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河南省漯河市2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题（Word版附解析）
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这是一份河南省漯河市2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题（Word版附解析），共31页。试卷主要包含了本试卷分选择题和非选择题两部分等内容，欢迎下载使用。
时间75分钟 满分100分
考生注意：
1．本试卷分选择题和非选择题两部分。
2．答题前，考生必须将自己的姓名、考生号填写在答题卷、答题卡上。
3．答案答在答题卡上，答在试题卷上无效。
一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中第1—7题中只有一项符合题目要求，每小题4分，第8—10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
1. 人工转变是用天然或人工加速粒子轰击原子核，产生新原子核的过程。约里奥·居里夫妇用粒子轰击发现了放射性同位素和X，自发衰变成Y和正电子。下列说法正确的是（ ）
A. X是
B. Y有14个中子
C. 在人工转变中质量数守恒，但电荷数不守恒
D. 人类一直生活在各类放射性环境中，任意剂量的射线都不会危及健康
2. 如图所示，在倾角为30°的光滑固定斜面上，用两根等长的细线将两个质量均为kg的小球A、B（均看做质点）系在点，两个小球之间连着一根劲度系数为50N/m的轻弹簧，两球静止时两根细线之间的夹角为60°，，则（ ）
A. 系在小球上细线的拉力为N
B. 斜面对小球的支持力为15N
C. 弹簧的形变量为0.2m
D. 若将弹簧撤去，则撤去瞬间小球的加速度大小为
3. 如图为某同学自制的简易无线充电装置给充电限制电压为4.4V的手机充电，装置由一个电磁炉（发射线圈）、一个接收线圈、一个二极管、一个车载充电器构成，发射线圈、接收线圈匝数比为，若电磁炉两端所加电压为，不考虑充电过程中的各种能量损失。则下列说法正确的是（ ）
A. 接收线圈两端电压的有效值约为6.2VB. 通过车载充电器的电流为交流电
C. 发射线圈、接收线圈匝数比为D. 接收线圈1s内电流方向变化50次
4. 风洞是测试飞机性能、研究流体力学的一种必不可少的重要设施，我国的风洞技术处于世界领先地位。如图所示，某次风洞实验中，使风力大小恒定，方向水平，一质量为m的小球先后经过a、b两点，其中在a点的速度大小为v，方向与a、b连线成角；在b点的速度大小也为v，方向与a、b连线成角。已知a、b连线长为d，与水平方向的夹角为45°，小球的重力忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A. 从a运动到b点所用的时间为
B. 小球的最小速度为0
C. 风力大小为
D. 若改用质量为2m的小球，同样从a点以相同速度抛出，其仍能经过b点
5. 电影中的太空电梯非常吸引人。现假设已经建成了如图所示的太空电梯，其通过超级缆绳将地球赤道上的固定基地、同步空间站和配重空间站连接在一起，它们随地球同步旋转。图中配重空间站比同步空间站更高，P是缆绳上的一个平台。则下列说法正确的是（ ）
A. 太空电梯上各点线速度的平方与该点离地球球心的距离成反比
B. 宇航员在配重空间站时处于完全失重状态
C. 若从P平台向外自由释放一个小物块，则小物块会一边朝P点转动的方向向前运动一边落向地球
D. 若两空间站之间缆绳断裂，配重空间站将绕地球做椭圆运动，且断裂处为椭圆的远地点
6. 如图所示，在倾角为的光滑斜面的底端有一个固定的挡板，劲度系数为的轻质弹簧的两端分别栓接在固定挡板和质量为的小物体B上，质量为带电量为的小物体A和B靠在一起处于静止状态。已知弹簧的弹性势能为，其中为弹簧的形变量，不计空气阻力（重力加速度为g）。现施加沿斜面向上场强大小为的匀强电场（未画出），使小物体A向上运动，当小物体A、B恰好分离时，小物体B的动能为（ ）
A. B. C. D.
7. 如图所示，边长为2a的正方体玻璃砖，底面中心有一单色点光源O，从外面看玻璃砖的上表面刚好全部被照亮，不考虑光的反射。从外面看玻璃砖四个侧面被照亮的总面积为（ ）
A. B. C. D.
8. 如图所示为一列沿轴传播的简谐横波在某时刻的波形图，振幅为，该时刻质点偏离平衡位置的位移均为，从该时刻开始计时，质点比质点滞后回到平衡位置。下列说法正确的是（ ）
A. 质点沿轴负方向移动
B. 该波的传播速度大小为
C. 质点在平衡位置时，质点的位移一定为
D. 质点在轴方向上的最大距离为
9. 如图所示，直线、分别是电源与电源的路端电压随输出电流变化的图线，曲线是一个小灯泡的图线。曲线与直线、相交点的坐标分别为、。如果把该小灯泡分别与电源电源单独连接，则下列说法正确的是（ ）
A. 电源与电源的内阻之比是
B. 电源与电源的电动势之比是
C. 在这两种连接状态下，小灯泡电阻之比是
D. 在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是
10. 磁悬浮电梯是基于电磁学原理使电梯的轿厢悬停及上下运动的，如图甲所示，它主要由磁场和含有导线框的轿厢组成。其原理为：竖直面上相距为的两根绝缘平行直导轨，置于等距离分布的方向相反的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面，磁感应强度大小均为，每个磁场分布区间的长度都是，相间排列，如图乙所示。当这些磁场在竖直方向匀速平动时，跨在两导轨间的宽为、长为、总电阻为的导线框（固定在轿厢上）将受到安培力。当磁场平动速度为时，轿厢悬停；当磁场平动速度为时，轿厢最终竖直向上做匀速运动。重力加速度为，下列说法中正确的是（ ）
A. 速度和的方向都是竖直向上
B. 速度的方向竖直向上，速度的方向竖直向下
C. 导线框和电梯轿厢的总质量为
D. 轿厢匀速上升的过程中，外界每秒钟提供给轿厢系统的总能量为
二、实验题（11题10分，12题8分，每空2分，共18分）
11. 某小组设计了测量盐水电阻率的实验，所用器材有：
电源（电动势为，内阻不计）；电压表（量程为，内阻很大）；定值电阻（阻值为；滑动变阻器（最大阻值为，额定电流为；滑动变阻器（最大阻值为，额定电流为；单刀单掷开关和单刀双掷开关；侧壁带有刻度线的圆柱体玻璃管，两个与玻璃管密封完好的电极，导线若干。
（1）根据如图甲所示电路图连接实物，其中玻璃管内封闭的盐水电阻约为几欧，滑动变阻器应选择______（填“”或“”），闭合开关之前，滑动变阻器的滑片应置于______（填“”或“”）端。
（2）①用游标卡尺测出圆柱体容器的内直径，读数如图乙所示，则______，由玻璃管侧壁的刻度尺测出溶液的高度。
②闭合开关，开关接2端，调节滑动变阻器，使电压表的读数为，然后将开关接1端，再次记录电压表的读数为，则电阻两端的电压为______。
③断开开关。
（3）根据测量的数据，计算得待测盐水的电阻率为______。（结果保留两位有效数字）
12. 某物理兴趣小组设计了如图甲所示实验装置。在足够大的水平平台上的A点设置一个光电门。其右侧可看作光滑，左侧为粗糙水平面。当地重力加速度大小为g。采用的实验步骤如下：
A.在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片
B.用天平分别测出小滑块a（含挡光片）和小球b的质量、；
C.在a和b间用细线连接，中间夹一被压缩了的请短弹簧，静止放置在平台上；
D.细线烧断后，a、b瞬间被弹开，向相反方向运动；
E.记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间t；
F.小球b从平台边缘飞出后，落在水平地面的B点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度h及平台边缘铅垂线与B点之间的水平距离s；
G.改变弹簧压缩量，进行多次测量。
（1）用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则挡光片的宽度为_______mm。
（2）针对该时间装置和实验结果，同学们做了充分的讨论。讨论结果如下：
①该实验要验证“动量守恒定律”，则只需验证_______________________（用上述实验所涉及物理量的字母表示）；
②若该实验的目的是求弹簧的最大弹性势能，则弹簧的弹性势能为__________（用上述实验所涉及物理量的字母表示）；
③改变弹簧压缩量，用刻度尺测量出小滑块每次停止位置到光电门的距离xa，该实验小组得到与的关系图像如图所示，图线的斜率为k，则平台上A点左侧与滑块a之间的动摩擦因数大小为________（用上述实验数据字母表示）。
三、计算题（13题9分，14题12分，15题15分，共36分）
13. 如图所示，一个导热性能良好的汽缸开口向下用轻绳悬吊在天花板上，用厚度不计、面积为的密封良好的活塞封闭缸中的气体，活塞的质量为，活塞下面用轻绳吊着一个质量为的重物。稳定时活塞离缸底的距离为，离缸口的距离为，重物离地面的距离为，外界大气压恒为。环境温度为，忽略一切摩擦，重力加速度取，将环境温度缓慢提高到，求此时缸内气体的压强？
14. 如图所示，有一个可视为质点的质量为m＝1 kg的小物块，从光滑平台上的A点以
v0＝2 m/s的初速度水平抛出，到达C点时，恰好沿C点的切线方向进入固定在水平地面上的光滑圆弧轨道，最后小物块滑上紧靠轨道末端D点的质量为M＝3 kg的长木板。已知木板上表面与圆弧轨道末端切线相平，木板下表面与水平地面之间光滑，小物块与长木板间的动摩擦因数μ＝0.3，圆弧轨道的半径为R＝0.4 m，C点和圆弧的圆心连线与竖直方向的夹角θ＝60°，不计空气阻力，g取10 m/s2。求：
（1）小物块到达C点时的速度大小；
（2）小物块刚要到达圆弧轨道末端D点时对轨道的压力；
（3）要使小物块不滑出长木板，长木板的长度L至少多大。
15. 空腔圆柱的截面圆如图所示，其圆心为O，半径为R，圆面上开有A、B、C、D四个小孔，，，，圆内存在垂直纸面向外的匀强磁场（未知），圆外OB和OC射线范围内存在垂直纸面向内的匀强磁场（未知）。紧靠A孔有两金属板M，N，两板间加上交变电压，其中已知，质量为m，电荷量为q的正电粒子持续由M板静止释放，经电场加速的粒子从A孔沿半径方向进入空腔内部，发现在时刻释放的粒子恰好能从B孔射出磁场，并能经过D孔。已知粒子在电场中加速的时间忽略不计，粒子撞击圆面即被吸收，圆面始终不带电。
（1）求从B孔飞出的粒子的速度及截面圆内磁感应强度的大小；
（2）求粒子从A孔运动到D孔时间及比值；
（3）紧靠D孔有两金属板，，两板间加上沿半径方向交变电压，以板出口处点为原点建立直角坐标系，在y轴右侧区域内存在垂直纸面向内的匀强磁场，当时，从点进入磁场的速度最大的粒子恰好从点离开磁场。若要让从点进入磁场的速度最小的粒子也恰好击中点P，则的取值应为多少？
漯河市2023—2024学年下学期期末质量监测
高二物理
时间75分钟 满分100分
考生注意：
1．本试卷分选择题和非选择题两部分。
2．答题前，考生必须将自己的姓名、考生号填写在答题卷、答题卡上。
3．答案答在答题卡上，答在试题卷上无效。
一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中第1—7题中只有一项符合题目要求，每小题4分，第8—10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
1. 人工转变是用天然或人工加速的粒子轰击原子核，产生新原子核的过程。约里奥·居里夫妇用粒子轰击发现了放射性同位素和X，自发衰变成Y和正电子。下列说法正确的是（ ）
A. X是
B. Y有14个中子
C. 在人工转变中质量数守恒，但电荷数不守恒
D. 人类一直生活在各类放射性环境中，任意剂量的射线都不会危及健康
【答案】A
【解析】
【详解】A．根据题意写出核反应式
由此可知，X是，A正确；
B．根据题意写出核反应式
中子数为核子数减去质子数，即Y有16个中子，B错误；
C．人工转变过程，电荷数守恒，质量数守恒，C错误；
D．过量的接受射线辐射，会危及身体健康，D错误。
故选A。
2. 如图所示，在倾角为30°的光滑固定斜面上，用两根等长的细线将两个质量均为kg的小球A、B（均看做质点）系在点，两个小球之间连着一根劲度系数为50N/m的轻弹簧，两球静止时两根细线之间的夹角为60°，，则（ ）
A. 系在小球上细线的拉力为N
B. 斜面对小球的支持力为15N
C. 弹簧的形变量为0.2m
D. 若将弹簧撤去，则撤去瞬间小球的加速度大小为
【答案】B
【解析】
【详解】A．对整体进行受力分析，整体受到重力、支持力和两根细线的拉力，在沿斜面方向，根据共点力平衡，有
解得
A错误；
B．对小球B，在垂直于斜面方向，根据共点力平衡有
B正确；
C．对小球B，在平行于斜面方向，根据共点力平衡有
解得
根据胡克定律，可知弹簧的形变量为
C错误；
D．若将弹簧撤去，则撤去瞬间小球的加速度大小
D错误。
故选B。
3. 如图为某同学自制的简易无线充电装置给充电限制电压为4.4V的手机充电，装置由一个电磁炉（发射线圈）、一个接收线圈、一个二极管、一个车载充电器构成，发射线圈、接收线圈匝数比为，若电磁炉两端所加电压为，不考虑充电过程中的各种能量损失。则下列说法正确的是（ ）
A. 接收线圈两端电压的有效值约为6.2VB. 通过车载充电器的电流为交流电
C. 发射线圈、接收线圈匝数比为D. 接收线圈1s内电流方向变化50次
【答案】A
【解析】
【详解】A．设接收线圈两端电压的有效值约为，充电器两端电压有效值为，由题意可知
根据有效值的定义可得
解得
故A正确；
B．因为二极管单向导电，则通过车载充电器的电流方向一定，为直流电，故B错误；
C．由题意可知发射线圈电压有效值为
故发射线圈、接收线圈匝数比为
故C错误；
D．根据所加电压表达式可知，电流的频率
接收线圈1个周期内电流方向改变两次，故1s内电流方向变化100次，故D错误。
故选A。
4. 风洞是测试飞机性能、研究流体力学的一种必不可少的重要设施，我国的风洞技术处于世界领先地位。如图所示，某次风洞实验中，使风力大小恒定，方向水平，一质量为m的小球先后经过a、b两点，其中在a点的速度大小为v，方向与a、b连线成角；在b点的速度大小也为v，方向与a、b连线成角。已知a、b连线长为d，与水平方向的夹角为45°，小球的重力忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A. 从a运动到b点所用的时间为
B. 小球的最小速度为0
C. 风力大小为
D. 若改用质量为2m的小球，同样从a点以相同速度抛出，其仍能经过b点
【答案】C
【解析】
【详解】
A.如图所示，小球在a点和b点速度大小相等，与水平方向夹角相等，根据此特点可知，小球运动可看作斜上抛运动，由图可知合力方向垂直于a、b连线。因为，则
则运动时间为
A错误；
B．小球从a点到距离a、b连线最远的点做减速运动，然后做加速运动到b点，最小速度为
B错误；
C．设合力为F，由斜上抛运动规律知
代入得
解得
所以风力
C正确；
D.风力不变，重力变为原来的2倍，所以合力大小方向都发生改变，所以不能到达b点，D错误。
故选C。
5. 电影中的太空电梯非常吸引人。现假设已经建成了如图所示的太空电梯，其通过超级缆绳将地球赤道上的固定基地、同步空间站和配重空间站连接在一起，它们随地球同步旋转。图中配重空间站比同步空间站更高，P是缆绳上的一个平台。则下列说法正确的是（ ）
A. 太空电梯上各点线速度的平方与该点离地球球心的距离成反比
B. 宇航员在配重空间站时处于完全失重状态
C. 若从P平台向外自由释放一个小物块，则小物块会一边朝P点转动的方向向前运动一边落向地球
D. 若两空间站之间缆绳断裂，配重空间站将绕地球做椭圆运动，且断裂处为椭圆的远地点
【答案】C
【解析】
【详解】A．太空电梯上各点具有相同的角速度，根据
可知，太空电梯上各点线速度与该点离地球球心的距离成正比，故A错误；
B．配重空间站轨道半径大于同步轨道，由知其线速度和向心加速度均大于同步卫星；而由
知同步卫星的加速度大于配重空间站所在轨道的正常运行卫星的加速度，所以配重空间站内的宇航员的加速度大于同轨道卫星的运行加速度，所以不是处于完全失重状态，故B错误；
C．若从P平台向外自由释放一个小物块，则小物块会一边朝P点转动的方向向前运动一边落向地球，做近心运动，故C正确；
D．若两空间站之间缆绳断裂，配重空间站将绕地球做椭圆运动，其断裂处为椭圆的近地点，因为在近地点线速度较大，半径较小，需要的向心力更大，故D错误。
故选AC。
6. 如图所示，在倾角为的光滑斜面的底端有一个固定的挡板，劲度系数为的轻质弹簧的两端分别栓接在固定挡板和质量为的小物体B上，质量为带电量为的小物体A和B靠在一起处于静止状态。已知弹簧的弹性势能为，其中为弹簧的形变量，不计空气阻力（重力加速度为g）。现施加沿斜面向上场强大小为的匀强电场（未画出），使小物体A向上运动，当小物体A、B恰好分离时，小物体B的动能为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】小物体A和B靠在一起处于静止状态，根据平衡条件有
A、B刚刚分离时，加速度相等，A、B之间弹力为0，则有
，
加电场至A、B刚刚分离过程
B的动能
解得
故选B。
7. 如图所示，边长为2a的正方体玻璃砖，底面中心有一单色点光源O，从外面看玻璃砖的上表面刚好全部被照亮，不考虑光的反射。从外面看玻璃砖四个侧面被照亮的总面积为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】由几何关系可知底面对角线为
玻璃砖的上表面刚好全部被照亮，设临界角为C，由几何关系可得
点光源O在侧面的出射情况为一个半圆，设其半径为r，则有
联立，解得
从外面看玻璃砖四个侧面被照亮的总面积为
故选D。
8. 如图所示为一列沿轴传播的简谐横波在某时刻的波形图，振幅为，该时刻质点偏离平衡位置的位移均为，从该时刻开始计时，质点比质点滞后回到平衡位置。下列说法正确的是（ ）
A. 质点沿轴负方向移动
B. 该波的传播速度大小为
C. 质点在平衡位置时，质点的位移一定为
D. 质点在轴方向上的最大距离为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．质点P只在平衡位置附近上下振动，不随波迁移，故A错误；
B．质点P比质点Q滞后0.4s回到平衡位置，说明图示时刻P质点的运动方向向上，Q质点的运动方向向下，则波的传播方向沿x轴负方向，设P、Q质点平衡位置坐标分别为、，根据三角函数知识可得
，
解得
，
由题意可知波从传播到所用时间为，所以该波的传播速度大小为
故B正确；
C．由题图可得，该波的波长，波沿x轴负方向传播，当质点P在平衡位置时，若运动方向向上，根据三角函数知识可知，此时波形方程为
若运动方向向下，则波形方程为
代入可得
，
则质点Q的位移可能为，也可能为，故C错误；
D．根据对称性可知，当质点P、Q的位置关于坐标中心对称时，二者在y轴方向上的距离最大，根据三角函数关系可知，此时P、Q的位移大小均为
所以二者在y轴方向上的最大距离为
故D正确。
故选BD。
9. 如图所示，直线、分别是电源与电源的路端电压随输出电流变化的图线，曲线是一个小灯泡的图线。曲线与直线、相交点的坐标分别为、。如果把该小灯泡分别与电源电源单独连接，则下列说法正确的是（ ）
A. 电源与电源的内阻之比是
B. 电源与电源的电动势之比是
C. 在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是
D. 在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．由闭合电路欧姆定律可知，在电源的图像中，图像的纵轴截距表示电动势、斜率的绝对值表示电源的内电阻，可知电源1、电源2的电动势与内阻分别为
，
，
则电源1、电源2的电动势与内阻之比分别为
，
故A错误、B正确；
CD．灯泡伏安特性曲线与电源的伏安特性曲线的交点即为灯泡与这电源连接时的工作状态，则连接电源1时有
，
连接电源2时有
，
则在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比与消耗的功率之比分别为
故C正确、D错误。
故选BC。
10. 磁悬浮电梯是基于电磁学原理使电梯的轿厢悬停及上下运动的，如图甲所示，它主要由磁场和含有导线框的轿厢组成。其原理为：竖直面上相距为的两根绝缘平行直导轨，置于等距离分布的方向相反的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面，磁感应强度大小均为，每个磁场分布区间的长度都是，相间排列，如图乙所示。当这些磁场在竖直方向匀速平动时，跨在两导轨间的宽为、长为、总电阻为的导线框（固定在轿厢上）将受到安培力。当磁场平动速度为时，轿厢悬停；当磁场平动速度为时，轿厢最终竖直向上做匀速运动。重力加速度为，下列说法中正确的是（ ）
A. 速度和的方向都是竖直向上
B. 速度的方向竖直向上，速度的方向竖直向下
C. 导线框和电梯轿厢的总质量为
D. 轿厢匀速上升的过程中，外界每秒钟提供给轿厢系统的总能量为
【答案】ACD
【解析】
【详解】AB．依题意，轿厢悬停或者竖直向上做匀速运动时，均需要竖直向上的安培力，由楞次定律的“阻碍作用”可知，磁场相对轿厢的运动方向均为竖直向上，即速度和的方向都是竖直向上。故A正确；B错误；
C．轿厢悬停时，导线框中的电流大小为
又
联立，解得
故C正确；
D．当磁场平动速度为时，线框向上运动，当其加速度为零时，达到最大速度，有
又
联立，解得
电梯向上匀速运动时，外界每秒钟提供给轿厢系统的总能量等于线框的焦耳热与重力势能增加量之和，即
故D正确。
故选ACD。
二、实验题（11题10分，12题8分，每空2分，共18分）
11. 某小组设计了测量盐水电阻率的实验，所用器材有：
电源（电动势为，内阻不计）；电压表（量程为，内阻很大）；定值电阻（阻值为；滑动变阻器（最大阻值为，额定电流为；滑动变阻器（最大阻值为，额定电流为；单刀单掷开关和单刀双掷开关；侧壁带有刻度线的圆柱体玻璃管，两个与玻璃管密封完好的电极，导线若干。
（1）根据如图甲所示电路图连接实物，其中玻璃管内封闭的盐水电阻约为几欧，滑动变阻器应选择______（填“”或“”），闭合开关之前，滑动变阻器的滑片应置于______（填“”或“”）端。
（2）①用游标卡尺测出圆柱体容器的内直径，读数如图乙所示，则______，由玻璃管侧壁的刻度尺测出溶液的高度。
②闭合开关，开关接2端，调节滑动变阻器，使电压表的读数为，然后将开关接1端，再次记录电压表的读数为，则电阻两端的电压为______。
③断开开关。
（3）根据测量的数据，计算得待测盐水的电阻率为______。（结果保留两位有效数字）
【答案】（1） ①. ②. b
（2） ①. 5.020 ②. 4.8
（3）0.12
【解析】
【小问1详解】
[1]由于玻璃管内封闭的盐水电阻约为几欧，为方便实验操作，使得测量数据的连续性强，滑动变阻器R应选择总阻值与待测电阻差不多的，即滑动变阻器应选择。
[2]为确保安全，闭合开关之前，滑动变阻器R的滑片应置于b端，使接入电阻最大。
【小问2详解】
[1]根据游标卡尺的读数规律，该读数为
[2]根据题图甲可知，开关接2端时，电压表测量的是定值电阻与盐水的总电压，接1端时电压表测量的是盐水两端的电压，则电阻两端的电压为
【小问3详解】
（3）根据欧姆定律
得盐水的电阻
根据电阻定律
解得待测盐水的电阻率
12. 某物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验装置。在足够大的水平平台上的A点设置一个光电门。其右侧可看作光滑，左侧为粗糙水平面。当地重力加速度大小为g。采用的实验步骤如下：
A.在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片
B.用天平分别测出小滑块a（含挡光片）和小球b的质量、；
C.在a和b间用细线连接，中间夹一被压缩了的请短弹簧，静止放置在平台上；
D.细线烧断后，a、b瞬间被弹开，向相反方向运动；
E.记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间t；
F.小球b从平台边缘飞出后，落在水平地面的B点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度h及平台边缘铅垂线与B点之间的水平距离s；
G.改变弹簧压缩量，进行多次测量。
（1）用螺旋测微器测量挡光片宽度，如图乙所示，则挡光片的宽度为_______mm。
（2）针对该时间装置和实验结果，同学们做了充分的讨论。讨论结果如下：
①该实验要验证“动量守恒定律”，则只需验证_______________________（用上述实验所涉及物理量的字母表示）；
②若该实验的目的是求弹簧的最大弹性势能，则弹簧的弹性势能为__________（用上述实验所涉及物理量的字母表示）；
③改变弹簧压缩量，用刻度尺测量出小滑块每次停止位置到光电门的距离xa，该实验小组得到与的关系图像如图所示，图线的斜率为k，则平台上A点左侧与滑块a之间的动摩擦因数大小为________（用上述实验数据字母表示）。
【答案】 ①. 2.550##2.551##2.549 ②. ③. ④.
【解析】
【详解】（1）[1]螺旋测微器的读数即挡光片的宽度
（2）①[2]应该验证
而a球通过光电门可求
而b球离开平台后做平抛运动，根据
整理可得
因此动量守恒定律的表达式为
②[3]弹性势能大小为
代入数据整理得
③[4]根据动能定理可得
而
联立整理得
由题可得
可得动摩擦因数
三、计算题（13题9分，14题12分，15题15分，共36分）
13. 如图所示，一个导热性能良好的汽缸开口向下用轻绳悬吊在天花板上，用厚度不计、面积为的密封良好的活塞封闭缸中的气体，活塞的质量为，活塞下面用轻绳吊着一个质量为的重物。稳定时活塞离缸底的距离为，离缸口的距离为，重物离地面的距离为，外界大气压恒为。环境温度为，忽略一切摩擦，重力加速度取，将环境温度缓慢提高到，求此时缸内气体的压强？
【答案】
【解析】
【详解】从开始加热到物体刚好接触地面，气体做等压变化，根据盖吕萨克定律有
其中
，，
解得
由于物块落地后绳上拉力不会立即变零，根据
可知绳子拉力减为零之前，体积不变气体压强变大，当绳子拉力为零时，解得
设气体温度升到时，压强为，根据理想气体状态方程可知
根据平衡条件有
解得
由于
，
解得
由于
所以温度为时气体压强为。
14. 如图所示，有一个可视为质点质量为m＝1 kg的小物块，从光滑平台上的A点以
v0＝2 m/s的初速度水平抛出，到达C点时，恰好沿C点的切线方向进入固定在水平地面上的光滑圆弧轨道，最后小物块滑上紧靠轨道末端D点的质量为M＝3 kg的长木板。已知木板上表面与圆弧轨道末端切线相平，木板下表面与水平地面之间光滑，小物块与长木板间的动摩擦因数μ＝0.3，圆弧轨道的半径为R＝0.4 m，C点和圆弧的圆心连线与竖直方向的夹角θ＝60°，不计空气阻力，g取10 m/s2。求：
（1）小物块到达C点时的速度大小；
（2）小物块刚要到达圆弧轨道末端D点时对轨道压力；
（3）要使小物块不滑出长木板，长木板的长度L至少多大。
【答案】（1）4 m/s；（2）60 N，方向竖直向下；（3）2.5 m
【解析】
【详解】（1）小物块到达C点时的速度方向与水平方向的夹角为60°，则
（2）小物块由C到D的过程中，由动能定理得
代入数据解得
小物块在D点时由牛顿第二定律得
代入数据解得
由牛顿第三定律得
方向竖直向下。
（3）若小物块始终在长木板上，当达到共同速度时速度大小为v，小物块在长木板上滑行的过程中，由动量守恒定律得
解得
对物块和长木板组成的系统，由功能关系得
解得
L＝2.5 m
15. 空腔圆柱的截面圆如图所示，其圆心为O，半径为R，圆面上开有A、B、C、D四个小孔，，，，圆内存在垂直纸面向外的匀强磁场（未知），圆外OB和OC射线范围内存在垂直纸面向内的匀强磁场（未知）。紧靠A孔有两金属板M，N，两板间加上交变电压，其中已知，质量为m，电荷量为q的正电粒子持续由M板静止释放，经电场加速的粒子从A孔沿半径方向进入空腔内部，发现在时刻释放的粒子恰好能从B孔射出磁场，并能经过D孔。已知粒子在电场中加速的时间忽略不计，粒子撞击圆面即被吸收，圆面始终不带电。
（1）求从B孔飞出的粒子的速度及截面圆内磁感应强度的大小；
（2）求粒子从A孔运动到D孔的时间及比值；
（3）紧靠D孔有两金属板，，两板间加上沿半径方向的交变电压，以板出口处点为原点建立直角坐标系，在y轴右侧区域内存在垂直纸面向内的匀强磁场，当时，从点进入磁场的速度最大的粒子恰好从点离开磁场。若要让从点进入磁场的速度最小的粒子也恰好击中点P，则的取值应为多少？
【答案】（1），；（2），；（3）
【解析】
【详解】（1）时刻的电压为
电场中加速
得
由几何关系得：从A到B的过程中的轨迹半径为R，由
联立解得
（2）由（1）得，速度为的粒子才能经过B孔，进而经过C孔和D孔由几何关系得：从B孔到C孔的轨迹的圆心角为，半径为
从C孔到D孔的轨迹的圆心角为，半径为R，则
代入得
由
代入得
（3）在时刻和时刻进入A孔粒子能经过B孔，则粒子经过D孔时的时刻为和时刻，设时刻经过板后的速度为，则
设时刻经过板后的速度为，则
得
由题意得最大圆半径
则最小圆半径
圆轨迹方程为
设粒子自点离开轨迹圆沿切线飞出，由几何关系的
同时满足
联立得
时间75分钟 满分100分
考生注意：
1．本试卷分选择题和非选择题两部分。
2．答题前，考生必须将自己的姓名、考生号填写在答题卷、答题卡上。
3．答案答在答题卡上，答在试题卷上无效。
一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中第1—7题中只有一项符合题目要求，每小题4分，第8—10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
1. 人工转变是用天然或人工加速粒子轰击原子核，产生新原子核的过程。约里奥·居里夫妇用粒子轰击发现了放射性同位素和X，自发衰变成Y和正电子。下列说法正确的是（ ）
A. X是
B. Y有14个中子
C. 在人工转变中质量数守恒，但电荷数不守恒
D. 人类一直生活在各类放射性环境中，任意剂量的射线都不会危及健康
2. 如图所示，在倾角为30°的光滑固定斜面上，用两根等长的细线将两个质量均为kg的小球A、B（均看做质点）系在点，两个小球之间连着一根劲度系数为50N/m的轻弹簧，两球静止时两根细线之间的夹角为60°，，则（ ）
A. 系在小球上细线的拉力为N
B. 斜面对小球的支持力为15N
C. 弹簧的形变量为0.2m
D. 若将弹簧撤去，则撤去瞬间小球的加速度大小为
3. 如图为某同学自制的简易无线充电装置给充电限制电压为4.4V的手机充电，装置由一个电磁炉（发射线圈）、一个接收线圈、一个二极管、一个车载充电器构成，发射线圈、接收线圈匝数比为，若电磁炉两端所加电压为，不考虑充电过程中的各种能量损失。则下列说法正确的是（ ）
A. 接收线圈两端电压的有效值约为6.2VB. 通过车载充电器的电流为交流电
C. 发射线圈、接收线圈匝数比为D. 接收线圈1s内电流方向变化50次
4. 风洞是测试飞机性能、研究流体力学的一种必不可少的重要设施，我国的风洞技术处于世界领先地位。如图所示，某次风洞实验中，使风力大小恒定，方向水平，一质量为m的小球先后经过a、b两点，其中在a点的速度大小为v，方向与a、b连线成角；在b点的速度大小也为v，方向与a、b连线成角。已知a、b连线长为d，与水平方向的夹角为45°，小球的重力忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A. 从a运动到b点所用的时间为
B. 小球的最小速度为0
C. 风力大小为
D. 若改用质量为2m的小球，同样从a点以相同速度抛出，其仍能经过b点
5. 电影中的太空电梯非常吸引人。现假设已经建成了如图所示的太空电梯，其通过超级缆绳将地球赤道上的固定基地、同步空间站和配重空间站连接在一起，它们随地球同步旋转。图中配重空间站比同步空间站更高，P是缆绳上的一个平台。则下列说法正确的是（ ）
A. 太空电梯上各点线速度的平方与该点离地球球心的距离成反比
B. 宇航员在配重空间站时处于完全失重状态
C. 若从P平台向外自由释放一个小物块，则小物块会一边朝P点转动的方向向前运动一边落向地球
D. 若两空间站之间缆绳断裂，配重空间站将绕地球做椭圆运动，且断裂处为椭圆的远地点
6. 如图所示，在倾角为的光滑斜面的底端有一个固定的挡板，劲度系数为的轻质弹簧的两端分别栓接在固定挡板和质量为的小物体B上，质量为带电量为的小物体A和B靠在一起处于静止状态。已知弹簧的弹性势能为，其中为弹簧的形变量，不计空气阻力（重力加速度为g）。现施加沿斜面向上场强大小为的匀强电场（未画出），使小物体A向上运动，当小物体A、B恰好分离时，小物体B的动能为（ ）
A. B. C. D.
7. 如图所示，边长为2a的正方体玻璃砖，底面中心有一单色点光源O，从外面看玻璃砖的上表面刚好全部被照亮，不考虑光的反射。从外面看玻璃砖四个侧面被照亮的总面积为（ ）
A. B. C. D.
8. 如图所示为一列沿轴传播的简谐横波在某时刻的波形图，振幅为，该时刻质点偏离平衡位置的位移均为，从该时刻开始计时，质点比质点滞后回到平衡位置。下列说法正确的是（ ）
A. 质点沿轴负方向移动
B. 该波的传播速度大小为
C. 质点在平衡位置时，质点的位移一定为
D. 质点在轴方向上的最大距离为
9. 如图所示，直线、分别是电源与电源的路端电压随输出电流变化的图线，曲线是一个小灯泡的图线。曲线与直线、相交点的坐标分别为、。如果把该小灯泡分别与电源电源单独连接，则下列说法正确的是（ ）
A. 电源与电源的内阻之比是
B. 电源与电源的电动势之比是
C. 在这两种连接状态下，小灯泡电阻之比是
D. 在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是
10. 磁悬浮电梯是基于电磁学原理使电梯的轿厢悬停及上下运动的，如图甲所示，它主要由磁场和含有导线框的轿厢组成。其原理为：竖直面上相距为的两根绝缘平行直导轨，置于等距离分布的方向相反的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面，磁感应强度大小均为，每个磁场分布区间的长度都是，相间排列，如图乙所示。当这些磁场在竖直方向匀速平动时，跨在两导轨间的宽为、长为、总电阻为的导线框（固定在轿厢上）将受到安培力。当磁场平动速度为时，轿厢悬停；当磁场平动速度为时，轿厢最终竖直向上做匀速运动。重力加速度为，下列说法中正确的是（ ）
A. 速度和的方向都是竖直向上
B. 速度的方向竖直向上，速度的方向竖直向下
C. 导线框和电梯轿厢的总质量为
D. 轿厢匀速上升的过程中，外界每秒钟提供给轿厢系统的总能量为
二、实验题（11题10分，12题8分，每空2分，共18分）
11. 某小组设计了测量盐水电阻率的实验，所用器材有：
电源（电动势为，内阻不计）；电压表（量程为，内阻很大）；定值电阻（阻值为；滑动变阻器（最大阻值为，额定电流为；滑动变阻器（最大阻值为，额定电流为；单刀单掷开关和单刀双掷开关；侧壁带有刻度线的圆柱体玻璃管，两个与玻璃管密封完好的电极，导线若干。
（1）根据如图甲所示电路图连接实物，其中玻璃管内封闭的盐水电阻约为几欧，滑动变阻器应选择______（填“”或“”），闭合开关之前，滑动变阻器的滑片应置于______（填“”或“”）端。
（2）①用游标卡尺测出圆柱体容器的内直径，读数如图乙所示，则______，由玻璃管侧壁的刻度尺测出溶液的高度。
②闭合开关，开关接2端，调节滑动变阻器，使电压表的读数为，然后将开关接1端，再次记录电压表的读数为，则电阻两端的电压为______。
③断开开关。
（3）根据测量的数据，计算得待测盐水的电阻率为______。（结果保留两位有效数字）
12. 某物理兴趣小组设计了如图甲所示实验装置。在足够大的水平平台上的A点设置一个光电门。其右侧可看作光滑，左侧为粗糙水平面。当地重力加速度大小为g。采用的实验步骤如下：
A.在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片
B.用天平分别测出小滑块a（含挡光片）和小球b的质量、；
C.在a和b间用细线连接，中间夹一被压缩了的请短弹簧，静止放置在平台上；
D.细线烧断后，a、b瞬间被弹开，向相反方向运动；
E.记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间t；
F.小球b从平台边缘飞出后，落在水平地面的B点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度h及平台边缘铅垂线与B点之间的水平距离s；
G.改变弹簧压缩量，进行多次测量。
（1）用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则挡光片的宽度为_______mm。
（2）针对该时间装置和实验结果，同学们做了充分的讨论。讨论结果如下：
①该实验要验证“动量守恒定律”，则只需验证_______________________（用上述实验所涉及物理量的字母表示）；
②若该实验的目的是求弹簧的最大弹性势能，则弹簧的弹性势能为__________（用上述实验所涉及物理量的字母表示）；
③改变弹簧压缩量，用刻度尺测量出小滑块每次停止位置到光电门的距离xa，该实验小组得到与的关系图像如图所示，图线的斜率为k，则平台上A点左侧与滑块a之间的动摩擦因数大小为________（用上述实验数据字母表示）。
三、计算题（13题9分，14题12分，15题15分，共36分）
13. 如图所示，一个导热性能良好的汽缸开口向下用轻绳悬吊在天花板上，用厚度不计、面积为的密封良好的活塞封闭缸中的气体，活塞的质量为，活塞下面用轻绳吊着一个质量为的重物。稳定时活塞离缸底的距离为，离缸口的距离为，重物离地面的距离为，外界大气压恒为。环境温度为，忽略一切摩擦，重力加速度取，将环境温度缓慢提高到，求此时缸内气体的压强？
14. 如图所示，有一个可视为质点的质量为m＝1 kg的小物块，从光滑平台上的A点以
v0＝2 m/s的初速度水平抛出，到达C点时，恰好沿C点的切线方向进入固定在水平地面上的光滑圆弧轨道，最后小物块滑上紧靠轨道末端D点的质量为M＝3 kg的长木板。已知木板上表面与圆弧轨道末端切线相平，木板下表面与水平地面之间光滑，小物块与长木板间的动摩擦因数μ＝0.3，圆弧轨道的半径为R＝0.4 m，C点和圆弧的圆心连线与竖直方向的夹角θ＝60°，不计空气阻力，g取10 m/s2。求：
（1）小物块到达C点时的速度大小；
（2）小物块刚要到达圆弧轨道末端D点时对轨道的压力；
（3）要使小物块不滑出长木板，长木板的长度L至少多大。
15. 空腔圆柱的截面圆如图所示，其圆心为O，半径为R，圆面上开有A、B、C、D四个小孔，，，，圆内存在垂直纸面向外的匀强磁场（未知），圆外OB和OC射线范围内存在垂直纸面向内的匀强磁场（未知）。紧靠A孔有两金属板M，N，两板间加上交变电压，其中已知，质量为m，电荷量为q的正电粒子持续由M板静止释放，经电场加速的粒子从A孔沿半径方向进入空腔内部，发现在时刻释放的粒子恰好能从B孔射出磁场，并能经过D孔。已知粒子在电场中加速的时间忽略不计，粒子撞击圆面即被吸收，圆面始终不带电。
（1）求从B孔飞出的粒子的速度及截面圆内磁感应强度的大小；
（2）求粒子从A孔运动到D孔时间及比值；
（3）紧靠D孔有两金属板，，两板间加上沿半径方向交变电压，以板出口处点为原点建立直角坐标系，在y轴右侧区域内存在垂直纸面向内的匀强磁场，当时，从点进入磁场的速度最大的粒子恰好从点离开磁场。若要让从点进入磁场的速度最小的粒子也恰好击中点P，则的取值应为多少？
漯河市2023—2024学年下学期期末质量监测
高二物理
时间75分钟 满分100分
考生注意：
1．本试卷分选择题和非选择题两部分。
2．答题前，考生必须将自己的姓名、考生号填写在答题卷、答题卡上。
3．答案答在答题卡上，答在试题卷上无效。
一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中第1—7题中只有一项符合题目要求，每小题4分，第8—10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
1. 人工转变是用天然或人工加速的粒子轰击原子核，产生新原子核的过程。约里奥·居里夫妇用粒子轰击发现了放射性同位素和X，自发衰变成Y和正电子。下列说法正确的是（ ）
A. X是
B. Y有14个中子
C. 在人工转变中质量数守恒，但电荷数不守恒
D. 人类一直生活在各类放射性环境中，任意剂量的射线都不会危及健康
【答案】A
【解析】
【详解】A．根据题意写出核反应式
由此可知，X是，A正确；
B．根据题意写出核反应式
中子数为核子数减去质子数，即Y有16个中子，B错误；
C．人工转变过程，电荷数守恒，质量数守恒，C错误；
D．过量的接受射线辐射，会危及身体健康，D错误。
故选A。
2. 如图所示，在倾角为30°的光滑固定斜面上，用两根等长的细线将两个质量均为kg的小球A、B（均看做质点）系在点，两个小球之间连着一根劲度系数为50N/m的轻弹簧，两球静止时两根细线之间的夹角为60°，，则（ ）
A. 系在小球上细线的拉力为N
B. 斜面对小球的支持力为15N
C. 弹簧的形变量为0.2m
D. 若将弹簧撤去，则撤去瞬间小球的加速度大小为
【答案】B
【解析】
【详解】A．对整体进行受力分析，整体受到重力、支持力和两根细线的拉力，在沿斜面方向，根据共点力平衡，有
解得
A错误；
B．对小球B，在垂直于斜面方向，根据共点力平衡有
B正确；
C．对小球B，在平行于斜面方向，根据共点力平衡有
解得
根据胡克定律，可知弹簧的形变量为
C错误；
D．若将弹簧撤去，则撤去瞬间小球的加速度大小
D错误。
故选B。
3. 如图为某同学自制的简易无线充电装置给充电限制电压为4.4V的手机充电，装置由一个电磁炉（发射线圈）、一个接收线圈、一个二极管、一个车载充电器构成，发射线圈、接收线圈匝数比为，若电磁炉两端所加电压为，不考虑充电过程中的各种能量损失。则下列说法正确的是（ ）
A. 接收线圈两端电压的有效值约为6.2VB. 通过车载充电器的电流为交流电
C. 发射线圈、接收线圈匝数比为D. 接收线圈1s内电流方向变化50次
【答案】A
【解析】
【详解】A．设接收线圈两端电压的有效值约为，充电器两端电压有效值为，由题意可知
根据有效值的定义可得
解得
故A正确；
B．因为二极管单向导电，则通过车载充电器的电流方向一定，为直流电，故B错误；
C．由题意可知发射线圈电压有效值为
故发射线圈、接收线圈匝数比为
故C错误；
D．根据所加电压表达式可知，电流的频率
接收线圈1个周期内电流方向改变两次，故1s内电流方向变化100次，故D错误。
故选A。
4. 风洞是测试飞机性能、研究流体力学的一种必不可少的重要设施，我国的风洞技术处于世界领先地位。如图所示，某次风洞实验中，使风力大小恒定，方向水平，一质量为m的小球先后经过a、b两点，其中在a点的速度大小为v，方向与a、b连线成角；在b点的速度大小也为v，方向与a、b连线成角。已知a、b连线长为d，与水平方向的夹角为45°，小球的重力忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A. 从a运动到b点所用的时间为
B. 小球的最小速度为0
C. 风力大小为
D. 若改用质量为2m的小球，同样从a点以相同速度抛出，其仍能经过b点
【答案】C
【解析】
【详解】
A.如图所示，小球在a点和b点速度大小相等，与水平方向夹角相等，根据此特点可知，小球运动可看作斜上抛运动，由图可知合力方向垂直于a、b连线。因为，则
则运动时间为
A错误；
B．小球从a点到距离a、b连线最远的点做减速运动，然后做加速运动到b点，最小速度为
B错误；
C．设合力为F，由斜上抛运动规律知
代入得
解得
所以风力
C正确；
D.风力不变，重力变为原来的2倍，所以合力大小方向都发生改变，所以不能到达b点，D错误。
故选C。
5. 电影中的太空电梯非常吸引人。现假设已经建成了如图所示的太空电梯，其通过超级缆绳将地球赤道上的固定基地、同步空间站和配重空间站连接在一起，它们随地球同步旋转。图中配重空间站比同步空间站更高，P是缆绳上的一个平台。则下列说法正确的是（ ）
A. 太空电梯上各点线速度的平方与该点离地球球心的距离成反比
B. 宇航员在配重空间站时处于完全失重状态
C. 若从P平台向外自由释放一个小物块，则小物块会一边朝P点转动的方向向前运动一边落向地球
D. 若两空间站之间缆绳断裂，配重空间站将绕地球做椭圆运动，且断裂处为椭圆的远地点
【答案】C
【解析】
【详解】A．太空电梯上各点具有相同的角速度，根据
可知，太空电梯上各点线速度与该点离地球球心的距离成正比，故A错误；
B．配重空间站轨道半径大于同步轨道，由知其线速度和向心加速度均大于同步卫星；而由
知同步卫星的加速度大于配重空间站所在轨道的正常运行卫星的加速度，所以配重空间站内的宇航员的加速度大于同轨道卫星的运行加速度，所以不是处于完全失重状态，故B错误；
C．若从P平台向外自由释放一个小物块，则小物块会一边朝P点转动的方向向前运动一边落向地球，做近心运动，故C正确；
D．若两空间站之间缆绳断裂，配重空间站将绕地球做椭圆运动，其断裂处为椭圆的近地点，因为在近地点线速度较大，半径较小，需要的向心力更大，故D错误。
故选AC。
6. 如图所示，在倾角为的光滑斜面的底端有一个固定的挡板，劲度系数为的轻质弹簧的两端分别栓接在固定挡板和质量为的小物体B上，质量为带电量为的小物体A和B靠在一起处于静止状态。已知弹簧的弹性势能为，其中为弹簧的形变量，不计空气阻力（重力加速度为g）。现施加沿斜面向上场强大小为的匀强电场（未画出），使小物体A向上运动，当小物体A、B恰好分离时，小物体B的动能为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】小物体A和B靠在一起处于静止状态，根据平衡条件有
A、B刚刚分离时，加速度相等，A、B之间弹力为0，则有
，
加电场至A、B刚刚分离过程
B的动能
解得
故选B。
7. 如图所示，边长为2a的正方体玻璃砖，底面中心有一单色点光源O，从外面看玻璃砖的上表面刚好全部被照亮，不考虑光的反射。从外面看玻璃砖四个侧面被照亮的总面积为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】由几何关系可知底面对角线为
玻璃砖的上表面刚好全部被照亮，设临界角为C，由几何关系可得
点光源O在侧面的出射情况为一个半圆，设其半径为r，则有
联立，解得
从外面看玻璃砖四个侧面被照亮的总面积为
故选D。
8. 如图所示为一列沿轴传播的简谐横波在某时刻的波形图，振幅为，该时刻质点偏离平衡位置的位移均为，从该时刻开始计时，质点比质点滞后回到平衡位置。下列说法正确的是（ ）
A. 质点沿轴负方向移动
B. 该波的传播速度大小为
C. 质点在平衡位置时，质点的位移一定为
D. 质点在轴方向上的最大距离为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．质点P只在平衡位置附近上下振动，不随波迁移，故A错误；
B．质点P比质点Q滞后0.4s回到平衡位置，说明图示时刻P质点的运动方向向上，Q质点的运动方向向下，则波的传播方向沿x轴负方向，设P、Q质点平衡位置坐标分别为、，根据三角函数知识可得
，
解得
，
由题意可知波从传播到所用时间为，所以该波的传播速度大小为
故B正确；
C．由题图可得，该波的波长，波沿x轴负方向传播，当质点P在平衡位置时，若运动方向向上，根据三角函数知识可知，此时波形方程为
若运动方向向下，则波形方程为
代入可得
，
则质点Q的位移可能为，也可能为，故C错误；
D．根据对称性可知，当质点P、Q的位置关于坐标中心对称时，二者在y轴方向上的距离最大，根据三角函数关系可知，此时P、Q的位移大小均为
所以二者在y轴方向上的最大距离为
故D正确。
故选BD。
9. 如图所示，直线、分别是电源与电源的路端电压随输出电流变化的图线，曲线是一个小灯泡的图线。曲线与直线、相交点的坐标分别为、。如果把该小灯泡分别与电源电源单独连接，则下列说法正确的是（ ）
A. 电源与电源的内阻之比是
B. 电源与电源的电动势之比是
C. 在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是
D. 在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．由闭合电路欧姆定律可知，在电源的图像中，图像的纵轴截距表示电动势、斜率的绝对值表示电源的内电阻，可知电源1、电源2的电动势与内阻分别为
，
，
则电源1、电源2的电动势与内阻之比分别为
，
故A错误、B正确；
CD．灯泡伏安特性曲线与电源的伏安特性曲线的交点即为灯泡与这电源连接时的工作状态，则连接电源1时有
，
连接电源2时有
，
则在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比与消耗的功率之比分别为
故C正确、D错误。
故选BC。
10. 磁悬浮电梯是基于电磁学原理使电梯的轿厢悬停及上下运动的，如图甲所示，它主要由磁场和含有导线框的轿厢组成。其原理为：竖直面上相距为的两根绝缘平行直导轨，置于等距离分布的方向相反的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面，磁感应强度大小均为，每个磁场分布区间的长度都是，相间排列，如图乙所示。当这些磁场在竖直方向匀速平动时，跨在两导轨间的宽为、长为、总电阻为的导线框（固定在轿厢上）将受到安培力。当磁场平动速度为时，轿厢悬停；当磁场平动速度为时，轿厢最终竖直向上做匀速运动。重力加速度为，下列说法中正确的是（ ）
A. 速度和的方向都是竖直向上
B. 速度的方向竖直向上，速度的方向竖直向下
C. 导线框和电梯轿厢的总质量为
D. 轿厢匀速上升的过程中，外界每秒钟提供给轿厢系统的总能量为
【答案】ACD
【解析】
【详解】AB．依题意，轿厢悬停或者竖直向上做匀速运动时，均需要竖直向上的安培力，由楞次定律的“阻碍作用”可知，磁场相对轿厢的运动方向均为竖直向上，即速度和的方向都是竖直向上。故A正确；B错误；
C．轿厢悬停时，导线框中的电流大小为
又
联立，解得
故C正确；
D．当磁场平动速度为时，线框向上运动，当其加速度为零时，达到最大速度，有
又
联立，解得
电梯向上匀速运动时，外界每秒钟提供给轿厢系统的总能量等于线框的焦耳热与重力势能增加量之和，即
故D正确。
故选ACD。
二、实验题（11题10分，12题8分，每空2分，共18分）
11. 某小组设计了测量盐水电阻率的实验，所用器材有：
电源（电动势为，内阻不计）；电压表（量程为，内阻很大）；定值电阻（阻值为；滑动变阻器（最大阻值为，额定电流为；滑动变阻器（最大阻值为，额定电流为；单刀单掷开关和单刀双掷开关；侧壁带有刻度线的圆柱体玻璃管，两个与玻璃管密封完好的电极，导线若干。
（1）根据如图甲所示电路图连接实物，其中玻璃管内封闭的盐水电阻约为几欧，滑动变阻器应选择______（填“”或“”），闭合开关之前，滑动变阻器的滑片应置于______（填“”或“”）端。
（2）①用游标卡尺测出圆柱体容器的内直径，读数如图乙所示，则______，由玻璃管侧壁的刻度尺测出溶液的高度。
②闭合开关，开关接2端，调节滑动变阻器，使电压表的读数为，然后将开关接1端，再次记录电压表的读数为，则电阻两端的电压为______。
③断开开关。
（3）根据测量的数据，计算得待测盐水的电阻率为______。（结果保留两位有效数字）
【答案】（1） ①. ②. b
（2） ①. 5.020 ②. 4.8
（3）0.12
【解析】
【小问1详解】
[1]由于玻璃管内封闭的盐水电阻约为几欧，为方便实验操作，使得测量数据的连续性强，滑动变阻器R应选择总阻值与待测电阻差不多的，即滑动变阻器应选择。
[2]为确保安全，闭合开关之前，滑动变阻器R的滑片应置于b端，使接入电阻最大。
【小问2详解】
[1]根据游标卡尺的读数规律，该读数为
[2]根据题图甲可知，开关接2端时，电压表测量的是定值电阻与盐水的总电压，接1端时电压表测量的是盐水两端的电压，则电阻两端的电压为
【小问3详解】
（3）根据欧姆定律
得盐水的电阻
根据电阻定律
解得待测盐水的电阻率
12. 某物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验装置。在足够大的水平平台上的A点设置一个光电门。其右侧可看作光滑，左侧为粗糙水平面。当地重力加速度大小为g。采用的实验步骤如下：
A.在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片
B.用天平分别测出小滑块a（含挡光片）和小球b的质量、；
C.在a和b间用细线连接，中间夹一被压缩了的请短弹簧，静止放置在平台上；
D.细线烧断后，a、b瞬间被弹开，向相反方向运动；
E.记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间t；
F.小球b从平台边缘飞出后，落在水平地面的B点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度h及平台边缘铅垂线与B点之间的水平距离s；
G.改变弹簧压缩量，进行多次测量。
（1）用螺旋测微器测量挡光片宽度，如图乙所示，则挡光片的宽度为_______mm。
（2）针对该时间装置和实验结果，同学们做了充分的讨论。讨论结果如下：
①该实验要验证“动量守恒定律”，则只需验证_______________________（用上述实验所涉及物理量的字母表示）；
②若该实验的目的是求弹簧的最大弹性势能，则弹簧的弹性势能为__________（用上述实验所涉及物理量的字母表示）；
③改变弹簧压缩量，用刻度尺测量出小滑块每次停止位置到光电门的距离xa，该实验小组得到与的关系图像如图所示，图线的斜率为k，则平台上A点左侧与滑块a之间的动摩擦因数大小为________（用上述实验数据字母表示）。
【答案】 ①. 2.550##2.551##2.549 ②. ③. ④.
【解析】
【详解】（1）[1]螺旋测微器的读数即挡光片的宽度
（2）①[2]应该验证
而a球通过光电门可求
而b球离开平台后做平抛运动，根据
整理可得
因此动量守恒定律的表达式为
②[3]弹性势能大小为
代入数据整理得
③[4]根据动能定理可得
而
联立整理得
由题可得
可得动摩擦因数
三、计算题（13题9分，14题12分，15题15分，共36分）
13. 如图所示，一个导热性能良好的汽缸开口向下用轻绳悬吊在天花板上，用厚度不计、面积为的密封良好的活塞封闭缸中的气体，活塞的质量为，活塞下面用轻绳吊着一个质量为的重物。稳定时活塞离缸底的距离为，离缸口的距离为，重物离地面的距离为，外界大气压恒为。环境温度为，忽略一切摩擦，重力加速度取，将环境温度缓慢提高到，求此时缸内气体的压强？
【答案】
【解析】
【详解】从开始加热到物体刚好接触地面，气体做等压变化，根据盖吕萨克定律有
其中
，，
解得
由于物块落地后绳上拉力不会立即变零，根据
可知绳子拉力减为零之前，体积不变气体压强变大，当绳子拉力为零时，解得
设气体温度升到时，压强为，根据理想气体状态方程可知
根据平衡条件有
解得
由于
，
解得
由于
所以温度为时气体压强为。
14. 如图所示，有一个可视为质点质量为m＝1 kg的小物块，从光滑平台上的A点以
v0＝2 m/s的初速度水平抛出，到达C点时，恰好沿C点的切线方向进入固定在水平地面上的光滑圆弧轨道，最后小物块滑上紧靠轨道末端D点的质量为M＝3 kg的长木板。已知木板上表面与圆弧轨道末端切线相平，木板下表面与水平地面之间光滑，小物块与长木板间的动摩擦因数μ＝0.3，圆弧轨道的半径为R＝0.4 m，C点和圆弧的圆心连线与竖直方向的夹角θ＝60°，不计空气阻力，g取10 m/s2。求：
（1）小物块到达C点时的速度大小；
（2）小物块刚要到达圆弧轨道末端D点时对轨道压力；
（3）要使小物块不滑出长木板，长木板的长度L至少多大。
【答案】（1）4 m/s；（2）60 N，方向竖直向下；（3）2.5 m
【解析】
【详解】（1）小物块到达C点时的速度方向与水平方向的夹角为60°，则
（2）小物块由C到D的过程中，由动能定理得
代入数据解得
小物块在D点时由牛顿第二定律得
代入数据解得
由牛顿第三定律得
方向竖直向下。
（3）若小物块始终在长木板上，当达到共同速度时速度大小为v，小物块在长木板上滑行的过程中，由动量守恒定律得
解得
对物块和长木板组成的系统，由功能关系得
解得
L＝2.5 m
15. 空腔圆柱的截面圆如图所示，其圆心为O，半径为R，圆面上开有A、B、C、D四个小孔，，，，圆内存在垂直纸面向外的匀强磁场（未知），圆外OB和OC射线范围内存在垂直纸面向内的匀强磁场（未知）。紧靠A孔有两金属板M，N，两板间加上交变电压，其中已知，质量为m，电荷量为q的正电粒子持续由M板静止释放，经电场加速的粒子从A孔沿半径方向进入空腔内部，发现在时刻释放的粒子恰好能从B孔射出磁场，并能经过D孔。已知粒子在电场中加速的时间忽略不计，粒子撞击圆面即被吸收，圆面始终不带电。
（1）求从B孔飞出的粒子的速度及截面圆内磁感应强度的大小；
（2）求粒子从A孔运动到D孔的时间及比值；
（3）紧靠D孔有两金属板，，两板间加上沿半径方向的交变电压，以板出口处点为原点建立直角坐标系，在y轴右侧区域内存在垂直纸面向内的匀强磁场，当时，从点进入磁场的速度最大的粒子恰好从点离开磁场。若要让从点进入磁场的速度最小的粒子也恰好击中点P，则的取值应为多少？
【答案】（1），；（2），；（3）
【解析】
【详解】（1）时刻的电压为
电场中加速
得
由几何关系得：从A到B的过程中的轨迹半径为R，由
联立解得
（2）由（1）得，速度为的粒子才能经过B孔，进而经过C孔和D孔由几何关系得：从B孔到C孔的轨迹的圆心角为，半径为
从C孔到D孔的轨迹的圆心角为，半径为R，则
代入得
由
代入得
（3）在时刻和时刻进入A孔粒子能经过B孔，则粒子经过D孔时的时刻为和时刻，设时刻经过板后的速度为，则
设时刻经过板后的速度为，则
得
由题意得最大圆半径
则最小圆半径
圆轨迹方程为
设粒子自点离开轨迹圆沿切线飞出，由几何关系的
同时满足
联立得
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