浙江省衢温5+1联盟2023-2024学年高二下学期4月期中物理试题（解析版）

这是一份浙江省衢温5+1联盟2023-2024学年高二下学期4月期中物理试题（解析版），共9页。试卷主要包含了考试结束后，只需上交答题纸， 如图甲是滚筒式洗衣机等内容，欢迎下载使用。
考生须知：
1.本卷共8页满分100分，考试时间90分钟。
2.答题前，在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号并填涂相应数字。
3.所有答案必须写在答题纸上，写在试卷上无效。
4.考试结束后，只需上交答题纸。
选择题部分
一、选择题I（本题共13小题，每小题3分，共39分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的，选对的得3分，不选、多选、错选均不得分）
1. 国际单位制中电荷量的单位符号是C，如果用国际单位制基本单位的符号来表示，正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】根据电荷量公式q=It可知，电流I的单位是A，时间t的单位是s，故用国际单位制的基本单位表示电量的单位为A∙s，故B正确，ACD错误。
故选B。
2. 在科学发展中，许多科学家对物理学的发展作出了巨大贡献。下列表述正确的是（ ）
A. 法拉第提出了场的概念，并用电场线和磁感线形象地描述电场和磁场
B. 库仑最早测得元电荷的数值
C. 托马斯·杨在分析了大量实验数据后总结出了光的折射定律
D. 牛顿进行了著名的“月—地检验”并通过实验测出了引力常量
【答案】A
【解析】A．法拉第提出了场的概念，并用电场线和磁感线形象地描述电场和磁场，故A正确；
B．密立根最早测得元电荷的数值，故B错误；
C．斯涅尔在分析了大量实验数据后总结出了光的折射定律，故C错误；
D．牛顿进行了著名的“月—地检验”，卡文迪什通过扭秤实验测出了引力常量，故D错误。
3. 如图所示，两个质量相同的小球甲、乙分别用轻弹簧和细线悬在等高的O、点。轻弹簧的原长和细线的长度均为L，把两球的都拉至水平后无初速释放，甲、乙两球分别从A、C到最低点B、D过程，不计空气阻力，下列描述正确的是（ ）
A. 弹簧对甲小球不做功B. 细线对乙小球做正功
C. 甲小球机械能守恒D. 乙小球机械能守恒
【答案】D
【解析】ABC．甲小球运动至最低点，弹簧发生形变，则弹簧对甲做负功，甲小球机械能减小，细线对乙小球不做功，故ABC错误；
D．乙小球只有重力做功，机械能守恒，故D正确；
故选D。
4. 下列四幅图描述了机械波和光波在传播过程中形成的现象，下列说法正确的是（ ）
A. 水波的波长越短，衍射现象越明显
B. 两波源的振幅相同才能形成稳定的干涉图样
C. 光的衍射条纹的亮度相同
D. 光的干涉两相邻亮条纹的间距与光的波长成正比
【答案】D
【解析】A．只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象，水波的波长越大，衍射现象越明显，故A错误；
B．形成稳定的干涉图样的条件是：两列波的频率相同、存在稳定的相位差。并不是两波源的振幅相同才能形成稳定的干涉图样，故B错误；
C．光的衍射现象中，中间亮条纹的亮度最大，向两侧逐渐减弱，故C错误；
D．由
可知，两相邻亮条纹的间距与光的波长成正比，故D正确。
故选D。
5. 如图所示为某汽车上的电容式传感器的俯视图。质量块左、右侧分别连接电介质、轻质弹簧，弹簧右端与电容器均固定在外框上，质量块可带动电介质相对于外框无摩擦左右移动，电容器与供电电源连接，并与计算机的信号采集器串联。下列关于该传感器的说法正确的是（ ）
A. 电介质插入极板间越深，电容器的电容越小
B. 电介质插入极板间越深，电容器所带电荷量越小
C. 在汽车向右做匀速直线运动过程中，电路中无电流
D. 在汽车向右做匀加速直线运动过程中，电路中有恒定电流
【答案】C
【解析】A．根据
电介质插入极板间越深，越大，电容器越大，A错误；
B．根据
由于电容器两端电压保持不变，电容越大，所带电荷量越多，B错误；
C．在汽车向右做匀速直线运动过程中，弹簧处于原长状态，电介质相对电容器静止不动，电容器大小不变，电容器带电量保持不变，电路中无电流，C正确；
D．在汽车向右做匀加速直线运动稳定后，弹簧处于伸长状态，电介质相对电容器保持静止，电容器大小不变，电容器的带电量保持不变，电路中也无电流，D正确；
故选C。
6. 地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆天文学家哈雷曾经在1682年跟踪过一颗彗星，他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍，如图所示，并预言这颗彗星将每隔一定时间就会出现哈雷的预言得到证实，该彗星被命名为哈雷彗星。哈雷彗星最近出现的时间是1986年，则关于它下次飞近地球的时间，下列判断正确的是（ ）
A. 大约在2070年B. 大约在2062年
C. 大约在2048年D. 大约在2035年
【答案】B
【解析】设彗星的周期为T1，地球的公转周期为T2，这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍，由开普勒第三定律
得
所以
1986+76=2062
故选B。
7. 很多智能手机都有加速度传感器可以测量手机自身的加速度。某同学用手托着手机，打开加速度传感器，手迅速向下运动，让手机脱离手掌而自由下落，然后接住手机，观察手机屏幕上加速度传感器的图像，取竖直向上为正方向，将其图像简化为下图所示，下列说法正确的是（ ）
A. t1时刻，手机加速度大小可能大于g
B. t1到t2时间内，手机处于完全失重状态
C. t2时刻，手机的加速度方向竖直向上
D. t2时刻，手机的运动方向为竖直向上
【答案】C
【解析】A．根据题意可知，t1时刻是手机自由落体的过程，故加速度为g，故A错误；
B．t1到t2时间内，加速度为正，即加速度方向向上，手机处于超重状态，加速度为负值，即加速度方向向下，手机处于失重状态，若加速度为重力加速度，则手机处于完全失重状态，故B错误；
C．根据图像可知，t2时刻加速度为正值，则加速度方向竖直向上，故C正确；
D．手机先向下加速，后向下减速，故t2时刻，手机的运动方向为向下，故D错误。
故选C。
8. 如图甲是滚筒式洗衣机。洗衣机脱水完成前的某段时间内，可认为水已脱干，衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做匀速圆周运动，如图乙所示。若一件小衣物在此过程中随滚筒转动经过最高位置a、最低位置c、与滚筒圆心等高位置b、d，则该件小衣物在（ ）
A. 衣物a、b、c、d四点的线速度相同
B. 衣物在整个运动过程中所受的合外力不变
C. 衣物在c位置对滚筒壁的压力大小等于重力
D. 衣物在b、d位置对滚筒壁的压力大小相等
【答案】D
【解析】A．小衣物在a、b、c、d位置的线速度大小相等，但方向不同，故A错误；
B．衣物在整个运动过程中所受的合外力大小不变，但方向一直在变，故B错误；
C．在c点时根据牛顿第二定律可知
结合牛顿第三定律可知，衣物在c位置对滚筒壁的压力大于重力，故C错误；
D．在b、d两位置受到的摩擦力方向都竖直向上，与重力平衡，方向相同，故D正确。
故选D。
9. 人体的细胞膜模型图如图a所示，由磷脂双分子层组成，双分子层之间存在电压（医学上称为膜电位），现研究某小块均匀的细胞膜，厚度为d，膜内的电场可看作匀强电场，简化模型如图b所示，初速度可视为零的一价正钠离子仅在电场力的作用下，从图中的A点运动到B点，下列说法正确的是（ ）
A. A点电势小于B点电势
B. 钠离子的电势能增大
C. 若膜电位不变，仅增大d，则钠离子到达B点的时间变长
D. 若d不变，仅增大膜电位，则钠离子到达B点的速度不变
【答案】C
【解析】AB．初速度可视为零的一价正钠离子仅在电场力的作用下，从图中的A点运动到B点，可知电场由A指向B，即A点电势高于B点电势，电场力对钠离子做正功，电势能减小，故AB错误；
C．若膜电位不变，仅增大d，根据
可得
则钠离子到达B点的时间变长，故C正确；
D．若d不变，仅增大膜电位，根据
化简可得
则钠离子到达B点的速度变大，选项D错误。
故选C。
10. 如图甲所示是光电计数器的工作示意图，其中A是发光仪器，B是传送带上的物品，R1为光敏电阻（有光照时电阻为2Ω，无光照时电阻为223Ω），R2为定值电阻，阻值未知，电源内阻为4Ω；如图乙所示是输出电信号与时间的关系。若传送带始终匀速运动，两个相邻工件的中心间距为0.2m，则（ ）
A. 当有光照射R1时，信号输出电压一定为高压
B. 当有光照射R1时，电源的输出效率一定变大
C. 传送带匀速运动的速度v=0.2m/s
D. 当R2=2Ω时，电源的输出功率最大
【答案】D
【解析】A．当有光照射R1时，阻值R1变小，根据闭合电路欧姆定律可得，回路电流变大，R1两端的电压变小，信号处理系统获得低电压，故A错误；
B．当有光照射时，R1阻值变小，回路电流变大，根据
可得，当R1减小时，电源的输出效率一定变小，故B错误；
C．传送带运动的速度为
故C错误；
D．根据电源的输出功率与外电路电阻的关系可知，当外电路电阻与电源内阻相等时，电源的输出功率达到最大，即
所以
故D正确。
故选D。
11. 如图甲所示，驱动线圈通过开关S与电源连接，发射线圈放在绝缘且内壁光滑的发射导管内。闭合开关S后，在0 ~ t0内驱动线圈的电流iab随时间t的变化如图乙所示。在这段时间内，下列说法正确的是（ ）
A. 发射线圈中感应电流产生的磁场水平向左
B. t = t0时驱动线圈产生的自感电动势最大
C. t = 0时发射线圈具有的加速度最大
D. t = t0时发射线圈中的感应电流最大
【答案】A
【解析】A．根据安培定则，驱动线圈内的磁场方向水平向右，再由图乙可知，通过发射线圈的磁通量增大，根据楞次定律，发射线圈内部的感应磁场方向水平向左，A正确；
BD．由图乙可知，t = t0时驱动线圈的电流变化最慢，则此时通过发射线圈的磁通量变化最慢，此时驱动线圈产生的自感电动势为零，感应电流为零，BD错误；
C．t = 0时驱动线圈的电流变化最快，则此时通过发射线圈的磁通量变化最快，产生的感应电流最大，但此时磁场最弱，安培力不是最大值，则此时发射线圈具有的加速度不是最大，C错误。
12. 某地有一风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为20m的圆面。某时间内该地区的风速是10m/s，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为1.2kg/m3，假如这个风力发电机能将20%的空气动能转化为电能。则此风力发电机发电的功率约为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】在t时间内空气动能为
则此风力发电机发电的功率约为
故ACD错误，B正确。
故选B。
13. 如图所示，ABC为一弹性轻绳，其弹力大小符合胡克定律。弹性轻绳一端固定于A点，另一端连接质量为m的小球，小球穿在竖直杆上。轻杆OB一端固定在墙上，另一端为定滑轮。若弹性轻绳自然长度等于AB，初始时ABC在一条水平线上，小球从C点由静止释放滑到E点时速度恰好为零。已知C、E两点间距离为h，D为CE的中点，重力加速度为g，小球在C点时弹性绳的拉力为，小球与杆之间的动摩擦因数为0.6，弹性轻绳始终处在弹性限度内，其弹性势能的表达式为，其中k为劲度系数、x为伸长量。则小球下滑经过D点时的速度大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】小球在C点时，杆对小球的弹力为
释放小球后，设弹性绳与竖直杆夹角为，杆对小球的弹力等于弹性绳垂直于杆的分力，即
FN=kxsinθ
又
故杆对小球的弹力保持不变，则小球所受滑动摩擦力大小始终为
小球从C到E过程，由功能关系
得弹性绳劲度为
小球从C到D的过程，同理
得小球在D点速度为
故选B。
二、选择题II（本题共3小题，每小题3分，共6分。每小题列出的四个选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
14. 在x轴正半轴和负半轴存在两种不同材质的弹性绳（相连于O点），x=6m和x=12m处为两波源，分别向右、向左传播形成振幅均为4cm的简谐横波，t=0时刻的波形如图所示，此时x=2m和x=4m处的质点刚好开始振动，已知波在左右两种介质中的传播速度之比为1∶2，t=0s到时间内P点经过的路程为6cm，则下列说法正确的是（ ）
A. t=0时刻P处质点向上运动
B. 波2振动的周期为1s
C. 波2在x轴负半轴的传播速度为8m/s
D. 不考虑不同介质中的振幅变化，两列波相遇后在x=1m处质点的振幅为8cm
【答案】ABD
【解析】A．根据波形平移法可知，t=0时刻P处质点向上振动，故A正确；
BC．由图可知两列波的波长分别为m，m，即波长之比为1：2；依题意，波在左右两种介质中的传播速度之比为1：2，根据波的传播速度与周期、波长关系
可知两列波的周期相同；研究向右传播的波1，根据质点的振动方程有
其中cm，cm，可得
t=0s到时间内P点经过的路程为6cm，则有
解得
s
可知波2振动的周期也为1s；向右传播的波1在x轴负半轴的传播速度为
m/s
机械波的传播速度由介质决定，可知波2在x轴负半轴的传播速度也为4m/s，故B正确，C错误；
D．波2在x轴正半轴的传播速度为
m/s
由图可知，t=0s时刻向右传播的波1在x=-5m处的波谷传播到x=-1m处所用时间为
s
t=0s时刻向左传播的波2在x=6m处的波谷传播到x=-1m处所用时间为
s
可知两列波的波谷同时传到x=-1m处，故x=-1m处为振动加强点，则两列波相遇后在x=-1m处质点的振幅为
cm
故D正确。
故选ABD。
15. 下列对于图中的叙述，正确的是（ ）
A. 图甲中，变压器中的铁芯用相互绝缘薄硅钢片叠合是为了利用涡流的热效应
B. 图乙中，用实验证实电磁波的存在的科学家是赫兹
C. 图丙中，食堂用的消毒灯主要利用的是X射线进行消毒
D. 图丁中，器皿中的硫酸铜溶液通电后旋转起来，因为通电液体受到磁场力的作用
【答案】BD
【解析】A．当变压器中的电流变化时，在其铁芯将产生涡流，使用相互绝缘的硅钢片叠合做成的铁芯可以尽可能减小涡流，故A错误；
B．麦克斯韦建立了电磁场理论，预言了电磁波的存在，用实验证实电磁波存在的科学家是赫兹，故B正确；
C．食堂用的消毒灯主要利用的是紫外线进行消毒，故C错误；
D．器皿中的硫酸铜溶液通电后两个电极间形成电流，导电液体在磁场中受到安培力的作用旋转起来，故D正确。
故选BD。
非选择题部分
三、非选择题（本题共5小题，共55分）
16. 如图所示为“测量自由落体加速度”的实验装置
（1）图中所用计时器为___________（填“电磁打点计时器”或“电火花打点计时器”）
（2）如图为本实验获得的纸带，已知两个计数点之间还有三个点未画出，则计数点3的瞬时速度为___________，测得的加速度为___________。（保留三位有效数字）
【答案】（1）电火花打点计时器 （2）1.70 9.80
【解析】（1）由实验装置图所示，打点计时器直接接在插线板上面，则可知工作电压为，故图中为电火花打点计时器。
（2）[1]由题意可知，相邻两计数点的时间间隔为
自由落体运动规律，根据纸带可知
代入得
[2]由逐差法可知
代入得
17. （1）用多用电表测量电压、电流、电阻时，将红黑表笔分别插入“”“”插孔中，则（ ）
A 测量电压时，红表笔靠近电源负极
B. 测量二极管正向电阻时，红表笔接二极管的正极
C. 测量电阻时，电流从红表笔流入多用电表
（2）在测量大阻值电阻时，某同学采用如图所示方法测量，则测量结果比真实值要___________（填“偏大”或者“偏小”或者“一样”）
（3）某同学利用如图所示的电路测量电源电动势和内阻，连接好电路，移动滑动变阻器，电流表读数如图5所示，则此时电流表读数为___________A。将导线3分别接于“1”和“2”处，可以得到两条电源的U-I曲线，如图所示，则此电源的电动势为___________，内阻为___________（用图6中的字母表示）
【答案】（1）C （2）偏小 （3）0.10 EA
【解析】（1）A．测量电压时，红表笔靠近电源正极。故A错误；
B．测量二极管正向电阻时，红表笔接二极管的负极。故B错误；
C．测量电阻时，电流从红表笔流入多用电表。故C正确。
故选C。
（2）在测量大阻值电阻时，如图某同学用手触碰了两表笔的金属杆相当于给待测电阻并联了一个电阻，则测量结果比真实值要偏小。
（3）[1]由图可知，该电流表的最小分度为0.02A，读数时读到0.01A即可，所以电流表读数为0.10A。
[2]导线3接于“1”处，电流表相对电源的内接法，电动势的测量值等于真实值，则此电源的电动势为EA。
[3]导线3接于“2”处，电流表相对电源的外接法，短路电流为准确值，所以此电源内阻为
18. 图中甲为气压升降椅，乙为其核心部件模型简图。活塞横截面积为S，气缸内封闭一定质量的理想气体，该气缸导热性能良好，忽略一切摩擦。调节到一定高度，可以认为活塞上面有卡塞，活塞只能向下移动，不能向上移动。已知室内温度为27℃，气缸内封闭气体压强为p，稳定时气柱长度为L，此时活塞与卡塞恰好接触且二者之间无相互作用力，重力加速度为g。
（1）当室内温度升高10℃时，求气缸内封闭气体增加压强；
（2）若室内温度保持27℃不变，一质量为m的同学盘坐在椅面上，求稳定后活塞向下移动的距离。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）当室内温度升高10℃时，气缸内封闭气体发生等容变化
由查理定律，得
其中
解得
（2）若室内温度保持27℃不变，气缸内封闭气体发生等温变化，由玻意耳定律，得
解得
19. 如图所示，竖直平面内的四分之一圆周轨道AB，半径为，O为其圆心；半圆轨道CD，半径，为其圆心；两者通过水平轨道BC相连。长的竖直挡板下沿离水平轨道BC高，O2到挡板的水平距离。将质量为的可看作质点物块从四分之一圆周轨道的某处无初速度释放。不计一切摩擦。
（1）若从与等高处释放，求物块到达四分之一圆周轨道最低点B时对轨道的压力；
（2）为使物块经半圆轨道最高点飞出后能击中挡板，求释放点距水平轨道的高度范围；
（3）若BC段中点有一质量的小物块，物块M从AB段某处释放，与m碰撞，碰后两物块一起运动，恰能通过D点，求物块M释放时距BC段的高度。
【答案】（1），方向竖直向下；（2）；（3）
【解析】（1）物块下落过程中，机械能守恒定律，则
物体在圆周最低点，支持力与重力的合力提供圆周运动向心力知
代入得
由牛顿第三定律知，则压力为
物块对圆周轨道的压力大小为，方向竖直向下。
（2）物块在D点飞出，做平抛运动，若打到挡板上端点，水平方向有
由题知，竖直方向有，则
代入得
同理，打到挡板下端点，水平方向有
由题知，竖直方向有，则
代入得
且要使物块过圆轨道最高点，则
代入得
综上，可知
在整个运动过程中，由机械能守恒定律知
将代入得
将代入得
综上，释放点高度的范围为。
（3）物块M与m碰撞，碰撞过程根据动量守恒知
一起运动到D点过程中由机械能守恒知
在D点由
M从释放点到水平轨道有
由以上得
20. 如图，MC、PD为两条间距L=0.50m的足够长的平行光滑导轨，导轨电阻不计，MP水平且与导轨垂直，导轨与水平面的夹角θ=30°，导轨底端连接一电阻值R=2.0Ω的电阻，一根质量m=0.20kg、电阻为r=4.0Ω的金属棒，置于导轨底端，与导轨垂直并接触良好；整个装置处于磁感应强度大小B=2.0T方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。现在对金属棒施加一沿导轨平行向上且平行于导轨的拉力F，使棒从静止开始以加速度a=1.0m/s2沿导轨平面向上做匀加速直线运动。重力加速度g=10m/s2。
（1）求金属经过3s时通过电阻R的电流大小和方向；
（2）求金属棒经过3s时拉力F的大小；
（3）3s后拉力大小变为恒定，大小为1N，方向平行于导轨向上，求从此时起金属棒减速到零经过的位移。
【答案】（1），方向为P流向M；（2）F=1.7N；（3）x=3.6m
【解析】（1）金属在导轨上做匀加速直线运动，开始运动后，在3s末时，棒的速度为
电流为
解得
对导体棒根据右手定则可以判断，电流方向：P流向M
（2）金属棒在导轨上做匀加速直线运动，开始运动后，在时刻3s末，安培力大小为
由牛顿第二定律可得
解得
F=1.7N
（3）因为3s后外力变为
选沿斜面向上为正，导体棒向上滑行仅受安培力，根据动量定理得
代入数据得
x=3.6m
21. 如图（a）所示，坐标系xOy的y轴右侧存在垂直xOy平面方向周期性变化的磁场B（图中未画出），在y轴右侧沿y轴正方向竖直向上的匀强电场，在y轴左侧存在沿y轴正方向竖直向上的匀强电场（假设电场交界处很好的分开），现将一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子从xOy平面的第三象限P点沿x轴正方向水平抛出，粒子第一次经过x轴时恰好过O点，此时速度大小为v0，方向与x轴正方向的夹角为45°。从粒子通过O点开始计时，磁感应强度B随时间变化的关系如图（b）所示，周期为4t0，B为正值时它的方向为垂直纸面向外。已知，重力加速度为g。
（1）求抛出点P的坐标：
（2）求粒子从第1次经过x轴到第2次经过x轴的时间t1；
（3）求粒子第3次经过x轴时的x坐标；
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）根据题意，由牛顿第二定律有
得
方向竖直向上，该粒子做类平抛，由于经过O点时方向与x轴正方向的夹角为45°，根据类平抛规律得
，，
解得
，
则P点坐标为。
（2）根据题意可知
即重力与电场力平衡，由洛伦兹力提供向心力，则有
，，
解得
，
可知粒子从第一次经过x轴到第二次经过x轴时，对应的圆心角为90°，则粒子从第1次经过x轴到第2次经过x轴的时间
（3）由于
可知粒子刚好转过180°，之后粒子磁场大小方向都变了，则偏转方向变了，由洛伦兹力提供向心力得
，，
解得
，
，粒子转过90°，同理得，时间在与运动轨迹大小一样，只是偏转方向不一样，与的运动轨迹大小一样，只是偏转方向不一样，综上所述，得到一个周期的轨迹如图所示。
由几何关系得
则粒子第3次经过x轴时的坐标为