内容正文:
昆三中呈贡学校高2027届高二年级四月月考
物理试卷
一、单选题:本大题共7小题,共28分。
1. 下列关于机械振动的说法正确的是
A. 受迫振动稳定后,其振动的周期总等于系统的固有周期
B. 阻尼振动振幅逐渐减小,同时周期也逐渐减小
C. 当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时,受迫振动的振幅最大
D. 为避免共振现象发生时,应使驱动力频率接近或等于振动系统的固有频率
2. 一个质点做简谐运动的图像如图所示,下列叙述正确的是( )
A. 质点的振动频率为4Hz
B. 在10s内质点经过的路程是10cm
C. 在和两时刻质点的位移大小相等
D. 在和两时刻质点的速度相同
3. 下图是交流发电机的示意图,为了清楚,图中只画出了一匝线圈。线圈的AB边连在金属滑环K上,CD边连在滑环L上;导体制成的两个电刷E、F分别压在两个滑环上,线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接,线圈按逆时针方向匀速转动依次经过如图四个位置的过程中( )
A. 经甲图所示位置时,穿过线圈的磁通量为零
B. 经乙图所示位置时,通过线圈的电流方向从A到B
C. 经丙图所示位置时,通过线圈的电流最大
D. 经丁图所示位置时,穿过线圈的磁通量的变化率最大
4. 如图所示,a、b接一输出电压恒为U的正弦交流电源,R1,R3为定值电阻,R2为滑动变阻器,变压器为理想变压器,所有电表均为理想电表。P向下缓慢滑动的过程中,下列判断正确的是( )
A. A1示数数变大 B. V1示数数变大
C. A2示数数变大 D. V2示数数变大
5. 如图所示的圆弧轨道,A为圆心,O为最低点,OB为一光滑弦轨道,OC为一段圆弧轨道,C点很靠近O点。将小球甲、乙、丙(都可视为质点)分别从A、B、C三点同时由静止释放,最后都到达O点。如果忽略一切阻力,那么下列说法正确的是( )
A. 乙球最先到达O点,甲球最后到达O点
B. 乙、丙两球同时到达O点,甲球比乙、丙两球后到达O点
C. 乙球最先到达O点,甲球最后到达O点
D. 甲球最先到达O点,乙球最后到达O点
6. 运动员为了练习腰部力量,在腰部拴上轻绳然后沿着斜面下滑,运动的简化模型如图所示,倾角为37°的光滑斜面固定放置,质量为m运动员与质量为m的重物通过轻质细绳连接,细绳跨过天花板上的两个定滑轮,运动员从斜面上的某点由静止开始下滑,当运动到A点时速度大小为v0=,且此时细绳与斜面垂直,当运动到B点时,细绳与斜面的夹角为37°,已知A、B两点之间的距离为L,重力加速度为g,运动员在运动的过程中一直未离开斜面,细绳一直处于伸直状态,不计细绳与滑轮之间的摩擦,运动员与重物(均视为质点)总在同一竖直面内运动。运动员到达B点时,其速度大小为(参考数据:sin37°=0.6,cos37°=0.8)。( )
A. B. C. D.
7. “嫦娥四号”探测器于2019年1月在月球背面成功着陆,着陆前曾绕月球飞行,某段时间可认为绕月做匀速圆周运动,圆周半径为月球半径的K倍。已知地球半径R是月球半径的P倍,地球质量是月球质量的Q倍,地球表面重力加速度大小为g。则“嫦娥四号”绕月球做圆周运动的速率为( )
A. B. C. D.
二、多选题:本大题共3小题,共18分。
8. 如图甲所示,一个圆形线圈的匝数匝,线圈面积,线圈的电阻。线圈外接一个阻值的电阻,把线圈放入方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中,磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。则下列说法正确的是( )
A. 时电流由b经电阻R流向a B. 时线圈内产生的感应电动势为
C. 时线圈内产生的感应电动势为 D. 时电阻R两端的电压大小为
9. 如图所示,图甲是一列简谐横波在t=0时刻的波形图,P点是此时处在平衡位置的一个质点。图乙是质点P的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 这列波沿x轴正方向传播 B. 这列波沿x轴负方向传播
C. 这列波的波速为2m/s D. 这列波的波速为2.5m/s
10. 如图所示,倾角为θ的斜面体顶端固定一垂直斜面的挡板,斜面体放在粗糙水平面上,上表面光滑,斜面体和挡板的质量为M,轻弹簧一端固定一个质量为m的小球,另一端固定在挡板上。将小球从弹簧处于原长处由静止释放,小球将在斜面上做简谐运动,且斜面体始终静止。下列说法正确的是( )
A. 小球做简谐运动的过程中小球的机械能守恒
B. 小球向上运动的过程中动能和弹性势能之和减小
C. 小球运动到最低点时,弹簧弹力的大小为2mgsinθ
D. 小球在振动过程中水平面对斜面体最大支持力为(M+m)g+mgsin2θ
三、实验题:本大题共2小题,共14分。
11. 某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素。
(1)下列关于单摆实验的操作,正确的是________。
A.摆球运动过程中摆角应大于30°
B.摆球到达平衡位置时开始计时
C.摆球应选用泡沫小球
D.保证摆球在同一竖直平面内摆动
(2)正确组装单摆后在摆球自然悬垂的情况下,用毫米刻度尺量出从悬点到细线与摆球连接点的长度l′ = 0.9870m,再用游标卡尺测出摆球直径,结果如图所示,则该摆球的直径________mm。
(3)实验中,测出不同摆长l对应的周期值T,作出T2—l图像,如图所示,已知图线上A、B两点的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),可求出g = ________。
12. 某实验小组在练习使用多用电表的实验中。
(1)用多用电表测量某元件的电阻,选用“×10”倍率的电阻挡测量,发现多用电表指针的偏转角度过小,因此需选择___________(填“×1”或“×100”)倍率的电阻挡,并需重新欧姆调零后,再次进行测量,若多用电表的指针如图甲所示,测量结果为___________Ω。
(2)实验小组最后将一量程为3V的电压表改装成可测量电阻的仪表——欧姆表。
①先用如图乙所示的电路测量该电压表的内阻,图中电源内阻可忽略不计,闭合开关S,将电阻箱的阻值调到3kΩ时,电压表恰好满偏;将电阻箱的阻值调到12kΩ时,电压表的指针恰好半偏,由以上信息可求得电压表的内阻RV=___________kΩ。
②将图乙所示的电路稍作改变,在电压表两端接上两个表笔,就改装成了一个可测量电阻的简易欧姆表,如图丙所示,为将表盘的电压刻度转换为电阻刻度,进行了如下操作:将两表笔断开,闭合开关S,调节电阻箱,使指针指在“3V”处,此处刻度应标阻值为∞;再保持电阻箱阻值不变,在两表笔间接不同阻值的已知电阻,找出对应的电压刻度,则“1V”处对应的电阻刻度为___________kΩ。
四、计算题:本大题共3小题,共40分。
13. 如图所示,平行且足够长的两条光滑金属导轨,相距L=0.4 m,导轨所在平面 与水平面的夹角为30°,其电阻不计。把完全相同的两金属棒(长度均为0.4 m)ab、cd分别垂直于导轨放置,并使每棒两端都与导轨良好接触。已知两金属棒的质量均为m=0.1 kg、电阻均为R=0.2 Ω,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度为B=0.5 T,当金属棒ab在平行于导轨向上的力F作用下沿导轨向上匀速运动时,金属棒cd恰好能保持静止。(g=10 m/s 2 ),求:
(1)cd棒中的电流大小和方向;
(2)恒力F的大小;
(3)ab棒的速度大小。
14. 如图,轴上方区域存在垂直纸面向里的匀强磁场,轴下方区域存在垂直轴向上的匀强电场,一个带正电的粒子从点以初速度为射入磁场,初速度方向与轴夹角为,粒子经过点后再次经过点形成闭合曲线。已知间距为,不计重力。求:
(1)粒子在匀强磁场中运动的轨道半径;
(2)电场强度与磁感应强度之比。
15. 如图所示,光滑水平面上有一质量M=4.0kg的平板车,车的上表面左侧AB是一段长L=2.5m的水平轨道,水平轨道右侧与竖直平面内四分之一光滑圆弧轨道BC连接,圆弧轨道与水平轨道在B点相切。一质量m=2.0kg的小物块,从轨道左端A点以速度水平向右滑上静止的平板车,第一次经过B点的速度为;当物块第二次经过B点时,平板车恰好与竖直墙壁发生碰撞,碰撞时间极短且碰撞前后瞬间平板车速度大小保持不变、方向相反。取,求:
(1)物块第一次经过B点时平板车的速度大小和物块与水平轨道间的动摩擦因数;
(2)物块第二次经过B点时的速度;
(3)物块相对水平轨道滑动的总路程s。
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昆三中呈贡学校高2027届高二年级四月月考
物理试卷
一、单选题:本大题共7小题,共28分。
1. 下列关于机械振动的说法正确的是
A. 受迫振动稳定后,其振动的周期总等于系统的固有周期
B. 阻尼振动振幅逐渐减小,同时周期也逐渐减小
C. 当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时,受迫振动的振幅最大
D. 为避免共振现象发生时,应使驱动力频率接近或等于振动系统的固有频率
【答案】C
【解析】
【详解】受迫振动稳定后,其振动的周期总等于驱动力的周期,选项A错误;阻尼振动振幅逐渐减小,周期不变,选项B错误;当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时,产生共振,此时受迫振动的振幅最大,选项C正确;为避免共振现象发生时,应使驱动力频率远离振动系统的固有频率,故D错误.
2. 一个质点做简谐运动的图像如图所示,下列叙述正确的是( )
A. 质点的振动频率为4Hz
B. 在10s内质点经过的路程是10cm
C. 在和两时刻质点的位移大小相等
D. 在和两时刻质点的速度相同
【答案】C
【解析】
【详解】A.质点的振动周期为T=4s,所以振动频率为
故A错误;
B.因为
所以在10s内质点经过的路程是
故B错误;
CD.根据简谐运动图像的对称性可知,在和两时刻,质点的位移大小相同,速度大小相同、方向相反,故C正确,D错误。
故选C。
3. 下图是交流发电机的示意图,为了清楚,图中只画出了一匝线圈。线圈的AB边连在金属滑环K上,CD边连在滑环L上;导体制成的两个电刷E、F分别压在两个滑环上,线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接,线圈按逆时针方向匀速转动依次经过如图四个位置的过程中( )
A. 经甲图所示位置时,穿过线圈的磁通量为零
B. 经乙图所示位置时,通过线圈的电流方向从A到B
C. 经丙图所示位置时,通过线圈的电流最大
D. 经丁图所示位置时,穿过线圈的磁通量的变化率最大
【答案】D
【解析】
【详解】AC.甲与丙图中,线圈在中性面位置,穿过线圈的磁通量为最大,穿过线圈的磁通量的变化率为0,通过线圈的电流是0 ,故AC错误;
BD.乙与丁图中,AB和CD边运动方向与磁感线方向垂直,切割磁感线,产生电流最大,即经丁位置时,穿过线圈的磁通量的变化率最大,根据右手定则,经乙图所示位置时,通过线圈的电流方向从B到A,故B错误,D正确。
故选D。
4. 如图所示,a、b接一输出电压恒为U的正弦交流电源,R1,R3为定值电阻,R2为滑动变阻器,变压器为理想变压器,所有电表均为理想电表。P向下缓慢滑动的过程中,下列判断正确的是( )
A. A1示数数变大 B. V1示数数变大
C. A2示数数变大 D. V2示数数变大
【答案】B
【解析】
【详解】P向下缓慢滑动的过程中,变大,负载总电阻变大,所以变小,即示数变小,两端电压变小,即示数变小。变压器匝数不变,所以也变小,即示数变小,两端电压变小,a、b两点电压不变,所以原线圈输入电压增大,所以副线圈两端电压增大,即示数增大。故ACD错误,B正确。
故选B。
5. 如图所示的圆弧轨道,A为圆心,O为最低点,OB为一光滑弦轨道,OC为一段圆弧轨道,C点很靠近O点。将小球甲、乙、丙(都可视为质点)分别从A、B、C三点同时由静止释放,最后都到达O点。如果忽略一切阻力,那么下列说法正确的是( )
A. 乙球最先到达O点,甲球最后到达O点
B. 乙、丙两球同时到达O点,甲球比乙、丙两球后到达O点
C. 乙球最先到达O点,甲球最后到达O点
D. 甲球最先到达O点,乙球最后到达O点
【答案】D
【解析】
【详解】A点,AO距离为r,加速度为g,时间
B点,设∠AOB=θ,BO距离为
s=2rcosθ
加速度为
时间
C点,简谐振动,周期
时间
很明显
t2>t3>t1
知乙球最后到,甲球最先到。故D正确,ABC错误。
故选D。
6. 运动员为了练习腰部力量,在腰部拴上轻绳然后沿着斜面下滑,运动的简化模型如图所示,倾角为37°的光滑斜面固定放置,质量为m运动员与质量为m的重物通过轻质细绳连接,细绳跨过天花板上的两个定滑轮,运动员从斜面上的某点由静止开始下滑,当运动到A点时速度大小为v0=,且此时细绳与斜面垂直,当运动到B点时,细绳与斜面的夹角为37°,已知A、B两点之间的距离为L,重力加速度为g,运动员在运动的过程中一直未离开斜面,细绳一直处于伸直状态,不计细绳与滑轮之间的摩擦,运动员与重物(均视为质点)总在同一竖直面内运动。运动员到达B点时,其速度大小为(参考数据:sin37°=0.6,cos37°=0.8)。( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】运动员从A点运动到B点,重物重力势能的增加量为
运动员的重力势能减少
所以系统总重力势能的减少量为
人与重物沿绳方向的速度相等,根据系统机械能守恒可知,系统减少的重力势能等于系统增加的动能,有
可得运动员在B点时,其速度大小为
故选A。
7. “嫦娥四号”探测器于2019年1月在月球背面成功着陆,着陆前曾绕月球飞行,某段时间可认为绕月做匀速圆周运动,圆周半径为月球半径的K倍。已知地球半径R是月球半径的P倍,地球质量是月球质量的Q倍,地球表面重力加速度大小为g。则“嫦娥四号”绕月球做圆周运动的速率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】设“嫦娥四号”、地球质量分别为和M,则“嫦娥四号”在地球表面时和绕月球做半径为月球半径的K倍的圆周运动时,分别有
,
解得
故选D。
二、多选题:本大题共3小题,共18分。
8. 如图甲所示,一个圆形线圈的匝数匝,线圈面积,线圈的电阻。线圈外接一个阻值的电阻,把线圈放入方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中,磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。则下列说法正确的是( )
A. 时电流由b经电阻R流向a B. 时线圈内产生的感应电动势为
C. 时线圈内产生的感应电动势为 D. 时电阻R两端的电压大小为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.2s~4s,磁通量变大,根据楞次定律可知,时电流由b经电阻R流向a,故A正确;
BD.根据法拉第电磁感应定律可知,时线圈内产生的感应电动势为
电阻R两端的电压大小为
故BD错误;
C.时线圈内产生的感应电动势为
故C正确;
故选AC。
9. 如图所示,图甲是一列简谐横波在t=0时刻的波形图,P点是此时处在平衡位置的一个质点。图乙是质点P的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 这列波沿x轴正方向传播 B. 这列波沿x轴负方向传播
C. 这列波的波速为2m/s D. 这列波的波速为2.5m/s
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.由图乙可知质点P在t=0时刻向y轴正方向振动,由图甲结合波形平移法可知这列波沿x轴正方向传播,故A正确,B错误;
CD.由甲图知波长
由乙图知周期
这列波的波速为
故C正确,D错误。
故选AC。
10. 如图所示,倾角为θ的斜面体顶端固定一垂直斜面的挡板,斜面体放在粗糙水平面上,上表面光滑,斜面体和挡板的质量为M,轻弹簧一端固定一个质量为m的小球,另一端固定在挡板上。将小球从弹簧处于原长处由静止释放,小球将在斜面上做简谐运动,且斜面体始终静止。下列说法正确的是( )
A. 小球做简谐运动的过程中小球的机械能守恒
B. 小球向上运动的过程中动能和弹性势能之和减小
C. 小球运动到最低点时,弹簧弹力的大小为2mgsinθ
D. 小球在振动过程中水平面对斜面体最大支持力为(M+m)g+mgsin2θ
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.小球做简谐运动的过程中小球的机械能不守恒,因为弹簧的弹力做功,但小球和弹簧组成的系统机械能守恒,故A错误;
B.小球向上运动的过程中动能和弹性势能之和减小,重力势能增大,故B正确;
C.小球运动到最低点时,弹簧弹力的大小为
根据简谐运动的对称性可得
所以
故C正确;
D.对斜面体受力分析如图所示
当小球运动到最低点时,水平面对斜面体的支持力最大,则
所以
故D正确。
故选BCD。
三、实验题:本大题共2小题,共14分。
11. 某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素。
(1)下列关于单摆实验的操作,正确的是________。
A.摆球运动过程中摆角应大于30°
B.摆球到达平衡位置时开始计时
C.摆球应选用泡沫小球
D.保证摆球在同一竖直平面内摆动
(2)正确组装单摆后在摆球自然悬垂的情况下,用毫米刻度尺量出从悬点到细线与摆球连接点的长度l′ = 0.9870m,再用游标卡尺测出摆球直径,结果如图所示,则该摆球的直径________mm。
(3)实验中,测出不同摆长l对应的周期值T,作出T2—l图像,如图所示,已知图线上A、B两点的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),可求出g = ________。
【答案】 ①. BD##DB ②. 12.0 ③.
【解析】
【详解】(1)[1]
A.摆球运动过程中摆角应小于5°,故A错误;
B.在平衡位置摆球的速度最大,计时比较准确,故B正确;
C.为了减小空气阻力的影响,摆球应选择体积小、密度大的小钢球,不能选用泡沫小球,故C错误;
D.摆球摆动过程中需要保证摆球在同一竖直平面内摆动,故D正确。
故选BD。
(2)[2]10分度游标卡尺的精确值为,由图可知该摆球的直径为
(3)[3]根据单摆的周期公式
可得
可得图像的斜率为
解得
12. 某实验小组在练习使用多用电表的实验中。
(1)用多用电表测量某元件的电阻,选用“×10”倍率的电阻挡测量,发现多用电表指针的偏转角度过小,因此需选择___________(填“×1”或“×100”)倍率的电阻挡,并需重新欧姆调零后,再次进行测量,若多用电表的指针如图甲所示,测量结果为___________Ω。
(2)实验小组最后将一量程为3V的电压表改装成可测量电阻的仪表——欧姆表。
①先用如图乙所示的电路测量该电压表的内阻,图中电源内阻可忽略不计,闭合开关S,将电阻箱的阻值调到3kΩ时,电压表恰好满偏;将电阻箱的阻值调到12kΩ时,电压表的指针恰好半偏,由以上信息可求得电压表的内阻RV=___________kΩ。
②将图乙所示的电路稍作改变,在电压表两端接上两个表笔,就改装成了一个可测量电阻的简易欧姆表,如图丙所示,为将表盘的电压刻度转换为电阻刻度,进行了如下操作:将两表笔断开,闭合开关S,调节电阻箱,使指针指在“3V”处,此处刻度应标阻值为∞;再保持电阻箱阻值不变,在两表笔间接不同阻值的已知电阻,找出对应的电压刻度,则“1V”处对应的电阻刻度为___________kΩ。
【答案】(1) ①. ×100 ②. 1200
(2) ①. 6 ②. 1
【解析】
【小问1详解】
(1)[1][2][3]多用电表指针的偏转角度过小说明指针靠近无穷处,即电阻过大,所以要换更高的挡位,因此需选择“×100”倍率的电阻挡,同时注意欧姆调零,多用电表的测量结果为
【小问2详解】
(2)①[1]由图乙所示电路图可知电源的电动势
由题意可知
解得
②[2]表笔断开时,电压表示数为,则
当接上外电阻,若电压表的示数为,电路中电流为
其中
得
四、计算题:本大题共3小题,共40分。
13. 如图所示,平行且足够长的两条光滑金属导轨,相距L=0.4 m,导轨所在平面 与水平面的夹角为30°,其电阻不计。把完全相同的两金属棒(长度均为0.4 m)ab、cd分别垂直于导轨放置,并使每棒两端都与导轨良好接触。已知两金属棒的质量均为m=0.1 kg、电阻均为R=0.2 Ω,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度为B=0.5 T,当金属棒ab在平行于导轨向上的力F作用下沿导轨向上匀速运动时,金属棒cd恰好能保持静止。(g=10 m/s 2 ),求:
(1)cd棒中的电流大小和方向;
(2)恒力F的大小;
(3)ab棒的速度大小。
【答案】(1)2.5A,方向由d到c;(2)1N;(3)5m/s
【解析】
【详解】(1)以cd棒为研究的对象,沿斜面方向,根据平衡条件
解得
I =2.5A
安培力沿斜面向上,根据左手定则,电流方向由d到c;
(2)以两棒组成的系统为研究的对象,由于金属棒ab在平行于导轨向上的力F作用下沿导轨向上匀速运动,金属棒cd恰好能保持静止,则系统处于平衡状态,受到的合力等于0,所以沿斜面的方向
F=2mgsin30°=1N
(3)棒ab沿导轨向上匀速滑动,切割磁感线产生感应电动势
E=2IR=BLv
解得金属棒的速度
v =5m/s
14. 如图,轴上方区域存在垂直纸面向里的匀强磁场,轴下方区域存在垂直轴向上的匀强电场,一个带正电的粒子从点以初速度为射入磁场,初速度方向与轴夹角为,粒子经过点后再次经过点形成闭合曲线。已知间距为,不计重力。求:
(1)粒子在匀强磁场中运动的轨道半径;
(2)电场强度与磁感应强度之比。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)在磁场中运动轨迹如图所示
由几何关系
解得
(2)在磁场中由于
在电场中做斜抛运动
联立解得
15. 如图所示,光滑水平面上有一质量M=4.0kg的平板车,车的上表面左侧AB是一段长L=2.5m的水平轨道,水平轨道右侧与竖直平面内四分之一光滑圆弧轨道BC连接,圆弧轨道与水平轨道在B点相切。一质量m=2.0kg的小物块,从轨道左端A点以速度水平向右滑上静止的平板车,第一次经过B点的速度为;当物块第二次经过B点时,平板车恰好与竖直墙壁发生碰撞,碰撞时间极短且碰撞前后瞬间平板车速度大小保持不变、方向相反。取,求:
(1)物块第一次经过B点时平板车的速度大小和物块与水平轨道间的动摩擦因数;
(2)物块第二次经过B点时的速度;
(3)物块相对水平轨道滑动的总路程s。
【答案】(1),;(2),方向水平向右;(3)
【解析】
【详解】(1)由动量守恒定律有
由能量守恒有
代入数据解得
(2)设物块第二经过点时的速度为,平板车与墙壁碰前瞬间的速度为,则由动量守恒有
由机械能守恒有
代入数据解得
速度方向水平向右;
(3)选水平向左为正方向,则平板车与墙壁碰后瞬间的速度
设此后物块与平板车的共同速度为,由动量守恒有
由能量守恒有
代入数据解得
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