2023-2024学年河北省承德县第一中学等校高二（下）开学联考物理试卷（含解析）

2023-2024学年河北省承德县第一中学等校高二（下）开学联考物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.如图所示为磁场的相关应用，下列说法正确的是( )
A. 图甲是回旋加速器的示意图，粒子是在洛伦兹力作用下加速的
B. 乙图中，处于蹄形磁铁中的导体棒通电后向左摆动
C. 丙图中，下端刚好与水银液面接触的金属软弹簧通电后将上下振动
D. 图丁是磁流体发电机的结构示意图，可通过增大磁感应强度来减小电源电动势
2.下列说法正确的是( )
A. 图甲中，单色光在被检测厚玻璃板的上下表面反射后发生干涉
B. 图乙中，声源远离观察者时，观察者接收到的声音频率减小
C. 图丙中，使摆球先摆动，则摆动后球的周期比球的周期大
D. 图丁是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”
3.世纪末，有科学家提出了太空电梯的构想：在地面上建设一座直到地球同步卫星轨道的高塔，并在塔内架设电梯。这种电梯可用于发射人造卫星，其发射方法是将卫星通过太空电梯缓慢地提升到预定轨道高度处，然后再启动推进装置将卫星从太空电梯发射出去，使其直接进入预定圆轨道。已知地球质量为、半径为、自转周期为，引力常量为。若高塔的高度为，某次通过太空电梯发射质量为的卫星时，预定其轨道高度为，则
( )
A. 高塔可以建在河北省境内
B. 卫星离地面越远，受到地球的万有引力越大
C. 高塔的高度
D. 若未启动推进装置，则卫星脱离太空电梯后相对地心做离心运动
4.某无线充电装置的原理如图所示，该装置主要由供电线圈和受电线圈组成，可等效为一个理想变压器，从受电线圈输出的交流电经过转化装置变为直流电给电池充电。充电时，供电端接有的正弦交流电，受电线圈输出电压、输出电流，下列说法正确的是
( )
A. 若供电端接直流电，也能进行充电 B. 受电线圈输出电压的频率为
C. 供电线圈和受电线圈匝数比为 D. 充电时，供电线圈的输入功率为
5.电荷在电场和磁场中受力的特点不同，导致电荷运动性质不同。如图所示，、是一对平行金属板，板长为，板间距离为。一带电粒子从、左侧中央以平行于极板的速度射入。若仅在、板加恒定电压，则粒子恰好从板右侧边缘以速率射出，在电场中运动时间为；若仅在、板间加垂直纸面的匀强磁场，则粒子恰好从板右侧边缘以速率射出，其运动时间为。不计粒子受到的重力。则
( )
A. 粒子在电场、磁场中均做匀变速曲线运动
B. 粒子在电场、磁场中运动的时间关系为
C. 粒子在电场、磁场中运动的速率关系为
D. 若、板间同时存在上述电场和磁场，该带电粒子将在、板间做匀速直线运动
6.如图所示，半径为的半球形碗，固定在可绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过半球形碗的球心的对称轴重合。转台以角速度匀速转动，此时碗内有两个相同的小物块和分别位于碗壁不同高度处，随碗一同转动且相对碗壁静止。忽略空气阻力，下列说法正确的是( )
A. 两物块受到的向心力大小相等
B. 两物块所受的摩擦力可能都为零
C. 在碗转动半圈的过程中，两物体所受重力的冲量大小相等
D. 在碗转动半圈的过程中，两物体所受合力的冲量大小相等
7.如图所示，球、球均带正电，球带负电，球在绝缘的粗糙水平地面上，球由绝缘的细线拉着，球处在与球等高的位置，、、三球均静止且三者所在位置构成一个等边三角形。若细线与竖直方向的夹角为，，、、三球所带电荷量大小分别为，之间的库仑力大小分别为，细线的拉力大小为，则( )
A. B.
C. D.
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.“地震预警”是指在地震发生以后，抢在地震波传播到受灾地区前，向受灾地区提前几秒至数十秒发出警报，通知目标区域从而实现预警．科研机构对波的特性展开研究，如图甲所示为研究过程中简谐波在时刻的波形图，、是此波上的两个质点，平衡位置分别处于处，图乙为质点的振动图像，则( )
A. 该列波的传播方向沿轴正方向 B. 该列波的传播速度大小为
C. 质点在时刻的位移为 D. 质点在内沿轴运动了
9.如图为交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴按图示方向匀速转动，转动角速度，线圈的匝数、总电阻，线圈围成的面积。线圈两端与阻值的电阻相连，交流电压表可视为理想电表。已知磁场的磁感应强度，图示位置矩形线圈与磁感线平行。则( )
A. 图示位置，线圈中的电流最大，电流方向为
B. 从图示位置开始计时，通过线圈的磁通量随时间变化的关系式为
C. 电路中交流电压表的示数为
D. 线圈由图示位置转过的过程中，通过电阻的电荷量为
10.一小物块从固定斜面的底端沿斜面向上滑动，之后停在某一高度。物块初速度为，初动能为，初始状态机械能为，物块与斜面间的动摩擦因数不变，取斜面底端所在水平面为重力势能的参考平面。在该过程中，物块的速度、重力势能、动能、机械能随时间或位移变化的图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
三、实验题：本大题共2小题，共20分。
11.小明在实验室探究物体加速度与所受合外力的关系，实验装置如图甲所示，主要实验步骤如下：
调整长木板倾角来补偿阻力，使小车恰好沿长木板向下做匀速运动。
保持长木板的倾角不变，绳子下端只挂一个钩码，将小车移近打点计时器，然后由静止释放，小车沿长木板向下做匀加速直线运动，得到一条纸带如图乙所示，、、、、为计数点，相邻两个计数点间还有个计时点未画出，打点计时器的频率为在该次实验中，打点时木块的速度大小为___________，木块运动的加速度大小为____________。结果均保留三位有效数字

保持绳子下端悬挂的钩码不变，在小车上放置不同数量的相同钩码，小车上钩码的个数记为，重复实验操作步骤，求出小车对应的加速度，得到加速度的倒数和钩码个数的关系图像如图丙所示，已知一个钩码的质量为，图像中直线的斜率为，纵轴截距为，利用题中信息可得出小车的质量___________用表示
12.某同学在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，实验室提供的器材有：
A.电压表量程为，内阻约为
B.电压表量程为，内阻约为
C.电流表量程为，内阻约为
D.电流表量程为，内阻约为
E.滑动变阻器阻值，额定电流
F.滑动变阻器阻值，额定电流
G.开关、导线若干
为了较准确测量电池的电动势和内阻，电压表应该选择___________，电流表应该选择__________，滑动变阻器应该选择___________。均选填仪器前面的字母序号
要求尽量减小电表内阻对测量结果的影响，请把图甲中的实物电路图补充完整________。

在实验中测得多组电压和电流值，得到如图乙所示的图线，由图可较准确地求出该电源电动势___________，内阻___________。结果均保留三位有效数字
由于电流表和电压表都不是理想电表，所以测量结果有系统误差。图丙中实线为小明同学按照正确的实验方法操作时作出的图线，两条虚线中有一条是真实图线，则下列说法正确的有___________。

A.引入系统误差的原因是电压表的分流作用，使电流表示数偏小
B.引入系统误差的原因是电流表的分压作用，使电压表示数偏大
C.图线表示真实图线，小明同学所测电动势和内阻均偏小
D.图线表示真实图线，小明同学所测侧电动势为真实值，内阻偏大
四、计算题：本大题共3小题，共34分。
13.如图所示，半圆形透明柱体，其横截面的半径为，圆心为，为水平直径，为竖直半径，现有一单色细光束从点以与竖直方向成的角度射入，光束折射后恰好能到达点。已知。
求该柱体的折射率；
若用该单色光垂直照射整个面，求光进入透明柱体后在半圆弧上有光直接射出的弧长与弧长的比值。不考虑半圆形透明柱体内的反射光
14.如图所示，圆弧轨道固定且末端与水平面平滑连接，光滑水平面上静置、两小球．一轻质弹簧的左端固定在小球上，右端与小球接触但未连接，开始弹簧处于原长。现让小球从圆弧轨道上距轨道底端某一高度处由静止滑下，小球以大小为的速度与小球发生弹性碰撞，碰撞时间极短，碰后小球返回并冲上圆弧轨道，到达最高点时被锁定。已知小球、、的质量分别为。
小球均可视为质点，不计所有阻力，弹簧始终处于弹性限度内，取重力加速度。求：
小球、碰撞结束时小球的速度大小；
碰撞后小球冲上圆弧轨道的最大高度；
弹簧弹性势能的最大值。
15.如图甲所示，间距的足够长倾斜导轨倾角，导轨顶端连接阻值的电阻．左侧存在一面积的圆形磁场区域，磁场方向垂直于斜面向下，磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示。右侧存在着方向垂直于斜面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为。一长、电阻的金属棒与导轨垂直放置，至，金属棒恰好能静止在导轨上，之后金属棒开始沿导轨下滑，经过足够长的距离经过，且在经过前速度已经稳定，最后停止在导轨上。已知左侧导轨均光滑，右侧导轨与金属棒间的动摩擦因数，不计导轨电阻与其他阻力，金属棒始终与导轨接触良好，，取。求：
内流过电阻的电流和金属棒的质量；
金属棒经过后电阻上产生的焦耳热；
金属棒经过后通过电阻的电荷量。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.洛伦兹力不做功，粒子是在电场力作用下加速的，故A错误；
B.图乙中，由左手定则判断处于蹄形磁铁中的导体棒通电后向右摆动，故B错误；
C.图丙中，下端刚好与水银液面接触的软弹簧通电后，根据同向电流相互吸引可知，软弹簧收缩，离开水银面；电路断开，由于重力的作用软弹簧再次与水银面接触，再次通电跳起，如此反复，弹簧将上下振动，C正确；
D.对磁流体发电机有 ，解得 ，可通过增加磁感应强度来增大电源电动势，故D错误．
故选C。
2.【答案】
【解析】入射光经空气膜上下表面反射后发生干涉，并不是被检测厚玻璃板的上下表面反射后的光发生干涉，A错误；
图乙中，声源远离观察者时，根据多普勒效应可知观察者接收到的声音频率减小，B正确；
图丙中，使摆球先摆动，则摆动后、做受迫振动，周期相同，C错误；
丁图是“泊松亮斑”，是光照射不透光的圆盘衍射形成的，不是小孔衍射，D错误。
故选。
3.【答案】
【解析】A.同步卫星在赤道上空，所以高塔也应该建在赤道处，故A错误；
B.根据万有引力定律可知，卫星离地面越远，受到地球的万有引力越小，故B错误；
C.塔高为同步卫星的轨道高度，设同步卫星质量为 ，由万有引力提供向心力有
可得
故C正确；
D.由于卫星脱离太空电梯时的角速度和同步卫星角速度相同，均为 ，而轨道高度为的圆轨道卫星角速度 ，由于
卫星受到的万有引力大于所需向心力，卫星脱离太空电梯后做近心运动，故D错误。
故选C。
4.【答案】
【解析】A.若供电端接 直流电，无法发生互感，故不能充电，A错误；
B.已知 ，则频率 ，B错误；
C.供电端的电压有效值为 ，则 ，C错误；
D.由于该装置可等效为一个理想变压器，所以输出功率等于输入功率，即 ，D正确。
故选D。
5.【答案】
【解析】一带电粒子从、左侧中央以平行于极板的速度 射入；若仅在、板加恒定电压，粒子在恒定的电场力作用下做匀变速曲线运动，运动时间
且因为电场力做正功
仅在、板间加垂直纸面的匀强磁场，粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，加速度变化，不是匀变速曲线运动，粒子恰好从板右侧边沿以速率 射出，因为洛伦兹力不做功，所以
水平方向
因为
所以
选项AC错误，B正确；
D.在电场中
整理得
在磁场中，根据几何关系有
解得
由洛伦力供向心为有
因为
所以电场力大于洛伦兹力，则无法平衡，无法做匀速直线运动，D错误。
故选B。
6.【答案】
【解析】【分析】
本题考查水平面的圆周运动，要明确、在水平面内做匀速圆周运动的向心力来源，根据向心力公式分析。恒力的冲量通过求解，合力的冲量通过动量定理求解。
【解答】
A.两物块做匀速圆周运动，角速度相等，运动半径不相等，根据 可知两物块向心力不相等，故A错误；
B.物块的摩擦力恰好为零时，重力和支持力提供向心力，则有，
变化可得，
同理可得物块的摩擦力恰好为零时有，
因为 与 不相等，所以以上两式无法同时成立，则两物块所受的摩擦力不可能都为零，故B错误；
C.在碗转动半圈的过程中，重力不变，则两物体所受重力的冲量都为，故C正确；
D.在碗转动半圈的过程中，由合力提供向心力，两物体圆周运动线速度大小不同，则根据可知两物体所受合力的冲量大小不相等，故D错误。
故选C。
7.【答案】
【解析】A.、两球受力如图所示

对球由力的平衡条件可得
故A错误；
对球由力的平衡条件有
解得
故B正确，C错误；
D.由
以及库仑定律
可得
D错误。
故选B。
8.【答案】
【解析】A.根据图乙可知，在 时刻，质点沿轴负方向运动，根据图甲，利用同侧法可知，该列波的传播方向沿轴正方向，故A正确；
B.根据图甲可知波长
根据图乙可知周期
则波传播速度大小为
故B正确；
C.在 时刻，质点处于平衡位置且沿轴正方向运动，由于
则质点在
时刻，处于平衡位置且沿轴负方向运动，故C错误；
D.机械波传播的是质点振动的形式与能量，质点本身不会随波发生迁移，故D错误。
故选AB。
9.【答案】
【解析】A.图示位置磁通量为零，电动势最大，电流最大，根据右手定则可知，线圈中电流方向为 ，A正确；
B.从图示位置开始计时，通过矩形线圈的磁通量 随时间变化的关系式为
B错误；
C.电动势的最大值
则电动势的有效值
由闭合电路欧姆定律，可得电路中交流电压表的示数
C正确；
D.线圈由图示位置转过 的过程中，通过电阻的电荷量
D正确。
故选ACD。
10.【答案】
【解析】A.设斜面倾角为，上滑过程中加速度大小不变，设为，则
故A项正确；
B.上滑过程中的位移

重力势能

图像是一条抛物线，故B项错误；
C.根据动能定理可得
解得
故C项正确；
D.由于物块要克服摩擦力做功，所以其机械能一直减小，由功能原理知
得图像的斜率绝对值等于摩擦力，所以图像的斜率绝对值不变，故D项错误。
故选AC。
11.【答案】
【解析】相邻两计数点间的时间间隔
根据某段匀变速直线运动时间中点的瞬时速度等于该段的平均速度，可知打点时的速度大小为
根据逐差法求出小车运动的加速度大小为
由牛顿第二定律可知
可得
由图可知
，
解得
12.【答案】
【解析】干电池的电动势约为 ，所以电压表选A，滑动变阻器的最大阻值过大，在调节时电路中电流都很小，所以滑动变阻器应选择最大阻值较小的，此时在滑动变阻器的调节范围内，电路中电流可控制在 以内，所以电流表应选择。
由于干电池的内阻较小，电压表的内阻远远大于干电池的内阻，而电流表的内阻与干电池的内阻相差不大，表明电压表的分流影响小于电流表的分压影响，则为了尽量减小电表内阻对测量结果的影响，实物连接如图所示。
根据路端电压与电流的关系
可知图像纵截距表示电源电动势，则
图像斜率绝对值表示电源内阻，则
小明实验时，引入系统误差的原因是电压表的分流作用，使电流表示数偏小，A正确，B错误；
当外电路短路时，电压表分流为，短路电流相同，即小明作出的图线和真实图线与横轴交点相同，图线表示真实图线，根据图线可知所测电动势和内阻均偏小，C正确，D错误。
故选AC。
13.【答案】 ；
【解析】根据几何关系可知，折射角的正弦值
根据光的折射定律，有
若用该单色光垂直照射整个 面，设从点射入的光线，折射后经过点刚好发生全发射，如图所示
根据反射条件有
解得
根据对称性，在半圆弧 上有光透出的弧长所对圆心角
则透光弧长与 的比值
14.【答案】 ； ；
【解析】小球、发生弹性碰撞过程中系统动量守恒，取水平向右为正方向，有
根据系统机械能守恒有
可得
，
碰撞后小球沿圆弧轨道上滑，根据机械能子恒定律有
解得
弹簧压缩最短时，弹性势能最大，此时小球与小球共速，取水平向右为正方向，根据动量守恒有
解得
弹簧弹性势能的最大值
解得
15.【答案】 ， ； ；
【解析】根据法拉第电磁感应定律可得 内回路中的感应电动势
根据闭合电路欧姆定律可得流过电阻的电流
设金属棒 的质量为，这段时间内金属棒 受力平衡，即
解得
设金属棒 经过 时的速度大小为，此时回路中的感应电动势
回路中的电流
导体棒 受力平衡，即
解得
设金属棒 从经过 到最终停下的过程中下滑的距离为，根据功能关系有
又
电阻上产生的焦耳热
设金属棒 从经过 到最终停下的过程中，回路中的平均电流为 ，经历时间为，对金属棒 根据动量定理有
且
解得
第1页，共1页