2024-2025学年江苏省南京市某校高二（上）段考物理试卷（9月份）（含答案）

2024-2025学年江苏省南京市某校高二（上）段考物理试卷（9月份）
一、单选题：本大题共11小题，共44分。
1.下列不属于比值定义的是( )
A. 电场强度 B. 真空中点电荷的电场强度
C. 电容 D. 电势
2.图为观察电容器充、放电现象的实验装置。实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况。如果不改变电路其他参数，只增大电阻箱的阻值，实线和虚线分别表示改变前后放电过程电流随时间变化的曲线，最符合实际情况的图像为( )
A. B. C. D.
3.污水中的污泥絮体经处理后带负电，可利用电泳技术对其进行沉淀去污，基本原理如图所示。涂有绝缘层的金属圆盘和金属棒分别接电源正、负极，金属圆盘置于底部，金属棒插入污水中，形成如图所示的电场分布，其中实线为电场线，虚线为等势面。点和点在同一电场线上，点和点在同一等势面上。则( )
A. 点的电势比点的低
B. 点的电场强度比点的大
C. 污泥絮体从点移到点，电场力对其做负功
D. 污泥絮体在点的电势能比其在点的小
4.如图所示，弹簧振子在振动过程中，振子依次从到历时，振子经、两点时速度相同，若它从回到的为，则该振子的振动频率可能为( )
A. B. C. D.
5.某横波在介质中沿轴传播，左图为时的波形图，右图为点的振动图象，则( )
A. 该波向右传播，波速为 B. 任意时刻质点与质点的位移相同
C. 质点平衡位置坐标 D. 时，质点向右运动了
6.如图所示，有一根长为、横截面积为的金属棒，其材料的电阻率为，棒内单位体积自由电子数为，电子的质量为、电荷量为。在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向移动的平均速率为，则金属棒内的电场强度大小为( )
A. B. C. D.
7.如图所示，其中电流表的量程为，内阻为，表盘均匀划分为个小格，每一小格表示；，。若用电流表的表盘刻度表示流过接线柱的电流值，则( )
A. 将接线柱、接入电路时，每一小格表示
B. 将接线柱、接入电路时，每一小格表示
C. 将接线柱、接入电路时，每一小格表示
D. 将接线柱、接入电路时，每一小格表示
8.某种不导电溶液的相对介电常数与浓度的关系曲线如图所示，将平行板电容器的两极板全部插入该溶液中，并与恒压电源，电流表等构成如图所示的电路，闭合开关后，若增加溶液浓度，则( )
A. 电容器的电容增大
B. 电容器两极板间电场强度不变
C. 电容器两极板之间的电势差增大
D. 溶液浓度增加过程中电流方向为
9.某节水喷灌系统如图所示，水以的速度水平喷出，每秒喷出水的质量
为。喷出的水是从井下抽取的，喷口离水面的高度保持不变。水泵
由电动机带动，电动机正常工作时，输入电压为，输入电流为，不计电动
机的摩擦损耗，电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率。已知水泵的抽水效率
水泵的输出功率与输入功率之比为，忽略水在管道中运动的机械能损失，则( )
A. 每秒水泵对水做功为
B. 每秒水泵对水做功为
C. 水泵输入功率为
D. 电动机线圈的电阻为
10.图为清洗汽车的高压水枪，设水枪水平喷出水柱，水柱截面为圆形，直径为，水流速度为，水柱垂直汽车表面，水柱冲击汽车后速度为零。手持高压水枪操作，水流刚进入水枪时的速度可忽略不计，已知水的密度为。下列说法正确的是( )
A. 高压水枪单位时间喷出的水的质量为
B. 水柱对汽车的压强
C. 水柱对汽车的平均冲力为
D. 水柱对汽车的压强与水柱横截面积有关
11.如图甲所示，某装置由直线加速器和偏转电场组成。直线加速器序号为奇数和偶数的圆筒分别和交变电源的两极相连，交变电源两极间电势差的变化规律如图乙所示；在时，奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值，位于金属圆板序号为中央的电子由静止开始加速，通过可视为匀强电场的圆筒间隙的时间忽略不计，偏转匀强电场的、板水平放置，长度均为，相距为，极板间电压为，电子从直线加速器水平射出后，自点射入电场，从点射出电场。若电子的质量为，电荷量为，不计电子的重力和相对论效应。下列说法正确的是( )
A. 电子在第个与第个金属筒中的速度之比
B. 第个金属圆筒的长度为
C. 电子射出偏转电场时，速度偏转角度的正切值
D. 若电子通过圆筒间隙的时间不可忽略，圆筒个数足够多且间隙的距离均为，在保持圆筒长度、交变电压的变化规律和图乙中相同的情况下，该装置能够让电子获得的最大速度为
二、实验题：本大题共1小题，共15分。
12.某同学要做“测金属丝的电阻率”实验。
用游标卡尺测量金属丝长度示数如图甲所示，其值为 ______。
先用多用电表欧姆挡的“”倍率粗测金属丝的电阻，示数如图乙所示，其阻值为 ______。
实验电路如图丙所示，根据电路图完成图丁中的实物连线______。
从实验原理上看，待测电阻测量值______填“大于”“小于”或“等于”其真实值。如果测得的金属丝长度为，直径为，电阻为，都采用国际单位制单位，则它的电阻率 ______用、、字母表示。
三、计算题：本大题共4小题，共41分。
13.质子从静止开始经电压加速后，射入水平放置的平行板电容器，极板间电压为。微粒射入时紧靠下极板边缘，速度方向与极板夹角为，微粒运动轨迹的最高点到两极板距离相等，如图所示。忽略边缘效应，不计重力。
求电压之比：。
若将质子和二价氦离子混合物从静止开始经电压加速后，他们是否会分离为两股粒子束，请通过计算说明。
14.如图，一列沿轴正方向传播的简谐横波，振幅为，波速为。在波的传播方向上两质点、的平衡位置相距，当质点在波峰位置时，质点在轴下方与轴相距的位置。
求此波的可能周期；
若波长，并以此时刻为计时起点，写成质点的振动方程。
15.如图所示，空间中存在匀强电场未画出，一固定光滑绝缘轻杆与水平方向夹角为。带电量为的环套在轻杆上，距离杆底端距离为，保持静止，已知环的质量为。距离环的位置有光滑绝缘环，环的质量为，不带电，在外力作用下静止。重力加速度为，不计空气阻力，整个过程中环的带电量不变。
求电场强度的最小值；
在问的基础上，不改变电场方向，释放环，当环与环发生碰撞时，将电场强度增加到原来的倍，环与环的碰撞为弹性碰撞且碰撞时间极短。环与环第一次碰撞结束到第二次碰撞前相距最远的距离；
从环与环的发生第一次碰撞开始计时，经过多长时间环滑离杆。
16.如图，质量为的匀质凹槽放在光滑水平地面上，凹槽内有一个半圆形的光滑轨道，半径为。质量为的小球，初始时刻从半圆轨道的右端点由静止开始下滑。整个过程凹槽不翻转，重力加速度为。求：
小球第一次运动到轨道最低点时，凹槽相对于初始时刻运动的距离；
小球第一次运动到凹槽最低点时，小球对凹槽的压力；
请借助此题情景从力学规律证明椭圆在长轴顶点处的曲率半径公式表示半长轴，表示半短轴。
参考答案
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10.
11.
12. 见解析 小于
13.解：质子在加速电场中，由动能定理可知：；
质子在偏转电场中，竖直方向的分速度为：，由图可知竖直方向的最大分位移为极板间距的一半，即，竖直加速度为：；
联立解得：：：；
粒子在加速电场中，由动能定理可知：；
粒子在加速电场中，沿加速电场的方向做匀加速直线运动，故进入偏转电场时速度方向不变；
粒子在偏转电场中，水平方向上做匀速运动，若板长为，，
粒子在竖直方向上做匀变速运动，，，
出偏转电场时的偏移角满足：
，
解得：，，即偏移量与偏移角都与粒子本身无关，即从静止开始进入加速电场的质子和二价氦离子混合物都会从同一位置，以同样的偏转角离开偏转电场，不会分离为两股粒子束。
答：电压之比：为：；
若将质子和二价氦离子混合物从静止开始经电压加速后，他们不会分离为两股粒子束。理由见解析。
14.解：根据题意，有两种情况：
第种情况：波的图像可能如图所示，
从图像与余弦函数的规律，考虑周期性，可得：
解得波长：，、、
可得周期：，、、
第种情况：波的图像可能如图所示，
同理可得：
解得波长：，、、
可得周期：，、、
对应第种情况，若波长，则只能取，解得波长只能为
可得周期为
圆频率为：
可得：
对于质点，当时，，且向方向运动
解得：
可得质点的振动方程为：
对应第种情况，若波长，则只能取，解得波长只能为
可得周期为：
圆频率为：
可得：
对于质点，当时，，且向方向运动
解得：
可得质点的振动方程为：
答：此波的可能周期为，或，、、；
若波长，并以此时刻为计时起点，质点的振动方程为：，或。
15.解当电场强度方向与杆方向平行且沿杆向上时，电场强度最小，根据平衡条件
解得电场的最小值
质量为的光滑环从静止释放，由牛顿第二定律
加速度为
设与碰前速度为，根据运动学公式
解得
由于与的碰撞为弹性碰撞，以与碰前速度为正方向，根据动量守恒定律和机械能守恒定律

联立解得
碰撞后，做匀减速直线运动，对由牛顿第二定律
可得
以沿杆向下为正方向，当与速度相等时，相距最远，则有
解得
此时速度
环与环第一次碰撞结束到第二次碰撞前相距最远的距离
解得
第一次碰撞后，到再一次相遇时，根据运动学公式
解得
此时沿着杆向下运动的距离
解得
此时的速度为零，的速度为
可以发现是重复第一次碰撞的情景，再重复次碰撞后，沿着杆向下运动的距离
解得
此时的速度为，根据运动学公式
解得
从环与环的发生第一次碰撞开始计时，滑离杆所用的时间
解得
答：电场强度的最小值为；
环与环第一次碰撞结束到第二次碰撞前相距最远的距离为 ；
从环与环的发生第一次碰撞开始计时，经过环滑离杆。
16.解：小球第一次运动到轨道最低点时，小球与凹槽在水平方向动量守恒，规定向左为正方向，则有
两边同乘有
根据水平方向的位移
有
得
又根据几何关系有
解得
小球第一次运动到轨道最低点，根据能量守恒
小球与凹槽在水平方向动量守恒，则有
小球在最低点，根据牛顿第二定律有
解得
根据牛顿第三定律，可知小球第一次运动到凹槽最低点时，小球对凹槽的压力为，方向竖直向下
建立两个坐标系：一个建立在凹槽上，以凹槽中心点为原点，轴水平向右，轴竖直向上，如题图中所示；另一个建立在地面上，以点的初始位置为原点，两轴的方向同凹槽坐标系。因为由凹槽和小球组成的系统原来静止，而且在水平方向上动量守恒，所以它们的质点的位置保持不变，因此在地面参照系中有
设小球在凹槽参照系中的位移为，则有
联立可得
因为凹槽相对地面在方向没有运动，因此
在凹槽参照系中，小球的轨迹是圆，即有
联立可得小球在地面参照系中的轨迹方程为
变形得
这是一个椭圆方程，长半轴为在方向，短半轴在方向。
设在凹槽最低点处，即半长轴顶点处，小球和凹槽相对面的速度分别为和，则小球相对凹槽的速度为
则有
在凹槽参照系中小球做半径为的圆周运动，则有
小球在地面参照系中有
联立解得
答：小球第一次运动到轨道最低点时，凹槽相对于初始时刻运动的距离为；
小球第一次运动到凹槽最低点时，小球对凹槽的压力为；
见解析。
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