2023-2024学年湖北省十堰市六县市区一中教联体高二（上）联考物理试卷（12月）（含解析）

2023-2024学年湖北省十堰市六县市区一中教联体高二（上）联考物理试卷（12月）
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.在人类社会发展的历程中，一些伟大的物理学家为社会做出了巨大的贡献，他们的科学研究方法和巧妙的实验构思成为人类智慧的瑰宝。我们应该以他们为榜样，了解他们、学习他们。下列有关说法中正确的是( )
A. 奥斯特认为重的物体比轻的物体下落得快
B. 牛顿发现了万有引力定律并测出了引力常量
C. 开普勒首次揭示了电与磁的联系
D. 牛顿在伽利略和笛卡儿研究的基础上总结得出了牛顿第一定律也称为惯性定律
2.下列有关电场强度的说法正确的是( )
A. 电场强度的公式表明，电场强度的大小与试探电荷的电荷量成反比，若减半，则该处的电场强度变为原来的倍
B. 点电荷的电场强度公式表明，点电荷周围某点的电场强度的大小，与该点到场源电荷距离的二次方成反比，在减半的位置上，电场强度变为原来的倍
C. 在匀强电场中的电场强度公式，为两点间的电势差，为这两点间的距离
D. 处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为零，即感应电荷在导体内部产生的电场强度为零
3.下列有关电流强度的说法正确的是( )
A. 电流强度的公式说明，通过导体横截面积的电荷量越多，电流就越大
B. 电流强度的公式说明，导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比
C. 在电流强度的公式中，表示电荷无规则热运动的速率
D. 在并联电路中，干路电流等于各支路电流之和，而且各支路电流与该支路电阻成正比
4.关于单摆的运动，下列说法中正确的是( )
A. 单摆摆动过程中，摆线的拉力和摆球重力的合力为回复力
B. 摆球通过平衡位置时，所受合力为零
C. 摆球通过平衡位置时，所受回复力为零
D. 摆球摆动过程中，经过最大位移处时所受合力为零
5.一简谐机械波沿轴正方向传播，周期为，波长为若在处质点的振动图象如图所示，则该波在时刻的波形曲线为( )
A. B.
C. D.
6.如图所示为两列同频率的水波在时刻的叠加情况，实线表示波峰，虚线表示波谷，已知两列波的振幅均为，波速为，波长为，点是连线和连线的交点，下列说法不正确的是( )
A. 两点是振动减弱点
B. 两点在该时刻的高度差为
C. 点是振动加强点
D. ，点离开平衡位置的位移大小为
7.如图所示，三根通电长直导线、、互相平行，垂直纸面放置，其间距均为；电流均为方向垂直纸面向里。点为、的中点，垂直于，则点的磁感强度方向为( )
A. 方向指向轴正方向 B. 方向指向轴正方向
C. 方向指向轴负方向 D. 方向指向轴负方向
二、多选题：本大题共4小题，共24分。
8.如图所示，水平轻弹簧与物体和相连，放在光滑水平面上，处于静止状态，物体的质量为，物体的质量为，且，现用大小相等的水平恒力拉和，从它们开始运动到弹簧第一次为最长的过程中( )
A. 因，所以、和弹簧组成的系统机械能守恒
B. 因，所以、和弹簧组成的系统动量守恒
C. 由于大小不变，所以、各自一直做匀加速运动
D. 弹簧第一次最长时，和总动能最小
9.如图所示的电路中，电源电动势，内阻，电阻，，，电容器的电容若将开关闭合，电路稳定时通过的电流为；断开开关后，通过的电荷量为，则( )
A. B. C. D.
10.如图所示，电流表和是由两个相同的电流表改装而成，现将这两个电流表并联后接入电路中，闭合开关，调节滑动变阻器，下列说法中正确的是( )
A. 、的读数之比为： B. 、的读数之比为：
C. 、的指针偏转角度之比为： D. 、的指针偏转角度之比为：
11.如图所示，边界与之间分布有垂直纸面向里的匀强磁场，边界上有一粒子源。某一时刻，从平行于纸面向各个方向发射出大量带正电的同种粒子不计粒子的重力及粒子间的相互作用，所有粒子的初速度大小相同，经过一段时间有大量粒子从边界射出磁场。已知，从边界穿出的粒子在磁场中运动的最长时间等于为粒子在磁场中运动的周期，则从边界穿出的粒子在磁场中运动的时间的说法正确的是( )
A. 若，则从边界穿出的粒子在磁场中运动的时间最短为
B. 若，则从边界穿出的粒子在磁场中运动的时间最短为
C. 若，则从边界穿出的粒子在磁场中运动的时间最短为
D. 从边界穿出的粒子在磁场中运动的时间的长短与的大小无关。
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
12.如图所示为某同学设计的一种验证动量守恒定律的实验装置图，水平桌面固定一长导轨，一端伸出桌面，另一端装有竖直挡板，轻弹簧的一端固定在竖直挡板上，另一端被入射小球从自然长度位置点压缩至点，释放小球，小球沿导轨从右端水平抛出，落在水平地面上的记录纸上，重复次，确定小球落点的平均位置；再把被碰小球放在导轨的右边缘处，重复上述实验次，在记录纸上分别确定入射小球和被碰小球落点的平均位置从左到右分别记为，测得。
关于该实验的要点，下列说法正确的是_______________填选项前的字母；
A.入射小球的质量可以小于被碰小球的质量
B.入射小球的半径必须大于被碰小球的半径
C.重复实验时，每次都必须将弹簧压缩至点
D.导轨末端必须保持水平
若入射小球的质量为，被碰小球的质量为，则该实验验证动量守恒定律需要验证的表达式为_______________用所给符号表示；
若入射小球与被碰小球发生的是弹性碰撞，则该实验需要验证的表达式为_______________用所给符号表示。
13.某实验小组正在测定一节新型电池的电动势约为和内阻，选取一个定值电阻当作保护电阻。
首先为了准确测量定值电阻的阻值，在操作台上准备了如下实验器材：
A.电压表量程为，电阻约为
B.电流表量程为，内阻约为
C.电流表量程为，内阻约为
D.定值电阻阻值约为
E.滑动变阻器
F.开关一个，导线若干
上述器材中，在测量阻值时应选择_______________填器材前面的序号为电流表，其实验电路图应选图甲中的_______________填图号，经测量定值电阻的阻值为。
完成图乙中实验器材的连接____。
根据实验记录的数据作出图线如图丙所示，根据图丙可以求出待测新型电池的内阻为_______________，电池电动势为_______________。保留位有效数字
四、计算题：本大题共3小题，共32分。
14.如图所示，在与水平方向夹角为的光滑金属导轨间有一电源，在相距的平行导轨上放一质量为的金属棒，通以从的电流，磁场方向竖直向上，这时金属棒恰好静止，，求匀强磁场磁感应强度的大小。
15.如图为某游戏装置原理示意图，水平桌面上固定一半圆形竖直挡板，其半径为、内表面光滑，挡板的两端、在桌面边缘，与半径为的固定光滑圆弧轨道在同一竖直平面内，过点的轨道半径与竖直方向的夹角为，一质量为的小球以某一水平初速度由点切入挡板内侧，在点与另一个质量为的静止小球发生碰撞，碰后合二为一，从点飞出桌面后，在点沿圆弧切线方向进入轨道内侧，并恰好能到达轨道的最高点，小球与桌面之间的动摩擦因数为，重力加速度大小为，忽略空气阻力，小物块可视为质点，求：
小物块在点的初速度大小；
若在点与发生弹性碰撞，碰后从点飞出桌面后，在点沿圆弧切线方向进入轨道内侧，并恰好能到达轨道的最高点，小球与桌面之间的摩擦力不计，小球由到所受弹力的大小及合力的冲量的大小。
16.如图所示，在的区域中存在匀强磁场，磁感应强度的大小为，方向垂直于纸面向里；在区域中存在匀强电场，电场强度的大小为，方向与轴正向的夹角为且斜向上方。现有一质量为、电量为的正粒子，从轴上的点以大小为、方向与轴正方向的夹角为的速度射入第象限，该粒子在磁场中运动一段时间后从轴上的某点进入电场区域时，速度方向与轴正方向的夹角为，不计粒子的重力，设磁场区域和电场区域足够大，求：
粒子第一次在磁场中运动的轨迹圆心坐标、点的坐标；
粒子从点出发到第三次穿越轴时的运动时间；
粒子从点出发到第四次穿越轴时的速度及位置坐标。
答案和解析
1.【答案】
【解析】【分析】
本题考查物理科学史，物理学的发展离不开各位物理学家的努力，在学习中应清楚他们的主要贡献。
【解答】
A、亚里士多德认为重的物体比轻的物体下落得快，故A错误；
B、牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测出了引力常量，故B错误；
C、奥斯特首次揭示了电与磁的联系，故C错误；
D、牛顿在伽利略和笛卡儿研究的基础上总结得出了牛顿第一定律也称为惯性定律，故D正确。
故选D。
2.【答案】
【解析】A.电场强度的公式 为比值定义法，电场强度的大小与试探电荷的电荷量无关，若 减半，则该处的电场强度不变。故A错误；
B.点电荷的电场强度公式 表明，点电荷周围某点的电场强度的大小，与该点到场源电荷距离的二次方成反比，在 减半的位置上，电场强度
变为原来的倍，故B正确；
C.在匀强电场中的电场强度公式 ，为两点间的电势差， 为这两点间沿电场线方向的距离，故C错误；
D.处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为零，即感应电荷在导体内部产生的电场强度和外加电场的矢量和为零。故D错误。
故选B。
3.【答案】
【解析】A. 是电流的定义式，表明单位时间内通过导体横截面积的电荷量越多，电流就越大，故A错误；
B.根据
可知导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比，故B正确；
C.在电流强度的公式 中， 表示自由电荷做定向运动的平均速率，故C错误；
D.在并联电路中，干路电流等于各支路电流之和，而且各支路电流与该支路电阻成反比，故D错误。
故选B。
4.【答案】
【解析】【分析】
解决本题的关键知道单摆做简谐运动的回复力的来源，知道经过平衡位置时，回复力为零，合力不为零。
当单摆的摆角较小时，单摆的运动可以看成简谐运动，回复力由重力沿摆球运动轨迹切向的分力提供。
【解答】
单摆振动过程中受到重力和绳子拉力的作用，把重力沿切向和径向分解，其切向分力提供回复力，绳子拉力与重力的径向分力的合力提供向心力，向心力大小为，可见最大偏角处向心力为零，平衡位置处向心力最大；而回复力在最大偏角处最大，平衡位置处为零。
故选C。
5.【答案】
【解析】由点处质点的振动图象可知该质点的运动情况，得出时刻的运动性质即可得出符合题意的选项．
【详解】从振动图上可以看出处的质点在时刻处于平衡位置，且正在向下振动，波沿轴正向传播，根据走坡法，四个选项中只有图符合要求，故A项正确．
6.【答案】
【解析】A.、两点分别为波峰与波谷叠加，为振动减弱点，故A正确，不符题意；
B.点在该时刻波峰与波峰叠加，振动加强，偏离平衡位置的位移为，点在该时刻波谷与波谷叠加，振动加强，偏离平衡位置的位移为，则、两点在该时刻的竖直高度差为；故B正确，不符题意；
C.点是波峰与波峰，点是波谷与波谷叠加点，即为振动加强点，则点也是振动加强点，故C正确，不符题意；
D.波传播的周期为
再经过时，即为 个周期，点是波峰与波峰相遇，所以离开平衡位置的位移大小为，故D错误，符合题意。
故选D。
7.【答案】
【解析】解：、两根导线距离点的距离相等，根据安培定则，在点产生的磁场方向相反，大小相等，合场强为零，
所以合场强等于在点产生的场强，根据安培定则，方向沿轴负方向，故ABD错误，C正确；
故选：。
由安培定则判断出、、在点产生的磁场的方向，然后使用矢量合成的方法求出点的合磁场的方向，再由左手定则判断出受到的洛伦兹力的方向。
要注意解题步骤，先矢量合成的方法求出点的和磁场强度，然后由左手定则判断出洛伦兹力的方向。
8.【答案】
【解析】A.此过程 均做正功，、和弹簧组成的系统机械能增大，系统机械能不守恒，故A错误；
B.两拉力大小相等方向相反，系统所受合外力为零，系统动量守恒，故B正确；
C.在拉力作用下，、开始做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动，故C错误；
D.弹簧第一次最长时，、的速度均为零，则总动能最小，故D正确。
故选BD。
9.【答案】
【解析】开关闭合电路稳定时，外电路中总阻值为
根据闭合电路欧姆定律得
电容器两端电压为
电量

断开开关后：电容器通过与放电，设通过与的放电电流分别为和，则
由电量公式
可知，通过与的电量之比为
又

联立可得，通过的电量为

故选AD。
10.【答案】
【解析】解：图中的、并联，表头的电压相等，电流相等，指针偏转的角度相同，所以、的指针偏转角度之比为：；量程不同的电流表读数不同，
电流表的量程为，的量程为，当偏转角相同时，、的读数之比为：，故BC正确。
故选：。
电流表、是由两个相同的小量程电流表改装成的，它们并联时，表头的电压相等，电流相等，指针偏转的角度相同，量程大的电流表读数大．
本题要对于安培表的内部结构要了解：小量程电流表表头与分流电阻并联而成．指针偏转角度取决于流过表头的电流大小．
11.【答案】
【解析】【分析】
本题主要考查带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹圆旋转问题。关键是“定圆心、画轨迹、找半径、求圆心角”磁场边界一定，粒子运动周期和轨道半径一定，在磁场中运动的轨迹圆对应的弦越长，时间就越长，在磁场中运动的轨迹圆对应的弦最短，时间就最短。若最长时间不是，或者磁场边界的夹角不是，那么最短时间也就不同了。本题的另一个特色是三角函数、三角形的知识的运用，体现了数形结合的思想。
【解答】题中的条件说明，很多相同、的粒子在同一点以相同的速率沿不同方向射入磁场，由知道，所有粒子轨道半径相等，由知道，所有粒子的运动周期是相等的，从边界穿出的粒子在磁场中运动的最长时间等于，说明在不同边界的磁场中粒子源到点的距离不同，所以要分别作图分析。若，如图所示，所有粒子运动轨迹的圆心为以为圆心以为半径的半圆弧上。从边界穿出的粒子在磁场中运动的最长时间等于，该粒子的轨迹所对应的弦为直径，随着轨迹圆的旋转，轨迹所对应的弦先减小再增大，弦最长为，对应的圆心为弦最短为，对应的圆心为，在中，各边等长，即对应的圆心角为，从边界穿出的粒子在磁场中运动的时间最短为，故A正确。
若图，图，同理分析，从边界穿出的粒子在磁场中运动的时间最短时间分别为、，故BC正确。
由图可知在边界上，只有段有粒子穿出，所以从边界穿出的粒子在磁场中运动的时间的长短与的大小有关，故D错误。
故选ABC。
12.【答案】
【解析】
A.为防止两球碰撞后入射小球反弹，入射小球的质量必须大于被碰小球的质量，故A错误；
B.为使两球发生正碰，入射小球的半径必须与被碰小球的半径相同，故B错误；
C.为了保证入射小球每次到达桌面边缘的速度相同，则重复实验时，每次都必须将弹簧压缩至点，从而让入射小球获得相同的弹性势能，故C正确；
D.为了保证两球碰后都能做平抛运动从而能求出飞出时的速度，导轨末端必须保持水平，故D正确；
故选CD。
两球碰撞过程系统的动量守恒，以向右为正方向
两小球做平抛运动的时间相等，两边同时乘以
结合碰撞前后的小球落点情况，由平抛运动水平距离可得
两球碰撞过程系统的动量守恒
则
若入射小球与被碰小球发生的是弹性碰撞，碰撞前后动能不变，则
两小球做平抛运动的时间相等，两边同时乘以，得
则
将 代入得
13.【答案】
【解析】电池的电动势为，定值电阻的阻值约为 ，则通过定值电阻的最大电流为，故在测量阻值时应选择电流表。
由于电压表内阻远大于的阻值，故电流表采用外接的方法，故选。
根据电路图连接实物图。
由电路图可得
则在图像中，图线斜率的绝对值表示定值电阻和电源内阻之和，即
所以电源的内阻为
由图像可知
当 时 代入
解得
14.【答案】
【解析】金属棒 静止，受力情况如图所示

根据平衡条件，则有
解得
15.【答案】 ； ，
【解析】恰好能到达轨道的最高点 ，则在 点有
解得
小球从 点沿圆弧切线方向进入轨道 内侧，则在 点有
小球从 到 的过程中，根据动能定理有
联立解得
对小球在碰撞过程中由动量守恒定律得
小球从 到 的过程中，根据动能定理有
又
解得
根据问分析可知，、碰后的速度为
对小球、在碰撞过程中由动量守恒定律和机械能守恒定律得
解得
小球从 到 ，水平方向的弹力为
竖直方向的弹力为
总弹力的大小为
小球从 到 由动量定理得
16.【答案】 ， ，， ； ； ， ， ，
【解析】对粒子由牛顿第二定律得
点到 轴的距离为
点到 轴的距离为
所以 点的坐标为 ； 的距离为
所以 点的坐标为 ；
粒子从 点出发到第三次穿越轴时的运动时间由四部分运动过程组成，粒子第一次在磁场中运动的圆心角为 ，对应的时间为
粒子在电场中的往返时间由动量定理得
即
粒子再次在磁场中运动的圆心角为 ，经过的时间为
所以粒子从 点出发到第三次穿越轴时的运动时间为
如图所示
粒子从 到 做平抛运动，对运动的位移和速度做正交分解，两分位移大小相等，即
所以平抛的时间为
粒子在 点沿电场方向的速度为
即粒子从 点出发到第四次穿越轴时的速度为
粒子在 点的速度与电场方向的夹角为 ，则
即
粒子从 点出发到第四次穿越轴经过了五个运动过程，其位置坐标为 ， 间的距离为
间的距离为
间的距离为
即 间的距离为
所以 点的坐标为 。
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