2023年七月湖北黄冈（市重点校联考专用）高一第二学期期末高难综合选拔性考试用物理试卷(含答案)

机密★启用前
2023年七月湖北黄冈（市重点校联考专用）高一第二学期期末高难综合选拔性考试用试卷
物理试卷
湖北温德克英考试研究院考试协作体联盟命制
本试卷共8页，15题。全卷满分100分。考试用时75分钟 时间：7月2日 下午 2：15--3：30
★祝考试顺利★
注意事项:
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号条形码粘贴在答题卡指定位置上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在试卷上无效。
3.考试结束后，本试卷和答题卡一并交回。
4.本次考试难度较高，希望考生全力以赴把控好时间，夺得好成绩。
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1. 一般教室门上都安装一种暗锁，这种暗锁由外壳、骨架、弹簧劲度系数为、锁舌倾角、锁槽以及连杆、锁头等部件组成，如图甲所示。设锁舌的侧面与外壳和锁槽之间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力由为正压力求得。有一次放学后，当某同学准备关门时，无论用多大的力，也不能将门关上这种现象称为自锁，此刻暗锁所处的状态的俯视图如图乙所示，为锁舌与锁槽之间的接触点，弹簧由于被压缩而缩短了。下面说法正确的是( )
A. 自锁状态时的下表面所受摩擦力的方向向左
B. 锁舌受到锁槽摩擦力的方向沿侧面向上
C. 无论多大，暗锁仍然能够保持自锁状态
D. 无论用多大的力拉门，暗锁仍然能够保持自锁状态，存在其最小值。
2. 如图所示，质量为、电荷量为的电子源源不断以大小为的速度，从水平放置的平行金属板左端射入，金属板长为，两板间距为，板间加有周期为的交变电压，如图所示。已知，不计电子重力及电子间相互作用，所有电子都能穿过平行板。则电子从金属板右端射出区域的宽度为( )
A. B. C. D.
3. 利用超声波遇到物体发生反射的特性，可测定物体运动的速度，图甲中仪器和通过电缆线连接，为超声波发射与接收一体化装置，仪器提供超声波信号源，且能将接收到的超声波信号进行处理并在屏幕上显示其波形。现固定装置，并将它对准匀速行驶的小车，使其每隔固定时间发射一短促的超声波脉冲，图乙中，，为发射的超声波信号，，，为对应的反射波信号，接收的反射波滞后时间已在图中标出，其中和已知，超声波在空气中的速度为，则根据所给信息可判断小车的运动方向和速度大小为( )
A. 向右， B. 向左， C. 向右， D. 向左，
4. 在某次创新实验大赛中，一实验小组需要使用量程为的电流表和量程为的电压表主办方仅给提供一只毫安表内阻，满偏电流，定值电阻，以及的变阻箱该实验小组根据实验器材设计的电路如图所示，则( )
A. 电键掷于时，可改装成量程为的电流表，此时
B. 电键掷于时，可改装成量程为的电压表，此时
C. 电键掷于时，可改装成量程为的电流表，此时
D. 电键掷于时，可改装成量程为的电压表，此时
5. 如图所示，平行板电容器竖直放置，板上用绝缘线悬挂一带电小球，静止时，绝缘线与固定的板成角，平移板，下列说法正确的是( )
A. 闭合，板向上平移一小段距离，角不变
B. 闭合，板向左平移一小段距离，角变小
C. 断开，板向上平移一小段距离，角变小
D. 断开，板向左平移一小段距离，角变大
6. 某运输货物的装置可简化为如图所示模型，两根足够长的平行直圆棒、间距保持不变，两棒所在平面与水平面成角，现将一个质量为、截面半径为的圆柱形货物放在、上并由静止释放，已知圆柱形货物与两棒之间的动摩擦因数均为，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为，则下列关于圆柱形货物被释放后的受力和运动的说法正确的是( )
A. 圆柱形货物受到个力的作用
B. 两根圆棒对圆柱形货物的支持力大小都等于
C. 时，圆柱形货物会沿圆棒下滑
D. 时，圆柱形货物一定会沿圆棒下滑
7. 图甲是未来空间站的构思图。在空间站中设置一个如图乙绕中心轴旋转的超大型圆管作为生活区，圆管的内、外管壁平面与转轴的距离分别为、。当圆管以一定的角速度转动时，在管中相对管静止的人可看作质点便可以获得一个类似在地球表面的“重力”，以此降低因长期处于失重状态对身体健康造成的影响。已知地球质量为，地球半径为，万有引力常量为，地球自转周期为。当空间站在地球静止同步轨道上运行时，管道转动的角速度大小为( )
A. B. C. D.
二、多选题（本大题共3小题，共12.0分）
8. 荷兰“”研究所推出了年让志愿者登陆火星、建立人类聚居地的计划，年该机构将通过电视真人秀的方式招募首批名志愿者，并与年前往火星，登陆火星需经历如图所示的变轨过程，已知引力常数为，则下列说法正确的是( )
A. 飞船在轨道上运动时，运行的周期
B. 飞船在轨道Ⅰ上点的加速度大于在轨道Ⅱ上点的加速度
C. 飞船在点从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅰ，需要在点朝速度方向喷气
D. 若轨道Ⅰ贴近火星表面，已知飞船在轨道Ⅰ上运动的角速度，可以推知火星的密度
9. 如图，四个电荷量均为的点电荷分别放置于菱形的四个顶点，其坐标分别为、、和，其中轴上的两个点电荷位置固定，轴上的两个点电荷可沿轴对称移动。下列说法正确的是( )
A. 除无穷远处之外，菱形外部电场强度处处不为零
B. 当取某值时，可使得菱形内部只存在两个电场强度为零的点
C. 当时，将一带负电的试探电荷由点移至点，静电力做正功
D. 当时，将一带负电的试探电荷放置在点处，其所受到的静电力方向与轴正方向成倾斜向上
10. 如图，固定在竖直面内的光滑轨道由直线段和圆弧段组成，两段相切于点，段与水平面夹角为，段圆心为，最高点为、与的高度差等于圆弧轨道的直径。小球从点以初速度冲上轨道，能沿轨道运动恰好到达点，下列说法正确的是( )
A. 小球从到的过程中，对轨道的压力逐渐增大
B. 小球从到的过程中，重力的功率始终保持不变
C. 小球的初速度
D. 若小球初速度增大，小球有可能从点脱离轨道
第II卷（非选择题）
三、实验题（本大题共2小题，共17.0分）
11. 用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带通过打点计时器，打出一系列的点，对纸带上点迹间的距离进行测量，可验证机械能守恒定律。已知当地重力加速度为。
为了减小实验误差，对体积和形状相同的重锤，实验时应选择的材质是_________；
A.木质钢质泡沫塑料
除图中所示的装置之外，还必须使用的器材是_________；
A.直流电源、天平含砝码
B.直流电源、刻度尺
C.交流电源、天平含砝码
D.交流电源、刻度尺
如图所示，根据打出的纸带，选取纸带上的连续的五个点、、、、，通过测量并计算出点距起始点的距离为，、两点间的距离为，、两点间的距离为，若相邻两点的打点时间间隔为，重锤质量为，根据这些条件计算重锤从释放到打下点时的重力势能减少量_____________，动能增加量_____________；
某同学利用图中纸带，先分别测量出从点到、、、、、点的距离其中、点为点后连续打出的点，图中未画出，再计算打出、、、、各点时重锤下落的速度，绘制图像，如图所示，并求得图线的斜率。请说明如何根据图像验证重锤下落过程机械能是否守恒？
________________；
在一次测量中，某同学发现略大于，出现这一结果的原因可能是___________。
A.存在空气阻力和摩擦力接通电源前释放了纸带
12. 同学们在系统学习电路及其应用和电能能量守恒定律之后，突发奇想，设计一个实验就探究可以测量多个物理量。下面是某探究小组为测量一种新型材料制成的圆柱形电阻的电阻率、电源的电动势和内阻，进行了如下实验探究：
该小组用螺旋测微器在测量电阻丝直径时，选择电阻丝的不同位置进行多次测量，取其平均阻值作为电阻丝的直径。某次测量时螺旋测微器的示数如图甲所示，则该合金丝直径的测量值_________。再用游标卡尺测得其长度。
该小组用如图乙所示的电路测量该圆柱形电阻的阻值。图中电流表量程为、内阻为，定值电阻的阻值为，电阻箱的最大阻值为。
第一次探究：将置于位置，闭合，多次改变电阻箱的阻值，记下电流表的对应读数。根据实验数据，在图丙中绘制出图像。该小组根据图乙的电路和图丙的图像，求得电源电动势______，内阻_____。结果均保留位有效数字
第二次探究：将置于位置，此时电流表读数为。根据图丙中的图像可得_____结果保留位有效数字。最后可由表达式______得到该材料的电阻率用、、表示。
持续使用后，电源电动势降低、内阻变大。若该小组再次将此圆柱形电阻连入此装置，测得电路的电流，仍根据原来描绘的图丙的图像得到该电阻的测量值会_____选填“偏大”、“偏小”或“不变”。
四、计算题（本大题共3小题，共43.0分）
13. 如图所示是某游戏轨道示意图，轨道由与水平面夹角为的倾斜粗糙直轨道，光滑圆弧轨道组成，两轨道在点相切，为圆弧轨道的圆心，点为圆弧轨道的最低点。游戏时，操作者将滑块可视为质点由轨道左侧某位置水平抛出，使滑块无碰撞由进入圆弧轨道后，再由点冲上，上升高度较高者获胜。已知圆弧轨道半径，、与的夹角分别为和，滑块质量，滑块和轨道间的动摩擦因数，忽略空气阻力，重力加速度取，，，求：
若某次操作者水平抛出滑块的位置与点的高度差时，滑块恰好满求要求。求滑块到达点的速度；
满足条件时，求滑块经过点时对圆弧轨道的压力；
试找到滑块水平抛出的位置到点的水平距离与滑块由点冲出后最后到达的位置与点的距离应满足的函数关系。
14. 如图甲所示，两平行金属板、与轴垂直放置，接在电压的稳压电源上，板过原点，在板上中间处有一长度的水平狭缝。板右侧水平放置边长为的两正方形平行金属板、，两板间距，距板右端处垂直轴有一荧光屏。在轴上有一足够长离子源，可以连续释放初速度为零的正离子，已知离子源、上的狭缝和、中间线在同一水平面内。、不加电压时，荧光屏上会出现一条长的水平亮线，离子的比荷均为，不计离子的重力。
求离子穿过板狭缝时的速度大小；
在、两极板间接上电压，可在两板间形成匀强电场，求离子打在荧光屏上的偏转位移；
在、两极板间接上如图乙所示的电压离子通过电场时间内电场可视为匀强电场，若、两板间的距离可调，求离子打在荧光屏上区域面积的最大值。
如图甲所示，平台上有一轻质弹簧，其左端固定于竖直挡板上，右端与质量、可看作质点的物块相接触不粘连，段粗糙且长度等于弹簧原长。段光滑，上面有静止的小滑块、，，，滑块、之间有一段轻弹簧刚好处于原长，与轻弹簧连接，滑块未连接弹簧，两滑块离点足够远。物块开始静止于点，现对物块施加一个水平向左的外力，大小随位移变化关系如图乙所示。物块向左运动后撤去外力，此后物块向右运动到离开点时的速度为，与碰撞后粘合在一起，碰撞时间极短。滑块脱离弹簧后滑上倾角的传送带，并刚好到达传送带顶端。已知滑块与传送带之间的动摩擦因数，水平面右端处与倾斜传送带理想连接，传送带以恒定速度顺时针转动，重力加速度，，。求：物块与物块碰撞前克服摩擦力做功为多少；
滑块刚滑上传送带时的速度；
滑块滑上传送带到达顶端的过程中，滑块与传送带之间摩擦产生的热量。
答案
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.


在实验误差允许范围内，若近似等于，则认为这一过程机械能守恒

12.；
；；；；
偏大
13.解：对滑块，对到，由平抛运动可得：
解得：
滑块到达点的速度；
由到，根据动能定理可得： ，
得：
在点，由牛顿第二定律可得：
解得：
由牛顿第三定律，滑块在点对圆弧轨道的作用力，方向竖直向下；
到，由平抛运动可得：

得：
由到，动能定理可得：
得
，即
14.解：
正离子在间加速时，由动能定理得
得
正离子在间发生偏转时，由牛顿第二定律，电场力提供加速度，即
得加速度为
正离子通过板间时间为
得离子在板间偏转距离为
得
由于
离子可以通过偏转电场，由几何关系得
得离子打在荧光屏上的偏转位移为
由于、两板间的距离可调，当离子恰好能从板的边界射出，最终达到荧光屏上的位移也最大，此时偏转竖直方向速度
得最大为
此时速度偏转角和水平方向的夹角正切值为
由偏转距离
得
代入数据得
荧光屏上的偏转位移为
最大面积为

15.根据 图像可以求外力做功为
物块从开始运动到点的过程中
解得；
与碰撞，根据动量守恒定律得
解得
碰撞后，到弹簧恢复原长时
解得
；
在传送带上减速至传送带共速过程中
解得
则
与传送带之间的相对位移是
解得
与传送带共速后，继续减速滑到顶端
解得
与传送带之间的相对位移是
解得
则
摩擦产生的总热量为。
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