2022-2023学年福建省重点中学三校协作高二（下）联考物理试卷（5月）（含解析）

2022-2023学年福建省重点中学三校协作高二（下）联考物理试卷（5月）
一、单选题（本大题共5小题，共20.0分）
1. 用小球和轻弹簧组成弹簧振子，使其沿水平方向振动，振动图像如图所示，下列描述正确的是( )
A. 内，小球的速度逐渐减小，加速度逐渐增大
B. 内，弹簧的势能逐渐减小，弹簧弹力逐渐增大
C. 时，小球的动能达到最大值，弹簧的势能达到最小值
D. 时，弹簧弹力为正的最大值，小球的加速度为负的最大值
2. 交流发电机在工作时电动势为，若将发电机的转速提高一倍，其他条件不变，则电动势的表达式为( )
A. B. C. D.
3. 如图所示，质量为的小球静止在光滑的水平面上，质量为的小球以速度靠近，并与发生碰撞，碰撞前后两个小球的速度始终在同一条直线上。、两球的半径相等，且碰撞过程没有机械能损失．当、一定时，若越大，则( )
A. 碰撞过程中受到的冲量越小 B. 碰撞过程中受到的冲量越大
C. 碰撞过程中受到的冲量不变 D. 碰撞过程中受到的冲量越小
4. 如图所示，木块在水中沿竖直方向做简谐运动，运动过程中相对平衡位置的位移、运动的速度随时间变化的关系和木块受到的合力和动能随相对平衡位置的位移变化的关系图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
5. 在如图所示的电路中，变压器为理想变压器，三个定值电阻的阻值相同，变压器原副线圈的匝数比为。在、端加上交变电压，开关断开时，电流表的示数为，则下列说法正确的是( )
A. 开关断开时，变压器的输入功率为
B. 开关断开时，定值电阻的阻值均为
C. 开关断开时，原副线圈电路中电阻消耗的功率之比为
D. 开关闭合后，电流表的示数为
二、多选题（本大题共6小题，共24.0分）
6. 关于单摆做简谐运动，下列说法正确的是( )
A. 经过平衡位置时所受的合力不为零 B. 经过平衡位置时所受的回复力不为零
C. 回复力是重力和摆线拉力的合力 D. 经过平衡位置时摆线拉力最大
7. 在回路中，电容器两端的电压随时间变化的关系如图所示，则( )
A. 在时刻，电路中的电流最大 B. 在时刻，电路中的磁场能最大
C. 在时刻至，电路的电场能不断增大 D. 从时刻至，电路中的电流不断减小
8. 一单摆做受迫振动，其共振曲线如图所示，则( )
A. 此单摆的固有周期为 B. 此单摆的摆长约为
C. 若摆长减小，则单摆的固有频率减小 D. 若摆长减小，则共振曲线的峰将向右移动
9. 发电厂发电机的输出电压为，发电厂至用户的输电导线的总电阻为，通过输电导线的电流为，输电线末端的电压为，下面选项表示输电导线上损耗的功率是( )
A. B. C. D.
10. 质量为的物体以初速度开始做平抛运动，经过时间，下降的高度为，速度变为，在这段时间内物体动量变化量的大小可能是( )
A. B. C. D.
11. 质量为半径为内表面光滑的半球形容器放在光滑的水平面上，有一质量为的滑块从容器顶端无初速释放，则( )
A. 滑块与容器的总动量守恒
B. 滑块下滑过程中机械能不守恒，能到达半圆槽的右侧最高点
C. 滑块运动到最低点的速率等于
D. 向左运动的最大距离为
三、填空题（本大题共1小题，共4.0分）
12. 为了把需要传递的有用信号如图像信号、声音信号等加载到电磁波上发射出去，必须对振荡电流进行 选填“调谐”“调制”或“解调”；使声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程，叫 选填“调谐”“调制”或“解调”，也叫检波。
四、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
13. 某同学用气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图所示。

用螺旋测微器测量遮光条宽度，如图所示，并将两块宽度均为的遮光条安装到两滑块上，可知遮光条的宽度_____________。

安装好气垫导轨和光电门，接通气源后，在导轨上轻放一个滑块，给滑块一初速度，使它从轨道右端向左运动，发现滑块通过光电门的时间小于通过光电门的时间。为使导轨水平，可调节使轨道左端_____________填“升高”或“降低”一些。
用天平测得滑块、的质量均包括遮光条分别为、；调整好气垫导轨后，将滑块向左弹出，与静止的滑块发生碰撞，碰后两滑块没有粘连，与光电门相连的计时器显示的挡光时间为，与光电门相连的计时器显示的先后挡光时间为和。从实验结果可知两滑块的质量满足__________填“”“”或“”；滑块、碰撞过程中满足表达式__________________________用所测物理量的符号表示，则说明碰撞过程中动量守恒。
14. 同学们做“用单摆测量重力加速度的大小”实验。
根据实验数据作出周期平方与摆长的图像，发现图像是过坐标原点的倾斜直线，斜率为，根据单摆周期公式，可以测得当地的重力加速度________________用表示，利用图像法处理数据是为了减小_____________选填“偶然”或“系统”误差。
某同学在实验中操作不当，使得摆球在水平面内做圆锥摆运动，该同学计算出的重力加速度与真实值相比_____________选填“偏大”或“偏小”。
若同学们从摆球某一次经过最低点时开始计时并计数次，测出经过最低点次的时间为，则该单摆的振动周期为_____________。
五、计算题（本大题共2小题，共20.0分）
15. 如图所示，摆球小角度向右摆动到最低点时，恰好与一沿水平方向向左运动的黏性小球发生碰撞，并粘在一起，且摆动平面不变。已知碰撞前球摆动的最高点与最低点的高度差为，摆动的周期为，球质量是球质量的倍。碰撞前，球在最低点的速率与球速率相等。忽略空气阻力，求：
碰撞后，摆球的周期；
碰撞后，摆球的最高点与最低点的高度差。
16. 工地上工人用“打夯”的方式打桩。质量的木桩立在泥地上，木桩两旁的工人同时通过轻绳对质量的重物各施加一个拉力，从紧靠木桩顶端处由静止提起重物的过程中，每个拉力的大小恒为，与竖直方向的夹角始终保持。离开木桩顶端后工人同时停止施力，重物继续上升一段距离，接着自由下落撞击木桩后立即与木桩一起向下运动，此次木桩打进的深度。取，，。求：
工人提起重物时两拉力的合力大小；
重物刚要落到木桩顶端时的速度大小；
木桩打进泥地的过程中，受到的平均阻力大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、内，小球的位移逐渐减小，正衡位置，速度逐渐增大，加速度逐渐减小，故A错误；
B、内，小球的位移逐渐增大，正远离平衡位置，弹簧的势能逐渐增大，弹簧弹力逐渐增大，故B错误；
C、时，小球的位移为，正经过平衡位置，动能达到最大值，弹簧的势能达到最小值，故C错误；
D、时，小球的位移为正的最大值，根据知弹簧弹力为负的最大值，根据知小球的加速度为负的最大值，故D错误。
故选：。
根据小球位移的变化情况，确定小球是衡位置还是远离平衡位置，从而确定各个量的变化情况。
2.【答案】
【解析】当将其电枢的转速提高一倍时，由
由感应电动势的最大值表达式可知
感应电动势的瞬时值表达式变为
故选C。
3.【答案】
【解析】解：两球碰撞过程没有机械能损失，碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒，
以向右为正方向，由动量守恒定律得：，
由机械能守恒定律得：
解得：，
、对，由动量定理得：，负号表示方向，、一定，越大，越大，故A错误，B正确；
、碰撞过程、间的作用力为作用力与反作用力，大小相等、方向相反、作用时间相等，则碰撞过程、受到的冲量大小相等、方向相反，受到的冲量，负号表示方向，、一定，越大，越大，故CD错误。
故选：。
两球碰撞过程没有机械能损失，碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒，应用动量守恒定律求出碰撞后的速度，然后应用动量定理分析求解。
本意主要考查了碰撞过程中动量守恒定律的应用，两球碰撞过程没有机械能损失，碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒，应用动量守恒定律与机械能守恒定律求出碰撞后的速度，然后应用动量定理可以解题。
4.【答案】
【解析】
【分析】
根据木块做简谐运动的回复力的公式判断图象；由图像斜率可判断合外力的变化；根据简谐运动特点判断速度、位移随时间变化关系判断即可。
本题要注意木块做简谐运动回复力的判断，由浮力和重力的合力提供回复力。
【解答】
因为木块在水中沿竖直方向做简谐运动，故运动的速度和相对平衡位置的位移随时间变化的关系图像都应该是三角函数的波形，故A错误，B正确；
C.根据简谐运动的规律可得，，则运动过程木块受到的合力应该过二、四象限，故C错误；
D.随着的变化，合外力变化，故动能随位移的变化图像的斜率应该变化，故D错误。
5.【答案】
【解析】解：、变压器原线圈输入电压小于，变压器的输入功率小于，故A错误；
B、原线圈两端的电压为，根据，解得，故，根据，解得，故B错误；
C、副线圈电阻消耗的功率，原线圈电阻消耗的功率，故，故C错误；
D、电键断开时，结合串并联电路特点可知，，当电键闭合时，设电流表的示数为，副线圈中的电流为，副线圈两端的电压为，原线圈两端的电压为，则，解得，故D正确。
故选：
根据变压器工作原理结合电功率的计算公式分析变压器的输出功率，根据理想变压器动态分析的方法分析电流表的示数。
本题主要是考查了变压器的动态分析，解答本题的关键是知道变压器的电压之比等于匝数之比，在只有一个副线圈的情况下的电流之比等于匝数的反比；知道理想变压器的输出功率决定输入功率且相等。
6.【答案】
【解析】解：
A.单摆经过平衡位置时需要向心力，所以合力不为零，故A正确；
单摆的回复力由重力沿切线方向的分力提供，经过平衡位置时，分力为零，所以回复力为零，故B、C错误；
D.平衡位置处速度最大，由向心力方程可得
所以经过平衡位置时摆线拉力最大，故D正确。
故选AD。
7.【答案】
【解析】解：在时刻 ，电容器两端电压为，则电路中的电流最大，故A正确；
B.在时刻 ，电容器两板间电压最大，此时电路中电流为，此时电路中的磁场能最小，故B错误；
C.在时刻 至 ，电容器两板间电压减小，则电路中的电场能不断减小，故C错误；
D.从时刻 至 ，电容器两板间电压变大，则根据
可知电容器带电量不断增大，电路中的电流、线圈磁场能不断减小，故D正确。
故选AD。
8.【答案】
【解析】解：由共振曲线知，此单摆的固有频率为，固有周期为，故A错误；
B.由单摆周期公式
可得此单摆的摆长约为，故B正确；
若摆长减小，则单摆的固有周期减小，固有频率增大，共振曲线的峰将向右移动，故C错误，D正确。
故选BD。
9.【答案】
【解析】解：输电线上损失的电压为：，
输电导线损失的电功率为：
，故BCD正确，A错误；
故选：。
根据输电线中的电流，结合求出损失的功率，或根据电压损失，结合，求出输电线上的损失功率．
本题关键先求解输电线的电压损耗，然后结合求出损失功率即可正确求解．
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题考察了动量定理的应用，要理解动量定理的实质意义是解决本题的关键。
【解答】
由动量定理得，即，故B正确；
由知，，而，所以，故C、D正确。
故选BCD。
11.【答案】
【解析】解：滑块与容器系统在竖直方向合力不为零，所以滑块与容器的总动量不守恒，故A错误；
B.滑块下滑过程中，容器对滑块的支持力做功，所以滑块下滑过程中机械能不守恒，由滑块与容器系统水平方向上动量守恒，当滑块达半圆槽的右侧最高点，两物体速度都为零，动能为零，结合能量守恒可知，滑块到达半圆槽的右侧最高点可以实现，故B正确；
C.滑块与容器系统在水平方向动量守恒，滑块运动到最低点过程可得
又由能量守恒，可得
两式联立，解得
，
故C错误；
D.根据类人船模型，容器一直向左运动，滑块一直向右运动，且水平方向速度始终满足滑块的速度是容器的速度两倍关系，所以向左运动的最大距离为
故D正确。
故选BD。
12.【答案】 调制
解调

【解析】解：信息转化为电信号后，由于信号频率比较低不能直接用来发射，需要把传递的电信号“加载”到高频电磁波上，这就是调制；
从经过调制的高频电流中“取出”调制电信号，这一过程叫解调或叫检波。
13.【答案】 升高
【解析】解：螺旋测微器固定部分读数为，可动部分读数为
故螺旋测微器的读数为
滑块通过光电门的时间小于通过光电门的时间，说明滑块从右到左加速运动，为使导轨水平，可调节使轨道左端升高一些；
滑块向左运动，先通过光电门，与滑块碰撞后，滑块通过光电门，接着滑块通过光电门，说明碰撞后滑块向左运动，所以 ；
滑块、碰撞前后动量守恒，则有
又
、 、
代入可得
14.【答案】 偶然 偏大
【解析】解：根据单摆的周期公式有
整理得
结合图像可知
解得
利用图像法处理数据是为了充分利用数据，减小偶然误差；
设悬线与竖直方向夹角为 ，对圆锥摆根据牛顿第二定律有
根据几何知识有
联立解得
根据
可知该同学计算出的重力加速度与真实值相比偏大；
若同学们从摆球某一次经过最低点时开始计时并计数次，测出经过最低点次的时间为，则该单摆的振动周期为
15.【答案】解：因单摆的周期与摆球的质量无关，故碰撞后，摆球的周期仍然为；
设球质量为，球质量为，球、碰前的速率为，碰后的速率为，碰前球摆下的过程，由动能定理有
碰撞过程水平方向动量守恒，取向右为正
碰后整体由机械能守恒定律有
解得

【解析】见答案
16.【答案】解：
两根绳子对重物的合力
得
设重物被提起 时的速度为 ，之后再上升 高度后落回撞击木桩
得
另解：重物由提起到撞击木桩前的整个过程，应用动能定理可得
重物撞击木桩后与木桩获得的共同速度为 ，由动量守恒定律得
重物与木桩一起下移过程中，由动能定理得
解得

【解析】运用正交分解法求工人提起重物时两拉力的合力大小；
重物由提起到撞击木桩前的整个过程，应用动能定理可求重物刚要落到木桩顶端时的速度大小。也可以根据牛顿第二定律和运动学公式相结合求解；
研究重物撞击木桩的过程，运用动量守恒定律求出撞击后瞬间两者的共同速度。之后，对于木桩打进泥地的过程，利用动能定理求木桩受到的平均阻力大小。
解答本题时，要理清重物和木桩的运动过程，把握每个过程的物理规律，要知道重物撞击木桩的过程，遵守动量守恒定律。涉及力在空间的积累效果求作用力时，要优先考虑动能定理。
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