湖北省四地六校2020-2021学年高二上学期联合考试物理试题 Word版含答案

高二物理试卷
考试时间：2020年10月10日上午 试卷满分：100分
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1、如图所示，一个物体在与水平方向成θ角的拉力F 的作用下以速度v 匀速前进了时间t ，则在此过程中( )
A ．拉力对物体的冲量大小为0
B ．拉力对物体的冲量大小为Ft cos θ
C ．拉力对物体所做的功为Fvt
D ．拉力对物体所做的功为Fvt cos θ
2.质量为m a ＝1 kg ，m b ＝2 kg 的小球在光滑的水平面上发生碰撞，碰撞
前后两球的位移－时间图像如图所示，则可知碰撞属于( )
A ．弹性碰撞
B ．非弹性碰撞
C ．完全非弹性碰撞
D ．条件不足，不能确定
3．一辆汽车在平直的公路上由静止开始启动．在
启动过程中，汽车牵引力的功率及其瞬时速度随
时间的变化情况分别如图甲、乙所示．已知汽车所受阻力恒为重力的15，重力加速度g 取10 m/s 2.下列说法正确的是( )
A ．该汽车的质量为3 000 kg
B ．v 0＝6 m/s
C ．在前5 s 内，阻力对汽车所做的功为25 kJ
D ．在5～15 s 内，汽车的位移大小约为67.19 m
4.如图所示，在竖直放置的平行金属板A 、B 之间加有恒定
电压U ，A 、B 两板的中央留有小孔O 1、O 2，在B 板的右侧
有平行于极板的匀强电场E ，电场范围足够大，感光板MN
垂直于电场方向固定放置。

第一次从小孔O 1处由静止释放一个质子，第二次从小孔O l 处由静止释放一个α粒子，不计质子与α粒子的重力。

已知质子和α粒子的电量比和质量比分别为：q m : q α＝1:2、m m : m α＝1:4，关于这两个粒子的运动，下列判断正确的是（ ）
A ．质子和α粒子打到感光板上的位置相同
B ．质子和α粒子在整个过程中运动的时间相等
C ．质子和α粒子打到感光板上时的动能之比为2:1
D ．质子和α粒子在O 2处的速度大小之比为1:2
5.如图所示,质量为M 的木块位于光滑水平面上,在木块与墙之间用轻弹簧连接,开始时木块静止在A 位置。

现有一质量为m 的子弹以水平速度v 0射向木块并嵌入其中,则当木块再次回到A 位置时的速度v 以及此过程中墙对弹簧的冲量I 的大小分别为( )。

A.0m m M =+v v ,I =0 B.0m m M =+v v ,I =2mv 0 C.0m m M
=+v v ,202m m M =+v I D.0m M
=v v ,I =2mv 0 6.在如图所示电路中，电源电动势E =12 V ，电源内阻r 为1.0 Ω，电路中的电阻R 为1.5 Ω，小型直流电动机M 的内阻为0.5 Ω.闭合开关S 后，电动机转动，理想电流表的示数为2.0 A ．则以下判断中正确的是( )．
A ．电动机两端的电压为1.0 V
B ．电源两端的电压为2.0 V
C ．电动机的输出功率为14 W
D ．电动机消耗的电功率为14 W
7.如图所示，木板质量为M ，长度为L ，小木块(可视为质点)的质量为m ，水平地面光滑。

一根不计质量的轻绳通过定滑轮分别与木板和小木块连接，小木块与木板间的动摩擦因数为μ，开始时小木块静止在木板左端。

现用水平向右的力F 将小木块拉至木板右端，拉力F 至少做功为：
( )
A ．μmgL 2
B ．2μmgL
C ．μmgL
D ．μ(M ＋m ) gl 8.如图所示，真空中xOy 平面直角坐标系内存在方向平行纸面的匀强电场，A 、B 、C 为其中的三点，A 点与坐标原O 点重合， BC=2L 。

已知电子从A 点
运动到B 点时，动能减小k E ∆；质子从B 点运动到C 点时克服
电场力做功W ，2k W E =∆，设该匀强电场的场强方向与x 轴
正向夹角为θ，则下列判断正确的是( )
A ．θ可能为300，该匀强电场的场强可能为23=k
E E ∆
B. θ一定为300，该匀强电场的场强一定为23=
3k E E eL ∆ C ．A 点的电势比C 点的电势高32k E e
∆ D ．A 点的电势比C 点的电势低
2k E e ∆
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。

在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。

全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9.在如图所示的U －I 图象中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电
阻R 的U －I 图线．用该电源直接与电阻R 相连组成闭合电路，由图象可知( )
A ．电源的电动势为3 V ，内阻为0.5 Ω
B ．电阻R 的阻值为1 Ω
C ．电源的输出功率为4 W
D ．电源的效率为50%
10.某电场在直角坐标系中的电场线分布情况如图所示，O 、M 、N 、
P 为电场中的四个点，一带电粒子，从P 点射入电场，只受电场力作
用沿虚线运动到M 点，则下列说法正确的是 ( )
A ．M 点的场强小于N 点的场强
B．M点的电势低于N点的电势
C．带电粒子由P点移到M点动能增加
D．将一负电荷从O点分别移到M点和N点，电场力做功相同
11．如图所示，长为2L的轻弹簧AB两端等高地固定在竖直墙面上，弹簧刚好处于原长，现在其中点O处轻轻地挂上一个质量为m的物体P后，物体向下运动，当它运动到最低点时，弹簧与竖直方向的夹角为θ，重力加速度为g，下列说法正确的是()
A．向下运动的过程中，物体的加速度先减小后增大
B．向下运动的过程中，物体的机械能先增大后减小
C．物体在最低点时，弹簧的弹性势能为mgL tan θ
D．物体在最低点时，弹簧中的弹力为
mg 2cos θ
12.如图所示, 光滑绝缘水平面abcd上放有三个可看成点电荷的带电小球A、B、C，它们间的连线构成一个顶角为θ的等腰三角形，已知AB、AC边长为a，静
电力常量为k，小球A带电量为q。

现在在水平面上加垂直于BC指
向A的匀强电场, 匀强电场的场强为E, 三球均处于静止状态.下列说
法正确的是（）
A．A球一定带正电
B．B、C球的电性和电量都可以不同
C．θ一定等于600
D．
2cos
2
kq E
a θ
=
三、非选择题:本题共6小题，共60分。

13．（6分）用半径相同的小球1和小球2的碰撞验证动量守恒定律，实验装置如图所示，斜槽与水平槽圆滑连接。

安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸
上铺放复写纸，记下重锤线所指的位置O。

实验步骤如下：
1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在
地面上。

重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里
面，其圆心就是小球落点的平均位置；
2：把小球2放在斜槽前端边缘位置B，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞。

重
复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置；
3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。

(1)本实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量有。

A．A、B两点间的高度差h1B．B点离地面的高度h2
C．小球1和小球2的质量m1、m2 D．小球1和小球2的半径r
(2) 验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为（用所测物理量的字母表示）。

14．（8分）小明同学利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中红外线发射器、接收器可记录小球的挡光时间。

小明同学进行了如下操作：
(1)用螺旋测微器测小球的直径如图乙所示，则小球的直径为________ mm。

(2)该小球质量为m、直径为d。

现使小球从红外线的正上方的高度h处自由下落，记录小球挡光时间t，已知重力加速度为g，则小球下落过程中动能增加量的表达式为____________；重力势能减少量的表达式为________(用所给字母表示)。

(3)改变小球下落高度h，多次重复实验，发现小球动能的增加量总是小于重力势能的减少量，你认为可能的原因是________(至少写出一条)。

15.(8分)如图所示，R1=R2=R3=R4=10Ω，平行板电容器板长L=20cm、间距d=8cm．有一带电小球沿两板的中线以初速度v0=1m/s垂直进入平行板电容器内．电键S断开时，小球恰好沿直线匀速地通过电容器；当电键S闭合时，小球恰好从上极板边缘通过电容器．取g=10m/s2，求：
(1)电键S闭合时，小球的加速度；
(2)电源的内阻是多大．
16. （8分）如图所示，一辆质量M＝3 kg的小车A静止在光滑的水平面上，小车上有一质量m＝1 kg的光滑小球B，将一轻质弹簧压缩并锁定，此时小球与小车右壁距离为L，解除锁定，小球脱离弹簧时小球的速度大小v1＝3 m/s，后小球与小车右壁的油灰阻挡层碰撞并被粘住，已知在整个过程中，小车移动的距离d=1m，求：
(1) L的值。

(2)开始锁定时弹簧的弹性势能E p。

17. (14分)如图所示，ABC是固定的处于竖直平面内的3/4圆周轨道，轨道半径为R＝5 m，O为轨道圆心，B是轨道的最低点，C是轨道的最高点，轨道中AB段光滑，BC段粗糙；在ABC以左有一固定的三角形斜劈DEF，D为斜劈的顶点，两固定物间距为R＝5 m，O、A、D三点处于同一水平线上.一质量m＝1 kg的小球P从A点的正上方距OA高H处由静止自由落下，沿ABC轨道运动，过B点时小球对轨道的
压力等于其重力的8倍，过C点后运动至D点时小
球运动方向恰好沿斜劈的切线，不考虑空气阻力，取
g＝10 m/s2. 求:
(1) 斜面的倾角为多少？
(2) H的大小等于多少？
(3) 小球在BC段克服摩擦力所做的功。

18.（16分）如图所示，将上端开口、内壁光滑的足够长直玻璃管MN 竖直固定在水平面上，一直径比玻璃管内径略大、不带电的小圆柱木块A 和一带电量为q =+1.5×10-3C 、直径略小于玻璃管内径的小球B 用绝缘轻弹簧上下连接，A 放在玻璃管MN 顶端，B 在玻璃管内，A 、B 的质量分别为m A =2kg ，m B =1kg ，轻弹簧的劲度系数k =100N/m 。

开始时A 、B 均处于静止。

现在在竖直面内加一方向竖直向上、电场强度E =104N/C 的匀强电场，恰能使 A 离开玻璃管但不能继续上升，不计摩擦且绝缘轻弹簧没有超过弹性限度，取g ＝10 m/s 2.求：
（1）A 刚要离开玻璃管时B 的加速度大小。

（2）此过程中电场力做的功
(3)若把所加匀强电场电场强度大小改为E 1=2×104N/C ，方向
保持不变，则在A 刚要离开玻璃管时，B 的加速度大小和速度
大小又是多少？
选择题： 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 D A D A B D C A ABC BC AC ACD
13.（6分）解析：(1)C （3分）(2)m OP m OM m ON =+112 （3分）
14. （8分） (1)18.305(2分) (2)12m ⎝⎛⎭
⎫d t 2(2分) mgh (2分) (3)阻力做负功或小球受到了空气阻力
(2分)
15. (8分)解：电键S 闭合时，小球作类平抛运动，则t ＝d 2＝l v 0
=0.2s （1分） y ＝12at 2＝d 2
（1分） 代入数据解得：a =2m/s 2（1分）
电键S 闭合后，R 1、R 3并联与R 4串联，则: U C ＝
R 4E r+R 13+R 4（1分） 对带电小球有：q U C d
-mg ＝ma （1分） 电键S 断开后，R 1、与R 4串联，则：U C ′＝
R 4E r+R 1+R 4
，（1分） 对带电小球有：mg ＝ q U C ′d （1分）
联立上式得： r =10Ω（1分）
16.【解析】(8分）(1) 水平面光滑，由小车、弹簧和小球组成的系统在从弹簧解锁到小球脱离弹簧的过程中，满足动量守恒，设全程小球移动的距离为x
所以有M d t ＝m x t ①（2分）
L ＝x ＋d ②（1分）
解①②得：L=4m （1分）
(2)设小球脱离弹簧时小车的速度大小为v 2，
由动量守恒定律有:mv 1－Mv 2＝0③（1分）
由能量守恒定律有: E p ＝12mv 21＋12
Mv 22④（2分） 联立两式并代入数据解得：E p ＝6 J （1分）
17. （14分）【解析】(1) 设斜面的倾角为 ，设小球在C 处的速度为v C ，，对小球在CD 段的平抛运动，
有R ＝12
gt 2①（1分）
2R ＝v C t ②（1分）
在D 点有: tan C gt v θ＝③（1分） 由①②③式可得v C ＝10m/s ，045θ= （1分）
(2) 设小球在B 处的速度为v ，，小球从释放点落下直到B 点的过程中，机械能守恒，有
()2=mg H R mv +12
④（2分） F N -mg ＝m v 2
R ⑤（2分）
代入F N ＝8mg ，由④⑤式可得7v gR =（1分）
高度H ＝2.5R ＝12.5m. （1分）
(3)设小球小球在BC 段克服摩擦力所做的功为W f 在BC 段对小球根据动能定理有：
2211-2--22f C mgR W mv mv =
⑥（2分） 25J 2
f mgR W =
=（2分）
18.(16分)解： （1）A 刚要离开玻璃管时，弹簧对A 的弹力F= m A g （2分）
B 的受力图如右图，由图可得：
B B B
m g F qE a m +-==15m/s 2（2分） （2）开始未加电场时，弹簧的伸长量x 1=m B g/k =0.1m （1分）
当施加一方向竖直向上、电场强度E =104N/C 的匀强电场，qE =15N ，且B 上升到最高点时，弹簧的压缩量x 2=m A g/k=0.2m （1分）
所以B 上升的高度h= x 1+ x 2=0．3m （1分）
则此过程中匀强电场做的功W qEh =（1分）
得 4.5J W =（1分）
(3)B 上升过程中：B qEh m gh Ep =+（2分） 所以弹簧弹性势能增加△Ep =1.5J （1分） 把匀强电场电场强度大小改为1E =2×104N/C 时，B 上升过程中, '10B B B
qE m g F a m --==（1分） 又由动能定理有： 2112B B qE h m gh Ep m v --=（2分）
得v =3m/s （1分）。