湖北省2023_2024学年高二物理上学期期末考试A卷含解析

这是一份湖北省2023_2024学年高二物理上学期期末考试A卷含解析，共14页。试卷主要包含了选择题的作答，非选择题的作答，如图等内容，欢迎下载使用。
试卷满分：100分
注意事项：
1.答题前，先将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求，每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选或不选的得0分。
1.如图所示，将带铁芯的线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两个接线柱连接到灵敏电流计上，把线圈A静置于线圈B的内部。下列判断正确的是（）
A.若开关保持闭合，滑动变阻器滑片位置保持不变，电流计指针偏转
B.若开关保持闭合，向上拔出线圈A的过程中，电流计指针不偏转
C.开关由断开变为闭合瞬间，电流计指针不偏转
D.开关由闭合变为断开瞬间，电流计指针会偏转
2.如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在水平面上的M、N两点之间做简谐运动，规定水平向右方向为正方向。当振子向右运动到O点开始计时，振子的位移x随时间t的变化图像如图乙所示。下列判断正确的是（）
图甲图乙
时振子的位移等于6cm至1.4s内振子通过的路程为24cm
时振子的速度最大和1.6s时振子的速度相同
3.如图所示，某一复合光线对准一半圆形玻璃砖的圆心O入射，当在O点的入射角为30°时，出射光线分成a、b两束，光束a与下边界的夹角为37°，光束b与下边界的夹角为53°，已知，，则下列说法错误的是（）
A.a光的频率比b光的频率大
B.a、b两束光在该玻璃砖中的折射率之比为
C.在同样的双缝干涉装置中，用a光得到的每条干涉条纹较宽
D.若使入射角增大，则出射光线a先消失
4.质量为m、电荷量大小为q的微粒以速度v与水平方向成角从O点进入方向如图所示的混合场区，此区域有正交的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向左，磁场沿水平方向垂直纸面向外。该微粒在静电力、洛伦兹力和重力的共同作用下，恰好沿直线运动到A，且OA之间距离为L，重力加速度为g，下列说法正确的是（）
A.该微粒可能带正电，也可能带负电B.该磁场的磁感应强度大小为
C.微粒从O到A的运动是匀变速直线运动D.该微粒的电势能增加了
5.如图所示，三个小球的质量均为m，B、C两球用轻弹簧连接后放在光滑的水平面上，A球以速度向B球运动并与B球发生正碰，碰后A、B两球粘在一起继续运动，则（）
A.A、B两球碰撞过程中，A球机械能损失了
B.B球的速度最大为
C.C球的速度最大为
D.弹簧的最大弹性势能为
6.在如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑片向上移动时，关于灯L的亮度及电容器C所带电荷量Q的变化判断正确的是（）
A.L变暗，Q增多B.L变暗，Q减少
C.L变亮，Q增多D.L变亮，Q减少
7.如图所示，质量为m、长为L的导体棒电阻为R，初始时静止于光滑的水平固定平行导轨上，电源电动势为E，内阻不计。两导轨间距离为L，电阻不计。其间的匀强磁场的磁感应强度大小为B、方向与轨道平面成角斜向右上方，且与导体棒MN垂直，重力加速度为g，开关S闭合后导体棒开始运动，则（）
A.导体棒向左运动
B.开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为
C.开关闭合瞬间导体棒MN的加速度为
D.开关闭合瞬间导体棒MN对导轨压力大小为
8.两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于和处，两列波的波速均为，波源的振幅均为。图示为时刻两列波的图像，此刻平衡位置在和的P、Q两质点刚开始振动。质点M的平衡位置处于处。则下列说法正确的是（）
A.两列波的传播周期均为
B.两列波经过在M点相遇
C.在时间内，质点M通过的路程为
D.在时，质点P位于波峰位置
9.如图（a）所示，两根间距为L、足够长的光滑平行金属导轨竖直放置并固定，顶端接有阻值为R的电阻，垂直导轨平面存在变化规律如图（b）所示的匀强磁场，时磁场方向垂直纸面向里。在到的时间内，金属棒水平固定在距导轨顶端处；时，释放金属棒。整个过程中金属棒与导轨接触良好，导轨与金属棒的电阻不计，则（）
图（a）图（b）
A.在时，金属棒受到安培力的大小为
B.在时，金属棒中电流的大小为
C.在时，金属棒受到安培力的方向竖直向下
D.在时，金属棒中电流的方向向左
10.如图所示，在平面直角坐标系的第一、二象限内，存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。大量质量为m、电荷量大小为q的相同粒子从y轴上的点，以相同的速率在纸面内沿不同方向先后射入磁场。当沿x轴正方向射入时，粒子恰好垂直x轴离开磁场，不计粒子的重力和粒子间的相互作用力，则（）
A.粒子可能带负电B.粒子入射速率为
C.粒子在磁场运动的最短时间为D.粒子离开磁场的位置到O点的最大距离为
二、非选择题：本大题共5小题，共60分。
11.（6分）某实验小组同学做“测量电池的电动势和内阻”的实验，他们在实验室里找到了以下器材：
A.一节待测的干电池
B.电流表（满偏电流为，内阻）
C.电流表（量程为，内阻约为）
D.滑动变阻器
E.定值电阻
F.开关和导线若干
某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但提供了两块电流表，于是他设计了如图甲所示的电路，并进行实验。该同学测出几组电流表、的示数、，利用测出的数据画出的关系图像如图乙所示，则由图像可得被测干电池的电动势______V，内阻______。（结果均保留两位有效数字）
12.（9分）某同学用如图甲所示的实验装置验证动量守恒定律，所用器材包括：气垫导轨、带有遮光片（宽度相同）的滑块A和B、光电门1和光电门2（两者均与计算机相连接）。
实验步骤如下：
a.用天平测出滑块A、B（均含遮光片）的质量分别为、；
b.将滑块A、B按图甲所示的位置放在气垫导轨上，启动气泵，调节气垫导轨，使导轨保持水平；
c.给滑块B一个水平向左的初速度，滑块B与静止的滑块A发生碰撞，碰后滑块B反弹再次经过光电门2。计算机记录滑块A通过光电门1的遮光时间是，滑块B第一次、第二次通过光电门2的遮光时间分别是、。
回答下列问题：
（1）用游标卡尺测得遮光片的宽度d如图乙所示，则______。
（2）若规定以水平向右为正方向，滑块B碰撞前后动量变化量______。（用、d、、表示）
（3）若在误差允许的范围内验证动量守恒定律，则滑块的质量满足关系式______。（用、、表示）
13.（12分）如图所示、为足够长的两光滑平行固定金属导轨，它们之间连接一个阻值的电阻；导轨间距为，导轨电阻不计。长为，质量的均匀金属杆水平放置在导轨上，金属杆电阻，导轨平面的倾角为，两导轨之间的匀强磁场方向垂直于导轨平面，磁感应强度为，今让金属杆由静止开始下滑，下滑过程中金属杆始终水平且与两导轨接触良好，不计空气阻力，重力加速度为g取。试求：
（1）当AB杆下滑速度时的加速度大小；
（2）流过AB杆电量为的过程中，杆运动的距离。
14.（15分）如图所示，在的区域内有沿y轴正方向的匀强电场，在的区域内有垂直于坐标平面向里的匀强磁场。一质量为m、电荷量为的带电粒子从y轴上A点以速度沿x轴正方向进入电场。当粒子第一次穿越x轴时，恰好到达x轴上的C点（图中未画出）：当粒子第二次穿越x轴时，恰好到达坐标原点。已知A、C两点到坐标原点的距离分别为、，不计粒子的重力，求：
（1）电场强度E的大小；
（2）磁感应强度B的大小。
15.（18分）如图所示，足够长的光滑悬空固定水平轨道上有一质量为的小车A，用一段不可伸长的轻质细绳悬挂一质量为的钢块B一起以的速度向右匀速运动。一质量为的子弹以的速度沿水平方向从左向右飞来射向钢块，与钢块发生碰撞，碰撞时间极短，碰后子弹以的速度反向弹回。在以后的运动过程中，摆线离开竖直方向的最大角度小于90°，（不计空气阻力），重力加速度为g取。试求：
（1）子弹对钢块作用力的冲量大小；
（2）钢块能摆起的最大高度；
（3）小车A在运动过程中的最大速度。
2023-2024学年度上学期高二年级期末考试
高二物理A试卷解析与答案
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选或不选的得0分。
1.【答案】D
【详解】A.开关闭合，向右移动滑动变阻器滑片的过程中，线圈A中的电流发生变化，则穿过线圈B的磁通量发生变化，则会产生感应电流，即电流计指针偏转，选项A错误：
B.开关闭合，向上拔出线圈A的过程中，穿过线圈B的磁通量减少，则会产生感应电流，即电流计指针偏转，选项B错误；
CD.开关闭合或断开瞬间，线圈A中的电流发生变化，则穿过线圈B的磁通量发生变化，则会产生感应电流，电流计指针偏转，选项C错误，D正确。
故选D。
2.【答案】B
【详解】A.在内，振子不是匀速运动，而是做变减速运动，所以前一半时间内的位移大于后一半时间内的位移，即时，振子的位移大于，故A错误；
B.至内，振子的刚好运动半个周期，故其路程为，故B正确；
C.由图象可知，时，图象的斜率为零，说明振子的速度为零，故C错误；
D.由图象可知，和时，振子均位于原点位置，速度的大小相同。但振子的速度方向为负方向，振子的速度方向为正方向。故振子的速度不相同，故D错误。
故选B。
3.【答案】C
【详解】根据折射定律
由图可知，a光的折射率为
b光的折射率为
a、b两束光在该玻璃砖中的折射率之比为，故B正确；
由于a光的折射率大于b光的折射率，则a光的频率比b光的频率大，故A正确；
根据公式，
由于a光的折射率大于b光的折射率，则a光在玻璃砖中的波长比b光的小，干涉条纹间距比b光的窄，故C错误；
根据，由于a光的折射率大于b光的折射率，则a光的临界角小于b光的临界角，若使入射角增大，则出射光线a先消失，故D正确。
故选C。
4.【答案】B
【详解】若微粒带正电，静电力向左，洛伦兹力垂直于线斜向右下方，则静电力、洛伦兹力和重力不能平衡，故微粒只能带负电，故A错误；
微粒受力如图所示，由平衡条件得，解得，故B正确。
微粒如果做匀变速运动，重力和静电力不变，而洛伦兹力随速度变化而变化，微粒不能沿直线运动，故C错误；
从O到A静电力对微粒做正功，故该微粒的电势能减少了，故D错误。
故选B。
5.【答案】B
【详解】在A、B两球碰撞的过程中弹簧的压缩量可忽略不计，产生的弹力可忽略不计，因此A、B两球组成的系统所受合外力为零，动量守恒，以A球的初速度方向为正方向，有，解得。即B球最大速度为。A、B两球碰撞过程中，A球机械能损失，故A错误，B正确；
粘在一起的A、B两球向右运动，压缩弹簧，由于弹簧弹力的作用，C球做加速运动，速度由零开始增大，而A、B两球做减速运动，速度逐渐减小，当三个球速度相等时弹簧压缩至最短，在这一过程中，三个球和弹簧组成的系统动量守恒，有，解得。
此时弹簧弹性势能最大，由能量守恒定律得
。故D错误；
弹簧恢复原长过程中，A、B、C三个球和弹簧组成的系统动量守恒，能量守恒，弹簧恢复原长时，由动量守恒定律和能量守恒定律，得
，
解得，或，；故C错误。
故选B。
6.【答案】C
【详解】当滑动变阻器的滑片向上移动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，由闭合电路欧姆定律得知，干路电流减小，电源的内电压减小，路端电压增大，灯L变亮，通过灯L的电流增大，而干路电流又减小，则通过的电流减小，两端的电压减小，故滑动变阻器两端的电压增大，电容器所带电荷量Q增大，故选C.
7.【答案】C
【详解】A.开关闭合，由左手定则可知，安培力方向为垂直磁感线向右下方，从而导致导体棒向右运动，A错误：
BC.当开关闭合瞬间，根据安培力公式和，可得；而安培力的方向与导轨成的夹角，再根据力的分解及牛顿第二定律可知，加速度
故B错误，C正确；
D.由平衡条件可知：开关闭合瞬间导体棒对导轨压力大小为，故D错误。故选C。
8.【答案】AC
【详解】A.两列波的周期，故A正确；
BC.简谐波的波前相距，设两列波经时间为t相遇，则，
解得。两列波经相遇在的中点M，所以M点在时开始振动。故B错误；
由图可知，两列波同时到达M点时，引起质点振动的方向均沿y轴负方向，所以两列波在M点的振动加强，即M点的振幅为
时，M点振动了，即；根据简谐运动的周期性，M点运动的路程
，故C正确：
D.沿x轴负方向传播的这列波需传到P点，此后两列波叠加，P为振动减弱点，将处于平衡位置。故D错误。
故选AC。
9.【答案】BD
【详解】AB.由图可知在时间段内产生的感应电动势为
根据闭合电路欧姆定律有此时间段的电流为
在时磁感应强度为，此时安培力为
故A错误，B正确；
C.由图可知在时，磁场方向垂直纸面向外并逐渐增大，根据楞次定律可知产生顺时针方向的电流，再由左手定则可知金属棒受到的安培力方向竖直向上，故C错误；
D.由图可知在时，磁场方向垂直纸面向外，金属棒向下掉的过程中磁通量增加，根据楞次定律可知金属棒中的感应电流方向向左，故D正确。
故选BD。
10.【答案】BC
【详解】根据题意，当粒子的速度沿x轴正方向射入时，粒子运动的轨迹如图甲所示，由此可知，粒子带正电，故A错误；
根据洛伦兹力提供向心力，则，，解得，故B正确：
当粒子在磁场中运动时间最短时，粒子运动轨迹如图乙所示，根据几何关系可得，粒子运动的时间为，故C正确；
当粒子离开磁场的位置与P点连线是轨迹圆的直径时，位置最远，如图丙所示，由图丙可知，，解得，故D错误。
二、非选择题：本大题共5小题，共60分。
11.（6分）
【答案】1.5；（3分）0.60；（3分）（0.58∼0.62均得3分）
【详解】由图像可知，图线与纵轴的交点的纵坐标为，与横轴的交点的横坐标为，则干电池的内阻为
干电池的电动势为
12.（9分）
【答案】（1）5.75；（3分）（2）；（3分）（3）（3分）
【详解】（1）由题图乙可知，两遮光片的宽度为
（2）滑块B两次经过光电门2时的速度大小分别为、
动量变化量为（未通分也算对）
（3）滑块A经过光电门1时的速度大小
根据动量守恒定律有
整理得：
13.（12分）
【详解】（1）（6分）
取AB杆为研究对象其受力分析如图所示
沿斜面方向，由牛顿第二定律可得
……2分
而……1分
……1分
联立解得：……1分
当时，.……1分
（2）（6分）
从静止开始到匀速运动过程中……1分
……1分
……1分
……1分
联立可得……1分
代入数据解得：……1分
14.（15分）
【详解】（1）（7分）
粒子的运动轨迹如图所示
粒子在电场中做类平抛运动，设粒子从A运动到C的时间为，有
水平方向：…….2分
竖直方向：……2分
加速度……1分
联立解得：.……2分
（2）（8分）
设粒子进入磁场时速度为v，v与x轴的夹角为，则
……1分
解得……1分
故……2分
粒子进入磁场后做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，
有……1分
由几何关系可知：……2分
联立解得……1分
15.（18分）
【详解】（1）（5分）
子弹与钢块碰撞瞬间水平方向动量守恒，以水平向右为正方向，则
；……2分
解得；……1分
对钢块B，由动量定理，有.……2分
（2）（7分）
钢块B到最高点时，小车A、钢块B有相同的水平速度，根据水平方向动量守恒有
；……2分
解得……1分
由机械能守恒；……2分
解得.……2分
（3）（6分）
根据水平方向动量守恒，设小车A运动过程的最大速度为，此时钢块B速度为，当钢块B回到原来高度时，小车A速度最大，以向右为正方向，根据动量守恒定律，有
……2分
根据能量守恒有……2分
解得，.……2分
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
D
B
C
B
B
C
C
AC
BD
BC