湖南省天壹2024-2025学年高二上学期联考物理试卷（含解析）

2024-2025学年湖南省天壹高二（上）物理联考试卷
一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1.物理学是一门实验与理论相结合的学科，它的发展离不开科学家们对自然界不断地探索和思考，以下关于物理学史和方法的说法正确的是( )
A. 在研究自由落体运动时，伽利略通过实验和逻辑推理得出结论：物体在做落体运动时，速度v与位移x成正比
B. 牛顿发现了万有引力定律，并测出了万有引力常量
C. 自然界中的电和磁存在着某种神秘的联系，丹麦物理学家奥斯特通过不断地探索发现了电流的磁效应
D. 美国科学家富兰克林命名了正电荷和负电荷，并通过油滴实验测得元电荷的数值
2.一物体由静止开始，在粗糙的水平面内沿直线运动，其加速度a随时间t变化的图像如图所示。若以物体开始运动的方向为正方向，下列说法中正确的是( )
A. 1s末物体的速度最大 B. 2s末物体的位移最大
C. 在内物体做匀变速直线运动 D. 4s末物体的速度为零
3.下列关于动量、冲量、动量的变化量的说法中正确的是( )
A. 物体动量为零时，一定处于平衡状态
B. 在某一运动过程中，力与位移垂直，该力的冲量不为零
C. 人从高处跳下时，有一个屈膝的动作，是为了减小地面对人的冲量
D. 物体速度增大，则相同时间内动量的变化量也一定增大
4.嫦娥六号探测器于2021年6月2日成功着陆刀球背面预定区域，执行月球背面采样返回任务。如图所示，嫦娥六号在a轨道绕月球做匀速圆周运动，其轨道半径为2r，周期为T。在某时刻，嫦娥六号启动发动机进行变轨操作，最终使其在b轨道做匀速圆周运动，其轨道半径为r。下列说法正确的是( )
A. 嫦娥六号在b轨道运动的周期为
B. 嫦娥六号在b轨道的向心加速度比在a轨道的小
C. 嫦娥六号在a轨道向b轨道进行变轨操作时，需要减速
D. 根据题目给出的已知信息，可以求出月球的平均密度
5.如图所示，虚线a、b、c代表某一电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，实线为一带正电的粒子仅在静电力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、R、Q是这条轨迹上的三点，其中R在等势面b上。下列判断正确的是( )
A. 带电粒子在R点的加速度方向垂直于等势面b
B. 带电粒子在P点的加速度小于在Q点的加速度
C. 粒子在P点的速率大于在Q点的速率
D. 三个等势面中，a的电势最低
6.如图所示，水平传送带长，其右端与一半径的光滑半圆轨道平滑相接，传送带以的速度顺时针转动，未时刻轻放一质量的小物块可视为质点于传送带最左端，小物块经过圆弧轨道最低点A后恰好能达到最高点B，。在上述过程中，下列说法正确的是( )
A. 小物块在A点受到的支持力为50N B. 摩擦力对小物块做的功为l8J
C. 小物块与传送带之间的动摩擦因数为 D. 整个系统产生的热量为
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.如图所示，矩形线圈abcd位于通电长直导线附近，线圈与导线在同一平面内，线圈的ad、bc两个边与导线平行。下列操作中能够使线圈中产生感应电流的是( )
A. 在平面内线圈远离直导线移动
B. 在平面内线圈沿平行于直导线方向向上移动
C. 线圈以虚线为轴转动
D. 线圈以通电导线为轴转动，且转动过程中线圈和直导线始终共面
8.如图所示，电路中电源电动势为E，内阻为r，、为定值电阻，为光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小。若照射光敏电阻的光照强度减弱，电压表示数的变化量绝对值为，电流表示数的变化量绝对值为，两电表均为理想电表。下列说法正确的是( )
A. 电流表的示数变大，电压表的示数变小
B. 和的比值为
C. 有从上向右的电流流过
D. 的功率变小，电源的输出功率可能变大
9.如图所示，在倾角的光滑斜面的底端有一个固定挡板，劲度系数为k的轻质弹簧两端分别拴接在固定挡板和质量为m的小物体B上，B与质量为2m的小物体A靠在一起处于静止状态。其中B不带电，A的带电量为已知弹簧的弹性势能为，其中x为弹簧的形变量，不计空气阻力。现施加一沿斜面向上的导强电场为重力加速度，当小物体A、B恰好分离时，下列说法正确的是( )
A. 弹簧恰好处于原长
B. 弹簧的形变量为
C. 小物体A的速度大小为
D. 此过程中小物体A、B和弹簧构成的系统机械能守恒
10.如图所示，真空中的M、N为两等大均匀带电圆环，圆心分别为A、C，带电量分别为、，将它们平行放置，AC连线垂直于圆环平面，B为AC中点，现有质量为m的带正电的微粒重力不计从A点无初速度释放。下列判断正确的是( )
A. B. 微粒将以B为中心做往返运动
C. 微粒在C点右侧获得最大速度 D. 微粒最终的速度为0
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.气垫导轨是一种现代化的力学实验仪器，它利用压缩空气在导轨表面与滑行器内表面之间形成气垫层，使滑行器浮在气垫层上，极大地减小了摩擦力的影响，从而可以更精确地测定多种力学物理量和验证力学定律。用气垫导轨装置可以“验证机械能守恒定律”。如图所示，实验时，将气垫导轨调至水平，在气垫导轨上安装一光电门，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过轻质定滑轮与钩码相连。测出遮光条初始位省到光电门的距离 l，遮光条的宽度，钩码的总质量，滑块和遮光条的总质量，释放滑块，读出遮光条通过光比门的时间l。实验中钩码始终未与地面接触，重力加速度为g。
在滑块由释放运动到光电门的过程中，系统重力势能减少量为__________，系统动能增加量为__________。均用题所给字母表示这个实验有哪些误差来源 写出一条即可。
12.某同学要测量由某种导电材料制成的横截面积为的电阻丝的电阻率：
先用游标卡尺测量其长度，如图所示，其读数为__________mm。
再用多用电表粗测其阻值，选择欧姆“”挡位，发现指针偏转角度过大，故而将选择开关旋到“”挡位，经过__________填“机械调零”或“欧姆调零”之后再重新测量。
该同学采用伏安法更精确测量其阻值，除待测电阻丝外，实验室还备有的实验器材如下：
电源电动势，内阻约
也压表①量程3V，内阻约
电流表量程，内阻约
滑动变阻器阻值，额定电流
滑动变阻器阻值，额定电流
开关导线若干
为了仪器安全，消动变阻器R应选__________填“”或“”，实验电路原理图中电压表应该接__________填“a”或“b”。
若实验测得该电阻阻值为，则该材料的电阻率为__________保留两位有效数字。
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.如图所示电路中，电阻，电压表量程“0∽15V”。闭合开关后，调节滑动变阻器，当电压表示数为13V时，上消耗的电功率为当电压表示数为8V时，上消耗的电功率为9W。求：
电源的电动势和内电阻;
滑动变阻器上消耗的最大电功率。
14. 2022年北京冬奥会开幕式上播放的11个月大萌娃王予玑滑雪的视频引发了人们的广泛关注，现年不到4岁的她滑雪技术更加娴熟。某次练习时，予玑以的水平速度迈上静止在水平雪地上的雪地滑板，滑行一小段后以共同速度v一起运动人上滑板及之后的运动过程可简化为铁块在水平滑板上运动的模型。已知予玑白身质量，雪地滑板含固定器质量，滑板与鞋底间的动摩擦因数为，不计滑板与雪地之间的摩擦，重力加速度，求：
予玑与滑板的共同速度及刚好达到共同速度的时间;
鞋在滑板上滑动的长度;
若滑行一段距离后需要到止停区停下，止停区路面的动摩擦因数，与离止停区起点的距离x的关系如图所示，求予玑在止停区运动的位移的大小结果保留一位小数。
15.竖直平面内有如图所示的轨道，分为区域1、区域2及区域3。区域l中斜面体ABC与DEF固定在水平面上，斜面光滑日，区域2中有水平向右的匀强电场，EF与倾斜粗糙轨道FG平滑连接在一条直线上，且，动摩擦因数区域3中光滑圆弧轨道GH与足够长的光滑倾斜轨道HI相切，圆弧半径，HI与水平方向的夹角为。一质量为，电荷量为q的带负电小球可视为质点，在A点获得的速度后，沿着AB轨道运动从B点抛出，恰好无碰撞的沿EF轨道运动，之后进入区域2、区域3，区域2中的电场强度为。整个轨道绝缘，不计空气阻力，重力加速度取，答案可用根号表示。
求在B点的速度和CD间的水平距离
小球到达圆弧轨道最低点时对轨道的压力为多大
小球在粗糙斜面FG上运动的路程和在光滑斜面HI上运动的路程分别为多少
答案和解析
1.【答案】C
【解析】伽利略通过实验和逻辑推理得出结论：物体在做落体运动时，速度v与时间t成正比，A错误;牛顿发现万有引力定律，万有引力常量由卡文迪什测出， B错误；丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，C正确;美国科学家富兰克林命名了正电荷和负电荷，密立根通过油滴实验测出元电荷数值，D错误。
2.【答案】D
【解析】图像的面积表速度的变化量，2s末物体的速度最大，4s末物体的位移最大，A、B错误物体加速度不断发生变化，C错误。故答案为D项。
3.【答案】B
【解析】物体的动量为零，合外力不一定为零，物体不一定处于平衡状态，A错误;由可知，冲量是力对时间的累积效果，与力是否与位移垂直无关，B正确;人从高处跳下时，有一个屈膝的动作，是为了延长力的作用时间，减小地面对人的冲击力，C错误;由可知，物体的动量变化量可能增大、减小或不变，D错误。
4.【答案】C
【解析】由开普勒第三定律可知，，求得b轨道周期，故A错误;由知嫦嫩六号在b轨道上运动的向心加速度比a轨道的大，B错误;嫦娥六号在a轨道进行变轨时，轨道要降低，需要做近心运动，因此需要，轨道变化前万有引力大小保持不变，因此探测器需要减速从而减小所需要的向心力，从而达到做近心运动的条件，C正确;题目未给出万有引力常量G和月球半径，因此无法求出月球的质量和月球体积，从而无法算出月球平均密度， D错误。
5.【答案】A
【解析】电场的方向总是与等势面垂直，所以R点的电场线的方向与该处的等势面垂直，而带正电粒子受到的静电力的方向与电场线的方向相同，加速度的方向又与受力的方向相同，所以带电粒子在R点的加速度方向垂直于等势面b，故A正确;等差等势面的疏密知粒子在P点的加速度大于在Q点的加速度，故B错误;假设粒子从P点运动到Q点，此时力与位移的夹角为锐角，电场力做正功，所以，从Q运动到P结果相同，故C错误;带电粒子所受静电力指向轨迹弯曲的内例，电场线与等势面垂直，且由于带电粒子带正电，因此电场线指向下方，根据沿电场线电势降低，可知 a等势线的电势最高， c等势线的电势最低，故 D错误。
6.【答案】D
【解析】由小物块恰好能通过圆轨道最高点可知：，从A点到B点运动过程中，仅有重力做负功，所以有：，求得。在A点物块受到的支持力：，A错误;摩擦力对物块做的功为：，B错误;由可求得，C错误;物块从传送带左端运动右端所花时间为：，传送带与物块的相对位移为：，系统产生的热量为：，D正确。
7.【答案】AC
【解析】线圈远离直导线移动，穿过线圆的磁通量减少，产生感应电流，A正确;线圆沿平行于直导线的方向向上移动，穿过线图的磁通量并未发生改变，不产生感应电流。B错误;线圈以虚线为轴转动过程中，线图的磁通量发生变化，产生感应电流，C正确;线图以直导线为轴转动，且转动时始终与直导线共面，则通过线圈的磁通量并未发生改变，不产生感应电流， D错误。
8.【答案】BD
【解析】光照强度减弱，电阻增大，总电流减小，路端电压增大，电流表示数变小，分压减小，电压增大，电压表示数增大，A错误;由闭合电路欧姆定律可知电压表示数的变化量等于及r串联部分电压的变化量，故有，B正确;电容器电压增大，电容器充电，电容器左极板带负电右极板带正电，充电时有从右向左的电流流过，C错误;总电流变小，由功率关系可知的功率变小，电源的输出功率为，可知当外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，由于题干信息无法判断外电阻与内阻的大小关系，所以电源的输出功率可能变小也可能变大，也可能不变，故D正确。
9.【答案】BC
【解析】设小物体A、B静止时弹簧形变量为，A、B恰好分离时弹簧形变量为，静止时对A和B根据平衡条件可得：，解得：、B恰好分离时二者之间的弹力为零且具有相同的加速度和速度，对B根据牛顿第二定律有对A根据牛顿第二定律可得：，解得：，A错误B正确;根据功能关系得，联立解得：，C正确。因为电场力做正功，故小物体A、B和弹簧构成的系统机械能增加，D错误。故BC正确。
10.【答案】AC
【解析】根据电场分布的特点可知，在AC连线上，C点右侧某处点电场强度为0，由此可知A、P之间电场方向由A指向P，电势，又粒子在AP间做加速运动，过P点后电场方向向左指向P点，粒子做减速运动，故P点速度最大，故AC正确。由对称性可知，与两圆环平面平行的中垂线为等势线，取无穷远处为零势点时此线即为零势线，粒子由B点运动到无穷远处，电势未发生变化，电场力做功为零，故粒子最终的速率与B点的速率相等，微粒不会返回B点，故BD错误。
11.【答案】
见解析
【解析】在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，系统的重力势能减少量速光条通过光电门时的速度，系统动能增加量。
空气阻力的影响;摩擦阻力的影响;气垫导轨并不完全水平;存在测量误差等。
12.【答案】
欧姆调零
a

【解析】游标卡尺读数为
欧姆挡位换挡后，需要重新进行欧姆调零
滑动变阻器若选用，则电路中电流的最小值为，为了实验安全进行，故不能选只能选。又，故采用外接伏安法，电压表接
由，代值得
13.【答案】解：当电压表示数时，上消耗的电功率为
对有①解得：
对闭合回路有②
当电压表示数时，上有消耗的电功率为9W
即有：③解得
对于闭合回路有④
联立②④解得
当时，
上消耗的电功率最大：

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】解：人和滑板系统所受合外力为零，动量守恒;
根据动量守恒定律
代入数据可得
对滑板加速过程，由动量定理
代入得
对人和滑板系统加速过程由能量守恒知，系统机械能的减少量等于产生的摩擦热
，mgL
其中L为鞋在滑板上滑行的长度
解得
人和滑板系统进入止停区到停下过程根据动能定理
由图可得，故
因f与x呈线性关系，故
代入数据，解得

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】解：到B过程，由动能定理：
得
B到E过程，小球做斜抛运动，由运动的分解有：
竖直方向：
水平方向：
联立①②③解出CD长度
在区域2中对小球受力分析，重力和电场力合成后记为等效重力，等效重力大小为等效重力恰好与FG直线垂直向下，相当于小球在等效的水平面运动，受到摩擦力大小为：，由机械能守恒，小球在F点速度大小为，
从F运动到G有：
得到
从G点到最低点有：
在最低点：
联立解得：
由牛顿第三定律知小球对轨道的压力为
小球在区域3的运动无机械能损失，在斜面HI上折返后返回G点，且速度大小仍为，从第一次通过区域2到最后静止有：
所以小球在FG上运动的路程为
因为小于，所以小球无法第二次到达区域3，
所以小球在HI上运动的路程为：
解得：

【解析】详细解答和解析过程见【答案】