2023孝感重点高中教科研协作体高二上学期期中联考物理试题含答案

2022年湖北省孝感市重点高中教科研协作体高二期中考试

高二物理B试卷

命题学校：广水一中  命题教师：李中平  审题学校：云梦一中

注意事项:

1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考号等填写在答题卡和试卷指定的位置上。

2.回答选择题时，选出每题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需要改动，先用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在试卷上无效。

一、选择题：本题共11小题，每小题4分，共44分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~11题有多项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1. 影片《夺冠》通过选取中国女排这个极富时代特色的题材，展现女排队员们的生活和训练细节，让观众被一个个活生生的中国女排形象所感动。设一位质量为m的女排运动员从静止下蹲状态向上起跳，经Δt时间，身体伸直并刚好离开地面，速度为v，在此过程中（重力加速度大小为g）（　　）

A. 地面对她的冲量大小为 B. 地面对她的冲量大小为

C. 地面对她的冲量大小为 D. 地面对她的冲量大小为

【答案】B

【解析】

【详解】设竖直向上为正方向，由动量定理可知

解得

故选B。

2. 如图所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合线圈，则线圈对条形磁铁的作用力方向是（　　）

A. 先向左，再向右 B. 先向右，再向左 C. 始终向右 D. 始终向左

【答案】D

【解析】

【详解】条形磁铁从左向右进入螺线管的过程中，磁通量在增加，根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍原磁场磁通量的变化，可知线圈对条形磁铁的作用力方向是向左；条形磁铁从左向右离开螺线管的过程中，磁通量在减少，根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍原磁场磁通量的变化，可知线圈对条形磁铁的作用力方向是向左，故D正确，ABC错误。

3. 如图所示，有一根直导线上通以恒定电流I，方向垂直指向纸内，且和水平向右的匀强磁场B垂直，则在图中圆周上，磁感应强度数值最小的点是（）

A a点

B. b点

C. c点

D. d点

【答案】C

【解析】

详解】如图；

在a点，通电导线产生的磁场与匀强磁场的方向相同，叠加后磁感应强度数值最大；
在c点，通电导线产生的磁场与匀强磁场的方向相反，叠加后磁感应强度数值最小．
A．a点，与结论不相符，选项A错误；

B．b点，与结论不相符，选项B错误；

C．c点，与结论相符，选项C正确；

D．d点，与结论不相符，选项D错误；

4. 全球新冠肺炎疫情持续至今，医院需要用到血流量计检查患者身体情况。某种电磁血流量计的原理可以简化为如图所示模型。血液内含有少量正、负离子，从直径为d的血管右侧流入，左侧流出，空间有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，M、N两点之间的电压稳定时测量值为U，流量Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。下列说法正确的是（　　）

A. 血液中负离子多时，M点的电势高于N点的电势

B. 血液中正离子多时，M点的电势高于N点的电势

C. 电压稳定时，正、负离子不再受洛伦兹力

D. 血液流量

【答案】D

【解析】

【详解】AB．由左手定则可知，水平向左入射的正离子受竖直向下的洛伦兹力，负离子受竖直向上的洛伦兹力，则正电荷聚集在N一侧，负电荷聚集在M一侧，则N点电势高于M点电势，故AB错误；

CD．电压稳定后，离子所受的洛伦兹力等于电场力，即

可得流速为

则流量Q为

故C错误，D正确。

故选D。

5. 边长为L的正方形金属框匀速穿过如图所示的有界匀强磁场，磁场宽度为d（），则线框进入磁场过程和从磁场另一侧穿出过程相比较（　　）

A. 产生的感应电流方向相同

B. 所受安培力方向相反

C. 线框穿出磁场产生的电能和进入磁场产生的电能相等

D. 线框穿出磁场产生的电能比进入磁场产生的电能多

【答案】C

【解析】

【详解】A．线框进入磁场过程，磁通量增加，根据楞次定律可知，线框感应电流方向沿逆时针方向；穿出电场过程中，磁通量减小，根据楞次定律可知，线框感应电流方向顺时针方向，故A错误；

B．感应电流产生的效果总是阻碍导体与磁体间的相对运动，故进入和穿出过程，所受安培力方向相同，故B错误；

CD．安培力做负功的过程产生电能，线框匀速运动，由对称性可知，线框穿出磁场产生的电能和进入磁场产生的电能相等，故C正确，D错误。

故选C。

6. 如图，质量为m的人站在质量为M的车的一端，m>M，车相对于地面静止。在人由一端走到另一端的过程中，人重心高度不变，空气阻力、车与地面间的摩擦力均可以忽略不计（　　）

A. 人对车的冲量大小大于车对人的冲量大小

B. 人发生的位移大小大于车发生的位移大小

C. 人运动越快，人和车的总动量越大

D. 不管人运动多快，车和人的总动量不变

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】CD．在人由一端走到另一端的过程中，对于人和车组成的系统，所受的合外力为零，系统的动量守恒，C错误，D正确。

A．根据，人对车的作用力等于车对人的作用力，作用时间相等，所以人对车的冲量大小等于车对人的冲量大小，A错误；

B．根据动量守恒定律

两边同时乘于时间，则得

即

m>M

解得

B错误。

故选D

7. 如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直纸面向里，图中虚线为磁场的边界，其中bc段是半径为R的四分之一圆弧，ab、cd的延长线通过圆弧的圆心，Ob长为R。一束质量为m、电荷量为q的粒子，在纸面内以不同的速率从O点垂直ab射入磁场，已知所有粒子均从圆弧边界射出，其中M、N是圆弧边界上的两点，不计粒子间的相互作用和重力。则下列分析中正确的是（　　）

A. 粒子带负电

B. 从M点射出粒子的速率一定大于从N点射出粒子的速率

C. 从M点射出粒子在磁场中运动时间一定小于从N点射出粒子所用时间

D. 所有粒子所用最短时间为

【答案】D

【解析】

【详解】A．粒子做逆时针的匀速圆周运动，根据左手定则，可知粒子带正电，A错误；

B．根据

得

从M点射出粒子的圆周半径更小，则速度更小，B错误；

CD．由

粒子周期不变，圆周运动的圆心角越大，运动时间越长，有几何关系可知，弦切角等于圆心角的一半，当弦切角越小，运动时间越短，如图

当弦与bc圆弧边界相切时，弦切角最小。Ob等于R，由几何关系，此时圆周运动的圆心角为 ，则最短时间为

M、N两点具体位置未知，则无法判断从M点射出粒子所用时间和从N点射出粒子所用时间的大小关系，C错误，D正确。

故选D。

8. 如图所示，在光滑水平地面上质量为2kg的小球A以3m/s速度向右运动，与静止的质量为1kg的小球B发生正碰，碰后B的速度大小可能为（　　）

A. 1.5m/s B. 2.5m/s C. 3.5m/s D. 4.5m/s

【答案】BC

【解析】

【详解】由题意知

如果两球发生完全非弹性碰撞，碰后两者速度相等，设为，碰撞过程中系统动量守恒，以A的初速度为正方向，由动量守恒定律得

代入数据解得

如果两球发生完全弹性碰撞，碰撞过程中系统动量守恒，机械能守恒，以A的初速度为正方向，由动量守恒定律得

由机械能守恒定律得

代入数据解得

可知碰后B的速度范围是

故BC正确，AD错误。

故选BC。

9. 在光滑的水平面上，一个质量为2kg的物体A与另一物体B发生非弹性碰撞，碰撞时间不计，两物体的位置随时间变化规律如图所示，以A物体碰前速度方向为正方向，则（　　）

A. 碰撞后A的动量为

B. 碰撞后A的动量为

C. 物体B的质量为2kg

D. 碰撞过程中外力对B的冲量为

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．由题图可知，碰撞前A的速度为

撞后A、B共同的速度为

则碰撞后A的动量为

故A错误，B正确；

C．根据题意，设B的质量为，由图可知，碰撞前B物体静止，A、B碰撞过程中，由动量守恒定律可得

解得

故C错误；

D．根据题意，对B物体，由动量定理有

解得

故D正确。

故选BD。

10. 如图所示，一个电子沿AO方向垂直射入匀强磁场中，磁场只限于半径为R的圆内。若电子速度为v，质量为m，带电量为q，磁感应强度为B，电子在磁场中偏转后从C点射出，，下面结论正确的是（　　）

A. 电子经过磁场的时间为 B. 电子经过磁场的时间为

C. AC间的距离为 D. 磁场半径R为

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．由题意可知

电子在磁场中转过的圆心角

电子在磁场中的运动时间

故A正确，B错误；

D．电子轨道半径

电子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得

解得

则磁场半径

故D错误；

C．AC间距离

故C正确。

故选AC。

11. 如图所示，导体棒沿两平行金属导轨从图中位置以速度v向右匀速通过一正方形磁场区域abcd，ac垂直于导轨且平行于导体棒，ac右侧的磁感应强度是左侧的2倍且方向相反，导轨和导体棒的电阻均不计，下列关于导体棒中感应电流和所受安培力随时间变化的图像正确的是（规定电流从M经R到N为正，安培力向左为正）（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】AD

【解析】

【分析】

【详解】导体棒由b运动到ac过程中，切割磁感线的有效长度l随时间t均匀增大，由

E＝Blv

可知，感应电动势E随时间t均匀增大，由闭合电路欧姆定律可知，感应电流I随时间t均匀增大，则导体棒受到的安培力大小

F＝IlB

随时间t增大得越来越快；由右手定则可知，感应电流的方向为由M经R到N，电流为正值，由左手定则可知，导体棒所受安培力水平向左，为正值。导体棒由ac运动到d的过程中，由题知

E′＝2Blv＝2E

则导体棒切割磁感线的有效长度l相同时

I′＝2I

导体棒切割磁感线的有效长度l随时间t均匀减小，则感应电流I′随时间t均匀减小，导体棒受到的安培力大小

F′＝I′lB＝2F

随时间t减小得越来越慢；由右手定则可知，感应电流的方向为由N经R到M，电流为负值，由左手定则可知，导体棒所受安培力水平向左，为正值。综上所述，AD正确，BC错误。

故选AD。

二、非选择题：本题共5小题，共56分。

12. 用图甲实验装置验证动量守恒定律。主要步骤为：

①将斜槽固定在水平桌面上，使槽的末端水平；

②让质量为的入射球多次从斜槽上位置静止释放，记录其平均落地点位置；

③把质量为的被碰球静置于槽的末端，再将入射球从斜槽上位置静止释放，与被碰球相碰，并多次重复，记录两小球的平均落地点位置；

④记录小球抛出点在地面上的垂直投影点，测出碰撞前后两小球的平均落地点的位置、、与的距离分别为、、，如图乙，分析数据：

（1）实验中入射球和被碰球的质量应满足的关系为___________。

A.     B.     C.

（2）（单选）关于该实验，下列说法正确的有__________。

A. 斜槽轨道必须光滑

B. 铅垂线的作用是检验斜槽末端是否水平

C. 入射球和被碰球的半径必须相同

D. 实验中必须测量出小球抛出点的离地高度

（3）若两球碰撞时的动量守恒，应满足的关系式为___________；若碰撞是弹性碰撞，还应满足的关系式为__________。（均用题中所给物理量的符号表示）

【答案】    ①. C    ②. C    ③.     ④.

【解析】

【详解】（1）[1]为了避免碰撞后小球被撞回，所以要求入射球的质量大于被碰球的质量，即。

故选C。

（2）[2]A．只要保证每一次小球从同一位置静止释放，使得小球获得相同的初速度即可，斜槽轨道可以不用光滑，故A错误；

B．铅垂线的作用是用来确定O点位置的，不是用来检验斜槽是否水平，故B错误；

C．为了能够让小球发生对心碰撞，入射球和被碰球的半径必须相同，故C正确；

D．小球从斜槽末端飞出后，做平抛运动，由于高度相同，所以在空中运动时间相同，即可用水平位移表示速度，所以不需要测量小球抛出点离地高度H，故D错误。

故选C。

（3）[3]设小球在空中运动的时间为t，若满足动量守恒定律有

整理得

[4]若碰撞是弹性碰撞，还应满足机械能守恒定律，即

13. 某校高二物理研究学习小组的小王同学用如图甲、乙所示电路研究电磁感应现象，小李同学用如图丙所示电路研究自感现象。

（1）小王同学为判断线圈绕向，将灵敏电流计G与线圈M连接，如图甲所示。当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转。将磁体N极向下从线圈上方竖直插入M时，发现指针向左偏转。俯视线圈，其绕向为沿________（选填“顺时针”或“逆时针”）由a端开始绕至b端。

（2）如图乙所示，如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关S后，将A线圈迅速从B线圈拔出时，电流计指针将____；A线圈插入B线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向右移动时，电流计指针将______。（以上两空选填“向左偏”“向右偏”或“不偏转”）

（3）在图乙中，小王同学第一次将滑动变阻器的触头从变阻器的右端快速滑到左端，第二次将滑动变阻器的触头从变阻器的右端慢慢滑到左端，发现电流计的指针摆动的幅度大小不同，第一次比第二次的幅度________（选填“大”或“小”）。

（4）小李同学用图丙中（1）（2）两个电路研究通电自感和断电自感现象，图中L是一带铁芯的线圈，直流电阻忽略不计，A、B是额定电压为的灯泡，直流电源为一节新的干电池。实验过程中可能会观察到的现象：①慢慢变亮，然后亮度不变②立即变亮，然后亮度不变③立即变亮，然后慢慢熄灭④慢慢熄灭⑤立即熄灭⑥闪亮一下，然后熄灭。两电路电键S闭合后，小灯泡A将______，小灯泡B将______；S断开后，小灯泡A将_____，小灯泡B将______。请你将小李同学观察到的实验现象对应的序号填在相应的横线上。

【答案】    ①. 顺时针    ②. 向左偏    ③. 向右偏    ④. 大    ⑤. ①    ⑥. ③    ⑦. ⑤    ⑧. ⑥

【解析】

【详解】（1）[1]将磁体N极向下从线圈上方竖直插入M时，穿过线圈的磁场方向向下，磁通量增加，由楞次定律可知，感应电流的磁场方向向下，电流计指针向左偏转，说明从左端流入电流计，由安培定则可知，俯视线圈，其绕向为顺时针方向由由a端开始绕至b端。

（2）[2]如图乙所示，如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，说明B中磁通量增加时电流计指针右偏转；那么合上开关S后，将A线圈迅速从B线圈拔出时，穿过B线圈的磁通量减小，电流计指针将向左偏转。

[3]A线圈插入B线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向右移动时，A线圈中的电流增大，穿过B线圈的磁通量增加，电流计指针向右偏转。

（3）[4]第一次将滑动变阻器的触头从变阻器的右端快速滑到左端，A线圈的电流变化快，电流产生的磁场变化快，穿过B线圈的磁通量变化快，B线圈中的感应电动势大，感应电流大，电流计的指针摆动幅度大；同理，慢慢滑动摆动幅度小，故第一次比第二次的指针摆动幅度大。

（4）[5]两电路电键S闭合后，由于线圈中自感电动势阻碍电流增加，则会看到A慢慢变亮，然后稳定亮度不变。

[6]B将立即变亮，电路稳定后，线圈中自感电动势消失，电阻为0。则灯泡B会慢慢被短路而熄灭。

[7]S断开后，电路断路，小灯泡A将立即熄灭。

[8]小灯泡B由于线圈中自感电动势阻碍电流减小，则会在线圈和灯泡B中形成回路，使得灯泡亮一下然后再熄灭。

14. 如图所示，左、右边界分别为PP′、QQ′的匀强磁场的宽度为d，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。一个质量为m、电荷量绝对值为q的微观粒子，沿图示方向以速度v0垂直射入磁场。欲使粒子不能从边界QQ′射出，求粒子入射速度v0的最大值？（粒子不计重力）

【答案】若粒子带正电，最大速度为；若粒子带负电，最大速度为

【解析】

【详解】粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力

解得半径为

若粒子带正电，最大半径的轨迹如图

根据几何关系可知

解得半径为

则粒子入射速度最大值为

若粒子带负电，运动轨迹如图

根据几何关系可知

同理解得速度最大值为

15. 如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置，其宽度L=1m，一磁感应强度B=0.1T的匀强磁场，垂直穿过导轨平面，导轨的上端M与P之间连接一阻值为R=0.60Ω的电阻，一根电阻为r=0.30Ω的金属棒ab紧贴在导轨上。现使金属棒ab由静止开始下滑，下滑过程中ab始终保持水平，且与导轨接触良好，其下滑距离x与时间t的关系如图乙所示，图像中的OA段为曲线，AB段为直线，导轨电阻不计，g取10m/s2（忽略ab棒运动过程中对原磁场的影响，结    果均保留一位有效数字）求：

（1）第2s末回路中的感应电动势；

（2）金属棒ab从静止开始运动的1.5s内，通过电阻R的电量q；

（3）金属棒ab从静止开始运动的1.5s内电阻R上产生的焦耳热QR。

【答案】（1）0.9V；（2）0.6C；（3）0.1J

【解析】

【详解】（1）由题图乙可知，在第2s末时金属棒做匀速运动，图线斜率表示速度大小，则速度大小为

金属棒产生的感应电动势为

E=BLv=0.1×1×9V=0.9V

（2）由电磁感应定律可得

由电荷量公式，可得金属棒ab从静止开始运动的1.5s内，通过电阻R的电量为

由图乙可知x=5.6m，代入数据解得

q=0.6C

（3）由得

再由得

由能量守恒定律可得

由图乙可知h=5.6m，代入数据解得

电阻R上产生的焦耳热为

代入数据解得

16. 如图所示，放在光滑水平面上的小车可以在两个固定障碍物A、B之间往返运动。小车最左端放有一个小木块，初始小车紧挨障碍物A静止。某时刻，一粒子弹以的速度射中木块并嵌入其中。小车向右运动到与障碍物B相碰时，木块恰好运动到了小车的最右端，且小车与木块恰好达到共速。小车和它上面的木块同时与障碍物B相碰，碰后小车速度立即减为零，而木块以碰撞之前的速率反弹。过一段时间，小车左端又与障碍物A相碰，碰后小车速度立即减为零，木块继续在小车上向左滑动，速度逐渐减为零而停在小车上。已知小车的质量为，长度为L=2.7m，小木块质量为，子弹质量为，子弹和小木块都可以看做质点（g取10m/s2）。求：

（1）小木块运动过程中的最大速度；

（2）小木块与小车间的动摩擦因数；

（3）小木块最终停止运动后，小木块在小车上的位置与小车右端的距离。

【答案】（1）5.4m/s；（2）0.36；（2）0.35m

【解析】

【详解】（1）小木块在小车上滑动时做减速运动，因此小木块的最大速度为子弹射入木块后的共同速度，设子弹和木块的共同速度为，向右为正方向，根据动量守恒定律有

解得小木块的最大速度为

（2）内嵌子弹的小木块与小车作用过程，系统动量守恒，设共同速度为，设小木块与小车向右运动与障碍物B相碰时达到的共同速度为v2，由动量守恒定律得

解得

设小木块与小车之间的摩擦力为，动摩擦因数为，对三者组成的系统，由能量守恒得

解得

又

联立解得

（3）设内嵌子弹的小木块反弹后与小车达到相对静止状态时共同速度为，相对小车滑动的距离为，小车停后小木块做匀减速运动，相对小车滑行距离为，小木块反弹后，对三者组成的系统，由动量守恒定律得

由能量守恒得

小车停后，对内嵌子弹的小木块，由动能定理得

联立解得

，

内嵌子弹小木块在小车上的位置与小车右端的距离为