2022年高二物理上学期竞赛期中试题

2022年高二物理上学期竞赛期中试题一、 选择题（共12道题，每题4分共48分，其中1-6题为单选题，7-12题为多选题，多选、选错不得分，少选得2分）1、一个物体做自由落体运动，落地前2秒下落距离为80米，则整个过程的平均速度是（ ）（g=10N/kg）A、40m/s B、25 m/s C、12.5 m/s D、10 m/s2、如图所示，轻杆与竖直墙壁成53角，斜插入墙中并固定，另一端固定一个质量为m的小球，水平轻质弹簧处于压缩状态，弹力大小为0.75mg(g表示重力加速度)，则轻杆对小球的弹力大小为( ) A. 5 mg/3 B. 0.6 mg C. 0.8 mg D. 1.25 mg3如图所示，质量为M、中空为半球形的光滑凹槽放置于光滑水平地面上，光滑槽内有一质量为m的小铁球，现用一水平向右的推力F推动凹槽，小铁球与光滑凹槽相对静止时，凹槽圆心和小铁球的连线与竖直方向成角则下列说法正确的是( )A小铁球受到的合外力方向水平向左 B凹槽对小铁球的支持力为mg/sin C推力FMg tan D系统的加速度为ag tan 4如图所示，一个半径为R的半圆形轨道竖直固定放置，直径POQ水平，轨道的内表面动摩擦因数为。一质量为m的小滑块（可看作质点）自P点正上方由静止释放，释放高度为R，小滑块恰好从P点进入轨道。小滑块（可看作质点）滑到轨道最低点N时对轨道的压力为4mg，g为重力加速度的大小。用W表示质点从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功。则 A. 小滑块恰好可以到达Q点 B. 小滑块不能到达Q点 C. w=mgR/2 D. wmgR/25已知地球半径为R，地球自转周期为T。a是地球赤道上的一栋建筑，b是与地心的距离为r的地球同步卫星，c是在赤道平面内作匀速圆周运动、与地心距离为的卫星，b、c运行方向和地球自转方向相同。某一时刻b、c刚好位于a的正上方，如图所示，则经过时间，a、b、c的相对位置是下图中的( )A. B. C. D. 6如图所示，足够长的木板B置于光滑水平面上放着，木块A置于木板B上，A、B接触面粗糙，动摩擦因数为一定值，现用一水平恒力F作用在B上使其由静止开始运动，A、B之间有相对运动，下列说法正确的有（ ） A. B对A的摩擦力的功率是不变的B. 力F做的功一定等于A、B系统动能的增加量C. 力F对B做的功等于B动能的增加量D. B对A的摩擦力做的功等于A动能的增加量7如图在x轴的-3a和3a两处分别固定两个电荷QA、QB，图中曲线是两电荷之间的电势与位置x之间的关系图象，图中x = a处为图线的最低点。线于在x = 2a处由静止释放一个质量为m、带电荷量为q的正电点电荷，该电荷只在电场力作用下运动。下列有关说法正确的是A电荷运动至x = a处时速度最大 B两点电荷QA:QB = 4:1C该电荷一定通过x = a处，但不能到达x = -a处 D该电荷以O为中点做往复运动8如图，纸面内有匀强电场，一带正电的质点（重力不计）在一恒力F的作用下沿图中虚线由A匀速运动至B，已知F和AB间夹角为，点A、B间距离为d，质点所带电荷量为q，则下列结论正确的是（ ）A匀强电场的场强大小为Fdcos /qBA、B两点间的电势差为UABFdcos /qC带电质点由A点运动至B点的过程中电势能增加了Fdcos D若带电质点由B点向A点做匀速直线运动，则F必须反向9如图所示，水平放置的平行板电容器，上板带负电，下板带正电，带电小球以速度水平射入电场，且沿下板边缘飞出，若下板不动，将上板上移一小段距离，小球仍以相同的速度从原处飞入，则带电小球A. 将打在下板中央 B. 仍沿原轨迹由下板边缘飞出C. 不发生偏转，沿直线运动D. 若上板不动，将下板上移一段距离小球可能打在下板中央10如图所示，竖直平面内有半径为R的半圆形光滑绝缘轨道ABC,A、C两点为轨道的最高点，B点为最低点，圆心处固定一电荷量为+q1的点电荷.将另一质量为m、电荷量为+q2的带电小球从轨道A处无初速度释放，已知重力加速度为g，则A. 小球运动到B点时的速度大小为B. 小球运动到B点时的加速度大小为 C. 小球从点运动到0点过程中电势能减少D. 小球运动到B点时对轨道的压力大小为11空间某区域竖直平面内存在电场，电场线分布如图所示，但是方向未知，一个质量为m，电量为+q的小球在该电场中运动，小球经过A点时的速度大小为，方向水平向右，运动至B点时速度大小为，若A、B两点之间的高度差为h，则以下判断中正确的是AA、B两点的电场强度和电势大小关系为B即使，电场力也不一定做正功 CA、B两点间的电势差为D小球从A运动到B点的过程中电场力做功为12在如图所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E、内电阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，C为电容器，A、V为理想电流表和电压表。在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中,下列说法中正确A电压表示数变 B电流表示数变大 C电容器C所带电荷量增多 Da点的电势降低二、 实验题（共2道题，每题8分，共16分）1某同学要测某新型手机电池的电动势和内阻，设计了如图甲所示的电路，电路中R0为定值电阻，阻值大小为3.5 （1）请按电路图完成图乙中实物图的连接_（2）闭合开关S前，应先将实物图中的滑动变阻器的滑片移到最_（填“左”或“右”端），电路中定值电阻R0的作用是_（3）闭合S，调节滑动变阻器的滑片，测出多组电流表和电压表的值，作出UI图象如图丙所示，则电池的电动势E=_V，电池的内阻r=_（4）本实验由于存在系统误差，使得电动势的测量值比真实值_（填“大”或“小”），电池内阻的测量值比真实值_（填“大”或“小”）2（1）在“测定金属的电阻率”的实验中，需要用刻度尺测出被测金属丝的长度L，用螺旋测微器测出金属丝的直径d，用电流表和电压表测出金属丝的电阻R。请写出测金属丝电阻率的表达式： =_ (用上述测量的字母表示)若实验中测量金属丝的长度时如图所示，则金属丝长度的测量值为L= _ cm（2）某同学想通过“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的方法来测量一小灯泡的额定功率。所用器材如下：a.待测小灯泡一只：额定电压为2.5V，电阻约为几欧b.电压表一只：量程为3V，内阻约为3k c.电流表一只：量程为0.6A，内阻约为0.1d.滑动变阻器一只，干电池两节，开关一个，导线若干在图甲中补全测量小灯泡额定功率的电路图_图甲中开关S闭合之前,滑动变阻器的滑片应置于_(选填“A端”、“B端”或“AB正中间”)；若该同学测量过程中发现电压表损坏,他找来一块万用表代替电压表测量灯泡的电压,则万用表的_(选填“红”、“黑”)表笔应该与灯泡的左端相连。该同学通过实验做出了小灯泡的伏安特性曲线,如图乙所示,则小灯泡的额定功率为_W；若将小灯泡直接与电动势E=3.0V,内阻r =7.5的电源相连,小灯泡的功率为_W。(结果均保留两位有效数字)三、 计算题（共3道题，每题12分，共36分）1绝缘光滑水平面内有一圆形有界匀强电场，其俯视图如图所示，图中xOy所在平面与光滑水平面重合，电场方向与x轴正向平行，电场的半径为Rm，圆心O与坐标系的原点重合，场强E2 N/C.一带电荷量为q1105 C、质量m1105 kg的粒子，由坐标原点O处以速度v01 m/s沿y轴正方向射入电场(重力不计)，求：（1）粒子在电场中运动的时间（2）粒子射出点（A点)的位置坐标（3）粒子射出点(A点）与O点的电势差UAO（4）粒子射出时具有的动能2如图所示区域、分别存在着匀强电场E1、E2。已知区域宽L0.8m，区域足够宽， 且与水平成45角斜向右上方，E22kV/m方向水平向左。绝缘薄板B长L2.8m质量mB1.6kg置于光滑水平面上，其左端与区域的左边界平齐。带电量为q1.6103C质量mA1.6kg的带电体A可视为质点，与木板间的动摩擦因数0.1，置于木板的最左端由静止释放。(g10m/s2)求： (1)带电体A进入区域时的速度(2)木板B的最终速度(3)整个过程由于摩擦产生的热量3如图所示，内壁光滑、内径很小的 1/4 圆弧管固定在竖直平面内，圆弧的半径为 0.2m，在圆心 O 处固定一个电荷量为的点电荷。质量为 0.06kg、略小于圆管截面的带 电小球,从与 O 点等高的 A 点沿圆管内由静止运动到最低点 B ,到达 B 点小球刚好与圆弧没 有作用力，然后从 B 点进入板距 d= 0.08m 的两平行板电容器后刚好能在水平方向上做匀速 直线运动,且此时电路中的电动机刚好能正常工作。已知电源的电动势为12V,内阻为1, 定值电阻 R 的阻值为 6，求（取g=10m/s2,静电力常量k=9.0 109 Nm2/C2）（1）小球到达 B 点时的速度；（2）小球所带的电荷量；（3）电动机的电功率。高二物理试卷参考答案一、选择题（每题4分）1、【答案】B【解析】落地前2秒的时间中点速度是80/2=40m/s,根据自由落体运动速度公式可求总时间是40/10=4s再加一秒共5秒，则下落高度125米，所以平均速度为125/5=25m/s。2、【答案】D【解析】由于轻杆斜插入墙中并固定，所以小球对它的作用力就不再沿杆的方向了，我们对小球受力分析得，小球受到重力、弹簧对小球的作用力，小球处于静止状态，故这两个力的合力与杆对小球的作用力相平衡，如下图所示， 故轻杆对小球弹力的大小为，故D正确，ABC错误；故选D。3【答案】D【解析】小铁球与光滑凹槽相对静止，系统有水平向右的加速度，小铁球受到的合外力方向水平向右，凹槽对小铁球的支持力为mg/cos，选项A、B错误；小铁球所受的合外力为mgtan ，加速度为agtan ，推力F(mM)gtan ，选项D正确，C错误4【答案】C【解析】从最高点到N，由动能定理有，在N处， ，联立上述两式，可得，故C正确，D错误；质点从P到N再到Q的过程中，重力与摩擦力做功，由于质点做圆周运动，由运动的特点可知，质点在PN段与轨道之间的压力大于NQ段之间质点与轨道之间的压力，根据可知，质点在PN段受到的摩擦力比较大，所以质点在PN段摩擦力做的功比较多，则摩擦力在NQ段做的功，从N到Q，由动能定理得，解得，小滑块到达Q点后，还能继续上升，故AB错误；故选C。5【答案】A【解析】a是地球赤道上的一栋建筑，b是与地心的距离为r的地球同步卫星，周期都为T，某一时刻b、c刚好位于a的正上方，经过时间，a、 b都运动到地心正下方，故B、D错误；由开普勒第三定律，有，b的周期是c的周期的2倍， b运动到地心正下方，c运动到地心正上方，故A正确，C错误；故选A。6【答案】D【解析】AB之间有相对运动，所以滑动摩擦力恒定，由于A在B给的摩擦力作用下做加速运动，所以根据可知B对A的摩擦力的功率在增大，A错误；由题滑块运动到木板左端的过程中，说明拉力足够大，A与B有相对运动，对整体分析可知，F做功转化为两个物体的动能及系统的内能，故拉力F做的功大于AB系统动能的增加量，B错误；根据动能定理可得F与A给B的摩擦力做功之和等于B的动能的增加量，C错误；在水平方向上A只受B给的摩擦力，根据动能定理可得B对A的摩擦力做的功等于A动能的增加量，D正确7【答案】AB【解析】试题分析：由-x图线的斜率表示电场强度的大小可知x=a处电场强度为零，由动能定理qU=Ek，点电荷从x=2a到x=a处，电势差最大，所以电场力做正功最多，在x=a处速度最大，故A正确；因在x=a电场强度为零，即，所以QA：QB=4：1，故B正确；由图知x=-a处与x=2a处电势相等且点电荷由静止释放，由动能定理可知点电荷刚好能到达x=-a处，故C错误；点电荷在x=-a与x=2a之间做往复运动，但x=a处不是运动中心，故D错误故选AB考点：带电粒子在电场中的运动；电场强度；电势能8【答案】BC【解析】试题分析：由题，小球的重力不计，只受到电场力与恒力F而做匀速直线运动，则有，则得场强，故A错误； A、B两点的电势差为，故B正确；带电小球由A运动至B过程中恒力做功为，根据功能关系可知，电势能增加了，故C正确；小球所受的电场力恒定不变，若带电小球由B向A做匀速直线运动时，F大小、方向不变，故D错误。考点：电场强度、电势能【名师点睛】本题要根据小球的运动状态分析受力情况、确定外力做功、判断电势能变化，考查将力学知识运动到电场中的能力。9【答案】BD【解析】试题分析：断开电源后，两极板上所带电荷量恒定，即两极板间的电场强度与两极板间的距离无关，将上板上移一小段距离，电场强度不变，所以电荷受力不变，故仍沿原轨迹运动，B正确AC错误；若上板不动，将下板上移一段距离，板间电场强度不变，粒子所受的电场力不变，粒子轨迹不变，小球可能打在下板的中央，故D正确考点：考查了电容器的动态分析10【答案】ABD【解析】A、q1、q2间的库伦力始终与运动方向垂直，不做功，在小球从A到B的运动过程中，只有重力做功，机械能守恒， ， ，A正确；B、小球运动到B点时有向心加速度，加速度大小，B正确；C、由于库伦力始终与运动方向垂直，不做功，电势能不变，C错误；D、小球运动到B点时合外力等于向心力，对轨道的压力F， ，F=，D正确。故选ABD。11【答案】C【解析】试题分析：电场线的疏密程度可表示电场强度大小，B处的电场线较密，所以，根据沿电场线方向电势减小，和等势面分别情况可得，过程中重力做正功，电场力做功情况未知，根据动能定理，由于重力做正功，所以即便，也存在的情况，即电场力可能做功为零，B正确；根据可得，C正确；重力和电场力做功之和等于，D错误；考点：考查了带电粒子在复合场中的运动12【答案】BD【解析】试题分析：在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，变阻器在路电阻减小，外电路总电阻减小，干路电流I增大，电阻两端电压增大，则电压表示数变大，A错误；根据外电路中顺着电流方向，电势降低，可知，a的电势大于零，a点的电势等于两端的电压，变小，则a点的电势降低，通过的电流减小，通过电流表的电流，I增大，减小，则增大，即电流表示数变大，故BD错误；电阻两端的电压，I增大，则变小，电容器板间电压变小，其带电量减小，故C错误。考点：闭合电路的欧姆定律、电容二、实验题1【答案】 左 保护电路 3.8 0.5 小 小（电路图2分、其余每空1分共8分）【解析】（1）根据原理图可得出对应的实物图，如图所示； （2）为了让电流由最小值开始调节，滑动变阻器的滑片开始时应滑到最左端；电路中定值电阻的作用是保护电路，防止电源发生短路。（3）根据闭合电路欧姆定律可知， ，由图可知，电源的电动势E=3.8V，图象的斜率表示内电阻与定值电阻之和： ，可得：r=0.5。（4）保护电阻等效到电源的内部，电压表测的电压为外电压，电流表所测的电流偏小，作出UI图线的测量图线和实际图线，虚线表示实际图， 从图线可以看出，电动势和内阻的测量值均小于真实值。 2（电路图2分、其余每空1分共8分）【答案】 (1) 60.50， （2） B端， 黑， 1.1， 0.26,(0.220.30之间均正确)【解析】(1) 由与得；由刻度尺读数规则：L=(70.50-10.00)cm=60.50cm；(2) 由于小灯泡电阻较小，满足，电流表应用外接法，电路图如图所示；图甲中开关S闭合之前，滑动变阻器的滑片应置于B端，使得闭合电键后，测量电路部分处于短路状态，电压表、电流表示数为0，起保护作用万用表测电压时，万用表的红表笔应该与正极相连，黑表笔与负极相连灯泡的左端是负极，所以万用表的黑表笔灯泡的左端相连当U=2.5V时，电流I=0.44A，所以额定功率为：P=UI=2.50.44W=1.1W作出电动势E=3.0V，内阻r=7.5的电源的I-U图线，如图，交点对应的电压和电流分别为：1.0V、0.28A，所以实际功率为：P=UI=1.00.28=0.28W点晴：解决本题的关键掌握电流表内外接选择的方法，难点是与电源连接求实际功率，因为灯泡的电阻是随U的变化而变化的，所以必须用图象的方法来解决三、计算题1【答案】（1）1s；（2）(1 m,1 m)；（3）2v；（4）2.5105J【解析】（1）粒子沿x轴方向做匀加速运动，加速度为a，Eq=ma （1分）x=at2 （1分） 沿y轴方向做匀速运动：y=v0t （1分）x2+y2=R2 （1分）解得：t=1s （1分） 故粒子在电场中运动的时间为1s；（2）粒子射出电场边界的位置坐标为（-x1，y1）则x1=at2=1m，y1=v0t=1m （1分）故粒子出射点的位置坐标为（-1m，1m）；（3） UAO =Ed=21=2v （1分）（4） 从o到A动能定理w总=Ek2-Ek1=uq+mv2/2=2.5105J （3分）2【答案】（1）4m/s；（2）（3）【解析】（1）带电体在第一个区间运动时，由受力分析可知： （1分）即与木板之间没有摩擦力，带电体单个物体在第一个区间运动，在水平方向上， 由牛顿第二定律得： ，代入数据解得： ， （1分）由匀变速运动的速度位移公式得： ，代入数据解得： ； （1分）（2）当带电体进入第二区间时，分别对A、B、AB系统由牛顿第二定律求出加速度，然后应用运动学公式求出B的速度，由牛顿第二定律得：对A： ，代入数据解得： ， （1分）对B： 得： ， （1分）设经时间t，A、B速度相等，设为，速度相等后加速度为，由匀变速运动的速度位移公式得，代入数据解得t=1s， （1分）由位移公式得： （1分） ，代入数据解得： ； ，则： ；又； ，故当A到达薄板右端时两者速度相等，由牛顿第二定律得，代入数据解得， （1分）由速度位移公式得： ，由速度公式得： ，解得；由公式 （1分）第一个阶段A物体向右边加速到4m/s过程中，f=0， 第二阶段A向右减速，B向右加速过程中， （1分）第三阶段AB一起向有减速到0，反向加速过程中，没有相对位移， （1分）综上所述，（1）4m/s；（2）；（3）3【答案】（1）（2）（3）【解析】试题分析：利用动能定理先求小球到达B点的速度，由题意小球到B点时对圆弧没有作用力，利用圆周运动知识，库仑力与重力的合力提供向心力，求出小球的电荷量，利用小球在板间做匀速直线运动得到电容器两端电压，由部分电路欧姆定律求电路中的电流，利用闭合电路欧姆定律求电动机两端的电压，从而求出电动机的电功率。（1）对小球利用动能定理：，代入数据得：； （3分）（2）根据题意，小球到达B点时对圆弧没有作用力，由库仑力和重力的合力提供向心力： ，代入数据可得：； （3分）（3）设电容器两端电压为,小球在板间做匀速直线运动，由平衡条件可得：代入数据可得：，由部分电路欧姆定律得：,电动机两端的电压：得：,所以电动机的电功率：。 （4分）点晴：解决本题需注意电路中含有电容和电动机，电容器作用是通交流阻交流（即在直流电路中电容器相当于断路，由于电路中含有电动机，故电路为非纯电阻电路，欧姆定律对电动机不成立，根据纯电阻 与电动机的串联关系进行求解。