江西省宜春市五校2023-2024学年高二上学期第三次联考物理试题（直升班）（含答案）

宜春市五校2023-2024学年高二上学期第三次联考
直升班物理试卷
考试范围：必修三、选必一、二 总分：100分 时长：75分钟
一、选择题：本题共 10 小题，第1~2万题只有一项符合题目要求，每小题4分。第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。共计 46 分。
1. 许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，下列说法正确的是（　　）
A． 卡文迪什最早通过油滴实验比较准确地测出电子的电荷量
B．“点电荷”、“电场强度”概念的提出应用了等效替代的方法
C． 密立根用扭秤实验测出了静电力常量k的值
D． 库仑研究电荷间的作用力与距离、电荷量的关系应用了控制变量法
2. 如图1所示，弹簧振子以点O为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。取向右为正方向， 振子的位移x随时间t的变化关系如图2所示，下列说法正确的是（　　）
A． t=0 时， 振子经过 O 点向左运动
B． t=0.5s时， 振子在 O 点右侧 5cm处
C． t=1.5s 和 t=2.5s时， 振子的速度方向相反
D． t=10s时， 振子的加速度等于零
3. 两根完全相同且互相平行的长直导线M、N置于水平面上，导线中通有大小相等、方向相同的电流，垂直于导线的横截面如图所示，M、N在O点产生的磁感应强度大小均为B，△MON为等边三角形，则O点的磁感应强度大小为（　　）
A. B. C. D.
4. 如图所示， 楔形玻璃的横截面AOB的顶角为45°， OA边上的点光源S到顶点O的距离为L， 光在玻
璃中的折射率为 光线射向 OB边，不考虑多次反射， OB边上有光射出部分的长度为（　　）
A． B． C． D．
5. 如图所示，边长为a电阻为R的正方形导体框水平放置， 磁感应强度为B的匀强磁场与水平面成角斜向下，导体框可分别绕 mn 和 ef轴以相同角速度ω匀速转动。下列说法正确的是（　　）
A．从图示位置导体框绕ef轴顺时针转过 90°与绕mn轴转过 90°导体框的磁通量变化量相同
B． 从图示位置导体框绕ef轴顺时针转过90°比绕 mn 轴转过90°导体框的磁通量变化量小
C． 导体框绕 ef轴转动比绕 mn轴转动时导体框的发热功率大
D． 导体框绕ef轴转动与绕 mn轴转动时导体框的发热功率一样大
6. 如图甲所示，在竖直方向分布均匀的磁场中水平放置一个金属圆环， 圆环所围面积为，圆环电阻为0.2Ω。在第ls内圆环中的感应电流I从上往下看为顺时针方向。磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示（其中在4~5s的时间段呈直线）。则（　　）
A． 在0~5s时间段， 圆环最大发热功率为
B． 在0~5s时间段感应电流沿顺时针方向。
C． 在0~5s时间段， 感应电流先减小后增大再减小
D． 在0~2s时间段， 通过圆环横截面的电荷量为
7.一根长度为L、质量为m、粗细可忽略的导体棒A紧靠在一个足够长的绝缘半圆柱体底端静止，半圆柱体固定在水平面上，导体棒A与半圆柱体表面间的动摩擦因数为μ， 其截面如图所示。空间中加有沿半圆柱体半径向内的辐向磁场，半圆柱体表面处磁感应强度大小相等且均为B，在导体棒A 中通入方向垂直纸面向外的变化电流，使导体棒A沿半圆柱体从底端缓慢向上滑动， 导体棒A 与圆心的连线与水平方向的夹角为θ， 在导体棒A从底端运动到顶端的过程中，下列说法正确的是（　　）
A． θ=45°时， 导体棒 A所受的摩擦力最大
B． tanθ=μ时， 导体棒 A 所受的安培力最大
C． 导体棒 A 所受重力与支持力的合力大小不变
D． 导体棒 A所受重力和安培力的合力与安培力方向的夹角变大
8. 如图所示， 光滑绝缘弧面 AB 固定在竖直支架ABC上， BC边水平， B为切点， 圆弧半径为R， 圆弧对应的圆心角为60°，空间存在着水平方向匀强电场，场强大小为E， 点电荷+Q固定在圆弧圆心处， 一个质量为m，带电量为-q的小球恰好可以静止在圆弧AB的中点D， 现在将该带电小球从A点由静止释放，则（　　）
A． 匀强电场的方向水平向左，
B． 匀强电场的方向水平向左，
C． 小球运动到 B 点时速度
D． 小球运动到 D 点时速度最大
9. 某仓库使用交变电压 内阻R=0.25Ω的电动机运送货物。如图所示，配重和电动机连接小车的缆绳均平行于斜坡，装满货物的小车以速度v=2m/s沿斜坡匀速上行，此时电动机电流Ⅰ=40A，关闭电动机后，小车继续沿斜坡上行路程L到达卸货点，此时速度恰好为零。已知小车质量 车上货物质量 配重质量 斜面倾角θ=30°，重力加速度大小g取 小车运动时受到的摩擦阻力与车及车上货物总重力成正比，比例系数为k， 配重始终未接触地面， 不计滑轮摩擦、电动机自身机械摩擦损耗及缆绳质量，则（　　）
A． 比例系数 k=0.2 B． 比例系数 k=0.1
C． 上行路程 D． 上行路程
10. 如图所示，相距为l的平行光滑导轨ABCD和MNPQ两侧倾斜、中间水平，且电阻不计， 在导轨的两端分别连有电阻 R1和 R2， 且电阻 左侧倾角为θ，在ABNM区域内存在垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为 B0， 水平部分虚线ef和gi之间的矩形区域内， 有竖直向上的匀强磁场， 磁感应强度也为B0。一质量为m、电阻为r、长度也为l的金属导体棒，从距水平轨道h高处由静止释放，滑到底端时的速度为 v0， 第一次穿过 efig磁场区域时速度变为 已知导轨和金属棒始终接触良好，倾斜部分轨道和水平部分平滑连接， 则下列说法正确的有（　　）
A． 导体棒从静止开始下滑到底端 BN过程中，电阻 R1上产生的热量为
B． 导体棒第一次通过水平区域磁场过程中通过导体棒的电荷量为
C． 虚线ef和gi之间的距离
D． 导体棒最终停在水平磁场正中间
二、实验题：共两题8小空， 每空2分，共计16分。
11. 用如图甲所示的“碰撞实验器”可验证两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量守恒定律。图甲中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影。实验时，先让质量为m1的小球A多次从斜轨上位置G 点由静止释放，找到其落点的平均位置P，测量平抛射程OP。然后，把质量为m2的小球B静置于轨道末端的水平部分，再将小球A 从斜轨上位置G 由静止释放，与小球B碰撞， 如此重复多次， M、N为两球碰后的平均落点， 重力加速度为 g， 回答下列问题：
（1）为了保证两小球发生对心正碰，两小球的半径 （填“需相等”或“不需相等”），本实验 测量平抛运动的高度和时间（填“不需要”或“需要”）。
（2）若实验中得出的落点情况如图乙所示，假设碰撞过程中动量守恒， 则入射小球A的质量m1与被碰小球B的质量m2之比为 。
（3）若两球发生弹性碰撞，其表达式可表示为 （只用OM、OP、ON表示）。
12. 甲、乙两个实验小组利用传感器研究电池组电动势和内阻及负载功率问题，已知两小组所选用的定值电阻阻值相同，均为
（1）甲小组利用电压传感器（相当于理想电压表） 和电阻箱，实验电路图如图甲所示， 改变电阻箱接入电路的阻值， 获得多组电压U与电阻R的值， 根据 在坐标纸上描出的 P—R图像如图乙所示，发现当R=1.5Ω时，电阻箱的功率P达到最大值1.5W。可求出甲小组电池组电动势E1= V，内阻r1= Ω； （结果均保留两位有效数字）
（2）乙小组利用电压传感器（相当于理想电压表）、电流传感器（相当于理想电流表） 和滑动变阻器，实验电路图如图丙所示，移动滑动变阻器滑片， 获得多组电压U与电流I的值， 根据P=UI，利用作图软件生成的P-U图像如图丁所示，发现当U=1.4V时， 滑动变阻器的功率P达到最大值1.0W，可求出乙小组电池组电动势E2= V，内阻 r2= Ω 。（结果均保留两位有效数字）
三、解答题：13题 10分，14题 12分， 15题 16分， 共计38分
13.如图所示一质量为 m=2kg，带电荷量为q=+1.5C 的小球从距地面高 h=1.6m处以一定初速度水平抛出，在距抛出点水平距离 l=1m处，有一根管口比小球直径略大的竖直细管， 管上口距地面 为使小球能无碰撞地通过管子，可在管子上方的整个区域里加一个场强方向水平向左的匀强电场，已知重力加速度求：
（1） 小球的初速度 v0；
（2） 电场强度E 的大小（保留 3 位有效数字） 。
14. 如图甲所示， 物块A、B的质量分别是 和 用轻质弹簧拴接，放在光滑的水平地面上，物块 B 右侧与竖直墙壁相接触，另有一物块C 从 t=0 时以一定速度向右运动，在 时与物块A 相碰，并立即与A粘在一起不再分开， 物块C的v-t图像如图乙所示。求：
（1） 物块C 的质量 mc；
（2） 4~12s 内墙壁对物块 B 的冲量I；
（3） 物体B离开墙壁后的运动过程中弹簧具有的最大弹性势能
15. 如图所示，截面半径为l的圆柱形空腔位于三维坐标系Oxyz中，分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域。 的Ⅰ区域内有沿y轴正方向的匀强磁场 的Ⅱ区域内有沿y轴正方向的匀强电场E；Ⅲ区域内同时存在沿z轴正方向的匀强电场和匀强磁场 B2。现有一带电粒子从点P（l，0，0），以大小为v0的速度垂直磁场进入Ⅰ 区域， 经点 沿着z轴进入Ⅱ区域，然后经过点 进入Ⅲ区域，粒子恰好未从圆柱腔的侧面射出， 最终从右边界上点 （z为未知量）离开区域Ⅲ。已知粒子的质量为m， 电荷量为+q， 不计粒子重力， 则
（1） 求出Ⅱ区域电场强度E 大小；
（2） 求出 Ⅰ 区域磁场强度 B1的大小；
（3） Ⅲ区城的磁感应强度 B2的大小。
宜春市五校2023-2024学年高二上学期第三次联考
直升班物理答案
一、选择题：本题共10 小题，第1~2局有一项符合题目要求，每小题4分。第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。共计 46分。
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D D A C C A B AD BD BCD
7. B
【详解】A． 根据左手定则确定安培力的方向，导体棒在上升至某位置时的受力分析如图所示：
根据平衡条件可知导体棒A所受支持力
导体棒 A 所受摩擦力 f =μmg sinθ
导体棒A 沿粗糙的圆柱体从底端缓慢向上滑动，在到达顶端前的过程中， θ增大， FN增大，f增大， 故 A 错误；
B． 导体棒 A 所受的安培力
其中
θ在0~90°范围内增大，可知安培力先增大后减小， 当θ+φ=90°时，导体棒A所受的安培力最大， 此时sinφ=cosθ， 解得tanθ=μ
C． 重力与支持力的合力大小为mg cosθ， 随θ增大而减小， 故C 错误；
D． 令支持力和滑动摩擦力的合力方向与摩擦力的方向夹角为β，则有
可知支持力和摩擦力的合力方向与摩擦力的方向夹角始终不变，由于支持力、摩擦力、重力与安培力四个力的合力为零，则重力、安培力的合力与支持力、摩擦力的合力等大反向，摩擦力与安培力位于同一直线上，则重力和安培力的合力方向与安培力的方向的夹角始终不变，故 D 错误。
9.
设电动机的牵引绳张力为T1， 电动机连接小车的缆绳匀速上行， 由能量守恒定律有
解得
对小车匀速有
联立各式解得k=0.1
关闭发动机后小车和配重一起做匀减速直线运动，设加速度为a，对系统由牛顿第二定律有
根据运动学规律有
联立代入数据解得
二、实验题：共两题8小空， 每空2分，共计16分。
11、 需相等 不需要 4： 1 OP+OM=ON
12、 3.0 0.50 2.8 0.96
【详解】
（2） 乙小组实验， 滑动变阻器的功率为
P 与 U 是二次函数关系， 可知当 时
P 有最大值
最大功率 得
二、
13、【答案】（1） 5m/s；（2） 16.7V/m
【详解】（1）竖直方向做自由落体运动
2分
水平方向做匀减速直线运动 1分
得 v0=5m/s 2 分
（2）水平方向做匀加速直线运动 2分
又根据牛顿第二定律qE =ma1分
得E≈16.7V/m 2 分
14、1.（1） 2kg；（2） 36N·S； （3） 9J
【详解】（1） 由题图乙知， C 与 A 碰前速度为v =9m/s，碰后速度为 C 与A 碰撞过程动量守恒， 则有
2 分
解得物块 C 的质量为
2分
（2）取水平向左为正方向， 根据动量定理， 以A、C为对象， 4~12s内弹簧对 A、C的冲量为
S2 分
可知弹簧对物块 B的冲量大小为36N×，则墙壁对物块B 的冲量大小为36N·S。 1分
方向水平向左1分
（3） t=12s， B离开墙壁， 此时A、C 的速度大小 之后，A、B、C及弹簧组成的系统动量和机械能守恒，且当A、C与B的速度相等时， 弹簧的弹性势能最大， 则有
1分
联立解得物体 B 离开墙壁后的运动过程中弹簧具有的最大弹性势能为
2 分
15、（1）粒子在Ⅱ区域yOz平面做类平抛运动， z轴方向有
1分
y轴方向有
1分
加速度为
解得Ⅱ区域电场强度的大小
2分
（2） 粒子在Ⅰ区域xOz平面内做圆周运动， 轨迹如图所示
根据几何关系可知 2 分
根据洛伦兹力提供向心力
1分
可得Ⅰ 区域磁感应强度的大小
2分
（3） 粒子在M 点沿y轴方向的分速度为 2分
粒子进入Ⅲ区域后在xOy平面做圆周运动，轨迹如图所示
由几何关系可知 1分
解得 1分
1分
2分