湖北省黄冈市重点校2022-2023学年高一下学期期末高难综合选拔性联考物理试题

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1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号条形码粘贴在答题卡指定位置上。
2。回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑；如需改动，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。
3。考试结束后，本试卷和答题卡一并交回。
4．本次考试难度较高，希望考生全力以赴把控好时间，夺得好成绩。
第I卷(选择题)
一、单选题(本大题共7小题，共28.0分)
1. 一般教室门上都安装一种暗锁，这种暗锁由外壳A、骨架B、弹簧C(劲度系数为k)、锁舌D(倾角θ＝30°)、锁槽E以及连杆、锁头等部件组成，如图甲所示。设锁舌D的侧面与外壳A和锁槽E之间的动摩擦因数均为μ，最大静摩擦力Ffm由(FN为正压力)求得。有一次放学后，当某同学准备关门时，无论用多大的力，也不能将门关上(这种现象称为自锁)，此刻暗锁所处的状态的俯视图如图乙所示，P为锁舌D与锁槽E之间的接触点，弹簧由于被压缩而缩短了x。下面说法正确的是( )
A. 自锁状态时D的下表面所受摩擦力的方向向左
B. 锁舌D受到锁槽E摩擦力的方向沿侧面向上
C. 无论μ多大，暗锁仍然能够保持自锁状态
D. 无论用多大的力拉门，暗锁仍然能够保持自锁状态，μ存在其最小值。
【答案】D
【解析】
【详解】A．
如图所示，锁舌D在水平面内受底部的摩擦力f1、弹簧的弹力2个力的作用，锁舌D的下表面所受到的最大静摩擦力为f1，其方向向右，锁舌D受到锁槽E摩擦力的方向沿侧面向下，故AB错误；
CD．设锁舌D受到锁槽E的最大静摩擦力为f2，正压力为N，下表面的正压力为F，弹力为kx，由平衡条件
又
联立上述方程得
令N趋向于无穷大，则有
解得
无论用多大的力拉门，暗锁仍然能够保持自锁状态，μ最小值为，故D正确C错误。
故选D。
2. 如图1所示，质量为、电荷量为的电子源源不断以大小为的速度，从水平放置的平行金属板AB左端射入，金属板长为，两板间距为，板间加有周期为的交变电压，如图2所示。已知，不计电子重力及电子间相互作用，所有电子都能穿过平行板。则电子从金属板右端射出区域的宽度为( )

A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】粒子在板间做类平抛运动，因为所有粒子都从板间飞出，所以运动时间均相同，即
根据牛顿第二定律可得当板间电势差为时的加速度大小为
当板间电势差为时的加速度大小为
由题意可知粒子从时刻进入电场的电子从金属板右端射出的位置最高，在时间内，在竖直方向向上偏转的位移为
时刻，电子竖直方向的速度为
在时间内在竖直方向偏转的位移为
时刻，电子竖直方向的速度为
在时间内在竖直方向偏转的位移为
时刻，电子竖直方向的速度为
在时间内在竖直方向偏转的位移为
则有
可知电子从金属板右端射出时最高点位于点下方处；
在时刻进入电场的电子从金属板右端射出的位置最低，在时间内在竖直方向向下偏转的位移为
时刻，电子竖直方向的速度为
时间内在竖直方向偏转的位移为
时刻，电子竖直方向的速度为
在时间内在竖直方向偏转的位移为
时刻，电子竖直方向的速度为
在时间内在竖直方向偏转的位移为
则有
可知电子从金属板右端射出时最低点位于点下方处；则电子从金属板右端射出区域的宽度为
故选A。
3. 利用超声波遇到物体发生反射的特性，可测定物体运动的速度，图甲中仪器A和B通过电缆线连接，B为超声波发射与接收一体化装置，仪器A提供超声波信号源，且能将B接收到的超声波信号进行处理并在屏幕上显示其波形。现固定装置B，并将它对准匀速行驶的小车C，使其每隔固定时间发射一短促的超声波脉冲，图乙中1，2，3为B发射的超声波信号，，，为对应的反射波信号，接收的反射波滞后时间已在图中标出，其中和已知，超声波在空气中的速度为，则根据所给信息可判断小车的运动方向和速度大小为( )

A. 向右，B. 向左，
C. 向右， D. 向左，
【答案】A
【解析】
【详解】根据图乙中发射和接收到的波形时间间隔可以发现，时间间隔在增大，所以小车远离接收器，因此小车向右运动；由图乙可知，第一个超声波发射到碰到小车的距离为
第二个超声波发射到碰到小车的距离为
因此小车前进的距离为
在结合图像，可得前进的时间为
联立可得，小车的速度为
故选A。
4. 在某次创新实验大赛中，一实验小组需要使用量程为(0~3A)的电流表和量程为(0~15V)的电压表。主办方仅给提供一只毫安表(内阻Rg=99Ω，满偏电流Ig=6mA)，定值电阻R1=1Ω，以及0~9999.9Ω的变阻箱R2。该实验小组根据实验器材设计的电路如图所示，则( )
A. 电键K掷于1时，可改装成量程为0 ~3A的电流表，此时R2=40Ω
B. 电键K掷于1时，可政装成量程为0~15V的电压表，此时R2=2401Ω
C. 电键K掷于2时，可改装成量程为0 ~3A的电流表，此时R2=400Ω
D. 电键K掷于2时，可改装成量程为0~15V的电压表，此时R2 =24Ω
【答案】C
【解析】
【详解】A．将电键K掷于1位置，并联了一个分流电阻R1，改装电流表最大量程为
显然量程不足3A，因R2串联于电路中，故改装的电流表量程与R2无关，故A错误；
B．电键K掷于1时，若改装成量程为0∼15V的电压表，此时变阻箱R2的阻值为
故B错误；
C．将电键K掷于2，若改装成量程为0∼3A的电流表，此时变阻箱R2的阻值为
故C正确；
D．电键K掷于2时，若改装成量程为0∼15V的电压表，此时变阻箱R2的阻值为
故D错误
故选C。
5. 如图所示，平行板电容器竖直放置，板上用绝缘线悬挂一带电小球，静止时，绝缘线与固定的板成角，平移板，下列说法正确的是( )

A. 闭合，板向上平移一小段距离，角不变
B. 闭合，板向左平移一小段距离，角变小
C. 断开，板向上平移一小段距离，角变小
D. 断开，板向左平移一小段距离，角变大
【答案】A
【解析】
【详解】A．S闭合时，两板间电势差不变，B板向上平移一小段距离，d不变，电场强度
保持不变，则小球所受的电场力不变，所以θ角不变，故A正确；
B．S闭合，B板向左平移一小段距离，d变小，则电场强度
增大，小球所受电场力增大，所以θ角变大，故B错误；
C．S断开，电容器所带的电量不变，B板向上平移一小段距离，则正对面积S变小，根据
，，
以上联立可得
可知电场强度增大，小球所受电场力增大，所以θ角变大，故C错误；
D．S断开，B板向左平移一小段距离，根据
，，
以上联立可得
可知电场强度不变，小球所受电场力不变，所以θ角不变，故D错误。
故选A。
6. 某运输货物的装置可简化为如图所示模型，两根足够长的平行直圆棒、间距保持不变，两棒所在平面与水平面成角，现将一个质量为、截面半径为的圆柱形货物放在、上并由静止释放，已知圆柱形货物与两棒之间的动摩擦因数均为，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列关于圆柱形货物被释放后的受力和运动的说法正确的是( )
A. 圆柱形货物受到3个力的作用
B. 两根圆棒对圆柱形货物的支持力大小都等于mgcs
C. 时，圆柱形货物会沿圆棒下滑
D. 时，圆柱形货物一定会沿圆棒下滑
【答案】D
【解析】
【详解】A．圆柱体受到重力和MN、PQ分别对它的支持力和摩擦力，共五个力，故A错误；
B．
如图所示，PQ对圆柱体支持力垂直PQ指向圆柱体截面的圆心，有
得
故B错误；
CD．最大静摩擦力
则圆柱体受到的摩擦力为
而重力沿棒的方向向下的分力为mgsin ,恰好下滑时，有
解得
故C错误，D正确。
故选D。
7. 图甲是未来空间站的构思图。在空间站中设置一个如图乙绕中心轴旋转的超大型圆管作为生活区，圆管的内、外管壁平面与转轴的距离分别为R1、R2。当圆管以一定的角速度转动时，在管中相对管静止的人(可看作质点)便可以获得一个类似在地球表面的“重力”，以此降低因长期处于失重状态对身体健康造成的影响。已知地球质量为M，地球半径为R，万有引力常量为G，地球自转周期为T。当空间站在地球静止同步轨道上运行时，管道转动的角速度大小为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】空间站在地球静止同步轨道上运行时，管道转动的向心加速度等于地球表面的重力加速度，即
而在地球表面
解得
故选B。
二、多选题(本大题共3小题，共12.0分)
8. 荷兰 “”研究所推出了年让志愿者登陆火星、建立人类聚居地的计划，年该机构将通过电视真人秀的方式招募首批名志愿者，并与年前往火星，登陆火星需经历如图所示的变轨过程，已知引力常数为，则下列说法正确的是( )

A. 飞船在轨道上运动时，运行的周期
B. 飞船在轨道Ⅰ上点的加速度大于在轨道Ⅱ上点的加速度
C. 飞船在点从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅰ，需要在点朝速度方向喷气
D. 若轨道Ⅰ贴近火星表面，已知飞船在轨道Ⅰ上运动的角速度，可以推知火星的密度
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．飞船在轨道上运动时的半长轴有
由开普勒第三定律，可知运行的周期
故A正确；
B．设火星质量为M，由牛顿第二定律可得
飞船在轨道Ⅰ上点的加速度等于在轨道Ⅱ上点的加速度，故B错误；
C．飞船在点从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅰ，需要在点朝速度方向喷气，从而使飞船减速到轨道Ⅰ，故C正确；
D．若轨道Ⅰ贴近火星表面，由火星的万有引力提供向心力可得
由
解得
因此已知飞船在轨道Ⅰ上运动的角速度，可以推知火星的密度，故D正确。
故选ACD。
9. 如图，四个电荷量均为的点电荷分别放置于菱形的四个顶点，其坐标分别为、、和，其中x轴上的两个点电荷位置固定，y轴上的两个点电荷可沿y轴对称移动()，下列说法正确的是( )
A. 除无穷远处之外，菱形外部电场强度处处不零
B. 当取某值时，可使得菱形内部只存在两个电场强度为零的点
C. 当时，将一带负电的试探电荷由点移至点，静电力做正功
D. 当时，将一带负电的试探电荷放置在点处，其所受到的静电力方向与x轴正方向成倾斜向上
【答案】ACD
【解析】
【分析】
【详解】A．根据场强叠加原理可知，除无穷远处之外，菱形外部电场强度处处不为零，选项A正确；
B．因为在x轴上的两个点电荷在O点的合场强为零，在y轴上的两电荷，无论y0取什么值，因为关于原点对称，则在O点的合场强也为零，在横轴和纵轴上除原点外，出现合场强为零的点，根据对称性可知，一定是成对出现的，关于原点对称，所以算上原点，合场强为零的点是奇数个，不会是2个，选项B错误；
C．由几何关系可知，坐标为(4l，5l)的A点在第一象限内所在的虚像的垂直平分线的上方；坐标为(0，-3l)的B点在第三象限内所在的虚像的垂直平分线的上方，且到达虚线的距离相等，由电势叠加可知，B点的电势高于A点，则带负电的试探电荷在A点的电势能较大，从A点到B点电势能减小，可知电场力做正功，选项C正确；
D．若y0=4l，则四个点构成正方形，由对称可知在点(l，l)处的场强一定沿着过该点与原点连线的方向上；在y轴正向和x正向上的点电荷在(l，l)处的合场强
在y轴负向和x负向上的点电荷在(l，l)处的合场强
可知(l，l)点的场强沿着MN方向且与x轴从成45°角的方向向下，将一带负电的试探电荷放置在点处，其所受到的静电力方向与x轴正方向成倾斜向上，选项D正确。
故选ACD。
10. 如图，固定在竖直面内的光滑轨道ABC由直线段AB和圆弧段BC组成，两段相切于B点，AB段与水平面夹角为θ，BC段圆心为O，最高点为C、A与C的高度差等于圆弧轨道的直径2R。小球从A点以初速度v0冲上轨道，能沿轨道运动恰好到达C点，下列说法正确的是( )

A. 小球从B到C的过程中，对轨道的压力逐渐增大
B. 小球从A到C的过程中，重力的功率始终保持不变
C. 小球初速度
D. 若小球初速度v0增大，小球有可能从B点脱离轨道
【答案】AD
【解析】
【详解】A．由题知，小球能沿轨道运动恰好到达C点，则小球在C点的速度为
vC = 0
则小球从C到B的过程中，有

联立有
FN= 3mgcsα－2mg
则从C到B的过程中α由0增大到θ，则csα逐渐减小，故FN逐渐减小，而小球从B到C的过程中，对轨道的压力逐渐增大，A正确；
B．由于A到B的过程中小球的速度逐渐减小，则A到B的过程中重力的功率为
P = －mgvsinθ
则A到B的过程中小球重力的功率始终减小，则B错误；
C．从A到C的过程中有
解得
C错误；
D．小球在B点恰好脱离轨道有
则
则若小球初速度v0增大，小球在B点的速度有可能为，故小球有可能从B点脱离轨道，D正确。
故选AD。
第II卷(非选择题)
三、实验题(本大题共2小题，共17.0分)
11. 用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律。重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带通过打点计时器，打出一系列的点，对纸带上点迹间的距离进行测量，可验证机械能守恒定律。已知当地重力加速度为g。

(1)为了减小实验误差，对体积和形状相同的重锤，实验时应选择的材质是 ______。
A．木质 B．钢质 C．泡沫 D．塑料
(2)除图1中所示的装置之外，还必须使用的器材是______。
A．直流电源、天平(含砝码)
B．直流电源、刻度尺
C．交流电源、天平(含砝码)
D．交流电源、刻度尺
(3)如图2所示，根据打出的纸带，选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E，通过测量并计算出点B距起始点O的距离为x0，B、C两点间的距离为x1，C、D两点间的距离为x2，若相邻两点的打点时间间隔为T，重锤质量为m，根据这些条件计算重锤从释放到打下C点时的重力势能减少量ΔEp=______，动能增加量ΔEk=______。
(4)某同学利用图2中纸带，先分别测量出从A点到B、C、D、E、F、G点的距离h(其中F、G点为E点后连续打出的点，图中未画出)，再计算打出B、C、D、E、F各点时重锤下落的速度v，绘制v2—h图像，如图3所示，并求得图线的斜率k。请说明如何根据图像验证重锤下落过程机械能是否守恒？______
(5)在一次测量中，某同学发现ΔEk略大于ΔEp，出现这一结果的原因可能是______。
A．存在空气阻力和摩擦力
B．接通电源前释放了纸带
【答案】 ①. B ②. D ③. mg(x0+x1) ④. ⑤. 在实验误差允许范围内，若k近似等于2g，则认为这一过程机械能守恒 ⑥. B
【解析】
【详解】(1)[1]验证机械能定律，为了减小实验误差，重锤在下落过程中受空气阻力应远小于重力，所以对体积和形状相同的重锤，应选择密度大的材质的重锤。
故选B。
(2)[2]该实验要用到打点计时器，而打点计时器使用的是交流电源，因此还需要交流电源，除此之外，还需要用刻度尺测量纸带上点迹之间的距离，因此还需要用到刻度尺，而该实验验证机械能守恒，根据机械能守恒定律有
或
等式两边的质量会约去，因此不需要测量质量，即不需要天平。
故选D。
(3)[3]从释放重锤到打下点C，重锤下落的距离为，由此可知从释放重锤到打下点C时重锤重力势能的减少量为
[4]打下点C时重锤的速度可根据平均速度来计算，对于做yunbiansu 直线运动的物体，其某段时间的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度，则可得
则打下C点时重锤动能的增加量为
(4)[5]若重锤下落过程中机械能守恒，则有
公式中表示打B点时重锤的速度，表示后打出的C、D、E、F各点时重锤的速度，则上式变式后可得
可以看出，只要根据图像计算出其斜率k在实验误差允许范围内近似等于2g，即可验证重锤下落过程中机械能守恒。
(5)[6]A．存在空气阻力和摩擦力，动能的增加量一定略小于势能的减小量，故A不符合题意；
B．接通电源前释放了纸带，重锤会因此获得一个初动能，从而导致最终的计算结果ΔEk略大于ΔEp，故B符合题意。
故选B。
12. 同学们在系统学习《电路及其应用》和《电能能量守恒定律》之后，突发奇想，设计一个实验就探究可以测量多个物理量。下面是某探究小组为测量一种新型材料制成的圆柱形电阻的电阻率、电源的电动势和内阻，进行了如下实验探究：
(1)该小组用螺旋测微器在测量电阻丝直径时，选择电阻丝的不同位置进行多次测量，取其平均阻值作为电阻丝的直径D。某次测量时螺旋测微器的示数如图(a)所示，则该合金丝直径的测量值d＝____________mm。再用游标卡尺测得其长度L。

(2)该小组用如图乙所示的电路测量该圆柱形电阻Rx的阻值。图中电流表量程为0.6A、内阻为1.0Ω，定值电阻R0的阻值为20.0Ω，电阻箱R的最大阻值为999.9Ω。
第一次探究：将S2置于位置1，闭合S1，多次改变电阻箱R的阻值，记下电流表的对应读数I。根据实验数据，在图丙中绘制出图像。该小组根据图乙的电路和图丙的图像，求得电源电动势E=______V，内阻r=_____Ω。(结果均保留2位有效数字)
第二次探究：将S2置于位置2，此时电流表读数为0.300A。根据图丙中的图像可得Rx=_____Ω(结果保留2位有效数字)。最后可由表达式ρ=______得到该材料的电阻率(用D、L、Rx表示)。
(3)持续使用后，电源电动势降低、内阻变大。若该小组再次将此圆柱形电阻连入此装置，测得电路的电流，仍根据原来描绘的图丙的图像得到该电阻的测量值会_____(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【答案】 ①. 0.770 ②. 12 ③. 3.0 ④. 16 ⑤. ⑥. 偏大
【解析】
【详解】(1)[1]该电阻丝直径的测量值
(2)[2][3]由电路可知，当将置于位置1，闭合时
即
由图像可知
，
解得
，
[4]再将置于位置2，此时电流表读数为0.300A，则
解得
[5]根据
解得
(3)[6]根据表达式
因电源电动势变小，内阻变大，则当安培表由相同读数时，得到的的值偏小，但用原来的R当做测量值，所以结果偏大。
四、计算题(本大题共3小题，共43.0分)
13. 如图所示是某游戏轨道示意图，轨道由与水平面夹角为37°的倾斜粗糙直轨道AB，光滑圆弧轨道BCD组成，两轨道在B点相切，O为圆弧轨道的圆心，C点为圆弧轨道的最低点。游戏时，操作者将滑块(可视为质点)由轨道左侧某位置E水平抛出，使滑块无碰撞由D进入圆弧轨道后，再由B点冲上AB，上升高度较高者获胜。已知圆弧轨道半径R=0.5 m，OD、OB与OC的夹角分别为和，滑块质量m=0.5kg，滑块和AB轨道间的动摩擦因数μ=0.5，忽略空气阻力，重力加速度g取10m/s2，sin=0.6，cs=0.8，求：
(1)若某次操作者水平抛出滑块的位置E与D点的高度差h1=0.8m时，滑块恰好满求要求。求滑块到达D点的速度；
(2)满足(1)条件时，求滑块经过C点时对圆弧轨道的压力FN；
(3)试找到滑块水平抛出的位置E到D点的水平距离x与滑块由B点冲出后最后到达的位置与B点的距离L应满足的函数关系。
【答案】(1)(2)(3)
【解析】
【详解】(1)对滑块，对E到D，由平抛运动可得：
滑块到达D点的速度大小为
(2)由E到C，动能定理可得：
得：
在C点，由牛顿第二定律可得：
解得：
由牛顿第三定律，滑块在C点对圆弧轨道的作用力，方向竖直向下
(3)E到D，由平抛运动可得：
得：
由D到A，动能定理可得：
得
14. 如图甲所示，两平行金属板A、B与x轴垂直放置，接在电压U0=400V的稳压电源上，A板过原点，在B板上中间处有一长度l0=2cm的水平狭缝。B板右侧水平放置边长为l=8cm的两正方形平行金属板C、D，两板间距d=4cm，距板右端处垂直x轴有一荧光屏。在z轴上有一足够长离子源，可以连续释放初速度为零的正离子，已知离子源、B上的狭缝和C、D中间线在同一水平面内。C、D不加电压时，荧光屏上会出现一条长2cm的水平亮线，离子的比荷均为，不计离子的重力。
(1)求离子穿过B板狭缝时的速度大小；
(2)在C、D两极板间接上电压UDC=120V，可在两板间形成匀强电场，求离子打在荧光屏上的偏转位移；
(3)在C、D两极板间接上如图乙所示的电压(离子通过电场时间内电场可视为匀强电场)，若C、D两板间的距离d可调，求离子打在荧光屏上区域面积的最大值。
【答案】(1)；(2)；(3)
【解析】
【详解】(1)正离子在AB间加速时，由动能定理得
得
(2)正离子在CD间发生偏转时，由牛顿第二定律，电场力提供加速度，即
得加速度为
正离子通过板间时间为
得离子在板间偏转距离为
得
由于
离子可以通过偏转电场，由几何关系得
得离子打在荧光屏上的偏转位移为
(3)由于C、D两板间的距离d可调，当离子恰好能从板的边界射出，最终达到荧光屏上的位移也最大，此时偏转竖直方向速度
得最大为
此时速度偏转角和水平方向的夹角正切值为
由偏转距离
得
代入数据得
荧光屏上的偏转位移为
最大面积为
15. 如图甲所示，平台ON上有一轻质弹簧，其左端固定于竖直挡板上，右端与质量、可看作质点的物块A相接触(不粘连)，OP段粗糙且长度等于弹簧原长。PN段光滑，上面有静止的小滑块B、C，，，滑块B、C之间有一段轻弹簧刚好处于原长，B与轻弹簧连接，滑块C未连接弹簧，两滑块离N点足够远。物块A开始静止于P点，现对物块施加一个水平向左的外力F，大小随位移x变化关系如图乙所示。物块A向左运动x=0.40m后撤去外力F，此后物块A向右运动到离开P点时的速度为v0=4m/s，A与B碰撞后粘合在一起，碰撞时间极短。滑块C脱离弹簧后滑上倾角θ=37°的传送带，并刚好到达传送带顶端。已知滑块C与传送带之间的动摩擦因数μ=0.50，水平面MN右端N处与倾斜传送带理想连接，传送带以恒定速度v=1m/s顺时针转动，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8。 求：
(1)物块A与物块B碰撞前克服摩擦力做功为多少；
(2)滑块C 刚滑上传送带时的速度；
(3)物块C 滑上传送带到达顶端的过程中，滑块C与传送带之间摩擦产生的热量。
【答案】(1)2J；(2)1.6m/s；(3)0.536J
【解析】
【详解】(1)根据图像可以求外力F做功为
物块A从开始运动M点的过程中
解得
(2)A与B碰撞，根据动量守恒定律得
解得
v1= 1m/s
AB碰撞后，到弹簧恢复原长时
解得
(3)C在传送带上减速至传送带共速过程中
解得
则
C与传送带之间的相对位移是
解得
C与传送带共速后，继续减速滑到顶端
解得
C与传送带之间的相对位移是
解得
则
摩擦产生的总热量为