精品解析：浙江省台金七校2023-2024学年高二下学期4月期中物理试题

2023学年第二学期台金七校联盟期中联考 高二年级物理学科试题 考生须知： 1．本卷共8页满分100分，考试时间90分钟。 2．答题前，在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号并填涂相应数字。 3．所有答案必须写在答题纸上，写在试卷上无效。 4．考试结束后，只需上交答题纸。 5．可能用到的相关参数：重力加速度g取 选择题部分 一、选择题Ⅰ（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分） 1. 据报道，我国人造太阳高11米、直径8米、重达400吨，成功实现500万摄氏度持续放电101.2秒的成果，打破了世界纪录。在这则新闻中涉及了长度、质量、温度和时间及其单位，下列说法正确的是（ ） A. 吨、摄氏度和米都是导出单位 B. 力学基本物理量是长度、质量、温度 C. 根据牛顿第二定律表达式可知： D. 新闻中的101.2秒，秒是国际单位制中的基本单位 【答案】D 【解析】 【详解】A．吨是导出单位，摄氏度和米是基本单位，故A错误； B．力学基本物理量是长度、质量、时间，故B错误； C．根据牛顿第二定律表达式 可知 故C错误； D．新闻中的101.2秒，秒是国际单位制中的基本单位，故D正确。 故选D。 2. 在如图所示的照片中，关于物体或人在运动过程中的一些描述说法正确的是( ) A. 甲图是一列在12:35~20:07之间由厦门北开往武汉的动车，12:35是指动车运动时间 B. 乙图中的a点是电风扇扇叶边缘上的一点，它在运动一周的过程中，其平均速度不为零 C. 丙图中400m跑步比赛的终点在同一直线上，但起点不在同一直线上，这样做的目的是为了使参加比赛的同学路程大小相同 D. 丁图是正在做精彩表演的芭蕾舞演员，台下的观众可以把她们视为质点 【答案】C 【解析】 【详解】A、12：35是指动车发车的时刻，故A错误； B、由于运动一周的位移为零；故平均速度为零，故B错误； C、为了比赛的公平，应使运动员跑相同的路程；因内道的半径小，故为了让所有人路程相同，内道中的运动员要在后面，而外道上的运动员要在前面，故C正确； D、研究跳舞的姿态时，其大小和形状不能忽略，故不能看作质点；故D错误； 3. 甲、乙两车在同一平直公路的两条平行车道上同时并排出发，甲车做匀速直线运动，乙车从静止开始做匀加速运动，它们的位移-时间图像如图所示，比较两车在内的运动，以下说法错误的是（ ） A. 时，甲、乙两车相距最远 B. 时，甲、乙两车的平均速度相同 C. 时，乙车的速度一定是甲车的2倍 D. 甲车在后无法追上乙车 【答案】B 【解析】 【详解】A．甲车匀速运动的速度 乙车的加速度 时乙的速度 即两车速度相等，则甲、乙两车相距最远，选项A正确； B．时，乙车的平均速度为 可知甲、乙两车的平均速度不相同，选项B错误； C．时，乙的速度 即乙车的速度一定是甲车的2倍，选项C正确； D．时两车位移相等，两车相遇，10s后甲车的速度小于乙车，则甲车在后无法追上乙车，选项D正确。 此题选择错误选项。故选B。 4. 在第十四届全国学生运动会中，台州中学金若宣同学以的成绩获得全国跳高冠军，该同学身高，据此可估算出她离地时竖直向上的速度最接近（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】该同学跳起的高度约为 设该同学离地时竖直向上的速度为，则有 解得 故选B。 5. 消防员在水平地面上使用喷水枪对着火房屋喷水灭火，出水轨迹可简化为图乙，假设该消防员控制水柱恰好垂直击中竖直墙面，此时喷水枪出水口和水平面夹角为，不计空气阻力，下列做法仍可能让水柱垂直打到竖直墙面的是（　　） A. 喷水枪初速度大小不变，仅改变初速度方向 B. 喷水枪初速度方向不变，仅改变初速度大小 C. 喷水枪初速度方向不变，仅减小初速度大小，人往后走一定距离 D. 喷水枪初速度方向不变，仅增大初速度大小，人向前走一定距离 【答案】A 【解析】 【详解】根据题意，设初速度为，与水平方向夹角为，水柱恰好垂直击中竖直墙面，则有 ， 整理可得 A．由上述分析可知，喷水枪初速度大小不变，仅改变初速度方向，例如角度由变为，水平射程不变，则水柱仍垂直击中竖直墙面，故A正确； BCD．喷水枪初速度方向不变，仅减小初速度大小，水平射程减小，需人向前走一定距离，仅增大初速度大小，水平射程增大，需人往后走一定距离，故BCD错误。 故选A。 6. 探月工程中，“嫦娥三号”探测器的发射过程可以简化如下：卫星由地面发射后，进入地月转移轨道，经过点时变轨进入距离月球表面100公里的圆形轨道1，在轨道1上经过点时变轨进入椭圆轨道2，轨道2与月球表面相切于点，月球车将在点着陆月球。下列说法正确的是（ ） A. “嫦娥三号”在轨道1上的速度比月球的第一宇宙速度大 B. “嫦娥三号”在地月转移轨道经过点变为轨道1时需向后喷火 C. “嫦娥三号”在轨道1上的运动周期比在轨道2上的大 D. “嫦娥三号”在轨道1上经过点时的加速度小于在轨道2上经过点时的加速度 【答案】C 【解析】 【详解】A．月球的第一宇宙速度是环绕月球的最大速度，故“嫦娥三号”在轨道1上的速度比月球的第一宇宙速度小，故A错误； B．“嫦娥三号”在地月转移轨道P点需减速降轨至轨道1，故经过点变为轨道1时需向前喷火，故B错误； C．根据开普勒第三定律 由于轨道1的半径大于轨道2的半轴长，故“嫦娥三号”在轨道1上的运动周期比在轨道2上的大，故C正确； D．根据牛顿第二定律可知 可知“嫦娥三号”在轨道1上经过Q点时的加速度等于在轨道2上经过Q点时的加速度，故D错误。 故选C。 7. 下列关于传感器元件说法错误的是（ ） A. 如图甲，当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，干簧管起到开关的作用 B. 如图乙，是一种电感式微小位移传感器，物体1连接软铁芯2插在空心线圈3中，当物体1向右发生微小位移时，线圈自感系数变小 C. 如图丙是一光敏电阻，随着光照增强，光敏电阻导电性变差 D. 如图丁，当力越大，金属梁弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大 【答案】C 【解析】 【详解】A．当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，干簧管起到开关的作用，故A正确，不符合题意； B．当物体1向右发生微小位移时，线圈自感系数变小，故B正确，不符合题意； C．随着光照增强，光敏电阻阻值变小，导电性变强，故C错误，符合题意； D．当力越大，金属梁弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大，故D正确，不符合题意。 本题选错误的，故选C。 8. 如图所示，100匝矩形金属线框在磁感应强度为的匀强磁场中绕垂直磁场的轴以角速度匀速转动，线框电阻不计，面积为。线框通过滑环与一理想变压器的原线圈相连，副线圈接有两只灯泡和，开关断开时灯泡正常发光，电流表示数为，则下列说法中错误的是（ ） A. 若从图示位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值表达式为 B. 灯泡的额定功率为 C. 若开关闭合，灯泡亮度不变 D 若开关闭合，电流表示数将增大 【答案】B 【解析】 【详解】AD．变压器的输入电压的最大值为 从图示位置开始计时就是从垂直中性面位置开始计时，故线框中感应电动势的瞬时值为 变压器输入电压的有效值为 开关S断开时灯泡正常发光，电流表示数为，则变压器的输入功率为 而变压器的输出功率等于输入功率，且副线圈只有灯泡，则灯泡的额定功率为；故A正确，不符题意，B错误，符合题意； CD．若开关闭合，副线圈两端电压不变，即灯泡电压不变，故灯泡亮度不变，而副线圈总电阻减小，根据欧姆定律 可知副线圈中的电流增加，根据 可知原线圈中电流也增加，电流表示数将增大，故CD正确，不符题意。 故选B 9. 长期玩手机是会导致颈椎病的。因为长期玩手机，低头会导致颈部肌肉的疲劳，而容易对间盘骨骼产生相应的压力，这样就容易导致颈椎病。现将人体头颈部简化为如图的模型：重心在点的头部，在可绕转动的颈椎（轻杆）的支持力和沿方向肌肉拉力的作用下处于静止。低头时颈椎与竖直方向的夹角为，与竖直方向的夹角为，此时，颈椎受到的压力约为直立时颈椎受到压力的（　　） A. 2.0倍 B. 2.6倍 C. 3.3倍 D. 4.2倍 【答案】C 【解析】 【详解】根据平衡条件，直立时颈椎受到压力 低头时，对重心P进行分析，如图所示 则有 解得 由于 ， 解得 故选C。 10. 防疫口罩中使用的熔喷布经驻极处理后，可增加静电吸附功能。驻极处理如图所示，针状电极与平板金属电极分别接高压直流电源的正、负极，针尖附近的空气被电离后，带电粒子在电场力作用下运动，熔喷布捕获带电粒子带上静电，熔喷布带电后对电场的影响忽略不计。下列说法正确的是（ ） A. 沿图中虚线向熔喷布运动的带电粒子，电势能不断增加 B. 熔喷布上表面因捕获带电粒子而带负电 C. 沿图中虚线向熔喷布运动的带电粒子，加速度逐渐增大 D. 图中虚线上的、、三点，电势分别为、、，目，则 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图知，沿图中虚线向熔喷布运动的带电粒子，电场力做正功，电势能减小，故A错误； B．针状电极与平行板之间的电场线分布如图所示 带正电粒子所受电场力向下，熔喷布上表面因捕获带电粒子而带正电，故B错误； C．沿图中虚线向熔喷布运动的带电粒子，电场线变疏，电场强度越来越小，根据 可知加速度逐渐减小，故C错误； D．由图可知， ，由 可得 则 解得 故D正确。 故选D。 11. 如图，一电动自行车动力电源上的铭牌标有“”字样。它正常工作时电源输出电压为，额定输出功率。由于电动机发热造成损耗，电动机的效率为，不考虑其它部件的摩擦损耗。已知人与车的总质量为，自行车运动时受到阻力恒为，自行车保持额定功率从静止开始启动加速到最大速度所前进的距离为，下列正确的是（ ） A. 额定工作电流为，电源内阻为 B. 自行车电动机的内阻为 C. 自行车加速的时间为 D. 自行车保持额定功率匀速行驶的最长时间约为 【答案】C 【解析】 【详解】A．正常工作时电源输出电压为40V，额定输出功率240W，则额定工作电流 A=6A 电源内阻 故A错误； B．设电动机的内阻为，电动机的效率为80%，则有 解得 故B错误； C．设自行车加速的时间为t，对自行车的加速过程应用动能定理得 又由于 解得 s 故C正确； D．自行车保持额定功率匀速行驶的最长时间为 h=2h 故D错误。 故选C。 12. 一根长的软绳拉直后放置在光滑水平地板上，以绳中点为坐标原点，以绳上各质点的平衡位置为轴建立图示坐标系。两人在绳端沿轴方向不断有节奏地抖动，形成两列振幅分别为的相向传播的机械波。已知点形成的波的传播速度为。时刻的波形如图所示。下列判断正确的有（ ） A. 两波源的起振方向相反 B. 两列波无法形成稳定的干涉图样 C. 时，在之间（不含两点）绳上一共有2个质点的位移为 D. 叠加稳定后，处的质点振幅大于处质点的振幅 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图像可知，两波源的起振方向均向下，起振方向相同，选项A错误； B．两列波波长相同，传播速度相同，则周期频率相同，则相遇时能形成稳定的干涉图样，选项B错误； C．时，两列波各向前传播，左侧波传播到x=2m的位置，右侧波传播到x=0的位置，两列波在0~2m之间叠加，振幅为30cm，可知在0~2m之间有两个质点的位移为-20cm，同时在x=5m和x=9m处的质点位移也是-20cm，选项C错误； D．叠加稳定后，t=5s时波形如图所示，由图可知：叠加稳定后，x=3m处的质点振幅大于x=4m处质点的振幅，故D正确。 故选D。 13. 如图所示，一底面半径为的半圆柱形玻璃砖平放在水平面上，为横截面的圆心，面涂有反光材料，为一个与玻璃砖相切于点的屏，一束极细的单色光以平行于的方向照射到玻璃砖上的点，与的夹角，光线在面反射后经过点射出玻璃砖，已知光在真空中的传播速度为，下列说法正确（ ） A. 若去掉面的反光材料也不会有光线从面射出 B. 光线在屏上的光斑离点的距离为 C. 光线在玻璃砖内传播的时间为 D. 玻璃砖对该单色光的折射率为 【答案】D 【解析】 【详解】D．光线在面反射后经过点射出玻璃砖，光路如图所示 由几何关系可得 解得 在D点入射角 由几何关系可知折射角 折射率 故D正确； B．由折射定律可知，光线在E点的折射角为60°，故光线在屏上的光斑离B点的距离为 故B错误； C．结合D的分析可得，光线在玻璃砖内传播的路程为 在玻璃砖中的传播速度为 故所用时间为 联立代入数据解得 故C错误； A．发生全反射的临界角C满足 若去掉面的反光材料，光线射向AB面时的入射角为30°，由于 故在面不会发生全反射，有光线射出，故A错误。 故选D。 二、多选题11（本题共2小题，每小题3分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 14. 下列说法正确的是（ ） A. 麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 B. 单摆做简谐运动的周期（或频率）跟振幅及摆球质量无关 C. 当波源与观察者靠近时，观测者测得的频率等于波源频率 D. 为了清晰拍摄玻璃橱窗内的物品，应选用有偏振片的相机镜头 【答案】BD 【解析】 【详解】A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，选项A错误； B．单摆做简谐运动的周期（或频率）只与摆长和当地的重力加速度有关，跟振幅及摆球质量无关，选项B正确； C．根据多普勒效应，当波源与观察者靠近时，观测者测得的频率大于波源频率，选项C错误； D．由于反射光是偏振光，在拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱玻璃的反射光，选项D正确。 故选BD。 15. 如图所示电路中，电容为，电感为。已充电的平行板电容器两极板水平放置。开关S断开时，极板间有一带电的灰尘恰好静止。当开关S闭合时，灰尘在电容器内运动。已知振荡电路的振荡周期，不计带电灰尘对电路的影响，则（ ） A. 灰尘的加速度为时，电感线圈中电流最大 B. 灰尘将在起点位置两侧作往复运动 C. 从闭合开始计时，经时，电容两端电压最大 D. 从闭合开始计时，经时，电感线圈中磁场能最大 【答案】AC 【解析】 【详解】CD．振荡周期为 从S闭合开始计时，经（即），或经（即），电容器充电完毕，电容器极板的电荷量最大，电容两端电压也最大，电感线圈中电流最小，电感线圈中磁场能也最小，故C正确，D错误； A．灰尘的加速度为g时，即灰层受到的电场力为0，电容器极板的电荷量为零，电感线圈中电流最大，故A正确； B．开关S断开时，灰尘恰好静止，开关S闭合后，在内，重力大于向上的电场力，灰层加速下降，在内，电场力向下，灰层加速下降，在内，重力大于向上的电场力，灰层加速下降，故灰尘将在两极板间做单向直线运动，直至碰到极板，B错误。 故选AC。 非选择题部分 三、非选择题（本题共5小题，共55分） 实验题（Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三题共14分） 16. 小王同学用如图所示的装置做“用单摆测量重力加速度”的实验，实验中他直接将摆线长度当作摆长，测得数据记录如下表： 物理量 第一组 第二组 第三组 第四组 第五组 第六组 第七组 1.0000 0.9500 0.9000 0.8500 0.8000 0.7500 0.7000 4.00 3.77 3.59 3.50 3.15 2.99 2.82 小王同学以周期平方为横坐标，摆线长L为纵坐标，用excel文档得到了图像的斜率为0.2499，取 （1）根据图像得到的重力加速度值为______。（结果保留3位有效数字） （2）小王同学根据图像求得的重力加速度值______（填大于、等于或小于）真实值。 （3）实验中小王同学发现，小球在水平面内做圆锥摆运动，测量的周期______单摆的周期。（填大于、等于或小于） 【答案】（1）9.87 （2）等于 （3）小于 【解析】 【小问1详解】 根据 可得 由图像可知 解得 g=9.87m/s2 【小问2详解】 由上述表达式可知，小王同学将摆线长做为摆长不影响图像的斜率，则根据图像求得的重力加速度值等于真实值。 【小问3详解】 若小球在水平面内做圆锥摆运动，则 解得 则测量的周期小于单摆的周期。 17. 小王同学在实验室用双缝干涉装置测量光的波长，实验装置如图1所示 （1）单缝、双缝、光屏，依次是下图中的______（填图中的字母）。 （2）如图2是实验得到的红光双缝干涉图样照片，根据该图可判断双缝干涉的亮条纹间距______（填“相等”或“不相等”）。 （3）某次测量中，观察图2中的亮条纹P，其分划板中心线与如图3所示。然后转动测量头手轮，当分划板中心线与亮条纹Q中心对齐时，目镜中观察到的图应为下图中的______。 A. B. C. D. （4）调整手轮使测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1条亮纹，此时测量头上游标卡尺的读数为；接着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时测量头上游标卡尺的示数如下图所示，则读数为______。已知双缝间距，测得双缝到毛玻璃屏的距离，则所测光的波长______（保留3位有效数字）。 【答案】（1）CDF （2）相等 （3）A （4） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 双缝干涉测光的波长的实验中，设备依次摆放的位置从左到右依次是光源、滤光片、单缝、双缝、滤光筒、光屏。故单缝、双缝、光屏，依次是下图中的CDF。 【小问2详解】 根据图2可判断双缝干涉的亮条纹间距相等。 小问3详解】 分划板的中心刻线应对目镜中准亮纹的中心。 故选A。 【小问4详解】 [1]游标卡尺的读数为 [2]双缝干涉条纹间距为 根据双缝干涉条纹间距公式 光的波长为 18. 某同学要测量一节干电池的电动势和内阻，实验室提供了如下器材： 待测干电池，电流表（量程，内阻约）；电流表（量程，内阻约）；电压表（量程，内阻约）；滑动变阻器（最大阻值），开关，导线若干。 （1）电流表应选______（填“”或“”）。请用实线代替导线，在图甲中补全实物图______。 （2）闭合开关前，滑动变阻器滑片应滑到最______端（填“左”或“右”）。 （3）该同学按照图甲所示的电路进行实验，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在坐标纸上描点，如图乙所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是 。 A. 电压表分流 B. 干电池内阻较小 C. 滑动变阻器最大阻值较小 D. 电流表内阻较小 （4）针对电压表示数的变化范围比较小的问题，该同学利用实验室提供的一个定值电阻就解决了问题。并重新连接电路进行实验，并绘制图像，如图丙所示，根据图像可知该干电池电动势______V，内阻______。 【答案】（1） ①. ②. （2）右 （3）B （4） ①. 1.4 ②. 【解析】 【小问1详解】 [1]电路中电流不超过0.6A，则电流表应选。 [2]在图甲中补全实物图如图 【小问2详解】 闭合开关前，滑动变阻器阻值应该调到最大，即滑片应滑到最右端。 【小问3详解】 电压表示数的变化范围比较小，说明U-I图像的斜率较小，即出现该现象的主要原因是电池的内阻较小，故选B。 【小问4详解】 [1][2]根据 可知该干电池电动势 V 内阻 19. 如图，一质量、带电荷量的微粒以初速度大小竖直向上从点射入一水平向右的匀强电场，当微粒运动到比点高m的点时，速度大小为，方向水平。取，求： (1)微粒的初速度大小； (2)、两点间的电势差； (3)匀强电场的场强大小。 【答案】(1)2 m/s；(2)-400 V；(3)1000 V/m 【解析】 【分析】 【详解】(1)由题意可知，微粒在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，在竖直方向做匀减速直线运动。竖直方向有 代入数据得 (2)对微粒从点运动到点的过程，由动能定理得 代入数据得 (3)设微粒从点运动到点的时间为，沿电场线方向运动的距离为，则 竖直方向有 水平方向有 解得 m 匀强电场的场强大小 20. 如图所示为处于竖直平面内的实验装置，该装置由长、速度可调的固定水平传送带，圆心分别在和，圆心角均为、半径均为的光滑圆弧轨道和光滑细圆管组成，其中两点分别为两轨道的最高点和最低点，点在传送带右端转轴的正上方。在细圆管的右侧足够长的光滑水平地面上紧挨着一块与管口下端等高、足够长、质量的木板（与轨道不粘连）。现将一块质量的物块（可视为质点）轻轻放在传送带的最左端A点，物块在传送带上自左向右运动，在处的开口和处的开口正好可容物块通过。已知物块与传送带之间的动摩擦因数，物块与木板之间的动摩擦因数。求： （1）若物块进入圆弧轨道BCD后恰好不脱轨，传送带的速度大小； （2）若传送带速度为，物块经过圆弧轨道最低点G时，轨道对物块的弹力大小； （3）若传送带最大速度为，在不脱轨的情况下，滑块在木板上运动过程中产生的热量与传送带速度之间的关系。 【答案】（1）；（2）33N；（3）见解析 【解析】 【详解】（1）在点 滑块在传送带上 若滑块在传送带上一直加速，则 可得 所以传送带的速度为 （2）若传送带速度为，则滑块在传送带上一直加速，由几何关系及动能定理得 由以上两式代入数据解得 （3）由几何关系及动能定理得 滑块和木板组成的系统，动量守恒 由以上三式代入数据得 若传送带的速度范围为， 则物块到达的速度，则产生的热量为 若传送带的速度范围为，则，产生的热量为 21. 如图所示，两根等高光滑的四分之一圆弧形金属轨道，轨道间距为，其上端接电阻，下端与一足够长水平金属轨道相连，轨道电阻不计。水平轨道处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为。圆弧轨道处于从圆心轴线上均匀向外辐射状的磁场中，如图所示。在轨道上有两长度稍大于、质量均为的金属棒a、b，阻值为，。金属棒通过跨过定滑轮的绝缘细线与一质量为、边长为、电阻的正方形金属线框相连，金属棒从轨道圆心等高处开始在外力作用下以速度沿圆弧轨道做匀速圆周运动到最低点处，在这一过程中金属棒恰好保持静止。当金属棒到达最低点处被锁定，此后金属线框开始下落，刚好能匀速进入下方处的水平匀强磁场中，，忽略一切摩擦阻力，重力加速度为，求： （1）金属棒保持静止时，流过金属棒电流大小和方向； （2）辐射状磁场在圆弧处磁感应强度的大小； （3）从金属线框开始下落到进入磁场前，电路中产生的焦耳热。 【答案】（1）1A，方向向内；（2）1.5T；（3）0.4J 【解析】 【详解】（1）金属棒从轨道最高处开始，做匀速圆周运动到最低点处过程中，金属棒恰好保持静止，则根据平衡条件有 解得 根据右手定则可知，通过金属棒的电流方向向内。 （2）回路中的总电阻 可知感应电动势 解得 （3）金属线框刚好能匀速进入匀强磁场中，设速度为，分析金属线框，根据 ，， 解得金属线框所受安培力为 解得 对此时金属棒受力分析有 根据欧姆定律有 又由于 ，， 解得金属线框所受拉力为 金属线框刚好能匀速进入匀强磁场中，金属线框受力平衡有 联立解得 从金属线框开始下落到进入磁场前，根据能量守恒有 解得 22. 现代科学研究中经常利用电场、磁场来控制带电粒子的运动。在空间坐标系O-xyz中存在如图所示的电磁场，在xOz平面内，圆心O1的位置坐标为（0，R），半径为R，圆内存在垂直纸面向外的匀强磁场B1；在其左侧有一离子源E飘出质量为m、电荷量为q、初速度为0的一束正离子，这束离子经电势差的电场加速后，从小孔F（点F与O1等高）沿着x轴正方向射入匀强磁场区域B1，离子恰好从点O离开进入匀强磁场B2。竖直放置的长方形离子收集板MNPQ与xOz面相距R，边MQ足够长与x轴方向平行且与y轴交于点T，宽MN为2R，匀强磁场B2只局限于收集板正前方的空间区域，磁场方向与xOy所在平面平行且与x轴正方向的夹角大小为θ，调节匀强磁场的磁感应强度B2大小，使带正电离子偏转后能打到收集板上被吸收。不考虑离子重力和离子间的相互作用（已知：sin37°=0.6，cos37°=0.8，cos76°=0.25） （1）求匀强磁场B1大小； （2）若角度θ=0，求磁感应强度B2大小的范围； （3）若角度θ=37°，磁感应强度，求离子打在收集板上位置的坐标； （4）若角度θ大小在0到90°之间，试定量讨论磁感应强度B2的范围。 【答案】（1）；（2）；（3）（，，）；（4）见解析 【解析】 【详解】（1）设经过电场加速后速度为v，进入匀强磁场磁会聚从O点沿z轴负方向射出，有 联立解得 （2）当角度为0时，磁感应强度方向沿x轴正方向，设离子恰好打到MQ边的半径为，恰好打到NP边的半径为，据几何知识得 解得 又 可得 所以磁感应强度大小范围为 （3）粒子在与y轴成θ=37°的平面做圆周运动，设半径为，则有 由于 由几何关系可知，离子刚好在磁场中运动圆周后打在收集板上，则有 ，， 离子打在收集板上的位置坐标为（，，）。 （4）当角度为θ时，设离子恰好打到MQ边圆周半径为，则有 可得 恰好达到NP边圆周半径为，则有 可得 由数学知识得时，有最小值 当时，有 当，即为打到MQ边圆周半径的最大值，所以粒子打不到收集板上，无论取什么值，所以 ①时， ②时， ③时，无论取何值，粒子均无法打到收集板上。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023学年第二学期台金七校联盟期中联考 高二年级物理学科试题 考生须知： 1．本卷共8页满分100分，考试时间90分钟。 2．答题前，在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号并填涂相应数字。 3．所有答案必须写在答题纸上，写在试卷上无效。 4．考试结束后，只需上交答题纸。 5．可能用到的相关参数：重力加速度g取 选择题部分 一、选择题Ⅰ（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分） 1. 据报道，我国人造太阳高11米、直径8米、重达400吨，成功实现500万摄氏度持续放电101.2秒的成果，打破了世界纪录。在这则新闻中涉及了长度、质量、温度和时间及其单位，下列说法正确的是（ ） A. 吨、摄氏度和米都是导出单位 B. 力学基本物理量是长度、质量、温度 C. 根据牛顿第二定律表达式可知： D. 新闻中的101.2秒，秒是国际单位制中的基本单位 2. 在如图所示的照片中，关于物体或人在运动过程中的一些描述说法正确的是( ) A. 甲图是一列在12:35~20:07之间由厦门北开往武汉动车，12:35是指动车运动时间 B. 乙图中的a点是电风扇扇叶边缘上的一点，它在运动一周的过程中，其平均速度不为零 C. 丙图中400m跑步比赛终点在同一直线上，但起点不在同一直线上，这样做的目的是为了使参加比赛的同学路程大小相同 D. 丁图是正在做精彩表演的芭蕾舞演员，台下的观众可以把她们视为质点 3. 甲、乙两车在同一平直公路的两条平行车道上同时并排出发，甲车做匀速直线运动，乙车从静止开始做匀加速运动，它们的位移-时间图像如图所示，比较两车在内的运动，以下说法错误的是（ ） A. 时，甲、乙两车相距最远 B. 时，甲、乙两车的平均速度相同 C. 时，乙车的速度一定是甲车的2倍 D. 甲车在后无法追上乙车 4. 在第十四届全国学生运动会中，台州中学金若宣同学以的成绩获得全国跳高冠军，该同学身高，据此可估算出她离地时竖直向上的速度最接近（ ） A. B. C. D. 5. 消防员在水平地面上使用喷水枪对着火房屋喷水灭火，出水轨迹可简化为图乙，假设该消防员控制水柱恰好垂直击中竖直墙面，此时喷水枪出水口和水平面夹角为，不计空气阻力，下列做法仍可能让水柱垂直打到竖直墙面的是（　　） A 喷水枪初速度大小不变，仅改变初速度方向 B. 喷水枪初速度方向不变，仅改变初速度大小 C 喷水枪初速度方向不变，仅减小初速度大小，人往后走一定距离 D. 喷水枪初速度方向不变，仅增大初速度大小，人向前走一定距离 6. 探月工程中，“嫦娥三号”探测器的发射过程可以简化如下：卫星由地面发射后，进入地月转移轨道，经过点时变轨进入距离月球表面100公里的圆形轨道1，在轨道1上经过点时变轨进入椭圆轨道2，轨道2与月球表面相切于点，月球车将在点着陆月球。下列说法正确的是（ ） A. “嫦娥三号”在轨道1上的速度比月球的第一宇宙速度大 B. “嫦娥三号”在地月转移轨道经过点变为轨道1时需向后喷火 C. “嫦娥三号”在轨道1上的运动周期比在轨道2上的大 D. “嫦娥三号”在轨道1上经过点时的加速度小于在轨道2上经过点时的加速度 7. 下列关于传感器元件说法错误的是（ ） A. 如图甲，当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，干簧管起到开关的作用 B. 如图乙，是一种电感式微小位移传感器，物体1连接软铁芯2插在空心线圈3中，当物体1向右发生微小位移时，线圈自感系数变小 C. 如图丙是一光敏电阻，随着光照增强，光敏电阻导电性变差 D. 如图丁，当力越大，金属梁弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大 8. 如图所示，100匝矩形金属线框在磁感应强度为的匀强磁场中绕垂直磁场的轴以角速度匀速转动，线框电阻不计，面积为。线框通过滑环与一理想变压器的原线圈相连，副线圈接有两只灯泡和，开关断开时灯泡正常发光，电流表示数为，则下列说法中错误的是（ ） A. 若从图示位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值表达式为 B. 灯泡的额定功率为 C. 若开关闭合，灯泡亮度不变 D. 若开关闭合，电流表示数将增大 9. 长期玩手机是会导致颈椎病的。因为长期玩手机，低头会导致颈部肌肉的疲劳，而容易对间盘骨骼产生相应的压力，这样就容易导致颈椎病。现将人体头颈部简化为如图的模型：重心在点的头部，在可绕转动的颈椎（轻杆）的支持力和沿方向肌肉拉力的作用下处于静止。低头时颈椎与竖直方向的夹角为，与竖直方向的夹角为，此时，颈椎受到的压力约为直立时颈椎受到压力的（　　） A. 2.0倍 B. 2.6倍 C. 3.3倍 D. 4.2倍 10. 防疫口罩中使用的熔喷布经驻极处理后，可增加静电吸附功能。驻极处理如图所示，针状电极与平板金属电极分别接高压直流电源的正、负极，针尖附近的空气被电离后，带电粒子在电场力作用下运动，熔喷布捕获带电粒子带上静电，熔喷布带电后对电场的影响忽略不计。下列说法正确的是（ ） A. 沿图中虚线向熔喷布运动的带电粒子，电势能不断增加 B. 熔喷布上表面因捕获带电粒子而带负电 C. 沿图中虚线向熔喷布运动的带电粒子，加速度逐渐增大 D. 图中虚线上的、、三点，电势分别为、、，目，则 11. 如图，一电动自行车动力电源上的铭牌标有“”字样。它正常工作时电源输出电压为，额定输出功率。由于电动机发热造成损耗，电动机的效率为，不考虑其它部件的摩擦损耗。已知人与车的总质量为，自行车运动时受到阻力恒为，自行车保持额定功率从静止开始启动加速到最大速度所前进的距离为，下列正确的是（ ） A. 额定工作电流为，电源内阻为 B. 自行车电动机的内阻为 C. 自行车加速的时间为 D. 自行车保持额定功率匀速行驶的最长时间约为 12. 一根长的软绳拉直后放置在光滑水平地板上，以绳中点为坐标原点，以绳上各质点的平衡位置为轴建立图示坐标系。两人在绳端沿轴方向不断有节奏地抖动，形成两列振幅分别为的相向传播的机械波。已知点形成的波的传播速度为。时刻的波形如图所示。下列判断正确的有（ ） A. 两波源的起振方向相反 B. 两列波无法形成稳定的干涉图样 C. 时，在之间（不含两点）绳上一共有2个质点的位移为 D. 叠加稳定后，处的质点振幅大于处质点的振幅 13. 如图所示，一底面半径为的半圆柱形玻璃砖平放在水平面上，为横截面的圆心，面涂有反光材料，为一个与玻璃砖相切于点的屏，一束极细的单色光以平行于的方向照射到玻璃砖上的点，与的夹角，光线在面反射后经过点射出玻璃砖，已知光在真空中的传播速度为，下列说法正确（ ） A. 若去掉面的反光材料也不会有光线从面射出 B. 光线在屏上的光斑离点的距离为 C. 光线在玻璃砖内传播的时间为 D. 玻璃砖对该单色光的折射率为 二、多选题11（本题共2小题，每小题3分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 14. 下列说法正确的是（ ） A. 麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 B. 单摆做简谐运动的周期（或频率）跟振幅及摆球质量无关 C. 当波源与观察者靠近时，观测者测得的频率等于波源频率 D. 为了清晰拍摄玻璃橱窗内的物品，应选用有偏振片的相机镜头 15. 如图所示电路中，电容为，电感为。已充电的平行板电容器两极板水平放置。开关S断开时，极板间有一带电的灰尘恰好静止。当开关S闭合时，灰尘在电容器内运动。已知振荡电路的振荡周期，不计带电灰尘对电路的影响，则（ ） A. 灰尘的加速度为时，电感线圈中电流最大 B. 灰尘将在起点位置两侧作往复运动 C. 从闭合开始计时，经时，电容两端电压最大 D. 从闭合开始计时，经时，电感线圈中磁场能最大 非选择题部分 三、非选择题（本题共5小题，共55分） 实验题（Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三题共14分） 16. 小王同学用如图所示的装置做“用单摆测量重力加速度”的实验，实验中他直接将摆线长度当作摆长，测得数据记录如下表： 物理量 第一组 第二组 第三组 第四组 第五组 第六组 第七组 1.0000 0.9500 0.9000 0.8500 0.8000 0.7500 0.7000 4.00 3.77 3.59 3.50 3.15 2.99 2.82 小王同学以周期平方为横坐标，摆线长L为纵坐标，用excel文档得到了图像的斜率为0.2499，取 （1）根据图像得到的重力加速度值为______。（结果保留3位有效数字） （2）小王同学根据图像求得的重力加速度值______（填大于、等于或小于）真实值。 （3）实验中小王同学发现，小球在水平面内做圆锥摆运动，测量的周期______单摆的周期。（填大于、等于或小于） 17. 小王同学在实验室用双缝干涉装置测量光的波长，实验装置如图1所示 （1）单缝、双缝、光屏，依次是下图中的______（填图中的字母）。 （2）如图2是实验得到的红光双缝干涉图样照片，根据该图可判断双缝干涉的亮条纹间距______（填“相等”或“不相等”）。 （3）某次测量中，观察图2中的亮条纹P，其分划板中心线与如图3所示。然后转动测量头手轮，当分划板中心线与亮条纹Q中心对齐时，目镜中观察到的图应为下图中的______。 A. B. C. D. （4）调整手轮使测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1条亮纹，此时测量头上游标卡尺的读数为；接着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时测量头上游标卡尺的示数如下图所示，则读数为______。已知双缝间距，测得双缝到毛玻璃屏的距离，则所测光的波长______（保留3位有效数字）。 18. 某同学要测量一节干电池的电动势和内阻，实验室提供了如下器材： 待测干电池，电流表（量程，内阻约）；电流表（量程，内阻约）；电压表（量程，内阻约）；滑动变阻器（最大阻值），开关，导线若干。 （1）电流表应选______（填“”或“”）。请用实线代替导线，在图甲中补全实物图______。 （2）闭合开关前，滑动变阻器滑片应滑到最______端（填“左”或“右”）。 （3）该同学按照图甲所示的电路进行实验，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在坐标纸上描点，如图乙所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是 。 A. 电压表分流 B. 干电池内阻较小 C. 滑动变阻器最大阻值较小 D. 电流表内阻较小 （4）针对电压表示数的变化范围比较小的问题，该同学利用实验室提供的一个定值电阻就解决了问题。并重新连接电路进行实验，并绘制图像，如图丙所示，根据图像可知该干电池电动势______V，内阻______。 19. 如图，一质量、带电荷量的微粒以初速度大小竖直向上从点射入一水平向右的匀强电场，当微粒运动到比点高m的点时，速度大小为，方向水平。取，求： (1)微粒的初速度大小； (2)、两点间的电势差； (3)匀强电场的场强大小。 20. 如图所示为处于竖直平面内的实验装置，该装置由长、速度可调的固定水平传送带，圆心分别在和，圆心角均为、半径均为的光滑圆弧轨道和光滑细圆管组成，其中两点分别为两轨道的最高点和最低点，点在传送带右端转轴的正上方。在细圆管的右侧足够长的光滑水平地面上紧挨着一块与管口下端等高、足够长、质量的木板（与轨道不粘连）。现将一块质量的物块（可视为质点）轻轻放在传送带的最左端A点，物块在传送带上自左向右运动，在处的开口和处的开口正好可容物块通过。已知物块与传送带之间的动摩擦因数，物块与木板之间的动摩擦因数。求： （1）若物块进入圆弧轨道BCD后恰好不脱轨，传送带的速度大小； （2）若传送带速度为，物块经过圆弧轨道最低点G时，轨道对物块弹力大小； （3）若传送带最大速度为，在不脱轨的情况下，滑块在木板上运动过程中产生的热量与传送带速度之间的关系。 21. 如图所示，两根等高光滑的四分之一圆弧形金属轨道，轨道间距为，其上端接电阻，下端与一足够长水平金属轨道相连，轨道电阻不计。水平轨道处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为。圆弧轨道处于从圆心轴线上均匀向外辐射状的磁场中，如图所示。在轨道上有两长度稍大于、质量均为的金属棒a、b，阻值为，。金属棒通过跨过定滑轮的绝缘细线与一质量为、边长为、电阻的正方形金属线框相连，金属棒从轨道圆心等高处开始在外力作用下以速度沿圆弧轨道做匀速圆周运动到最低点处，在这一过程中金属棒恰好保持静止。当金属棒到达最低点处被锁定，此后金属线框开始下落，刚好能匀速进入下方处的水平匀强磁场中，，忽略一切摩擦阻力，重力加速度为，求： （1）金属棒保持静止时，流过金属棒电流大小和方向； （2）辐射状磁场在圆弧处磁感应强度的大小； （3）从金属线框开始下落到进入磁场前，电路中产生的焦耳热。 22. 现代科学研究中经常利用电场、磁场来控制带电粒子的运动。在空间坐标系O-xyz中存在如图所示的电磁场，在xOz平面内，圆心O1的位置坐标为（0，R），半径为R，圆内存在垂直纸面向外的匀强磁场B1；在其左侧有一离子源E飘出质量为m、电荷量为q、初速度为0的一束正离子，这束离子经电势差的电场加速后，从小孔F（点F与O1等高）沿着x轴正方向射入匀强磁场区域B1，离子恰好从点O离开进入匀强磁场B2。竖直放置的长方形离子收集板MNPQ与xOz面相距R，边MQ足够长与x轴方向平行且与y轴交于点T，宽MN为2R，匀强磁场B2只局限于收集板正前方的空间区域，磁场方向与xOy所在平面平行且与x轴正方向的夹角大小为θ，调节匀强磁场的磁感应强度B2大小，使带正电离子偏转后能打到收集板上被吸收。不考虑离子重力和离子间的相互作用（已知：sin37°=0.6，cos37°=0.8，cos76°=0.25） （1）求匀强磁场B1大小； （2）若角度θ=0，求磁感应强度B2大小的范围； （3）若角度θ=37°，磁感应强度，求离子打在收集板上位置的坐标； （4）若角度θ的大小在0到90°之间，试定量讨论磁感应强度B2的范围。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$