安徽省芜湖市部分学校2023-2024学年高二下学期期中联考物理试卷(含答案)

这是一份安徽省芜湖市部分学校2023-2024学年高二下学期期中联考物理试卷(含答案)，共19页。试卷主要包含了单选题，多选题，计算题，实验题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．如图甲所示，飞力士棒是一根弹性杆两端带有负重的轻巧训练器械，方便日常训练肌肉，提高身体感知能力。某型号飞力士棒的固有频率为8Hz，某人用手振动该飞力士棒进行锻炼，如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.手振动的频率为8Hz时，飞力士棒振动得最快
B.手振动的频率增大，飞力士棒振动的频率仍保持不变
C.使用者用力越大，飞力士棒振动的幅度一定越大
D.手每分钟振动480次时，飞力士棒振动的幅度最大
2．无线充电技术能实现能量的无线传输。如图，无线充电设备给手机充电，下列关于无线充电的说法正确的是( )
A.充电设备中的线圈通恒定电流也可以对手机无线充电
B.充电设备与手机必须接触才能充电
C.充电设备与手机的充电电流一定相等
D.充电的原理主要利用了互感
3．无线话筒是振荡电路的一个典型应用。在振荡电路中，某时刻磁场方向、电场方向如图所示，下列说法正确的是( )
A.电容器正在放电
B.振荡电流正在减小
C.线圈中的磁场正在增强
D.增大电容器两板距离，振荡频率减小
4．如图所示，一个小型交流发电机输出端连接在理想变压器的原线圈上，原线圈两端连接有理想电压表，副线圈连接有可变电阻R和理想电流表A，理想变压器原、副线圈匝数比，已知交流发电机内匀强磁场的磁感应强度，发电机线圈匝数，面积是，内阻不计。发电机转动的角速度是25rad/s，下列说法正确的是( )
A.当线圈转到图示位置时磁通量的变化率为0
B.当线圈从图示位置转过90°时电流表示数为0
C.当线圈转到图示位置时电压表的示数是
D.当时，电流表的示数是2A
5．回旋加速器的工作原理示意图如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f，加速电压为U。若A处粒子源产生的质量为m、电荷量为的质子在加速器中被加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响，则下列说法正确的是( )
A.质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比
B.质子被加速后的最大速度不可能超过
C.不改变磁感应强度B和交流电频率f，该回旋加速器所加速的最大动能不变
D.质子第1次和第2次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为
6．如图所示，水平间距为L，半径为r的二分之一光滑圆弧导轨，为导轨最低位置，与为最高位置且等高，右侧连接阻值为R的电阻，圆弧导轨所在区域有磁感应强度为B、方向竖直向上的匀强磁场。现有一根金属棒在外力的作用下以速度从沿导轨做匀速圆周运动至处，金属棒与导轨始终接触良好，金属棒与导轨的电阻均不计，则该过程中( )
A.经过最低位置处时，通过电阻R的电流最小
B.经过最低位置处时，通过金属棒的电流方向为
C.全程电阻R上产生的热量为
D.全程通过电阻R的电荷量为
7．图甲为一列简谐横波在时刻的波形图，P、Q为该横波上的两个质点，它们的平衡位置坐标分别为，图乙为质点Q的振动图像，下列说法正确的是( )
A.波速是25m/s，传播方向沿x轴负方向
B.时质点P传播到处
C.时质点P的速度最大且沿y轴正方向
D.质点P的振动方程为m
8．如图所示，等腰梯形金属框的一个边与有界磁场边界平行，金属框在外力F作用下以垂直于边界的速度匀速进入磁场，则线框进入磁场的过程中，线框中的感应电流i、外力大小F、线框中电功率的瞬时值P、通过导体某横截面的电荷量q与时间t的关系可能正确的是( )
A.B.
C.D.
二、多选题
9．如图，一倾角为45°的光滑斜面固定在水平地面上，其底端固定一劲度系数为k的轻质弹簧，弹簧上端距斜面顶端距离为l。将质量为m的物块（可视为质点）从斜面顶端由静止释放，经时间t弹簧的最大压缩量为。已知弹簧弹性势能表达式为，其中x是弹簧形变量，k为弹簧劲度系数，则下列说法正确的是( )
A.物块速度最大时的压缩量为
B.物块的最大动能为
C.物块运动过程中的最大加速度为
D.物块从与弹簧接触到速度为零的时间为
10．如图所示，半径均为R、内外表面均光滑的两个完全相同的四分之一圆弧槽A、B并排放在光滑水平面上，A、B质量均为M，a、b两点分别为A、B槽的最高点，c、d两点分别为A、B槽的最低点，A槽的左端紧靠着墙壁，一个质量为m的小球P（可视为质点）从圆弧槽A的顶端静止释放，重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A.小球P从a点运动到c点时的速度大小为
B.小球P在B槽内运动的最大高度为
C.小球P第一次返回B槽最低点d时，B槽具有的速度为
D.小球P从B槽最低点d到第一次返回B槽最低点d过程中，B槽的位移为
三、计算题
11．如图所示，半径为R的光滑半圆轨道AB与光滑水平轨道BC相切于B点，质量分别为m和2m的小球M、N之间压缩一轻弹簧并锁定（弹簧与两小球均不拴连）。某时刻解除弹簧的锁定，两小球被弹开，小球M离开弹簧后恰好能沿半圆轨道通过最高点A，重力加速度为g。求：
（1）离开弹簧时小球M的速度大小；
（2）弹簧锁定时所具有的弹性势能。
12．一列沿x轴传播的简谐横波，在时刻的波形如图实线所示，在时刻的波形如图虚线所示。在t到时间内，处的P质点运动的路程为s，且。试求：
（1）振幅A和波长λ；
（2）波的传播的方向和传播速度的大小；
（3）在后，P质点第二次出现波谷的时刻。
13．如图，平行光滑导轨的左侧AB和是竖直平面内半径为R的四分之一圆弧，BE、处于同一水平面，AC和间距为L，DE和间距为2L，AC、、DE、均足够长（MN始终位于左侧运动），AC和DE、和通过导线连接，其中右侧导轨平面都处在竖直向上磁感应强度为B的匀强磁场中。现将长度为2L的导体棒PQ垂直导轨放置于DE和上，将长度为L的导体棒MN垂直导轨放置于端，由静止释放导体棒MN，导体棒运动的过程中始终与导轨垂直且接触良好。已知导体棒MN和PQ材料、横截面积均相同，导体棒MN质量为m，电阻为r，重力加速度为g，不计导轨电阻。求：
（1）导体棒MN刚进入磁场时的速度大小；
（2）导体棒MN刚进入磁场时，导体棒PQ的加速度大小；
（3）导体棒MN最终稳定的速度大小以及从释放MN至两导体棒稳定运动的整个过程中导体棒MN产生的焦耳热。
四、实验题
14．小明做“用单摆测量重力加速度”的实验。
（1）如图甲所示，细线的上端固定在铁架台上，下端系一个小钢球（下方吸附有小磁片），做成一个单摆。图乙、丙分别画出了细线上端的两种不同的悬挂方式，你认为应选用图___________（选填“乙”或“丙”）的悬挂方式。
（2）使小球在竖直平面内做小角度摆动，打开手机的磁传感器软件。某次采集到的磁感应强度B的大小随时间t变化的图像如图所示，则单摆的振动周期T=___________s（结果保留3位有效数字）；
（3）改变线长l，重复上述步骤，实验测得数据如下表所示（实验前已测得小球半径r），请根据表中的数据，在方格纸上作出图像___________；
（4）测得当地的重力加速度g=___________（结果保留3位有效数字）；
（5）有同学认为，根据公式，小明在实验中未考虑小磁片对摆长的影响，L的测量值小于真实值，所以实验测得的重力加速度g偏小。请判断该观点是否正确，简要说明理由___________。
15．在“验证动量守恒定律”的实验中，为了避免平抛起点记录不准确以及实验操作过程中白纸的移动带来误差，某同学利用如图所示的装置进行了如下的操作：
①先调整斜槽轨道，使其末端的切线水平，在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于靠近槽口处，使小球a从斜槽轨道上某固定点处由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；
②将木板向右平移适当的距离，再使小球a从原固定点由静止释放，撞在木板上并在白纸上留下痕迹B；
③把半径相同的小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端让小球a仍从原固定点由静止释放，和小球b相碰后，两球撞在木板上并在白纸上留下痕迹A和C；
④用刻度尺测量白纸上O点到A、B、C三点的距离分别为和。
（1）两小球的质量关系：_______（填“>”、“<”或“=”）。
（2）上述实验除需测量白纸上O点到A、B、C三点的距离外，还需要测量的物理量有_______。
A.木板向右移动的距离LB.小球a和小球b的质量
C.落到A、B、C三点的时间tD.小球a和小球b的具体半径r
（3）用本实验中所测得的数据验证两小球碰撞过程动量守恒的表达式为_______；实验小组发现本次实验数据还可以验证两小球碰撞过程的机械能守恒，其表达式为_______。
A.B.
C.D.
参考答案
1．答案：D
解析：AB.人用手振动该飞力士棒，让其做受迫振动，受迫振动的频率与驱动力的大小无关，其频率等于周期性外力的频率，即手振动的频率增大，飞力士棒振动的频率也增大，故AB错误；
CD.当手振动的频率接近该飞力士棒的固有频率时，飞力士棒振动的幅度才会变大，当手振动的频率等于该飞力士棒的固有频率时，即每分钟振动480次，此时
飞力士棒产生共振，故C错误，D正确。
故选D。
2．答案：D
解析：AD.无线充电技术利用的是电磁感应中的互感原理，而根据法拉第电磁感应定律可知，只有变化的电流才能产生变化的磁场，而变化的磁场才能在闭合线圈中感应出电流，因此，充电设备中的线圈必须通过变化的电流才能实现对手机的无线充电，故A错误，D正确；
B.根据电磁感应原理可知，充电设备与手机不需要接触就能充电，故B错误；
C.充电设备与手机的充电电流不一定相等，就像理想变压器的工作原理一样，原副线圈的匝数不同，充电电流就不同，故C错误。
故选D。
3．答案：B
解析：ABC.由图中板间场强方向可知，下极板带正电，上极板带负电；根据图中磁场方向可知此时电流由上极板流向下极板，可知此时电容器正在充电，电场能在增大，则磁场能在减小，线圈中的磁场正在减弱，则振荡电流正在减小，故AC错误，B正确；
D.根据
，
增大电容器两板距离，则电容减小，振荡频率增大，故D错误。
故选B。
4．答案：D
解析：A.图示位置线圈平面与磁场方向平行，此时磁通量的变化率最大，故A错误；B.线圈从图示位置转过时，线圈平面与磁场方向垂直，此时感应电动势为0，而电流表显示的有效电流，所以不为0，故B错误；C.发电机产生的最大电动势为发电机内阻忽略不计，电压表显示的是有效值，示数为故C错误；D.由变压器的特点可知又解得电流表的示数故D正确。故选D。
5．答案：B
解析：AC.粒子在磁场中有当粒子的半径与D形盒的半径相同时，达到最大速度，结合上述分析可知质子离开回旋加速度时的最大动能可知，最大动能与加速电压U和交流电频率f无关，若不改变磁感应强度B和交流电频率f，但D形盒半径改变，则最大动能改变，故AC错误；B.质子出回旋加速器的速度最大，此时的半径为R，则有故B正确；D.粒子在电场中被加速，由动能定理有粒子第一次和第二次经过D形盒狭缝后的速度之比为，由解得所以，粒子第1次和第2次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为，故D错误。故选B。
6．答案：C
解析：A.金属棒从位置运动到最低的位置，水平方向切割磁感线的分速度逐渐增大，由公式，可知金属棒产生的感应电动势逐渐增大，由欧姆定律可知，通过电阻R的电流逐渐增大，最低位置处时电流最大，A错误;B.金属棒经过最低位置处时，由右手定则可知，通过金属棒的电流方向为,B错误;C.金属棒从位置匀速转动到处时，金属棒上产生的是正弦式交流电，则有最大感应电动势为电路中电流的有效值为由焦耳定律公式，可得电阻R上产生的热量为C正确;D.全程通过电阻R的电荷量为D错误。故选C。
7．答案：C
解析：A.甲图可知波长为20m，由乙图可知周期为0.8s，根据解得由振动图可知，时，质点Q通过平衡位置向下振动，所以波沿x轴正向传播，A错误；B.质点P只能在平衡位置附近振动不移动，不会传播到15m处，B错误；C.时刻质点P在波谷，当时，即经过了质点到达平衡位置，速度最大且沿y轴正方向，C正确;D.时刻质点P在波谷，则在时刻质点P在波蜂，振幅为2m，根据则质点P的振动方程为,D错误。故选C。
8．答案：B
解析：A.设线框底边长为，底角的正切值为则切割磁感线的有效长度为感应电流为可知，感应电流随时间均匀减小。故A错误;B.金属框匀速运动，外力与安培力平衡，外力大小为可知，外力随时间的图像为曲线。故B正确;C.电功率为可知，电功率随时间减小，且斜率逐渐变小。故C错误;D.根据解得磁场通过线框的有效面积随时间变化关系为解得可知，在进入磁场过程通过导体某横截面的电荷量随时间增大，且斜率逐渐减小。故D错误。故选B。
9．答案：AB
解析：A.速度最大时合力为零，则有解得压缩量为故A正确;B.从静止释放到物块的动能最大过程，根据系统机械能守恒可得解得物块的最大动能为故B正确;C.弹簧压缩量最大时，根据牛顿第二定律可得解得物块的最大加速度为故C错误;D.物块开始压缩弹簧后，到分离前做简谐振动，物块合力为0的位置为平衡位置，则物块做简谐运动的振幅为则物块开始压缩弹簧时，偏离平衡位置的距离为设物块做简谐运动的周期为T，从物块开始压缩弹簧到平衡位置所用时间为则从开始接触到压缩量最大经历的时间为t设物块从最高点到刚接触弹簧所用时间为，物块在斜面上做初速度为零的匀加速直线运动，根据运动学公式可得解得则从静止释放到压缩量最大的时间为无法确定物块从与弹簧接触到速度为零的时间是否为，故D错误。故选AB。
10．答案：AC
解析：A.小球P从a点运动到c点的过程中，A、B均保持静止，根据动能定理可得
解得小球P从a点运动到c点时的速度大小为
选项A正确；
B.小球P滑到B槽后A依然保持静止，B开始向右运动，由于小球P和B槽组成的系统水平方向上不受外力，则动量守恒，当小球P在B槽内运动的最大高度时，二者水平速度相同，取向右为正方向，设共同速度为v，根据动量守恒可得
对小球P和B槽组成的系统，根据机械能守恒定律可得
联立解得
选项B错误；
C.小球P第一次返回B糟最低点d时，设P的速度为，B的速度为，取水平向右为正方向，根据动量守恒和机械能守恒可得
解得
选项C正确；
D.有别于人船模型，没法求出B槽的位移，选项D错误。
故选AC。
11．答案：（1）；（2）
解析：（1）小球M恰好能通过半圆轨道的最高点A，根据牛顿第二定律有
小球M从B点运动到A点的过程，根据动能定理有
小球M通过B点时的速度等于离开弹簧时的速度，即
联立解得
（2）弹簧将两小球弹开的过程系统所受外力之和为零。根据系统动量守恒有
解得小球N离开弹簧时的速度大小
弹簧的弹性势能全部转化为M、N的动能。根据机械能守恒有
解得
12．答案：（1），；（2）沿x轴负方向传播，；（3）0.525s
解析：（1）由题图可知，振幅为
波长为
（2）由时该刻到时刻的时间内，P质点运动的路程满足
可得
则有
时间内波传播的距离为，则有
即
根据图像可知，若沿x轴正方向传播，则有
n无解；
若沿x轴负方向传播，则有
当时，符合要求；
由上述可知，这列波一定沿x轴负方向传播且
又
由
可得
（3）根据实线图像可知，P质点第二次出现波谷时，波向负方向传播了
由
可得
故P质点第二次出现波谷的时刻为0.525s。
13．答案：（1）（2）（3），
解析：（1）导体棒MN从端下滑到位置时，设其速度为，由机械能守恒定律可得
解得
（2）在导体棒MN进入磁场瞬间，产生的感应电动势
由题意可知导体棒PQ的电阻为2r，则此刻回路中的感应电流为
则此刻导体棒PQ所受安培力大小为
由牛顿第二定律可知，此刻导体棒PQ的加速度
（3）设经过时间t两导体棒切割磁感线产生的感应电动势大小相等，设此刻导体棒MN、PQ的速度分别为、，则有
而在整个过程中对导体棒MN由动量定理有
对导体棒PQ由动量定理有
联立以上各式解得
显然此速度即为MN棒最终稳定的速度，设整个过程中整个回路产生的热量为，由能量守恒可得
解得
由此可知导体棒MN上产生的焦耳热为
14．答案：（1）丙
（2）1.36s（1.32~1.40s均可）
（3）
（4）9.71（9.47~9.78均可）（5）不正确。设摆球的重心下移，根据单摆周期公式，有，所以，与无关。
（或：不正确。小磁片只影响图像在L轴上的截距，不影响图像的斜率，故不影响从图像中测得的g的大小。）
解析：（1）图乙的方法中当单摆摆动时摆长会发生变化，则图丙的悬挂方式较好；
（2）2小球经过最低点时磁感应强度最大，相邻两次磁场最强的时间间隔为半个周期，由图可知单摆的周期约为1.36s；
（3）根据表格中数据描点连线如图
（4）根据可得则图线斜率为则
（5）重力加速度根据图像的斜率可求，由（4）的分析可知，小磁片不影响重力加速度的测量值，所以这个同学的观点是不正确的。
15．答案：（1）>（2）B（3）D；C
解析：（1）为了使a碰撞b后不被弹回，两小球的质量应满足
（2）两小球在碰撞前后都做平抛运动，则碰前a球有
可得
同理碰后a、b的速度分别为
则有动量守恒定律
既
所用还需要测量两小球质量。故选B。
（3）由上述分析可知，验证两小球碰撞过程动量守恒的表达式为
故选D；
由机械能守恒
可得
故选C。
040
1.276
1.628
0.60
1.555
2.418
0.80
1.801
3.244
1.00
2.010
4.040
1.20
2.208
4.875