四川省自贡市2023-2024学年高二上学期1月期末物理试卷（解析版）

这是一份四川省自贡市2023-2024学年高二上学期1月期末物理试卷（解析版），共17页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
本试题卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，满分为100分。考试时间为75分钟。答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上，并在规定位置粘贴考试用条形码。答卷时，须将答案答在答题卡上，在本试题卷、草稿纸上答题无效。考试结束后，本试题卷由学生自己保留，只将答题卡交回。
第Ⅰ卷（选择题 共43分）
注意事项：
必须使用2B铅笔将答案标号填涂在答题卡上对应题目标号的位置上。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。
一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。）
1. 如图所示，矩形金属线框S与通有恒定电流的长直导线处在同一平面内。当S沿与导线平行的方向运动时，下列能正确反映穿过S的磁通量Φ随时间t变化的图像是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】线框所在平面与导线产生的磁感线垂直，故矩形金属线框沿与导线平行的方向运动时，线框内的磁通量不发生变化。
故选C。
2. 如图，在带电体C的右侧有两个相互接触的金属导体A和B，均放在绝缘支座上。若先将A、B分开，再移走C，试分析A、B的带电情况；若先将C移走，再把A、B分开，试分析A、B的带电情况（ ）
A. 若先将A、B分开，再移走C，则A、B都不带电
B. 若先将A、B分开，再移走C，则A带正电B带负电
C. 若先将C移走，再把A、B分开，则A、B都不带电
D. 若先将C移走，再把A、B分开，则A带负电B带正电
【答案】C
【解析】AB．C靠近导体时，根据感应起电原理可知，在A端感应出负电，B端感应出正电，若先将A、B分开，再移走C，则A带负电，B带正电，故AB错误；
CD．若先将C移走，此时导体A和B的电荷又发生中和，不再带电；再把A、B分开，则A、B都不带电，故C正确，D错误。
故选C。
3. 同步振动、频率相同、振幅均为A的两列水波在水面上相遇后，在它们重叠的区域形成如图所示的图样，其中实线代表波峰，虚线代表波谷。在图示时刻，M为波峰与波峰相遇点、N为波谷与波谷相遇点、P为波峰与波谷相遇点。则以下说法正确的是（ ）
A. 质点P是振动减弱的点，其位移大小始终等于0
B. 质点M是振动减弱的点，但其振动并不始终减弱
C. 质点N是振动减弱的点，其位移始终为0
D. 振动加强和减弱的区域在水面上的位置不断变化
【答案】A
【解析】A．P为波峰与波谷相遇点，所以质点P是振动减弱的点，且两列水波的振幅相等，所以其位移大小始终等于0，故A正确；
B．M为波峰与波峰相遇点，所以质点M是振动加强的点，故B错误；
C．N为波谷与波谷相遇点，所以质点N是振动加强的点，故C错误；
D．振动加强和减弱的区域在水面上的位置稳定不变，故D错误。
故选A。
4. 如图所示，物块B和C用轻弹簧拴接，C放在水平地面上，物块A放在物块B上，整个系统处于静止状态。突然拿走静止在B上A，B将在竖直方向做简谐运动，C始终没有离开地面。A、B、C的质量分别为、和，弹簧的劲度系数为k，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A. 拿走A的瞬间，B所处的位置为简谐运动的平衡位置
B. B的振幅为
C. 弹簧恢复原长时，B的加速度为零
D. B到达最高位置时，B的加速度大小为g
【答案】B
【解析】A．拿走A的瞬间，B所受合外力为（显然不等于零），此时B所处的位置不是简谐运动的平衡位置，此位置相对于平衡位置的位移最大，故A错误；
B．根据简谐运动回复力公式可知，B的振幅为
故B正确；
C．弹簧恢复原长时，根据牛顿第二定律可知，B的加速度大小为g，故C错误；
D．B到达最高位置时，对于平衡位置的位移最大，此时的回复力（合外力）大小为，根据牛顿第二定律可知，此时B的加速度大小为
故D错误。
故选B。
5. 如图1所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图2所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r，则时间t内（ ）
A. 充电宝输出的电功率为
B. 手机电池产生的焦耳热为
C. 手机电池产生的焦耳热为
D. 手机电池储存的化学能为
【答案】D
【解析】A．充电宝的输出电压U、输出电流I，所以充电宝输出的电功率为
故A错误；
BC．U是充电宝的输出电压，不是手机电池的内电压，所以不能用计算手机电池产生的焦耳热，根据焦耳定律可知手机电池产生的焦耳热为
故BC错误；
D．充电宝输出的电能一部分转化为手机电池储存的化学能，一部分转化为手机电池产生的焦耳热，故根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能为
故D正确。
故选D。
6. 如图所示，两等量异种电荷M、N固定，O为两电荷连线的中点，c为MO的中点，以M为圆心、Mc为半径画圆，圆与直线MN分别交于a、c两点，直径bd垂直于MN。下列说法正确的是（ ）

A. a、c两点的电势相等
B. b、d两点的电场强度相同
C. c点的电场强度是O点电场强度的2倍
D. 电子在b、d两点的电势能相等
【答案】D
【解析】A．正电荷在a、c两点的电势相等，负电荷在c点的电势比在a点的电势低，则a点的电势比c点的电势高，A错误；
B．由电场强度的叠加原理以及对称性可知，b、d两点的电场强度大小相等，但方向不一致，所以b、d两点的电场强度不相同，B错误；
C．假设，则正电荷在c、O两点的电场强度分别为
、
方向向右；
负电荷在c、O两点的电场强度分别为
、
由叠加原理可知，c、O两点的电场强度大小分别为
解得
C错误；
D．b，d两点到正电荷以及到负电荷的距离均相等，则b、d两点的电势相等，所以电子在b、d两点的电势能相等，D正确。
故选D。
7. 风能是清洁能源，风力发电是利用风的动能推动发电机的叶片转动而产生电能。某地有一个风力发电场，安装有20台风电机组，该风电场一年之中能满负荷发电的时间约为80天。已知发电机叶片长度为30米，空气的密度为，该地区平均风速，风向与叶片转动面垂直，空气的动能约有10%可以转化为电能，则该发电场年发电量约为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】单位时间内与发电机叶片作用的空气质量为
每台发电机的发电功率为
该发电厂一年之中能满负荷发电的时间约为
该发电场年发电量约为
故选B。
二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
8. 粗细均匀的一根木筷，下端绕几圈铁丝，竖直浮在较大的装有水的杯中，如图所示。把木筷往上提起一段距离后放手，木筷就在水中上下振动。若取竖直向上为正方向，则以下描述试管的位移、速度时间图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】AD
【解析】由于木筷在水中做简谐运动，且初始时，木筷的位移由正向最大逐渐减小，速度由零逐渐增大，方向为负方向，且运动的速度、相对平衡位置的位移随时间的关系都应是三角函数的波形。
9. 人们常用“井底之蛙”形容见识短浅的人。如图所示，在一口较浅的枯井的正中间居住着一只青蛙（看成质点），设井深为h且可视为圆柱体，井口的直径为，水的折射率，当井水灌满时，青蛙能够看到整个天空，则下列说法正确的是（ ）
A. 井深
B. 青蛙能够看到整片天空，是因为光通过井口时发生了衍射
C. 当井水灌满时，地面上的人看到的井深比实际要更浅
D. 当井水灌满时，地面上的人看到的井深比实际要更深
【答案】AC
【解析】A．由全反射由光的可逆性可知，当青蛙上发出的光射到井的边缘时发生全反射，此时青蛙恰能看见整个天空，则
解得
故A正确；
B．青蛙能够看到整片天空，是因为光通过井口时发生了折射，从而射到青蛙眼睛里，不是衍射，故B错误；
CD．根据光的折射定律，结合光路图可知，当井水灌满时，地面上的人看到的井深比实际要更浅，故C正确，D错误。
故选AC。
10. 如图所示，光滑绝缘细杆竖直固定放置，与以电荷量为的点电荷为圆心、半径为的圆交于B、C两点，质量为m、带电荷量也为的有孔小球，从杆上的A点无初速度滑下，一直加速向下运动。已知的中点为D，静电力常量为k，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 小球在A、D两点均处于完全失重状态
B. 小球在B点受到的库仑力与竖直杆的夹角为
C. 在B点杆对小球的弹力大小为
D. 小球在C点的加速度大小为
【答案】BD
【解析】A．小球在A点时，受到的库仑力斜向上，有竖直向上的分量，则其向下的加速度小于重力加速度，不是出于完全失重状态，故A错误；
B．根据几何关系
小球在B点受到的库仑力与竖直杆的夹角为
故B正确；
C．在B点，根据水平方向的平衡条件，杆对小球的弹力与受到的库仑力的水平分力等大反向，有
故C错误；
D．在C点，根据牛顿第二定律
解得
故D正确。
第Ⅱ卷（非选择题 共57分）
注意事项：
必须使用0.5毫米黑色签字笔在答题卡上题目所指示区域内作答，作图题可先用铅笔绘出，确认后再用0.5毫米黑色签字笔描清楚。答在试题卷上无效。
三、实验题（共15分）
11. 某课外实验小组利用单摆测量当地的重力加速度大小，过程如下
（1）该实验小组的同学用游标卡尺测量摆球的直径，其示数如图甲所示，则实验所用摆球的直径D=__________cm；
（2）把摆球用细线悬挂在铁架台上，用毫米刻度尺测得摆线长l ，求出单摆的摆长L；
（3）测量周期：该小组的一位同学在摆球某次通过最低点时按下停表开始计时，并同时数0，当摆球第二次通过最低点时数1，依此法往下数，当他数到n时，按下停表停止计时，读出这段时间t，则该单摆的周期为____________；
（4）该同学测出不同摆长L和对应的周期T，并在坐标纸上作出T2－L图线如图乙所示，则当地的重力加速度大小g =_______________。
（5）实验小组的同学根据实验测得的数据，结合单摆周期公式计算出当地的重力加速度大小g,查询所在地的重力加速度大小后，发现测量值偏小，其原因可能是________
A．开始计时时，停表过迟按下
B．单摆的振幅较小
C．以摆线长l作为摆长进行计算
D．摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线的长度增加
【答案】（1）2.245 （3） （4） （5） CD##DC
【解析】（1）[1]实验所用摆球的直径
D=2.2cm+0.05mm×9=2.245cm
（2）[2]该单摆的周期为
（3）[3]根据
可得
由图像可知
解得
（4）[4]根据
A．开始计时时，停表过迟按下，则周期测量值偏小，则g值测量值偏大，选项A错误；
B．单摆的振幅较小，对实验无影响，选项B错误；
C．以摆线长l作为摆长进行计算，则摆长偏小，则g测量值偏小，选项C正确；
D．摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加，而计算时仍用原来的值计算，则g值测量值偏小，选项D正确。
故选CD。
12. 多用电表是实验室中常用的测量仪器，如图甲所示为多量程多用电表示意图，其中电流有1.0A、2.5A两个档挡，电压有2.5V、10V两个档挡，欧姆表有两个档挡。
（1）通过一个单刀多掷开关S，B可以分别与触点1、2、3、4、5、6接通，从而实现用多用电表测量不同物理量的功能。
①图甲中B是________（选填“红”或“黑”表笔）；
②当S接触点________（选填“1、2”）时对应多用电表2.5A档；
（2）实验小组用该多用电表测量电源的电动势和内阻。器材还有：待测电源（电动势约为9V），定值电阻，电阻箱一只。连接实物如图乙所示，测量时应将图甲中S接触点________（选填“5、6”）；改变电阻箱阻值R，测得并记录多组数据后，得到对应的图像如图丙所示，则电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。（结果保留两位有效数字）
【答案】（1）黑 1 （2）6 9.1 2.0
【解析】（1）①[1]根据“红进黑出”的原则，电流从欧姆表内部电源正极流出，所以B应该是黑表笔。
②[2]电流表是通过表头并联电阻改装而成的，并联电阻越小，量程越大，所以2.5A挡对应1。
（2）[3]多用表与变阻箱并联做电压表适用，电源电压9.0V，所以应该选用10V量程，S接6；
[4][5]由乙图可知
变换得
由图可知
，
解得
，
四、计算题（本题有3小题，共42分。解答时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）
13. 如图，两块足够大的彼此绝缘的水平金属板间距为d，其电容为C，与电压恒为U的电源相接。求：
（1）A板带电荷量的大小；
（2）若有液滴悬浮在板间不动，液滴的最小质量；
（3）从A板中心O以速率往各个方向射出一批质量为m、带电荷量为q的正电荷。问电荷到达B板上的区域面积S为多大。
【答案】（1）CU （2） （3）
【解析】（1）A板带电荷量的大小
（2）由平衡可知，
当n=1时m最小，则最小质量
（3）沿水平方向射出的粒子在电场中做类平抛运动，则，
B板上的区域面积
联立解得
14. 如图所示，O点是半径为R的半圆形玻璃砖的圆心，P为底面上距O点R的一点，光线从P点以角射入玻璃砖。已知真空中的光速为c，不考虑光在玻璃内表面的反射。
（1）若玻璃砖的折射率，求光线射入玻璃砖时折射角的正弦值；
（2）若光线从圆形表面射出后恰与入射光平行，求光线在玻璃砖内传播的时间。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）根据，可得
（2）作出光路图，如图所示
根据
其中根据几何关系可知
则
则
可得
光在玻璃砖内的传播路程为
则光在玻璃砖内的传播时间为
15. 两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x轴和处，两波的波速均为，波源的振幅均为。如图为时刻两列波的图像，此刻平衡位置在x轴和的P、Q两质点开始振动。质点M、N的平衡位置分别处于x轴和处。求：
（1）平衡位置在处的质点P的振动方程；
（2）时，质点M的位移；
（3）内质点M和质点N运动的路程分别是多少?
【答案】（1）（2）4cm；（3）48cm；4cm
【解析】（1）波的周期
则
在t=0时刻质点P沿y轴负向振动可知振动方程为
（2）时，两列波分别向前传播
此时由两列波在M点引起的振动都在波峰，可知此时质点M的位移
y=2A=4cm
（3）两列波传到M经过的时间为
因M点振动加强，则再经过3s=3T质点M经过路程为
向左传播的波到达N点的时间为
向右传播的波到达N点的时间为
在此时间间隔内质点N经过的路程为
以后得时间内两列波在N点相遇振动减弱，则N点的路程为零，则内质点N运动的路程为4cm。