湖北省武汉市部分重点中学2023-2024高二上学期期中考试物理试题（答案）

武汉市部分重点中学2023-2024学年高二上学期期中考试
物理
满分100分 考试时间：75分钟
一．选择题（共10小题,1-7题为单选，8-10题为多选；每题4分，选不全得2分。）
1．恒力F作用在质量为m的物体上，如图所示，由于地面对物体的摩擦力较大，没有被拉动，则经时间t，下列说法正确的是（　　）
A．拉力F对物体的冲量大小为零
B．拉力F对物体的冲量大小为Ft
C．拉力F对物体的冲量大小是Ftcosθ
D．合力对物体的冲量大小为Ft
2．铜的摩尔质量为m，密度为ρ，每摩尔铜原子有n个自由电子，今有一根横截面积为S的铜导线，当通过的电流为I时，电子平均定向移动的速率为（　　）
A．光速c B． C． D．
3．如图，质量为M的小船在静止水面上以速率v0向右匀速行驶，一质量为m的救生员站在船尾，相对小船静止。若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中，则救生员跃出后小船的速率为 （　　）
A．v0+v B．v0﹣v
C．v0+（v0+v） D．v0+（v0﹣v）
4．如图所示电路中，由于某处出现了故障，导致电路中的A、B两灯变亮，C、D两灯变暗，故障的原因可能是（　　）
A．R1短路 B．R2断路 C．R2短路 D．R3短路
5．如图所示，质量相等的A、B两个球，原来在光滑水平面上沿同一直线相向做匀速直线运动，A球的速度是6m/s，B球的速度是﹣2m/s，不久A、B两球发生了对心碰撞。对于该碰撞之后的A、B两球的速度可能值，某实验小组的同学们做了很多种猜测，下面的猜测结果一定无法实现的是（　　）
A．vA′＝﹣2 m/s，vB′＝6 m/s
B．vA′＝2 m/s，vB′＝2 m/s
C．vA′＝1 m/s，vB′＝3 m/s
D．vA′＝﹣3 m/s，vB′＝7 m/s
6．长为L的轻绳，一端用质量为m的圆环套在水平光滑的横杆上，另一端连接一质量为2m的小球。开始时，将小球移至横杆处（轻绳处于水平伸直状态，见图），然后轻轻放手，当绳子与横杆成直角时，小球速度沿水平方向且大小是v，此过程圆环的位移是x，则（　　）
A. v= ， x= L B. v= ， x= L
C. v= ， x=0 D. v= ， x= L
7．多用电表在选择不同的挡位时，在电路中有不同的连接方式，则下述正确的是（　　）
A．当多用电表调至电压挡时按电路图①连接，然后闭合开关
B．当多用电表调至电流挡时按电路图②连接，然后闭合开关
C．当多用电表调至欧姆挡时按电路图③连接，然后闭合开关
D．当用多用电表测量二极管的反向电阻时，按电路图④连接
8．如图所示，其中电流表A的量程为0.6A，表盘均匀划分为30个小格，每一小格表示0.02A；R1的阻值等于电流表内阻的；R2的阻值等于电流表内阻的2倍，若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则下列分析正确的是（　　）
A．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.04A
B．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.06A
C．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06A
D．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.01A
9．两位同学在实验室中利用如图（a）所示的电路进行实验，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一位同学记录电流表A和电压表V1的测量数据，另一位同学记录电流表A和电压表V2的测量数据。两位同学根据记录的数据描绘出如图（b）所示的两条U﹣I图线。则图像中两图线的交点表示的物理意义是（　　）
A．滑动变阻器的滑动触头P滑到了最右端
B．电源的输出功率最大
C．定值电阻R0消耗的功率为0.5W
D．电源的效率达到最大值
10．如图所示，光滑的水平面上有P、Q两个固定挡板，A、B是两挡板连线的三等分点，A点处有一质量为m2的静止小球，紧贴P挡板的右侧有一质量为m1的等大小球以速度v0向右运动并与m2相碰。小球与小球、小球与挡板间的碰撞均为弹性正碰，两小球均可视为质点。已知两小球之间的第二次碰撞恰好发生在B点处，则两小球的质量关系可能为（　　）
A．m1＝3m2 B．m2＝m1 C．m2＝5m1 D．m2＝7m1
二．实验题（共2小题，共18分）
11．（6分）为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞（碰撞过程中没有机械能损失），某同学选取了两个体积相同、质量不相等的小球，按下述步骤做了如下实验：
A．用天平测出两个小球的质量分别为m1和m2，且m1＞m2；
B．按照如图所示的那样，安装好实验装置，将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端点的切线水平。将一斜面BC连接在斜槽末端；
C．先不放小球m2，让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置；
D．将小球m2放在斜槽前端边缘上，让小球m1从斜槽顶端A处滚下，使它们发生碰撞，记下小球m1和小球m2在斜面上的落点位置；
D．用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离。图中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到B点的距离分别为LD、LE、LF。
根据该同学的实验，请你回答下列问题：
（1）用测得的物理量来表示，只要满足关系式　 　，则说明碰撞中动量是守恒的。
（2）用测得的物理量来表示，只要再满足关系式　 　，则说明两小球的碰撞是弹性碰撞。
12.（12分）（1）某同学为了测量某阻值约为5Ω的金属棒的电阻率，进行了如下操作：分别使用10分度游标卡尺和螺旋测微器测量金属棒的长度L和直径d，某次测量的示数如题图1和题图2所示，长度L＝　　mm，直径d＝　　mm。
（2）现备有下列器材：待测金属棒：Rx（阻值约5Ω）；
电压表：V1（量程3V，内阻约3kΩ） ；V2（量程15V，内阻约9kΩ）
电流表：A1（量程0.6A，内阻约0.2Ω）；A2（量程3A，内阻约0.05Ω）；
电源：E1（电动势3V，内阻不计）；
滑动变阻器：R1（最大阻值约20Ω）；R2（最大阻值约1000Ω）；
开关S；导线若干。
若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电压表应选　　，电流表应选　　，滑动变阻器应选　　（均选填器材代号）。
正确选择仪器后请在图3中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接。
用伏安法测得该电阻的电压和电流，并作出其伏安特性曲线如图4所示，若图象的斜率为k，则该金属棒的电阻率ρ＝　　。（用题目中所给各个量的对应字母进行表述）
计算题（共3小题，共42分）
13．（12分）一台小型电动机在3V电压下工作，用此电动机提升所受重力为4N的物体时，通过它的电流是0.2A．在30s内可使该物体被匀速提升3m．若不计除电动机线圈生热之外的能量损失，求：
（1）电动机的输入功率；
（2）在提升重物的30s内，电动机线圈所产生的热量；
（3）线圈的电阻．
14．（14分）如图所示，光滑水平面上有一质量M＝4.0kg的带有圆弧轨道的平板车，车的上表面是一段长L＝1.5m的粗糙水平轨道，水平轨道左侧连一半径R＝0.25m 的四分之一光滑圆弧轨道，圆弧轨道与水平轨道在O'点相切．现将一质量m＝1.0kg的小物块（可视为质点）从平板车的右端以水平向左的初速度v0滑上平板车，小物块与水平轨道间的动摩擦因数μ＝0.5．小物块恰能到达圆弧轨道的最高点A．取g＝10m/s2，求：
（1）小物块滑上平板车的初速度v0的大小．
（2）小物块与车最终相对静止时，它距O'点的距离．
15．（16分）如图所示，光滑固定斜面倾角θ＝30°，一轻质弹簧底端固定，上端与M＝3kg的物体B相连，初始时B静止，A物体质量m＝1kg，在斜面上距B物体S1＝10cm处由静止释放，A物体下滑过程中与B发生碰撞，碰撞时间极短，碰撞后粘在一起，已知碰后A、B经t＝0.2s下滑S2＝5cm至最低点，弹簧始终处于弹性限度内，A、B可视为质点，g取10m/s2，求：
（1）A与B相碰前A的速度；
（2）从碰后到最低点的过程中弹性势能的增加量；
（3）从碰后至返回到碰撞点的过程中，弹簧对B物体的冲量大小．期中考试答案
1.解：ABC、根据冲量的定义式可知，拉力F对物体的冲量大小为I＝Ft，与力的方向无关，故B正确，AC错误；
D、由动量定理可知，合力对物体的冲量等于物体的动量变化量，因为该物体始终没有被拉动，所以动量变化量为0，所以合力对物体的冲量大小为0，故D错误。
故选：B。
2．解：单位长度质量为：M′＝ρ S 1；
单位长度原子数为：N＝ NA＝；
每个铜原子可以提供n个自由电子，故电子数为n＝；电流I＝；
而t＝；
解得：v＝；
故选：D。
3．解：人在跃出的过程中船人组成的系统水平方向动量守恒，
规定向右为正方向
（M+m）v0＝Mv′﹣mv
v′＝v0+（v0+v）
故选：C。
4．解：A、若R1短路，外电阻减小，路端电压U减小，干路电流I增大，A灯变亮。并联部分的电压减小，通过B的电流减小，则B灯变暗，不符合题意。故A错误。
B、若R2断路，外电阻增大，路端电压U增大，干路电流I减小，A灯变暗，不符合题意。故B错误。
C、若R2短路，D灯不亮，外电阻减小，路端电压U减小，干路电流I增大，A灯变亮。并联部分的电压减小，通过B的电流减小，则B灯变暗，不符合题意。故C错误。
D、若R3短路，外电阻减小，路端电压U减小，干路电流I增大，A灯变亮。并联部分的电压减小，通过C、D的电流都减小，则C、D灯变暗。
干路电流增大，通过C灯电流减小，则B灯的电流增大，变亮。符合题意。故D正确。
故选：D。
5．解：设每个球的质量均为m，碰前系统总动量p＝mAvA+mBvB＝4m，碰前的总机械能E＝mAvA2+mBvB2＝20m；
A、碰后总动量p′＝4m，总机械能E′＝20m，动量守恒，机械能守恒，故A可能实现；
B、碰后总动量p′＝4m，总机械能E′＝4m，动量守恒，机械能不增加，故B可能实现；
C、碰后总动量p′＝4m，总机械能E′＝5m，动量守恒，机械能不增加，故C可能实现；
D、碰后总动量p′＝4m，总机械能E′＝29m，动量守恒，机械能增加，违反能量守恒定律，故D不可能实现；
本题选一定无法实现的，故选：D。
6．解：取此时环速为v1，根据环球水平方向动量守恒有：2mv＝mv1，
由于机械能守恒，则：，
联立解得：。
环球水平方向类同人船模型：2m（l﹣x）＝mx，
解得：，故A正确。BCD错误；
故选：A。
7．解：AB、测电压或电流时，红表笔应接电势高的点，黑表笔应接电势低的点，所以电路图①连接方式错误，电路图②连接方式正确，故A错误，B正确；
C、测电阻时，应将电阻从电路中断开，故C错误；
D、由于黑表笔接的是内部电源的正极，所以测二极管的反向电阻时，黑表笔应接二极管的负极，电路图④连接反了，故D错误。
故选：B。
8．解：A、当接线柱1、2接入电路时，电流表A与R1并联，根据串并联电路规律可知，R1分流为1.2A，故量程为1.2A+0.6A＝1.8A，故每一小格表示0.06A，故A错误，B正确；
C、当接线柱1、3接入电路时，A与R1并联后与R2串联，电流表的量程仍为1.8A，故每一小格表示0.06A，故C正确，D错误；
故选：BC。
9．解：图象中两直线的交点表示电压表V1的读数与电压表V2的读数相等，即滑动变阻器的阻值为0，
A．滑动变阻器的滑动触头P滑到了最左端，故A错误；
B．由图象可以得出电阻R0的阻值大于电源的内阻，滑动变阻器的阻值减小，电源的输出功率增大，两直线的交点对应滑动变阻器的阻值为0，即电源的输出功率最大，故B正确；
C．定值电阻R0消耗功率为P＝U2I＝1.0×0.5W＝0.5W
故C正确；
D．电源的效率为×100%，U越大，效率越大，故D错误。
故选：BC。
10．解：若碰后球1的速度方向与原来的方向相同，可知1球的速度小于2球的速度，两球在B点相遇，是球2反弹后在B点相遇，有：v2t＝3v1t
即：v2＝3v1。
取向右为正方向，根据动量守恒定律得：m1v0＝m1v1+m2v2。
根据机械能守恒定律得：m1v02＝m1v12+m2v22
联立解得：m1＝3m2；
碰撞后球1的速度方向与原来的方向相反，与挡板碰后反弹在B点追上球2，则有：v1t＝3v2t，即：v1＝3v2
同理解得：m2＝7m；
若碰撞后球1的速度方向与原来的方向相反，与挡板碰后反弹、球2与挡板碰后反弹在B点相遇，则有：v1t＝v2t
即：v1＝v2
同理解得：m2＝3m1；
故选：AD。
二．实验题（共2小题）
11．（1）用测得的物理量来表示，只要满足关系式　m1＝m1+m2　，则说明碰撞中动量是守恒的。
（2）用测得的物理量来表示，只要再满足关系式　m1LE＝m1LD+m2LF　，则说明两小球的碰撞是弹性碰撞。
12.解：①游标卡尺主尺示数与游标尺示数之和是游标卡尺的示数，故长度L为：23mm+5×0.1mm＝23.5mm；螺旋测微器固定刻度示数与可动刻度示数之和是螺旋测微器示数，故直径d为：6.5mm+21.3×0.01mm＝6.713mm
②电源电动势为3V，故电压表用V1；电流表用A1；由于被测电阻约为5Ω，故滑动变阻器为R1；实物连接图为：
U﹣﹣I图象的斜率的物理意义为被测电阻的阻值，即k＝R，结合电阻定律可得金属棒的电阻率表达式为：
故答案为：①23.5；6.713 ②V1；A1；R1；
计算题（共3题）
13．解：（1）电动机的输入功率P入＝UI＝0.2×3 W＝0.6 W．
（2）电动机提升重物的机械功率P机＝Fv＝（4×3/30）W＝0.4 W．
根据能量关系P入＝P机+PQ，得生热的功率PQ＝P入﹣P机＝（0.6﹣0.4）W＝0.2 W．
所生热量Q＝PQt＝0.2×30 J＝6 J．
（3）由焦耳定律Q＝I2Rt，得线圈电阻R＝＝Ω＝5Ω．
14．解：（1）平板车和小物块组成的系统水平方向动量守恒，设小物块到达圆弧最高点A时，二者的共同速度v1，
由动量守恒得mv0＝（M+m）v1①
由能量守恒得：②
联立①②并代入数据解得v0＝5m/s③
（2）设小物块最终与车相对静止时，二者的共同速度v2，从小物块滑上平板车，到二者相对静止的过程中，
由动量守恒得mv0＝（M+m）v2④
设小物块与车最终相对静止时，它距O′点的距离为x．
由能量守恒得：
⑤
联立③④⑤并代入数据解得x＝0.5m⑥
15.解：（1）A下滑S1时的速度由动能定理：
mgs1sinθ＝
v0＝＝1m/s；
（2）设初速度方向为正方向，AB相碰时由动量守恒定律：mv0＝（m+M）v1
解得：v＝0.25m/s；
从碰后到最低点，由系统机械能守恒定律：
ΔEP＝（m+M）+（m+M）gs2sinθ
解得：ΔEP＝1.125J；
（3）从碰后至返回到碰撞点的过程中，由动量定理得：
I﹣（m+M）gsinθ×2t＝（m+M）v1﹣[﹣（M+m）v1）]
解得：I＝10Ns