2023-2024学年江苏省南通市通州湾中学高二（上）第二次阶段性检测物理试卷(含解析 )

2023-2024学年江苏省南通市通州湾中学高二（上）第二次阶段性检测物理试卷
一、单选题（本大题共10小题，共40分）
1.下列说法正确的是( )
A. 闭合导线的一部分在磁场中运动一定会产生感应电流
B. 电磁铁的工作原理是电磁感应
C. 赫兹第一个用实验证实了电磁波的存在
D. 爱因斯坦第一个提出了能量量子化
2.如图所示，为桥墩，为靠近桥墩浮在水面的树叶，波源连续振动形成水波，此时树叶几乎不动。为使水波能带动树叶明显振动，可采用的方法是
A. 减小波源的振幅 B. 减小波源距桥墩的距离
C. 增大波源的频率 D. 减小波源的频率
3.如图，下列说法正确的是( )
A. 甲图要增大粒子的最大动能，可增加电压
B. 乙图是磁流体发电机，可判断出极板是发电机的负极
C. 基本粒子不考虑重力的影响，丙图可以判断基本粒子的电性，粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是
D. 丁图中若载流子带负电，稳定时板电势高
4.质量和电荷量都相等的带电粒子和，以不同的速率经小孔垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹分别如图中的两条虚线所示，下列表述正确的是( )
A. 带正电，带负电 B. 的速率大于的速率
C. 洛伦磁力对、做正功 D. 的运行时间大于的运行时间
5.如图所示，将通电线圈电流方向沿图中箭头方向悬挂在磁铁极附近，磁铁处于水平位置和线圈在同一平面内，且磁铁的轴线经过线圈圆心，线圈将
( )
A. 转动同时靠近磁铁 B. 转动同时离开磁铁
C. 不转动，只靠近磁铁 D. 不转动，只离开磁铁
6.回旋加速器是加速带电粒子的装置如图，其主体部分是两个形金属盒，两金属盒处在垂直于盒底的匀强磁场中，，分别与高频交流电源两极相连，下列说法中正确的是( )
A. 带电粒子从磁场中获得能量
B. 带电粒子在磁场中运动的周期不断变化
C. 增大金属盒半径可使粒子射出时的动能增加
D. 增大金属盒之间的电压可使粒子射出时的动能增加
7.如图所示，带电粒子从电场中点以速度进入电场，仅在电场力作用下，沿虚线所示的轨迹运动到点，下列说法正确的是( )
A. 粒子加速度先增大再减小 B. 粒子先加速后减速
C. 粒子带正电荷 D. 粒子的电势能先减小后增大
8.高空作业人员必须要系安全带如果质量为的高空作业人员不慎跌落，自由下落后安全带刚好被拉直，此后经过时间作业人员下落到最低点，在时间内安全带对人的平均作用力大小为重力加速度大小为
A. B. C. D.
9.如图所示，滑块放置在光滑的水平面上，其光滑圆弧曲面的圆心角小于，曲面最低点与水平面相切，小球以某一水平初速度冲向，则
A. ，相互作用过程中，，组成的系统动量守恒
B. ，相互作用过程中，的机械能守恒
C. 的初速度达到一定数值就可以越过
D. 的初速度无论多大都不能越过
10.如图所示，光滑半圆柱体固定在水平面上，可视为质点的两小球、用跨过光滑滑轮的轻绳连接，轻小滑轮在半圆柱体圆心的正上方，小球置于半圆柱体上，小球用轻弹簧水平牵引，两球均处于静止状态。已知球质量为，与竖直方向成角，长度与半圆柱体半径相等，与竖直方向成角， ，则下列叙述错误的是
A. 球质量为
B. 光滑半圆柱体对球支持力的大小为
C. 剪断绳子的瞬间的加速度大小为
D. 剪断绳子的瞬间的加速度大小为
二、实验题（本大题共1小题，共10分）
11.小明和小华同学在实验室做“用单摆测量重力加速度大小”的实验。
现提供下列几个相同大小的小球，该实验应选择_________
A. 实心钢球 空心钢球 实心铝球 空心铝球
甲图和乙图是两同学分别使用游标卡尺测量某小球直径的两次实验操作，其中正确的是_________选填“甲”或“乙”。某次使用游标卡尺测量小球直径的读数如图丙所示，其读数为_____。
小明规范安装好单摆，测得摆线的长度为，并测得单摆完成次全振动的时间为，则当地重力加速度值的表达式________结果用、、、表示。
小华在没有游标卡尺的情况下，他先测出摆长较长时的摆线长度，并测出此时单摆的振动周期；然后把摆线长度缩短为，，再测出其振动周期。则当地重力加速度值的表达式________结果用、、、表示。
为了减小重力加速度的测量误差，上面两位同学在实验数据测量或处理上可以采取哪些措施？
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三、计算题（本大题共4小题，共50分）
12.两波源、分别位于轴上和处，时刻两波源同时开始持续振动并相向传播，振幅均为；时两列波刚好传到如图所示位置。质点的平衡位置位于处。求：
两列波的波速大小；
和时点的位移。
13.如图所示，和为固定在水平面上的平行光滑金属轨道，轨道间距为。质量为的金属杆置于轨道上，与轨道垂直。整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度，在平行于导轨的拉力作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度。电路中除了电阻之外，杆的电阻，其余电阻不计。求：
感应电动势的大小；
判断流过电阻的电流方向并计算电流的大小；
杆两端的电压及外力的大小。
14.如图所示，一质量为，电荷量的带电粒子重力忽略不计，从静止开始经的电压加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场，偏转电场的电压。金属板长，两板间距。
求粒子进入偏转电场时的速度的大小；
求粒子射出偏转电场时的偏转角；
若右侧匀强磁场的宽度为，为使粒子不会由磁场右边界射出，则该匀强磁场的磁感应强度应满足什么条件。
15.如图所示，在光滑水平面上通过锁定装置固定一辆质量的小车，小车左边是半径的四分之一光滑圆弧轨道，轨道末端平滑连接一水平粗糙面，右端是一挡板。有一质量的物块可视为质点从圆弧轨道上点由静止释放，点和圆心的连线与竖直方向的夹角，物块与小车粗糙面间的动摩擦因数，重力加速度。
求物块滑到圆弧轨道末端时所受支持力的大小；
若物块由点静止释放的同时解除小车锁定，物块从圆弧末端第一次运动到右侧挡板处的时间为，求小车水平粗糙面的长度；
若在中物块与小车右端挡板发生弹性碰撞，求物块最终位置到右端挡板的距离。
答案和解析
1.【答案】
【解析】【分析】
本题考查产生感应电流的条件、电流的磁效应、电磁波的存在和能量子的提出。
根据产生感应电流的条件来判定，麦克斯韦预言了电磁波，赫兹首次用实验证实了电磁波的存在；根据电磁铁、麦克风的原理来判定；普朗克提出了能量量子化理论。
【解答】
A.闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中才会产生感应电流，如果导体沿磁感线运动，则不会产生感应电流，故A错误；
B.电磁铁的原理是利用电流的磁效应，故B错误；
C.麦克斯韦预言了电磁波，赫兹首次用实验证实了电磁波的存在，做变速运动的电荷会在空间产生电磁波，故C正确；
D.普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，故D错误。
2.【答案】
【解析】【分析】为使水波能带动叶片振动，即使衍射现象更明显，根据发生明显衍射的条件可知增大波长可使衍射明显。
本题考查波的衍射现象，解题关键理解题意，注意发生明显衍射的条件。
【解答】水波波速不变，波源频率增大，波长减小，衍射现象不明显，反之波源降低频率，波长增大，衍射现象更明显，可以使水波带动叶片振动，而与波源距桥墩的距离，波源振幅无关，故ABC错误，D正确。
故选：。
3.【答案】
【解析】【分析】
本题主要考查洛伦兹力的应用相关知识，掌握用左手定则判断洛伦兹力的方向，知道速度选择器的原理以及回旋加速器中最大动能的表达式。粒子想利用回旋加速器获得更大的动能，需要增大盒子半径；磁流体发电机就是利用带电粒子受洛伦兹力原理；速度选择器是因为达到某一速度的粒子受力平衡做匀速直线运动；霍尔效应根据左手定则判断粒子偏转方向，利用带电粒子在电场和磁场的复合场中的平衡来分析问题。
【解答】
A.根据洛伦兹力提供向心力有，解得：，最大动能，所以粒子的最大动能与加速电压无关，故A错误；
B.由左手定则可知正离子向下偏转，负离子会向上偏转，所以板是电源负极，板是电源正极，故B正确；
C.电场的方向与的方向垂直，带电粒子进入复合场，受电场力和安培力，且二力是平衡力，即，解得：，所以不管粒子带正电还是带负电，粒子以的速度都可以匀速直线通过，所以无法判断粒子的电性，故C错误；
D.若载流子带负电，由左手定则可知，负粒子向端偏转，所以稳定时板电势低，故D错误。
4.【答案】
【解析】【分析】
本题考查了带电粒子在磁场在的运动规律。由左手定则可判断粒子电性；结合半径的公式可以判断出粒子速度的大小；根据周期的公式可以判断出运动的时间关系。
【解答】
A.由左手定则判断出带正电荷，带负电荷，故A错误；
B.粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，半径为：，在质量与电量相同的情况下，半径大说明速率大，即的速度率大于的速率，故B正确；C.洛伦兹力不做功，故C错误；
D.粒子在磁场中运动半周，即时间为周期的一半，而周期为，与粒子运动的速度无关，所以的运行时间等于的运行时间，故D错误。
故选B。
5.【答案】
【解析】【分析】
此题考查了左手定则、右手螺旋定则和磁极间相互作用的应用，注意线圈产生的磁场与条形磁体产生的磁场很相似，可以利用右手定则判断磁场的、极．
先根据左手定则判断线圈所受的安培力方向，再根据右手螺旋定则判断出线圈产生的磁场，从而根据磁极间的相互作用分析线圈的运动情况．
【解答】
把环形电流等效成一个小磁针，由安培定则知，此小磁针的极向里极向外。由于条形磁铁的极吸引小磁针的极排斥极，故线圈将发生转动同时靠近磁铁。故A正确，BCD错误。
6.【答案】
【解析】【分析】
回旋加速器中带电粒子在电场被加速，每通过电场，动能被增加一次；而在磁场里做匀速圆周运动，通过磁场时只改变粒子的运动方向，动能却不变。因此带电粒子在一次加速过程中，电场电压越大，动能增加越大。但从形盒中射出的动能，除与每次增加的动能外，还与加速次数有关。所以加速电压越大，回旋次数越少，推导出最大动能的表达式，分析最大动能与磁感应强度和形金属盒半径的关系。
【解答】
A、带电粒子在磁场中受到洛伦兹力，但不做功，故A错误；
B、带电粒子在电场中处于加速状态，从而获得能量，虽速度增大，由在磁场中周期不变，所以粒子的运动周期是固定的，故B错误；
、带电粒子从形盒中射出时的动能
带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，则圆周半径
由可得显然，当带电粒子、一定的，则，
即随磁场的磁感应强度、形金属盒的半径的增大而增大，与加速电场的电压无关，故C正确，D错误；
故选：。
7.【答案】
【解析】【分析】
解决本题的关键通过轨迹的弯曲方向判断出电场力的方向，根据电场力做功判断出动能的变化和电势能的变化。
【解答】
A.根据电场线的疏密知道场强先小后大，故加速度先减小后增大，故A错误；
B.图象知粒子受电场力向右，所以先向左做减速运动后向右加速运动，故B错误；
C.粒子受到的电场力沿电场线方向，故粒子带正电，故C正确；
D.据轨迹弯曲程度，知电场力的方向沿电场线切线方向向右，从点到点，电场力先做负功，再做正功，粒子的电势能先增大后减小，故D错误。
8.【答案】
【解析】【分析】
该题考查自由落体运动、动量定理相关知识。先根据运动学公式分析求解速度，再根据动量定理分析求解安全带对人的平均作用力大小。
【解答】
设高空作业人员自由下落时的速度为，则，得，
设安全带对人的平均作用力为，取竖直向下为正方向，由动量定理得，
得，选项A正确。
9.【答案】
【解析】【分析】
掌握动量守恒定律和机械能守恒定律的实质，是解题关键，分析动量时，需要考虑水平方向和竖直方向两个方向。
【解答】
B、和相互作用过程中，机械能的一部分转化为的机械能，的机械能不守恒，B错误；
A、和相互作用过程中，在竖直方向有加速度，故A，组成的系统动量不守恒，但在水平方向上不受外力作用，动量守恒，A错误；
、当到达的最高点时，的速度方向斜向右上方，即有水平向右的分速度，如果此分速度大于的速度，就可以越过，故C正确，D错误。
10.【答案】
【解析】【分析】
本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。
先对受力分析，根据共点力平衡求出绳子的拉力和弹簧弹力大小，再对分析，根据共点力平衡求出球质量和半圆柱体对球支持力；
若剪断绳的瞬间，弹簧的弹力和小球的重力均不变，对根据牛顿第二定律求解加速度大小；
根据三角形相似分析小球受到绳的拉力的变化情况。
【解答】
A.对小球和受力分析如图所示：
；
对小球，根据共点力平衡条件得，；
与竖直方向成角，长度与半圆柱体半径相等，则半径与竖直方向夹角为，根据平行四边形定则得，；
则光滑半圆柱体对球支持力的大小为；球的质量为，故A正确，不合题意；B错误，符合题意；
C.剪断轻绳后，变成，沿圆半径方向合力为零，对，沿切线方向根据牛顿第二定律有，故C正确，不合题意；
D.在剪断瞬间，弹簧弹力不变，受到的合力；根据牛顿第二定律可知，故D正确，不符合题意。
11.【答案】；
乙； ；
；
；
多次改变摆线长度，并测得相应的周期，画出图线，利用其斜率计算重力加速度。

【解析】【分析】
本题考查了用单摆测量重力加速度大小这个实验；
根据实验原理及方法即可回答；
根据游标卡尺的使用方法及读数方法判断、读数即可；
根据单摆周期公式列式求解；
从减小误差的角度，寻找方法。
【解答】
为了构成应该较为理想的单摆，应该实心钢球，故A正确；BCD错误；
故选A；
测量时，被测物体应该卡在两个测脚之间，所以乙正确；
读数为：；
摆长，，根据单摆周期公式可得：；
根据中的分析，根据单摆周期公式有：
联立解得：；
可以采取的措施有：多次改变摆线长度，并测得相应的周期，画出图线，利用其斜率计算重力加速度。
故答案为：
；
乙； ；
；
；
多次改变摆线长度，并测得相应的周期，画出图线，利用其斜率计算重力加速度。
12.【答案】解：因时两列波刚好传到如图所示位置，可知两列波的周期都为
波长，根据，可解得。
质点开始振动的时刻为
，
故时质点将再次振动，即向下振动到波谷处，此处位移，
当时点同时参与两列波的叠加，且处于干涉相消的位置，故质点的位移为零。

【解析】根据图像可以直接读取波长，根据波的传播情况得到周期，利用求波速；
先判断出点开始振动的时刻，以及两列波都开始参与点振动的时刻，根据波传播与质点做简谐运动的关系求点的位移。
13.【答案】解：当杆速度为，感应电动势为；
根据右手定则可知导体棒中的电流方向为到，则流过的电流方向为到；
感应电流；
金属杆两端电压为路端电压，即，因金属杆做匀速运动，故合外力与安培力等大反向，故外力大小为。
【解析】本题是电磁感应与力学知识的综合应用，关键是安培力的分析和计算，它是联系力学与电磁感应的桥梁，要注意杆的电压是外电压，不是内电压。
根据即可求出感应电动势的大小；
根据右手定则分析电流的方向，再根据闭合电路欧姆定律即可求出电流的大小；
根据欧姆定律即可求出路端电压，根据安培力公式以及平衡条件即可求出外力的大小。
14.【答案】解：
带电微粒经加速电场加速后速度为，根据动能定理：，解得：，解得：；
带电微粒在偏转电场中只受电场力作用，做类平抛运动．在水平方向微粒做匀速直线运动
水平方向：；
带电微粒在竖直方向做匀加速直线运动，加速度为，出电场时竖直方向速度为。轨迹如图：
竖直方向：
则：，
微粒射出偏转电场时的偏转角：，所以：；
由微粒运动的轨迹可知，微粒恰好到达右侧边界时，由几何关系得：，解得：，
微粒在磁场中运动的过程中，洛伦兹力提供向心力，得：
微粒的速度：，联立解得：，所以使微粒不会由磁场右边界射出，该匀强磁场的磁感应强度满足的条件为大于等于。
【解析】粒子在加速电场中，电场力做功，由动能定理求出速度；
粒子进入偏转电场后，做类平抛运动，运用运动的合成与分解求出电压；
粒子进入磁场后，做匀速圆周运动，结合条件，画出轨迹，由几何知识求半径，再求。
本题是带电粒子在组合场中运动的问题，关键是分析粒子的受力情况和运动情况，用力学的方法处理。
15.【答案】；；
【解析】小车被固定，物块下滑到最低点过程满足机械能守恒
在最低点，有
解得物块滑到圆弧轨道末端时所受支持力的大小
解除固定后，物块和小车组成的系统水平方向动量守恒，设物块刚滑上右侧粗糙区域时候速度大小为 ，小车速度大小为 ，有
代入数据解得
，
物块冲上粗糙面后，物块加速度大小为 ，小车加速度大小为 ，小车的加速度为
内小车的位移
物块的加速度为
内物块的位移
则水平粗糙面的长度
从小物块滑下到最终相对小车静止，设物块在小车粗糙面上滑动的路程为，由能量守恒可得
解得
又因为
当 时，解得
即物块将停在离开右侧挡板 处。
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