2022-2023学年湖南省新高考教学教研联盟高二下学期5月联考物理试题含解析

  2023年湖南新高考教学教研联盟高二5月联考

物理

一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。每个小题中给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）

1. 在物理学的发展过程中物理学家们创造出了许多研究物理的方法，如比值法、理想实验法、控制变量法、类比法、科学假说法、“等效替代”法、“物理模型”法等等。下列说法不正确的是（　　）

A. 把带电体看作“点电荷”，利用了“理想物理模型”的思想方法

B. 把研究对象看作“质点”，利用了“等效替代”的思想方法

C. “研究影响平行板电容器电容大小的因素”时，常采用“控制变量”的思想方法

D. 许多物理量采用“比值法”进行定义，“”就是折射率的“比值法”定义式

【答案】B

【解析】

【详解】A．把带电体看作“点电荷”，利用了“理想物理模型”的思想方法，故A正确，不符合题意；

B．把研究对象看作“质点”，利用了“理想物理模型”的思想方法，故B错误，符合题意；

C．“研究影响平行板电容器电容大小的因素”时，常采用”控制变量”的思想方法，故C 正确，不符合题意；

D．许多物理量采用“比值法”进行定义，“”是折射率的“比值法”定义式，故 D 正确，不符合题意。

故选B。

2. 下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（　　）

A. 从图A中可以看出任意一个分子在100°C时的速率一定比0°C时要大

B. 微粒的运动就是物质分子的无规则热运动，即布朗运动

C. 当两个相邻的分子间距离为时，它们之间相互作用的引力和斥力的合力为零

D. 实验中要尽可能保证每颗玻璃球与电子秤碰撞时的速率相等

【答案】C

【解析】

【详解】A．100°C时有的分子速率比0°C时要小，故A错误；

B．图中显示的是布朗运动，是悬浮微粒的无规则运动，不是物质分子的无规则热运动，故B错误；

C．当两个相邻的分子间距离为时，分子力为零，此时它们间相互作用的引力和斥力大小相等，故C正确；

D．图中模拟气体压强的产生，分子的速度不是完全相等的，所以也不要求小球的速度一定相等，故D错误。

故选C。

3. 如图，在真空中一边长为L的正五边形的两个顶点上分别放置了电荷量为+Q、-2Q的两个点电荷，将一带负电的试探电荷先后放置在O、A、B和C四点，其中O点为+Q和-2Q连线的中点，A、B、C为正五边形的三个顶点，则下列说法正确的是（　　）

A. O点的电场强度方向由O指向+Q

B. O点的电势等于A点的电势

C. B、C两点的电场强度相同

D. 试探电荷在A点的电势能小于在C点的电势能

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据电场强度的合成可知O点的电场强度方向由O指向-2Q，故A错误；

BC．空间中的电场可以看成等量异种电荷和一个-Q的点电荷产生的电场，故O点电势小于A点电势，B、C两点的电场强度大小方向均不同，故BC错误；

D．A点相比C点距离+Q较近，与-2Q距离相同，故A点电势大于C点电势，带负电的试探电荷在A点的电势能小于在C点的电势能。故D正确。

故选D。

4. 2023年6月22日是端午节，包粽子是人们的传统习惯之一。如图所示，小美同学把4个相同的粽子通过4根相同细绳静止悬挂于O点，已知每个粽子的重力均为mg，每根绳子与竖直方向的夹角均为，每根细绳的拉力大小均为T，下列说法正确的是（　　）

A. 每根细绳的拉力与粽子的重力为一对平衡力

B. 若减小4根细绳的长度，则细绳的拉力变小

C. 每根细绳的拉力大小

D. 若加速向上提升粽子，则粽子之间的力一定不变

【答案】C

【解析】

【详解】AC．选取粽子为研究对象，粽子受到重力、绳子拉力以及粽子间相互作用力，故每根细绳的拉力与粽子的重力不是一对平衡力，竖直方向由受力平衡可得

解得

故A错误，C正确；

B．若减小4根细绳的长度，则变大，根据

可知细绳的拉力变大，故B错误；

D．若加速向上提升粽子，竖直方向根据牛顿第二定律可得

可知绳子拉力变大，绳子的水平分力为

可知绳子的水平分力变大，则粽子之间的力会变大，故D错误。

故选C。

5. 2023年4月17日，印尼苏门答腊岛发生了5．3级地震。地震引发了海啸。假设图（a）是发生海啸时一列沿海面传播的水面波在时刻的波形图，图（b）是波上质点P的振动图像。下列说法正确的是（　　）

A. 质点P从到过程运动路程为6m

B. 该列波的传播速度为10m/s

C. 波正沿x轴负方向运动

D. 平衡位置在原点O的质点和质点P的运动方向始终相反

【答案】A

【解析】

【详解】A．振幅，质点P从到t=0.25s过程中，质点从处向上运动到正向最大位移处再返回到处，所以质点的运动路程6m，故A正确；

B．由图可知，波长为12m，周期为0.6s，则波速为

故B错误；

C．由图（b）可知，s时刻质点P向上运动，则波沿x轴正方向运动，故C错误；

D．平衡位置在原点O质点和质点P距离小于半个波长，运动方向有时相同，有时相反，故D错误。

故选A。

6. 如图为风力发电机的简化模型，风带动叶片转动，使叶片的转速为n，升速齿轮箱的转速比为，高速转轴使发电机线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交流电通过理想变压器后向用户端的9盏灯泡供电，其中A灯为指示灯，A灯与用户端的灯泡相同，额定电压均为U，所有灯泡正常发光，已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈电阻不计，则下列说法正确的是（　　）

A. 用户端的交变电流的频率为

B. 变压器原副线圈的匝数比为1：9

C. 发电机输出电压为10U

D. 若增多用户端的灯泡数量，则用户端的灯泡变暗，A灯变亮，发电机的总功率减小

【答案】C

【解析】

【详解】A．叶片的转速为n，则发电机线圈转速为kn，则通过理想变压器后输出交变电流的频率为kn，故A错误；

B．设灯泡额定电流为I，根据题意可知，原线圈电流

副线圈电流

根据变流比可知

故B错误；

C．根据变压比可得原线圈电压为

则发电机输出电压

故C正确；

D．将变压器以及所有用户看作一个负载，若此时用户端突然增多，则负载电阻减小，则通过灯泡A的电流增大，则A灯变亮，发电机输出电压不变，故原线圈电压减小，根据变压比可知，副线圈电压减小，则其余灯泡的亮度变暗，发电机输出电压不变，输出电流增大，则输出功率增大，故D错误。

故选C。

7. 如图所示，一质量为的物块B静止于水平地面上P点，P点左侧地面光滑，物块在P点右侧运动时所受摩擦阻力大小与物块的速率成正比（，k为已知常数）、与物块质量无关。现有一个质量为m的物块A以初速度向右撞向物块B，与B发生碰撞，碰撞时间极短，则下列说法正确的是（　　）

A. 若A、B碰撞过程中没有机械能损失，则碰撞过程中A对B的冲量大小为

B. 若A、B碰撞过程中没有机械能损失，则B的位移

C. 若A、B碰后粘在一起，则碰撞过程中A对B的冲量大小为

D. 若A、B碰后粘在一起，其共同运动的位移

【答案】B

【解析】

【详解】A．由系统动量守恒和机械能守恒可知

解得

得

故选项A错误；

B．依题意，则物块A碰后反弹，物块B碰后做减速运动，最终静止

法一：由动量定理可得

全过程累加求和有

得

法二：类比电磁感应中的安培力可以证明f与x成线性关系，由动能定理可得

解得

故选项B正确；

C．若A、B碰后粘在一起，则有

解得

故

故选项C错误；

D．由动量定理可得

全过程累加求和有

得

故选项D错误。

故选B。

二、多项选择题（本题共4小题，每小题5分，共20分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得5分，选对但不全的得3分，有错选的得0分）

8. 2022年中国空间站全面建造已完成，取得了举世瞩目的航天成就。从2022年5月开始发射天舟四号货运飞船，6月发射神舟载人飞船，7月发射空间站“问天”实验舱，10月发射“梦天”实验舱，并相继与核心舱对接，形成“T”字基本构型，正式完成中国空间站的建设。下列说法正确的是（　　）

A. 空间站建成后，“问天”实验舱与“梦天”实验舱的向心力大小一定相等

B. 若在实验舱内挤出一滴小水滴，处于完全失重环境下的水滴在分子表面张力作用下将呈现出球形

C. 要实现“梦天”实验舱从低轨道与高轨道的“天和”核心舱对接，需使“梦天”实验舱加速

D. 由于各舱段质量大，因此在轨运行过程中各舱段间作用力也很大

【答案】BC

【解析】

【详解】A．实验舱的质量不一定相同，故向心力不一定相同，故A错误；

B．处于完全失重环境下的水滴在分子表面张力作用下将呈现出球形，故B正确；

C．由卫星对接的原理可知，飞船要和在轨的“核心枪”对接，通常是将飞船先发射到较低的轨道，然后在适当位置加速做离心运动，实现与核心枪对接，故C正确；

D．各个实验舱也处于完全失重状态，之间相互作用力为0，故D错误。

故选BC。

9. 转笔（Pen Spinning）是一项用不同的方法与技巧、以手指来转动笔的休闲活动，其中也包含了许多的物理知识，假设某转笔高手能让笔绕其手指上的某一点O做匀速圆周运动，下列有关该同学转笔中涉及到的物理知识的叙述正确的是（　　）

A. 笔杆上离O点越近的点，做圆周运动的线速度越小

B. 笔帽做圆周运动的向心力是由杆的作用力提供的

C. 若在竖直平面转笔，则笔帽最有可能从最高点飞出

D. 若该同学使用的是金属笔杆，且考虑地磁场的影响，当笔绕着平行于磁场的轴匀速转动时，O点和两端的电势差与转速成正比

【答案】AD

【解析】

【详解】A．由线速度公式，笔杆上的点离O点越近的，做圆周运动的线速度越小，故A正确；

B．笔帽做圆周运动的向心力是由笔帽本身的重力以及杆的力提供的，故B错误；

C．若在竖直平面转笔，则笔帽转到最低点时

可知此时笔杆对笔帽的作用力最大，此时最有可能从最低点飞出，选项C错误；

D．当笔绕着平行于磁场的轴匀速转动时，切割地磁场，从而产生感应电动势。O点和两端的电势差

即该电势差与转速成正比，故D正确。

故选AD。

10. 如图所示是某款手机防窥屏的原理图，在透明介质中有相互平行排列的吸光屏障，屏障垂直于屏幕，可实现对像素单元可视角度θ的控制（可视角度θ定义为某像素单元发出的光在图示平面内折射到空气后最大折射角的2倍）。发光像素单元紧贴防窥屏的下表面，可视为点光源，位于相邻两屏障的正中间。不考虑光的反射。下列说法正确的是（　　）

A. 屏障的高度d越大，可视角度θ越小

B. 透明介质的折射率越大，可视角度θ越大

C. 防窥屏实现防窥效果主要是因为光发生了全反射

D. 防窥屏实现防窥效果主要是因为防窥屏使光的波长发生了变化

【答案】AB

【解析】

【详解】A．如果屏障越高，则入射角变小，使折射角变小，θ角变小，故A正确；

B．由图可知，可视角度θ是光线进入空气中时折射角的2倍，透明介质的折射率越大，折射角越大，θ角越大，故B正确；

CD．防窥屏实现防窥效果主要是因为某些角度范围内的光被屏障吸收，能射出到空气中的光其入射角都小于临界角，没有发生全反射，且与光的波长无关，故CD错误。

故选AB。

11. 用图1所示的洛伦兹力演示仪演示带电粒子在匀强磁场中的运动时发现，有时玻璃泡中的电子束在匀强磁场中的运动轨迹呈“螺旋”状。现将这一现象简化成如图2所示的情景来讨论：在空间存在平行于x轴的匀强磁场，由坐标原点在xOy平面内以初速度沿与x轴正方向成α角的方向射入磁场的电子运动轨迹为螺旋线，其轴线平行于x轴，直径为D，螺距为，则下列说法中正确的是（　　）

A. 匀强磁场的方向为沿x轴正方向

B. 若仅增大匀强磁场的磁感应强度，则直径D减小，而螺距增大

C. 若仅增大电子入射的初速度，则直径D增大，而螺距将减小

D. 若仅增大α角（），则直径D增大，而螺距将减小，且当时“轨迹”为闭合的整圆

【答案】AD

【解析】

【详解】A．将电子的初速度沿x轴及y轴方向分解，沿x方向速度与磁场方向平行，做匀速直线运动且

沿y轴方向速度与磁场方向垂直，洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动，由左手定则可知，磁场方向沿x轴正方向，故A正确；

B．根据，且，解得

，

所以

所以，若仅增大磁感应强度B，则D、均减小，故B错误；

C．若仅增大，则D、皆按比例增大，故C错误；

D．若仅增大α，则D增大而减小，且时

故D正确。

故选AD。

三、实验题（本题共2小题，共14分）

12. 在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中：

（1）“将油酸分子看成球形”采用的方法是_________；

A. 理想模型法     B. 等效替代法

C. 控制变量法     D. 微量放大法

（2）有下列实验步骤：

①用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积；

②往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的爽身粉均匀地撒在水面上；

③用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定；

④将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜形状用彩笔描绘在玻璃板上；

⑤将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和油膜的面积计算出油酸分子直径的大小。

（3）某老师将一滴油酸酒精溶液滴入事先洒有均匀爽身粉的水槽中，待油膜充分散开后，在玻璃板上描出油膜的轮廓：该油膜的面积是：已知油酸酒精溶液中油酸浓度为0.2%，400滴油酸酒精溶液滴入量筒后的体积是，则油酸分子直径为_________m；（结果保留两位有效数字）

（4）某同学实验中最终测得的油酸分子直径偏小，则其原因可能是_________。（填选项前的字母）

A. 错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算

B. 计算油酸膜面积时，错将所有不完整的方格作为完整方格处理

C. 水面上爽身粉撒得较多，油酸膜没有充分展开

【答案】    ①. A    ②.     ③. B

【解析】

【详解】（1）[1]“将油酸分子看成球形”采用的方法是理想模型法，故选A；

（3）[2]一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积

分子直径

（4）[3]A．根据，错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算，则会导致最终测得的油酸分子直径偏大，故A错误；

B．计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理，则会使测得油酸面积变大，可知油酸分子直径变小，故B正确；

C．水面上爽身粉撤得较多，油酸膜没有充分展开，致使水面上油酸分子呈现多层，导致其面积变小，所以测得油酸分子直径变大，故C错误。

故选B。

13. 力敏电阻器是一种能将机械力转换为电信号的特殊元件，其电阻值可随外加压力大小而改变。某同学为研究一个力敏电阻器Rx（阻值变化范围为几欧姆到几十欧姆）的特性。设计了如图a所示的电路，所用电源的电动势为3V，内阻忽略不计，电阻箱（0~99.9Ω）。除图a中的器材外，还有如下器材可供选择：

电流表A1（量程为0~0.6A，内阻r1=1.5Ω）；电流表A2（量程为0~0.6A，内阻约为2Ω）

（1）图a中P处选用电表______，Q处选用电表______；（均填选用电表的符号）

（2）闭合开关S，多次改变对力敏电阻的压力F，记录两电表读数，得到Rx不同的值，描绘出图线如图b所示，由图线可得与的函数关系式______；

（3）该同学用力敏电阻和所提供的器材，把电流表A1改成一个压力表（即在电流表A1表盘的对应刻度位置处标上压力大小），请在图c虚线框内画出设计电路图______；

（4）若将电流表A1表盘的0.15A刻度处标为压力表的0刻度，则电阻箱接入电路的阻值应调为______Ω；保持不变，则压力表能测量压力的最大值是______N。

【答案】    ①. A2    ②. A1    ③.     ④.     ⑤. 0.5    ⑥. 7.5

【解析】

【详解】（1）[1][2] Q处选用电表A1，因为A1的内阻已知，可以把A1当成电压表使用，用来测量力敏电阻的电压；因为 Q处选用电表A1，所以P处选用电表A2；

（2）[3]根据图像得

根据图像得

解得

所以

（3）[4]设计电路如图所示

（4）[5]根据，当 时， ，根据闭合电路欧姆定律得

解得

[6]当电流表的示数等于0.6A时，表示压力表的压力最大。根据闭合电路欧姆定律得

解得

根据得

四、计算题（本大题共3小题，共38分。第14题10分，第15题12分，第16题16分）

14. 近期在湖南株洲中车动车组调试基地进行了“马德堡半球实验”。实验装置如图甲，实验员取两个完全相同的半球形不锈钢碗，点燃一些纸放到碗内，然后迅速把两只碗扣在一起，再在碗的外面浇水，使其冷却到环境温度300K。在两碗底的铁环上拴上两根铁链，让两组动车朝相反的方向水平缓慢拉铁链，其简化模型如图乙。若已知碗口的横截面积为，实验过程中碗不变形，也不漏气，大气压强。不考虑碗以及铁链的重力的影响，求：

（1）若已知碗内气体温度冷却到300K时的压强为，则两只碗刚扣在一起时，碗内空气温度为多少；气体冷却到300K时，每组动车至少需要多大的力才能将两个碗拉开；

（2）若实验员改为缓慢抽气的方式使得碗内气体压强减小到某一个值，然后两组动车缓慢拉铁链，通过测力计测出拉力时刚好将两碗拉开，则抽完气后碗内剩余空气质量与最初空气质量的比值k。

【答案】（1）500K，8000N；（2）0.1

【解析】

【详解】（1）设两只碗刚扣在一起时碗内空气温度为T，环境温度为，对两碗内密闭气体，由

解得

对一只碗受力分析有

得

（2）设气体压强为时体积为，压强变为p后的总体积为V

得

由玻意耳定律有

得

故

15. 如图甲所示，两平行导轨固定在绝缘水平面上，导轨左端接有阻值的定值电阻，两导轨的间距，导轨平面处在竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=1T，一个质量为、电阻为r（未知）、长为0.5m的导体棒垂直放置在导轨上。现用一个水平向右、大小为的恒力拉金属棒，使金属棒从静止开始向右运动，金属棒向右运动达到最大速度，此过程中金属棒的加速度a与速度v的关系如图乙所示，金属棒在运动中始终与导轨接触良好，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，不计导轨的电阻，，求：

（1）初始时刻金属棒的加速度大小以及金属棒与导轨间的动摩擦因数μ；

（2）当金属棒达到最大速度时通过金属棒的电流大小；

（3）金属棒的电阻r。

【答案】（1），；（2）0. 4A ；（3）

【解析】

【详解】（1）由图乙可知，当v=0时

由牛顿第二定律可知

代入数据解得

（2）由图像可知

当金属棒达到最大速度时有

且

解得

（3）此时电路中的电动势

根据闭合电路欧姆定律有

代入数据解得

16. 电子被加速器加速后轰击重金属靶时，会产生射线，可用于放射治疗。如图是直线电子加速器的示意图，电子从电子枪逸出后从圆筒0处进入与圆筒1之间的电场，由静止开始加速，沿中心轴线进入圆筒1，电子在各圆筒中做匀速直线运动。为使电子运动到圆筒与圆筒之间各个间隙中都能加速，圆筒长度的设计必须有一定的规律。序号为奇数的圆筒和交变电源的一个极相连，序号为偶数的圆筒和该电源的另一个极相连。交变电源两极间电势差的变化规律如图所示，电子匀速穿过每个圆筒运动的时间恰好等于交变电压的周期的一半。在时，奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值。电子离开8号金属圆筒后恰好垂直进入一个边长为L的正方形匀强磁场，垂直磁场的左边界从中点进入，然后从下边界中点垂直射出，最后打到圆形金属靶上，产生射线。已知电子的质量为m、电荷量为e、电压的绝对值为u，周期为T，不计电子通过圆筒间隙的时间。求：

（1）电子从序号为n的金属圆筒出来时的速度大小v以及n号金属圆筒长度；

（2）磁感应强度B的大小；

（3）若每秒打在金属靶上的电子数为N，其中50%被吸收，50%被反向弹回，弹回速度为撞击前速度的，求金属靶受到的作用力大小。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）设电子进入第n个圆筒后的速度为v，则根据动能定理有

解得

第n个圆筒的长度为

解得

（2）根据动能定理有

解得

电子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则有

解得

（3）根据动量定理对被吸收的电子有

代入s，得

对被反弹的电子有

代入s，得

金属靶受到的作用力大小为