黄石市名校2023-2024学年高二上学期第三次统测
物理
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1．如图所示，一带电量为的小球固定于左侧绝缘支架上，右侧有一倾角为的绝缘光滑斜面，质量为的带电小球静止于斜面上，恰与球处于同一高度。已知间距离为，静电力常量为，重力加速度为（，），则（ ）
A．、带异种电荷 B．受到的库仑力方向沿斜面向上
C．所带电荷量大小为 D．受到斜面的支持力大小为
2．如图所示，线圈平面与水平方向夹角，磁感线竖直向下，线圈平面面积，匀强磁场磁感应强度。把线圈以为轴逆时针转过角，则通过线圈磁通量的变化量大小为（ ）
A． B． C． D．
3．如图所示，长方体铜柱长，宽，高，当将与接入电压为的电路中时，电流为；若将与接入电压为的电路中，则电流为（ ）
A． B． C． D．
4．两电荷量分别为和的点电荷固定在轴上的、两点，两电荷连线上各点电势随变化的关系如图所示，其中为段电势最低的点，则下列说法正确的是（ ）
A．、为等量异种电荷
B．、两点间场强方向沿轴负方向
C．、两点间的电场强度大小变化为先减小后增大
D．将一正点电荷从点移到点，电势能先增大后减小
5．如图所示，在平面内，以坐标原点为中心，边长为的正方形的四个顶点上，垂直于平面放置四根通电长直导线，电流大小相等，方向已标出，“”表示电流方向垂直纸面向里，“·”表示电流方向垂直纸面向外。已知电流为的无限长通电直导线在距其处的圆周上产生的磁感应强度大小为，为比例系数。下列说法正确的是（ ）
A．直导线2、4相互排斥，直导线1、2相互吸引
B．直导线1、4在点的合磁场的方向沿轴负方向
C．直导线1、4在点的合磁场的磁感应强度大小为
D．直导线2、4对直导线1的作用力是直导线3对直导线1的作用力大小的2倍
6．如图所示，在光滑水平面上右侧放有一个光滑圆弧轨道，其圆心为；质量为的小球从水平面上点以初速度向右运动，滑上圆弧轨道后从点抛出。已知圆弧轨道质量为，重力加速度为，则小球与圆弧轨道作用过程中下列叙述不正确的是（ ）
A．小球离开点后做竖直上抛运动
B．小球离开点后做斜抛运动
C．圆弧轨道的最大速度为
D．小球离开圆弧轨道再次回到水平面上时速度水平向左
7．如图所示，半径为的圆环固定在竖直平面内，圆心为，、为两个轻质定滑轮，其中在点正上方处。跨过定滑轮的轻绳，一端连接着位于圆环最低点的小球（套在圆环上），另一端连接着小球，某时刻小球获得水平向右的初速度，沿着圆环恰好能上升到点，与竖直方向的夹角为。已知小球、的质量分别、，重力加速度为，忽略一切摩擦。下列说法正确的是（ ）
A．从最低点运动到点过程中，其机械能先增大后减小
B．当刚开始运动时，绳子上的拉力大于
C．运动到圆心等高处的点时，与的速度大小之比为
D．小球的初动能为
二、多选题（本大题共3小题，共12.0分）
8．如图，固定在竖直面内、半径为的光滑绝缘半圆形轨道，圆心为，为水平直径，处在水平向右的匀强电场中，电场线与轨道平面平行。一个质量为、电荷量为、可视为质点的带电小球从轨道上的点由静止释放，小球始终沿圆弧轨道运动。下列说法正确的是（ ）
A．小球一定带正电
B．小球一定会运动到点
C．小球运动速度最大的位置一定在段圆弧上的某一点
D．小球从运动到的过程中，小球的机械能一定减小
9．如图甲所示，单刀双掷开关原来跟2相接，从时刻开始，开关改接1，得到流过电路中点的电流随时间变化的图像如图乙所示，时，把开关改接2，则在内，下列关于流过电路中点的电流大小随时间变化的图像、电容器两极板的电势差随时间变化的图像中可能正确的是（ ）
甲 乙
A． B．
C． D．
10．如图所示，两平行导轨在同一水平面内。一导体棒垂直放在导轨上，棒与导轨间的动摩擦因数恒定。整个装置置于匀强磁场中，磁感应强度大小恒定，方向与金属棒垂直、与水平向右方向的夹角可调。导体棒沿导轨向右运动，现给导体棒通以图示方向的恒定电流，适当调整磁场方向，可以使导体棒沿导轨做匀加速运动或匀减速运动。已知导体棒加速时，加速度的最大值为；减速时，加速度的最大值为，其中为重力加速度大小。下列说法正确的是（ ）
A．棒与导轨间的动摩擦因数为
B．棒与导轨间的动摩擦因数为
C．加速阶段加速度大小最大时，磁场方向斜向下，
D．减速阶段加速度大小最大时，磁场方向斜向上，
三、实验题（本大题共2小题，共5+15.0分）
11．某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律。一根轻细线系住钢球，悬挂在铁架台的点，钢球静止于点，光电门固定在点的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片遮光条。
（1）将钢球拉至某位置，记录此时钢球球心到钢球在点时的__________（选填“顶端”“球心”或“底端”）之间的竖直距离。
（2）将钢球由静止释放，记录遮光条通过光电门的遮光时间，并测出遮光条的宽度，则钢球经过点时的速率为__________。
（3）已知重力加速度大小为，如果满足关系式：__________，就验证了钢球向下摆动过程中机械能守恒。（用题中所给符号表达）
12．在“测定金属丝的电阻率”的实验中：
（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其示数如图甲所示，则该金属丝直径的测量值__________。
甲
（2）按如图乙所示的电路图测量金属丝的电阻，（阻值约为）。实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材：
电压表（量程，内阻约）；电流表（量程，内阻约）；
电流表（量程，内阻约）；滑动变阻器；
滑动变阻器；电源（，内阻不计）
为了调节方便，测量准确，实验中电流表应选__________ _，滑动变阻器应选__________ 。（填器材的名称符号）
乙
（3）请根据如图乙所示电路图，将图丙中的实验器材连接起来，并满足滑动变阻器的滑片置于端时接通电路后的电流最小。
丙
（4）若通过测量可知，金属丝的长度为，直径为，通过金属丝的电流为，对应金属丝两端的电压为，由此可计算得出金属丝的电阻率__________。（用题目所给字母和通用数学符号表示）
四、计算题
13．在如图甲所示的电路中，电压表和电流表均为理想电表电源电动势为，内阻为，为定值电阻，当滑动变阻器的触头从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示，求：
甲 乙
（1）电源内阻和电动势；
（2）定值电阻的最大电功率；
（3）滑动变阻器的最大电功率。
14．如图所示，一轻质弹簧的一端固定在滑块上，另一端与滑块接触但未连接，该整体静止放在离地面高为的光滑水平桌面上．现有一滑块从光滑曲面上离桌面高处由静止开始滑下，与滑块发生碰撞并粘在一起压缩弹簧推动滑块向前运动，经一段时间，滑块脱离弹簧，继续在水平桌面上匀速运动一段后从桌面边缘飞出．已知，，，，求：
（1）滑块与滑块碰撞结束瞬间的速度大小；
（2）被压缩弹簧的最大弹性势能；
（3）滑块落地点与桌面边缘的水平距离．
15．如图甲所示，竖直放置的两极板、间存在加速电场，图像如图乙所示，极板附近有一离子源，不断释放初速为零、质量为、带电量为的正离子，加速后，从点进入区域（端开口非常小），其中边水平，竖直边的长为，，板右侧区域存在竖直向上的匀强电场，已知离子在加速电场中的运动时间远小于，不计离子的重力和离子之间的相互作用。求：
甲 乙
（1）离子通过点时的速度大小范围；
（2）板右侧区域电场强度至少为多大，离子全部打在边；
（3）当板右侧区域电场强度为（2）问的一半时，离子打在与边上的长度之比是多少？
黄石市名校2023-2024学年高二上学期第三次统测
物理
参考答案
1．C 2．A 3．A 4．C 5．D 6．A 7．D 8．CD 9．AC 10．BC
11．（1）球心 （2） （3）
12．（1）0.383；
（2）；；
（3）
（4）
13．【答案】解：（1）由图甲知，电压表测定值电阻两端电压，且两端的电压随电流的增大副增大，
则图乙中下方图线表示电压表的读数随电流表读数的变化情况，由图线的斜率得：，
电压表测得的是电源的路端电压，图乙中上方图线表示的读数随电流表读数的变化情况，
上方图线斜率的绝对值等于电源的内阻，为：，
当电路中电流为时，电压表的读数为，
根据闭合电路的欧姆定律得：。
（2）当滑动变阻器的阻值为0时，电路中电流最大，最大电流为：，
此时定值电阻消耗的功率最大，最大电功率为。
（3）电路中最小电流为，则滑动变阻器的最大阻值，
将定值电阻与电源等效为新电源，则新电源的内阻，
根据电源的内外电阻相等时，电源的输出功率最大，则知当滑动变阻器阻值时，
等效电源的输出功率达到最大，即的功率最大，为，
答：（1）电源内阻为，电动势为；
（2）定值电阻的最大电功率为；
（3）滑动变阻器的最大电功率为。
14．【答案】解：
（1）滑动从光滑曲面上高处由静止开始滑下的过程，机械能守恒，设其滑到底面的速度为，
由机械能守恒定律有：，解得：，
滑块与碰撞的过程，、系统的动量守恒，碰撞结束瞬间具有共同速度，设为，
由动量守恒定律有：，解得：。
（2）滑块、发生碰撞后与滑块一起压缩弹簧，压缩的过程机械能守恒，
被压缩弹簧的弹性势能最大时，滑块、、速度相等，
设为速度，由动量守恒定律有：，，
由机械能守恒定律有：弹簧弹性势能最大值为，
代入数据得：。
（3）被压缩弹簧再次恢复自然长度时，滑块脱离弹簧，设滑块、的速度为，滑块的速度为，
分别由动量守恒定律和机械能守恒定律有：，
，解之得：，，
滑块从桌面边缘飞出后做平抛运动：，，解得：。
15．【答案】解：（1）离子在加速电场中运动时间极短，加速电压为进入加速电场时的瞬时电压，
则在时，进入时速度最小，
当时，进入的速度最大，，解得；
（2）当粒子以最大速度进去，而电场强度恰好为最小时，粒子正好从点射出，
此为临界点，粒子在电场中飞行为类平抛运动，
依据几何关系可知，，，，，解得；
（3）当时，粒子以射入区域时，
会击中板最近端，，，，
离子运动的水平距离，则击中板的长度，
同理，当粒子的速度以进入时，击中板，
依据其几何关系离子飞行时间，离子竖直方向上的偏转距离，
所以击中板的距离为，所以击中板与板的长度比为。
