 【解析】 【详解】人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，设卫星的质量为 m、轨道半径为 r、地球质量为 M，则有：G m 得：v ，轨道半径之比为： ；则它们的速度大小之比为： ．故 ACD 错误，B 正确； 3.物体沿光滑斜面下滑，在此过程中 A. 斜面对物体的弹力做功为零 B. 斜面对物体的弹力的冲量为零 C. 物体动能的增量等于重力的功 D. 物体的动量的增量等于重力的冲量 【答案】AC 【解析】 【详解】A.物体沿斜面下滑时弹力方向与物体位移方向垂直，斜面对物体的弹力不做功，故 选项 A 符合题意； B.斜面对物体的弹力的冲量： 1 2 1 2 r r = 1 2 v v 2 2 Mm r = 2v r GM r = 1 2 1 2 r r = 1 2 2 1 v v = I Nt=所以斜面对物体的弹力的冲量不为零，故选项 B 不符合题意； C.由动能定理可知，物体动能的增量等于合外力的功，等于重力对物体所做的功，故选项 C 符合题意； D.根据动量定理可知物体动量的增量等于合外力的冲量，不等于重力的冲量，故选项 D 不 符合题意． 4.下列说法正确的是（　　） A. 平抛运动是匀变速曲线运动 B. 匀速圆周运动是加速度不变的运动 C. 一对相互作用力做功一定是等大且正负号相反 D. 当物体做曲线运动时，所受的合外力做功一定不为零 【答案】A 【解析】 【详解】平抛运动的加速度等于重力加速度 g，保持不变，则平抛运动是匀变速曲线运动， 故 A 正确；匀速圆周运动的加速度方向始终指向圆心，方向改变，故 B 错误．一对相互作 用力，其大小一定相等，方向相反，但其对应的位移不一定相等，所以其做功不一定是等大 正负号相反，故 C 错误；当物体做曲线运动时，所受合外力一定不为零，但合外力做功不 一定不为零，例如匀速圆周运动合外力就不做功．故 D 错误. 5.如图所示，矩形线框 abcd 的 ad 和 bc 的中点 M、N 之间连接一电压表，整个装置处于足 够大的匀强磁场中，磁场的方向与线框平面垂直，当线框向右匀速平动时，以下说法正确的 是（　　） A. MN 这段导体做切割磁力线运动，MN 间有电势差 B. 穿过线框的磁通量不变化，MN 间无感应电动势 C. MN 间无电势差，所以电压表无示数 D. 因 无电流通过电压表，所以电压表无示数 【答案】AD 【解析】 为【详解】MN 切割磁感线，所以 MN 产生感应电动势，MN 间有电势差，故 A 正确、B 错误； 穿过线框的磁通量不变化，所以无感应电流，因此电压表无读数，故 C 错误，D 正确． 6.如图所示，在匀速转动的水平盘上，沿半径方向放着用细线相连的质量相等的两个物体 A 和 B，它们与盘间的动摩擦因数相同，当盘转动到两个物体刚好还未发生滑动时，烧断细线， 则两个物体的运动情况是（　　） A. 两物体均沿切线方向滑动 B. 两物体仍随圆盘一起做圆周运动，不发生滑动 C. 两物体均沿半径方向滑动，离圆盘圆心越来越远 D. 物体 B 仍随圆盘一起做匀速圆周运动，物体 A 发生滑动，离圆盘圆心越来越远 【答案】D 【解析】 【详解】当圆盘转速加快到两物体刚要发生滑动时，A 物体靠细线的拉力与圆盘的最大静摩 擦力的合力提供向心力做匀速圆周运动，所以烧断细线后，A 所受最大静摩擦力不足以提供 其做圆周运动所需要的向心力，A 要发生相对滑动，离圆盘圆心越来越远，但是 B 所需要的 向心力小于 B 的最大静摩擦力，所以 B 仍保持相对圆盘静止状态，故 ABC 错误，D 正 确． 7.甲、乙两物体分别在恒力 F1 和 F2 的作用下沿同一直线运动，它们的动量随时间的变化关 系如图所示，设甲在 t1 时间内所受的冲量为 I1，乙在 t2 时间内所受的冲量为 I2，则下列 F、 Ⅰ的关系正确的是（　　） A. F1＜F2，Ⅰ1＜Ⅰ2 B. F1＞F2，Ⅰ1＞Ⅰ2C. F1＞F2，Ⅰ1＝Ⅰ2 D. F1＝F2，Ⅰ1＝Ⅰ2 【答案】C 【解析】 【详解】由图象可知，甲乙两物体动量变化量的大小相等，根据动量定理知，冲量的大小相 等，即 I1＝I2，根据 I＝Ft 知，冲量的大小相等，作用时间长的力较小，可知 F1＞F2．故 C 正确，ABD 错误． 8.在高度为 h 的同一位置向水平方向同时抛出两个小球 A 和 B，若 A 球的初速度 vA 大于 B 球的初速度 vB，则下列说法中不正确的是（　　） A. A 比 B 先落地 B. 在飞行过程中的任一段时间内，A 的水平位移总是大于 B 的水平位移 C. 若两球在飞行中遇到一堵竖直墙，A 击中墙的高度大于 B 击中墙的高度 D. 在空中飞行的任意时刻，A 总在 B 的水平正前方，且 A 的速率总是大于 B 的速率 【答案】A 【解析】 【详解】两球都做平抛运动，由 h 得：t ，则知平抛运动的运动时间是由竖直 高度决定的，AB 两个球的高度是相同的，所以它们的运动的时间也是相同的，同时落地， 故 A 不正确；由于 A 球的初速度 vA 大于 B 球的初速度 vB，所以由公式 x＝v0t 知，在飞行过 程中的任一段时间内，A 球的水平位移总是大于 B 球的水平位移，故 B 正确；遇到墙时，AB 两球的水平位移是相同的，由于 A 球的初速度 vA 大于 B 球的初速度 vB，所以 A 的运动时间 要比 B 的运动时间短，再根据 h ，可知，A 下落的距离小，所以 A 球击中墙的高度 大于 B 球击中墙的高度，故 C 正确；AB 两个球在竖直方向上的运动情况是一样的，竖直方 向的速度的大小始终相同，但是 A 球的初速度 vA 大于 B 球的初速度 vB，所以在空中飞行的 任意时刻，A 球总在 B 球的水平正前方，A 球的速率总是大于 B 球的速率，故 D 正确；本 题选不正确的，故选 A. 9.如图所示，在光滑水平面上有两块木块 A 和 B，质量均为 m，B 的左侧固定一轻质弹 簧．开始时 B 静止，A 以初速度 v0 向右运动与弹簧接触，则在相互作用的过程中（　　） 21 2 gt= 2h g = 21 2 gt=A. 任意时刻，A、B 系统的总动能恒定不变 B. 当弹簧恢复到原长时，A 与 B 具有相同的速度 C. 当弹簧压缩到最短长度时，A 与 B 具有相同的速度 D. 当弹簧压缩到最短时，系统弹性势能是 A 初始动能的 【答案】C 【解析】 【详解】A 以 v0 速度向右运动与 B 发生无机械能损失的碰撞，根据能量守恒得弹簧的势能 增大过程，A、B 系统的总动能减小，故 A 错误；弹簧恢复原长时弹簧弹性势能为零，系统 动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：mv0＝mvA+mvB，由能量守恒定律得： ，解得：vA＝0，vB＝v0，故 B 错误；当弹簧压缩到最短长度时，A 与 B 具有相同的速度，系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：mv0＝2mv， 由能量守恒定律得： EP，解得：v v0， ， 故 C 正确，D 错误； 10.图甲是洛伦兹力演示仪．图乙是演示仪结构图，玻璃泡内充有稀薄的气体，由电子枪发 射电子束，在电子束通过时能够显示电子的径迹．图丙是励磁线圈的原理图，两线圈之间产 生近似匀强磁场，线圈中电流越大磁场越强，磁场的方向与两个线圈中心的连线平行．电子 速度的大小和磁感应强度可以分别通过电子枪的加速电压和励磁线圈的电流来调节．若电子 枪垂直磁场方向发射电子，给励磁线圈通电后，能看到电子束的径迹呈圆形．关于电子束的 轨道半径，下列说法正确的是 A. 只增大电子枪的加速电压，轨道半径不变 B. 只增大电子枪的加速电压，轨道半径变小 C. 只增大励磁线圈中的电流，轨道半径不变 D. 只增大励磁线圈中的电流，轨道半径变小 【答案】D 1 4 2 2 2 0 1 1 1 2 2 2A Bmv mv mv= + 2 2 0 1 1 22 2mv mv= ⋅ + 1 2 = 2 2 0 0 1 1 1 4 2 2PE mv mv= = ⋅【解析】 电子在加速电场中加速，由动能定理有：eU= mv02；电子在匀强磁场中做匀速圆周运动， 洛伦兹力充当向心力，有：eBv0=m ，解得： ；增大电子枪的加速 电压，轨道半径变大，选项 AB 错误；增大励磁线圈中的电流，电流产生的磁场增强，可以 使电子束的轨道半径变小．故 C 错误，D 正确；故选 D. 二、填空题 11.如图所示，竖直放置的长直导线通以恒定电流，有一矩形线框与导线处于同一平面内， 让线框向右平动，线圈产生感应电流的方向是_____． 【答案】顺时针方向 【解析】 【详解】电流的方向向上，由安培定则可知线框所在处的磁场的方向垂直于纸面向里，当线 框向右运动时磁场减小，则穿过线框的磁通量减小，由楞次定律可知，线框内产生的感应电 流沿顺时针方向． 12.地球质量大约是月球质量的 81 倍，一飞行器在地球和月球之间，当地球对它的引力和月 球对它的引力相等时，这飞行器距地心距离与距月心距离之比为_____． 【答案】9：1 【解析】 【详解】设月球质量为 M，地球质量就为 81M．飞行器距地心距离为 r1，飞行器距月心距 离 为 r2 ． 由 于 地 球 对 它 的 引 力 和 月 球 对 它 的 引 力 相 等 ， 根 据 万 有 引 力 定 律 得 ： ，解得： ． 13.假设地球为一球体，地球绕地轴自转时，在其表面上有 A、B 两物体，θ1 和 θ2 为已知， A、B 两物体的角速度之比为 ωA：ωB＝_____，线速度之比 vA：vB＝_____． 1 2 2 0v r 0 1 2mv mUr eB B e = = 2 2 1 2 81G Mm GMm r r ⋅ = 1 2 9 1 r r = 【答案】 (1). 1：1 (2). sinθ1：cosθ2 【解析】 【详解】（1）A．B 两物体跟着地球转动时，在相同的时间内转动的角度相等，故角速度相 同，ωA：ωB＝1：1； （2）令地球的半径为 R，A 物体做圆周运动的半径为 RA＝R•sinθ1，B 物体做圆周运动的半 径为 RB＝R•cosθ2，又因为线速度 v＝r•ω，所以线速度之比为 vA：vB＝sinθ1：cosθ2； 14.在做研究平抛运动 实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法．用一张印有小 方格的纸记录轨迹，小方格的边长为 L＝1.25cm，小球在平抛运动途中的几个位置如图中的 a、b、c、d 所示，则小球平抛的初速度计算式为 ＝________(用 L、g 表示)，其值是 ______m/s．(取 ) 【答案】（1） ，（2）0.7m/s 【解析】 （1）小球的时间间隔为： ，水平速度为 ； 代入数值得 ； 15.某同学把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的弹簧，如图所示．将这 一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察物体的运动情况，进行必要的测量，验证物 体间相互作用时动量守恒． 的 0v 29.8 /g m s＝（1）该同学还必须有的器材是_____； （2）需要直接测量的数据是_____； （3）用所得数据验证动量守恒的关系式是_____． 【答案】 (1). 刻度尺、天平、铅垂线 (2). 两木块的质量 m1、m2 和两木块落地点分 别到桌子两 侧边缘 水平距离 s1、s2 (3). m1s1＝m2s2 【解析】 【详解】小球离开桌面后做平抛运动，取小球 1 的初速度方向为正方向，两小球质量和平抛 初速度分别为：m1、m2，v1、v2，平抛运动的水平位移分别为 s1、s2，平抛运动的时间为 t．需要验证的方程：0=m1v1-m2v2，又 ， ，代入得到 m1s1=m2s2，故需要测 量两木块的质量 m1 和 m2，两木块落地点到桌面边缘的水平距离 s1，s2，需要的器材为刻度 尺、天平、重锤线． （1）需要的实验器材有：天平、直尺、铅锤、木板、白纸、复写纸、图钉、细线等 （2）需要直接测量的量为：两物块的质量 m1．m2 及它们对应的平抛射程 s1．s2； （3）需要验证的表达式为：m1s1=m2s2． 三、论述计算题，解题要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。 有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。 16.如右图所示，水平放置的光滑的金属导轨 M、N，平行地置于匀强磁场中，间距为 d,磁场 的磁感应强度大小为 B，方向与导轨平面垂直．金属棒 ad 的质量为 m，放在导轨上且与导 轨垂直．电源电动势为 E，定值电阻为 R，其余部分电阻不计，则当电键 K 闭合时．求： (1)通过 ad 棒的电流 I； 的 1 1 sv t = 2 2 sv t =(2)ad 棒受到的安培力 F； (3)ad 棒的加速度 a． 【答案】(1) (2) (3) 【解析】 【详解】(1)根据欧姆定律得： (2)安培力： 而： 联立解得： (3)由牛顿第二定律得： 17.如图甲所示是游乐场中过山车的实物图片，可将过山车的一部分运动简化为图乙的模型 图，此模型中所有轨道都是光滑的，现使小车（视作质点）从左侧轨道距 B 点高 h＝0.25m 处（图中未标出）由静止开始向下运动，B 点为圆轨道的最低点，小车进入圆轨道后，恰好 能通过轨道的最高点 A 处，不计空气阻力，小车的质量 m＝1.0kg，g 取 10m/s2．求： （1）小车通过 B 点时 速度大小 VB； （2）圆轨道的中径 R 的大小； （3）小车运动到圆轨道 B 点时对轨道的压力大小 FB 【答案】（1） m/s（2）R=01m（3）60N 【解析】 的 E R BEd R EBd mR EI R = F BIL= L d= BEdF R = F EBda m mR = = 5（1）由动能定理，有 得 m/s （2）设小车经过 A 点时的速度为 vA，根据牛顿第二定律有 得 vA= 依据机械能守恒定律，有 得 结合（1）可得 R=0.1m （3）设轨道在最低点给小车的支持力为 FB′，根据牛顿第二定律有 FB′−mg = 解得 FB′=60N 由第牛顿三定律可知，球对轨道的作用力 FB=60N 点睛：此题综合考察了牛顿第二定律的应用，机械能守恒定律以及圆周运动的规律；根据是 搞清物理过程，挖掘隐含条件，例如：小车进入圆轨道后，恰好能通过轨道的最高点 A 处； 选择合适的物理规律列式解答. 18.下面是一个物理演示实验，它显示：图中自由下落的物体 A 和 B 经反弹后，B 能上升到 比初始位置高得多的地方，A 是某种材料做成的实心球，质量 m1＝0.28kg，在其顶部的凹抗 中插着质量 m2＝0.10kg 的木根 B，B 只是松松地插在凹坑中，其下端与坑底之问有小空 隙．将此装置从 A 下端离地板的高度 H＝1.25m 处由静止释放，实验中，A 触地后在极短时 间内反弹，且其速度大小不变；接着木棍 B 和球 A 作用后，木根 B 脱离球 A 开始上升，而 球 A 恰好停留在地板上，不计实心球的半径，重力加速度 g 取 10m/s2，求： 21 2 Bmgh mv= 2Bv gh= = 5 2 Amvmg R = gR 2 21 122 2A Bmv mgR mv+ = 5Bv gR= 2 Bmv R（1）球 A 落到地板时的速度； （2）木棍 B 脱离球 A 开始上升时的速度； （3）木棍 B 上升的高度． 【答案】（1）球 A 落到地板时的速度是 5m/s；（2）木棍 B 脱离球 A 开始上升时的速度是 9m/s；（3）木棍 B 上升的高度是 4.05m 【解析】 【详解】（1）球 A 落到地板时的速度为： （2）根据题意，A 碰地板后，反弹速度的大小 v1 等于它下落到地板时速度的大小，即为： v1＝v0＝5m/s A 刚反弹后，速度向上，立刻与下落的 B 碰撞，碰前 B 的速度为：v2＝v0＝5m/s 由题意，碰后 A 速度为零，以 v2′表示 B 开始上升时的速度，取向上为正方向，根据动量守 恒定律，有：m1v1﹣m2v2＝m2v2′， 解得：v2′＝9m/s （3）令 h 表示木棍 B 上升的高度，有：h 4.05m． 19.示波器的核心部件是示波管，其内部抽成真空，如下图是它内部结构的简化原理图．它 由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，炽热的金属丝可以连续发射电子，电子质量为 m，电荷 量为 e，发射出的电子由静止经电压 U1 加速后，从金属板的小孔 O 射出，沿 OO′进入偏转 电场，经偏转电场后打在荧光屏上．偏转电场是由两个平行的相同金属极板 M、N 组成，已 知极板的长度为 l，两板间的距离为 d，极板间电压为 U2，偏转电场极板的右端到荧光屏的 距离为 L．不计电子受到的重力和电子之间的相互作用．求： （1）电子从小孔 O 穿出时的速度大小 v0； （2）电子离开偏转电场时沿垂直于板方向偏移的距离 y； 0 2 2 10 1.25 5m/sv gH= = × × = '2 2 2 9 2 2 10 v g = = =×（3）电子打在荧光屏上的位置距离 O′的距离 Y； 【答案】（1）电子从小孔 O 穿出时的速度大小 ；（2）电子离开偏转电场时沿垂直 于板方向偏移的距离 ；（3）电子打在荧光屏上的位置距离 O′的距离 ； 【解析】 【详解】（1）由动能定理：qU1 解得：v0 （2）电子进入偏转电场，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做初速度为零的匀加速直线 运动，设电子在偏转电场中运动的时间为 t 水平方向：t 竖直方向：E 根据电场力计算公式：F＝Ee， 加速度：a 联立解得：y （3）打在荧光屏上时的偏移距离 Y，如图所示 根据几何关系知 解得：Y 12eU m 2 2 14 U l U d ( )2 1 2 4 U l l L U d + 2 0 1 2 mv= 12eU m = 0 l v = 2U d = F m = 2 2 2 1 1 2 4 U lat U d = = 1 2 1 2 l LY y l + = ( )2 1 2 4 U l l L U d +=20.电动自行车是目前一种较为时尚的代步工具，某厂生产的一种电动自行车，设计质量（包 括人）为 m＝90kg，动力电源选用能量存储量为“36V、15Ah”（即输出电压恒为 36V，工作 电流与工作时间的乘积为 15Ah）的蓄电池（不计内阻），所用电源的额定输出功率 P 电＝ 180W，由于电动机发热造成的损耗（其他损耗不计），自行车的效率为 η＝80%，如果自行 车在平直公路上行驶时所受阻力跟行驶速率和自行车对地面的压力的乘积成正比，即 Ff＝ kmgv，其中 g 取 10m/s2，k＝5.0×10﹣3s•m﹣1．求： （1）该自行车保持额定功率行驶的最长时间和自行车电动机的内阻； （2）自行车在平直的公路上能达到的最大速度； （3）有人设想改用太阳能电池给该车供电，其他条件不变，已知太阳辐射的总功率 P0＝ 4×1026W，太阳到地球的距离 r＝1.5×1011m，太阳光传播到达地面的过程中大约有 30%的能 量损耗，该车所用太阳能电池的能量转化效率约为 15%．则此设想所需的太阳能电池板的 最小面积． 【答案】（1）2h， 1.44Ω．（2） m/s．（3）101m2 【解析】 【详解】（1）根据公式：P＝IU，I＝5A，再根据电池容量可得：t 2h． P 热＝P 电﹣80%P＝I2r 解得内阻为：r＝1.44Ω． （2）经分析可知，当自行车以最大功率行驶且达匀速时速度最大，因此有： F 牵＝kmgvm 而 F 牵 ， 联立代入数据可得：vm＝4 m/s． （3）当阳光垂直电池板入射时，所需电池板面积最小，设其为 S，由题意得： P 电 解得所需的太阳能电池板的最小面积为： S ． 代入数据解得：S≈101m2． 4 2 Q I = = m P v η= 电 2 ( ) 0 2 1 30% 15%4 P Srπ − ⋅ ⋅ = 2 0 3 70% 15% r P P 电π= ⋅