2023-2024学年湖南省衡阳市衡阳县第二中学高二（下）开学小测物理试卷（A卷）（含解析）

2023-2024学年湖南省衡阳市衡阳县第二中学高二（下）开学小测物理试卷（A卷）
一、单选题：本大题共11小题，共44分。
1.如图所示，把一个带正电的小球放入原来不带电的金属空腔球壳内，其结果可能是( )
A. 只有球壳外表面带正电 B. 只有球壳内表面带正电
C. 球壳的内、外表面都带正电 D. 球壳的内表面带正电，外表面带负电
2.如图所示，在圆的圆心点固定一个带正电荷的点电荷，同时在空间中施加一与方向平行、大小为匀强电场，点的合电场强度刚好为零，其中也是圆的一条直径，，则下列说法中正确的是( )
A. 、两点的电场强度相同
B. 点的电场强度的大小为
C.
D.
3.如图所示，带正电的小球用竖立在地面上的绝缘杆支撑，带正电的小球用绕过球正上方的定滑轮的绝缘细线拉着，开始时
A. 在同一水平线上并处于静止，不计两个小球的大小．现用手拉细线使小球缓慢向上移动，小球在向上移动过程中A、两球的带电量保持不变，不计两球间的万有引力，则在球缓慢移动一小段距离的过程中( ) A.A、两球间的距离在减小
B. 小球的运动轨迹是一段圆弧
C. 细线上的张力一直增大
D. 细线上的张力可能先变小后变大
4.如图所示，，，滑动变阻器总电阻为，按如图所示方式连接成电路，则下列说法正确的是( )
A. 、间电阻最小值为 B. 、间电阻最大值为
C. 、间电阻最小值为 D. 、间电阻最大值为
5.如图所示，在光滑绝缘水平面上，三个带电质点、和分别位于边长为的正三角形的三个顶点上，质点所带电荷量为，整个系统置于沿水平方向并垂直于的匀强电场中．已知静电力常量为，若三个质点均处于静止状态，则下列说法正确的是
( )
A. 质点、所带电荷总量为 B. 质点、带等量异种电荷
C. 无法确定匀强电场的具体指向 D. 匀强电场的电场强度大小为
6.如图所示，质量为的滑块沿倾角为的固定斜面向上滑动，经过时间，速度为零并又开始下滑，经过时间回到斜面底端，滑块在运动过程中受到的摩擦力大小始终为，重力加速度为。在整个运动过程中，下列说法正确的是( )
A. 支持力对滑块的总冲量为
B. 重力对滑块的总冲量为
C. 合外力的冲量为
D. 摩擦力的总冲量为
7.如图所示是一个弹簧振子做阻尼振动的振动图像，曲线上两点的连线与横轴平行，下列说法正确的是( )
A. 振子在时刻的动能等于在时刻的动能
B. 振子在时刻的势能等于在时刻的势能
C. 振子在时刻的机械能大于在时刻的机械能
D. 从时刻到时刻振子的振动频率越来越小
8.两个振幅相同的波源、在水槽中形成如图所示的波形，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则
( )
A. 在两波相遇的区域中会产生干涉现象 B. 点此时位移最大
C. 点的振动始终加强 D. 点的振动始终减弱
9.如图所示，在水中有一厚度不计的薄玻璃片制成的中空三棱镜，里面是空气，一束光从棱镜的左边射入，从棱镜的右边射出时发生了色散，射出的可见光分布在点和点之间，则( )
A. 从点射出的是红光，从点射出的是紫光
B. 从点射出的是紫光，从点射出的是红光
C. 从点和点射出的都是红光，从中点射出的是紫光
D. 从点和点射出的都是紫光，从中点射出的是红光
10.如图所示，半径为的金属圆环用绝缘细线悬挂于天花板上，金属圆环中通以逆时针方向的电流，图中、与圆心连线的夹角为，只在直线上方区域内加一垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，金属圆环处于静止状态时，细线中的拉力大小为；若只在直线下方区域内加与上述相同的磁场，金属圆环处于静止状态时，细线中的拉力大小为，则金属圆环中的电流大小为
( )
A. B. C. D.
11.水平桌面上一条形磁铁的上方，有一根通电直导线由极的上端平行于桌面移到极上端的过程中，磁铁始终保持静止，导线始终保持与磁铁垂直，电流方向如图所示。则在这个过程中，磁铁受到的摩擦力的方向和桌面对磁铁的弹力
A. 摩擦力始终为零，弹力大于磁铁重力
B. 摩擦力始终不为零，弹力大于磁铁重力
C. 摩擦力方向由向左变为向右，弹力大于磁铁重力
D. 摩擦力方向由向右变为向左，弹力小于磁铁重力
二、多选题：本大题共1小题，共4分。
12.从太阳和其他星体发射出的高能粒子流，在射向地球时，由于地磁场的存在，改变了运动方向，对地球起到了保护作用。地磁场的示意图虚线，方向未标出如图所示，赤道上方的磁场可看成与地面平行，若有来自宇宙的一束粒子流，其中含有的原子核、电子、光子射线以及质子，沿与地球表面垂直的方向射向赤道上空，则在地磁场的作用下( )
A. 射线沿直线射向赤道 B. 射线向西偏转
C. 射线向东偏转 D. 质子向北偏转
三、实验题：本大题共2小题，共20分。
13.某物理兴趣小组的同学们做“金属丝电阻率的测量”实验，已知金属丝的电阻大约为，具体实验操作如下：
小明首先用螺旋测微器测量金属丝的直径。
小刚取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材：
A.电压表，内阻约
B.电压表，内阻约
C.电流表，内阻约
D.电流表，内阻约
E.滑动变阻器，最大阻值为
F.滑动变阻器，最大阻值为
要求较准确地测出其阻值，电压表应选__________，电流表应选_________，滑动变阻器应选_________。填器材序号
实验中小华同学的实物连线如图所示，请指出小华实物连线中的两处明显错误。

错误：___________________；
错误：___________________。
14.在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的实验中有如下器材：
A.干电池节 滑动变阻器
C.滑动变阻器 电压表
E.电流表 开关、导线若干
其中滑动变阻器应选______；选填器材前的字母 请根据甲电路图完成乙实物图的连接；______
某同学根据实验数据画出的图像如图丙所示，由图像可得电池的电动势为______，内电阻为______；
本实验产生系统误差的主要原因是______。
四、计算题：本大题共3小题，共32分。
15.如图所示，带有四分之一光滑圆弧轨道的滑块静止在光滑水平地面上，其末端与水平地面相切。一滑块从光滑圆弧轨道的最高点由静止释放，已知光滑圆弧轨道和滑块的质量均为，圆弧轨道的半径为，重力加速度大小为。求：
滑块刚离开时，滑块的位移大小；
滑块滑到水平地面上时速度大小；
滑块在圆弧轨道上下滑的过程中，对的支持力做的功是多少？
16.将长为的导线，从中点折成如图所示形状，放入的匀强磁场中，平面与磁场垂直，若在导线中通入的电流，则整根导线所受安培力大小为多少
17.一次投掷才艺表演时，投掷爱好者甲将质量的橡胶球以的速度竖直向上拋出时，投掷爱好者乙同时将质量为的橡胶球斜向上方抛出。两球抛出高度相同，正好在最高点发生对心碰撞。投掷者甲和乙站在同一水平面上，两人间距。、两橡胶球的碰撞可看成弹性碰撞，碰撞前后均在同一竖直面内运动，不计空气阻力对两橡胶球的影响，重力加速度。求：
碰撞前瞬间橡胶球的速度大小：
碰撞后瞬间橡胶球的速度大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】【分析】
带正电的物体是因为缺少电子，带负电的物体是因为有多余的电子，当带电体接触不带电的金属空腔球壳时，电子发生转移。
本题考查感应带电的实质：电子从导体的一部分转移到另一部分。
【解答】
把一个带正电的小球放入原来不带电的金属空腔球壳内，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，则金属壳上带负电的电子被带正电的小球吸引到内表面，内表面带负电，外表面剩余了正电荷，外表面带正电，即原来不带电金属球壳的电荷分布发生了变化．故A正确，BCD错误。
故选A。
2.【答案】
【解析】
【详解】由题可知，点电荷在圆周上各点产生的电场强度大小为，方向沿半径方向向外。
A.根据矢量叠加，可知、两点的电场强度大小相等，但方向不同，A错误；
B.点的电场是由点电荷产生的电场与匀强电场矢量叠加，如图所示
根据余弦定理可知
B正确；
C.取一正的试探电荷从点移动到点，位于点的场源点电荷不做功，而匀强电场做正功，因此电势能减小，电势降低，即
C错误；
D.取一正的试探电荷从点移动到点，位于点的场源点电荷不做功，而匀强电场做正功，因此电势能减小，电势降低，即
D错误。
故选B。
3.【答案】
【解析】
【详解】设小球受到的重力为，A、两球的带电量分别为、，两球间的距离为，定滑轮距离球为，距离球为，对球受力分析如图．
根据相似三角形可知， ，得 ，在小球移动过程中，不变，因此小球的运动轨迹是一段圆弧，选项A错误、B正确；又 ，由于在减小，因此在减小，选项CD错误．故选B．
4.【答案】
【解析】【分析】
本题考查电阻串关联知识。这是一个并联电路，根据并联电阻公式结合函数分析可求并联电阻的最大与最小值。
【解答】
设上半部分的电阻为，则、间的电阻为，代入数据得，由数学知识可知，当时；当时，，ABC错误，D正确。
故选D。
5.【答案】
【解析】
【详解】三个质点均处于静止状态，合力为零，质点带正电荷，要使质点、都静止，则质点、所带电荷总量一定为 ，A错误；
B.点电荷的的电场力与对的电场力在平行于方向上的分量大小相等方向相反，即
得
即、带等量同种电荷，B错误；
C.质点、对的电场力的合力向左，可以判定匀强电场对的电场力向右。又因为质点所带电荷量为 ，判定匀强电场向右，电场方向垂直于， C错误；
D.以质点为研究对象，设质点带电荷量为，则在垂直于方向上有
得
D正确。
故选D。
6.【答案】
【解析】【分析】
冲量等于力与力的作用时间的乘积，与其他因素无关，故直接由即可求出力的冲量．
本题考查冲量的定义及动量定理的应用，关键是要掌握冲量的定义并明确冲量与其他因素无关，只与力和时间有关。
【解答】
A.将重力按照垂直斜面和平行于斜面分解，可得支持力，则支持力对滑块的总冲量为：，方向垂直斜面向上，故A正确；
B.根据冲量的定义知，重力对滑块的总冲量为：，方向竖直向下，故B错误；
C.一开始小滑块的动量沿斜面向上，最后小滑块的动量沿斜面向下，根据动量定理可知：
，显然合外力的冲量不为，故C错误；
D.小滑块向上滑动时摩擦力方向沿斜面向下，小滑块向下滑动时摩擦力方向沿斜面向上，以沿斜面向上为正方向，则摩擦力的总冲量为：，故D错误。
7.【答案】
【解析】
【详解】由于弹簧振子做阻尼振动，所以振子在时刻的机械能大于在时刻的机械能，C正确；
B.振子的势能与振子的位移有关，、时刻振子的位移相同，势能相同，B正确；
A.振子在、两时刻的势能相同，而时刻的机械能更大，则振子在时刻的动能大于在时刻的动能，A错误；
D.阻尼振动的振幅不断减小，但频率不变，D错误。
故选BC。
8.【答案】
【解析】【分析】
该题考查波的叠加、干涉相关知识。只有两列波的频率相同时才可能发生干涉现象，在点此时波峰与波峰叠加，由此分析解题即可。
【解答】
两列水波在水中传播的波速相等，从图中可以看出两列水波的波长不同，根据，可知两列水波的频率不同，而只有两列波的频率相同时才可能发生干涉现象，所以在两波相遇的区域中不会产生干涉现象，不会出现振动始终加强点和减弱点，、、均错误；
B.在点此时波峰与波峰叠加，点的位移为这两列波引起位移的矢量和，则点此时位移最大，B正确。
9.【答案】
【解析】
【详解】此棱镜相对周围介质是光疏介质．因此，光在棱镜中的折射角大于入射角，从棱镜中射出时，折射角小于入射角，所以出射光线向顶角方向偏转．紫光的折射率大则紫光的偏折程度大，即紫光从点射出，红光从点射出，选项B正确．
思路分析：根据不同色光的折射率不同，所以临界角不同，经过同一物质后，偏折角不同作出判断
试题点评：考查学生对折射率的记忆
10.【答案】
【解析】通电导线在磁场中的有效长度均为
只在直线上方区域内加一垂直于纸面向里的匀强磁场，根据左手定则可知安培力的方向向下，细线中的拉力大小为
若只在直线下方区域内加与上述相同的磁场，根据左手定则可得安培力的方向向上，则
联立解得
故选A。
11.【答案】
【解析】【分析】
由左手定则判断出导线所受安培力的方向，根据牛顿第三定律判断磁铁所受磁场力的方向，然后判断磁铁受到的摩擦力方向，判断桌面对磁铁的弹力如何变化。
首先根据左手定则确定出通电导线所受安培力方向，然后根据牛顿第三定律确定出条形磁铁所受安培力的方向，最后根据共点力的平衡确定出静摩擦力的方向，是此类题目的解答思路。
【解答】
如图所示，导线在极上端时导线所受安培力方向斜向左上方，由牛顿第三定律可知，磁铁受到的磁场力斜向右下方，磁铁有向右的运动趋势，则磁铁受到的摩擦力水平向左；磁铁对桌面的压力大于磁铁的重力，因此桌面对磁铁的弹力大于磁铁重力；
如图所示，当导线在极上端时，导线所受安培力方向斜向右上方，由牛顿第三定律可知，磁铁受到的磁场力斜向左下方，磁铁有向左的运动趋势，则磁铁受到的摩擦力水平向右；磁铁对桌面的压力大于磁铁的重力，因此桌面对磁铁的弹力大于磁铁重力；
由以上分析可知，磁铁受到的摩擦力先向左后向右，桌面对磁铁的弹力始终大于磁铁的重力；
故ABD错误，C正确；
故选 C。
12.【答案】
【解析】【分析】
地磁场的方向由地磁的北极指向地磁的南极，不考虑磁偏角，即从地理的南极指向北极，根据左手定则得出粒子所受的洛伦兹力方向，从而确定粒子的偏转方向．
解决本题的关键知道地磁场的方向，以及知道射线带正电，具有较强的电离能力，射线带负电，射线不带电，具有较强的贯穿能力，结合左手定则进行判断．
【解答】
地磁场的方向由地理南极指向北极，射线和质子均带正电，根据左手定则，知射线、质子均向东偏转，射线带负电，根据左手定则知，射线向西偏转，射线不带电，不发生偏转，故B正确，ACD错误。
故选：。
13.【答案】 导线应该接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱上，而不是接在滑片上 电流表应该采用外接法
【详解】由于两节干电池串联的电压约为 ，则电压表应选A；通过金属丝的最大电流约为
则电流表应选C；由于滑动变阻器采用限流式接法，则滑动变阻器的最大阻值要与金属丝的电阻接近，故应选E。
导线应该接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱上，而不是接在滑片上；待测电阻的阻值较小，则电流表应该采用外接法。

【解析】详细解答和解析过程见答案
14.【答案】；如图所示：
；
；；电压表的分流作用
【解析】【分析】
本题考查了实验器材的选择、实物电路的连接、求电源电动势与内阻、误差分析等；要注意明确实验数据处理的基本方法，明确电源图象与纵轴交点坐标值是电源电动势，图象斜率的绝对值是电源内阻。
为方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器。
根据电路图连接实物图；
图象和纵坐标的交点为电源的电动势，由图象的斜率可以求出内阻；
根据电压表的分流分析。
【解答】
由于电源内阻一般较小，为方便实验操作，滑动变阻器选择小电阻，故应选B
根据电路图连接实物图如图所示：
；
图像与纵轴交点为电源电动势即 ，
图像斜率绝对值为电源内阻即 ；
由实验原理图可知，电压表测的是路端电压，但电流表测的并不是流过电源的电流，电流表示数与电压表分流之和等于流过电源的电流，则本实验产生系统误差的主要原因是电压表的分流作用。
故答案为：；如图所示：
；
；；电压表的分流作用。
15.【答案】解：、组成的系统在水平方向动量守恒，以水平向左为正方向，由水平方向动量守恒得：

则
由几何关系可知
解得：
即滑块刚离开时，滑块的位移大小为
设滑块滑到水平地面上时的速度大小为，的速度大小为，以向右为正方向，由系统水平方向动量守恒有：
由系统机械能守恒有：
解得
滑块在圆弧轨道上下滑的过程中，设对的支持力做功为。
对，由动能定理得：
解得：
答：滑块刚离开时，滑块的位移大小为；
滑块滑到水平地面上时速度大小为；
滑块在圆弧轨道上下滑的过程中，对的支持力做的功是。
【解析】滑块和圆弧轨道组成的系统水平方向不受外力，系统水平方向动量守恒，应用动量守恒定律和速度与位移的关系求解滑块的位移大小。
由系统水平方向动量守恒与机械能守恒定律相结合求解滑块滑到水平地面上时速度大小。
滑块在圆弧轨道上下滑的过程中，对，利用动能定理求对的支持力做的功。
本题考查动量守恒定律、机械能守恒定律和动能定理的综合应用。对于动量守恒定律，要掌握其守恒条件：系统不受外力作用或某一方向不受外力作用或合外力为零；解答时要首先确定一个正方向，利用初态系统的动量和末态系统的动量相等列方程求解。
16.【答案】解：
设，由题意有： 导线在磁场内有效长度为，
故整个通电导线受到安培力大小为：
代入数据解得：

【解析】本题考查安培力的计算，熟记公式，关键要理解等效长度的意义。
整个导线所受的安培力相当于有效长度等于的导线所受的安培力，由安培力公式进行计算，式中的应为等效长度。
17.【答案】解：、两球抛出高度相同，正好在最高点发生心对心的正碰，球做竖直上抛运动，球做斜上抛运动，设球的初速度为，球在最高点水平速度为相碰之前两球运动时间为，由运动学规律可得：
对球：，对球水平方向：，
解得：；
对两球系统，发生弹性正碰，设碰撞后球的速度为，球速度为，由动量守恒定律和机械能守恒可得：
，
，
解得：。
【解析】本题考查竖直上抛运动、斜上抛运动及弹性碰撞。解决问题的关键是熟练掌握竖直上抛运动、斜上抛运动规律，再结合动量守恒定律和机械能守恒定律分析判断。
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