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北京市丰台区高二下学期4月期中练习物理试题（A卷）
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这是一份北京市丰台区高二下学期4月期中练习物理试题（A卷），共13页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
丰台区第二学期期中练习
高二物理（A卷）考试时间：90分钟
第I卷（选择题 共42分）
一、选择题（本题共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）
1. 如图所示为某弹簧振子的振动图像，下列说法正确的是
A. 振动周期为2s，振幅为16cm
B. 第2s末，振子的加速度为正向最大值
C. 第3s末，振子的速度为零，机械能最小
D. 从第1s末到第2s末，振子在做加速运动
2. 如图所示，将弹簧振子从平衡位置O拉下一段距离Δx，释放后振子在A、B间振动。AB=20cm，振子由A运动到B的时间为0.1s，下列说法正确的是
A. 振子的振幅为20cm，周期为0.2s
B. 振子完成一次全振动通过的路程是20cm
C. 振子在O处受到的弹力为0
D. 振子在A处受到的回复力大小是kΔx
3. 如图所示，（甲）→（乙）→（丙）→（丁）过程是交流发电机发电的示意图，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在匀速转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接（从纸面向里看线圈转动方向为逆时针）。下列说法正确的是
（甲）
（乙）
（丙）
（丁）
A
A
A
A
A．在图（甲）位置时，线圈中的磁通量为零
B．在图（乙）位置时，感应电流方向发生变化
C．在图（丙）位置时，线圈中的感应电动势最大
D．在图（丁）位置时，cd边电流方向为d→c
4. 某同学用如图所示的可拆变压器做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验。该同学原线圈接“0” 、“8”接线柱，副线圈接“0”、“2”接线柱，原线圈两端连接在学生电源10V档，用电压表测得副线圈两端的电压为0.4V，这与其他小组的实验结果明显不一致。下列说法可能正确的是
A. 铁芯没有闭合，漏磁过多
B. 原线圈应接在学生电源直流电压输出端
C. 只增加原线圈的匝数就可以增大原线圈的输出电压
D. 只增加原线圈的匝数就可以增大副线圈的输入电压
5. 为了提高松树上松果的采摘率和工作效率，工程技术人员发明了如图所示的振动器，用来振动树干使松果落下。下列说法正确的是
A. 随着振动器的振动频率增加，树干振动的幅度逐渐增大
B. 随着振动器的振动频率增加，树干振动的幅度逐渐减小
C. 树木落果效果最好时，振动器的频率接近树木的固有频率
D. 振动器的频率越大，树木落果效果越好
6. 在如图所示电路中，线圈L的自感系数很大，其电阻可忽略，A、B是完全相同的灯泡，当开关S闭合时
A. A比B先亮，随后A熄灭
B. B比A先亮，随后A逐渐变亮
C. A、B一起亮，随后A熄灭
D. A、B一起亮，随后B熄灭
7. 如图所示为一交变电流随时间变化的图像，此交流电电流的有效值为
A.
B. 3A
C.
D.
8. 在如图所示的理想变压器供电线路中，原线圈接在有效值恒定的交流电源上，副线圈接有两个灯泡，电流表、电压表均为理想电表。开关S原来是闭合的，现将开关S断开，下列说法正确的是
A. V1的示数减小，V2的示数减小
B. V1的示数不变，V2的示数减小
C. A1的示数减小，A2的示数减小
D. A1的示数增大，A2的示数减小
9. 图甲由一根较长的细线和较小的沙漏组成。当沙漏摆动时，漏斗中的细沙均匀流出，匀速拉动沙漏正下方的木板，漏出的细沙在板上会形成一条图甲所示的“沙线”。此装置可视为摆长为L的单摆，沙漏的运动可看作简谐运动。若已知手拉木板做匀速运动的速度大小是v，图乙所示的一段木板的长度是s，当地的重力加速度为g。下列说法正确的是
A. “沙线”上每处堆积的细沙厚度相同
B. 此沙摆的摆动周期
C. 若手拉木板匀速运动的速度增大为2v，此沙摆的摆动周期
D. 仅增大沙摆的摆长，则木板上仍将得到与图乙完全相同的图样
10. 如图甲所示，在光滑水平面上的两小球发生正碰。小球的质量分别为m1和m2。图乙为它们碰撞前后的x-t图像。已知m1=0.1kg，如图向右为正方向。由此可以判断
A. 碰前m1和m2都向右运动
B. 碰后两物体动量大小相等
C. m2 = 0.3kg
D. 碰撞过程中系统损失了0.4J的机械能
11. 利用某半导体的电阻随温度升高而减小的特征可以制作电子温度计。图甲表示该半导体的电阻R随温度t变化的情况。把该半导体与电动势为E、内阻为r的电源、理想电压表和保护电阻R0连成如图乙所示的电路。用该半导体作测温探头，把电压表的电压刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易的电子温度计。下列说法正确的是
A. 温度降低，流过电阻R的电流增大
B. 该电子温度计表盘上温度刻度是均匀的
C. 和tA相比，tB应标在电压较大的刻度上
D. 若电池用久后内阻r变大，用该温度计测量的温度要比真实值偏高
12. 如图所示，两根长1m的空心铝管甲、乙竖直放置，其中乙管有一条竖直的裂缝。某同学把一块圆柱形的强磁体先后从甲、乙两管的上端由静止放入管口，磁体在甲、乙两管中运动的时间分别为3s和1s。磁体的直径略小于铝管的内径，不计磁体与管壁的摩擦。关于磁体在甲、乙两管中的运动，下列说法正确的是
A. 磁体在乙管内下落的过程中，乙管中没有产生感应电动势
B. 磁体在甲管内下落的过程中，所受合外力的冲量可能为0
C. 磁体在乙管内下落的过程中，其重力势能的减少量等于动能的增加量
D. 磁体在甲管内下落的过程中，其克服磁场力的功小于重力势能的减少量
13. 如今手机已经成为必不可少的通讯工具，躺着看手机，有时会出现手机滑落砸到眼睛的情况。若一部质量200 g的手机，从离人眼约20 cm的高度无初速掉落，砸到眼睛后手机未反弹，眼睛受到手机的冲击时间约为0.01 s， g取10 m/s2，下列分析正确的是
A. 手机对眼睛的冲量方向竖直向上
B. 手机对眼睛的作用力大小约为42 N
C. 全过程手机重力的冲量大小约为4 N‧s
D. 全过程手机动量的变化量大小约为0.4 N‧s
14. 如图所示，物理图像不仅反映了两个相关量之间的数值关系，图线上任一点切线的斜率有时也有相应的物理含义。例如对于直线运动，若y轴表示物体的速度，x轴表示时间，则图线切线的斜率表示物体的加速度。下面说法中不正确的是
A．对于单匝闭合导线圈，若y轴表示磁通量，x轴表示时间，则图线切线的斜率表示线圈中感应电动势的大小
B．对于某简谐运动的物体，若y轴表示物体的位移，x轴表示时间，则图线切线的斜率表示物体运动的速度
C．对于做直线运动的物体，若y轴表示物体的动量，x轴表示时间，则图线切线的斜率表示物体受到的合外力
D．对于某交流电，若y轴表示电流，x轴表示时间，则图线切线的斜率表示通过闭合电路的电荷量
第Ⅱ卷（非选择题共58分）
二、实验题（本题共2小题，共16分）
15.（6分）伽利略曾经提出和解决了这样一个问题：一根细绳悬挂在城堡中，为了测出细绳的长度，在细绳的下端系一个金属球（金属球的直径远小于绳长），使之在竖直平面内做小角度的摆动。已知当地的重力加速度为g。
（1）在上述设想中，要达到测出细绳长度的目的，需要测量的物理量是_____（填选项前的字母）
A. 金属球的质量m
B. 细绳摆动的最大角度θ
C. 金属球全振动的周期T
（2）利用（1）中选定的测量量表示细绳长度L = __________
（3）请说出实验操作中需要注意哪些事项，至少写出两种。
16.（10分）用小球A和B的碰撞验证动量守恒定律，实验装置如图所示，斜槽与水平槽圆滑连接。安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重锤线所指的位置O ，在做“验证动量守恒定律”的实验时。
（1）下列说法正确的是______
A. 重锤线的作用是标定斜槽末端在白纸上的投影点
B. 斜槽要固定好，末端切线需要调节水平
C. 为了确定入射球A的落点，让其从斜槽的同一高度由静止释放，重复多次
D. 实验过程中，白纸可以移动，复写纸不能移动
（2）实验中两个小球的半径 （填“相同”或“不同”）
（3）实验中要完成的必要步骤是______（填选项前的字母）
A. 用天平测量两个小球的质量m1、m2
B. 测量抛出点距地面的高度H
C. 用秒表测出小球做平抛运动的时间t
D. 实验中两小球的质量满足m1 > m2，分别确定m1碰撞前后落地点的位置和m2碰后的落地点P、M、N，并用刻度尺测出水平射程OP、OM、ON
（4）若所测物理量满足表达式_______________,可判定两个小球相碰前后动量守恒
（5）入射小球A质量为m1，被碰小球B质量为m2，实验时两小球的质量应满足m1大于m2，请说明这样做的理由。
三、计算题（本题共5小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
17.（8分）如图所示，匀强磁场的磁感应强度B = 0.5T，边长为L=10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈总电阻r =1Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO´匀速转动，角速度ω = 6 rad/s，外电路电阻R = 4Ω，求：
（1）转动过程中感应电动势的最大值；
（2）由图示位置（线圈平面与磁感线平行）开始计时，写出电动势的瞬时值表达式；
（3）电阻R所消耗的电功率
18.（8分）如图所示，竖直平面内的四分之一圆弧轨道下端与水平桌面相切，小滑块 A和 B分别静止在圆弧轨道的最高点和最低点。现将A无初速释放，下滑到最低点与小滑块 B正碰，之后沿桌面滑动。已知圆弧轨道和水平桌面均光滑，圆弧轨道半径 R = 0.2m；A、B的质量分别为m1 = 0.3kg、 m2 = 0.1kg，g取10m/s2。求：
（1）与B碰撞前瞬间，小滑块 A的速度大小v1；
（2）若A与 B碰撞后结合为一个整体，求：
a. 碰撞后瞬间A B的速度大小 v2；
b. 碰撞过程中，A与B组成的系统所损失的机械能ΔE；
（3）若A与 B发生弹性碰撞，求碰撞后A的速度vA
19.（8分）如图所示，垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t均匀变化。正方形硬质金属框abcd放置在磁场中，金属框平面与磁场方向垂直，电阻R = 0.1Ω，边长L = 0.1m。求：
（1）在0～0.1s内，金属框中的感应电动势E；
（2）t = 0.05s时，金属框ab边受到的安培力F的大小和方向；
（3）在0～0.1s内，金属框产生的焦耳热
20.（10分）如图所示，两根足够长平行金属导轨MN、PQ固定在倾角θ = 37º的绝缘斜面上，顶部接有一阻值R = 3Ω的定值电阻，下端开口，轨道间距L = 1m。整个装置处于磁感应强度B = 2T的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上，质量m=0.2kg的金属棒ab置于导轨上，金属棒ab在导轨之间的电阻r = 1Ω，导轨电阻不计。金属棒ab由静止释放后沿导轨运动时始终垂直于导轨，且与导轨接触良好。不计空气阻力影响。已知金属棒ab与导轨间动摩擦因数μ = 0.5，sin37º= 0.6，cos37º= 0.8， g取10m/s2。
（1）分析说明金属棒ab运动过程中加速度及速度的变化情况，并在下图中定性画出金属棒ab运动的速度v随时间t变化的图线；
（2）求金属棒ab沿导轨向下运动的最大速度vm；
t
v
（3）若从金属棒ab开始运动至达到最大速度过程中，整个回路产生的总焦耳热为Q=0.2J，求金属棒ab沿导轨下滑的位移x
21.（8分）某游乐园入口旁有一鲸鱼喷泉，在水泵作用下会从鲸鱼模型背部喷出竖直向上的水柱，将站在冲浪板上的玩偶模型托起，悬停在空中，伴随着音乐旋律，玩偶模型能够上下运动。
如图所示，景观做如下简化，假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度v0竖直向上喷出；设同一高度水柱横截面上各处水的速率都相等，冲浪板底部为平板且其面积大于水柱的横截面积，保证所有水都能喷到冲浪板的底部。水柱冲击冲浪板前其水平方向的速度可忽略不计，冲击冲浪板后，水在竖直方向的速度立即变为零，在水平方向朝四周均匀散开。已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g，玩偶在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度为h，由于水柱顶部的水与冲浪板相互作用的时间很短，因此在分析水与冲浪板相互作用时可忽略这部分水所受的重力作用，空气阻力及水的粘滞阻力均可忽略不计。
（1）求喷泉单位时间内喷出水的质量m0；
（2）仔细观察会发现喷出的水柱在空中上升阶段并不是粗细均匀的，而是在竖直方向上一端粗一端细，请你分析上升阶段的水柱是上端较粗还是下端较粗，并说明水柱呈现该形态的原因；
（3）某同学求解玩偶模型在空中悬停时冲浪板对水的作用力大小，解法如下：时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向动量变化量的大小为ΔP=Δmv0，又Δm=m0Δt，
设玩偶模型对水的作用力大小为F，根据动量定理有F‧Δt=Δp，得F=m0v0（其中m0为第一问结果）。请指出该同学解法的不妥之处并加以改正。
丰台区2022-2023学年度第二学期期中练习
高二物理（A）卷 参考答案
第Ⅰ卷（选择题 共42分）
题号
1
2
3
4
5
6
7
答案
B
D
D
A
C
B
A
题号
8
9
10
11
12
13
14
答案
C
B
C
D
D
B
D
第Ⅱ卷（非选择题 共58分）
二、实验题（共16 分，每空2分）
15. （6分）（1）C （2）T2g4π2
（3）①测量N次（30次）全振动的时间t，T=tN
②金属球经过最低点时开始计时
③尽量使金属小球的运动在一个竖直面内
16.（10分）（1）ABC
（2）相同
（3）AD
（4）m1∙OP=m1∙OM+m2∙ON
（5）若入射小球A的质量小于被碰球B的质量，入射小球A可能反弹，所以入射球A的质量必须大于被碰球B的质量，即m1 > m2 。
三、计算题（共42分）
17.（8分）解析：
（1）最大值Em=nBL2ω=3V ------- 2分
（2）瞬时值表达式 e=3cos6t (V) ------ 2分
（3），，电功率P=I2R
联立上式可得电功率P=0.72W ------ 4分
18. （8分）解析：
（1）小滑块A下滑到最低点过程中 m1gR=12m1 v12 v1=2m/s ---- 2 分
（2）a.小滑块A、B为一个系统，动量守恒
m1 v1=(m1+m2)v2 v2=1.5m/s
b. ΔE=12m1v12-12(m1+m2)v22=0.15J ------ 4 分
（3）若AB发生弹性碰撞，则
m1v1=m1vA+m2vB
12m1v12=12m1vA2+12m2vB2
解得 vA = 1m/s ------- 2 分
19. （8分）解析：
（1）感应电动势E=ΔΦΔt = ΔB∙SΔt
解得E=0.02V -------3分
（2）由闭合电路欧姆定律，有I=ER
安培力 F=IlB1
解得 F=0.002N 方向垂直于ab向左 ------- 3分
（3）金属框中电流的焦耳热Q =I2Rt Q =4×10-4J ------- 2分
20.（10分）解析：
（1）加速度逐渐较小到零；速度逐渐增大到最大值后不变
t
v
------- 3分
（2）感应电流I=Er+R=BLvR+r
安培力F安=BIL=B2L2vR+r
金属棒受力平衡时速度最大
mgsinθ=F安+μmgcosθ=B2L2vmR+r+μmgcosθ
vm=0.4m/s ------- 4分
（3）设金属棒从开始运动至达到最大速度过程中，沿导轨下滑的距离为x，根据能量守恒定律有
mgxsinθ=μmgxcosθ+12mvm2+Q
解得，金属棒沿导轨下滑的距离为x=0.54m ------- 3分
21.（8分）
（1）设时间内，从喷口喷出的水的体积为，质量为，则， 由以上两式得，单位时间内从喷口喷出的水的质量为m0= ------- 3分
（2）水柱上端较粗，下端较细。流量Q=Sv（S为水柱截面积，v为水柱中水的流速），因为任意横截面流量相等，下端水柱速度较上端水柱的速度大，可知，水柱上端较粗，下端较细 ------- 2分
（3）错误之处是水冲击冲浪板时，水速不等于v0.
设水从喷口喷出后到达玩具底面时的速度大小为。对于时间内喷出的水，有能量守恒定律得 ，
在高度处，时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向的动量变化量的大小为，又，
设玩偶模型对水的作用力大小为F，根据动量定理有
联立以上各式得 ------- 3分
丰台区第二学期期中练习
高二物理（A卷）考试时间：90分钟
第I卷（选择题 共42分）
一、选择题（本题共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）
1. 如图所示为某弹簧振子的振动图像，下列说法正确的是
A. 振动周期为2s，振幅为16cm
B. 第2s末，振子的加速度为正向最大值
C. 第3s末，振子的速度为零，机械能最小
D. 从第1s末到第2s末，振子在做加速运动
2. 如图所示，将弹簧振子从平衡位置O拉下一段距离Δx，释放后振子在A、B间振动。AB=20cm，振子由A运动到B的时间为0.1s，下列说法正确的是
A. 振子的振幅为20cm，周期为0.2s
B. 振子完成一次全振动通过的路程是20cm
C. 振子在O处受到的弹力为0
D. 振子在A处受到的回复力大小是kΔx
3. 如图所示，（甲）→（乙）→（丙）→（丁）过程是交流发电机发电的示意图，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在匀速转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接（从纸面向里看线圈转动方向为逆时针）。下列说法正确的是
（甲）
（乙）
（丙）
（丁）
A
A
A
A
A．在图（甲）位置时，线圈中的磁通量为零
B．在图（乙）位置时，感应电流方向发生变化
C．在图（丙）位置时，线圈中的感应电动势最大
D．在图（丁）位置时，cd边电流方向为d→c
4. 某同学用如图所示的可拆变压器做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验。该同学原线圈接“0” 、“8”接线柱，副线圈接“0”、“2”接线柱，原线圈两端连接在学生电源10V档，用电压表测得副线圈两端的电压为0.4V，这与其他小组的实验结果明显不一致。下列说法可能正确的是
A. 铁芯没有闭合，漏磁过多
B. 原线圈应接在学生电源直流电压输出端
C. 只增加原线圈的匝数就可以增大原线圈的输出电压
D. 只增加原线圈的匝数就可以增大副线圈的输入电压
5. 为了提高松树上松果的采摘率和工作效率，工程技术人员发明了如图所示的振动器，用来振动树干使松果落下。下列说法正确的是
A. 随着振动器的振动频率增加，树干振动的幅度逐渐增大
B. 随着振动器的振动频率增加，树干振动的幅度逐渐减小
C. 树木落果效果最好时，振动器的频率接近树木的固有频率
D. 振动器的频率越大，树木落果效果越好
6. 在如图所示电路中，线圈L的自感系数很大，其电阻可忽略，A、B是完全相同的灯泡，当开关S闭合时
A. A比B先亮，随后A熄灭
B. B比A先亮，随后A逐渐变亮
C. A、B一起亮，随后A熄灭
D. A、B一起亮，随后B熄灭
7. 如图所示为一交变电流随时间变化的图像，此交流电电流的有效值为
A.
B. 3A
C.
D.
8. 在如图所示的理想变压器供电线路中，原线圈接在有效值恒定的交流电源上，副线圈接有两个灯泡，电流表、电压表均为理想电表。开关S原来是闭合的，现将开关S断开，下列说法正确的是
A. V1的示数减小，V2的示数减小
B. V1的示数不变，V2的示数减小
C. A1的示数减小，A2的示数减小
D. A1的示数增大，A2的示数减小
9. 图甲由一根较长的细线和较小的沙漏组成。当沙漏摆动时，漏斗中的细沙均匀流出，匀速拉动沙漏正下方的木板，漏出的细沙在板上会形成一条图甲所示的“沙线”。此装置可视为摆长为L的单摆，沙漏的运动可看作简谐运动。若已知手拉木板做匀速运动的速度大小是v，图乙所示的一段木板的长度是s，当地的重力加速度为g。下列说法正确的是
A. “沙线”上每处堆积的细沙厚度相同
B. 此沙摆的摆动周期
C. 若手拉木板匀速运动的速度增大为2v，此沙摆的摆动周期
D. 仅增大沙摆的摆长，则木板上仍将得到与图乙完全相同的图样
10. 如图甲所示，在光滑水平面上的两小球发生正碰。小球的质量分别为m1和m2。图乙为它们碰撞前后的x-t图像。已知m1=0.1kg，如图向右为正方向。由此可以判断
A. 碰前m1和m2都向右运动
B. 碰后两物体动量大小相等
C. m2 = 0.3kg
D. 碰撞过程中系统损失了0.4J的机械能
11. 利用某半导体的电阻随温度升高而减小的特征可以制作电子温度计。图甲表示该半导体的电阻R随温度t变化的情况。把该半导体与电动势为E、内阻为r的电源、理想电压表和保护电阻R0连成如图乙所示的电路。用该半导体作测温探头，把电压表的电压刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易的电子温度计。下列说法正确的是
A. 温度降低，流过电阻R的电流增大
B. 该电子温度计表盘上温度刻度是均匀的
C. 和tA相比，tB应标在电压较大的刻度上
D. 若电池用久后内阻r变大，用该温度计测量的温度要比真实值偏高
12. 如图所示，两根长1m的空心铝管甲、乙竖直放置，其中乙管有一条竖直的裂缝。某同学把一块圆柱形的强磁体先后从甲、乙两管的上端由静止放入管口，磁体在甲、乙两管中运动的时间分别为3s和1s。磁体的直径略小于铝管的内径，不计磁体与管壁的摩擦。关于磁体在甲、乙两管中的运动，下列说法正确的是
A. 磁体在乙管内下落的过程中，乙管中没有产生感应电动势
B. 磁体在甲管内下落的过程中，所受合外力的冲量可能为0
C. 磁体在乙管内下落的过程中，其重力势能的减少量等于动能的增加量
D. 磁体在甲管内下落的过程中，其克服磁场力的功小于重力势能的减少量
13. 如今手机已经成为必不可少的通讯工具，躺着看手机，有时会出现手机滑落砸到眼睛的情况。若一部质量200 g的手机，从离人眼约20 cm的高度无初速掉落，砸到眼睛后手机未反弹，眼睛受到手机的冲击时间约为0.01 s， g取10 m/s2，下列分析正确的是
A. 手机对眼睛的冲量方向竖直向上
B. 手机对眼睛的作用力大小约为42 N
C. 全过程手机重力的冲量大小约为4 N‧s
D. 全过程手机动量的变化量大小约为0.4 N‧s
14. 如图所示，物理图像不仅反映了两个相关量之间的数值关系，图线上任一点切线的斜率有时也有相应的物理含义。例如对于直线运动，若y轴表示物体的速度，x轴表示时间，则图线切线的斜率表示物体的加速度。下面说法中不正确的是
A．对于单匝闭合导线圈，若y轴表示磁通量，x轴表示时间，则图线切线的斜率表示线圈中感应电动势的大小
B．对于某简谐运动的物体，若y轴表示物体的位移，x轴表示时间，则图线切线的斜率表示物体运动的速度
C．对于做直线运动的物体，若y轴表示物体的动量，x轴表示时间，则图线切线的斜率表示物体受到的合外力
D．对于某交流电，若y轴表示电流，x轴表示时间，则图线切线的斜率表示通过闭合电路的电荷量
第Ⅱ卷（非选择题共58分）
二、实验题（本题共2小题，共16分）
15.（6分）伽利略曾经提出和解决了这样一个问题：一根细绳悬挂在城堡中，为了测出细绳的长度，在细绳的下端系一个金属球（金属球的直径远小于绳长），使之在竖直平面内做小角度的摆动。已知当地的重力加速度为g。
（1）在上述设想中，要达到测出细绳长度的目的，需要测量的物理量是_____（填选项前的字母）
A. 金属球的质量m
B. 细绳摆动的最大角度θ
C. 金属球全振动的周期T
（2）利用（1）中选定的测量量表示细绳长度L = __________
（3）请说出实验操作中需要注意哪些事项，至少写出两种。
16.（10分）用小球A和B的碰撞验证动量守恒定律，实验装置如图所示，斜槽与水平槽圆滑连接。安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重锤线所指的位置O ，在做“验证动量守恒定律”的实验时。
（1）下列说法正确的是______
A. 重锤线的作用是标定斜槽末端在白纸上的投影点
B. 斜槽要固定好，末端切线需要调节水平
C. 为了确定入射球A的落点，让其从斜槽的同一高度由静止释放，重复多次
D. 实验过程中，白纸可以移动，复写纸不能移动
（2）实验中两个小球的半径 （填“相同”或“不同”）
（3）实验中要完成的必要步骤是______（填选项前的字母）
A. 用天平测量两个小球的质量m1、m2
B. 测量抛出点距地面的高度H
C. 用秒表测出小球做平抛运动的时间t
D. 实验中两小球的质量满足m1 > m2，分别确定m1碰撞前后落地点的位置和m2碰后的落地点P、M、N，并用刻度尺测出水平射程OP、OM、ON
（4）若所测物理量满足表达式_______________,可判定两个小球相碰前后动量守恒
（5）入射小球A质量为m1，被碰小球B质量为m2，实验时两小球的质量应满足m1大于m2，请说明这样做的理由。
三、计算题（本题共5小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
17.（8分）如图所示，匀强磁场的磁感应强度B = 0.5T，边长为L=10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈总电阻r =1Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO´匀速转动，角速度ω = 6 rad/s，外电路电阻R = 4Ω，求：
（1）转动过程中感应电动势的最大值；
（2）由图示位置（线圈平面与磁感线平行）开始计时，写出电动势的瞬时值表达式；
（3）电阻R所消耗的电功率
18.（8分）如图所示，竖直平面内的四分之一圆弧轨道下端与水平桌面相切，小滑块 A和 B分别静止在圆弧轨道的最高点和最低点。现将A无初速释放，下滑到最低点与小滑块 B正碰，之后沿桌面滑动。已知圆弧轨道和水平桌面均光滑，圆弧轨道半径 R = 0.2m；A、B的质量分别为m1 = 0.3kg、 m2 = 0.1kg，g取10m/s2。求：
（1）与B碰撞前瞬间，小滑块 A的速度大小v1；
（2）若A与 B碰撞后结合为一个整体，求：
a. 碰撞后瞬间A B的速度大小 v2；
b. 碰撞过程中，A与B组成的系统所损失的机械能ΔE；
（3）若A与 B发生弹性碰撞，求碰撞后A的速度vA
19.（8分）如图所示，垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t均匀变化。正方形硬质金属框abcd放置在磁场中，金属框平面与磁场方向垂直，电阻R = 0.1Ω，边长L = 0.1m。求：
（1）在0～0.1s内，金属框中的感应电动势E；
（2）t = 0.05s时，金属框ab边受到的安培力F的大小和方向；
（3）在0～0.1s内，金属框产生的焦耳热
20.（10分）如图所示，两根足够长平行金属导轨MN、PQ固定在倾角θ = 37º的绝缘斜面上，顶部接有一阻值R = 3Ω的定值电阻，下端开口，轨道间距L = 1m。整个装置处于磁感应强度B = 2T的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上，质量m=0.2kg的金属棒ab置于导轨上，金属棒ab在导轨之间的电阻r = 1Ω，导轨电阻不计。金属棒ab由静止释放后沿导轨运动时始终垂直于导轨，且与导轨接触良好。不计空气阻力影响。已知金属棒ab与导轨间动摩擦因数μ = 0.5，sin37º= 0.6，cos37º= 0.8， g取10m/s2。
（1）分析说明金属棒ab运动过程中加速度及速度的变化情况，并在下图中定性画出金属棒ab运动的速度v随时间t变化的图线；
（2）求金属棒ab沿导轨向下运动的最大速度vm；
t
v
（3）若从金属棒ab开始运动至达到最大速度过程中，整个回路产生的总焦耳热为Q=0.2J，求金属棒ab沿导轨下滑的位移x
21.（8分）某游乐园入口旁有一鲸鱼喷泉，在水泵作用下会从鲸鱼模型背部喷出竖直向上的水柱，将站在冲浪板上的玩偶模型托起，悬停在空中，伴随着音乐旋律，玩偶模型能够上下运动。
如图所示，景观做如下简化，假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度v0竖直向上喷出；设同一高度水柱横截面上各处水的速率都相等，冲浪板底部为平板且其面积大于水柱的横截面积，保证所有水都能喷到冲浪板的底部。水柱冲击冲浪板前其水平方向的速度可忽略不计，冲击冲浪板后，水在竖直方向的速度立即变为零，在水平方向朝四周均匀散开。已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g，玩偶在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度为h，由于水柱顶部的水与冲浪板相互作用的时间很短，因此在分析水与冲浪板相互作用时可忽略这部分水所受的重力作用，空气阻力及水的粘滞阻力均可忽略不计。
（1）求喷泉单位时间内喷出水的质量m0；
（2）仔细观察会发现喷出的水柱在空中上升阶段并不是粗细均匀的，而是在竖直方向上一端粗一端细，请你分析上升阶段的水柱是上端较粗还是下端较粗，并说明水柱呈现该形态的原因；
（3）某同学求解玩偶模型在空中悬停时冲浪板对水的作用力大小，解法如下：时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向动量变化量的大小为ΔP=Δmv0，又Δm=m0Δt，
设玩偶模型对水的作用力大小为F，根据动量定理有F‧Δt=Δp，得F=m0v0（其中m0为第一问结果）。请指出该同学解法的不妥之处并加以改正。
丰台区2022-2023学年度第二学期期中练习
高二物理（A）卷 参考答案
第Ⅰ卷（选择题 共42分）
题号
1
2
3
4
5
6
7
答案
B
D
D
A
C
B
A
题号
8
9
10
11
12
13
14
答案
C
B
C
D
D
B
D
第Ⅱ卷（非选择题 共58分）
二、实验题（共16 分，每空2分）
15. （6分）（1）C （2）T2g4π2
（3）①测量N次（30次）全振动的时间t，T=tN
②金属球经过最低点时开始计时
③尽量使金属小球的运动在一个竖直面内
16.（10分）（1）ABC
（2）相同
（3）AD
（4）m1∙OP=m1∙OM+m2∙ON
（5）若入射小球A的质量小于被碰球B的质量，入射小球A可能反弹，所以入射球A的质量必须大于被碰球B的质量，即m1 > m2 。
三、计算题（共42分）
17.（8分）解析：
（1）最大值Em=nBL2ω=3V ------- 2分
（2）瞬时值表达式 e=3cos6t (V) ------ 2分
（3），，电功率P=I2R
联立上式可得电功率P=0.72W ------ 4分
18. （8分）解析：
（1）小滑块A下滑到最低点过程中 m1gR=12m1 v12 v1=2m/s ---- 2 分
（2）a.小滑块A、B为一个系统，动量守恒
m1 v1=(m1+m2)v2 v2=1.5m/s
b. ΔE=12m1v12-12(m1+m2)v22=0.15J ------ 4 分
（3）若AB发生弹性碰撞，则
m1v1=m1vA+m2vB
12m1v12=12m1vA2+12m2vB2
解得 vA = 1m/s ------- 2 分
19. （8分）解析：
（1）感应电动势E=ΔΦΔt = ΔB∙SΔt
解得E=0.02V -------3分
（2）由闭合电路欧姆定律，有I=ER
安培力 F=IlB1
解得 F=0.002N 方向垂直于ab向左 ------- 3分
（3）金属框中电流的焦耳热Q =I2Rt Q =4×10-4J ------- 2分
20.（10分）解析：
（1）加速度逐渐较小到零；速度逐渐增大到最大值后不变
t
v
------- 3分
（2）感应电流I=Er+R=BLvR+r
安培力F安=BIL=B2L2vR+r
金属棒受力平衡时速度最大
mgsinθ=F安+μmgcosθ=B2L2vmR+r+μmgcosθ
vm=0.4m/s ------- 4分
（3）设金属棒从开始运动至达到最大速度过程中，沿导轨下滑的距离为x，根据能量守恒定律有
mgxsinθ=μmgxcosθ+12mvm2+Q
解得，金属棒沿导轨下滑的距离为x=0.54m ------- 3分
21.（8分）
（1）设时间内，从喷口喷出的水的体积为，质量为，则， 由以上两式得，单位时间内从喷口喷出的水的质量为m0= ------- 3分
（2）水柱上端较粗，下端较细。流量Q=Sv（S为水柱截面积，v为水柱中水的流速），因为任意横截面流量相等，下端水柱速度较上端水柱的速度大，可知，水柱上端较粗，下端较细 ------- 2分
（3）错误之处是水冲击冲浪板时，水速不等于v0.
设水从喷口喷出后到达玩具底面时的速度大小为。对于时间内喷出的水，有能量守恒定律得 ，
在高度处，时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向的动量变化量的大小为，又，
设玩偶模型对水的作用力大小为F，根据动量定理有
联立以上各式得 ------- 3分
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