创新高级中学2023年下学期创高杯考试高二物理试题
时间：75分钟
第I卷（选择题）
一、单选题（本题共6个小题，每小题4分，共24分，在每小题给出的答案中只有一个选项是正确的）
1. 物理学是一门以实验为基础学科，物理从生活中来又到生活中去。对于下列教材中所列的实验和生活用品，说法正确的是（ ）
A. 甲图中，两根通电方向相反的长直导线相互排斥，是通过电场实现的
B. 乙图中，若在ab的两端接上交流电源（电流的大小和方向发生周期性变化），稳定后接在cd端的电流表也会有偏转
C. 丙图中，生活中常用微波炉来加热食物，微波是一种电磁波，微波具有可连续变化的能量
D. 奥斯特利用丁图实验装置发现了电磁感应现象
2. 某同学在测量电源的电动势和内期时，由实验数据画出图像，如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 电源的电动势为3V B. 电源的内阻为 C. 短路电流为0.6A D. 电源电动势为2.4V
3. 在测量金属丝电阻率的实验中，教材中的实验原理图是以下哪一幅（ ）
A. B.
C D.
4. 计算机键盘每个键下面都连有一块小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一块固定的小金属片，这组金属片组成一个可变电容器。当连接电源不断电，按下某个键时，与之相连的电子线路就给出该键相应的信号，当按下该键时，电容器的（ ）
A. 极板间的电压变大 B. 电容变小
C. 极板的电量变大 D. 极板间的场强变小
5. 古希腊贵族妇女外出时都喜欢穿柔软的丝绸衣服，戴琥珀做的首饰。人们发现，不管将琥珀首饰擦得多干净，它很快就会吸上一层灰尘，这主要是因为（ ）
A. 琥珀是一种树脂化石，树脂具有粘性，容易吸附灰尘
B. 经丝绸摩擦后的琥珀带电，能吸引灰尘
C. 室外的灰尘比较多，在琥珀上积聚的速度比较快
D. 琥珀本身能创造电荷，能吸引灰尘
6. 如图所示，静止在光滑水平面上木饭，右端有一根轻质弹簧沿水平方向与木板相连，木板质量。质量的铁块以水平速度从木板的左端沿板面向右滑行，压缩弹簧后又被弹回，最后恰好停在木板的左端。在上述过程中弹簧具有的最大弹性势能为（ ）
A. B. C. D.
二、多选题（本题共4个小题，每小题题5分，共20分，在每小题给出的答案中有两个或者两个以上的选项是正确的，选对但不全的得3分，选错或者不选得0分）
7. 如图所示，为固定的点电荷，虚线是以为圆心的三个同心圆，相邻两圆弧间距相等。带电粒子在的电场中运动，运动轨迹与三圆在同一平面内，为轨迹与三圆相交或相切的点。若仅受的电场力作用，由此可以判定（ ）
A. 带同种电荷
B. 间电势差的绝对值等于间电势差的绝对值
C. 从到，粒子的加速度先增大后减小
D. 从到，电场力对粒子先做正功后做负功
8. 物理和生活息息相关，联系生活实际对物理基本概念的认识和理解，是学好物理的基础。下列有关图所示电学知识的相关说法正确的是（ ）
A. 图甲中超高压带电作业的工作人员，为了保证安全，他们必须穿上橡胶制成的绝缘衣服
B. 图乙装载作业中，因为传送带与被传送物体间发生摩擦而带电，靠近传送带的工人容易受到电击，为避免这种电击，可以把导体材料如金属丝等掺到传送带材料中
C. 图丙手术中给病人用的麻醉药是易燃品，因此医护人员要穿导电材料制成的鞋子和外套，以避免出现电火花
D. 图丁中古建筑的屋顶设置各种造型的动物雕塑，以雕塑头上的角须为避雷针时，其另一端不必引入大地，即可起到避雷的效果
9. 一个T型电路如图所示，电路中的电阻，，，另有一测试电源，电源提供的电压为10V，内阻忽略不计，则（ ）
A. 当cd端短路时，ab之间的等效电阻是4Ω
B. 当ab端短路时，cd之间的等效电阻是12Ω
C. 当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为8V
D. 当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为6V
10. 图甲所示，质量分别为和的两物体用轻弹簧连接置于光滑水平面，初始时两物体被锁定，弹簧处于压缩状态。时刻将B物体解除锁定，时刻解除A物体的锁定，此时B物体的速度为，A、B两物体运动的图像如图乙所示，其中和分别表示时间内和时间内B物体的图像与坐标轴所围面积的大小，则下列说法正确的是（ ）
A. B.
C. 时间内A、B间距离一直增大 D. 时间内A速率先增大后减小
第II卷（非选择题）
三、实验题（每空2分，共16分）
11. 用如图甲所示的“碰撞实验器”可验证两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量守恒定律。图甲中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影。实验时，先让质量为m1的小球A多次从斜轨上位置G点由静止释放，找到其落点的平均位置P，测量平抛射程OP。然后，把质量为m2的小球B静置于轨道末端的水平部分，再将小球A从斜轨上位置G 由静止释放，与小球B碰撞，如此重复多次，M、N为两球碰后的平均落点，重力加速度为 g，回答下列问题：
（1）为了保证两小球发生对心正碰，两小球的半径 ________（填“需相等”或“不需相等”），本实验________测量平抛运动的高度和时间（填“不需要”或“需要”）。
（2）若实验中得出的落点情况如图乙所示，假设碰撞过程中动量守恒，则入射小球A的质量m1与被碰小球B的质量m2之比为________。
（3）若两球发生弹性碰撞，其表达式可表示为________（只用OM、OP、ON表示）。
12. 多用电表可以用来测电压、测电流、测电阻、检验二极管的导电性能，还可以探究故障电路。
（1）关于多用电表使用，下列操作正确的是 _____。
A.测电压时，图甲连接方式红、黑表笔接法正确
B.测电流时，应按图乙连接方式测量
C.测电阻时，可以按图丙连接方式测量
D.测二极管的反向电阻时，应按图丁连接方式测量
（2）某同学发现如图1所示的实验电路不能正常工作，为排查电路故障，他用多用电表测量各点间的电压得到，已知只有一处故障。 为进一步判断电路故障的性质，他断开开关S后，将选择开关置于电阻挡的×1挡，分别将红黑表笔接端时，指针指在如图2所示的位置，则该电阻为 _________，他将红黑表笔接端时，指针__________（填“几乎不偏转”或“偏转很大”），因此电路故障为__________。
四、解答题（本题共3个大题，共40分）
13. 如图所示，把一带电荷量为的小球用绝缘细绳悬起，若将带电荷量为的带电小球靠近，当两个带电小球在同一高度相距时，绳与竖直方向成角，取，，且，两小球均可视为点电荷，求：
（1），两球间的库仑力大小；
（2）球的质量。
14. 国务院在2020年印发的《新能源汽车产业发展规划》要求深入实施发展新能源汽车国家战略，推动中国新能源汽车产业高质量可持续发展。某兴趣小组对新能源汽车的工作原理产生了兴趣，他们查阅资料做了一个简单的原理图，主要元件有动力电池组、车灯以及电动机，如图所示，额定电压为70V、线圈电阻的电动机M与内阻为的车灯并联，连接在电动势E＝72V的动力电池组上。当S闭合后电动机恰好正常工作，此时通过电池组的电流为10A。求：
（1）电池组的内阻r；
（2）流过灯泡的电流；
（3）电动机的发热功率；
（4）电动机的输出功率。
15. 如图，半径光滑的四分之一圆弧轨道PQ竖直固定于光滑水平面上，底端与一质量为的小车的上表面相切，一质量的小物块从圆弧轨道最高点P由静止释放，经Q点后滑上静止的小车，小车与小物块间的动摩擦因数，小车与墙碰撞的时间极短且为弹性碰撞。已知小车与墙碰撞前，小车与小物块的速度已经相同，重力加速度。求：
（1）小物块滑到Q点时的动量大小；
（2）小物块从滑上小车到与小车第一次相对静止时所用的时间；
（3）若物块最终没有从小车上滑出去，则小车至少多长。
创新高级中学2023年下学期创高杯考试高二物理试题
时间：75分钟
第I卷（选择题）
一、单选题（本题共6个小题，每小题4分，共24分，在每小题给出的答案中只有一个选项是正确的）
1. 物理学是一门以实验为基础的学科，物理从生活中来又到生活中去。对于下列教材中所列的实验和生活用品，说法正确的是（ ）
A. 甲图中，两根通电方向相反长直导线相互排斥，是通过电场实现的
B. 乙图中，若在ab的两端接上交流电源（电流的大小和方向发生周期性变化），稳定后接在cd端的电流表也会有偏转
C. 丙图中，生活中常用微波炉来加热食物，微波是一种电磁波，微波具有可连续变化的能量
D. 奥斯特利用丁图实验装置发现了电磁感应现象
【答案】B
【解析】
【详解】A．甲图中，两根通电方向相反长直导线产生的磁场方向相反，因此两导线相互排斥，相互排斥的作用是通过磁场实现的，故A错误；
B．乙图中，若在ab的两端接上交流电源，则穿过线圈的磁场不断变化，磁通量不断变化，cd线圈中产生感应电流，接在cd端的电流表示数不为0，故B正确；
C．微波是一种电磁波，丙图中，生活中常用微波炉来加热食物，提供内能，说明微波具有能量，但并不能说明微波具有可持续变化的能量，故C错误；
D．奥斯特利用丁图实验装置发现了电流的磁效应，故D错误。
故选B。
2. 某同学在测量电源的电动势和内期时，由实验数据画出图像，如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 电源的电动势为3V B. 电源的内阻为 C. 短路电流为0.6A D. 电源电动势为2.4V
【答案】A
【解析】
【详解】根据闭合电路欧姆定律可得
可知图像的纵轴截距等于电动势，则有
图像的斜率绝对值等于内阻，则有
短路电流为
故选A。
3. 在测量金属丝电阻率的实验中，教材中的实验原理图是以下哪一幅（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据人教版必修三第65页实验原理图可知A项是原图，金属丝电阻小，电流表外接，电压从零开始连续变化，需要采用分压接法，A正确，BCD错误。
故选A。
4. 计算机键盘每个键下面都连有一块小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一块固定的小金属片，这组金属片组成一个可变电容器。当连接电源不断电，按下某个键时，与之相连的电子线路就给出该键相应的信号，当按下该键时，电容器的（ ）
A. 极板间的电压变大 B. 电容变小
C. 极板的电量变大 D. 极板间的场强变小
【答案】C
【解析】
【详解】A．因电容器与电源连接，则电势差不变，故A错误；
B．当按键被按下时，两极板间的距离减小，根据电容的决定式
可知电容增大，故B错误；
C．根据
可知，电荷量变大，故C正确；
D．依据
极板间距变小，因不变，则变大，故D错误。
故选C。
5. 古希腊贵族妇女外出时都喜欢穿柔软的丝绸衣服，戴琥珀做的首饰。人们发现，不管将琥珀首饰擦得多干净，它很快就会吸上一层灰尘，这主要是因为（ ）
A. 琥珀是一种树脂化石，树脂具有粘性，容易吸附灰尘
B. 经丝绸摩擦后的琥珀带电，能吸引灰尘
C. 室外的灰尘比较多，在琥珀上积聚的速度比较快
D 琥珀本身能创造电荷，能吸引灰尘
【答案】B
【解析】
【详解】琥珀本身不带电，琥珀首饰经丝绸摩擦后，通过电荷的转移（并不是创造）便带有了电荷，由于带电体能够吸引轻小物体，所以带电的琥珀会将轻小的灰尘吸附在它上面，导致琥珀比较容易脏。
故选B。
6. 如图所示，静止在光滑水平面上的木饭，右端有一根轻质弹簧沿水平方向与木板相连，木板质量。质量的铁块以水平速度从木板的左端沿板面向右滑行，压缩弹簧后又被弹回，最后恰好停在木板的左端。在上述过程中弹簧具有的最大弹性势能为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由题意可知铁块压缩弹簧过程中，以弹簧、木板和铁块为系统动量守恒，当木板和铁块速度相等时弹簧具有最大弹性势能，设木板与铁块间摩擦力为f，木板长L，共同速度为v，以水平向右为正方向，根据能量守恒定律和动量守恒定律分别可得
mv0＝(M＋m)v
又因为铁块最后恰好停在木板的左端，故根据能量守恒定律有
联立解得
Ep＝12J
故选C。
二、多选题（本题共4个小题，每小题题5分，共20分，在每小题给出的答案中有两个或者两个以上的选项是正确的，选对但不全的得3分，选错或者不选得0分）
7. 如图所示，为固定点电荷，虚线是以为圆心的三个同心圆，相邻两圆弧间距相等。带电粒子在的电场中运动，运动轨迹与三圆在同一平面内，为轨迹与三圆相交或相切的点。若仅受的电场力作用，由此可以判定（ ）
A. 带同种电荷
B. 间电势差的绝对值等于间电势差的绝对值
C. 从到，粒子的加速度先增大后减小
D. 从到，电场力对粒子先做正功后做负功
【答案】AC
【解析】
【详解】A．根据图像可知，Q受到斥力作用，指向轨迹凹侧，故带同种电荷，故A正确；
B．为固定的点电荷，根据点电荷场强公式可知，越靠近点电荷场强越大，相邻两圆弧间距相等。根据
可知，间电势差的绝对值小于间电势差的绝对值，故B错误；
C．从到，粒子先靠近P后远离P，根据
可知，加速度先增大后减小，故C正确；
D．从到，电场力与速度夹角先为钝角后为锐角，对粒子先做负功后做正功，故D错误。
故选AC。
8. 物理和生活息息相关，联系生活实际对物理基本概念的认识和理解，是学好物理的基础。下列有关图所示电学知识的相关说法正确的是（ ）
A. 图甲中超高压带电作业的工作人员，为了保证安全，他们必须穿上橡胶制成的绝缘衣服
B. 图乙装载作业中，因为传送带与被传送物体间发生摩擦而带电，靠近传送带的工人容易受到电击，为避免这种电击，可以把导体材料如金属丝等掺到传送带材料中
C. 图丙手术中给病人用的麻醉药是易燃品，因此医护人员要穿导电材料制成的鞋子和外套，以避免出现电火花
D. 图丁中古建筑的屋顶设置各种造型的动物雕塑，以雕塑头上的角须为避雷针时，其另一端不必引入大地，即可起到避雷的效果
【答案】BC
【解析】
【详解】A．图甲中超高压带电作业的工作人员，为了保证安全，由静电屏蔽的原理，他们必须穿上金属丝制成的绝缘衣服。故A错误；
B．图乙装载作业中，因为传送带与被传送物体间发生摩擦而带电，靠近传送带的工人容易受到电击，为避免这种电击，可以把导体材料如金属丝等掺到传送带材料中，以便把电荷及时导入大地。故B正确；
C．图丙手术中给病人用的麻醉药是易燃品，因此医护人员要穿导电材料制成的鞋子和外套，以避免出现电火花。故C正确；
D．图丁中古建筑的屋顶设置各种造型的动物雕塑，以雕塑头上的角须为避雷针时，其另一端必需引入大地，才可起到避雷的效果。故D错误。
故选BC。
9. 一个T型电路如图所示，电路中的电阻，，，另有一测试电源，电源提供的电压为10V，内阻忽略不计，则（ ）
A. 当cd端短路时，ab之间的等效电阻是4Ω
B. 当ab端短路时，cd之间的等效电阻是12Ω
C. 当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为8V
D. 当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为6V
【答案】AC
【解析】
【详解】A．当cd端短路时，ab间电路的结构是：电阻R2、R3并联后与R1串联，等效电阻为
故A正确；
B．当ab端短路时，cd之间电路结构是：电阻R1、R3并联后与R2串联，等效电阻为
故B错误；
C．当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压等于电阻R3两端的电压，为
故C正确；
D．当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压等于电阻R3两端的电压，为
故D错误。
故选AC
10. 图甲所示，质量分别为和的两物体用轻弹簧连接置于光滑水平面，初始时两物体被锁定，弹簧处于压缩状态。时刻将B物体解除锁定，时刻解除A物体的锁定，此时B物体的速度为，A、B两物体运动的图像如图乙所示，其中和分别表示时间内和时间内B物体的图像与坐标轴所围面积的大小，则下列说法正确的是（ ）
A. B.
C. 时间内A、B间距离一直增大 D. 时间内A的速率先增大后减小
【答案】AB
【解析】
【详解】A．由题意可知，在时刻后A、B在水平方向上只受弹簧的弹力，弹簧对A、B的弹力大小始终相等；
通过图乙可知，时刻，A的加速度大小比B的加速度大小大，根据牛顿第二定律可知
故A正确；
B．在时刻，弹簧处于原长状态且弹性势能为零，时间内弹簧的弹性势能全部转化为B的动能，此时B的速度最大；为时间内速度的变化量，即B此时的速度大小；
时间内，弹簧弹力作用使得A加速，B减速，弹性势能转化为A，B的动能，在时刻加速度为零，弹力为零，弹性势能为零。
和时刻，A、B系统相当于发生弹性碰撞，由动量守恒
动能守恒
解得
因，则B的速度不为零且水平向右，表示时间内B物体的速度减少量，则
故
故B正确；
C．时间内A的加速度先增大后减小，由于弹簧弹力提供加速度，弹簧弹力先增大后减小，则弹簧的伸长量先增大后减小，所以A、B间距离先增大后减小，故C错误；
D．时间内，弹簧弹力对A物体一直是动力，与速度方向相同，则A的速率一直增大，故D错误。
故选AB。
第II卷（非选择题）
三、实验题（每空2分，共16分）
11. 用如图甲所示的“碰撞实验器”可验证两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量守恒定律。图甲中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影。实验时，先让质量为m1的小球A多次从斜轨上位置G点由静止释放，找到其落点的平均位置P，测量平抛射程OP。然后，把质量为m2的小球B静置于轨道末端的水平部分，再将小球A从斜轨上位置G 由静止释放，与小球B碰撞，如此重复多次，M、N为两球碰后的平均落点，重力加速度为 g，回答下列问题：
（1）为了保证两小球发生对心正碰，两小球的半径 ________（填“需相等”或“不需相等”），本实验________测量平抛运动的高度和时间（填“不需要”或“需要”）。
（2）若实验中得出的落点情况如图乙所示，假设碰撞过程中动量守恒，则入射小球A的质量m1与被碰小球B的质量m2之比为________。
（3）若两球发生弹性碰撞，其表达式可表示为________（只用OM、OP、ON表示）。
【答案】 ①. 需相等 ②. 不需要 ③. ④.
【解析】
【详解】（1）[1]为了保证两小球发生对心正碰，两小球的半径需相等；
[2]本实验中两小球做平抛运动下落高度相同，而竖直方向做自由落体运动，因此可知时间相等，而水平方向做匀速直线运动，水平位移
可得
则可知只需测量抛出点到落点的水平位移即可，在验证动量守恒的式子中，时间将被消去，因此不需要测量平抛运动的高度和时间。
（2）[3]根据碰撞过程中动量守恒定律
可得
则有
代入测量数据解得
（3）[4]根据以上分析，结合题意，根据碰撞过程中动量守恒有
根据机械能守恒有
联立解得
12. 多用电表可以用来测电压、测电流、测电阻、检验二极管的导电性能，还可以探究故障电路。
（1）关于多用电表的使用，下列操作正确的是 _____。
A.测电压时，图甲连接方式红、黑表笔接法正确
B.测电流时，应按图乙连接方式测量
C.测电阻时，可以按图丙连接方式测量
D.测二极管的反向电阻时，应按图丁连接方式测量
（2）某同学发现如图1所示的实验电路不能正常工作，为排查电路故障，他用多用电表测量各点间的电压得到，已知只有一处故障。 为进一步判断电路故障的性质，他断开开关S后，将选择开关置于电阻挡的×1挡，分别将红黑表笔接端时，指针指在如图2所示的位置，则该电阻为 _________，他将红黑表笔接端时，指针__________（填“几乎不偏转”或“偏转很大”），因此电路故障为__________。
【答案】 ①. AB##BA ②. 18 ③. 几乎不偏转 ④. R断路
【解析】
【详解】（1）[1]A．电流“红进黑出”，则测电压时，图甲连接方式红、黑表笔接法正确，选项A正确；
B．电流“红进黑出”，测电流时，应按图乙连接方式测量，选项B正确；
C．测电阻时，应该使待测电阻与电源断开，则选项C错误；
D．测二极管的反向电阻时，黑表笔接右端，红表笔接左端，选项D错误。
故选AB。
（2）[2]该电阻为18Ω；
[3][4]因为用多用电表测量各点间的电压，，则初步断定为电阻R断路；则他将红黑表笔接端时，指针几乎不偏转，因此电路故障为R断路。
四、解答题（本题共3个大题，共40分）
13. 如图所示，把一带电荷量为的小球用绝缘细绳悬起，若将带电荷量为的带电小球靠近，当两个带电小球在同一高度相距时，绳与竖直方向成角，取，，且，两小球均可视为点电荷，求：
（1），两球间的库仑力大小；
（2）球的质量。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）AB间的库仑力大小
（2）小球受力如图所示：
由平衡条件
解得球的质量
14. 国务院在2020年印发的《新能源汽车产业发展规划》要求深入实施发展新能源汽车国家战略，推动中国新能源汽车产业高质量可持续发展。某兴趣小组对新能源汽车的工作原理产生了兴趣，他们查阅资料做了一个简单的原理图，主要元件有动力电池组、车灯以及电动机，如图所示，额定电压为70V、线圈电阻的电动机M与内阻为的车灯并联，连接在电动势E＝72V的动力电池组上。当S闭合后电动机恰好正常工作，此时通过电池组的电流为10A。求：
（1）电池组的内阻r；
（2）流过灯泡的电流；
（3）电动机的发热功率；
（4）电动机的输出功率。
【答案】（1）0.2Ω； （2）2A； （3）128W， （4）432W
【解析】
【详解】（1）S闭合后，电动机正常工作，通过电池组的电流为10A，由
解得
（2）灯泡的电压等于电动机电压，则流过灯泡的电流为
（3）流过电动机的电流为
电动机的发热功率
（4）电动机的输出功率
15. 如图，半径光滑的四分之一圆弧轨道PQ竖直固定于光滑水平面上，底端与一质量为的小车的上表面相切，一质量的小物块从圆弧轨道最高点P由静止释放，经Q点后滑上静止的小车，小车与小物块间的动摩擦因数，小车与墙碰撞的时间极短且为弹性碰撞。已知小车与墙碰撞前，小车与小物块的速度已经相同，重力加速度。求：
（1）小物块滑到Q点时的动量大小；
（2）小物块从滑上小车到与小车第一次相对静止时所用的时间；
（3）若物块最终没有从小车上滑出去，则小车至少多长。
【答案】（1）9kg m/s；（2）0.4s；（3）1.5m
【解析】
【详解】（1）小物块从P滑到Q点的过程，机械能守恒，则
小物块滑到Q点时的动量大小为
代入数据得
（2）从小物块滑上小车到第一次相对静止过程，根据动量守恒定律有
对小车，由动量定理得
解得
（3）小车与墙碰撞后原速率反向，此时系统动量
所以总动量方向向左，因此小车与物体会再次向左共速，与墙发生碰撞，又因为，二者仍会向左共速，与墙碰撞，所以最终车与物体静止，动能完全转化为内能，有
解得
此时的相对位移L就是对应的最小车长，为1.5m。
