精品解析：山东烟台市莱州市第一中学2023-2024学年高二上学期第二次阶段检测物理试题

山东烟台市莱州市第一中学2023-2024学年高二上学期第二次阶段检测物理试题 一、单选题：本大题共10小题，共30分。 1. 在下列几种现象中，所选系统动量守恒的是（　　） A. 在光滑水平面上，运动的小车迎面撞上一静止的小车，以两车为一系统 B. 运动员将铅球从肩窝开始加速推出，以运动员和铅球为一系统 C. 从高空自由落下的重物落在静止于地面上的车厢中，以重物和车厢为一系统 D. 光滑水平面上放一斜面，斜面也光滑，一个物体沿斜面滑下，以物体和斜面为一系统 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】A．两车组成的系统受到的合外力为零，故以两车为一系统动量守恒，A正确； B．人与铅球组成的系统初动量为零，末动量不为零，运动员和铅球为一系统动量不守恒，B错误； C．重物和车厢组成的系统的末动量为零而初动量不为零，重物和车厢为一系统动量不守恒，C错误； D．在物体沿斜面下滑时，向下的动量增大，竖直方向动量不守恒，物体和斜面为一系统动量不守恒，D错误。 故选A。 2. 下列关于机械波的说法，正确的是（　　） A. 高频机械波和低频机械波相遇能发生干涉现象 B. 在干涉图样中，振动加强区域的质点的位移可能小于振动减弱区域质点的位移 C. 在相同条件下，高频机械波比低频机械波更容易发生衍射现象 D. 只有障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多时，波才能发生衍射 【答案】B 【解析】 【详解】A．两列频率相同的机械能相遇才能产生干涉，则高频机械波和低频机械波相遇不能发生干涉现象，选项A错误； B．在干涉图样中，振动加强区域的质点的振幅大于振动减弱区域质点的振幅，而振动加强区域的质点的位移可能小于振动减弱区域质点的位移，选项B正确； C．能否发生明显衍射主要是看波长是否比障碍物的尺寸大或者差不多，则在相同条件下，波速相同，高频机械波比低频机械波波长小，不容易发生衍射现象，选项C错误； D．波在任何情况下都能发生衍射，只是当障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多时，波才能发生明显的衍射，选项D错误。 故选B。 3. 2022年9月1日，问天实验舱的小机械臂首次亮相，小机械臂臂长近6米，通过关节，小机械臂可以实现类似人类手臂的运动能力。若该机械臂向太空同一方向，用同样的力，同时抛出一个100克重的钢球和一个200克重的铜球，假设力的作用时间相同，预定距离二十米，钢球和铜球哪个先抵达？那么正确的结论是（　　） A. 钢球先到达 B. 铜球先到达 C. 同时到达 D. 无法判定 【答案】A 【解析】 【详解】根据动量定理可得 机械臂的作用力相同，作用时间相同，钢球的质量小，则钢球获得较大的速度，在太空中，钢球和铜球运动的加速度相同，位移相同，所以速度大的钢球运动的时间较短。 故选A。 4. 如图是某绳波形成过程的示意图，1、2、3、4…为绳上的一系列等间距的质点，相邻两质点间距为，质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2、3、4…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端，时刻质点1开始竖直向上运动，经过质点1第一次到达最高点，质点6开始运动，此时质点1发生的位移为。下列判断正确的是（ ） A. 这列波的波长为 B. 时质点6的加速度方向向下 C. 从计时开始到时质点6随波迁移 D. 时质点20正处于平衡位置且运动方向向上 【答案】B 【解析】 【详解】A．质点1从平衡位置开始向上运动，经过第一次到达最高点，故振动周期为 振动由质点1传到质点6经过5个间隔，所用时间为，故波速为 波长为，A错误； B．质点6在时开始从平衡位置向上运动，到时恰好振动了，位于最高点。简谐运动的加速度始终指向平衡位置，此时质点6的加速度方向向下，B正确； C．波传播的是振动形式和能量，绳上各质点只在各自的平衡位置附近上下振动，不随波迁移，C错误； D．设振动传到质点20的时刻为，则 到时，质点20已振动的时间为 因此质点20位于平衡位置上方，正在向上运动，并非处于平衡位置，D错误。 故选B。 5. 共振碎石化是修补混凝土路面的一种技术手段，用来破碎的机器产生振动，破除旧的混凝土的同时要保护旧路面的地基，为实现这样的目的，破碎机器的振动应该（　　） A. 与要破碎的混凝土的振幅相同 B. 与旧路面地基的振幅相同 C. 与要破碎的混凝土的振动频率相同 D. 与旧路面地基的频率相同 【答案】C 【解析】 【详解】根据共振现象，当驱动力的频率等于物体的固有频率时物体的振幅达到最大值，所以应使破碎机器的振动与要破碎的混凝土的振动频率相同，从而损坏混凝土，而与地基频率相差较大，可以不损坏路面的地基。 故选C。 6. 质量为，带电小球在水平方向的磁场中开始下落，已知初始的下落高度为，经过时间下落到地面，达到地面时速度大小为，下列说法正确的是（ ） A. 下落过程中，洛伦兹力做负功 B. 小球到达地面时的速度 C. 下落过程中小球机械能不守恒 D. 小球下落的时间t 【答案】D 【解析】 【详解】ABC．根据题意可知，下落过程中，洛伦兹力方向始终与速度方向垂直不做功，只有重力做功，小球机械能守恒，则有 解得 故ABC错误； D．根据题意，若不受洛伦兹力，小球做自由落体运动，由可得，下落时间为 由于下落过程中受洛伦兹力作用，使小球在竖直方向上的加速度小于，则下落时间 故D正确。 故选D。 7. 如图所示，用两根轻细悬线将质量为，长为的金属棒悬挂在两处，置于匀强磁场内。当棒中通以从到的电流后，两悬线偏离竖直方向角而处于平衡状态，为了使棒平衡在该位置上，所需的磁场的磁感应强度的大小和方向正确的是（　　） A. ，竖直向下 B. ，竖直向上 C. ，平行悬线向上 D. ，平行悬线向下 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．从端截面分析，当磁场方向为竖直方向时，只有受力分析如图 这样才能受力平衡，所以竖直方向的磁场方向为竖直向上，且满足 解得 故A错误，B正确； CD．从端截面分析，当磁场方向平行悬线方向时，只有受力分析如图 分析可知，只有当磁场平行悬线向上时，才能受力平衡，即 解得 故C正确，D错误。 故选BC。 8. 已知通电长直导线在周围空间某位置产生磁场的磁感应强度大小为，其中I为电流强度，r为该位置到长直导线的距离，k为常数。如图所示，现有两根通电的长直导线分别固定在正方体abcd—efgh的两条边dh和hg上且彼此绝缘，电流方向分别由d流向h、由h流向g，hg中电流是dh中电流强度的两倍。已知c点磁感应强度大小为B，则e点的磁感应强度大小为（　　） A. 2B B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】由题可知，dh导线到c和e距离相等，则dh导线中的电流在c和e产生的磁感应强度大小均为B0，由安培定则可知，在c产生的磁感应强度的方向为bc，在e产生的磁感应强度的方向为ef，hg中电流是dh中电流强度的两倍，hg导线到c和e距离相等，则hg导线中的电流在c和e产生的磁感应强度大小均为2B0，由安培定则可知，在c产生的磁感应强度的方向为bc，在e产生的磁感应强度的方向为ea，由于c点磁感应强度大小为B，在c产生的合磁感应强度为 则e点的合磁感应强度大小为 故选D。 9. 如图，足够长的光滑细杆PQ水平固定，质量为8 kg的物块A穿在杆上，可沿杆无摩擦滑动。质量为1.98 kg的物块B通过长度为0.2 m轻质细绳竖直悬挂在A上，整个装置处于静止状态，A、B可视为质点，让质量为0.02 kg的子弹以的速度水平射入物块B（时间极短，子弹未穿出）后，重力加速度为，下列说法正确的是（　　） A. 物块B上升的高度为0.2 m B. 在子弹射入物块B的过程中，子弹和物块B构成的系统动量和机械能都守恒 C. 若将物块A固定，子弹仍以射入，物块B将摆到水平杆PQ位置 D. 若将物块A固定，子弹仍以射入，当物块B摆到最高点时速度为0.6 m/s 【答案】C 【解析】 【详解】A．子弹击中B的过程系统在水平方向动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得 mv0=（m+mB）v 解得 如果A固定，根据能量守恒可知 解得 因为A不固定，所以上升高度小于0.2m，故A错误； B．在子弹射入物块B的过程中，子弹和物块B构成的系统，合外力冲量远小于内力冲量，其动量守恒，但由于要产生内能，所以机械能不守恒，故B错误。 CD．根据以上分析可知， 将物块A固定，子弹仍以射入，物块B将摆到水平杆PQ位置，摆到最高点时速度为0，故C正确D错误。 故选C。 10. 一列简谐横波沿x轴传播，在t=0.125s时的波形如图甲所示，M、N、P、Q是介质中的四个质点，已知N、Q两质点平衡位置之间的距离为16m。如图乙所示为质点P的振动图像。下列说法正确的是（　　） A. 该波的波速为240m/s B. 该波沿x轴正方向传播 C. 质点P的平衡位置位于x=3m处 D. 从t=0.125s开始，质点Q比质点N早回到平衡位置 【答案】D 【解析】 【详解】A．设该波的波长为λ，根据三角函数知识可知，N、Q两质点平衡位置间的距离为 解得 由题图乙可知该波的周期为，所以该波的波速为 故A错误； B．由题图乙可知，t=0.125s时刻，质点P沿y轴负方向运动，此时P应位于波传播方向波形的上坡，所以该波沿x轴负方向传播，故B错误； C．由题图乙可知，在t=0.125s之后，质点P第一次位于波峰的时刻为t=0.25s，易知此波峰为t=0.125s时刻质点Q所在处的波峰传播来的，所以有 解得 故C错误； D．从t=0.125s开始，质点Q第一次回到平衡位置所经历的时间为 图甲中，质点Q左侧波形的第一个平衡位置处坐标为 该振动状态第一次传播到质点N所经历的时间为 则 即质点Q比质点N早回到平衡位置，故D正确。 故选D。 二、多选题：本大题共4小题，共12分。 11. 关于洛伦兹力的应用，下列说法正确的是（　　） A. 图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，要想粒子获得的最大动能增大，可增加电压 B. 图乙是磁流体发电机的结构示意图，可以判断出A极板是发电机的负极，B极板是发电机的正极 C. 图丙是速度选择器，带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是 D. 图丁是质谱仪的主要原理图。其中、、在磁场中偏转半径最大的是 【答案】BD 【解析】 【详解】A．图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，当粒子在磁场中的半径达到最大时，有 可得粒子的最大动能为 可知粒子获得的最大动能与所加的电压没有关系，故A错误； B．图乙是磁流体发电机的结构示意图，根据左手定则可知，带正电粒子向下偏转，带负电粒子向上偏转，故A极板是发电机的负极，B极板是发电机的正极，故B正确； C．图丙是速度选择器，根据受力平衡可得 解得 带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是，且速度方向由P到Q，故C错误； D．图丁是质谱仪的主要原理图，粒子经过加速电场时，根据动能定理可得 解得 粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力可得 解得 可知其中、、在磁场中偏转半径最大的是，故D正确。 故选BD。 12. 有两例频率相同、振动方向相同、振幅均为A、传播方向互相垂直的平面波相遇发生干涉．如图所示，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，a为波谷与波谷相遇点，b、c为波峰与波谷相遇点，d为波峰与波峰相遇点，e、g是a、d连线上的两点，其中e为连线的中点，则 A. a、d处的质点振动加强，b、c处的质点振动减弱 B. 从图示时刻经过半个周期，e处质点通过的路程为4A C. 从图示时刻经过半个周期，g处质点加速向平衡位置运动 D. 从图示时刻经过四分之一周期，d处的质点振幅恰好为零 【答案】ABC 【解析】 【详解】试题分析：根据振动加强点的定义分析哪些点是加强点，哪些点为减弱点，画出两列波的波形图判断e、g的运动；振动加强点的振幅始终为两列波振幅之和，不会改变； 振动加强点为波峰与波峰相遇点，波谷与波谷相遇点，振动减弱点，为波谷与波峰相遇点，故a、d处的质点振动加强，b、c处的质点振动减弱，A正确；这两列机械波在水平竖直方向的波形如图所示， e点在这两列波传播半个周期的过程中，都是从平衡位置到波谷，再回到平衡位置，叠加时，波谷振幅为2A，故路程为4A，B正确；由图可知经过半个周期后，g点均为由波谷向平衡位置移动，合力指向平衡位置，故合运动为加速靠近平衡位置，C正确；振动加强点的振幅始终为2A，不变，D错误． 13. 如图，在水平地面上，有两个用轻质弹簧相连的物块A和B，A质量为0.4 kg，B质量为0.8 kg，弹簧的劲度系数k=40 N/m。现将一个质量也为0.4 kg的物体C从A的正上方一定高度处由静止释放，C和A相碰后立即粘在一起，之后在竖直方向做简谐运动。在简谐运动过程中，物块B对地面的最小弹力为6 N，则（　　） A. 物块AC做简谐运动的振幅为0.2 m B. 弹簧的最大压缩量为0.4 m C. B对地面的最大压力为26 N D. 弹簧压缩量为0.15 m和0.25 m时，物块AC加速度大小相等，方向相反 【答案】CD 【解析】 【详解】A．物体B对地面的弹力最小时B受到的支持力最小，此时弹簧对B的作用力为拉力，对B 解得 x1=0.05m 平衡位置 解得 x2=0.2m 所以物块AC做简谐运动的振幅为 故A错误； B．根据对称性可知，弹簧的最大压缩量为 故B错误； C．B对地面的最大压力为 故C正确； D．根据对称性可知，平衡位置在压缩量为0.2m处，所以弹簧压缩量为0.15 m和0.25 m时，物块AC加速度大小相等，方向相反，故D正确。 故选CD。 14. 如图所示，某超市两辆相同的购物车质量均为10kg，相距L=4m沿直线排列，静置于水平地面上。为节省收纳空间，工人猛推一下第一辆车并立即松手，第一辆车运动4m后与第二辆车相碰并相互嵌套结为一体，两辆车一起运动了4m距离后恰好停靠在墙边。若购物车运动时受到的阻力恒为车重的0.25倍，重力加速度为10m/s2，则（　　） A. 两购物车在整个过程中克服阻力做功之和为200J B. 两购物车碰撞后瞬间的速度大小为4m/s C. 两购物车碰撞时的能量损失为200J D. 工人给第一辆购物车的水平冲量大小为 【答案】CD 【解析】 【详解】A．两购物车在整个过程中克服摩擦力做功之和为 故A错误； B．设两辆购物车碰撞后瞬间的速度大小为v2，两辆购物车碰撞后到停下来由动能定理得 解得 故B错误； C．设碰撞前瞬间第一辆购物车的速度大小为v1，两购物车碰撞过程系统内力远大于外力，系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得 解得 碰撞过程，由能量守恒定律得 解得碰撞过程损失的机械能 故C正确； D．设工人刚推出第一辆购物车时购物车的速度大小为v0，由动能定理得 人推出购物车过程，由动量定理得 解得工人给第一辆购物车的冲量大小 故D正确。 故选CD。 三、实验题：本大题共4小题，共24分。 15. 某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为，接电路的实物图如图所示。下列对该学生接线说法错误的是（　　） A. 滑动变阻器不起变阻作用 B. 电流表接线有错 C. 电压表量程选用不当 D. 电压表接线不妥 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A．变阻器要起到变阻作用接入电路的两根导线一条接在上面的金属杆一端，另一条接在下面的接线柱上，所以图中滑动变阻器不起变阻作用，故A正确； B．电表接入电路，选好量程后，还应注意正、负接线柱，图中电流表接法不对，故B正确； C．一节干电池的电压不超过3V，所以电压表量程选用得当，故C错误； D．在实验中电压表不应并联在电源两端，因为电键断开后，电压表仍有读数，故D正确。本题选择不正确的。 故选C。 16. 某小组利用实验室的电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。 （1）要求尽量减小干电池内电阻的实验误差，应选择__________(选填“甲”、“乙”)电路图。 （2）该组同学记录了若干组数据，并将对应点标在图中的坐标纸上，请在图中画出图线_________。 （3）利用图像求得干电池的电动势__________（结果保留三位有效数字)，内电阻__________（保留两位有效数字)。 （4）在上述实验过程中存在系统误差，以下关于电动势和内阻的测量值、与真实值、之间的比较，正确的是          。 A. ， B. ， C. ， D. ， 【答案】（1）甲 （2） （3） ①. ②. （4）C 【解析】 【小问1详解】 干电池的内电阻较小，若采用乙电路，电流表的分压会使内电阻的测量值明显偏大。采用甲电路时，电压表内阻远大于干电池的内电阻，电压表分流引起的误差较小，故应选择甲电路。 【小问2详解】 根据描出的各点作一条直线，使尽可能多的点落在直线上，其余点大致均匀地分布在直线两侧。所作直线大致经过和，图线如答案图所示。 【小问3详解】 [1]根据闭合电路欧姆定律，有 由此可知，图线的纵截距表示电动势，读得 [2]图线斜率的绝对值表示内电阻，则 【小问4详解】 甲电路中，由于电压表的分流，电流表测得的电流小于通过干电池的实际电流。当电流表示数为零时，电压表中仍有电流，干电池仍存在内电压，因此测量图线的纵截距小于真实电动势，即 当路端电压为零时，电压表中的电流也为零，电流表示数等于通过干电池的实际电流，因此测量图线与真实图线的横截距相同。 两条图线的横截距相同，而测量图线的纵截距较小，所以测量图线斜率的绝对值较小，即 故选C。 17. 利用“类牛顿摆”验证碰撞过程中的动量守恒定律。 实验器材：两个半径相同的球1和球2，细线若干，坐标纸，刻度尺。 实验步骤： （1）测量小球1、2的质量分别为m1、m2，将小球各用两细线悬挂于水平支架上，各悬点位于同一水平面，如图甲； （2）将坐标纸竖直固定在一个水平支架上，使坐标纸与小球运动平面平行且尽量靠近。坐标纸每一小格是边长为2mm的正方形。将小球1拉至某一位置A，由静止释放，垂直坐标纸方向用手机高速连拍； （3）分析连拍照片得出，球1从A点由静止释放，在最低点与球2发生水平方向的正碰，球1反弹后到达最高位置为B，球2向左摆动的最高位置为C，如图乙。已知重力加速度为g=10m/s2，碰前球1的速度大小为_____________ ，碰后球2的速度大小为________________（结果保留两位有效数字）。若m1、m2满足关系式___________，则球1和球2在碰撞过程中动量守恒。 【答案】 ①. 0.60m/s ②. 0.40m/s ③. 【解析】 【详解】（3）[1]由题意得，从A位置到最低点的高度差为 由机械能守恒定律可得 解得碰撞前球1的速度 [2]碰撞后球2上升高度为 由机械能守恒定律可得 解得碰后球2的速度大小为 [3]又因为，碰后球1的速度为 若碰撞前后动量守恒，则有 即 整理可得m1、m2满足关系式 18. 在如图甲“用单摆测量重力加速度”的实验中： （1）如乙图，用螺旋测微器测出摆球的直径为__________； （2）某同学通过多次实验得出数据画出摆长和周期的平方的图像，如图丙，请根据图像求出重力加速度的值__________（已知，结果保留三位有效数字）； （3）若该同学测得的重力加速度值偏大，其原因可能是          。 A. 单摆的悬点未固定紧，摆动中出现松动，使摆线增长了 B. 把50次摆动的时间误记为49次摆动的时间 C. 开始计时，秒表过早按下 D. 测摆线长时摆线拉得过紧 【答案】（1） （2） （3）D 【解析】 【小问1详解】 螺旋测微器的固定刻度读数为，可动刻度读数为 故摆球的直径为 【小问2详解】 由单摆周期公式，有 整理得 因此，图像的斜率为 由图像可得 解得 【小问3详解】 A．由单摆周期公式可得 单摆的悬点未固定紧，摆动中出现松动，使实际摆长增大，周期增大，而计算时仍使用原测得的摆长，导致重力加速度的测量值偏小，A错误； B．把50次摆动的时间误记为49次摆动的时间，计算周期时用总时间除以49，使周期的测量值偏大，由可知，重力加速度的测量值偏小，B错误； C．开始计时时，秒表过早按下，使所测总时间偏大，周期的测量值偏大，导致重力加速度的测量值偏小，C错误； D．测摆线长时摆线拉得过紧，使摆长的测量值偏大，由可知，重力加速度的测量值偏大，D正确。 故选D。 四、计算题：本大题共4小题，共34分。 19. 2021年5月22日2时4分，青海省果洛市冯多县发生了7.4级地震，该次地震是继汶川大地震之后发生的震级最高的一次地震。已知地震波中既有横波又有纵波。如图为一列沿x轴传播的简谐横波相距△x=21m的P、Q两质点的振动图像。 （1）若这列波由P向Q传播，请作出t=0时刻P、Q两点间的最简波形； （2）求该波的波速。 【答案】（1）见解析；（2） 【解析】 【详解】（1）由图可知，该横波的周期 若这列波由P向Q传播，由图可知，P点的振动比Q点提前，所以波长 由图可知，t=0时刻Q点在平衡位置，P点在负的最大位移处；则t=0时刻P、Q两点间的最简波形如下图所示 （2）该波的波速为 20. 我们知道空气具有巨大的能量，有时我们会用空气为我们服务，有时候像台风我们也要防止其带来的巨大伤害。 （1）在神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。返回舱降落到距地面1m的高度时，飞船配备的四台反推发动机启动，该返回舱的速度在0.2s内由8m/s降到2m/s的安全速度。已知返回舱的总质量为3×103kg，重力加速度g取10m/s2，则每台反推发动机的平均推力约为多少？ （2）某高层建筑顶部一广告牌的面积，台风最大风速为20m/s，已知空气密度，假设空气吹到广告牌上后速度瞬间减为零，则该广告牌受到的最大风力为多大。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）该返回舱的速度在0.2s内由8m/s降到2m/s的安全速度过程中，设每台反推发动机的平均推力为F，以竖直向上为正方向，根据动量定理 代入数据解得 （2）在极短时间内，对空气，根据动量定理 解得 21. 如图所示，两平行金属导轨的距离m，金属导轨所在的平面与水平面夹角，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度T、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻Ω的直流电源。现把一个质量kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止，导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻Ω。金属导轨的其它电阻不计，g取10m/s，已知，。求： （1）导体棒受到的摩擦力的大小和方向； （2）若磁感应强度的方向不变而大小可以变化，要使导体棒能静止，求磁感应强度B的取值范围。 【答案】（1）；方向沿斜面向下；（2） 【解析】 【详解】（1）由闭合电路欧姆定律可得 导体棒所受安培力大小  由平衡条件得  解得 方向沿斜面向下。 （2）根据第一问分析可知，当 时，导体杆不上滑。当摩擦力向上达到最大时，导体杆刚好不下滑，有 解得 故磁感应强度的大小范围是 22. 如图所示，真空区域内有一宽度为d、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里。AB、CD为磁场的边界。O是AB上一粒子源，某时刻从O点沿各个方向射入大量速度大小相等、方向与磁场垂直、质量为m、电荷量为q的正粒子（重力不计）。已知沿着与AB夹角θ=30°方向入射的粒子刚好垂直于CD边界射出磁场。求： （1）粒子在磁场中做圆周运动的半径； （2）粒子在磁场中做圆周运动的速度大小； （3）粒子在磁场中运动的最长时间。 【答案】（1） ；（2） ；（3） 【解析】 【分析】本题考查旋转圆模型，考查带电粒子在有界匀强磁场中运动的临界极值问题，考查科学思维。 【详解】（1）沿着与AB夹角θ=30°方向入射的粒子刚好垂直于CD边界射出磁场，轨迹如图，由几何关系可得粒子做圆周运动的半径为 由粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则 解得 故所以粒子的半径都相同，为 。 （2）由 得粒子的速度为 （3）当粒子轨迹与CD边相切时，轨迹圆的圆心角最大，如图，粒子在磁场中运动时间最长，由几何关系得 代入数据 即，粒子做圆周运动的周期 粒子在磁场中运动的时间 代入数据得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 山东烟台市莱州市第一中学2023-2024学年高二上学期第二次阶段检测物理试题 一、单选题：本大题共10小题，共30分。 1. 在下列几种现象中，所选系统动量守恒的是（　　） A. 在光滑水平面上，运动的小车迎面撞上一静止的小车，以两车为一系统 B. 运动员将铅球从肩窝开始加速推出，以运动员和铅球为一系统 C. 从高空自由落下的重物落在静止于地面上的车厢中，以重物和车厢为一系统 D. 光滑水平面上放一斜面，斜面也光滑，一个物体沿斜面滑下，以物体和斜面为一系统 2. 下列关于机械波的说法，正确的是（　　） A. 高频机械波和低频机械波相遇能发生干涉现象 B. 在干涉图样中，振动加强区域的质点的位移可能小于振动减弱区域质点的位移 C. 在相同条件下，高频机械波比低频机械波更容易发生衍射现象 D. 只有障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多时，波才能发生衍射 3. 2022年9月1日，问天实验舱的小机械臂首次亮相，小机械臂臂长近6米，通过关节，小机械臂可以实现类似人类手臂的运动能力。若该机械臂向太空同一方向，用同样的力，同时抛出一个100克重的钢球和一个200克重的铜球，假设力的作用时间相同，预定距离二十米，钢球和铜球哪个先抵达？那么正确的结论是（　　） A. 钢球先到达 B. 铜球先到达 C. 同时到达 D. 无法判定 4. 如图是某绳波形成过程的示意图，1、2、3、4…为绳上的一系列等间距的质点，相邻两质点间距为，质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2、3、4…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端，时刻质点1开始竖直向上运动，经过质点1第一次到达最高点，质点6开始运动，此时质点1发生的位移为。下列判断正确的是（ ） A. 这列波的波长为 B. 时质点6的加速度方向向下 C. 从计时开始到时质点6随波迁移 D. 时质点20正处于平衡位置且运动方向向上 5. 共振碎石化是修补混凝土路面的一种技术手段，用来破碎的机器产生振动，破除旧的混凝土的同时要保护旧路面的地基，为实现这样的目的，破碎机器的振动应该（　　） A. 与要破碎的混凝土的振幅相同 B. 与旧路面地基的振幅相同 C. 与要破碎的混凝土的振动频率相同 D. 与旧路面地基的频率相同 6. 质量为，带电小球在水平方向的磁场中开始下落，已知初始的下落高度为，经过时间下落到地面，达到地面时速度大小为，下列说法正确的是（ ） A. 下落过程中，洛伦兹力做负功 B. 小球到达地面时的速度 C. 下落过程中小球机械能不守恒 D. 小球下落的时间t 7. 如图所示，用两根轻细悬线将质量为，长为的金属棒悬挂在两处，置于匀强磁场内。当棒中通以从到的电流后，两悬线偏离竖直方向角而处于平衡状态，为了使棒平衡在该位置上，所需的磁场的磁感应强度的大小和方向正确的是（　　） A. ，竖直向下 B. ，竖直向上 C. ，平行悬线向上 D. ，平行悬线向下 8. 已知通电长直导线在周围空间某位置产生磁场的磁感应强度大小为，其中I为电流强度，r为该位置到长直导线的距离，k为常数。如图所示，现有两根通电的长直导线分别固定在正方体abcd—efgh的两条边dh和hg上且彼此绝缘，电流方向分别由d流向h、由h流向g，hg中电流是dh中电流强度的两倍。已知c点磁感应强度大小为B，则e点的磁感应强度大小为（　　） A. 2B B. C. D. 9. 如图，足够长的光滑细杆PQ水平固定，质量为8 kg的物块A穿在杆上，可沿杆无摩擦滑动。质量为1.98 kg的物块B通过长度为0.2 m轻质细绳竖直悬挂在A上，整个装置处于静止状态，A、B可视为质点，让质量为0.02 kg的子弹以的速度水平射入物块B（时间极短，子弹未穿出）后，重力加速度为，下列说法正确的是（　　） A. 物块B上升的高度为0.2 m B. 在子弹射入物块B的过程中，子弹和物块B构成的系统动量和机械能都守恒 C. 若将物块A固定，子弹仍以射入，物块B将摆到水平杆PQ位置 D. 若将物块A固定，子弹仍以射入，当物块B摆到最高点时速度为0.6 m/s 10. 一列简谐横波沿x轴传播，在t=0.125s时的波形如图甲所示，M、N、P、Q是介质中的四个质点，已知N、Q两质点平衡位置之间的距离为16m。如图乙所示为质点P的振动图像。下列说法正确的是（　　） A. 该波的波速为240m/s B. 该波沿x轴正方向传播 C. 质点P的平衡位置位于x=3m处 D. 从t=0.125s开始，质点Q比质点N早回到平衡位置 二、多选题：本大题共4小题，共12分。 11. 关于洛伦兹力的应用，下列说法正确的是（　　） A. 图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，要想粒子获得的最大动能增大，可增加电压 B. 图乙是磁流体发电机的结构示意图，可以判断出A极板是发电机的负极，B极板是发电机的正极 C. 图丙是速度选择器，带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是 D. 图丁是质谱仪的主要原理图。其中、、在磁场中偏转半径最大的是 12. 有两例频率相同、振动方向相同、振幅均为A、传播方向互相垂直的平面波相遇发生干涉．如图所示，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，a为波谷与波谷相遇点，b、c为波峰与波谷相遇点，d为波峰与波峰相遇点，e、g是a、d连线上的两点，其中e为连线的中点，则 A. a、d处的质点振动加强，b、c处的质点振动减弱 B. 从图示时刻经过半个周期，e处质点通过的路程为4A C. 从图示时刻经过半个周期，g处质点加速向平衡位置运动 D. 从图示时刻经过四分之一周期，d处的质点振幅恰好为零 13. 如图，在水平地面上，有两个用轻质弹簧相连的物块A和B，A质量为0.4 kg，B质量为0.8 kg，弹簧的劲度系数k=40 N/m。现将一个质量也为0.4 kg的物体C从A的正上方一定高度处由静止释放，C和A相碰后立即粘在一起，之后在竖直方向做简谐运动。在简谐运动过程中，物块B对地面的最小弹力为6 N，则（　　） A. 物块AC做简谐运动的振幅为0.2 m B. 弹簧的最大压缩量为0.4 m C. B对地面的最大压力为26 N D. 弹簧压缩量为0.15 m和0.25 m时，物块AC加速度大小相等，方向相反 14. 如图所示，某超市两辆相同的购物车质量均为10kg，相距L=4m沿直线排列，静置于水平地面上。为节省收纳空间，工人猛推一下第一辆车并立即松手，第一辆车运动4m后与第二辆车相碰并相互嵌套结为一体，两辆车一起运动了4m距离后恰好停靠在墙边。若购物车运动时受到的阻力恒为车重的0.25倍，重力加速度为10m/s2，则（　　） A. 两购物车在整个过程中克服阻力做功之和为200J B. 两购物车碰撞后瞬间的速度大小为4m/s C. 两购物车碰撞时的能量损失为200J D. 工人给第一辆购物车的水平冲量大小为 三、实验题：本大题共4小题，共24分。 15. 某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为，接电路的实物图如图所示。下列对该学生接线说法错误的是（　　） A. 滑动变阻器不起变阻作用 B. 电流表接线有错 C. 电压表量程选用不当 D. 电压表接线不妥 16. 某小组利用实验室的电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。 （1）要求尽量减小干电池内电阻的实验误差，应选择__________(选填“甲”、“乙”)电路图。 （2）该组同学记录了若干组数据，并将对应点标在图中的坐标纸上，请在图中画出图线_________。 （3）利用图像求得干电池的电动势__________（结果保留三位有效数字)，内电阻__________（保留两位有效数字)。 （4）在上述实验过程中存在系统误差，以下关于电动势和内阻的测量值、与真实值、之间的比较，正确的是          。 A. ， B. ， C. ， D. ， 17. 利用“类牛顿摆”验证碰撞过程中的动量守恒定律。 实验器材：两个半径相同的球1和球2，细线若干，坐标纸，刻度尺。 实验步骤： （1）测量小球1、2的质量分别为m1、m2，将小球各用两细线悬挂于水平支架上，各悬点位于同一水平面，如图甲； （2）将坐标纸竖直固定在一个水平支架上，使坐标纸与小球运动平面平行且尽量靠近。坐标纸每一小格是边长为2mm的正方形。将小球1拉至某一位置A，由静止释放，垂直坐标纸方向用手机高速连拍； （3）分析连拍照片得出，球1从A点由静止释放，在最低点与球2发生水平方向的正碰，球1反弹后到达最高位置为B，球2向左摆动的最高位置为C，如图乙。已知重力加速度为g=10m/s2，碰前球1的速度大小为_____________ ，碰后球2的速度大小为________________（结果保留两位有效数字）。若m1、m2满足关系式___________，则球1和球2在碰撞过程中动量守恒。 18. 在如图甲“用单摆测量重力加速度”的实验中： （1）如乙图，用螺旋测微器测出摆球的直径为__________； （2）某同学通过多次实验得出数据画出摆长和周期的平方的图像，如图丙，请根据图像求出重力加速度的值__________（已知，结果保留三位有效数字）； （3）若该同学测得的重力加速度值偏大，其原因可能是          。 A. 单摆的悬点未固定紧，摆动中出现松动，使摆线增长了 B. 把50次摆动的时间误记为49次摆动的时间 C. 开始计时，秒表过早按下 D. 测摆线长时摆线拉得过紧 四、计算题：本大题共4小题，共34分。 19. 2021年5月22日2时4分，青海省果洛市冯多县发生了7.4级地震，该次地震是继汶川大地震之后发生的震级最高的一次地震。已知地震波中既有横波又有纵波。如图为一列沿x轴传播的简谐横波相距△x=21m的P、Q两质点的振动图像。 （1）若这列波由P向Q传播，请作出t=0时刻P、Q两点间的最简波形； （2）求该波的波速。 20. 我们知道空气具有巨大的能量，有时我们会用空气为我们服务，有时候像台风我们也要防止其带来的巨大伤害。 （1）在神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。返回舱降落到距地面1m的高度时，飞船配备的四台反推发动机启动，该返回舱的速度在0.2s内由8m/s降到2m/s的安全速度。已知返回舱的总质量为3×103kg，重力加速度g取10m/s2，则每台反推发动机的平均推力约为多少？ （2）某高层建筑顶部一广告牌的面积，台风最大风速为20m/s，已知空气密度，假设空气吹到广告牌上后速度瞬间减为零，则该广告牌受到的最大风力为多大。 21. 如图所示，两平行金属导轨的距离m，金属导轨所在的平面与水平面夹角，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度T、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻Ω的直流电源。现把一个质量kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止，导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻Ω。金属导轨的其它电阻不计，g取10m/s，已知，。求： （1）导体棒受到的摩擦力的大小和方向； （2）若磁感应强度的方向不变而大小可以变化，要使导体棒能静止，求磁感应强度B的取值范围。 22. 如图所示，真空区域内有一宽度为d、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里。AB、CD为磁场的边界。O是AB上一粒子源，某时刻从O点沿各个方向射入大量速度大小相等、方向与磁场垂直、质量为m、电荷量为q的正粒子（重力不计）。已知沿着与AB夹角θ=30°方向入射的粒子刚好垂直于CD边界射出磁场。求： （1）粒子在磁场中做圆周运动的半径； （2）粒子在磁场中做圆周运动的速度大小； （3）粒子在磁场中运动的最长时间。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $