2023-2024学年湖南省常德市第一中学高二（上）期末考试物理试卷 (2)
一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1.许多科学家在物理学发展中做出了重要贡献，下列表述中正确的是( )
A. 牛顿测出引力常量 B. 法拉第发现电磁感应现象
C. 安培发现了电流的磁效应 D. 赫兹预言了电磁波的存在
2.关于质点做简谐运动，以下说法不正确的是( )
A. 每经过半个周期，质点的动能变化量一定为零
B. 每经过一个周期，质点的势能变化量一定为零
C. 间隔一个周期整数倍的两个时刻，质点的振动情况一定相同
D. 间隔半个周期奇数倍的两个时刻，质点的速度和加速度可能同时相同
3.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为，为定值电阻，是滑动变阻器，原线圈两端的输入电压，设理想交流电压表、的示数分别是、；理想交流电流表、的示数分别是、下列说法正确的是( )
A. 电压表的示数
B. 滑片向端滑动过程中，不变，与都变大
C. 滑片向端滑动过程中，两端的电压变小
D. 通过原、副线圈的交变电流频率之比为
4.年月日，我国第三艘航空母舰“中国人民解放军海军福建舰”下水后，将按计划开展系泊试验和航行试验，这是我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰，配置电磁弹射和阻拦装置。航母上舰载机电磁弹射的驱动原理如图所示，当闭合开关，固定线圈中突然通过直流电流时，线圈左侧的金属环被弹射出去，则( )
A. 闭合开关的瞬间，从左侧看金属环中的感应电流沿逆时针方向
B. 若将电池正负极调换，金属环弹射方向将改变
C. 若将金属环置于线圈的右侧，金属环仍将向左弹射
D. 若将金属环置于线圈的右侧，金属环将向右弹射
5.如图所示，位于纸面内的细直导线，长，通有的恒定电流．平行于纸面水平向右的匀强磁场，磁感应强度当导线与成夹角时，发现其受到的磁场力为零，则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度的可能值为( )
A. B. C. D.
6.如图所示，甲、乙是竖直面内两个相同的半圆形光滑绝缘轨道，、为两轨道的最低点，匀强磁场垂直于甲轨道平面，匀强电场平行于乙轨道平面，两个完全相同的带正电小球、可视为质点分别从甲、乙两轨道的右侧最高点由静止释放，在它们第一次到达最低点的过程中，下列说法正确的是( )
A. 球下滑的时间比球下滑时间长
B. 、两球的机械能均守恒
C. 球到点的速度小于球到点的速度
D. 球对点的压力大于球对点的压力
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.一列简谐横波，某时刻的波形如图甲所示。从该时刻开始计时，波上质点的振动图像如图乙所示。波与另一列简谐横波相遇能发生稳定干涉现象，则下列判断正确的是( )
A. 波沿轴正方向传播
B. 波的频率为
C. 从该时刻起，再经过，质点通过的路程为
D. 若障碍物的尺寸比小，则波遇到该障碍物时一定能发生明显衍射现象
8.如图所示的电路中，电源电动势，内阻，定值电阻，为滑动变阻器，电容器的电容，闭合开关，下列说法中正确的是
( )
A. 将的阻值调至时，电容器的电荷量为
B. 将的阻值调至时，滑动变阻器的功率为最大值
C. 将的阻值调至时，电源的输出功率为最大值
D. 在的滑动触头由左向右移动的过程中，电容器的电荷量增加
9.如图所示，、、、为个正离子，电荷量相等均为，同时沿图示方向进入速度选择器后，粒子射向板，粒子射向板，、两粒子通过速度选择器后，进入另一磁感应强度为的磁场，分别打在和两点，和两点相距。已知速度选择器两板电压为，两板距离为，板间磁感应强度为，则下列判断正确的是( )
A. 粒子、、、的速度关系
B. 粒子、、、的速度关系
C. 粒子、的质量关系是
D. 粒子、的质量差
10.水平面上有质量相等的、两个物体，水平推力、分别作用在、上。一段时间后撤去推力，物体继续运动一段距离后停下。两物体的图线如图所示，图中。则整个过程中
( )
A. 的冲量等于的冲量
B. 的冲量小于的冲量
C. 摩擦力对物体的冲量小于摩擦力对物体的冲量
D. 合外力对物体的冲量小于合外力对物体的冲量
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.在“用单摆测量重力加速度”的实验中，某实验小组在测量单摆的周期时，测得摆球经过次全振动的总时间为，在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆线长度为，再用游标卡尺测量摆球的直径为，某次测量游标卡尺的示数如图甲所示．
回答下列问题：
由图甲可知，摆球的直径为________．
该单摆的周期为________．
为了提高实验的准确度，在实验中可改变几次摆长并测出相应的周期，从而得出几组对应的和的数值，以为横坐标、为纵坐标作出图线，但同学们不小心每次都把小球直径当作半径来计算摆长，由此得到的图像是图乙中的________选填“”“”或“”，由图像可得当地重力加速度________，由此得到的值会________选填“偏小”“不变”或“偏大”．
12.用电流表和电压表测一个电阻值约为、额定功率为的电阻的阻值，备用器材有：
量程，内阻约为的电流表
量程，内阻约为的电流表
量程，内阻约为的电压表
量程，内阻约为的电压表
量程，内阻约为的电压表
直流稳压电源两端的输出电压为
滑动变阻器，阻值范围，允许最大电流
待测电阻，开关和导线若干
为了测量准确，电压表应选__，电流表应选__填写仪器前的序号
在下图方框内画出实验电路图___．
若测量值为测，真实值为真，那么在操作、读数、计算均正确无误的情况下，测真选填“大于”、“等于”或“小于”．
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.如图所示，在范围足够大的匀强磁场中倾斜放置两根平行光滑的金属导轨，它们所构成的导轨平面与水平面的夹角，平行导轨的间距。匀强磁场方向垂直于导轨平面向下，磁感应强度。两根金属杆和可以在导轨上无摩擦地滑动。两金属杆的质量均为，电阻均为。若用与导轨平行的拉力作用在金属杆上，使杆沿导轨匀速上滑并使杆在导轨上保持静止，整个过程中两金属杆均与导轨垂直且接触良好。金属导轨的电阻可忽略不计，取重力加速度。求：
杆受到的安培力的大小；
通过金属杆的感应电流大小；
作用在金属杆上拉力的功率。
14.如图所示，一足够长的平行边界的有界匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里，磁场宽度为。一质量为，电量为的带负电粒子，以一定的速度与边界成角垂直磁场方向射入匀强磁场，从另一边界与边界线成角射出磁场，不计粒子重力。求：
粒子作匀速圆周运动的速度大小；
粒子在磁场中运动的时间。
15.常德市一中某兴趣小组利用自购的器材设计了一个如图所示的滑行轨道模型，该轨道由四分之一圆弧轨道、传送带和长木板构成。圆弧轨道半径为，轨道末端水平，且与皮带等高，皮带以的速度顺时针转动，皮带长，点是皮带的最右端，紧靠端是一放置在光滑水平地面上的长木板，木板与皮带等高，且长度为，木板质量为，木板的最左端放置有质量为的物块乙。该小组同学让质量为的物块甲从点由静止释放，测得物块甲滑到点时对轨道的压力大小为。然后甲滑上传送带，到达端后与乙发生碰撞且粘成一体继续在木板上向右滑行。已知甲与皮带间的动摩擦因数为，甲乙整体与木板间的动摩擦因数为，甲乙都可视为质点，重力加速度。求：
甲物块滑到点时的速度及物块甲从滑到的过程中克服摩擦力做的功；
甲物块从传送到的时间；
判断甲乙整体能否滑离木板，若不能滑离木板，求出甲乙整体在木板上滑行的距离；若能滑离木板，那么为使甲乙整体不会滑离木板，需要在木板右端无缝粘接上至少多长同种规格相同高度、宽度和材料的木板。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.卡文迪什测出引力常量，故A错误；
B.法拉第发现电磁感应现象，故B正确；
C.奥斯特发现了电流的磁效应，故C错误；
D.麦克斯韦预言了电磁波的存在，故D错误。
故选B。
2.【答案】
【解析】A.经过半个周期，质点的速度等大、反向，故动能相等，则半个周期内物体的动能变化一定为零，故A正确；
B.根据周期的定义可知，质点完成一次全振动，所有的物理量都恢复到初始状态，质点的势能不变，质点的势能变化量一定为零，故B正确；
C.由于简谐运动是一种周期性的运动，故间隔一个周期的整数倍的两个时刻，物体的振动情况一定相同，故C正确；
D.间隔半个周期的奇数倍的两个时刻，物体的位移等大、反向，故物体的速度和加速度都是等大、反向，故D错误。
选不正确的，故选D。
3.【答案】
【解析】A.由 可知输入电压有效值为
由 ，可得
故A错误；
B.滑片向端滑动过程中，副线圈负载电阻减小，电压由原线圈输入电压决定， 不变，所以不变，则变大。由理想变压器输入功率等于输出功率
得
变大，故B正确；
C.由项可知，滑片向端滑动过程中，变大，两端的电压
变大。故C错误；
D.变压器不改变交变电流的频率，通过原、副线圈的交变电流频率之比为。故D错误。
故选B。
4.【答案】
【解析】A. 闭合开关的瞬间，线圈内部磁场向右增加，根据楞次定律知，从左侧看金属环中的感应电流沿顺时针方向，故A错误；
B. 若将电池正负极调换，闭合开关，穿过金属环的磁通量仍然增大，根据楞次定律知，金属环仍能向左弹射，故B错误；
若将金属环置于线圈的右侧，当固定线圈上突然通过直流电流时，穿过金属环的破通量瞬间增大，根据楞次定律，金属环有远离线圈的趋势，向右弹出，故C错误，D正确。
故选：。
5.【答案】
【解析】当磁场方向与电流方向在平行时，电流不受磁场力作用；根据磁场的叠加原理，由平行四边形定则分析的最小值，即可选择．
【详解】通电导线所受磁场力为零，则电流方向与磁场方向平行，说明该区域同时存在的另一匀强磁场，并且与的合磁场的磁感应强度方向沿导线方向，
由平行四边形定则可知，当与合磁场通电导线垂直时，磁场最小， ，
则 ，所以的可能值为 ，故C正确，ABD错误；
故选C．
6.【答案】
【解析】由于小球在磁场中运动，只有重力做功，磁场力对小球不做功，整个过程中小球的机械能守恒；而小球在电场中运动时除重力做功外还受到的电场力对小球做负功，到达最低点时的速度较小，在电场中运动的时间也较长，同时小球的机械能减小。球下滑的时间比球下滑时间短。球的机械能守恒，球的机械能不守恒。球到点的速度大于球到点的速度。故ABC错误；
D.小球在磁场中运动，在最低点进行受力分析可知
解得
小球在电场中运动，在最低点受力分析可知
解得
因为
可知
故D正确；
故选D。
7.【答案】
【解析】A.由图乙可知， 时刻质点向 方向振动，由同侧法，可知波沿轴正方向传播，故A正确；
B.由图乙可知，波的周期
波的频率
波与另一列简谐横波相遇能发生稳定干涉现象，波的频率和波的频率相等也是 。故B错误；
C.为一个周期，从该时刻起，再经过，质点通过的路程
故C正确；
D.由图甲可知，波的波长
若障碍物的尺寸比小，则波遇到该障碍物时一定能发生明显衍射现象。故D正确。
故选ACD。
8.【答案】
【解析】【分析】
闭合开关，电路稳定后，电容器相当于开关断开，其电压等于电阻的电压。根据欧姆定律求出电容器两端的电压，由求电量；电源的输出功率为最大值时需满足等于总外电阻，对于研究可变电阻器的功率变化时，可以将其它电阻等效为内阻。
本题关键是要根据闭合电路欧姆定律求解出电流和电容器两端电压，然后根据电容定义式列式求解电量。尤其要记住“电源的输出功率为最大值时需满足等于总外电阻，对于研究可变电阻器的功率变化时，可以将其它电阻等效为内阻。”
【解答】
A.将 的阻值调至时，电路中电流为，电容器两端的电压，带电量为，故A正确；
B.根据闭合电路欧姆定律知滑动变阻器的功率为最大值时滑动变阻器电阻等于与电阻之和可以视为等效内阻，即时，滑动变阻器功率最大，故B正确；
C.电源的输出功率为最大值时需满足等于总外电阻，故C错误；
D.在 的滑动触头 由左向右移动的过程中，电阻减小，分的电压减小，电容器上电压减小，根据知电荷量减小，故D错误。
故选AB。
9.【答案】
【解析】粒子进入速度选择器，只有满足
即速度满足
才能通过速度选择器，不发生偏转。
当粒子的速度大于 ，洛伦兹力大于电场力，粒子向右偏转；粒子的速度小于 ，洛伦兹力小于电场力，粒子向左偏转。
、不偏转，故满足电场力等于洛伦兹力
即
故
故A正确，B错误；
C.、进入磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力
得
由于，故
故C错误；
D.、两粒子分别打在和两点，和两点相距根据几何关系得
把 代入上式中，化简得
故D正确；
故选AD。
10.【答案】
【解析】【分析】
由速度图象分析可知，水平推力撤去后，与平行，说明加速度相同，动摩擦因数相同，两物体的质量相等，说明摩擦力大小相等。根据动量定理，研究整个过程，确定两个推力的冲量关系。
本题首先考查读图能力，其次考查动量定理应用时，选择研究过程的能力。同时在列式时注意动量定理的矢量性。
【解答】
由图可知，推力的作用时间，又因为 ，所以、两个物体所受的摩擦力相等，由动量定理得，解得，所以的冲量小于的冲量，故A错误，B正确；
C.由图可知，、运动的时间，摩擦力对物体的冲量小于摩擦力对物体的冲量，故C正确；
D.全程动量变化为，所以合外力的冲量为，故D错误。
11.【答案】；；；；不变
【解析】解：由图示游标卡尺可知该游标卡尺的精度为，主尺示数是，游标尺示数是，金属球的直径为；
由于测得摆球经过次全振动的总时间为，所以该单摆的周期为；
由单摆周期公式可知：，则图象的斜率，则加速度，但同学们不小心每次都把小球直径当作半径来计算摆长，则有，由此得到的图像是图乙中的，由于图线的斜率不变，计算得到的值不变，由图像可得，当地重力加速度；
故答案为：；；；；不变。
游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺的示数；
知道周期为一次全振动的时间，在时间内完成了个全振动，取平均值；
结合单摆的周期公式求出重力加速度的大小，并分析值是否发生变化。
解决本题的关键掌握单摆的周期公式，并能灵活运用，知道摆长不是摆线的长度。能通过摆长或周期测量值的变化判断误差形成的原因，同时关键掌握实验的原理，通过重力加速度的表达式，通过摆长或周期测量值的变化判断误差形成的原因。
12.【答案】 见解析 大于
【解析】因为电源的电压只有，因此电压表选择，由电压表的量程可知电流表的电流为
因此电流表选择
本实验待测电阻阻值偏大，分流能力比较强，因此选用内接法，为调节明显滑动变阻器选用分压式，因此电路图为
内接法测得的电压表的电压偏大，而电流准确，因此测量值偏大
13.【答案】 ； ；
【解析】金属杆 静止在金属导轨上，所受安培力方向平行于导轨平面向上。则
解得
又
解得
金属杆 所受安培力方向平行于导轨平面向下，匀速上滑，则
根据法拉第电磁感应定律，金属杆 上产生的感应电动势为
根据闭合电路欧姆定律，通过金属杆 的电流
根据功率公式及上述各式得
14.【答案】解：粒子在电场中运动轨迹如图所示
由几何关系可得：
解得：
根据洛伦兹力充当向心力可知：
解得：；
带电粒子在磁场中运动，根据洛伦兹力充当向心力可知，
圆周运动周期：
联立解得：
由几何关系可得，带电粒子在磁场中转过的角度为，则有：
粒子在磁场中运动的时间
【解析】本题考查了带电粒子在匀强磁场中的运动，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，分析清楚粒子运动过程是解题的前提，应用牛顿第二定律与周期公式可以求解。
15.【答案】 ， ； ；
【解析】对甲物块在点，根据牛顿第二定律
解得
甲物块由 到 过程由动能定理得
解得
设甲在传送带上的加速度大小 ，由牛顿第二定律得
解得
若甲能与传送带共速，设甲在加速过程的位移大小为 ，则有
解得
因为
故甲还需匀速运动一段时间才能传送到 端，匀加速的时间为
匀速的时间为
则传送时间为
解得
以向右为正方向，甲、乙碰撞过程由动量守恒定律得
代入数据解得碰后瞬间甲乙整体速度为
然后甲乙以 的速度滑上木板，设甲乙与木板能达共同速度 ，则系统动量守恒，有
对系统由动能定理
解得
因为
所以甲乙和木板不能共速。为使甲乙和木板能共速，设需在木板右端至少接上长为 的木板，则木板总质量为
当甲乙和木板刚好共速时，对系统由动量守恒有
系统能量守恒
代入数据得
第1页，共1页
