2023-2024学年河南省巅峰计划高二（上）期末质量监测考试物理试卷（A）（含解析）

2023-2024学年河南省巅峰计划高二（上）期末质量监测考试物理试卷（A）
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.反天刀鱼是生活在尼罗河的一种鱼类，沿着它身体的长度方向分布着带电器官，这些器官能在鱼周围产生电场，反天刀鱼周围的电场线分布如图所示，、均为电场中的点。下列说法正确的是
( )
A. 该电场与等量同种点电荷形成的电场相似
B. 点的电势小于点的电势
C. 一试探电荷在点受到的电场力小于在点受到的电场力
D. 一试探电荷在点受到的电场力方向为电场线在该点的切线方向
2.固定在振动片上的金属丝周期性触动水面可以形成水波，当振动片在水面上沿直线上移动时拍得一幅如图照片，显示出此时波的图样。下列说法正确的是
( )
A. 振动片正在向图中一侧移动
B. 图中振动片左侧的水波传播速度更快
C. 图中振动片右侧接收到的水波频率更高
D. 相同时间内接收到完全波的个数，一侧比一侧多
3.年农业农村部公示的“中国美丽休闲乡村”名单上，湖北个村榜上有名。在乡村振兴的战场上，湖北是积极的创新者和践行者。如图所示，某村在进行基础设施建设时修建了一个截面为等腰梯形的水池，水池深度为，坡面的倾角为，在注满水的情况下，一束与水平面夹角为的平行单色黄光照射到水面，倾斜入射的平行光刚好能够照亮整个水池底部不考虑光的反射。已知光在空气中的传播速度为，下面说法正确的是
( )
A. 水对黄光的折射率为
B. 根据已知条件无法求出水对黄光的折射率
C. 根据已知条件不能求出黄光从水面直接折射到水池底部所用的时间
D. 若仅将单色黄光改为单色紫光，也能照亮整个水池底部
4.如图所示，一光滑绝缘的圆柱体固定在水平面上。导体棒可绕过其中点的转轴在圆柱体的上表面内自由转动，导体棒固定在圆柱体的下底面。开始时，两棒相互垂直并静止，两棒中点、连线与圆柱体的中轴线重合。现对两棒同时通入图示方向到、到的电流。下列说法正确的是( )
A. 通电后，棒仍将保持静止
B. 通电后，棒将逆时针转动俯视
C. 通电后，棒将顺时针转动俯视
D. 通电瞬间，线段上存在磁感应强度为零的位置
5.某电源和某额定电压、额定功率的小灯泡图像如图甲中、图线所示，现将该电源和小灯泡组成图乙所示电路，下列说法正确的是( )
A. 小灯泡此时的电阻为
B. 小灯泡消耗的电功率为
C. 电源的总功率为
D. 如果把小灯泡换成某一定值电阻，则电源的输出功率可能变大
6.如图所反映的物理过程中，下列说法正确的是( )
A. 子弹镶嵌进的过程中，子弹和物块组成系统动量守恒
B. 木块沿放在光滑的地面上的斜面加速滑下，物块与斜面系统动量守恒
C. 物块和物块之间挤压一轻质弹簧，用细线连接静止在墙角处，剪断细线，弹簧恢复到过程中，系统动量守恒
D. 用一根细线连在一起的形状相同的木球和铁球在水中匀速下降，剪断细线，两球在水中运动的过程中，系统动量守恒
7.如图所示，一光滑竖直管内有一轻弹簧，轻弹簧的下端固定在地面上，上端自由伸长，将一小球从轻弹簧上端恰好与弹簧接触处由静止释放，忽略空气阻力，小球做简谐运动，运动过程中通过、两点的加速度大小分别为、为当地的重力加速度。小球向下经过点时开始计时，时刻经过点，该小球的简谐运动的周期不可能是( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.从生活走向物理，从物理走向社会，物理和生活息息相关，联系生活实际是学好物理的基础。下列有关电学知识的相关说法中，正确的是( )
A. 图甲中工作人员在超高压带电作业时，穿用金属丝编制的工作服应用了静电屏蔽的原理
B. 图乙为家用煤气灶的点火装置，是根据尖端放电的原理而制成的
C. 图丙为静电除尘装置的示意图，带负电的尘埃被收集在带负电的金属板上
D. 图丁为静电喷漆的示意图，静电喷漆时使被喷的金属件与油漆雾滴带相同的电荷
9.多个点波源在空间也可以形成干涉图样，如图甲是利用软件模拟出某时刻三个完全相同的横波波源产生的干涉图样。图乙是三个完全相同的横波波源在均匀介质中位置，波源、、分别位于等边三角形的三个顶点上，且边长为。三个波源时刻同时开始振动，振动方向垂直纸面，振动图像均如图丙所示。已知波的传播速度为，处质点位于三角形中心，处质点位于与连线中点。下列说法正确的是( )
A. 位于处的质点的振幅为
B. 其中一列波遇到尺寸为的障碍物时，不能发生明显的衍射现象
C. 时，处质点与平衡位置之间的距离是
D. 由于三列波在同一种介质中传播，所以三列波的频率不同时也能够发生干涉现象
10.如图所示，质量为，带电量为的点电荷，从原点以初速度射入第一象限内的电磁场区域，在为已知区域内有竖直向上的匀强电场，在区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，控制电场强度值有多种可能，可让粒子从射入磁场后偏转打到接收器上，则
( )
A. 粒子从中点射入磁场，电场强度满足
B. 粒子从中点射入磁场时速度为
C. 粒子在磁场中做圆周运动的圆心到的距离为
D. 粒子在磁场中运动的圆周半径最大值是
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某同学为了验证对心碰撞过程中的动量守恒定律，设计了如下实验：用纸板搭建如图所示的滑道，使金属玦可以平滑地从斜面滑到水平面上，其中为水平段。选择相同材质的金属块进行实验。测量金属块的质量，得到甲、乙两个金属块的质量分别为和。将金属块甲放置在斜面上某一位置，标记此位置为。由静止释放甲，当甲停在水平面上某处时，测量甲从点到停止处的滑行距离。将金属块乙放置在处，左侧与点重合，将甲放置于点由静止释放。当两枚金属块发生碰撞后，分别测量甲、乙从点到停止处的滑行距离和。保持释放位置不变，重复实验若干次，得到、、的平均值分别为、、。
在本实验中，甲的质量_________乙的质量选填“”“”或“”；
碰撞前，甲到点时速度的大小可表示为__________设金属块与纸板间的动摩擦因数都为，重力加速度为；
若甲、乙碰撞过程中动量守恒，则__________用和表示
12.酒精检测仪是交警执法时通过呼气来检测司机饮酒多少的检测工具。现有一个酒精检测仪的主要元件“酒精气体传感器”，即气敏电阻。下表显示了该气敏电阻的阻值随酒精气体浓度变化的情况。
酒精气体浓度
阻值
为了较准确测量酒精气体浓度为时气敏电阻的阻值，实验室提供了如下器材：
A.电流表量程，内阻约
B.电流表量程，内阻约
C.电压表量程，内阻约
D.电压表量程，内阻约
E.滑动变阻器阻值范围，允许的最大电流
F.滑动变阻器阻值范围，允许的最大电流
G.待测气敏电阻
H.电源电动势，内阻约
I.开关和导线若干
J.恒温室
为达成实验目的，实验时电流表应选_________，滑动变阻器应选_________，电压表应选_________。填器材前面的序号
为了获得更多的数据使测量结果更准确，请在甲图虚线框中补全实验电路图________。
目前国际公认的酒驾标准是“酒精气体浓度”，醉驾标准是“酒精气体浓度”。实验小组利用该气敏电阻、直流电源电动势为，内阻为、电压表量程为，内阻非常大，作为浓度表使用、一定值电阻、开关及导线，组装一台酒精检测仪。
要求电压表示数随酒精气体浓度的增加而增大，请将乙图中的电压表接到合适的位置________。
当电压表示数为时，测量的酒精浓度达到__________填“酒驾”或“醉驾”标准。
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13.目前我国的喷泉水景设备中常使用离心式潜水泵供水。配置高效节能直流电机。某小型喷泉电路部分简化如图所示，电流表为理想电表，定值电阻，。电动机的线圈电阻。仅闭合开关，电流表的示数为。同时闭合开关和，断开，电流表的示数为仅闭合开关，直流电动正常工
作，电流表的示数为。已知喷管的截面积水的密度取重力加速度不计摩擦损耗，忽略水流进泵的速度。求：
电源的电动势和内阻；
直流电动机正常工作时，水流离开喷管口的速率。
14.宝安区政府广场水池下的照射灯为城市的夜景增添了色彩，如图甲。当某束光线从池底照射到岸上游客眼中时，光路如图乙所示。光线入射角为，出射角为，水深为，人眼睛距离水面高度为，已知，。，，。求：
该水池中水的折射率；
人到光源的水平距离；
人观察到光源的垂直深度。
15.如图所示，在，的区域中，存在沿轴正方向、场强大小为的匀强电场，电场的周围分布着垂直纸面向外的恒定匀强磁场。一个质量为，电量为的带正电粒子从中点进入电场不计粒子重力。
若粒子初速度为零，粒子从上边界垂直第二次离开电场后，垂直再次进入电场，求磁场的磁感应强度的大小；
若改变电场强度大小，粒子以一定的初速度从点沿轴正方向第一次进入电场、离开电场后从点第二次进入电场，在电场的作用下从点离开。
求改变后电场强度的大小和粒子的初速度；
通过计算判断粒子能否从点第三次进入电场。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【详解】该电场与等量异种点电荷形成的电场相似。故A错误；
B.根据沿电场线方向电势降低，可知点的电势小于点的电势。故B正确；
C.根据电场线的疏密程度表示电场强度的大小，可知点的电场强度大于点的电场强度，由
易知一试探电荷在点受到的电场力大于在点受到的电场力。故C错误；
D.当试探电荷为正电荷时，在点受到的电场力方向为电场线在该点的切线方向。故D错误。
故选B。
2.【答案】
【解析】【分析】
机械振动在介质中传播形成机械波，振源与观察者之间存在着相对运动，使观察者听到的声音频率不同于波源频率的现象称为多普勒效应。
本题考查了多普勒效应现象的，其效应是由于观察者和波源间位置的变化而产生的；掌握物理概念要一定要理解其真正意义。
【解答】
A.由图可知，波源右侧的波纹较密集，则说明振动片正在向图中一侧移动。故A错误；
B.波的传播速度取决于介质，所以图中振动片两侧的水波传播速度一样快。故B错误；
C.图中振动片右侧单位时间内接收到的完全波的个数较多，则振动片右侧接收到的水波频率更高。故C正确；
D.波源向右移动，则波传播到右边的时间小于左边，所以在相同时间内接收到完全波的个数，一侧比一侧少。故D错误。
故选C。
3.【答案】
【解析】【分析】
本题考查了光的折射定律这个知识点；
根据光的折射定律规律分析、判断即可。
【解答】水对黄光的折射率为，故AB错误；
C.根据，得出黄光在水中的传播速度，根据几何关系可以求出黄光在水中传播的距离，再根据即可算出时间，故 C错误；
D.水对紫光的折射率变大，折射角偏小，也能照亮整个水池底部，故D正确。
4.【答案】
【解析】【分析】
本题考查安培定则，左手定则。解题关键掌握安培定则的运用。
根据安培定则判断导体棒周围的磁场，再根据左手定则分析棒的运动情况；
根据磁感应强度的矢量叠加判断项。
【解答】
D、通电后，根据安培定则可知棒和棒中的电流会在周围产生磁场，两磁场方向垂直，根据磁场的合成可知线段上不存在磁感应强度为零的位置，项错误
、如图所示，棒左侧处在斜向上的磁场中，受到的安培力穿过纸面向外，棒右侧处在斜向下的磁场中，受到的安培力穿过纸面向里，故AB棒将逆时针转动俯视，、项错误，项正确。
5.【答案】
【解析】
【详解】该电源和小灯泡组成闭合电路时，、两图线的交点表示灯泡的工作状态，知小灯泡两端的电压，流过小灯泡的电流，小灯泡此时的电阻为
故A错误；
B.小灯泡消耗的电功率
故B错误；
C.由图可知电源电动势为，电源的总功率
故C正确；
D.由图可知，电源的内阻
当电源外电路电阻等于电源内阻时，电源输出功率最大，此时小灯泡的电阻的 ，此状态电源输出最大，所以如果把小灯泡换成某一定值电阻，则电源的输出功率不可能变大，故D错误。
故选C。
6.【答案】
【解析】【分析】
本题考查系统动量守恒的判断，要明确系统动量守恒的条件是系统不受外力，或者所受外力的矢量和为。
【解答】
A.图甲中，子弹射入木块的过程中，子弹和组成的系统受到的作用，子弹和组成的系统合外力不等于零，该系统动量不守恒，选项A错误；
B.图乙中，物块沿光滑固定斜面下滑的过程中，物块和斜面组成的系统受到挡板的作用力，受合外力不为零，系统动量不守恒，选项B错误；
C.图丙中，剪断细线，压缩的弹簧恢复原长的过程中，水平方向要受到竖直墙壁对的作用，即水平方向受合力不为零，系统的动量不守恒，选项C错误；
D.图丁中，两球匀速下降，则受到的重力和浮力的合力为零；剪断细线后，系统受的重力和浮力不变，则系统受合力仍为零，系统动量守恒，选项D正确。
7.【答案】
【解析】【分析】
本题考查简谐运动，要明确简谐运动的平衡位置是合力为零的位置，振幅是无初速释放点到平衡位置的距离。
同时要掌握简谐运动的对称性，掌握简谐运动的特点，知道一次全振动的概念。
【解答】
由题可知，小球的最大回复力为，设该振动的振幅为 ，在平衡位置时有，
当点在平衡位置上方，点在平衡位置下方时，在点时回复力为 ，则点在平衡位置上方 处，
在点的回复力为 ，则点在平衡位置下方 处，
故有 或 ，
解得，此时小球的简谐运动的周期可能为 或 ，
当、两点都在平衡位置下方时，在点时回复力为 ，则点在平衡位置下方 处，
在点的回复力为 ，则点在平衡位置下方 处，
故有 或 ，
解得，此时小球的简谐运动的周期可能为 或 ，
故选B。
8.【答案】
【解析】A.图甲中工作人员在超高压带电作业时，穿用金属丝编制的工作服应用了静电屏蔽的原理，故A正确；
B.图乙为家用煤气灶的点火装置，是根据尖端放电的原理而制成的，故B正确；
C.图丙为静电除尘装置的示意图，带负电的尘埃被收集在带正电的金属板上，故C错误；
D.图丁为静电喷漆的示意图，静电喷漆时使被喷的金属件与油漆雾滴带不同的电荷，从而产生引力，故D错误。
故选AB。
9.【答案】
【解析】【分析】
本题主要考查了波的叠加问题，由于点到三个波源的距离相同，根据波的叠加原理可知其振幅；当障碍物或孔的尺寸与波长差不多或比波长小时，会发生明显衍射现象；两列波频率必须相同才能发生干涉。
【解答】
由于点到三个波源的距离相同，根据波的叠加原理可知其振幅为，故A正确；
根据，故能发生明显衍射现象，故B错误；
时，仅与的波传播到处，由于传播时间，故处质点已经振动了，故处质点与平衡位置距离 ，故C正确；
类比两列波的干涉可知，频率必须相同才能发生干涉，故D错误。
10.【答案】
【解析】解：、根据带电粒子在电场中做类平抛运动，若粒子打到中点，则
方向匀速直线运动，有：
方向粒子做匀加速直线运动，有：
根据牛顿第二定律得：
解得：，故A正确；
B、粒子从中点射出时，方向根据匀变速位移与平均速度关系式得：
刚出电场射入磁场时速度
将代入解得：，故B错误；
C、粒子从电场中射出时的速度方向与竖直方向夹角为，轨迹如下图所示：
则
将、代入得：
粒子从电场中射出时的速度
粒子进入磁场后做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力得：
则粒子进入磁场后做圆周运动的圆心到的距离为
联立解得，故C错误；
D、当粒子在磁场中运动有最大运动半径时，进入磁场的速度最大，则在电场中沿电场方向加速的距离最大，则方向速度及合速度最大，此时粒子从点进入磁场，则
出离电场的最大速度：
则由洛伦兹力提供向心力得：
可得最大半径：，故D正确。
故选：。
A、根据带电粒子在电场中做类平抛运动，沿电场方向和垂直电场方向列运动学公式求解加速度，再由牛顿第二定律可以求解电场强度；
B、根据在电场中类平抛运动，沿电场方向和垂直电场方向列运动学公式就可以求解粒子从中点射入磁场时速度；
C、根据粒子在电场中的运动，推出进入磁场时的速度方向和大小表达式，再根据粒子在磁场中做圆周运动的半径表达式等结合几何关系求轨迹圆心到的距离；
D、粒子在电场中沿电场方向加速的距离最大时，粒子在磁场中运动的圆周半径最大，根据洛伦兹力提供向心力可以求解粒子在磁场中运动的圆周半径最大值。
本题考查带电粒子在电场和磁场中的运动，在电场中做类平抛运动，根据匀速直线运动和匀变速直线运动的规律分析判断，进入磁场带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，注意从电场进入磁场的合速度大小以及速度方向决定了在磁场中的轨迹半径以及圆弧长度等，需要我们结合轨迹图以及几何关系分析。
11.【答案】；；。
【解析】【分析】两金属块碰撞过程动量守恒，机械能守恒，根据动量守恒定律和机械能守恒定律求解两金属块碰撞后的速度，分析即可；
不放置金属块乙时，甲从点到点做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律求解其加速度，根据匀变速直线运动位移速度公式求解初速度；
甲、乙碰撞后均做匀减速直线运动，根据匀变速直线运动位移速度公式和动量守恒定律列式求解即可。
本题考查验证动量守恒定律的实验，解题关键是弄清楚实验原理、掌握速度的测定方法，能够根据动量守恒定律和机械能守恒定律进行解答。
【解答】
两金属块碰撞过程动量守恒，以碰撞前瞬间甲的速度方向为正方向，设碰撞前甲的速度为，碰撞后甲的速度为，乙的速度为，由动量守恒定律得：
由机械能守恒定律得：
联立解得：
由题意得，碰撞后甲向右运动，即，则；
不放置金属块乙时，甲从点到点做匀减速直线运动，由牛顿第二定律得：
由匀变速直线运动位移速度公式得：
联立解得：
同理，可求得碰后甲、乙速度
，
碰撞过程满足程动量守恒，规定向右为正方向有
联立解得
所以
12.【答案】 酒驾
【详解】根据表格可知，酒精气体浓度为时气敏电阻的阻值约为 ，由于电源电动势为，根据精确且安全的原则，电压表应选择；则通过气敏电阻的最大电流为
所以电流表选择；由于滑动变阻器的额定电流太小，所以滑动变阻器应选择。
因为滑动变阻器阻值均比较小，而且为了获得更多的数据使测量结果更准确，所以采用分压接法；由于
所以， 为小电阻，故采用电流表外接法。因此，电路图连接如图所示
要求电压表示数随酒精气体浓度的增加而增大，只能把电压表并联在定值电阻 两端才满足题意，故接法如图所示
当电压表示数为时，则电路中的电流为
根据闭合电路欧姆定律，得
根据表格数据可得，酒精浓度满足
酒精气体浓度
因此，测量的酒精浓度达到酒驾。

【解析】略
13.【答案】，；
【详解】解：仅闭合开关，由闭合电路欧姆定律得：
同时闭合开关和，由闭合电路欧姆定律得
解得
，
直流电动机正常工作时，设两端的电压为，由
电动机的输出功率为
设水流离开喷管口的速率为，在 时间内从喷管喷出的水的质量为 ，则
根据能量守恒
解得
【点睛】确定电路的连接方式，根据闭合电路的欧姆定律和串并联电路的规律求解电动势、内阻及路端电压。电动机的以恒定的输出功率对水流做功，由于喷出水管时，水流上升的高度可忽略不计，故全部转化为水流的动能。

【解析】略
14.【答案】 ；；
【详解】根据折射定律
人到光线出射点的距离为
出射点到光源的水平距离为
人到光源的水平距离为
人的视线认为光是直线传播的，故光线从入射光反向延长交于法线的位置为“视深” ，根据几何关系知，“视深”

【解析】略
15.【答案】由题意粒子在电场中做匀加速直线运动，根据动能定理有
粒子在磁场中做匀速圆周运动，有
粒子从上边界垂直第二次离开电场后，垂直再次进入电场，轨迹如图

根据几何关系可知
联立可得
由题意可知，做出粒子在电场和磁场中运动轨迹如图

在磁场中做匀速圆周运动，根据几何关系可知
解得
所以有 ，
洛伦兹力提供向心力
带电粒子从点开始做匀加速直线运动，根据动能定理有
再一次进入电场后做类似斜抛运动，沿方向有
沿方向上有
其中根据牛顿第二定律有
联立以上各式解得
粒子从到根据动能定理有
可得从射出时的速度为
此时粒子在磁场中的半径
根据其几何关系可知对应的圆心坐标为 ，
而圆心与的距离为
故不会再从点进入电场。

【解析】对于带电粒子在磁场中的运动情况分析，一般是确定圆心位置，根据几何关系求半径，结合洛伦兹力提供向心力求解未知量；对于带电粒子在电场中运动时，一般是按类平抛运动或匀变速直线运动的规律进行解答。
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