2023学年第一学期高二期末教学质量调测试卷
物理
一、选择题Ⅰ（本题共13个小题，每小题3分，共39分；每小题给出的四个选项中只有一个选项符合题目要求，多选、错选均不得分。）
1. 下列选项中，属于国际单位制中的基本物理量的是（ ）
A. 电量 B. 质量
C. 速度 D. 力
【答案】B
【解析】
【详解】七个基本物理量为：长度、时间、质量、电流、物质的量、热力学温度、光强度。
故选B。
2. 2023年10月1日的杭州亚运会田径铁饼赛场上，几只电子机械狗来来回回运送铁饼。已知裁判员将铁饼放在机器狗背部的铁饼卡槽中，机器狗从静止开始沿直线奔跑，最后停在投掷点，其运动过程的v—t图像如图所示。则下列说法正确的是（ ）
A. 0~t1时间内，机器狗做减速运动
B. 0~t1时间内，机器狗的平均速度
C. t3时刻，机器狗距离出发点最远
D. 在0~t1时间内加速度逐渐变大，在t2~t3时间内加速度逐渐变小
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据v—t图像可知，0~t1时间内，机器狗做加速运动，故A错误；
B．将v—t图像0~t1时间内始末端连接起来，该连线表示匀加速直线运动，其平均速度等于，而图像与时间轴所围几何图形的面积表示位移，实际图线所围面积大一些，即实际加速运动的位移大于匀加速运动的位移，则0~t1时间内，机器狗的平均速度大于，故B错误；
C．v—t图像中，速度的正负表示速度的方向，图中速度始终为正值，表示机器狗始终沿正方向运动，即t3时刻，机器狗距离出发点最远，故C正确；
D．v—t图像中，图线斜率的绝对值表示加速度的大小，根据图像可知，图线斜率的绝对值先减小至0，后为一个定值，可知，在0~t1时间内加速度逐渐变小，在t2~t3时间内加速度一定，故D错误。
故选C
3. 2023年10月2日杭州亚运会女子撑杆跳决赛中，34岁的中国老将李玲以4米63的成绩夺冠。李玲完整的撑杆跳高过程简化为三个阶段—持杆助跑、撑杆起跳上升、越杆下落着地。下落时，人杆分离，最后落在软垫上速度减为零。不计空气阻力，则（ ）
A. 助跑过程中，随着速度的增大，运动员的惯性增大
B. 运动员在撑杆起跳上升过程中机械能守恒
C. 在撑杆起跳上升过程中，杆的弹性势能转化为运动员的重力势能且弹性势能减少量等于运动员的重力势能增加量
D. 运动员落在软垫上作减速运动时，处于超重状态
【答案】D
【解析】
【详解】A．惯性与速度无关，A错误；
B．运动员在撑杆起跳上升过程中除重力外有竿的弹力对人做功，运动员机械能不守恒，B错误；
C．在撑杆起跳上升过程中，运动员的动能和杆的弹性势能转化为运动员的重力势能，所以杆的弹性势能减少量一定小于运动员的重力势能增加量，C错误；
D．运动员落在软垫上时做减速运动，加速度的方向向上，因而运动员处于超重状态，D正确。
故选D。
4. 调谐质量阻尼器（简称TMD）将可调整质量块通过弹簧和阻尼器与主结构相连接，如图所示。当主结构发生振动时会导致TMD产生相对主结构的振动，满足一定条件的情况下，TMD的振动又会反作用到主结构上，会抑制主结构的振动。关于TMD，下列说法正确的是（ ）
A. TMD的振动可能不是简谐运动
B. TMD的振动幅度不受主结构振动的影响
C. TMD的振动幅度与质量块的质量无关
D. 调整质量块的质量，TMD随主结构振动的频率也会发生改变
【答案】A
【解析】
【详解】A．TMD的振动是受迫振动，不一定是简谐运动，故A正确；
BC．TMD的固有频率跟它的质量有关，做受迫振动的物体，其振动频率等于驱动力频率，若驱动频率跟固有频率相同，振幅最大，所以TMD的振动幅度与质量块的质量有关，TMD的振动幅度受主结构振动的影响，故BC错误；
D．调整质量块的质量，TMD固有频率改变，但TMD做受迫振动，它的其振动频率等于驱动力频率，与固有频率无关，故D错误。
故选A。
5. 某款可调节角度的磁吸式手机支架如图甲所示。将手机放在支架上后便会被磁力吸住，调节支架使手机与竖直方向成一定角度，如图乙所示。假设手机受到的磁力大小恒定且垂直于手机屏幕，汽车做匀速直线运动时，手机和支架始终保持相对静止，则下列说法正确的是（ ）
A. 手机受到三个力的作用
B. 支架对手机的支持力等于支架对手机的吸引力
C. 支架对手机的吸引力和手机对支架的压力是一对作用力和反作用力
D. 若减小手机与竖直方向的夹角，手机受到磁力吸盘的作用力不变
【答案】D
【解析】
【详解】A．手机受到重力、磁力、支持力、摩擦力四个力的作用，A错误；
B．支架对手机的支持力等于支架对手机的吸引力与重力垂直斜面方向的分力之和，B错误；
C．支架对手机的吸引力和手机对支架的吸引力是一对作用力和反作用力，C错误；
D．手机受到重力和磁力吸盘的作用力保持平衡，手机受到磁力吸盘的作用力与重力等大反向，不变，D正确。
故选D。
6. 为避免野外高压输电线遭受雷击，在三条输电线上方往往架设有两条与大地相连的导线。下列选项中，与该措施原理相同的是（ ）
A. 静电除尘设备
B. 建筑物顶部安装避雷针
C. 音、视频等信号线包裹金属网
D. 电子点火器钉尖形放电极
【答案】C
【解析】
【详解】野外高压输电线受到雷击的可能性很大，所以在三条输电线上方还有两条导线，他们与大地相连，属于静电屏蔽原理。
A．静电除尘器用于粉尘较多的各种场所，用来收集或者去除粉尘，属于静电应用，故A错误；
B．建筑物顶部安装避雷针，属于尖端放电，故B错误；
C．音、视频等信号线包裹金属网，属于静电屏蔽，故C正确；
D．燃气灶点火器的放电电极做成针形，属于尖端放电原理，故D错误。
故选C。
7. 2023年9月21日“天宫课堂”第四课开讲，神舟十六号航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮在中国空间站梦天实验舱面向全国青少年进行太空科普授课。如图所示，航天员在空间站将一颗小钢球以一定的速度撞击另一颗等质量的静止钢球，下列说法中正确的是（ ）
A. 碰撞后两颗钢球不可能都运动
B. 碰撞后被碰钢球一定沿入射球的速度方向运动
C. 碰撞前后两只钢球一定在同一平面内运动
D. 碰撞前后两只钢球的动量一定发生交换
【答案】C
【解析】
【详解】A．当两球发生斜碰（非对心碰撞）时碰撞后两球都运动，A错误；
B．当两球发生斜碰（非对心碰撞）时，碰后两球速度均不为零且不在同一直线上，但是碰撞前后动量守恒仍然成立，由平行四边形定则，碰后动量矢量合成之后与初动量相同，故碰撞后被碰钢球与入射球的速度方向不同，B错误；
C．无论两球是否发生对心碰撞，碰撞过程均遵循动量守恒，碰撞前后两只钢球一定在同一平面内运动，C正确；
D．只有弹性碰撞时交换动量，当两球发生斜碰（非对心碰撞）时，碰后两球动量均不为零，碰撞前后两只钢球的动量不发生交换，D错误。
故选C。
8. 若景海鹏、朱杨柱、桂海潮所在空间站绕地球做匀速圆周运动，且不考虑地球的自转，已知地球的半径为R，空间站距离地球表面的高度为kR，地球表面的重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 空间站绕地球运动的向心加速度为
B. 空间站运行的线速度介于7.9km/s和11.2km/s之间
C. 空间站的航天员不受地球的引力
D. 空间站绕地球运动的周期为
【答案】D
【解析】
【详解】假设地球表面有一物体，有
得
A.空间站受的万有引力提供向心力，根据
得
故A错误；
B.7.9km/s为地球第一宇宙速度，是卫星中最大的环绕速度，所以空间站运行的线速度小于7.9km/s，故B错误；
C.空间站的航天员受地球的引力，万有引力提供向心力。故C错误；
D.空间站受的万有引力提供向心力，根据
得
故D正确。
故选D。
9. 荡秋千是项大众喜爱的游乐项目，如图所示。如果不计秋千绳索的质量，忽略空气等阻力影响，下列说法正确的是（ ）
A. 人所受合外力始终指向悬挂点
B. 下摆时下蹲、上升时起立，可使秋千越荡越高
C. 荡秋千过程中不断改变人的姿态，人与踏板的机械能仍守恒
D. 用不同姿势以大小相等的速度经过最低点时，绳索的拉力总是相同
【答案】B
【解析】
【详解】A．不计秋千绳索的质量和忽略空气阻力，秋千在整个运动过程中做变速圆周运动，其悬挂点为其做圆周运动的圆心；而若物体做匀速圆周运动，则其合力始终指向圆心，所以其秋千运动过程中，其所受合外力不是始终指向悬挂点的，故A项错误；
B．秋千越荡越高需要使秋千在最低点的速度越来越大，当人从最高处向下摆动时，身体由直立变为下蹲，降低重心高度，将更多的重力势能转化为动能，当人从最低处向上摆动时，身体由下蹲变为直立，增大重心高度，如此循环往复，将更多的能量转化为机械能，所以下摆时下蹲、上升时起立，可使秋千越荡越高，故B项正确；
C．由上述分析可知，下摆时下蹲、上升时起立，即荡秋千过程中不断改变人的姿态，但是秋千越荡越高，即该过程机械能不守恒，故C项错误；
D．秋千以相同速度经过最低点时，有
整理有
若人站立状态下，重心位置较高，圆周运动的半径小，所以拉力较大，若人蹲下状态，则重心较低，圆周运动的半径大，拉力较小。综上所述用不同姿势以大小相等的速度经过最低点时，绳索的拉力不是相同，故D项错误。
故选B。
10. 如图所示为吹风机的工作电路图，其中M和A分别为电动机和电阻丝，且rm为吹风机的内阻、R为电阻丝A的电阻．已知该吹风机有两个挡位，电源电压恒为220 V，低挡消耗的电功率为120 W，高挡消耗的电功率为1 000 W．则下列关于对该电路的分析正确的是
A. 两电键均闭合时吹风机为低挡位
B. rM＝Ω
C. R＝55 Ω
D. 低挡位时，电阻丝每秒产生的焦耳热为880 J
【答案】C
【解析】
【详解】A. 由图可知，两电键均闭合时，电阻丝接入电路，电阻丝发热，所以此时为高挡位，故A项与题意不相符；
B.当S1断开，S2闭合时，只有电动机接入电路，即为低挡位，流过电动机的电流为
由于电动机为非纯电阻电路，所以电动机的电阻
故B项与题意不相符；
C. 当S1，S2闭合时，为高挡位，由题意可知，电阻丝功率为
所以电阻丝的电阻为
故C项与题意相符；
D. 低挡位时，电阻丝末接入电路，所以电功率为0，故D项与题意不相符．
11. 神舟十五号载人飞船返回舱在东风着陆场着陆。如图所示，离地高度约1m时，返回舱底部的4台着陆反推发动机点火竖直向下喷气，使返回舱速度在0.2s内由8m/s降为2m/s。假设反推发动机工作时主伞与返回舱之间的绳索处于松弛状态，此过程返回舱的质量变化和受到的空气阻力均忽略不计。返回舱的总质量为3×103kg。以竖直向下为正方向，反推发动机工作阶段，下列说法正确的是（ ）
A. 返回舱的动量变化量为1.8×104kg m/s
B. 反推发动机启动时航天员受到的作用力将减小
C. 返回舱受到的平均推力大小约为1.2×105N
D. 返回舱受到的平均推力大小约为9.0×104N
【答案】C
【解析】
【详解】A．返回舱的动量变化量为
解得
A错误；
B．反推发动机启动时航天员做加速度较大的减速运动处于超重状态，受到的作用力将增大，B错误；
CD．返回舱受到的平均推力为N，取竖直向下为正方向，根据动量定理得
解得
C正确，D错误。
故选C。
12. 2023年11月上虞曹娥江“网红人行桥”正式开通，装在桥两侧的音乐喷泉吸粉无数。音乐喷泉喷出的水从江中抽取，喷头可沿一定方向旋转，水流速度大小也可调节，如图所示。某喷头将水以v的速度朝与水平成37°斜向上喷出，喷头出水口的截面积为S，离水面高度为h，不计一切阻力，水的密度为ρ，下列说法正确的是（ ）
A. 水柱的水平射程为
B. 喷头单位时间内喷出水的质量为ρSv
C. t时间内电机对水做功为ρS tv3
D. 增大喷头与水平面的夹角，喷射的水平射程一定增大
【答案】B
【解析】
【详解】A．将初速度正交分解，分别为
水滴在竖直方向做竖直上抛运动
水平射程为
联立可求出水平射程，显然A选项中时间代入不正确，A错误；
B．喷头匀速喷水，单位时间内喷出水的质量为ρSv，B正确；
C． t时间内水增加的动能为
在 t时间内水从水面被抽出，同时也增加了重力势能，故 t时间内电机对水做功大于ρS tv3，C错误
D．增大喷头与水平面的夹角，竖直分速度增大，空中运动时间变长，但是水平分速度减小，由
可知喷射的水平射程不一定增大，当取极限与水平方向的夹角为90°，此时水平射程为零，D错误。
故选B。
13. 电子显微镜通过“静电透镜”实现对电子束的会聚或发散，进而使微小物体成像。如图所示，图中虚线为某“静电透镜”区域的等势面，其中M、N两点电势φM<φN。现有一电子束沿垂直虚线AB的方向进入“透镜”电场，仅在电场力的作用下穿过小孔CD。下列说法正确的是（ ）
A. M点的电场强度小于N点的电场强度
B. 正对N点射入“透镜”电场的电子会经过N点
C. 电子在电场中运动，电势能增大
D. 该“透镜”电场对垂直虚线AB射入小孔CD的电子束有发散作用
【答案】D
【解析】
【详解】A．因M点电场线较N点密集，可知M点的电场强度大于N点的电场强度，选项A错误；
B．电场线与等势面垂直，则靠近小孔的电场线是曲线，则正对N点射入“透镜”电场的电子不会经过N点，选项B错误；
C．从左到右电势逐渐升高，则电子从左向右在电场中运动，电势能减小，选项C错误；
D．根据电场线与等势面垂直，从左到右电场线是发散的，知垂直虚线AB射入小孔CD的电子受到的电场力偏向中心轴线两侧（除沿轴线射入的电子外），即该“透镜”电场对垂直虚线AB射入小孔CD的电子束有发散作用，故D正确。
故选D。
二、选择题Ⅱ（本题共2小题，每小题3分，共6分，每小题列出的四个选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对得3分，选对但不选全得2分，有错选得0分）
14. 下列说法正确的是（ ）
A. 赫兹通过实验证实了电磁波的存在
B. 普朗克最早提出能量子假说，认为微观粒子的能量是量子化的
C. 安培发现了电流的磁效应，并总结出右手螺旋定则以判定电流的磁场方向
D. 真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故A正确；
B．普朗克最早提出能量子假说，认为微观粒子的能量是量子化的，故B正确；
C．奥斯特发现了电流的磁效应，安培总结出右手螺旋定则以判定电流的磁场方向，故C错误；
D．真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的，故D正确。
故选ABD。
15. 两完全相同的通电圆线圈1、2平行放置，两圆线圈的圆心O1、O2的连线与圆面垂直，O为O1、O2的连线的中点，如图所示。当两圆线圈中通以方向、大小均相同的恒定电流时，O1点的磁感应强度的大小为B1；若保持线圈1中的电流以及线圈2中的电流大小不变，仅将线圈2中电流方向反向，O1点的磁感应强度的大小为B2。令线圈1中的电流在O2点和O点产生的磁感应强度大小分别为B3、B4，则下列关系中一定正确的有（ ）
A. B.
C. D.
【答案】BD
【解析】
【详解】当两圆环中电流方向相同时（设俯视逆时针方向的电流），则设两圆环在O1点产生的磁场方向相同均向上，设大小分别为B11和B21，则O1点的磁感应强度的大小为
①
仅将线圈2中电流方向反向，O1点的磁感应强度的大小为
②
①②两式相减解得
根据对称性可知线圈1中的电流在O2点产生的磁场的磁感应强度大小为
由①②两式相加可得
因线圈1中的电流在O1点的磁感应强度B11一定大于在O点的磁感应强度B4，则
故选BD。
三、非选择题（本题共6小题，共55分）
16. 在利用单摆周期公式测定当地重力加速度g的实验中
（1）下列用游标卡尺测摆球直径的操作，最合理的是______________
A B. C. D.
（2）小明在实验中正确测得小球的直径为19.95mm，他可能是采用下面_____________器材测量的
A. 毫米刻度尺 B. 10分度游标卡尺
C. 20分度游标卡尺 D. 千分尺
（3）以下是实验过程中的一些做法，其中正确的是____________
A. 测量摆长：用刻度尺量出从悬点到摆球下端点间的距离
B. 测量周期：从摆球通过平衡位置时开始计时，当摆球再次通过平衡位置时结束计时，秒表所示读数表示单摆的周期
C. 为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆线相距平衡位置有较大的角度
D. 拉开摆球，使摆线离平衡位置不大于5 ，释放摆球，当摆球振动稳定后，从平衡位置开始计时，记下摆球做50次全振动所用的时间 t，则单摆周期
（4）小明同学根据实验数据，利用计算机拟合得到的方程为：T2=4.03l+0.0403。由此可以得出当地重力加速度为g=___________m/s2（结果保留三位有效数字）。从方程中可知T2与l没有成正比关系，其原因可能是_______________________________。
【答案】（1）B （2）C
（3）D （4） ①. 9.79 ②. 未加小球半径，而将摆线长作为摆长
【解析】
【小问1详解】
小球应处于游标卡尺外测量爪的中部。
故选B。
小问2详解】
毫米刻度尺分度值为1mm，估读下一位为0.1mm；10分度游标卡尺的分度值为0.1mm，不需要估读；20分度游标卡尺的分度值为0.05mm，不需要估读；千分尺读到0.001mm位，由于测得小球的直径为19.95mm，则他可能采用20分度游标卡尺。
故选C。
【小问3详解】
A．测量摆长：用刻度尺量出从悬点到摆球上端点的距离加上摆球的半径，故A错误；
B．测量周期：从摆球通过平衡位置时开始计时，用秒表记下摆球做n次全振动所用的时间，则单摆周期为
故B错误；
C．单摆的周期与摆球相距平衡位置有较大的角度无关，故C错误；
D．拉开摆球，使摆线离平衡位置不大于5 ，释放摆球，当摆球振动稳定后，从平衡位置开始计时，记下摆球做50次全振动所用的时间 t，则单摆周期
故D正确。
故选D。
【小问4详解】
[1][2]由于图像没有过原点，则可能因为未加小球半径，而将摆线长作为摆长，故根据单摆周期公式
化简可得
根据拟合方程可知
可得当地的重力加速度为
17. 小姚同学用图甲电路研究玩具电动机的电流随电压变化的情况。所用器材如下：
玩具电动机一只（额定电压3V，内阻未知）；
电流表一个（量程0~100mA，内阻约8Ω）；
电压表一个（量程0~3V，内阻约3kΩ）；
滑动变阻器一个（0—20Ω，2A）；
学生电源E（稳压4V）；
开关S、导线若干。
（1）将图乙实物连线补充完整_____；
（2）在闭合开关S前应将图乙中的滑动变阻器滑片移到___________（选填“最左端”“中间位置”或“最右端”）；
（3）缓慢移动滑动变阻器的滑片，增大电动机两端的电压，同时观察电动机的运动状态，记录电压表、电流表的读数。将实验数据描绘在I-U图像中，如图丙所示；根据图丙的I-U图像，可知电动机内阻R0为________Ω（保留二位有效数字）。推导电动机的机械效率η的表达式，可得η=___________________（用电流表示数I、电压表示数U和电动机内阻R0表示）。电动机两端电压在2V~3V时，随电压增大其机械效率_________（选填“增大”“几乎不变”或“减小”）。
【答案】（1）见解析 （2）最右端
（3） ①. 28 ②. ③. 几乎不变
【解析】
【小问1详解】
根据电路图甲连接实物图如下
【小问2详解】
为了保护电流表和电压表，在闭合开关前要保证流过两表的电流最小，所以在闭合开关S前应将图乙中的滑动变阻器滑片移到最左端。
【小问3详解】
[1][2][3]根据
可知对纯电阻电路图像为直线，电动机图像为直线的部分电动机还未运转，可看作纯电阻，所以电动机的内阻为
电动机的总功率为
热功率为
电动机的机械效率
由图乙可知电动机两端电压在2V~3V时，图线的比值不变，所以电动机两端电压在2V~3V时，随电压增大其机械效率几乎不变。
18. 2023年6月13日外卖小哥彭清林在杭州西兴大桥跳水救人的义举感动全网。根据现场视频，彭清林是以身体竖直的姿态从桥面静止跳下，从静止跳下到他的脚刚接触水面激起水花，视频共36帧；从脚接触水面激起水花到高举的手没入水中，视频共6帧。假设触水瞬间受到水的冲击力Fs=ρCsAv2，式中水的密度ρ=103kg/m3，冲击系数Cs=5.0，入水时运动方向的投影面积A=0.02m2。已知彭清林手上举离地高度L=2.0m，体重m=70kg，忽略空气阻力，视频的帧频为24帧/秒（即每秒显示24帧图像），g=10m/s2。求：
（1）桥面离水面的高度H；
（2）彭清林身体触水瞬间受到的冲击力大小；
（3）假设将彭清林入水过程视作匀减速直线运动，忽略其自身重力和浮力，计算其入水过程中受到水的平均冲击力大小F。
【答案】（1）11.25m；（2）22500N；（3）3920N
【解析】
【详解】（1）从双手离开栏杆静止跳下到脚接触水面共36帧视频，即
桥面到水面的距离
（2）脚刚接触水面时速度
入水瞬间受到水的冲击力
（3）从脚接触水面激起水花到高举的手没入水中的入水过程视作匀减速直线运动，时间为
有
解得
忽略其自身重力和浮力，其入水过程中受到水的平均冲击力大小为
19. 如图所示，物块A的质量mA=2kg，以12m/s的水平速度与静止在小车最左端质量mB=2kg的滑块B（可视为质点）发生弹性正撞，足够长的小车质量m0=1kg，右端距离墙面足够远，小车每次与墙碰撞时都原速反弹。已知物块A（图中未画出）、滑块B与小车间的动摩擦因数μ=0.1，小车与地面的阻力忽略不计。求：
（1）滑块B刚开始滑行时的速度大小；
（2）小车第1次与墙碰撞前，滑块与小车间由于摩擦产生的热量；
（3）小车第2次与墙碰撞的速度大小。
【答案】（1）12m/s；（2）48J；（3）
【解析】
【详解】（1）A、B发生弹性碰撞，由系统动量守恒和能量守恒得
解得
（2）由于小车足够长，离墙壁足够远，故小车与墙壁碰撞前已和滑块B共速，由动量守恒可得
解得
小车第1次与墙碰撞前，滑块与小车间由于摩擦产生的热量
解得
Q=48J
（3）以初速度为正方向，小车第1次与墙碰撞后的系统动量
p1=mBv1－m0v1=8kg·m/s
小车第2次与墙碰撞前滑块B与小车具有相同的速度v2，小车第1次与墙碰撞后到第2次与墙碰撞前，系统动量守恒，有
p1=mBv1－m0v1=(mB+m0)v2
则
20. 某游戏装置如图所示，倾斜轨道AB、竖直圆轨道CDC’和U形收集框EFGH分别通过水平轨道BC和C’E平滑连接，除C’E段粗糙外，其余轨道均光滑。已知AB的最大竖直高度H0=0.7m，圆轨道半径R=0.2m，C’E长度L=1.5m，收集框的高度h=1.2m，宽度d=0.6m。可视为质点、质量m=0.5kg的小滑块从AB的不同高度由静止释放，滑块运动过程中始终没有脱离轨道，最后都能落入收集框内。假设滑块与C’E间的动摩擦因数μ=0.2，空气阻力忽略不计。
（1）求滑块通过圆轨道最高点D时，最大速度的大小；
（2）求滑块通过圆轨道最高点D时，对轨道的最大压力；
（3）若滑块进入收集框后，经一次碰撞打到收集框左侧底端的F点，碰撞过程无机械能损失。求滑块在倾斜轨道AB上释放的高度。
【答案】（1）m/s；（2）10 N，方向竖直向上；（3）0.6m
【解析】
【详解】（1）滑块在A点释放，通过D点时对轨道的压力最大。从A到D，由机械能守恒定律有
mg(H0－2R)=mvD2 －0
解得
m/s
（2）设在D点轨道对滑块的压力为FN，根据向心力公式有
FN+mg=m
解得
FN=10 N
根据牛顿第三定律可知，滑块对轨道的最大压力为10 N，方向竖直向上。
（3）设滑块在E点速度为vE1，根据对称性和平抛运动规律可得
解得
m/s
设滑块释放高度为H，从释放点到E点，由动能定理有
mgH1－μmgL=m－ 0
解得
H1=0.6 m
21. 如图甲所示，P点处有质量为m、电荷量为q的带电粒子连续不断地“飘入”（初速度为0）电压为U0的加速电场，粒子经加速后从O点水平射入两块间距、板长均为l的水平金属板间，O为两板左端连线的中点、荧光屏MO1N为半圆弧面，粒子从O点沿直线运动到屏上O1点所用时间为。若在A、B两板间加电压，其电势差UAB随时间t的变化规律如乙所示，所有粒子均能从平行金属板右侧射出并垂直打在半圆弧荧光屏上被吸收、已知粒子通过板间所用时间远小于T，粒子通过平行金属板的过程中电场可视为恒定，粒子间的相互作用及粒子所受的重力均不计，求：
（1）粒子在O点时的速度大小；
（2）图乙中允许所加U的最大值；
（3）若所加最大电压为（2）中的值，求被粒子打到的荧光屏圆弧的长度；
（4）粒子从O点到打在屏上的最短时间。
【答案】（1）；（2）2U0；（3）；（4）
【解析】
【详解】（1）粒子在加速电场中，根据动能定理有
（1）
解得
（2）
（2）当粒子恰好从极板右侧边缘射出时，对应的偏转电压最大，粒子做类平抛运动，在水平方向上
l=v0t （3）
在竖直方向上
（4）
根据牛顿第二定律有
联立解得
Um=2U0 （5）
（3）若粒子能够全部垂直打在荧光屏上，则半圆荧光屏的圆心与两极板中心一定重合，设E为圆弧的圆心。从极板右侧边缘射出的粒子，竖直方向上的偏移量最大，有
θ=45°
圆弧的半径
（6）
圆弧的长度
（7）
（4）由几何关系得
水平位移有
（8）
最短时间为
（9）2023学年第一学期高二期末教学质量调测试卷
物理
一、选择题Ⅰ（本题共13个小题，每小题3分，共39分；每小题给出的四个选项中只有一个选项符合题目要求，多选、错选均不得分。）
1. 下列选项中，属于国际单位制中的基本物理量的是（ ）
A. 电量 B. 质量
C. 速度 D. 力
2. 2023年10月1日的杭州亚运会田径铁饼赛场上，几只电子机械狗来来回回运送铁饼。已知裁判员将铁饼放在机器狗背部的铁饼卡槽中，机器狗从静止开始沿直线奔跑，最后停在投掷点，其运动过程的v—t图像如图所示。则下列说法正确的是（ ）
A. 0~t1时间内，机器狗做减速运动
B. 0~t1时间内，机器狗的平均速度
C t3时刻，机器狗距离出发点最远
D. 在0~t1时间内加速度逐渐变大，在t2~t3时间内加速度逐渐变小
3. 2023年10月2日杭州亚运会女子撑杆跳决赛中，34岁的中国老将李玲以4米63的成绩夺冠。李玲完整的撑杆跳高过程简化为三个阶段—持杆助跑、撑杆起跳上升、越杆下落着地。下落时，人杆分离，最后落在软垫上速度减为零。不计空气阻力，则（ ）
A. 助跑过程中，随着速度的增大，运动员的惯性增大
B. 运动员在撑杆起跳上升过程中机械能守恒
C. 在撑杆起跳上升过程中，杆的弹性势能转化为运动员的重力势能且弹性势能减少量等于运动员的重力势能增加量
D. 运动员落在软垫上作减速运动时，处于超重状态
4. 调谐质量阻尼器（简称TMD）将可调整质量块通过弹簧和阻尼器与主结构相连接，如图所示。当主结构发生振动时会导致TMD产生相对主结构的振动，满足一定条件的情况下，TMD的振动又会反作用到主结构上，会抑制主结构的振动。关于TMD，下列说法正确的是（ ）
A. TMD的振动可能不是简谐运动
B. TMD的振动幅度不受主结构振动的影响
C. TMD的振动幅度与质量块的质量无关
D. 调整质量块的质量，TMD随主结构振动的频率也会发生改变
5. 某款可调节角度的磁吸式手机支架如图甲所示。将手机放在支架上后便会被磁力吸住，调节支架使手机与竖直方向成一定角度，如图乙所示。假设手机受到的磁力大小恒定且垂直于手机屏幕，汽车做匀速直线运动时，手机和支架始终保持相对静止，则下列说法正确的是（ ）
A. 手机受到三个力的作用
B. 支架对手机的支持力等于支架对手机的吸引力
C. 支架对手机的吸引力和手机对支架的压力是一对作用力和反作用力
D. 若减小手机与竖直方向的夹角，手机受到磁力吸盘的作用力不变
6. 为避免野外高压输电线遭受雷击，在三条输电线上方往往架设有两条与大地相连的导线。下列选项中，与该措施原理相同的是（ ）
A. 静电除尘设备
B. 建筑物顶部安装避雷针
C. 音、视频等信号线包裹金属网
D. 电子点火器的钉尖形放电极
7. 2023年9月21日“天宫课堂”第四课开讲，神舟十六号航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮在中国空间站梦天实验舱面向全国青少年进行太空科普授课。如图所示，航天员在空间站将一颗小钢球以一定速度撞击另一颗等质量的静止钢球，下列说法中正确的是（ ）
A. 碰撞后两颗钢球不可能都运动
B. 碰撞后被碰钢球一定沿入射球的速度方向运动
C. 碰撞前后两只钢球一定在同一平面内运动
D. 碰撞前后两只钢球的动量一定发生交换
8. 若景海鹏、朱杨柱、桂海潮所在空间站绕地球做匀速圆周运动，且不考虑地球的自转，已知地球的半径为R，空间站距离地球表面的高度为kR，地球表面的重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 空间站绕地球运动的向心加速度为
B. 空间站运行的线速度介于7.9km/s和11.2km/s之间
C. 空间站的航天员不受地球的引力
D. 空间站绕地球运动的周期为
9. 荡秋千是项大众喜爱的游乐项目，如图所示。如果不计秋千绳索的质量，忽略空气等阻力影响，下列说法正确的是（ ）
A. 人所受合外力始终指向悬挂点
B. 下摆时下蹲、上升时起立，可使秋千越荡越高
C. 荡秋千过程中不断改变人的姿态，人与踏板的机械能仍守恒
D. 用不同姿势以大小相等的速度经过最低点时，绳索的拉力总是相同
10. 如图所示为吹风机的工作电路图，其中M和A分别为电动机和电阻丝，且rm为吹风机的内阻、R为电阻丝A的电阻．已知该吹风机有两个挡位，电源电压恒为220 V，低挡消耗的电功率为120 W，高挡消耗的电功率为1 000 W．则下列关于对该电路的分析正确的是
A. 两电键均闭合时吹风机为低挡位
B. rM＝Ω
C. R＝55 Ω
D. 低挡位时，电阻丝每秒产生的焦耳热为880 J
11. 神舟十五号载人飞船返回舱在东风着陆场着陆。如图所示，离地高度约1m时，返回舱底部的4台着陆反推发动机点火竖直向下喷气，使返回舱速度在0.2s内由8m/s降为2m/s。假设反推发动机工作时主伞与返回舱之间的绳索处于松弛状态，此过程返回舱的质量变化和受到的空气阻力均忽略不计。返回舱的总质量为3×103kg。以竖直向下为正方向，反推发动机工作阶段，下列说法正确的是（ ）
A. 返回舱动量变化量为1.8×104kg m/s
B. 反推发动机启动时航天员受到的作用力将减小
C. 返回舱受到的平均推力大小约为1.2×105N
D. 返回舱受到的平均推力大小约为9.0×104N
12. 2023年11月上虞曹娥江“网红人行桥”正式开通，装在桥两侧的音乐喷泉吸粉无数。音乐喷泉喷出的水从江中抽取，喷头可沿一定方向旋转，水流速度大小也可调节，如图所示。某喷头将水以v的速度朝与水平成37°斜向上喷出，喷头出水口的截面积为S，离水面高度为h，不计一切阻力，水的密度为ρ，下列说法正确的是（ ）
A. 水柱的水平射程为
B. 喷头单位时间内喷出水的质量为ρSv
C. t时间内电机对水做功为ρS tv3
D. 增大喷头与水平面的夹角，喷射的水平射程一定增大
13. 电子显微镜通过“静电透镜”实现对电子束的会聚或发散，进而使微小物体成像。如图所示，图中虚线为某“静电透镜”区域的等势面，其中M、N两点电势φM<φN。现有一电子束沿垂直虚线AB的方向进入“透镜”电场，仅在电场力的作用下穿过小孔CD。下列说法正确的是（ ）
A. M点电场强度小于N点的电场强度
B. 正对N点射入“透镜”电场的电子会经过N点
C. 电子在电场中运动，电势能增大
D. 该“透镜”电场对垂直虚线AB射入小孔CD的电子束有发散作用
二、选择题Ⅱ（本题共2小题，每小题3分，共6分，每小题列出的四个选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对得3分，选对但不选全得2分，有错选得0分）
14. 下列说法正确的是（ ）
A. 赫兹通过实验证实了电磁波的存在
B. 普朗克最早提出能量子假说，认为微观粒子的能量是量子化的
C. 安培发现了电流的磁效应，并总结出右手螺旋定则以判定电流的磁场方向
D. 真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的
15. 两完全相同的通电圆线圈1、2平行放置，两圆线圈的圆心O1、O2的连线与圆面垂直，O为O1、O2的连线的中点，如图所示。当两圆线圈中通以方向、大小均相同的恒定电流时，O1点的磁感应强度的大小为B1；若保持线圈1中的电流以及线圈2中的电流大小不变，仅将线圈2中电流方向反向，O1点的磁感应强度的大小为B2。令线圈1中的电流在O2点和O点产生的磁感应强度大小分别为B3、B4，则下列关系中一定正确的有（ ）
A. B.
C. D.
三、非选择题（本题共6小题，共55分）
16. 在利用单摆周期公式测定当地重力加速度g的实验中
（1）下列用游标卡尺测摆球直径的操作，最合理的是______________
A. B. C. D.
（2）小明在实验中正确测得小球的直径为19.95mm，他可能是采用下面_____________器材测量的
A. 毫米刻度尺 B. 10分度游标卡尺
C 20分度游标卡尺 D. 千分尺
（3）以下是实验过程中的一些做法，其中正确的是____________
A. 测量摆长：用刻度尺量出从悬点到摆球下端点间的距离
B. 测量周期：从摆球通过平衡位置时开始计时，当摆球再次通过平衡位置时结束计时，秒表所示读数表示单摆的周期
C. 为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆线相距平衡位置有较大的角度
D. 拉开摆球，使摆线离平衡位置不大于5 ，释放摆球，当摆球振动稳定后，从平衡位置开始计时，记下摆球做50次全振动所用的时间 t，则单摆周期
（4）小明同学根据实验数据，利用计算机拟合得到的方程为：T2=4.03l+0.0403。由此可以得出当地重力加速度为g=___________m/s2（结果保留三位有效数字）。从方程中可知T2与l没有成正比关系，其原因可能是_______________________________。
17. 小姚同学用图甲电路研究玩具电动机的电流随电压变化的情况。所用器材如下：
玩具电动机一只（额定电压3V，内阻未知）；
电流表一个（量程0~100mA，内阻约8Ω）；
电压表一个（量程0~3V，内阻约3kΩ）；
滑动变阻器一个（0—20Ω，2A）；
学生电源E（稳压4V）；
开关S、导线若干。
（1）将图乙实物连线补充完整_____；
（2）在闭合开关S前应将图乙中的滑动变阻器滑片移到___________（选填“最左端”“中间位置”或“最右端”）；
（3）缓慢移动滑动变阻器的滑片，增大电动机两端的电压，同时观察电动机的运动状态，记录电压表、电流表的读数。将实验数据描绘在I-U图像中，如图丙所示；根据图丙的I-U图像，可知电动机内阻R0为________Ω（保留二位有效数字）。推导电动机的机械效率η的表达式，可得η=___________________（用电流表示数I、电压表示数U和电动机内阻R0表示）。电动机两端电压在2V~3V时，随电压增大其机械效率_________（选填“增大”“几乎不变”或“减小”）。
18. 2023年6月13日外卖小哥彭清林在杭州西兴大桥跳水救人的义举感动全网。根据现场视频，彭清林是以身体竖直的姿态从桥面静止跳下，从静止跳下到他的脚刚接触水面激起水花，视频共36帧；从脚接触水面激起水花到高举的手没入水中，视频共6帧。假设触水瞬间受到水的冲击力Fs=ρCsAv2，式中水的密度ρ=103kg/m3，冲击系数Cs=5.0，入水时运动方向的投影面积A=0.02m2。已知彭清林手上举离地高度L=2.0m，体重m=70kg，忽略空气阻力，视频的帧频为24帧/秒（即每秒显示24帧图像），g=10m/s2。求：
（1）桥面离水面的高度H；
（2）彭清林身体触水瞬间受到的冲击力大小；
（3）假设将彭清林入水过程视作匀减速直线运动，忽略其自身重力和浮力，计算其入水过程中受到水的平均冲击力大小F。
19. 如图所示，物块A的质量mA=2kg，以12m/s的水平速度与静止在小车最左端质量mB=2kg的滑块B（可视为质点）发生弹性正撞，足够长的小车质量m0=1kg，右端距离墙面足够远，小车每次与墙碰撞时都原速反弹。已知物块A（图中未画出）、滑块B与小车间的动摩擦因数μ=0.1，小车与地面的阻力忽略不计。求：
（1）滑块B刚开始滑行时的速度大小；
（2）小车第1次与墙碰撞前，滑块与小车间由于摩擦产生的热量；
（3）小车第2次与墙碰撞的速度大小。
20. 某游戏装置如图所示，倾斜轨道AB、竖直圆轨道CDC’和U形收集框EFGH分别通过水平轨道BC和C’E平滑连接，除C’E段粗糙外，其余轨道均光滑。已知AB的最大竖直高度H0=0.7m，圆轨道半径R=0.2m，C’E长度L=1.5m，收集框的高度h=1.2m，宽度d=0.6m。可视为质点、质量m=0.5kg的小滑块从AB的不同高度由静止释放，滑块运动过程中始终没有脱离轨道，最后都能落入收集框内。假设滑块与C’E间的动摩擦因数μ=0.2，空气阻力忽略不计。
（1）求滑块通过圆轨道最高点D时，最大速度的大小；
（2）求滑块通过圆轨道最高点D时，对轨道的最大压力；
（3）若滑块进入收集框后，经一次碰撞打到收集框左侧底端的F点，碰撞过程无机械能损失。求滑块在倾斜轨道AB上释放的高度。
21. 如图甲所示，P点处有质量为m、电荷量为q的带电粒子连续不断地“飘入”（初速度为0）电压为U0的加速电场，粒子经加速后从O点水平射入两块间距、板长均为l的水平金属板间，O为两板左端连线的中点、荧光屏MO1N为半圆弧面，粒子从O点沿直线运动到屏上O1点所用时间为。若在A、B两板间加电压，其电势差UAB随时间t的变化规律如乙所示，所有粒子均能从平行金属板右侧射出并垂直打在半圆弧荧光屏上被吸收、已知粒子通过板间所用时间远小于T，粒子通过平行金属板的过程中电场可视为恒定，粒子间的相互作用及粒子所受的重力均不计，求：
（1）粒子在O点时的速度大小；
（2）图乙中允许所加U的最大值；
（3）若所加最大电压为（2）中的值，求被粒子打到的荧光屏圆弧的长度；
（4）粒子从O点到打在屏上的最短时间。
