湖北省云学联盟2024-2025学年高二上学期1月期末联考物理试卷（解析版）

这是一份湖北省云学联盟2024-2025学年高二上学期1月期末联考物理试卷（解析版），共14页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
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，有选错的得0分。
1. 古筝，弹拨弦鸣乐器，又名汉筝、秦筝，是汉民族古老的民族乐器，拨动琴弦能弹出宫商角徵羽五声音阶。结合机械振动相关知识，下列分析正确的是（ ）
A. 拨动琴弦后琴弦的振动是受迫振动
B. 拨动琴弦时力量越大声音频率越高
C. 改变琴弦振动长度其固有频率不同
D. 琴弦振动时周期越来越小
【答案】C
【解析】A．拨动琴弦后，琴弦没有受到驱动力作用，其振动是自由振动，故A错误；
B．拨动琴弦时力量越大琴弦振幅越大，不会影响频率，故B错误；
C．改变琴弦振动长度，会改变琴弦的固有频率，故C正确；
D．琴弦振动时周期为固有周期，保持不变，故D错误。
故选C。
2. 如图所示，质点从水平地面以某一初速度斜抛，在最高点突然爆裂成质量相等的甲、乙、丙三个质点。爆裂之后乙刚好做自由落体运动，丙沿原轨迹回到抛射点，忽略空气阻力，则爆裂瞬间甲和丙的速率之比为（ ）
A. B. 1C. 2D. 4
【答案】D
【解析】设爆裂前质点的速度为，质量为m，所以
丙沿原轨迹回到抛射点，所以爆炸后丙速度大小为，方向水平向左
爆炸的瞬间，水平方向上系统动量守恒，选水平向右为正方向则，解得
所以爆裂瞬间甲和丙速率之比为为，故正确。
故选D。
3. 某物理兴趣小组在研究磁电式电流表原理和构造时，发现磁电式电流表主要由磁体、极靴、线圈、螺旋弹簧组成。进一步研究发现极靴中间有一个铁制圆柱，而线圈则绕在铝制框架上，指针也固定在框架上。下列四位同学对磁电式电流表的原理和构造的讨论正确的是（ ）
A. 张同学认为线圈转动时所受安培力不变，磁场为匀强磁场
B. 徐同学认为是螺旋弹簧的弹力使线圈和指针发生偏转
C. 孔同学认为减小线圈匝数可以增大电流表的灵敏度
D. 朱同学认为铝质框架转动时能起到电磁阻尼的效果
【答案】D
【解析】A．根据磁电式电流表的原理可知线圈附近磁场大小相等方向不同不是匀强磁场，故A错误；
B．线圈在安培力作用下偏转，故B错误；
C．相同电流情况下，线圈匝数越多安培力越大，旋转角度越大即灵敏度越大，故C错误；
D．铝框作为骨架起到电磁阻尼的作用可以让指针快速稳定，故D错误。
故选D。
4. 2024年8月有报道称，国产电磁炮技术获得明显突破，炮弹的速度能达到每秒2000米。电磁炮从原理上与电动机有相通的地方，如图所示，若已知电源电动势为E，内阻为r，炮弹电阻为R，回路电流为I水平轨道存在竖直方向的匀强磁场。不计摩擦以及其他能量损失，下列说法正确的是（ ）
A. 轨道平面存在竖直向下的磁场
B. 回路电流
C. 电能转化为焦耳热和炮弹的机械能
D. 炮弹做匀加速直线运动
【答案】C
【解析】A．根据安培定则可知，炮弹位置磁场垂直轨道平面向上，即方向竖直向上，故A错误；
B．电路不是纯电阻电路，不遵循闭合电路欧姆定律；故B错误；
C．根据能量守恒可知，回路电能转化为焦耳热和机械能；故C正确；
D．炮弹切割磁感线产生感应电动势，导致电流变化，所以炮弹不是匀加速运动。故D错误。
故选C。
5. 质谱仪在众多科学研究和实际应用领域中都发挥着重要作用。如图所示为某一质谱仪，某种带电粒子从O点由静止出发，经过加速电场和速度选择器，进入磁场后打在荧光屏上，粒子轨迹如图中虚线所示。若、、以及圆周运动的半径为已知量，下列说法正确的是（ ）
A. 该粒子带负电
B. 该粒子的速度为
C. 该粒子比荷为
D. 该速度选择器中电场强度为
【答案】B
【解析】A．粒子在磁场中逆时针偏转，根据左手定则可知粒子带正电，选项A错误；
BC．在加速电场中
在磁场中有
解得
选项B正确，C错误；
D．在速度选择器中
解得
选项D错误。
故选B。
6. 九宫山风电场是湖北省首个风电场，由16台风力发电机组组成。风力发电机塔高，九宫山最高峰海拔。若已知扇叶转动的圆面半径约为，年平均风速约为，空气密度，风能转化为电能的效率为30%。则一台风力发电机平均发电功率最接近的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】设时间内，通过扇叶转动的圆面的空气质量
根据能量守恒规律
代入数据得，故最接近。
故选B。
7. 如图所示，质点从平衡位置O点出发向右做简谐运动，最远到达B点。若已知，简谐运动的周期为。该质点经过A点的时间可能为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】由简谐运动规律可知
当时
解得或者（n=0、1、2、3……）
当n=0时t=0.5s或者t=2.5s
8. 伟大的物理学家麦克斯韦证明周期性变化的电场和磁场相互激发会产生电磁波，同时，他也预言光是电磁波。现如今，电磁波在生产生活中得到了广泛的应用。下列关于电磁波的说法正确的是（ ）
A. 我们周围一切物体都在辐射电磁波
B. 不同频率的电磁波在真空中的传播速度不同
C. 电磁波传播不需要介质
D. 红外线的频率比可见光的频率高
【答案】AC
【解析】A．我们周围的一切物体都在辐射电磁波，故A正确；
B．不同频率的电磁波在真空中的传播速度相同，故B错误；
C．电磁波传播不需要介质，故C正确；
D．红外线的频率比可见光的频率低，故D错误。
故选AC。
9. 在获悉法拉第发现电磁感应现象之后，楞次立即开始进行电工方面的实验研究，并于1834年提出楞次定律。下面几种与楞次定律有关的现象描述正确的是（ ）
A. 条形磁铁靠近线圈时电子秤示数增大
B. 条形磁铁靠近铝环时铝环会向左摆动
C. 通电直导线的电流增大时矩形线框会向右运动或有向右运动的趋势
D. 调整滑片P到某一位置闭合开关后电流表中有恒定电流
【答案】AC
【解析】A．根据楞次定律可知条形磁铁靠近线圈时，线圈中产生感应电流，线圈对条形磁铁的作用力向上，磁铁对线圈的作用力向下，故电子秤示数增大，故A正确；
B．条形磁铁靠近铝环时，磁通量增大，根据楞次定律可知，铝环中产生感应电流，铝环受安培力远离条形磁铁，铝环会向右摆动，阻碍磁通量增大，故B错误；
C．通电直导线的电流向上或向下增大时矩形框中的磁通量增大，根据楞次定律可知，此时矩形线框有向右运动的趋势阻碍磁通量的增大，故C正确；
D．调整滑片P到某一固定位置后闭合开关后，穿过两线圈的磁通量不变，电流表中无电流，只在闭合开关的瞬间，电流表中有电流，故D错误。
故选AC。
10. 雨滴下降时不仅受重力，还会受到空气阻力的作用。空气阻力与速度的关系较为复杂，当雨滴刚开始下落时，速度较小，空气阻力也较小，随着下落速度的增加，空气阻力迅速增大。若假设空气阻力与速度大小的关系为，其中为某一定值。某次暴雨时，质量为雨滴从的高空下落，只受重力和空气阻力。自下落开始计时，经过时间后达到最大速度，重力加速度。下列说法正确的是（ ）
A. 雨滴下降的总时间为
B. 雨滴下降20m达到最大速度
C. 前3s内雨滴克服空气阻力做功
D. 前3s内雨滴受到空气阻力的冲量大小为
【答案】AB
【解析】AB．平衡时
解得
前3s过程中，根据动量定理有
则有
解得
即下降20m达到最大速度，之后做匀速直线运动，用时间98s，则计算可得总时间为101s，故AB正确；
C．根据动能定理
可计算前3s内雨滴克服空气阻力做功Wf=0.075J
故C错误；
D．根据动量定理
可计算前3s内雨滴受到空气阻力的冲量大小为
故D错误。
故选AB。
二、非选择题：本题共5小题，共60分。
11. 某物理兴趣小组学习单摆周期公式后想利用单摆测量当地重力加速度。用到的实验器材有铁架台、细绳、小球、光电门、数字计时器以及其他相关器材。
（1）由于器材较多需进行选择，下列选择和操作错误的是（ ）
A. 选择密度较大的金属球B. 选择可伸缩的弹性绳做摆线
C. 选择游标卡尺测量小球直径D. 为便于计时将单摆拉开角
（2）经过分析和讨论，小组同学选择正确的器材测量相关数据如下，摆长、周期，则通过单摆周期公式计算可得_______（结果保留三位有效数字）。
（3）从结果上看重力加速度与当地实际重力加速度相差较大，造成这种差距的原因可能是___________，记录单摆全振动次数时________（填“少”或“多”）算了一次。
【答案】（1）BD （2）11.8 （3）周期测量值偏小 多
【解析】（1）A．选择密度较大的金属球，以减小阻力的影响，选项A正确；
B．选择不可伸缩的刚性绳做摆线，选项B错误；
C．选择游标卡尺测量小球直径，选项C正确；
D．单摆的摆角不大于5°，否则就不是简谐振动，选项D错误。
此题选择操作错误的，故选BD。
（2）根据
可得
（3）[1][2]从结果上看重力加速度与当地实际重力加速度相差较大，造成这种差距的原因可能是周期测量值偏小，记录单摆全振动次数时多算了一次。
12. 某同学想结合如图所示电路图组装一个简易欧姆表。现已知电源电动势内阻，电流计量程为，内阻。
（1）按照惯用标准，图甲中的A为_____________（填“红”或“黑”）表笔
（2）实验室滑动变阻器有两种，一种最大阻值，另一种最大阻值，根据实验原理应该选择_____________（填“”或“”）
（3）现对表盘进行欧姆挡标度，则表头G表盘上“”处应标的数值为_____________Ω
（4）由于电源使用时间较长导致电动势不变，内阻略微增大，则正确使用此欧姆表测电阻时测量值与真实值相比_____________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）
【答案】（1）红 （2）300Ω （3）200 （4）不变
【解析】（1）欧姆表电流方向为红进黑出，所以与接线柱A相连的是电源的负极，则与接线柱A相连的表笔颜色应是红色。
（2）欧姆表的内阻为
根据实验原理应该选择300Ω。
（3）欧姆表的指针恰好指在电流刻度的3mA处，则
（4）电池电动势不变，内阻变大，欧姆表仍能调零
可知，总内阻不变，按正确使用方法在测电阻时，指针偏转角度与电源内阻较小时相同，其测量结果与原结果相比将不变。
13. 如图所示，圆形区域中存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为，区域半径为R。带电粒子a质量为m，电荷量为q，从A点沿半径方向进入磁场区域，从B点离开磁场，出磁场时速度偏转角为，带同种电荷的b粒子质量为m，从A点以相同速度沿半径方向进入磁场区域，从AB圆弧中点C点离开磁场。不计重力和粒子间的相互作用，求：
（1）a粒子的速度和在磁场中的运动时间；
（2）b粒子的电荷量。
【答案】（1）； （2）
【解析】（1）粒子运动的轨迹如图所示，
由几何关系
解得a粒子的轨迹半径
洛伦兹力提供向心力
解得
由于
解得
（2）b粒子运动的轨迹图所示，
由几何关系可知
解得
洛伦兹力提供向心力
联立，解得
14. 牛顿提出过“恢复系数”的概念，假设碰撞为一维碰撞，两质点碰前的速度为、，碰后的速度为、则恢复系数等于相对分离速度与相对接近速度之比，即。如图所示光滑水平面的右侧平滑连接一竖直放置的半圆形光滑轨道CD，轨道半径。物块A和B分别置于水平面上，，。现使物块A以速度向右运动，与B发生正碰，重力加速度g取。求：
（1）若为弹性碰撞求出碰后A和B的速度和；
（2）若碰后物块B恰好过圆轨道最高点，求碰撞的恢复系数。
【答案】（1）A的速度向左，B的速度向右 （2）
【解析】（1）根据弹性碰撞规律有
解得
即A的速度向左，B的速度向右。
（2）物块B恰好能过最高点，在最高点，由牛顿第二定律
物块B由C到D的过程，由动能定理
解得碰后B的速度
根据动量守恒有
解得
代入恢复系数公式可得
15. 如图所示，平行光滑金属导轨与水平面的夹角，导轨间距，导轨的下端接有定值电阻，水平虚线上方有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度。。水平虚线下方有一放在导轨上的金属棒ab，金属棒与一细线连接，细线通过一定滑轮吊一个重物，细线与导轨所在平面平行。释放重物，细线若拉着金属棒向上运动，金属棒运动过程中，始终与导轨垂直，其与导轨接触良好。已知开始时金属棒与虚线的距离为，金属棒的质量，电阻，长度等于轨道间距。导轨足够长且电阻不计，重物的质量为（取，,）。
（1）求金属棒刚进入磁场时的速度；
（2）求金属棒最后匀速运动的速度；
（3）求速度为时绳子拉力T；
（4）若金属棒进入磁场后做变速运动的位移，求变速运动过程中金属棒产生的焦耳热。
【答案】（1） （2） （3） （4）
【解析】（1）依题意，根据机械能守恒有
代入数据解得金属棒刚进入磁场时的速度
（2）金属棒最后做匀速运动，则
根据安培力公式
根据欧姆定律
根据电磁感应定律
联立可得
联立解得
（3）
对导体棒分析，根据牛顿第二定律有
对重物分析根据牛顿第二定律有
结合
解得
（4）根据能量守恒定律有
解得，