河南省郑州市重点实验学校2023-2024学年高二上学期1月月考物理试题（含解析）

2023—2024学年郑州市宇华实验学校高二上学期1月月考
物 理
考生注意：
1.答题前，考生务必用黑色签字笔将自己的姓名、准考证号、座位号在答题卡上填写清楚；
2.每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，在试卷上作答无效；
3.考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共10小题，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1至7小题只有一项符合题目要求，每小题4分。第8至10小题有多项符合题目的要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
1.如图所示为甲、乙两辆汽车在同一平直公路上运动的x－t图像。下列说法正确的是（　）
A.甲、乙运动方向相反，且乙比甲晚出发的时间为
B.甲做匀减速直线运动，乙做匀加速直线运动
C.甲、乙在时刻相遇后还能再发生第二次相遇
D.时刻甲停止运动，乙继续运动
2.第24届冬奥会将于2022年2月4日在中国北京和张家口联合举行，这是我国继2008年奥运会后承办的又一重大国际体育盛会。如图所示为某滑雪运动员备战的示意图，运动员（可视为质点）四次从曲面AP上不同位置由静止滑下，到达P点后以不同的速度水平飞出，分别落到直线斜坡滑道A、B、C、D点，不计空气阻力，下列说法正确的是（　）
A.运动员落到B处在空中运动的时间最长
B.运动员落到A、B两处时速度方向不同
C.运动员在空中运动相等的时间内，速度改变量不同
D.运动员落到C、D两处时速度的方向可能相同
3.假设宇宙中有两颗相距无限远的行星A和B，半径分别为和。两颗行星周围卫星的轨道半径的三次方（）与运行周期的平方（）的关系如图所示；为卫星环绕行星表面运行的周期，则（　）
A.行星A的质量小于行星B的质量
B.行星A的密度等于行星B的密度
C.行星A的第一宇宙速度等于行星B的第一宇宙速度
D.当两行星的卫星轨道半径相同时，行星A的卫星向心力大于行星B的卫星向心力
4.如图所示，真空中有一个正方形平面为正方形的中心，现在两顶点分别固定等量异种点电荷，是过点的正方形垂线上关于点不对称的两点，下列说法正确的是（　）
A.两点的电场强度大小不等，方向相同
B.两点的电场强度大小相等，方向不同
C.若将电子从点移动到点，其电势能增加
D.若将电子从点移动到点，其电势能减少
5.如图所示，在固定的水平杆上，套有质量为m的光滑圆环，轻绳一端拴在环上，另一端系着质量为M的木块，现有质量为m0的子弹以大小为v0的水平速度射入木块并立刻留在木块中，重力加速度为g，下列说法正确的是（　）
A.子弹射入木块后的瞬间，速度大小为
B.子弹射入木块后的瞬间，绳子拉力等于
C.子弹射入木块后的瞬间，环对轻杆的压力大于
D.子弹射入木块之后，圆环、木块和子弹构成的系统动量守恒
6.某铁路安装有一种电磁装置可以向控制中心传输信号，以确定火车的位置和运动状态，其原理是将能产生匀强磁场的磁铁安装在火车首节车厢下面，如图甲所示（俯视图），当它经过安放在两铁轨间的线圈时，线圈便产生一个电信号传输给控制中心。线圈边长分别为和，匝数为，线圈和传输线的电阻忽略不计。若火车通过线圈时，控制中心接收到线圈两端的电压信号与时间的关系如图乙所示（、均为直线），、、、是运动过程的四个时刻，则火车（　）
A.在时间内做匀速直线运动
B.在时间内做匀减速直线运动
C.在时间内加速度大小为
D.在时间内和在时间内阴影面积相等
7.分子势能 随分子间距离 变化的图像（取 趋近于无穷大时 为零），如图所示。将两分子从相距 处由静止释放，仅考虑这两个分子间的作用，则下列说法正确的是（　）
A.当 时，释放两个分子，它们将开始远离
B.当 时，释放两个分子，它们将相互靠近
C.当 时，释放两个分子， 时它们的速度最大
D.当 时，释放两个分子，它们的加速度先增大后减小
8.如图位于水平桌面上的物块，由跨过定滑轮的轻绳与物块相连，从滑轮到和到的两段绳都是水平的，已知与之间以及与桌面之间的动摩擦因数都为，的质量为，的质量为，滑轮轴上的摩擦不计，若用一水平向右的恒力拉使其做匀速直线运动，则（　）
A.对摩擦力为，方向向左
B.对摩擦力为，方向向右
C.的大小为
D.的大小为
9.2023年10月26日，我国自主研发的神舟十七号载人飞船圆满的完成了发射，与天和核心舱成功对接。神舟十七号载人飞船的发射与交会对接过程的示意图如图所示，因中①为近地圆轨道，其轨道半径为，②为椭圆变轨轨道，③为天和核心舱所在圆轨道，其轨道半径为，P、Q分别为②轨道与①、③轨道的交会点。已知神舟十七号载人飞船的引力势能大小的表达式为，式中为地心到飞船的距离，为地球的质量，为神舟十七号载人飞船的质量，为万有引力常量，地球表面的重力加速度为。下列判断正确的是（　）
A.神舟十七号在②轨道上经过点的速度小于在③轨道上经过点的速度
B.神舟十七号先到③轨道，然后再加速，才能与天和核心舱完成对接
C.神舟十七号从①轨道转移到③轨道，飞船增加的机械能为
D.神舟十七号在②轨道上从点运动到点的最短时间为
10.如图所示，真空中的正三棱柱，在点固定一个电荷量为的点电荷，点固定一个电荷量为的点电荷，已知，静电力常量为，选取无穷远处电势为0。则下列说法正确的是（　）
A.将一负试探电荷从点移到点，其电势能一直增大
B.将一正试探电荷沿直线从点移到点，电场力做正功
C.两点的电势差大于两点的电势差
D.点的电场强度大小为
二、非选择题：本题共6小题，共70分。
11.（6分）某研究性学习小组利用如图甲所示电路测量金属丝的电阻率。已知电源的输出电压为E，电流表的内阻较小，具体操作步骤如下：
①用螺旋测微器在金属丝上五个不同的位置分别测量金属丝的直径，取平均值记为金属丝的直径d；
②将金属丝拉直后固定在接线柱B和C上，在金属丝上夹上一个小金属夹A，并按图甲连接电路；
③测量AC部分金属电阻丝的长度x；
④闭合开关，记录电流表的示数I；
⑤进行多次实验，改变金属夹的位置，记录每一次的x和I；
⑥以为纵轴，x为横轴，作出的图像，并测量图像的斜率k和纵截距a
根据以上操作步骤，回答下列问题：
（1）某次测量金属丝直径时，螺旋测微器的示数如图乙所示，该次测量金属丝直径的测量值为 mm。
（2）为了电路安全，开始实验时应将A夹在靠近 （填“B”或“C”）端的位置。
（3）该金属丝材料的电阻率 （用题中所给字母表示）。
（4）该实验还可测出所用电流表的内阻 （用题中所给字母表示）。
12.（9分）某同学用如图所示装置验证动量守恒定律。斜槽轨道被竖直固定在水平桌面上，其末端Q伸出桌面外且切线水平；挡板b竖直固定，点O是Q点的水平投影点；小钢球1和玻璃球2的大小相等且均可视为质点；图中的P、M、N是小球与挡板的撞击点。请回答下列问题：
（1）用游标卡尺测量出的小钢球的直径如下图所示，可知小钢球直径d= cm。
（2）第一次在不放玻璃球2时，将小钢球1从斜槽上E点由静止释放，它撞击在挡板b上；第二次将玻璃球2放在斜槽末端Q处，小钢球仍从E点由静止释放，它们均撞击在挡板b上。则第一次小钢球1撞击在挡板b上的 点（选填“P”“M”或“N”）。
（3）要完成该实验，必须测量的物理量有 （填正确答案标号）。
A.小钢球1和玻璃球2的质量m1、m2
B.小钢球1或玻璃球2的直径d
C.E、Q之间的竖直高度h
D.Q、O之间的水平距离x
E.OP、OM、ON的长度HP、HM、HN
（4）在误差允许范围内，关系式 成立，说明两球在碰撞过程中动量守恒。（用所测的物理量表示且为最简形式）
13.（10分）某同学设计了一种弹射系统，其模型如图所示。在水平地面上竖直放置一个有底座的质量的工字型金属滑杆，滑杆上套有一个质量为的小金属块，初始时它们均处于静止状态。当弹射系统将金属块由P点处以初速度向上弹出后，金属块向上运动，金属块滑到M点处与滑杆发生弹性碰撞（碰撞时间极短），滑杆离开地面竖直向上运动。已知P、M两点间的距离，金属块和滑杆之间的摩擦阻力，重力加速度，不计空气阻力。求：
（1）金属块碰撞前瞬间的速度大小；
（2）碰后瞬间金属块和滑杆的速度大小。
14.（12分）如图所示的装置由加速器、辐向电场和平移器组成，平移器由两对水平放置、相距的相同平行金属板构成，极板长度为、间距为，两对极板间偏转电压大小相等、电场方向相反。如图所示，一比荷为的带正电粒子由静止经加速电压加速后，垂直进入辐向电场(电场强度方向指向圆心)，沿着半径为的圆弧虚线(等势线)运动，之后水平射入偏转电压为的平移器，最终离开时打在光屏上的点。不同区域内电场互不影响，不计粒子的重力。求：
(1)粒子射出加速器时的速度大小；
(2)圆弧虚线处电场强度大小；
(3)粒子从进入平移器到打在点，求竖直总位移。
15.（15分）如图（甲）所示是一列简谐波在t＝0时刻波形和传播的距离。波沿x轴的正方向传播，已知从到时间内，质点P三次出现在波谷位置，且在时刻质点刚好在波谷位置。通过计算回答下列问题：
（1）该简谐波的周期；
（2）从开始，求8秒内另一质点Q振动的路程s；
（3）当Q开始起振时重新从零开始计时，请在图（乙）中画出质点Q振动的位移y随着时间t变化的图像（至少画一个周期的图像）。

16.（18分）如图所示，在xOy坐标系的第一象限内存在竖直向下的匀强电场，第二、三象限内存在方向水平向右、电场强度大小的匀强电场，第四象限内存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，足够长的薄挡板在N点垂直于x轴竖直放置。质量、电荷量大小的带正电粒子从第二象限的M点由静止释放，经历一段时间到达y轴上的P点，随后经过第一象限内的电场运动至x轴上的Q点，之后进入第四象限内的匀强磁场。已知，粒子重力不计。
（1）求第一象限内的匀强电场的电场强度大小E2；
（2）若粒子经过第四象限内的匀强磁场射出后，能够再次到达M点正上方某点时速度方向沿y轴正方向，求粒子从M点静止释放至到该点的时间t（结果保留2位有效数字）；
（3）若粒子在进入匀强磁场后的运动过程中没有越过y轴，且粒子最终垂直打在薄挡板上，求匀强磁场的磁感应强度B大小的可能值。
2023—2024学年郑州市宇华实验学校高二上学期1月月考
物理 参考答案
一、选择题
1.【答案】A
【解析】AB.根据图像的斜率表示速度，从图像可知甲、乙两物体均做匀速直线运动，且二者的运动方向相反，乙比甲晚出发的时间为，故A正确，B错误；C.根据图像的交点表示相遇，从图像可知甲、乙两物体在时刻相遇后不能再发生第二次相遇，故C错误；D.根据图像的斜率表示速度，且由于图像的斜率不为零，所以甲、乙一直未停止运动，故D错误。故选A。
2.【答案】A
【解析】平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。A.在竖直方向上，根据，可得运动的时间，运动员落到B处下落的高度最大，因此在空中运动的时间最长，A正确；B.落到同一倾角为的斜面上时，由于，落到斜面上时，设速度方向与水平方向夹角为，则有，联立可得，因此动员落到A、B两处时速度方向相同，与平抛的初速度大小无关，B错误；C.由于都做平抛运动，加速度均为重力加速度，因此相同时间内，速度改变量相同，C错误；D.由图可知，在D处的速度方向与A处相同（落到同一斜面上），而A处与C处竖直分度相同，但水平分速度不同，可知A、C两处速度方向不同，因此运动员落到C、D两处时速度的方向一定不同，D错误。选A。
3.【答案】B
【解析】A.根据可得
根据图像可知，A的比B的大，所以行星A的质量大于行星B的质量，故A错误；
B.行星的密度大小为
根据图像可知，在两颗行星表面做匀速圆周运动的周期相同，所以行星A的密度等于行星B的密度，故B正确；
C.第一宇宙速度大小为
由于A的半径大于B的半径，卫星环绕行星表面运行的周期相同，则行星A的第一宇宙速度大于行星B的第一宇宙速度，故C错误；
D.根据可得
当两行星的卫星轨道半径相同时，A的质量大于B的质量，但卫星的质量关系未知，则行星A的卫星向心力与行星B的卫星向心力关系无法确定，故D错误。
故选B。
4.【答案】A
【解析】两点位于等量异种点电荷连线的中垂线上且关于点不对称，可知两点的电场强度大小不相等，但方向都与连线平行，故A项正确，B错误；两点的电势都与点的电势相同，所以将电子从点移到点，或者将电子从点移动到点，其电势能均不变，C、D项错误.
5.【答案】C
【解析】A.子弹射入木块后的瞬间，子弹和木块组成的系统动量守恒，以v0的方向为正方向，则，解得v1＝，A错误；
B.子弹射入木块后的瞬间，解得绳子拉力，B错误；
C.子弹射入木块后的瞬间，对圆环，由牛顿第三定律知，环对轻杆的压力大于，C正确；
D.子弹射入木块之后，圆环、木块和子弹构成的系统只在水平方向动量守恒，D错误。选C。
6.【答案】D
【解析】A.根据动生电动势表达式，可知，感应电动势与速度成正比，而在段的电压随时间均匀增大，可知在时间内，火车的速度随时间也均匀增大，火车在这段时间内做的是匀加速直线运动；在时间内，这段时间内电压为零，是因为线圈没有产生感应电动势，不是火车做匀速直线运动；段的电压大小随时间均匀增大，可知在时间内，火车的速度随时间也均匀增大，火车在这段时间内做的是匀加速直线运动，AB错误；
C.假设时刻对应的速度为，时刻对应的速度为，结合图乙可得，，这段时间内的加速度为，C错误；
D.假设磁场的宽度为，可知在和这两段时间内，线圈相对于磁场通过的位移大小均为，根据，可得，可知在时间内和在时间内阴影面积均为，D正确。选D。
7.【答案】C
【解析】由图可知，两个分子在r=r2处分子势能最小，则分子之间的距离为平衡距离，分子之间的作用力恰好为0。
AB.结合分子之间的作用力的特点可知，当分子间距离等于平衡距离时，分子力为零，分子势能最小，所以假设将两个分子从r=r2处释放，它们既不会相互远离，也不会相互靠近，故A、B错误；
C.由于r1＜r2，可知分子在r=r1处分子之间的作用力表现为斥力，分子之间的距离将增大，分子力做正功，分子的速度增大；当分子之间的距离大于r2时，分子之间的作用力表现为引力，随距离的增大，分子力做负功，分子的速度减小，所以当r=r2时它们的速度最大，故C正确；
D.由于r1＜r2，可知分子在r=r1处分子之间的作用力表现为斥力，分子之间的距离将增大，分子力减小，当r＞r2时，分子力表现为引力，先增大后减小，则加速度先减小后增大再减小，故D错误。
故选C。
8.【答案】AC
【解析】AB.P向右匀速运动，则Q向左匀速运动，Q受到P给的向右的滑动摩擦力为，根据作用力与反作用力可知，Q对P摩擦力为μmg，方向向左，A正确，B错误。CD.根据平衡条件可知，绳对Q的拉力为，对P受力分析：P受重力2mg，绳子向左的拉力T，向右的力F，Q对P的压力mg，地面对Q的支持力3mg，Q对P向左的摩擦为f，地面对P向左的滑动摩擦力为，根据平衡条件，C正确，D错误。选AC。
9.【答案】ACD
【解析】A.②轨道相对于③轨道是低轨道，由低轨道变轨到高轨道，需要在两轨道切点Q位置加速，即神舟十七号在②轨道上经过点的速度小于在③轨道上经过点的速度，A正确；
B.根据上述可知，神舟十七号先到②轨道，然后在与③轨道交会点加速，才能与天和核心舱完成对接，B错误；
C.神舟十七号在①轨道上有，，神舟十七号在③轨道有，，在地球表明重力近似等于万有引力，则有，解得飞船增加的机械能为，C正确；
D.神舟十七号在①轨道上有，结合上述解得，根据开普勒第三定律有，则神舟十七号在②轨道上从点运动到点的最短时间为，解得，D正确。选ACD。
10.【答案】AD
【解析】A.一负试探电荷从点移到点，电场力做负功，电势能增加，A正确。因为点和点在等量异种电荷的中垂面上，中垂面为零等势面，电荷沿直线从点移到点，电场力不做功，选项B错误。点和点关于等量异种电荷的中垂面对称，两点的电势差等于两点的电势差，C错误。根据场强叠加原理，如图所示，场强大小为，D正确。
二、非选择题
11.（6分）【答案】4.700；B；；aE
【解析】（1）[1]根据螺旋测微器读数规则，固定刻度读数+可动刻度读数+估读，金属丝直径的测量值为
（2）[2]为了电路安全，应使连入电路的电阻尽可能大，应将A夹在靠近B端的位置；
（3）[3]电阻丝的电阻，由闭合电路欧姆定律有，联立解得，图像的纵截距，斜率，解得该金属丝材料的电阻率
（4）[4]图像的纵截距，所用电流表的内阻
12.（9分）【答案】1.070；M；AE；
【解析】（1）[1]游标卡尺是二十分度的，每个小格长度是，第刻线与主尺的，根据测量原理可得，求得，读数即为；
（2）[2]小球离开轨道后做平抛运动，设挡板与抛出点之间的水平距离为，由平抛运动规律得，小球做平抛运动的初速度越小，下落距离越大，碰撞后小球1的速度变小，小于碰撞前的速度，碰撞后小球2的速度小于小球1的速度，由此可知，碰撞后1的速度最小，2的速度最大，由此可知：第一次小钢球1撞击在挡板b上的M点，第二次小钢球1撞击在挡板b上的N点，玻璃球2撞击在挡板b上的P点.因此，第一次小钢球1撞击在挡板b上的M点；
（3）[3]要验证的关系式是，其中，则，，，带入可得，化简得，则要完成该实验，必须测量的物理量有A和E；，选AE。
[4]由上问求解可知，在误差允许范围内，关系式成立，说明两球在碰撞过程中动量守恒。
13.（10分）【答案】（1）10m/s；（2）5m/s，15m/s
【解析】（1）滑块从P向上滑动到M时，加速度，根据，解得金属块碰撞前瞬间的速度大小
（2）金属块滑到M点处与滑杆发生弹性碰撞 ，，解得，
14.（12分）【答案】(1)　　 (2)　　 (3)
【解析】(1)设粒子射出加速器的速度为，粒子的电荷量为，质量为。由动能定理得，其中：，得.
(2)在辐向电场中运动，有，解得.
(3)在第一个偏转电场中，设粒子的运动时间为，加速度的大小，在离开时，竖直分速度，竖直位移，水平位移，粒子在两偏转电场间做匀速直线运动，经历时间也为。竖直位移：，由题意知，粒子竖直总位移，解得.
15.（15分）【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）由题图可知，时刻质点P正位于波传播方向的上坡上，所以此时质点P沿y轴负方向运动，设简谐波的周期为T，由题意可得
解得
（2）该简谐波的波速为
当处的起振状态传播到时，Q开始振动，这个过程所用时间为
由题图可知，质点Q起振方向为y轴负方向，振动周期是0.8s，在剩下的
这段时间里，Q总共振动了个周期，路程为
（3）从开始计时，由（2）可知，当时刻，质点Q开始起振，方向为y轴负方向，此时重新从零开始计时，图像如图所示
16.（18分）【答案】（1）；（2）；（3）或
【解析】（1）粒子从M点运动到P点的过程，由动能定理有，解得，从P点运动到Q点的过程，粒子做类平抛运动，则有，解得，，解得，粒子在第一象限运动的过程中，由牛顿第二定律有，解得
（2）设粒子从Q点进入第四象限时的速度为，该速度与x轴正方向的夹角为θ，则，，解得，粒子进入磁场后做匀速圆周运动，在电场中，水平分速度恰好减为0时满足题意，即进入中的速度与水平方向间的夹角也为，则粒子在磁场中的运动轨迹为半个圆，如图甲所示
在电场加速时，有，解得，根据几何关系有，在磁场中，有，解得，根据“逆向思维”，粒子进入电场中到回到M点所用时间与粒子从M点运动到P点的时间相等，则总时间
（3）欲使粒子最终垂直打在薄挡板上，则粒子打击点必定位于粒子在电场中运动轨迹的最高点，设粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径为R，由于，根据对称性有，由于粒子进入匀强磁场后没有越过y轴，则，所以，由于粒子进入匀强磁场后做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，有，当时，解得，当时，解得
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