2023-2024学年上海交大附中（分校）高二（下）开学物理试卷（含解析）

2023-2024学年上海交大附中（分校）高二（下）开学物理试卷
1.天下方程千千万，这一组又大又好。
对物理史实认识有误的是______；
A.电磁学理论促进了电力技术的革命，并改善了人类生活
B.发电机和电动机的发明，标志着第一次工业革命的开始
C.赫兹延续麦克斯韦的想法在实验上验证了电磁波的存在
D.麦克斯韦认为电磁场是一种客观存在，他完成了物理学第三次大综合
多选电磁波能够发生______；
A.压电效应
B.多普勒效应
C.反射
D.衍射
当某电磁波从真空进入玻璃中时，不发生变化的是______；
A.振幅
B.波长
C.波速
D.频率
按贡献先后排序： ______牛顿 ______ ______法拉第 ______ ______爱因斯坦 ______
A.杨振宁
B.麦克斯韦
C.赫兹
D.沈括
E.库仑
F.奥斯特
多选关于如图中的电磁振荡，当电容器上的电荷量增加时，______。
A.通过点的电流一定减小
B.电感器中存储的磁场能一定减小
C.通过点的电流一定向下
D.电容器极板间电场强度一定减小
2.正弦交流电的产生方式有很多，它还可以通过变压器进行远距离输电。
必修指出：风力发电的功率正比于单位时间内流过风车叶片圆形区域的空气的动能。
假设所有空气分子均作速度为的匀速运动，垂直通过扇叶平面。请从动能计算的角度分析，得出功率正比于风速的______次方；直接填数字
风吹扇叶，再通过传动装置带动了某个线圈在某匀强磁场中转动，产生电压为的交流电，则时，磁感线与线圈平面______选涂：“：平行”“：垂直”或“：不平行也不垂直”；
若前问中线圈转速加倍，则交流电频率变为______，电压有效值变为______。
发电机输出电压有效值为、功率为的正弦交流电，经理想升压变压器原、副线圈的匝数比为后，通过总电阻为的、裸露的输电线向远处的用户供电。
用户得到的功率为______；
输电导线总长为，由横截面为圆形的金属导体构成，其电阻率为，则金属的直径为 ______；
国际单位制基本单位表示前述的单位为______；
裸露的高压电线上偶尔有几只小鸟来小憩，小鸟没有被电死，是因为______；
架在两根电线杆上的电线保持平衡。相较于夏天，冬天这段电线的质量不变，但密度______。选填：“：不变”“：变小”或“：变大”
小名同学寒假里研究家用保温电饭锅中用于监测温度的热敏电阻的特性，设计了图甲所示的电路，电路中的电表均为理想电表，图甲和图丙中的定值电阻均为。
通过改变______开展多次实验，获得热敏电阻阻值随温度变化的图像如图乙所示，由此可知：当电压表示数之比：时，热敏电阻所处环境的温度约为______；
该电饭锅采用磁控元件内阻很大，图丙中虚线框内控制加热电路通或断，当磁控元件两端、间的电压大于时开关闭合，接通加热电路。若设定电饭锅中电热丝工作的临界温度为，则内阻不计的直流电源电动势 ______。
小名同学在完成“测量电源电动势和内阻”实验时，记录了路端电压和外电阻阻值，得到若干组数据。
在如图丁中用必要的元件还缺两个补全实验的电路图；
为了得到一条直线图像，应该选择纵坐标为______、横坐标为；
作出的直线斜率为，横坐标上的截距为，可得：电动势 ______，内阻。
3.康德说，这个世界惟有两样东西让我们的心灵感到深深的震撼：一是我们头顶上灿烂的星空，一是我们内心崇高的道德法则。星体以光速向外辐射电磁波。
给以下天体按照引力场由强到弱的顺序排序：______；
A.黑洞
B.地球
C.太阳
D.中子星
若引力常量的值增大，牛顿力学的适用范围将更______选填“：大”或“：小”。
必修的第页介绍了钟慢效应。固定地面的铁轨上列车以速度向右匀速运动，车上的人测得每隔时间从车厢地板向上发出一个光信号，并被车顶的镜子反射后沿原路返回。车上的人测得前一个光信号被反射回到地板时，正好与下一个刚被发出的光信号相遇。则：
填空车上的人认为车厢高度为 ______；
单选地面上的人认为车厢高度 ______选填：“：”“：”或“：”
单选地面上的人认为这两个光信号相遇______；
A.在空中
B.在地板上
C.一定不会
D.视车速而定，都有可能
单选地面上的人认为这两个光信号发射时间间隔 ______；
A.大于
B.等于
C.小于
D.视车速而定，都有可能
计算已知地球半径为，地表重力加速度为，不考虑地球运动，
试建模计算第一宇宙速度；
质量为的卫星作半径为的圆周运动，以无穷远为零势能面，求其机械能；
请你补全横线上的理由后求出正确答案。
问题：将某物以速率从地表竖直上抛，求其上升的最大高度。
小名用匀变速直线运动规律计算得到一个结果。老师评价：“这是错的，因为在上升过程中______；应该从能量守恒的角度考虑。”
4.某同学开展“探究平抛运动规律”的实验。重力加速度，将小球从半径的光滑圆弧轨道上静止下滑，下落后从轨道最低点水平向右飞出，落到水平木板上。
在空间中建立坐标系以抛出点为原点，水平抛出的方向为轴，竖直向下为轴，记录落点坐标。不计空气阻力。
测量小球直径如图。
该测量仪器是______；
测量结果为 ______。
填空保持小球的释放位置和方式不变，改变水平木板的高度，记录多组数据，则抛物线的 ______。提示：别忘了单位
在小球飞出后，除重力外还存在其他力或场如下表首行所示且小球带负电，分析左列的物理量与仅重力场时相比如何变化。均选填“：不变”“：变小”“：变大”。
小球带负电，除重力外还存在 与速度成正比的空气阻力 沿轴负方向的匀强电场 垂直纸面向内的匀强磁场
小球在空中飞行的时间 ：变大 ______ ______
在木板上的落点横坐标 ______ ______ ______
落到木板上时的速率 ______ ______ ______
5.在力学、电学、热学等领域中，管道问题是经常遇到的。
简答选择性必修的习题中我们分析过水流切割问题。密度为、速度为的水流垂直射在石材上且不反弹。请从动量定理的角度，推导石材表面受到的压强。
计算粗细不计、长度的光滑管道固定在倾角的斜面上，且、两点等高，两侧平行的直段和长度均为，弯段是一个半圆。质量的物体可视为质点从管道端静止释放后在管内运动。取。求：
物体的最大速率；答案均保留位有效数字
物体在最低点时受到管道的作用力大小；
管道中物体的动能和势能相互转化，正如电磁振荡中不同形式的能量相互转化，请按第一行的类比方式完成表格。
物体的速度大小，可类比为电磁振荡回路中的电流大小
物体相对于最低点的重力势能，可类比为电磁振荡中______物理量
物体______运动过程，可类比为电磁振荡中电容器的放电过程
答案和解析
1.【答案】 沈括 库仑 奥斯特 麦克斯韦 赫兹 杨振宁
【解析】解：、电磁学理论促进了电力技术的革命，并改善了人类生活，故A正确；
B、蒸汽机的广泛使用，标志着第一次工业革命的开始，故B错误；
C、克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹在实验上验证了电磁波的存在，故C正确；
D、麦克斯韦把电、磁、光统一起来，建立了经典电磁理论，建立了麦克斯韦方程组，完成了物理学第三次大综合，他认为电磁场是一种客观存在，并预言了电磁波的存在，故D正确。
本题选错误的，故选：。
、压电效应是某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷的现象。这与电磁波无关，故A错误；
、电磁波具有波的性质，能够发生多普勒效应、反射、衍射，故BCD正确。
故选：。
当某电磁波从真空进入玻璃中时，频率不发生变化，传播速度会变小，波长变小。电磁波的强度会减小，振幅会变小，故D正确，ABC错误。
故选：。
沈括在世界上最早经实验证明了磁针指南性，发现了磁偏角，其贡献早于牛顿的年代。
库仑提出了库仑定律，其贡献早于奥斯特发现电流磁效应，而奥斯特发现电流磁效应早于法拉第发现电磁感应现象。
麦克斯韦建立了经典电磁理论，并预言了电磁波的存在，早于赫兹在实验上发现了电磁波的存在，爱因斯坦的相对论在赫兹的贡献之后，杨振宁与李政道共同提出宇称不守恒理论，在爱因斯坦的贡献之后。
故答案为：沈括；库仑；奥斯特；麦克斯韦；赫兹；杨振宁
电磁振荡中当电容器上的电荷量增加时，磁场能转化为电场能，磁场能减少，电流减小。不知电容器两极板带电情况，无法判断电流方向。电容器带电量增加，根据，可知两极板电压增大，根据，可知电容器极板间电场强度一定增大，故AB正确，CD错误。
故选：。
故答案为：；；；：沈括；库仑；奥斯特；麦克斯韦；赫兹；杨振宁；
根据物理学史解答；
、压电效应电磁波无关，电磁波具有波的性质，能够发生多普勒效应、反射、衍射；
当某电磁波从真空进入玻璃中时，频率不发生变化，传播速度会变小，波长变小。电磁波的振幅与其强度相关；
根据物理学史解答；
根据电磁振荡中电场能与磁场能的转化过程，电荷量与磁场能相关，电流与磁场能相关判断分析；不知电容器两极板带电情况，无法判断电流方向；根据，，判断电场强度变化。
本题考查了物理学史，需要学生强化记忆。掌握电磁波的产生与传播的物理原理，电磁振荡中电场能与磁场能的转化过程，电荷量与磁场能相关，电流与磁场能相关。
2.【答案】 垂直 见解答 滑动变阻器连入电路的阻值
【解析】解：、风垂直流向扇叶平面，时间内流向扇叶平面的空气质量为：
，为扇叶平面得面积，为空气密度
这些空气的动能为：
风力发电的功率
可得功率正比于风速的次方。
产生电压为的交流电，则
时，，此时磁通量变化率为零，磁通量最大，可知磁感线与线圈平面垂直；
若前问中线圈转速加倍，则角速度变为原来的倍，则变化后的角速度为：
交流电频率变为
根据电压最大值为，可知变化后的电压最大值为原来的倍，且为：
则变化后的电压有效值变为。
原线圈的电流为，输电线上的电流即副线圈的电流为
输电线上损耗功率为：
用户得到的功率为；
输电导线总长为，由横截面为圆形的金属导体构成，其电阻率为，
根据电阻定律得：，则金属的直径为；
根据，可得：，可得的单位为：
根据：，可得：
根据：，可得：
根据：，可得：
可得：
则用国际单位制基本单位表示的单位为；
裸露的高压电线上偶尔有几只小鸟来小憩，小鸟没有被电死，是因为小鸟两脚站在同一根电线上时，小鸟自身与两脚之间的电线构成了并联电路。但由于小鸟自身的电阻远大于两脚间电线的电阻小鸟脚上的角质层有极好的绝缘作用，根据并联电路分流的特点，流过小鸟身上电流极小。
架在两根电线杆上的电线保持平衡。相较于夏天，冬天这段电线的体积较小，质量不变，则密度变大，故选：。
通过改变滑动变阻器连入电路的阻值开展多次实验；
当电压表示数之比：时，可知的阻值等于热敏电阻阻值的倍，则热敏电阻阻值为：
，由图乙可知热敏电阻所处环境的温度约为；
电饭锅中电热丝工作的临界温度为，即热敏电阻所处环境的温度为，由图乙可知此时热敏电阻阻值为：
此时热敏电阻路端电压为；
由闭合电路欧姆定律得：，其中：
解得：
还需要开关和电阻箱，补全实验的电路图如下图；
由闭合电路欧姆定律可得：，
电压表的示数：
变形为：
为了得到一条直线图像，应该选择纵坐标为；
作出的直线斜率为，可得：
横坐标上的截距为，可得：
解得电动势
故答案为：；垂直；；；；；；见解答；；滑动变阻器连入电路的阻值；；；见解答；；
、根据密度的定义得到时间内流向扇叶平面的空气质量与速度关系，得到动能表达式，根据题意分析；
计算出时的电压值，根据电压值确定磁通量变化率和磁通量的情况，可知磁感线与线圈平面位置关系；
线圈转速加倍，则角速度变为原来的倍，根据交流电频率与角速度关系求解；根据电压最大值表达式，得到变化后的电压最大值，根据电压有效值与峰值的关系解答；
根据电功率公式得到原线圈的电流，根据匝数比得到输电线上的电流，用户得到的功率为等于输入功率减去输电线上损耗功率；
根据电阻定律解答；
根据电阻定律得到的单位，根据物理量的关系推导，得到用国际单位制基本单位表示的单位；
小鸟自身与两脚之间的电线构成了并联电路。但由于小鸟自身的电阻远大于两脚间电线的电阻，根据并联电路分流的特点分析；
根据金属热胀冷缩，冬天这段电线的体积较小，质量不变，则密度变大；
通过改变滑动变阻器连入电路的阻值开展多次实验；根据电压表示数之比得到热敏电阻阻值，由图乙可知热敏电阻所处环境的温度；
热敏电阻所处环境的温度为，由图乙得到此时热敏电阻阻值，根据闭合电路欧姆定律求解；
还需要开关和电阻箱，根据实验原理补全实验的电路图；
由闭合电路欧姆定律得到与的线性关系式，确定应该选择的纵坐标；
根据所得表达式，应用数学知识求解。
本题综合考查了电学知识，包含恒定电流与交流电的知识点。掌握远距离输电中各个物理量的关系，本题考查了利用“伏阻法”测量电源电动势和内阻的实验，需掌握利用图像处理数据的过程，由实验的原理推导出图像的表达式，根据图像的斜率与截距求解电源的电动势与内阻。
3.【答案】 ：小 ： 物体受到的万有引力减小，重力加速度减小，物体的运动不是匀变速直线运动
【解析】解：根据万有引力定律，天体的引力场强弱与成正比，所列天体的引力场由强到弱的顺序为：黑洞、中子星、太阳、地球。
故答案为：。
牛顿力学适用范围是宏观、低速、弱引力场。在强引力场条件下，需要用广义相对论来解释。若引力常量的值增大，则相同条件下引力场强度变大，故牛顿力学的适用范围将更小。
故答案为：：小。
根据题意车上的人看到的光信号的传播时间等于，则车上的人认为车厢高度为；
列车以速度向右匀速运动在竖直方向没有尺缩效果，故地面上的人认为车厢高度；
地面上的人看到列车上发生的事件会有钟慢效应，即光信号的传播时间会大于，故会认为这两个光信号相遇在空中；
根据钟慢效应可知地面上的人认为这两个光信号发射时间间隔大于。
假设有一质量为的物体贴近地面环绕地球做匀速圆周运动，设地球质量为，根据万有引力提供向心力得：
根据万有引力等于重力得：
解得第一宇宙速度
根据万有引力提供向心力得：
卫星的动能为
根据引力势能的减小量等于万有引力做的功，卫星的引力势能为
其机械能
结合的结论，根据机械能守恒可得
又有：
解得其上升的最大高度
因为在上升过程中万有引力减小，重力加速度减小，物体的运动不是匀变速直线运动。
故答案为：；：小；；：；；；第一宇宙速度为；其机械能为；其上升的最大高度为；物体受到的万有引力减小，重力加速度减小，物体的运动不是匀变速直线运动。
天体的引力场强弱与成正比，据此判断引力场由强到弱的顺序；
引力常量的值增大，则相同条件下引力场强度变大，牛顿力学适用弱引力场；
对于车上的人不会有钟慢效应，根据运动路程等于光速乘以时间计算；
列车以速度向右匀速运动在竖直方向没有尺缩效果；
地面上的人看到列车上发生的事件会有钟慢效应；
根据钟慢效应判断地面上的人认为这两个光信号发射时间间隔的关系；
根据万有引力提供向心力和万有引力等于重力解答；
根据万有引力提供向心力得求得动能；根据引力势能的减小量等于万有引力做的功求解重力势能表达式，可得其机械能表达式；
结合的结论，根据机械能守恒可得解答；物体在上升过程中万有引力减小，物体的运动不是匀变速直线运动。
本题主要考查了万有引力定律的相关应用与牛顿力学的局限性，以及相对论的问题。理解在不同情况下万有引力应用的类型，应用牛顿第二定律结合向心力公式解答。掌握引力势能的减小量等于万有引力做的功得功能关系。
4.【答案】螺旋测微器 ：不变 ：变小 ：变小 ：变大 ：变小 ：变小 ：变大 ：不变
【解析】解：该测量仪器是螺旋测微器；
螺旋测微器的精确度为，根据图示螺旋测微器的读数，可得测量结果为。
设小球平抛的初速度为，根据机械能守恒定律得：
根据平抛运动规律可得：；
联立解得：
对比抛物线，可得：。
存在与速度成正比的空气阻力时，空气阻力做负功，落到木板上时的速率会变小；因空气阻力方向总是与运动方向相反，大小与速度成正比，故小球水平方向做减速运动，应用极限思维，当时间足够长后，水平速度减为零，空气阻力竖直向上，当空气阻力与重力相等后，小球竖直匀速下落，与平抛的运动轨迹抛物线相比，其运动轨迹必在抛物线的下方，故在木板上的落点横坐标变小；故答案为：：变小；：变小；
存在沿轴负方向的匀强电场，小球带负电，电场力沿方向，则水平方向做匀加速直线运动，竖直方向仍是自由落体运动，下落高度不变，则飞行时间不变，水平位移变大，水平末速度变大，在木板上的落点横坐标和速率都增大；故答案为：：不变；：变大；：变大；
存在垂直纸面向内的匀强磁场，小球受到的洛伦兹力不做功，在木板上的速率不变。小球带负电，且水平向右抛出，根据左手定则抛出时洛伦兹力方向竖直向下，可知水平位移减小，在木板上的落点横坐标变小，小球在空中飞行的时间变小。故答案为：：变小；：变小；：不变
故答案为：螺旋测微器；；；见解答
测量仪器是螺旋测微器；螺旋测微器的精确度为，读数为固定刻度读数加上可动刻度读数；
根据平抛运动规律解答；
根据小球的受力情况，结合运动的分解分析解答。
本题考查了平抛运动的性质，带电体在电场、磁场中的运动问题，解题关键掌握平抛运动规律的应用，处理曲线运动的一般方法是运动的合成与分解，分运动具有独立性与等时性。
5.【答案】电场能 下滑加速过程
【解析】解：选取时间内持续打在材料表面质量为的水为研究对象，设材料对水的平均作用力为。
时间内喷出的水的质量为：，为水流横截面积
以水喷出方向为正方向，由动量定理得：
，解得：
根据牛顿第三定律，材料表面受到的压力，根据压强公式：，可得：
石材表面受到的压强。
、设弯段的半径，根据题意可得：，解得：
物体运动到轨道最低点时速率最大，从管道端静止释放到最低点过程，根据动能定理得：
可得：
解得：
设物体在最低点所需向心力大小为，则有：
物体在最低点时受到管道的作用力与重力的合力提供向心力，如下图所示。
根据余弦定理得：
解得物体在最低点时受到管道的作用力大小；
物体的速度大小，类比为电磁振荡回路中的电流大小。动能增大，速度增大，重力势能减小，则类比为磁场能增大，电流增大，电场能减小。可知动能类比为磁场能，重力势能类比为电场能。
电磁振荡中电容器的放电过程是电场能转化为磁场能，可类比为重力势能转化为动能，故物体下滑加速过程，可类比为电磁振荡中电容器的放电过程。
答：推导过程见解答；
物体的最大速率为；
物体在最低点时受到管道的作用力大小为；
电场能；下滑加速过程
选取时间内持续打在材料表面质量为的水为研究对象，根据动量定理和压强公式推导石材表面受到的压强；
、根据题意求出弯段轨道的半径。物体运动到轨道最低点时速率最大，根据动能定理最大速率；
根据向心力公式求得物体在最低点所需向心力大小。物体在最低点时受到管道的作用力与重力的合力提供向心力，根据平行四边形定则和几何知识求解；
根据物体的速度与动能相关，电流与磁场能相关，推理可知重力势能类比为电场能。电磁振荡中电容器的放电过程是电场能转化为磁场能，可类比为重力势能转化为动能，故物体下滑加速过程，可类比为电磁振荡中电容器的放电过程。
本题考查了功能关系，电磁振荡中能量转化，动量定理的应用，解答时关键是先以水为研究对象，会找到水的质量与速度的关系，结合动量定理解答。电磁振荡中要知道电流与磁场能相关，电荷量与电场能相关。
第1页，共1页