湖北省黄州区第一中学2024-2025学年高二上学期12月考试物理试卷（含答案）

黄州区第一中学2024年秋高二年级12月考试
物理试题
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、填写在答题卡指定位置上。
2.选择题的作答：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。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。答在试题卷、草稿纸上无效。
3.非选择题用 0.5 毫米黑色墨水签字笔将答案直接答在答题卡上对应的答题区域内。答在试题卷、草稿纸上无效。
4.考生必须保持答题卡的整洁。考试结束后，只交答题卡。
第I卷（选择题）
一、单选题（共28分）
1．（4分）下列有关物理学史表述不正确的是（　　）
A．英国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律—库仑定律，法国物理学家安培测出静电力常量k的值。
B．丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电流磁效应。
C．德国物理学家欧姆通过实验得出欧姆定律。
D．法国物理学家法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场。
2．（4分）研究人员发现一种具有独特属性的新型合金能够将内能直接转化为电能。具体而言，只要略微提高温度，这种合金就会变成强磁性合金，从而使环绕它的线圈中产生电流，其简化模型如图所示。A为圆柱形合金材料，B为线圈，套在圆柱形合金材料上，线圈的半径大于合金材料的半径。现对A进行加热，下列说法正确的是（　　）
A．B线圈的磁通量将减小
B．B线圈一定有扩大的趋势
C．B线圈中感应电流产生的磁场阻止了B线圈内磁通量的增加
D．若从左向右看B中产生顺时针方向的电流，则A左端是强磁性合金的S极
3．（4分）在某次演练中，一颗炮弹在向上飞行过程中爆炸，如图所示。爆炸后，炮弹分成两部分。若炮弹重力远小于爆炸内力，则关于爆炸后两部分的运动轨迹不可能是（　　）
A． B．
C． D．
4．（4分）如图所示，两根平行长直导线分别水平固定在正方形CEDF的E、F两个顶点处，分别通有大小相等方向相反的电流，E处的电流向里，F处的电流向外。已知C点处的磁感应强度大小为B，则关于D点处的磁感应强度大小和方向，下列说法正确的是（　　）
A．大小为，方向竖直向上
B．大小为，方向竖直向下
C．大小为，方向水平向右
D．大小为B，方向竖直向下
5．（4分）火箭发射领域“世界航天第一人”是明朝的士大夫万户，他把47个自制的火箭绑在椅子上，自己坐在椅子上，双手举着大风筝，设想利用火箭的推力，飞上天空，然后利用风筝平稳着陆。假设万户及其所携设备（火箭、燃料、椅子、风筝等）的总质量为M，点燃火箭后在极短的时间内，质量为m的炽热燃气相对地面以v0的速度竖直向下喷出，忽略空气阻力的影响，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）
A．火箭的推力来源于空气对它的反作用力
B．在燃气喷出后的瞬间，火箭的速度大小为
C．喷出燃气后，万户及其所携设备能上升的最大高度为
D．在火箭喷气过程中，万户及其所携设备的机械能守恒
6．（4分）左图是回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，并与高频电源相连。带电粒子从静止开始运动的速率v随时间t变化如右图，已知tn时刻粒子恰射出回旋加速器，不考虑相对论效应、粒子所受的重力和穿过狭缝的时间，下列判断正确的是（　　）
A．
B．
C．粒子在电场中的加速次数为
D．同一D形盒中粒子的相邻轨迹半径之差保持不变
7．（4分）一质量为m的小球从地面竖直上抛，在运动过程中小球受到的空气阻力与速率成正比。它从抛出到落地过程中动量随时间变化的图像如图所示。已知重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A．小球时刻刚好落地
B．小球在运动过程中加速度最大为3g
C．小球从抛出到落地的总时间为
D．小球上升和下降过程中阻力的冲量大小不相等
二、多选题（共12分）
8．（4分）下列说法正确的是（ ）
A．当穿过回路的磁通量发生变化时，回路中就产生感应电流
B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关
C．光谱中，可见光从红光到紫光，其波长越来越大
D．不同频率的电磁波在真空中的传播速度相同
9．（4分）目前，霍尔效应已被广泛应用于半导体材料的测试和研究中，例如应用霍尔效应测试半导体是电子型（电子移动）还是空穴型（正电荷移动），研究半导体内载流子浓度（即单位体积内电荷数）的变化等。如图所示，在以下半导体霍尔元件中通以向右的电流，则下列说法正确的是（　　）
A．若上表面电势较低，则该元件为电子型
B．若上表面电势较低，则该元件为空穴型
C．电流一定时，元件内载流子浓度越低，上下表面的电势差越大
D．电流一定时，元件内载流子浓度越低，上下表面的电势差越小
10．（4分）如图甲所示，小球B与小球C用轻弹簧拴接，静放在光滑的水平地面上，此时弹簧处于原长，另有一小球A以8m/s的初速度向右运动，时刻球A与球B碰撞瞬间粘在一起，碰后AB的v-t图像如图乙所示。经过时间，弹簧第一次被压缩至最短。已知小球B的质量为3kg，在时间内C球的位移为0.25m，弹簧的劲度系数k540N/m，弹簧的弹性势能（x为弹簧的形变量），整个运动过程中弹簧始终在弹性限度内，小球均可视为质点。下列判断正确的是（　　）
A．～间某一时刻弹簧第一次压缩至最短
B．时刻弹簧第一次恢复原长
C．时间内，小球B的位移为
D．C球的质量为10kg
第II卷（非选择题）
三、实验题（共18分）
11．（8分）某实验小组验证动量守恒定律的装置如图甲所示。
（1）选择两个半径相等的小球，其中一个小球有经过球心的孔，用千分尺测量两小球直径d，如图乙所示mm；
（2）用天平测出小球的质量，有孔的小球质量记为，另一个球记为；
（3）将铁架台放置在水平桌面上，上端固定力传感器，通过数据采集器和计算机相连；将长约1米的细线穿过小球的小孔并挂在力传感器上，测出悬点到小球球心的距离L；
（4）将小球放在可升降平台上，调节平台位置和高度，保证两个小球能发生正碰；在地面上铺上复写纸和白纸，以显示小球落地点；
（5）拉起小球由某一特定位置静止释放，两个小球发生正碰，通过与拉力传感器连接的计算机实时显示拉力大小；读出拉力碰前和碰后的两个峰值和，通过推导可以得到碰撞前瞬间速度大小；同样方式可以得到碰撞后瞬间速度大小；（已知当地的重力加速度为g）
（6）测出小球做平抛的水平位移s和竖直位移h，已知当地的重力加速度为g，则碰后瞬间速度；
（7）数据处理后若满足表达式：（已知本次实验中，速度用、、表示）则说明与碰撞过程中动量守恒。
12．（10分）某同学在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，实验室提供的器材有：
A．电流表：量程0~0.6A，内阻约
B．电流表：量程0~3A，内阻约
C．电压表：量程0~3V，内阻约
D．电压表：量程0~15V，内阻约
E.滑动变阻器（最大阻值）
F.滑动变阻器（最大阻值）
G.开关、导线若干
(1)为了较准确测量电池的电动势和内阻，按照如图甲所示电路图，电压表应该选择，电流表应该选择，滑动变阻器应该选择。（均选填仪器前面的字母序号）
(2)在实验中测得多组电压和电流值，得到如图乙所示的图线，由图可知电源电动势V。内阻。（结果保留三位有效数字）
(3)①按如图甲所示电路图实验时，由于电流表和电压表都不是理想电表，所以测量结果有系统误差。下列说法正确的是；
A．引入系统误差的原因是电压表的分流作用
B．引入系统误差的原因是电流表的分压作用
②图丙中实线为小明同学按如图甲所示电路图，正确操作时作出的图线，两条虚线、中有一条是测电源电动势和内阻真实图线，下列说法正确的有。
A．图线表示真实图线，小明同学所测电动势大小等于真实值，内阻偏大
B．图线表示真实图线，小明同学所测电动势和内阻均偏小
(4)现有两个相同规格的小灯泡、，此种灯泡的特性曲线如图丁所示，将它们并联后与同类型的两节干电池（，）和定值电阻（）相连，如图戊所示，则两灯泡的实际总功率为W。（结果保留两位小数）
四、解答题（共42分）
13．（12分）如图所示，宽为d=2米的光滑导轨与水平面成α=37°角，质量为m=1kg、长为L=3m的金属杆水平放置在导轨上。空间存在着竖直向上的大小未知的匀强磁场，当回路总电流为时，金属杆恰好能静止。求：
(1)磁感应强度B的大小。
(2)若保持B的大小不变而改变B的方向，使金属杆仍然保持静止，求回路总电流的最小值和此时B的方向。
14．（14分）甲小孩乘一辆小车在光滑的水平冰面上以速度v0=5m/s匀速行驶，发现正前方有一静止的乙车，甲小孩迅速拿起车上小球，以相对甲车为u=15m/s的水平速度抛向乙，且被乙接住。已知甲和他的小车及小车上小球的总质量为M1=65kg，每个小球质量m=5kg，乙和他的小车的总质量为M2=40kg，不计空气阻力。求：
（1）甲第一次抛球时对小球的冲量大小(取三位有效数字)；
（2）若甲一次性抛出n个小球，抛出时相对地面的水平速度是v=10m/s，为保证两车不相撞，甲至少抛出多少个小球。
15．（16分）如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一象限内存在一个圆心在y轴上、半径为R的四分之一圆形匀强磁场I，磁感应强度的方向垂直坐标平面向里，大小为，在y轴和直线之间有水平向左的匀强电场，在直线的左侧有垂直于坐标平面向外的匀强磁场II。一个电荷量为q、质量为m的带正电粒子从P点以大小为的速度水平向左射入匀强磁场I，P点纵坐标为R，粒子进入电场经电场偏转后，以与y轴负方向成60°角的方向进入匀强磁场II，然后再进入电场并从O点射出电场，不计粒子的重力，求：
（1）粒子在匀强磁场I中运动的时间t；
（2）匀强电场的电场强度E的大小；
（3）匀强磁场II的磁感应强度B的大小。
参考答案：
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A B D D C B B BD AC CD
11．1.384/1.385/1.386/1.387均给分（2分）（2分）（2分）（2分）
【难度】0.65
【知识点】机械能与曲线运动结合问题、平抛运动速度的计算、验证动量守恒定律的实验步骤和数据处理
【详解】（1）[1]根据螺旋测微器的读数规律，该读数为
（5）[2]根据题意，由牛顿第二定律有
整理可得
（6）[3]小球做平拋运动，则在水平方向上有
在竖直方向
解得
（7）[4]由于本实验中，则碰后不反弹，若碰撞过程中动量守恒，规定向右为正方向，则有
可说明与碰撞过程中动量守恒。
12．(1) C（1分）A （1分） E（1分）
(2) 1.47/1.48/1.49/1.50 （1分） 1.78/1.79/1.80/1.81/1.82（1分）
(3) A（1分）B（1分）
(4)0.40（3分）
【难度】0.65
【知识点】测量电源电动势和内阻的实验原理、器材、实验电路
【详解】（1）[1]干电池的电动势约为1.5V，所以电压表选C；
[2]因为电源内阻一般为几欧，则短路电流为，估算短路电流不到1A，为了精确测量，所以选小量程电流表，故应A；
[3]滑动变阻器F的最大阻值过大，在调节时电路中电流都很小，所以滑动变阻器应选择最大阻值较小的滑动变阻器E；
（2）[1]根据路端电压与电流的关系
可知图像纵截距表示电源电动势，则
[2]以上分析可知，图像斜率绝对值表示电源内阻，则
（3）[1]小明实验时，引入系统误差的原因是电压表的分流作用，使电流表示数偏小，A对误，B错；
[2]当外电路短路时，电压表分流为0，短路电流相同，即小明作出的图线和真实图线与横轴交点相同，图线表示真实图线，根据图线可知所测电动势和内阻均偏小，A错，B对；
（4）图戊中，根据闭合电路欧姆定律得
整理得
将其图像画在图丁中，如图所示，蓝色图线与纵轴截距为0.30A，与横轴交点为3.00V
两线相交处，
灯泡的实际功率为
则两灯泡的总功率为2P=0.40W
13．(1)T
(2) 1.6A,垂直于导轨平面向上
【难度】0.65
【知识点】斜轨道上的导体棒受力分析
【详解】（1）因为空间中存在竖直向上的磁场，根据左手定则确定好安培力方向，对金属杆进行受力分析，如图甲所示
由平衡条件可得
（2分）
解得
=T（2分）
（2）易知求电流满足条件的最小值，就是求安培力的最小值，通过受力分析可知安培力垂直于支持力时，安培力达到最小，此时磁感应强度方向垂直于导轨平面向上
由平衡条件可得
（2分）
即
（2分）
解得
=1.6A（2分）
磁感应强度方向垂直于导轨平面向上（2分）
14．（1）69.2；（2）4
【难度】0.65
【知识点】动量定理的内容、含有动量守恒的多过程问题
【详解】（1）甲抛出第一个球前后，甲和小球系统动量守恒有
m（3分）
对第一个小球分析，根据动量定理有
（2分）
解得甲第一次抛球时对小球的冲量大小为
=69.2（2分）
（2）以水平向右为正方向，对所有物体组成的系统，根据动量守恒定律有
（2分）
对乙和他的小车及小球组成的系统，根据动量守恒定律有
（3分）
联立解得
，取4个小球（2分）
可知为保证两车不相撞，甲至少抛出4个小球。
15．（1）；（2）；（3）
【难度】0.65
【知识点】粒子由电场进入磁场、粒子由磁场进入电场
【详解】（1）设粒子此时的运动半径为，由牛顿第二定律
得（2分）
由磁聚焦，粒子在匀强磁场I的轨迹过O点后，沿y轴负方向，轨迹对应圆心角为90°，粒子在匀强磁场I中运动的时间为
（2分）
（2）根据上面分析可得当粒子进入电场时速度方向沿y轴负方向，将在电场中作类平抛运动。设加速度大小为，根据题中粒子经电场偏转后，以与y轴负方向成60°角的方向进入磁场II，可得到达D点时的水平和竖直方向速度关系为
（2分）
即此时水平方向速度为
（1分）
根据匀变速直线运动公式及牛顿第二定律分别可得
，（1分）（1分）
解得
（1分）
（3）设粒子第一次进入电场中运动到达D点时竖直位移为，位移偏向角为
由推论，2tan=tan得 tan=,则=tan
解得h=（2分）
根据几何知识可得粒子在磁场II中的运动半径为
（1分）
粒子到达D点速度为
（1分）
由洛伦兹力作为向心力可得
（1分）
联立解得匀强磁场的磁感应强度B2的大小为
（1分）