河南省焦作市博爱县第一中学2023-2024学年高二下学期6月期末考试物理试题（含解析）
文档属性
| 名称 | 河南省焦作市博爱县第一中学2023-2024学年高二下学期6月期末考试物理试题（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-07-03 17:43:28 | ||
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文档简介
博爱县第一中学2023—2024学年高二年级（下）期末考试
物 理
考生注意：
1.答题前，考生务必用黑色签字笔将自己的姓名、准考证号、座位号在答题卡上填写清楚；
2.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，在试卷上作答无效；
3.考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共10小题，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1至7小题只有一项符合题目要求，每小题4分。第8至10小题有多项符合题目的要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
1.如图甲所示，直导线a、b分别被两根等长且平行的绝缘轻绳悬挂于水平轴上，两组绳长不同，其截面图如图乙所示，初始时刻a固定于水平轴正下方，导线b通以垂直纸面向里的电流，导线a电流方向未知，平衡时两导线位于同一水平面，且两组绝缘轻绳夹角，现让a绕水平轴沿逆时针缓慢向上转动，同时改变a中电流大小，保证夹角不变，直到连接导线a的轻绳水平，下列说法正确的是（ ）
A.a导线中电流方向垂直纸面向里
B.a导线中电流I增大，b导线对悬线的拉力不变
C.a导线中电流I先减小后增大，b导线对悬线的拉力一直减小
D.初末状态a、b间相互作用力大小之比为
2.如图所示，水平放置的内壁光滑半径为R的玻璃圆环，有一直径略小于圆环口径的带正电q的小球，在圆环内以速度沿顺时针方向匀速转动（俯视）。在时刻施加方向竖直向上的变化磁场，磁感应强度。设运动过程中小球带电荷量不变，不计小球运动产生的磁场及相对论效应。加上磁场后，下列说法正确的是（ ）
A.小球对玻璃圆环的压力不断增大
B.小球对玻璃圆环的压力不断减小
C.小球所受的磁场力一定不断增大
D.小球每运动一周增加的动能为
3.如图，真空中有两个电性未知的点电荷和，分别固定在x轴上M、N两点。P点位于y轴上，P、M、N到O点距离都相同。将带正电的检验电荷q置于P点时，q所受电场力方向斜向右上方与y轴成角。下列说法正确的是（ ）
A.和电性相反
B.的电荷量比的大
C.q在O点的电势能小于在P点的电势能
D.若将q放在O点由静止释放，它将沿直线从O运动到P点
4.2024 年国际体联艺术体操世界杯比赛中中国艺术体操队收获1金1银2铜，中国队在3带2球项目的成套《凤鸣凌霄》则以汉唐国风为主题，通过运用彩带模拟造型。某段比赛过程中彩带的运动可简化成沿x轴负方向传播的简谐横波，t=0时刻波形图如图所示，t=3s时Q点恰好到达波谷。下列说法正确的是（ ）
A.t=0时刻P点沿y轴负方向振动
B.该波的最小波速为m/s
C.若周期T=12s，质点P再过5s到达平衡位置
D.这列波9s 内传播的距离可能为5m
5.如图甲所示，线圈L的直流电阻不计，闭合开关S，待电路达到稳定状态后断开开关S，LC回路中将产生电磁振荡。从开关S断开计时，线圈中的磁场能EB随时间t的变化规律如图乙所示。下列说法中正确的是（ ）
A.LC振荡电路的周期为2×10-3s
B.在1×10-3s时，电容器右极板带正电
C.1×10-3s~2×10-3s时间内，电流在减小
D.1×10-3s~2×10-3s时间内，自感电动势在增加
6.如图所示，水平放置的密封汽缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分，隔板可在汽缸内无摩擦滑动，右侧汽缸内有一电热丝。汽缸壁和隔板均绝热。初始时隔板静止，左右两边气体温度和体积均相等。现给电热丝通电，一段时间后切断电流。当缸内气体再次达到平衡时，右侧气体的热力学温度为初始时的1.5倍。下列说法正确的是（ ）
A.再次平衡时左边气体压强小于右边气体压强
B.再次平衡时右边气体的体积为初始时的
C.再次平衡时左边气体的体积大于初始时的
D.再次平衡时右边气体的压强为初始时的1.5倍
7.滑块以一定的初速度沿倾角为θ的粗糙斜面从底端上滑，到达最高点B后返回到底端，A点与点分别为途中的一点。利用同一台频闪仪以相同的拍摄频率在同一位置分别对上滑和下滑过程进行拍摄，频闪照片示意图分别如图甲、乙所示。若滑块与斜面间动摩擦因数处处相同，不计空气阻力。对比甲、乙两图，下列说法正确的是（ ）
A.甲图拍摄的是滑块下滑过程
B.滑块在乙图运动过程中机械能守恒
C.滑块在两张照片中的AB段与段所受重力冲量大小不同
D.通过两张照片对比可求得动摩擦因数μ与的比值
8.城市中为了解决交通问题，修建了许多立交桥。如图所示，桥面是半径为R的圆弧形的立交桥AB横跨在水平路面上，一辆质量为m的小汽车，从A端以不变的速率驶过该立交桥，小汽车速度大小为，则（ ）
A.小汽车通过桥顶时处于失重状态
B.小汽车通过桥顶时处于平衡状态
C.小汽车在桥上最高点受到桥面的支持力大小为
D.小汽车到达桥顶时的速度必须不大于
9.下列说法正确的是（ ）
A.图甲为描绘小灯泡的伏安特性曲线实验电路图，在该实验中小灯泡电阻随电压升高而减小
B.图乙为多用电表的欧姆挡测电阻，测量时发现指针偏角太小，应换更小的倍率档位
C.图丙为测量金属丝电阻率实验电路图，在该实验中电流表外接会使测量的电阻率值偏小
D.图丁中的螺旋测微器的读数可读为2.150mm
10.一列简谐横波沿x轴正方向传播，图甲是时刻的波形图，图乙和图丙分别是x轴上某两处质点的振动图象。由此可知，这两质点平衡位置之间的距离可能是（ ）
A. B. C. D.
二、非选择题：本题共6小题，共70分。
11.（9分）在探究小车速度随时间变化规律的实验中：
（1）图甲、乙是两种打点计时器，其中图_______（填“甲”或“乙”）是电火花计时器。
（2）下图是实验中打出的一条纸带，O、A、B、C、D、E、F为连续选取的7个计数点，相邻两计数点间还有4个点未画出，则小车在E点的瞬时速度大小为________，运动的加速度大小为________（计算结果均保留3位有效数字，所用电源频率）。
（3）按下图（a）将纸带沿计数点剪断得到6段纸带，由短到长并排贴在坐标中，各段紧靠但不重叠。最后将各纸带上端中心点连起来可得到一条直线，如图（b）。几位同学对图（b）提出了不同的理解和处理方案：
①小明同学认为，若用横轴表示时间t，纸带宽度表示相邻计数点时间间隔T，纵轴表示相邻计数点距离（、2、3、4、5、6），则所连直线的斜率表示___________（填序号）。
A.各计数周期内的位移 B.各计数点的瞬时速度
C.纸带运动的加速度 D.相邻计数点的瞬时速度的变化
②小华同学认为，若用横轴表示时间t，纸带宽度表示相邻计数点时间间隔T，纸带长度依次表示（、2、3、4、5、6），则所连直线的斜率表示小车运动的__________。
12.（6分）某同学用平抛和碰撞实验器可以完成“研究平抛运动规律”和“验证动量守恒定律”两个实验。实验装置如图甲所示：
在“研究平抛运动规律”实验中，将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道滑下后从斜槽末端飞出，落在水平挡板上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。
在“验证动量守恒定律”实验中，固定挡板位置，实验时先让钢球从斜槽上某一固定位置由静止开始滚下，落到挡板处，在下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作5次，得到5个落点痕迹，找到平均落点。把半径与钢球相同的玻璃靶球放在收放自如的支球柱上，让钢球仍从固定位置由静止开始滚下，两球正碰后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作5次，找到各自的平均落点。
(1)下列关于实验操作的说法正确的是___________（填选项前的字母）。
A.两个实验中均需测量钢球直径
B.两个实验中均需用天平测出钢球的质量
C.两个实验中均需保证斜槽轨道末端切线水平
D.两个实验中均需尽量减小钢球与斜槽之间的摩擦力
(2)“研究平抛运动规律”实验中，得到如图乙所示的轨迹，在轨迹上取A、B、C三点，和的水平间距均为，测得和的竖直间距分别是和，则_______（选填“大于”“等于”或者“小于”）。钢球平抛的初速度大小为_______（已知当地重力加速度为g，结果用题中字母表示）。
(3)在“验证动量守恒定律”实验中，用天平分别测出钢球和靶球质量为和，将重锤线放于槽口，通过重锤在挡板上的投影确定O点，如图丙所示，用刻度尺测出入射球两次平均落点P、M与点O的距离分别为和，靶球平均落点与点的距离为，用螺旋测微器测得小球直径为，在实验误差允许范围内，若、和、、满足关系（用题中字母表示）_______，就验证了两球碰撞前后总动量守恒。
13.（10分）已知某天体半径为地球半径的、质量为地球质量的。如图所示，该天体表面竖直固定一内壁光滑的弹射器，长度，弹射器与四分之一光滑圆弧轨道相切，圆弧轨道半径。弹射器内有一轻质弹簧，质量为的小球向下压缩弹簧并被锁定，锁定位置距离管道底部高度为，此时弹簧的弹性势能。现解除锁定，小球被弹出后进入圆弧轨道。已知小球可看做质点，弹射器粗细可忽略不计，地球表面重力加速度大小为，求：
（1）小球运动到轨道最高点时对轨道的压力大小；
（2）小球落地点距弹射器底端的水平距离。
14.（12分）如图所示，电源电动势，内阻，R为电阻箱，定值电阻，电动机M线圈电阻，额定输出功率为2.25W。
（1）闭合开关S1，断开开关S2，调节电阻箱，使电源输出功率最大，求此时电阻箱的阻值及电源最大输出功率；
（2）闭合开关S1、S2，调节电阻箱，使电动机正常工作，此时电源输出功率恰好最大，求此时电阻箱的阻值及其电功率。
15.（15分）如图甲，置于水平长木板上的滑块用细绳跨过定滑轮与钩码相连，拖动固定其后的纸带一起做匀加速直线运动，一盛有有色液体的小漏斗（可视为质点），用较长的细线系于纸带正上方的O点，当滑块运动的同时，漏斗在垂直于滑块运动方向的竖直平面内做摆角很小（小于5°）的摆动。漏斗中漏出的有色液体在纸带上留下如图乙所示的痕迹。测得漏斗摆动时细线中拉力的大小F随时间t的变化图像如图丙所示，重力加速度为g，
(1)试证明此漏斗做简谐运动；
(2)根据图丙求漏斗振动的周期T及摆长l；
(3)图乙中测得A、C两点间距离为，A、E两点间距离为。求滑块加速度的大小及液体滴在D点时滑块速度的大小。
16.（18分）有人设计了一种可测速的跑步机，测速原理如图所示，该机底面固定有间距为L、长度为d的平行金属电极。电极间充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，且接有电压表和阻值为R的电阻。绝缘橡胶带上镀有间距为d的平行细金属条，金属条电阻为0.5R，磁场中始终仅有一根金属条，且与电极接触良好，不计金属电极和其余导线的电阻，若橡胶带匀速运动，电压表读数为U，求：
（1）一根金属条经过磁场区域时受的安培力的大小；
（2）橡胶带匀速运动的速率；
（3）若从某根金属条刚进入磁场区域开始计时，一段时间R上产生热量，则一共有几根金属条通过磁场区域？
物理参考答案
一、选择题：本题共10小题，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1至7小题只有一项符合题目要求，每小题4分。第8至10小题有多项符合题目的要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
1.【答案】D
【解析】A.根据题意知a对b的力为斥力，两导线的电流方向相反，即a导线中电流方向垂直纸面向外，A错误；
BC.对b进行受力分析，设两绳对b的拉力的合力为T，设斥力为F，绳子与竖直方向的夹角为，如图所示
在矢量三角形中，根据正弦定理，此时，根据受力平衡有，在系统缓慢转动直至转接导线a的轻绳水平的过程中，a不变，从逐渐减小到0，又，可知从锐角逐渐增大到钝角，根据，可知由于不断减小，可知T不断减小，先增大后减小，可知F先增大后减小，B、C错误；
D.最后T减小到零，F与mg平衡，则有，D正确。选D。
2.【答案】C
【解析】AB.由楞次定律判断可得当磁场增强时，会产生顺时针方向的涡旋电场，电场力先对小球做正功使其沿顺时针方向做加速运动，根据牛顿第二定律可得未加磁场时，加磁场后，小球所受洛伦兹力方向指向圆心，圆环对小球的压力与小球洛伦兹力的合力提供向心力，没有确定的数量关系去比较洛伦兹力与向心力的大小，所以小球与圆环之间的弹力变化情况不明，AB错误；
C.根据，可知小球所受的磁场力一定不断增大，C正确；
D.由动能定理可得，小球每运动一周，电场力做功为，联立，解得，D错误。选C。
3.【答案】B
【解析】AB.若点电荷和带电性相反，由于检验电荷q所受电场力方向斜向右上方，则只能带正电，带负电，可此时q所受电场力方向斜向右上方与y轴应成大于45°角，不可能是角，可知只有点电荷和带电性相同，即都带正电，且对q的电场力大于对q的电场力，可有q所受电场力方向斜向右上方与y轴成角。则有的电荷量比的大，A错误，B正确；
C.由以上解析可知，点电荷和都带正电，可知O点的电势高于P点电势，则有，即q在O点的电势能大于在P点的电势能，C错误；
D.由于点电荷电荷量大于带电荷量不同，则O点场强水平向右，因此若将q放在O点由静止释放，它将在ON之间往复运动，D错误。选B。
4.【答案】B
【解析】A.波沿x轴负方向传播，根据波形平移法可知，t=0时刻P点沿y轴正方向振动，A错误；
B.由图可知波长为t=0时刻，Q点从平衡位置沿y轴负方向振动，t=3s时Q点恰好到达波谷，则有（，，），可得周期为（，，），则波速为（，，），当时，可得最小波速为，B正确；
C.若周期T=12s，则波速为，则t=0时刻，Q点处平衡位置振动传到P点所用时间为，C错误；
D.根据（，，），这列波9s 内传播的距离为（，，），可知这列波9s 内传播的距离不可能为5m，D错误。选B。
5.【答案】B
【解析】A.时刻断开开关S，电感线圈与电容器构成振荡回路，电感线圈中的电流从某一最大值开始减小，产生自感电动势对电容器充电，磁场能转化为电场能，电容器所带电荷量从零开始增加，当线圈中的电流减为零时，电容器充满电，所带电荷量达到最大，振荡电路经历时，磁场能为零，电场能最大，电容器中最大的电场能为，随后电容器放电，所带电荷量减小，电感线圈中的电流反向增加，电场能转化为磁场能，形成振荡电路，LC电路振荡周期为，A错误，
B.没断开开关前，线圈与R串联，由于线圈的电阻不计，所以线圈两端的电压为零，电容器两极板所带的电荷量为零，此时通过线圈的电流自左向右。当断开开关时，开始给电容器充电，电流逐渐减小，经过个周期（时刻）充电电流减小到最小，此时电容器所带的电荷量最多（左板带负电，右板带正电），线圈L的感应电动势最大，B正确，
CD.由上分析知1×10-3s~2×10-3s时间内，电容器放电，所带电荷量减小，电感线圈中的电流反向增加，自感电动势在减小，CD错误。选B。
6.【答案】C
【解析】A.再次平衡时左边气体压强等于右边气体压强，A错误；
B.再次平衡时右边气体的体积应大于初始时的体积，B错误；
C.设初始状态两部分气体体积均为V，温度均为T，压强均为p，加热后达到平衡时，两部分气体体积分别为、，压强均为p1，左边气体温度为T0，对右边气体，对左边气体，得，T0>T，所以，C正确；
D.对右边气体，则，D错误。选C。
7.【答案】D
【解析】A.根据牛顿第二定律可知，上滑过程和下滑过程分别满足，，设频闪时间间隔为T，上滑过程加速度较大，相同时间时运动位移较大，所以甲图拍摄的是滑块上滑过程，A错误；
B.滑块在乙图运动过程中，除了重力外，还有摩擦力对其做功，机械能不守恒，B错误；
C.由图可知，滑块在两张照片中的AB段与段时间相等，根据可知滑块在两张照片中的AB段与段所受重力冲量大小相同，C错误；
D.甲图表示上滑过程，时间间隔为3T，乙图表示下滑过程，时间间隔为4T，把上滑过程逆向看成初速度为零的匀加速直线运动，由，可知上滑过程和下滑过程加速度大小之比为，根据，可得，即通过两张照片对比可求得动摩擦因数μ与的比值，D正确。选D。
8.【答案】ACD
【解析】AB：小汽车通过桥顶时，加速度方向向下，处于失重状态，A正确，B错误；
C：小汽车在桥上最高点时，根据牛顿第二定律可得，解得小汽车受到桥面的支持力大小为，C正确；
D：根据，解得，可知小汽车到达桥顶时的速度必须不大于，D正确。选ACD。
9.【答案】CD
【解析】A.图甲为描绘小灯泡的伏安特性曲线实验电路图，在该实验中小灯泡电阻随电压升高而增大，A错误；
B.图乙为多用电表的欧姆挡测电阻，测量时发现指针偏角太小，说明待测电阻较大，则应换更大的倍率档位，B错误；
C.图丙为测量金属丝电阻率实验电路图，在该实验中电流表外接，由于电压表分流导致金属丝电阻的测量值偏小，从而导致测量的电阻率值偏小，C正确；
D.图丁中的螺旋测微器的读数为，D正确。选CD。
10.【答案】CD
【解析】由图甲可知波长，振幅，图乙所示质点在时在正向最大位移处，图丙所示质点在时，，运动方向沿y轴正方向，结合波形图找到对应的点，如图所示
四分之一波长为，若在左边，两平衡位置的距离为，若在右边，两平衡位置的距离为，考虑周期性得或，可得CD正确，AB错误。选CD。
二、非选择题：本题共6小题，共70分。
11.（9分）【答案】乙 D 加速度
【解析】（1）[1]图乙为电火花打点计时器
（2）[2]E点的速度大小为
[3]加速度大小为
（3）[4]若用横轴表示时间t，纸带宽度表示相邻计数点时间间隔T，纵轴表示相邻计数点距离（、2、3、4、5、6）则直线的斜率为
所以其直线斜率表示瞬时速度的变化。故ABC错误，D正确。
故选D。
[5]若用横轴表示时间t，纸带宽度表示相邻计数点时间间隔T，纸带长度依次表示（、2、3、4、5、6）则纵坐标为该点的瞬时速度，故此时的直线斜率为
所连直线的斜率表示小车运动的加速度。
12.（6分）【答案】(1)C，(2)大于；，(3)
【解析】（1）A.平抛实验不需测量钢球直径，A错误；
B.“研究平抛运动规律”实验不需要测出钢球的质量，“验证动量守恒定律”实验需用天平测出钢球的质量，B错误；
C.两个实验中均需保证斜槽轨道末端切线水平，保证小球做平抛运动，C正确；
D.钢球与斜槽之间的摩擦力对实验无影响，两个实验中均不需减小钢球与斜槽之间的摩擦力，D错误。选C。
（2）[1]由于平抛的竖直分运动是自由落体运动，相邻相等时间内竖直方向上的位移之比为1：3：5 ...，两相邻相等时间内竖直方向上的位移之比越来越大，由于A点不是抛出位置，因此
[2]由，，联立解得
（3）设入射球滚至斜槽轨道末端速度为，与靶球碰撞后速度分别为，，由动量守恒定律可知，所要验证的表达式为，碰撞后两球飞出做平抛运动，由，可知下落时间相同，由，可知入射球两次的速度分别为，，靶球的速度为，要验证动量守恒定律的表达式为
13.（10分）【答案】（1）；（2）
【解析】（1）在地球表面，在火星表面，小球从解除锁定运动到点，由机械能守恒定律，在点对小球受力分析，由牛顿第二定律，联立解得，根据牛顿第三定律，小球运动到点时对轨道的压力大小为8N。
（2）小球从点飞出后做平抛运动，，小球落地点距竖直管道底端的水平距离，解得
14.（12分）【答案】（1），；（2），
【解析】（1）当单刀双掷开关接S1，电源输出功率为，根据数学知识可知，当，即，，时，电源输出功率最大，且电源最大输出功率是
（2）闭合开关S1、S2，电源的输出功率为，当，时，电源的输出功率P最大。则，电动机的输出功率为，其中，所以电动机的输入功率为，此时，联立可得，，电阻箱的电功率为
15.（15分）【答案】(1)见解析；(2)2t0； (3) ；
【解析】(1)对漏斗，设当偏角为θ时，位移为x，且设位移x的方向为正方向.重力垂直绳方向的分力提供回复力F=mgsinθ，当θ很小时 ，回复力方向与x方向相反，可得 ，满足F=-kx，可知漏斗的振动为简谐振动。
(2)根据图丙求可知漏斗振动的周期T=2t0，根据单摆的周期公式，可得摆长
(3)由匀变速直线运动的规律可知，即，解得，液滴在D点时滑块速度的大小
16.（18分）【答案】（1）；（2）；（3）9
【解析】（1）根据题意可知，流过金属棒的电流为，则安培力的大小为
（2）设橡胶带匀速运动的速率为v，根据法拉第电磁感应定律，可知，根据闭合回路的欧姆定律，可知，解得
（3）每根金属条经过磁场区整个电路产生的热量为，电阻R上产生的热量为，设一共有n根金属条通过磁场区域，则，解得，则一共有9根金属条通过磁场区域。
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物 理
考生注意：
1.答题前，考生务必用黑色签字笔将自己的姓名、准考证号、座位号在答题卡上填写清楚；
2.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，在试卷上作答无效；
3.考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共10小题，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1至7小题只有一项符合题目要求，每小题4分。第8至10小题有多项符合题目的要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
1.如图甲所示，直导线a、b分别被两根等长且平行的绝缘轻绳悬挂于水平轴上，两组绳长不同，其截面图如图乙所示，初始时刻a固定于水平轴正下方，导线b通以垂直纸面向里的电流，导线a电流方向未知，平衡时两导线位于同一水平面，且两组绝缘轻绳夹角，现让a绕水平轴沿逆时针缓慢向上转动，同时改变a中电流大小，保证夹角不变，直到连接导线a的轻绳水平，下列说法正确的是（ ）
A.a导线中电流方向垂直纸面向里
B.a导线中电流I增大，b导线对悬线的拉力不变
C.a导线中电流I先减小后增大，b导线对悬线的拉力一直减小
D.初末状态a、b间相互作用力大小之比为
2.如图所示，水平放置的内壁光滑半径为R的玻璃圆环，有一直径略小于圆环口径的带正电q的小球，在圆环内以速度沿顺时针方向匀速转动（俯视）。在时刻施加方向竖直向上的变化磁场，磁感应强度。设运动过程中小球带电荷量不变，不计小球运动产生的磁场及相对论效应。加上磁场后，下列说法正确的是（ ）
A.小球对玻璃圆环的压力不断增大
B.小球对玻璃圆环的压力不断减小
C.小球所受的磁场力一定不断增大
D.小球每运动一周增加的动能为
3.如图，真空中有两个电性未知的点电荷和，分别固定在x轴上M、N两点。P点位于y轴上，P、M、N到O点距离都相同。将带正电的检验电荷q置于P点时，q所受电场力方向斜向右上方与y轴成角。下列说法正确的是（ ）
A.和电性相反
B.的电荷量比的大
C.q在O点的电势能小于在P点的电势能
D.若将q放在O点由静止释放，它将沿直线从O运动到P点
4.2024 年国际体联艺术体操世界杯比赛中中国艺术体操队收获1金1银2铜，中国队在3带2球项目的成套《凤鸣凌霄》则以汉唐国风为主题，通过运用彩带模拟造型。某段比赛过程中彩带的运动可简化成沿x轴负方向传播的简谐横波，t=0时刻波形图如图所示，t=3s时Q点恰好到达波谷。下列说法正确的是（ ）
A.t=0时刻P点沿y轴负方向振动
B.该波的最小波速为m/s
C.若周期T=12s，质点P再过5s到达平衡位置
D.这列波9s 内传播的距离可能为5m
5.如图甲所示，线圈L的直流电阻不计，闭合开关S，待电路达到稳定状态后断开开关S，LC回路中将产生电磁振荡。从开关S断开计时，线圈中的磁场能EB随时间t的变化规律如图乙所示。下列说法中正确的是（ ）
A.LC振荡电路的周期为2×10-3s
B.在1×10-3s时，电容器右极板带正电
C.1×10-3s~2×10-3s时间内，电流在减小
D.1×10-3s~2×10-3s时间内，自感电动势在增加
6.如图所示，水平放置的密封汽缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分，隔板可在汽缸内无摩擦滑动，右侧汽缸内有一电热丝。汽缸壁和隔板均绝热。初始时隔板静止，左右两边气体温度和体积均相等。现给电热丝通电，一段时间后切断电流。当缸内气体再次达到平衡时，右侧气体的热力学温度为初始时的1.5倍。下列说法正确的是（ ）
A.再次平衡时左边气体压强小于右边气体压强
B.再次平衡时右边气体的体积为初始时的
C.再次平衡时左边气体的体积大于初始时的
D.再次平衡时右边气体的压强为初始时的1.5倍
7.滑块以一定的初速度沿倾角为θ的粗糙斜面从底端上滑，到达最高点B后返回到底端，A点与点分别为途中的一点。利用同一台频闪仪以相同的拍摄频率在同一位置分别对上滑和下滑过程进行拍摄，频闪照片示意图分别如图甲、乙所示。若滑块与斜面间动摩擦因数处处相同，不计空气阻力。对比甲、乙两图，下列说法正确的是（ ）
A.甲图拍摄的是滑块下滑过程
B.滑块在乙图运动过程中机械能守恒
C.滑块在两张照片中的AB段与段所受重力冲量大小不同
D.通过两张照片对比可求得动摩擦因数μ与的比值
8.城市中为了解决交通问题，修建了许多立交桥。如图所示，桥面是半径为R的圆弧形的立交桥AB横跨在水平路面上，一辆质量为m的小汽车，从A端以不变的速率驶过该立交桥，小汽车速度大小为，则（ ）
A.小汽车通过桥顶时处于失重状态
B.小汽车通过桥顶时处于平衡状态
C.小汽车在桥上最高点受到桥面的支持力大小为
D.小汽车到达桥顶时的速度必须不大于
9.下列说法正确的是（ ）
A.图甲为描绘小灯泡的伏安特性曲线实验电路图，在该实验中小灯泡电阻随电压升高而减小
B.图乙为多用电表的欧姆挡测电阻，测量时发现指针偏角太小，应换更小的倍率档位
C.图丙为测量金属丝电阻率实验电路图，在该实验中电流表外接会使测量的电阻率值偏小
D.图丁中的螺旋测微器的读数可读为2.150mm
10.一列简谐横波沿x轴正方向传播，图甲是时刻的波形图，图乙和图丙分别是x轴上某两处质点的振动图象。由此可知，这两质点平衡位置之间的距离可能是（ ）
A. B. C. D.
二、非选择题：本题共6小题，共70分。
11.（9分）在探究小车速度随时间变化规律的实验中：
（1）图甲、乙是两种打点计时器，其中图_______（填“甲”或“乙”）是电火花计时器。
（2）下图是实验中打出的一条纸带，O、A、B、C、D、E、F为连续选取的7个计数点，相邻两计数点间还有4个点未画出，则小车在E点的瞬时速度大小为________，运动的加速度大小为________（计算结果均保留3位有效数字，所用电源频率）。
（3）按下图（a）将纸带沿计数点剪断得到6段纸带，由短到长并排贴在坐标中，各段紧靠但不重叠。最后将各纸带上端中心点连起来可得到一条直线，如图（b）。几位同学对图（b）提出了不同的理解和处理方案：
①小明同学认为，若用横轴表示时间t，纸带宽度表示相邻计数点时间间隔T，纵轴表示相邻计数点距离（、2、3、4、5、6），则所连直线的斜率表示___________（填序号）。
A.各计数周期内的位移 B.各计数点的瞬时速度
C.纸带运动的加速度 D.相邻计数点的瞬时速度的变化
②小华同学认为，若用横轴表示时间t，纸带宽度表示相邻计数点时间间隔T，纸带长度依次表示（、2、3、4、5、6），则所连直线的斜率表示小车运动的__________。
12.（6分）某同学用平抛和碰撞实验器可以完成“研究平抛运动规律”和“验证动量守恒定律”两个实验。实验装置如图甲所示：
在“研究平抛运动规律”实验中，将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道滑下后从斜槽末端飞出，落在水平挡板上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。
在“验证动量守恒定律”实验中，固定挡板位置，实验时先让钢球从斜槽上某一固定位置由静止开始滚下，落到挡板处，在下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作5次，得到5个落点痕迹，找到平均落点。把半径与钢球相同的玻璃靶球放在收放自如的支球柱上，让钢球仍从固定位置由静止开始滚下，两球正碰后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作5次，找到各自的平均落点。
(1)下列关于实验操作的说法正确的是___________（填选项前的字母）。
A.两个实验中均需测量钢球直径
B.两个实验中均需用天平测出钢球的质量
C.两个实验中均需保证斜槽轨道末端切线水平
D.两个实验中均需尽量减小钢球与斜槽之间的摩擦力
(2)“研究平抛运动规律”实验中，得到如图乙所示的轨迹，在轨迹上取A、B、C三点，和的水平间距均为，测得和的竖直间距分别是和，则_______（选填“大于”“等于”或者“小于”）。钢球平抛的初速度大小为_______（已知当地重力加速度为g，结果用题中字母表示）。
(3)在“验证动量守恒定律”实验中，用天平分别测出钢球和靶球质量为和，将重锤线放于槽口，通过重锤在挡板上的投影确定O点，如图丙所示，用刻度尺测出入射球两次平均落点P、M与点O的距离分别为和，靶球平均落点与点的距离为，用螺旋测微器测得小球直径为，在实验误差允许范围内，若、和、、满足关系（用题中字母表示）_______，就验证了两球碰撞前后总动量守恒。
13.（10分）已知某天体半径为地球半径的、质量为地球质量的。如图所示，该天体表面竖直固定一内壁光滑的弹射器，长度，弹射器与四分之一光滑圆弧轨道相切，圆弧轨道半径。弹射器内有一轻质弹簧，质量为的小球向下压缩弹簧并被锁定，锁定位置距离管道底部高度为，此时弹簧的弹性势能。现解除锁定，小球被弹出后进入圆弧轨道。已知小球可看做质点，弹射器粗细可忽略不计，地球表面重力加速度大小为，求：
（1）小球运动到轨道最高点时对轨道的压力大小；
（2）小球落地点距弹射器底端的水平距离。
14.（12分）如图所示，电源电动势，内阻，R为电阻箱，定值电阻，电动机M线圈电阻，额定输出功率为2.25W。
（1）闭合开关S1，断开开关S2，调节电阻箱，使电源输出功率最大，求此时电阻箱的阻值及电源最大输出功率；
（2）闭合开关S1、S2，调节电阻箱，使电动机正常工作，此时电源输出功率恰好最大，求此时电阻箱的阻值及其电功率。
15.（15分）如图甲，置于水平长木板上的滑块用细绳跨过定滑轮与钩码相连，拖动固定其后的纸带一起做匀加速直线运动，一盛有有色液体的小漏斗（可视为质点），用较长的细线系于纸带正上方的O点，当滑块运动的同时，漏斗在垂直于滑块运动方向的竖直平面内做摆角很小（小于5°）的摆动。漏斗中漏出的有色液体在纸带上留下如图乙所示的痕迹。测得漏斗摆动时细线中拉力的大小F随时间t的变化图像如图丙所示，重力加速度为g，
(1)试证明此漏斗做简谐运动；
(2)根据图丙求漏斗振动的周期T及摆长l；
(3)图乙中测得A、C两点间距离为，A、E两点间距离为。求滑块加速度的大小及液体滴在D点时滑块速度的大小。
16.（18分）有人设计了一种可测速的跑步机，测速原理如图所示，该机底面固定有间距为L、长度为d的平行金属电极。电极间充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，且接有电压表和阻值为R的电阻。绝缘橡胶带上镀有间距为d的平行细金属条，金属条电阻为0.5R，磁场中始终仅有一根金属条，且与电极接触良好，不计金属电极和其余导线的电阻，若橡胶带匀速运动，电压表读数为U，求：
（1）一根金属条经过磁场区域时受的安培力的大小；
（2）橡胶带匀速运动的速率；
（3）若从某根金属条刚进入磁场区域开始计时，一段时间R上产生热量，则一共有几根金属条通过磁场区域？
物理参考答案
一、选择题：本题共10小题，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1至7小题只有一项符合题目要求，每小题4分。第8至10小题有多项符合题目的要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
1.【答案】D
【解析】A.根据题意知a对b的力为斥力，两导线的电流方向相反，即a导线中电流方向垂直纸面向外，A错误；
BC.对b进行受力分析，设两绳对b的拉力的合力为T，设斥力为F，绳子与竖直方向的夹角为，如图所示
在矢量三角形中，根据正弦定理，此时，根据受力平衡有，在系统缓慢转动直至转接导线a的轻绳水平的过程中，a不变，从逐渐减小到0，又，可知从锐角逐渐增大到钝角，根据，可知由于不断减小，可知T不断减小，先增大后减小，可知F先增大后减小，B、C错误；
D.最后T减小到零，F与mg平衡，则有，D正确。选D。
2.【答案】C
【解析】AB.由楞次定律判断可得当磁场增强时，会产生顺时针方向的涡旋电场，电场力先对小球做正功使其沿顺时针方向做加速运动，根据牛顿第二定律可得未加磁场时，加磁场后，小球所受洛伦兹力方向指向圆心，圆环对小球的压力与小球洛伦兹力的合力提供向心力，没有确定的数量关系去比较洛伦兹力与向心力的大小，所以小球与圆环之间的弹力变化情况不明，AB错误；
C.根据，可知小球所受的磁场力一定不断增大，C正确；
D.由动能定理可得，小球每运动一周，电场力做功为，联立，解得，D错误。选C。
3.【答案】B
【解析】AB.若点电荷和带电性相反，由于检验电荷q所受电场力方向斜向右上方，则只能带正电，带负电，可此时q所受电场力方向斜向右上方与y轴应成大于45°角，不可能是角，可知只有点电荷和带电性相同，即都带正电，且对q的电场力大于对q的电场力，可有q所受电场力方向斜向右上方与y轴成角。则有的电荷量比的大，A错误，B正确；
C.由以上解析可知，点电荷和都带正电，可知O点的电势高于P点电势，则有，即q在O点的电势能大于在P点的电势能，C错误；
D.由于点电荷电荷量大于带电荷量不同，则O点场强水平向右，因此若将q放在O点由静止释放，它将在ON之间往复运动，D错误。选B。
4.【答案】B
【解析】A.波沿x轴负方向传播，根据波形平移法可知，t=0时刻P点沿y轴正方向振动，A错误；
B.由图可知波长为t=0时刻，Q点从平衡位置沿y轴负方向振动，t=3s时Q点恰好到达波谷，则有（，，），可得周期为（，，），则波速为（，，），当时，可得最小波速为，B正确；
C.若周期T=12s，则波速为，则t=0时刻，Q点处平衡位置振动传到P点所用时间为，C错误；
D.根据（，，），这列波9s 内传播的距离为（，，），可知这列波9s 内传播的距离不可能为5m，D错误。选B。
5.【答案】B
【解析】A.时刻断开开关S，电感线圈与电容器构成振荡回路，电感线圈中的电流从某一最大值开始减小，产生自感电动势对电容器充电，磁场能转化为电场能，电容器所带电荷量从零开始增加，当线圈中的电流减为零时，电容器充满电，所带电荷量达到最大，振荡电路经历时，磁场能为零，电场能最大，电容器中最大的电场能为，随后电容器放电，所带电荷量减小，电感线圈中的电流反向增加，电场能转化为磁场能，形成振荡电路，LC电路振荡周期为，A错误，
B.没断开开关前，线圈与R串联，由于线圈的电阻不计，所以线圈两端的电压为零，电容器两极板所带的电荷量为零，此时通过线圈的电流自左向右。当断开开关时，开始给电容器充电，电流逐渐减小，经过个周期（时刻）充电电流减小到最小，此时电容器所带的电荷量最多（左板带负电，右板带正电），线圈L的感应电动势最大，B正确，
CD.由上分析知1×10-3s~2×10-3s时间内，电容器放电，所带电荷量减小，电感线圈中的电流反向增加，自感电动势在减小，CD错误。选B。
6.【答案】C
【解析】A.再次平衡时左边气体压强等于右边气体压强，A错误；
B.再次平衡时右边气体的体积应大于初始时的体积，B错误；
C.设初始状态两部分气体体积均为V，温度均为T，压强均为p，加热后达到平衡时，两部分气体体积分别为、，压强均为p1，左边气体温度为T0，对右边气体，对左边气体，得，T0>T，所以，C正确；
D.对右边气体，则，D错误。选C。
7.【答案】D
【解析】A.根据牛顿第二定律可知，上滑过程和下滑过程分别满足，，设频闪时间间隔为T，上滑过程加速度较大，相同时间时运动位移较大，所以甲图拍摄的是滑块上滑过程，A错误；
B.滑块在乙图运动过程中，除了重力外，还有摩擦力对其做功，机械能不守恒，B错误；
C.由图可知，滑块在两张照片中的AB段与段时间相等，根据可知滑块在两张照片中的AB段与段所受重力冲量大小相同，C错误；
D.甲图表示上滑过程，时间间隔为3T，乙图表示下滑过程，时间间隔为4T，把上滑过程逆向看成初速度为零的匀加速直线运动，由，可知上滑过程和下滑过程加速度大小之比为，根据，可得，即通过两张照片对比可求得动摩擦因数μ与的比值，D正确。选D。
8.【答案】ACD
【解析】AB：小汽车通过桥顶时，加速度方向向下，处于失重状态，A正确，B错误；
C：小汽车在桥上最高点时，根据牛顿第二定律可得，解得小汽车受到桥面的支持力大小为，C正确；
D：根据，解得，可知小汽车到达桥顶时的速度必须不大于，D正确。选ACD。
9.【答案】CD
【解析】A.图甲为描绘小灯泡的伏安特性曲线实验电路图，在该实验中小灯泡电阻随电压升高而增大，A错误；
B.图乙为多用电表的欧姆挡测电阻，测量时发现指针偏角太小，说明待测电阻较大，则应换更大的倍率档位，B错误；
C.图丙为测量金属丝电阻率实验电路图，在该实验中电流表外接，由于电压表分流导致金属丝电阻的测量值偏小，从而导致测量的电阻率值偏小，C正确；
D.图丁中的螺旋测微器的读数为，D正确。选CD。
10.【答案】CD
【解析】由图甲可知波长，振幅，图乙所示质点在时在正向最大位移处，图丙所示质点在时，，运动方向沿y轴正方向，结合波形图找到对应的点，如图所示
四分之一波长为，若在左边，两平衡位置的距离为，若在右边，两平衡位置的距离为，考虑周期性得或，可得CD正确，AB错误。选CD。
二、非选择题：本题共6小题，共70分。
11.（9分）【答案】乙 D 加速度
【解析】（1）[1]图乙为电火花打点计时器
（2）[2]E点的速度大小为
[3]加速度大小为
（3）[4]若用横轴表示时间t，纸带宽度表示相邻计数点时间间隔T，纵轴表示相邻计数点距离（、2、3、4、5、6）则直线的斜率为
所以其直线斜率表示瞬时速度的变化。故ABC错误，D正确。
故选D。
[5]若用横轴表示时间t，纸带宽度表示相邻计数点时间间隔T，纸带长度依次表示（、2、3、4、5、6）则纵坐标为该点的瞬时速度，故此时的直线斜率为
所连直线的斜率表示小车运动的加速度。
12.（6分）【答案】(1)C，(2)大于；，(3)
【解析】（1）A.平抛实验不需测量钢球直径，A错误；
B.“研究平抛运动规律”实验不需要测出钢球的质量，“验证动量守恒定律”实验需用天平测出钢球的质量，B错误；
C.两个实验中均需保证斜槽轨道末端切线水平，保证小球做平抛运动，C正确；
D.钢球与斜槽之间的摩擦力对实验无影响，两个实验中均不需减小钢球与斜槽之间的摩擦力，D错误。选C。
（2）[1]由于平抛的竖直分运动是自由落体运动，相邻相等时间内竖直方向上的位移之比为1：3：5 ...，两相邻相等时间内竖直方向上的位移之比越来越大，由于A点不是抛出位置，因此
[2]由，，联立解得
（3）设入射球滚至斜槽轨道末端速度为，与靶球碰撞后速度分别为，，由动量守恒定律可知，所要验证的表达式为，碰撞后两球飞出做平抛运动，由，可知下落时间相同，由，可知入射球两次的速度分别为，，靶球的速度为，要验证动量守恒定律的表达式为
13.（10分）【答案】（1）；（2）
【解析】（1）在地球表面，在火星表面，小球从解除锁定运动到点，由机械能守恒定律，在点对小球受力分析，由牛顿第二定律，联立解得，根据牛顿第三定律，小球运动到点时对轨道的压力大小为8N。
（2）小球从点飞出后做平抛运动，，小球落地点距竖直管道底端的水平距离，解得
14.（12分）【答案】（1），；（2），
【解析】（1）当单刀双掷开关接S1，电源输出功率为，根据数学知识可知，当，即，，时，电源输出功率最大，且电源最大输出功率是
（2）闭合开关S1、S2，电源的输出功率为，当，时，电源的输出功率P最大。则，电动机的输出功率为，其中，所以电动机的输入功率为，此时，联立可得，，电阻箱的电功率为
15.（15分）【答案】(1)见解析；(2)2t0； (3) ；
【解析】(1)对漏斗，设当偏角为θ时，位移为x，且设位移x的方向为正方向.重力垂直绳方向的分力提供回复力F=mgsinθ，当θ很小时 ，回复力方向与x方向相反，可得 ，满足F=-kx，可知漏斗的振动为简谐振动。
(2)根据图丙求可知漏斗振动的周期T=2t0，根据单摆的周期公式，可得摆长
(3)由匀变速直线运动的规律可知，即，解得，液滴在D点时滑块速度的大小
16.（18分）【答案】（1）；（2）；（3）9
【解析】（1）根据题意可知，流过金属棒的电流为，则安培力的大小为
（2）设橡胶带匀速运动的速率为v，根据法拉第电磁感应定律，可知，根据闭合回路的欧姆定律，可知，解得
（3）每根金属条经过磁场区整个电路产生的热量为，电阻R上产生的热量为，设一共有n根金属条通过磁场区域，则，解得，则一共有9根金属条通过磁场区域。
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