安徽省皖中联盟2023-2024学年高二上学期期末联考物理试题（含答案）

安徽省皖中联盟2023-2024学年高二上学期期末联考
物理
考生注意：
1．本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。
2．答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3．考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
4．本卷命题范围：必修第一册，第二册，第三册，选择性必修第一册第一章，选择性必修第二册第一章。
一、选择题（本题共10小题，共42分．在每小题给出的四个选项中，第1~8题中只有一项符合题目要求，每小题4分，第9~10题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
1．2023年7月14日，“探索二号”科考船搭载着“深海勇士”号载人潜水器返回海南三亚，完成了大深度原位科学实验站在海底的布设试验．本次海试采用中科院青岛能源所与深海所联合研制的国产技术，首次实现了1兆瓦时以上的固态电池在深海装备上的集成并恰能支撑实验站在海底连续工作半年（180天）．不考虑电路损耗，有关该原位科学实验站的能源系统及用电系统，下列判断正确的是（ ）
A．该用电系统的功率约 B．该用电系统的功率约
C．该锂电能源系统能提供可用电能 D．该锂电能源系统能提供电荷量
2．对于以下四幅插图所涉及的物理现象或原理，下列说法不正确的是（ ）
A．甲图中燃气灶电子点火器点火应用了尖端放电的原理
B．乙图中摩擦过的琥珀能够吸引羽毛，说明羽毛带有与琥珀所带电性相同的电荷
C．丙图中机翼上有多条针一样的装置可以导走飞机与大气摩擦产生的静电荷
D．丁图中金属编织网包裹着导体线芯利用了静电屏蔽原理降低干扰
3．如图所示，半圆形导线通以恒定电流，放置在匀强磁场中、已知磁感应强度大小为，导线长为，直径与磁场方向夹角为．该导线受到的安培力大小为（ ）
A． B． C． D．
4．如图所示，正方形区域（含边界）存在垂直于纸面向里的匀强磁场，两个粒子以相同的速率均从点沿纸面方向射入磁场区域，经磁场偏转后粒子从点离开磁场，粒子从边的中点离开磁场，不计粒子重力以及粒子之间的相互作用，则粒子与粒子的比荷之比为（ ）
A． B． C． D．
5．某电场的等势面如图中实线所示，图中相邻等势面间的电势差相等，已知将电子从点移至无穷远处克服电场力做的功比从点移至无穷远处克服电场力做的功多，选无穷远处电势为零，下列说法正确的是（ ）
A．该电场可能是一对等量异种电荷产生的电场
B．点电势高于点电势
C．质子从点移到点，电场力做正功
D．两点场强方向均向左，但点场强比点大
6．如图所示，物块在水平向左外力的作用下沿斜面匀速下滑，该过程中斜面始终静止在水平地面上．下列说法正确的是（ ）
A．地面对斜面的摩擦力水平向左
B．地面对斜面的支持力大于物块与斜面所受重力之和
C．物块可能只受三个力的作用
D．撤去外力后，物块的运动状态可能不变
7．如图所示，长为的轻杆两端固定两个小球甲和乙（可视为质点），甲球质量是乙球的两倍，初始时它们直立在光滑的水平地面上，由于受到微小扰动，系统从图示位置开始倾倒．当小球甲刚要落地时，小球乙的速度大小为（ ）
A．0 B． C． D．
8．如图所示，水平放置的圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动，质量分别为的物块（均视为质点）放置在圆盘上随圆盘一起做匀速圆周运动的半径分别为、，与圆盘间的动摩擦因数分别为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，现使转盘转速逐渐缓慢增大，则比先滑动的条件一定是（ ）
A． B． C． D．
9．2023年5月30日，神舟十六号载人飞船将十六乘组三名航天员送人空间站组合体，图中轨道Ⅰ为载人飞船运行的椭圆轨道，轨道Ⅱ为空间站运行轨道．两轨道相切于点，为椭圆轨道的近地点，为远地点，为轨道Ⅱ上一点，三点在一条直线上，则下列判断正确的是（ ）
A．空间站从运行到和载人飞船从运动到时间相等
B．载人飞船在轨道Ⅰ上点速度小于空间站在点速度
C．载人飞船从沿椭圆轨道运动到点，发动机不断做正功
D．载人飞船在轨道Ⅰ上的加速度不小于空间站在轨道Ⅱ上的加速度
10．如图甲所示，一个半径为的绝缘圆柱面，有12根等长直导线均匀地紧紧贴在其表面且通有向上的电流，大小均为，其俯视图如图乙所示．已知通有电流的长直导线在距其距离为处产生的磁感应强度大小为（其中为一常数）．则（ ）
A．第1和第11根直导线在圆心处的产生的磁感应强度大小相等，方向相反
B．第1和第11根直导线对第12根导线的安培力的合力小于第5和第6根直导线对第12根导线的安培力的合力
C．第1和第11根直导线对第12根导线的安培力的合力大小等于第1和第11根直导线对第6根导线的安培力的合力大小
D．第12根导线受到其他11根导线对它的安培力的合力方向沿指向12的方向
二、非选择题：本题共5小题，共58分．
11．（8分）如图甲所示为“研究碰撞中动量守恒”的实验装置．实验时，先让质量为的小钢球从斜槽上某一位置由静止开始运动，从轨道末端水平抛出，落到水平地面上点，然后再把质量为的小钢球放到轨道末端处于静止，再让小钢球从斜槽开始运动，在轨道末端与小钢球发生对心碰撞，结果小球落到水平地面上点，小球落到水平地面上的点．
（1）实验中，需要测量的物理量有______．
A．小球开始释放的高度 B．小球抛出点距地面的高度
C．小球做平抛运动的水平距离 D．小球的质量
（2）下列说法中正确的是______．
A．两球质量关系一定要满足
B．小球在斜槽上开始运动的位置一定要相同
C．斜槽必须光滑且末端水平
（3）若某次实验时，两钢球落地点分布如图乙所示，与点（点是水平轨道末端正下方的投影）距离分别，若满足______（用表示），则该碰撞前后动量守恒．若还满足______（用表示），则说明该碰撞为弹性碰撞．
12．（8分）（1）某实验小组用多用电表（中间读数为40）来测量电压表（量程，内阻约）内阻，将欧姆表和电压表串联后，欧姆表和电压表指针偏转如图所示．欧姆表读数：______，电压表读数约为______．
（2）此欧姆表内部电池电动势约为______．（取2位有效数字）
（3）为了进一步准确测量电压表内阻，某同学设计了三个如图所示的电路图．图甲中电流表量程为，滑动变阻器阻值为；图乙中电流表量程为，滑动变阻器阻值为；图丙中变阻箱量程为．电源的电动势均约为，内阻均约为．下面电路中能准确测量电压表内阻的是______．
13．（10分）如图所示，固定的三角形金属框架平面与匀强磁场垂直，导体能紧贴金属框架运动，且始终与导轨垂直，．
（1）若从点开始向右以的速度匀速运动过程中，求回路的磁通量的变化量；
（2）若初状态时回路面积为，末状态时回路面积为，求回路中的磁通量的变化量．
14．（14分）如图所示，在足够长的水平光滑直轨道上，有一半径的竖直光滑螺旋圆形轨道，轨道右侧有长的水平传送带与直轨道无缝平滑连接．轨道处有弹射器，一质量的滑块以的初动能水平向右弹射出来．直轨道上静止放置个质量均为的滑块，滑块间的碰撞是完全弹性碰撞．已知传送带以恒定速度顺时针转动，滑块与传送带之间的动摩擦因数．求：
（1）滑块通过圆形轨道最高点时轨道所受的压力大小；
（2）滑块第一次通过传送带所用的时间；
（3）个质量均为的滑块获得的总动能．
15．（18分）如图甲所示为一种质谱仪的工作原理图，带正电的粒子从静止经加速电压加速后恰好从轴上点射出（加速电场大小可忽略），后在点垂直边进入区域，轴上方锥型区域内存在电场或磁场．与轴正方向夹角均为点与点关于原点对称，静电力常量为．
（1）若原点存在一点电荷电场源，所有发射的粒子经电场后均能够到达点（区域外无电场），求该点电荷所带电荷的性质和电荷量；
（2）若区域只存在垂直纸面向外的匀强磁场（区域外无磁场），磁感应强度大小为，该粒子经点垂直边进入磁场后到达点，求该粒子的比荷；
（3）在第（2）问基础上，若紧靠边加一组带电平行金属板，如图乙所示，形成偏转电场，，大小可调，极板中轴线与重合．若加速电场可沿方向移动，要使该粒子经两电场和磁场后仍到达点，求平行金属板的长度满足的条件．
安徽省皖中联盟2023-2024学年高二上学期期末联考
物理
参考答案、提示及评分细则
一、选择题（本题共10小题，共42分．在每小题给出的四个选项中，第1~8题中只有一项符合题目要求，每小题4分，第9~10题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B B C C B C A D BD BC
1．B 【解析】用电系统的功率，A错误，B正确；锂电能源系统能提供得电能，C错误；锂电能源系统能提供电荷量未知，D错误．
2．B 【解析】甲图中燃气灶电子点火器点火应用了尖端放电的原理，A正确；摩擦过的琥珀能够吸引羽毛说明带电物体具有吸引轻小物体的性质，B错误；机翼上有多条针一样的装置是利用尖端放电导走飞机与大气摩擦产生的静电荷，C正确；金属编织网能起到静电屏蔽的作用，使网内不受外部电场的影响，D正确．
3．C 【解析】该导线受到的安培力，C正确．
4．C 【解析】设正方形边长为，粒子沿方向射入磁场区域，粒子从边的中点离开磁场，则粒子的半径；粒子从点离开磁场，由图可知，根据洛伦兹力提供向心力有，解得粒子的比荷，所以粒子与粒子的比荷之比为，C正确．
5．B 【解析】比较一对等量异种电荷产生的电场的等势线的形状，可知该电场不是一对等量异种电荷产生的电场，A错误；因为将电子从点移至无穷远处克服电场力做的功比从点移至无穷远处克服电场力做的功多，故点电势高于点电势，故电场线的方向应从左向右穿过各等势线，故点电势高于点电势，B正确；
因点电势低于点，故质子从点移到点电场力做负功，C错误；处等差等势线比处密集，因而点场强比点大，但两点场强方向垂直于等势线均向右，D错误．
6．C 【解析】物块匀速下滑，系统整体受力平衡，由整体法判断地面对斜面的作用力，知A、B错误；若斜面与物块间无摩擦力，物块受到的竖直向下的重力、垂直斜面指向右上的支持力和水平向左的外力，结合三力平衡知识可知，C正确，且该情况下，D错误；若斜面粗糙，设斜面倾角为，物块与斜面间动摩擦因数为，撤去外力前有，得，撤去外力后不可能有，D错误．
7．A 【解析】甲落地前瞬间，甲、乙在水平方向共速，且水平方向动量守恒，故甲落地前瞬间，甲和乙的水平速度都为零，A正确．
8．D 【解析】由牛顿第二定律与圆周运动规律：当刚要相对圆盘滑动时，，当刚要相对圆盘滑动时，可得，两物块相对圆盘开始滑动的临界角速度与质量、无关，A错误；当比先滑动时，则有，即，整理可得，B、C错误，D正确．
9．BD 【解析】根据开普勒第三定律可知，空间站从运行到的时间大于载人飞船从运动到时间，A项错误；载人飞船在轨道Ⅰ上点速度小于空间站在点速度，即小于空间站在点速度，B项正确；载人飞船从沿粗圆轨道运动到机械能守恒，发动机不需要做功，C项错误；载人飞船在轨道Ⅰ上点和空间站在轨道Ⅱ上点加速度相等，在轨道Ⅰ上其他位置加速度均大于在轨道Ⅱ上的加速度，D项正确．
10．BC 【解析】第1和第11根直导线在圆心处的产生的磁感应强度大小相等，方向成，A错误；如图所示，任意导线（以5号线举例）对12号导线安培力的水平分量可表示为，其中正比于，而，因此取值与角度无关，故此由力的合成规律可得第1和第11根直导线对第12根导线的安培力小于第5和第6根直导线对第12根导线的安培力，C项同理，B、C正确；第12根导线受到其他11根导线对它的安培力的合力方向沿12指向的方向，D错误．
二、非选择题：本题共5小题，共58分．
11．（1）CD （2）AB （3）
解析：（1）由可知，小钢球做平抛运动时间相同，故只需测出水平位移就能得出碰撞前后速度的关系，C正确；小球的质量需测量，D正确．
（2）因要保证球不反弹，故；同时小球初始释放位置要相同，才能保证到斜槽末端的速度相同；斜槽无须光滑，A、B正确．
（3）若碰撞前后动量守恒则有，即，若还满足弹性碰撞则有，即，化简得．
（1）2800 0.60 （2） （3）乙
12．解析：（1）由题意可知欧姆表挡位为“”，故读数为，电压表量程为，故读数为．
（2）电压表与欧姆表串联，欧姆表内阻为．
（3）图甲中电流表几乎没有读数，无法测量；图丙中无法求得电压表的电流，故无法求得电压表内阻，故选图乙．
13．解：（1）棒向右以的速度匀速运动时，位移为
由于，此时回路的面积为
回路的磁通量的变化量为
（2）回路面积从变到从变到时的磁通量为：
故回路中的磁通量的变化量为
14．解：（1）机械能守恒
，由牛顿第三定律可知轨道所受压力为零
（2）由
时，，则
（3）动量守恒
动能守恒
第二次碰撞
第次碰撞
15．解：（1）设某一正粒子的质量为，电荷量为，有
进入后，库仑力提供向心力做匀速圆周运动，则半径为，有
联立解得：且为负电荷
（2）若要到达点，则在磁场中做匀速圆周运动的半径为
解得：
（3）设经电场偏转后进入磁场区域的粒子速度与初速度的夹角为并从点进磁场，则
设极板长度为，粒子要汇聚则圆心一定在轴上，在中由正弦定理得
解得：
则极板中点到的距离为
由对称性可知经过磁场后汇聚的位置刚好是点，故满足条件