2022-2023学年湖南省衡阳市衡阳县第四中学高二下学期开学摸底考试（创新班）物理试题含解析

  衡阳县四中2022-2023学年高二下学期开学摸底考试

物理试卷（创新班）

一、选择题（本大题一共12个小题，每题4分，共48分，每题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的。）

1. 如图所示，电量为＋q和－q的点电荷分别位于正方体的顶点，正方体范围内电场强度为零的点有 (　 　)

A. 体中心、各面中心和各边中点

B 体中心和各边中点

C. 各面中心和各边中点

D. 体中心和各面中心

【答案】D

【解析】

【详解】两个等量同种电荷在其连线的中点处的合场强为零，两个等量同种正电荷在其连线的中垂线上的合场强沿中垂线指向远离正电荷的方向，两个等量同种负电荷在其连线的中垂线上的合场强沿中垂线指向负电荷的方向。在正方体的上面中心，上面的四个电荷分成两组产生的场强都是零，下面的四个电荷分成两组产生的场强等大反向，所以正方体的上面中心处的合场强为零，同理所有各面中心处的合场强都为零。在体中心，可以将八个电荷分成四组，产生的合场强为零。而在各边中心，场强无法抵消，合场强不为零，故选D。

2. 如图是小王同学在做静电感应实验，C是带正电的小球，A，B是放在绝缘支架上的导体，原来A，B接触，当C靠近A时，下列说法正确的是（　　）

A. A端感应出正电荷，B端感应出负电荷

B. A端下方金属箔张开，B端金属箔不会张开

C. A带电是因为B上的电子转移到A上

D. C移开后，A、B下方的金属箔仍然张开

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】ABC．当带正电C靠近A时，B上的电子转移到A上，因此A带负电，B带正电，那么A、B下方的金属箔都会张开，故AB错误，C正确；

D．当C移开后，此时导体A和B中的电荷又发生中和，A、B都不带电，金属箔闭合，故D错误。

故选C。

3. 一带电粒子从a点射入一固定在O点的点电荷的电场中，仅在此电场力作用下，粒子运动轨迹如图中虚线abc所示。图中实线是以O为圆心的同心圆弧，表示电场的等势面。不计重力，可以判断以下说法正确的是（　　）

A. 粒子一定带正电 B. 粒子从a到b过程中电势能增大

C. 粒子在a点和c点的加速度相同 D. a、c两点电势相等，并且低于b点的电势

【答案】B

【解析】

【详解】A．曲线运动的合力指向曲线的内侧，根据轨迹弯曲方向判断出，粒子在a→b→c的过程中，一直受静电斥力作用，则粒子的电性与O点的点电荷电性相同，但是不能确定粒子一定带正电，故选项A错误；
B．粒子由a到b，电场力做负功，所以粒子的电势能增加，故选项B正确；
C．因ac距离点电荷的距离相同，则粒子在ac两点受电场力大小相同，加速度大小相同，但是方向不同，选项C错误；
D．c点和a点在同一个等势面上，电势相同，因O点的场源电荷电性不能确定，则不能比较a、c两点电势与b点的电势关系，选项D错误。

故选B。

4. 图中实线是一簇竖直的未标明方向的匀强电场的电场线，虚线是一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受电场力作用，且在a点速度方向垂直于电场线，则下列说法错误的是（　　）

A. 带电粒子带正电

B. 带电粒子在a、b两点的受力方向竖直向下

C. 带电粒子在a点的水平速度等于在b点的水平速度

D. 带电粒子在a点的速率小于在b点的速率

【答案】A

【解析】

【详解】AB．假定粒子由a到b运动，由图可知，粒子偏向下方，则说明粒子在a、b两处所受的电场力方向竖直向下，由于不知电场线方向，故无法判断粒子电性，故A错误，B正确；

C．由于在a、b两处所受的电场力方向竖直向下，所以带电粒子的运动可分解为在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做匀变速直线运动，带电粒子在a点的水平速度等于在b点的水平速度，故C正确；

D．粒子从a到b运动的过程中，电场力做正功，粒子速率增大，假定粒子由b到a运动，可得到同样的结论，所以带电粒子在a点的速率小于在b点的速率，故D正确。

此题选择错误选项，故选A。

5. 如图所示，在水平放置的金属导体中，3s内有12C的负电荷向右通过导体某一横截面。关于导体内电流的大小和方向，以下判断正确的是（　　）

A. 0.25A  向左 B. 0.25A  向右

C. 4.0A   向左 D. 4.0A   向右

【答案】C

【解析】

【详解】在水平放置的金属导体中，3s内有12C的负电荷向右通过导体某一横截面。电流方向规定为正电荷定向移动的方向，因移动的是负电荷，电流方向与定向移动的方向相反，故电流向左。大小为

故选C。

6. 在如图所示的自动控制电路中，当开关S断开时，工作电路的情况是（　　）

A. 灯亮，电动机转起来，电铃响 B. 灯亮，电动机转起来，电铃不响

C. 灯不亮，电动机不转，电铃响 D. 灯亮，电动机不转，电铃响

【答案】B

【解析】

【详解】由图可知这是用一个电磁继电器同时控制两个工作电路的自动控制装置，控制电路由电源、开关S和电磁铁组成，工作电路有两个，共用一个电源，开关S断开时，电磁铁中无电流没有磁性，弹簧把衔铁拉起，电灯和电动机组成的并联电路连通，电灯亮，电动机转动，电铃电路断开，电铃不响；开关S闭合时，电磁铁通电有磁性，吸下衔铁，使电铃电路连通，铃响，电灯和电动机电路断开，灯不亮，电动机不转。

故选B。

7. 安装适当的软件后，利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感应强度B。如图，在手机上建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为面。某同学在某地对地磁场进行了四次测量，每次测量时y轴指向不同方向而z轴正向保持竖直向上。根据表中测量结果可推知（　　）

A. 测量地点位于南极极点附近

B. 测量地点位于北极极点附近

C. 当地的地磁场大小约为

D. 第3次测量时y轴正向指向东方

【答案】C

【解析】

【详解】A B．z轴正向保持竖直向上，,测量地点位于赤道。AB错误；

C．，当地的地磁场大小约为

C正确；

D．赤道上地磁场的方向沿水平方向从南指向北，第3次测量时y轴正向指向西方

D错误。

故选C。

8. 在测试汽车的安全气囊对驾乘人员头部防护作用的实验中，某小组得到了假人头部所受安全气囊的作用力随时间变化的曲线（如图）。从碰撞开始到碰撞结束过程中，若假人头部只受到安全气囊的作用，则由曲线可知，假人头部（   ）

A. 速度的变化量等于曲线与横轴围成的面积 B. 动量大小先增大后减小

C. 动能变化正比于曲线与横轴围成的面积 D. 加速度大小先增大后减小

【答案】D

【解析】

【详解】AB．由题知假人的头部只受到安全气囊的作用，则F—t图像的面积即合外力的冲量，再根据动量定理可知F—t图像的面积也是动量的变化量，且图线一直在t轴的上方，由于头部有初动量，由图可知，动量变化越来越大，则动量的大小一直减小到再合假人头静止，动量变化最大，AB错误；

C．根据动量与动能的关系有，而F—t图像的面积是动量的变化量，则动能的变化量与曲线与横轴围成的面积不成正比，C错误；

D．由题知假人的头部只受到安全气囊的作用，则根据牛顿定律可知a∝F，即假人头部的加速度先增大后减小，D正确。

故选D。

9. 弹簧振子在光滑水平面上振动，其位移—时间图像如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A. 10秒内振子的路程为1m

B. 动能变化的周期为2.0s

C. 在时，振子的速度反向

D. 振动方程（m）

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．根据振动图象可知周期T=2.0s，振幅A=10cm，t=10s=5T，一个周期通过的路程为4A，则10s内通过的路程为

故A错误；

B．每次经过平衡位置动能最大，在最大位移处动能为0，在振子完成一个周期的时间内，动能完成2个周期的变化，故动能变化的周期为1s，故B错误；

C．在t=0.5s到t=1.5s时间内振子沿x负方向运动，在t=1.0s时，振子的速度未反向，故C错误；

D．由振动图象知T=2.0s，角速度

振动方程

故D正确；

故选D。

10. 甲、乙两列简谐横波沿同一直线传播，时刻两波叠加区域各自的波形如图所示，已知甲沿x轴正方向传播，乙沿x轴负方向传播，两列波的传播速度相同，甲波的周期为0.4 s，则（　　）

A. 两列波在相遇区域会发生干涉现象

B. 时，平衡位置在处质点的速度沿y轴负方向

C. 时，平衡位置在处质点的位置为

D. 时，平衡位置在处质点的速度为零

【答案】BC

【解析】

【详解】A．由题图可知，乙波的波长为8 m，甲波的波长为4 m，由于波速相同，则两波的频率不同，所以两列波在相遇区域不会发生干涉现象，故A错误；

B．由两波的传播方向可知，两列波在处的振动方向均沿y轴负方向，则时，平衡位置在处质点的速度沿y轴负方向，故B正确；

CD．由于乙波的波长为甲波的两倍，波速相同，则乙波的周期为甲波的两倍，即为0.8 s，从图示位置开始经过0.2 s即甲波经过半个周期，平衡位置在处的质点回到平衡位置，乙波经过0.2 s即四分之一周期平衡位置在处质点振动到波谷位置，由叠加原理可知，此时平衡位置在处质点位置为，此时由于甲波处质点回到平衡位置，所以此时该处质点速度不为0，故C正确，D错误。

故选BC。

11. 如图所示，一束黄光和一束蓝光，从O点以相同角度沿方向射入横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线分别从M、N两点射出，已知，，光速，则下列说法正确的是（　　）

A. 两束光穿过玻璃柱体所需时间相同

B. 玻璃对光束的折射率为

C. 光束在该玻璃中传播的速度为

D. 若将光束从M点沿着方向射入，一定会发生全反射

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据

可知，蓝光在玻璃中传播速度较小，则蓝光穿过玻璃柱体所需的时间较长，所以A错误；

B．玻璃对OM光束的折射率为

所以B正确；

C．OM光束在该玻璃中传播的速度为

所以C错误；

D．M光线的临界角C

解得

将OM光束从N点沿着NO方向射入时的入射角等于30°，小于临界角45°，则一定不会发生全反射，D错误。

故选B。

12. 图示为长度相同的通电直导线放在磁感应强度大小相等的匀强磁场中，已知通电直导线中的电流均为I，长度均为L，磁感应强度均为B，则通电导线受到的安培力F=BIL的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】通电导线受到的安培力大小公式是

只有当B与I垂直时，F才等于BIL，四个图中只有A图满足此条件，故BCD错误，A正确。

故选A。

二、填空题（本大题共4个小题，每空2分，共18分）

13. LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图所示，若磁感应强度正在减弱，则电容器上极板带___________电；若磁感应强度正在增强，则电容器上极板带___________电。（均选填“正”或“负”）

【答案】    ①. 负    ②. 正

【解析】

【详解】[1]若磁场正在减弱，则磁场能在减小，是电容器的充电过程，根据楞次定律可确定电流由b向a，电场能增大，则上极板带负电；

[2]若磁场正在增强，则磁场能在增大，是放电过程，电场能正在减小，根据楞次定律，可判断电流由a向b，则上极板带正电。

14. 如图所示，一质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子以速度v0，从MN连线上的P点水平向右射入大小为E方向竖直向下的匀强电场中。已知MN与水平方向成37°角，粒子的重力可以忽略，则粒子到达MN连线上的某点，经过的时间为___________，与P点的距离为___________。

【答案】    ①.     ②.

【解析】

【详解】[1]粒子在电场中做类平抛运动，水平方向的分位移

竖直方向的分位移

由于

解得

[2]由几何关系可知，到P点的距离为

15. 旋钮式电阻箱如图所示，电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路电阻为______ Ω，今欲将接入电路的电阻改为2 087 Ω，最简单的操作方法是__________________.若用两个这样的电阻箱，即可得到的电阻值范围为________．

【答案】    ①. 1987    ②. 将“×1 k”旋钮调到2，再将“×100”旋钮调到0    ③. 0～19 998 Ω

【解析】

【详解】第一空.根据图示可知，接入电路的电阻为=1 987 Ω

第二空.最简单的操作方法是将“×1 k”旋钮调到2，再将“×100”旋钮调到0.

第三空. 每个电阻箱的最大阻值是9 999 Ω，用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是2×9 999 Ω＝19 998 Ω.故用两个这样的电阻箱，可得到的电阻值范围为0～19 998 Ω.

16. 质量为M物块静止在光滑水平桌面上，质量为m的子弹以水平速度v0射入物块后，以水平速度2v0/3射出．则物块的速度为_______，此过程中损失的机械能为______．

【答案】；

【解析】

【详解】子弹穿过物块过程动量守恒，解得,

系统损失的机械能即动能

三、实验题（本大题共2个小题，共24分）

17. 如图所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中：

（1）在光具座上放置的光学元件依次为：①光源、②滤色片、③_________、④_________、⑤遮光筒、⑥光屏（含测量头）。

（2）利用图中装置研究双缝干涉现象时，下列说法中正确的是（        ）

A．将光屏移近双缝，其他条件不变，干涉条纹间距变窄

B．将滤光片由蓝色的换成红色的，其他条件不变，干涉条纹间距变宽

C．将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变，干涉条纹间距变宽

D．换一个两缝之间距离更大的双缝，其他条件不变，干涉条纹间距变窄

E．去掉滤光片，其他条件不变，干涉现象消失

（3）在某次测量中，将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹记为第1条亮纹，此时手轮上的示数如左图所示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如右图所示，则此示数为_________mm，由此可求得相邻亮纹的间距为_________mm。

（4）已知双缝间距d为，测得双缝到屏的距离l为0.700m，由计算式_________，求得所测红光波长为_________nm。

【答案】    ①. 单缝    ②. 双缝    ③. ABD    ④. 13.870    ⑤. 2.310    ⑥.     ⑦. 660

【解析】

【详解】（1）[1][2]由图可知，③为单缝，④为双缝；

（2）[3]A．将光屏移近双缝时，l减小，则由可知，在其他条件不变时，干涉条纹间距变窄，故A正确；

B．将滤光片由蓝色的换成红色的，则波长变大，所以其他条件不变时，干涉条纹间距变宽，故B正确；

C．将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变时，干涉条纹间距不变，故C错误；

D．换一个两缝之间距离更大的双缝，则d变大，在其他条件不变时，干涉条纹间距变窄，故D正确；

E．去掉滤光片，其他条件不变，会形成白光的彩色干涉条纹，故E错误。

故选ABD。

（3）[4]由右图可得读数为

[5]由左图可得读数为

则相邻亮纹的间距为

（4）[6]由可得

[7]代入数据解得，波长为

18. 在“用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻”的实验中，提供的器材有：

A．干电池一节

B．电流表(量程0.6A)

C．电压表(量程3V)

D．开关S和若干导线

E．滑动变阻器R1(最大阻值20Ω，允许最大电流1A)

F．滑动变阻器R2(最大阻值200Ω，允许最大电流0.5A)

G．滑动变阻器R3(最大阻值2000Ω，允许最大电流0.1A)

（1）按图甲所示电路测量干电池的电动势和内阻，滑动变阻器应选___（填“R1”、“R2”或“R3”）．

（2）图乙电路中部分导线已连接，请用笔画线代替导线将电路补充完整_____．要求变阻器的滑片滑至最左端时，其使用电阻值最大．

（3）闭合开关，调节滑动变阻器，读取电压表和电流表的的示数．用同样方法测量多组数据，将实验测得的数据标在如图丙所示的坐标图中，请作出U­I图线______，由此求得待测电池的电动势E=____V，内电阻r =____Ω．（结果保留两位有效数字）所得内阻的测量值与真实值相比____（填“偏大”、“偏小”或“相等”）

【答案】    ①. R1    ②.     ③.     ④. 1.5    ⑤. 1.9    ⑥. 偏小

【解析】

【详解】（1）[1]为方便实验操作，滑动变阻器应选择总阻值较小的滑动变阻器应选择R1，而且额定电流较大；
（2）[2]根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示

（3）[3][4][5][6]根据坐标系内描出的点作出电源的图象，图象如图所示

由图示电源图象可知，图象与纵轴交点坐标值为，电源电动势

E=1.5V

电源内阻

如下图所示

把虚线部分看作等效电源，电动势的测量值等于等效电源的路端电压，小于干电池的电动势，内阻的测量值是等效电源的内阻，等于干电池的内阻与电压表内阻的并联值，小于干电池的内阻，所以电动势的测量值和内阻的测量值都小于真实值，都偏小，即

E测＜E真

r测＜r真

四、计算题（本大题共2题，共10分，解答时应写出必要的文字说明、公式和重要的计算步骤，只写出最后答案的不能得分）

19. 如图所示，弹簧振子在a、b两点间做简谐振动，振幅为，振动周期为0.2s，当振子从平衡位置O开始向a运动，选向左方向为正方向，求：

（1）写出质点振动方程；

（2）经过2.1s质点通过的路程。

【答案】（1）；（2）420cm

【解析】

【详解】（1）设质点振动方程为

代入数据得

（2）时间

经过2.1s质点通过的路程

20. 如图所示，半径为r且光滑绝缘的四分之一圆弧细杆AB，在竖直平面内被固定在天花板上，A是最高点，最低点B的切线水平，B点与水平地面的高度差为r；一质量为m带电量为的小球（视为质点）套在细杆上，从A点由静止开始在水平向左的匀强电场力的作用下沿着杆向下运动，最后落到地面的C点（图中未画出），匀强电场的强度为，离开B点后不再受到电场力的作用，重力加速度为g，求：

（1）小球刚到达B点时，细杆对小球的弹力；

（2）A、C两点间的距离。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）小球由A点到B点，由动能定理可得

又

解得

在B点，细杆对小球弹力与小球的重力的合力充当向心力，由牛顿第二定律可得

解得

（2）小球从B点到C点做平抛运动，设运动时间为t，则有

，

解得

由几何关系A、C两点间的距离为

代入数据可得