浙江省S9联盟2024-2025学年高二下学期4月期中物理试卷（解析版）

这是一份浙江省S9联盟2024-2025学年高二下学期4月期中物理试卷（解析版），共137页。试卷主要包含了考试结束后，只需上交答题纸， “荡秋千”具有悠久的历史，1cm等内容，欢迎下载使用。
考生须知：
1.本卷共6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、单选题Ⅰ（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出得四个备选项中只有一个是符合题目要求得，不选、多选、错选均不得分）
1. 在单位制中，下面单位不能代表能量的是（ ）
A. B. eVC. JD.
【答案】A
【解析】根据，
可知能量的单位可能是J、eV、和。
故选A。
2. 引体向上是锻炼人体臂力的一项重要体育项目。如图，某次某人双手吊在单杠上处于静止状态。下列说法正确的是（ ）
A. 单杠对人的力和人受的重力是一对相互作用力
B. 若两手改握单杠的A、B位置且仍处于静止状态，则人受的合力不变
C. 若两手改握单杠的A、B位置且仍处于静止状态，则每只手臂上的力不变
D. 单杠对人的力与单杠的微小形变方向相同
【答案】B
【解析】A．单杠对人的力和人对单杠的力是一对相互作用力，故A错误；
B．若两手改握单杠A、B位置且人仍处于静止状态，则人受的合力仍为零，故B正确；
C．若两手改握单杠的A、B位置且人仍处于静止状态，由于两手臂力的夹角变大而合力不变，由力的合成知识可得，每只手臂上的力变大，故C错误；
D．单杠对人的力为弹力，弹力的方向与物体形变方向相反，单杠对人的弹力方向竖直向上，则单杠的微小形变方向竖直向下，与弹力方向相反，故D错误；
故选B。
3. 静电纺纱利用了高压静电场，使单纤维两端带上异种电荷，如图所示为高压静电场分布图，下列说法正确的是（ ）
A. 图中c、d两点电势关系为
B. 图中c、d两点的电场强度相同
C. 电子在a、d两点的电势能关系为
D. 将质子从b点移动到a点，电场力做负功
【答案】C
【解析】A．由图可知，右边电极电势高于左边电极的电势，电场线从右边电极发出，终止于左边电极，根据沿着电场线方向电势降低，可知，故A错误；
B．根据电场线的疏密代表电场强度的大小，可知图中c、d两点的电场强度大小相等，方向不同，故B错误；
C．图中a、d两点电势关系为，根据且电子带负电，根据可知，电子在a、d两点的电势能关系为，故C正确；
D．图中b、a两点电势相等，故将质子从b点移动到a点，其电势能不变，电场力不做功，故D错误。
故选C。
4. 如图所示，太阳系中除地球外的七颗行星大致排列成一条直线时形成“七星连珠”的天文奇观。已知火星半径为R，火星表面的重力加速度为g，金星绕太阳运动的轨道半径为r，公转周期为T，引力常量为G。假设各行星均做圆周运动，不考虑行星间的引力和行星的自转，则（ ）
A. 七星中水星绕太阳运动的向心加速度最小
B. 七星中水星绕太阳运动的角速度最小
C. 火星的公转周期为
D. 太阳质量与火星质量之比为
【答案】D
【解析】A．由万有引力提供向心力有
解得
由图可知，水星绕太阳运动的轨道半径最小，则七星中水星绕太阳运动的向心加速度最大，故A错误；
B．由万有引力提供向心力有
解得
可知，由于水星绕太阳运动的轨道半径最小，七星中水星绕太阳运动的角速度最大，故B错误；
C．根据开普勒第三定律有
解得
由于火星绕太阳运动的轨道半径
则火星的公转周期大于，故C错误；
D．在火星表面有
解得
由万有引力提供向心力有
解得
则太阳质量与火星质量之比为
故D正确。
5. 如图甲所示，a、b位于两个等量异种电荷的连线上，O为连线的中点，且a、b到O的距离相等；如图乙所示，两根相互平行的长直导线垂直纸面通过M、N两点，c、d位于MN的连线上，为MN连线的中点，且c、d到的距离相等，两导线中通有等大反向的恒定电流，下列说法正确的是（ ）
A. 点磁感应强度为0
B. a、b点的电势相同
C. 导线M、N相互排斥
D. c、d点的磁感应强度大小相等，方向相反
【答案】C
【解析】AD．根据安培定则以及磁场叠加可知，c、d处的磁感应强度大小相等，方向均沿cd向下，点处的磁感应强度不为零，也沿cd向下，故AD错误；
B．图甲中，越靠近正电荷的点电势越高，则a点的电势比b点的电势高，故B错误；
C．图乙中，导体中通有方向相反的电流，导体相互排斥，故C正确；
故选C。
6. 如图甲所示为磁电式电流表结构图，图乙为内部结构示意图，在极靴和铁质圆柱间存在磁场，电流通过电表接线柱流入线圈，在安培力作用下发生偏转，与螺旋弹簧的反向作用平衡后，指针指示电流大小。下列说法正确的是（ ）
A. 为了使电流表表盘的刻度均匀，极靴与圆柱间的磁场为匀强磁场
B. 极靴将磁场屏蔽，内部没有磁场
C. 线圈中的电流方向发生改变时，指针偏转方向不变
D. 指针受到安培力的方向始终和磁感应强度方向垂直
【答案】D
【解析】A．为了使电流表表盘的刻度均匀，极靴与圆柱间的磁场为均匀辐向磁场，磁感线都经过圆柱体的圆心，不是匀强磁场，故A错误；
B．极靴没有将磁场屏蔽，内部有磁场，故B错误；
C．线圈中通过的是直流电流，由左手定则可知，当线圈中的电流方向发生改变时，线圈受到的安培力方向改变，可知指针偏转方向改变，故C错误；
D．根据安培力的特点可知指针受到安培力的方向始终和磁感应强度方向垂直，故D正确。
故选D。
7. “荡秋千”具有悠久的历史。秋千，是第十二届全国少数民族传统体育运动会18个竞赛项目中唯一一个仅女性运动员参加的项目，是一项“从头到脚都要用力”的项目，这样可使得运动过程中越荡越高，在运动员荡秋千的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 运动员荡到最高点时绳子拉力为0
B. 运动员荡到最低点时受力平衡
C. 运动员由最高点向最低点运动的过程中先处于失重状态后处于超重状态
D. 运动员的机械能不变
【答案】C
【解析】A．运动员荡到最高点时，绳子拉力等于重力沿绳子方向的分量，不为0，故A错误；
B．运动员荡到最低点时，加速度方向向上，处于超重状态，受力不平衡，故B错误；
C．运动员由最高点向最低点运动的过程中，竖直方向的加速度先向下后向上，则运动员先处于失重状态后处于超重状态，故C正确；
D．从头到脚都要用力，这样可使得运动过程中越荡越高，由于存在运动员自身做功，所以运动员的机械能不守恒，故D错误。
故选C。
8. 有一单摆，O是摆球的平衡位置，A、B分别是单摆摆动过程中的左、右两个位移最大的位置，如图1所示。当摆球从左向右经过O点时开始计时，单摆的振动图像如图2所示，重力加速度，下列说法正确的是（ ）
A. 该单摆的摆长约为4m
B. 1s~2s时间内摆球的加速度越来越大
C. 3s时摆球的位移为0.1cm
D. 2s和4s时摆球的速度方向相同
【答案】A
【解析】A．由图像可知单摆周期为4s，由单摆周期公式
解得m
故A正确；
B．1s~2s时间内摆球的位移越来越小，由可知回复力越来越小，由牛顿第二定律可知加速度越来越小，故B错误；
C．3s时摆球的位移为0.1m，故C错误；
D．2s时摆球经平衡位置向负方向运动，4s时摆球经平衡位置向正方向运动，速度方向相反，故D错误；
故选A。
9. 利用霍尔元件可以测量微小位移，测量精度可达，操作方便，稳定性好。其结构原理如图所示，在两块磁感应强度大小相同，同极相对放置的磁体缝隙间放入霍尔元件。元件上的E，F电极在x轴上，M、N电极在y轴上。以中间位置作为坐标原点，金属材料制成的霍尔元件处于该位置时，磁感应强度B和霍尔电压均为0.当元件沿着方向移动时，电极便有霍尔电压输出，且电压大小与位移大小成正比，从而实现微小位移的测量。若沿x轴正方向输入恒定电流，元件沿z轴正方向发生微小位移。则（ ）
A. M处电势比N处电势高
B. 缝隙间的磁场是非匀强磁场
C. 的大小与磁感应强度大小有关，与输入的电流强度大小无关
D. 磁感应强度的变化量与微小位移成反比
【答案】B
【解析】A．元件沿着z轴正方向移动时，磁场向左，电子受洛仑兹力作用向轴正方向偏移，处电势低，故A错误；
C．设电子的电荷量为e，沿电流方向定向运动的平均速度为v，单位体积内自由移动的电子数为n，导体板横截面积为S，霍尔元件沿z轴厚度为d，霍尔元件上下宽度为b
电流微观表达式
IH=neSv=nedbv
当达到稳定状态时，洛伦兹力与电场力平衡，根据平衡条件得
联立可得
则与、均有关，故C错误；
BD．因电流大小恒定，由上述分析可知，电压大小与位移大小成正比，故磁感应强度的变化量与微小位移成正比，故缝隙间磁场是非匀强磁场，故B正确D错误。
故选B 。
10. 如图为一海上风电厂的照片，该海上风电厂的风力发电机的叶片长为50米，有40个发电机组。假设一年中有约100天左右时间可以发电，且发电时风速约；发电机将风能转变为电能的效率约为。空气密度为，试通过估算判断：该海上风电厂年发电量与下列选项中哪一个最接近（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】风力发电是利用动能转化成电能，假设在时间内，吹到风叶上的空气质量为，有
每台发电机发电功率
一年发电量为
故选B。
二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
11. 关于下列四幅图所涉及的物理知识的论述中，正确的是（ ）
A. 甲图中，水中的射水鱼看到小昆虫在昆虫实际位置的上方
B. 乙图中，水中的气泡看上去特别明亮是光的折射现象引起的
C. 丙图中，肥皂泡看起来常常是彩色的是光的干涉现象引起的
D. 丁图中，“泊松亮斑”的形成说明光能发生偏振
【答案】AC
【解析】A．甲图中，小昆虫发出的光线射到水面发生折射射到射水鱼的眼中，折射角小于入射角，光线好像是沿直线射来一样，则水中的射水鱼看到小昆虫在昆虫实际位置的上方，故A正确；
B．乙图中，水中的气泡看上去特别明亮是光的全反射现象引起的，故B错误；
C．丙图中，肥皂泡看起来常常是彩色的是光的干涉现象引起的，故C正确；
D．丁图中，“泊松亮斑”的形成说明光能发生衍射现象，故D错误。
故选AC。
12. 洛伦兹力在现代科学技术中有着广泛的应用，下列说法正确的是（ ）
A. 甲图中，若仅增大加速电压，粒子离开加速器时的动能不变
B. 乙图中，粒子的比荷越大，偏转半径越小
C. 丙图中，A极板是磁流体发电机正极
D. 丁图中，带负电的粒子从左侧射入，若速度，将向下极板偏转
【答案】AB
【解析】A．图甲，粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，有
可得最大动能
可知粒子离开加速器时的动能与加速电压无关，故A正确；
B．图乙，所有粒子通过电场加速后可得
加速后的粒子在磁场中做匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力可得
联立可得
可知粒子的比荷越大，偏转半径越小，故B正确；
C．丙图中，由左手定则可知，正离子向下偏转，负离子向上偏转，即A极板是磁流体发电机的负极，故C错误；
D．丁图中，带负电的粒子从左侧射入，受向上的电场力和向下的洛伦兹力，若速度
即
则粒子将向上极板偏转，故D错误。
故选AB。
13. 青蛙在平静的水面上鸣叫时引起水面振动，形成如图甲所示的水波（把水波当成横波处理）。假设原点O处为青蛙所在位置，O处的波源垂直平面振动后，产生的简谐横波在平面内传播。实线圆、虚线圆分别表示时刻相邻的波峰和波谷，此时图甲中的A点第一次达到最大位移处，图乙为图甲中质点B的振动图像，z轴垂直于水平面且z轴的正方向为竖直向上，下列说法正确的是（ ）
A. 质点B的振动方程为
B. 波在水中的传播速度大小为0.5m/s
C. 1s时波峰刚好传播到C点
D. C点第10次到达波峰的时刻为1.1s
【答案】B
【解析】A．由图乙可知周期，所以，图中B点振动方程为
故A错误；
B．实线圆、虚线圆分别表示时刻相邻的波峰和波谷，由图甲可知
则波在水中的传播速度
故B正确；
C．根据题意可知O处此时处于波峰位置，且
实线圆传递到C点的时间
故C错误；
D．C点第10次到达波峰的时刻，故D错误。
故选B。
非选择题部分
三、非选择题（本题共5小题，共58分）
14. 某同学测量一段粗细均匀电阻丝的电阻率。
（1）用螺旋测微器测量电阻丝的直径。为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧如图甲所示的部件______（选填“A”“B”或“C”）。从图中的示数可读出电阻丝的直径为______mm。
（2）把欧姆表的选择开关旋至欧姆挡“×10”倍率，进行一系列正确操作后，指针位置如图乙中M所示，为了使测量结果准确一些，他需要将选择开关旋至欧姆挡______（选填“×100”或“×1”）倍率。
（3）将不同长度l的电阻丝接入如图丙所示电路中，根据电压表示数U和电流表示数I，作出了图像，如图丁所示，若电流表的内阻不可忽略，符合实验结果的图线是______（选填“a”“b”或“c”）。
【答案】（1）A 2.820 （2） （3）
【解析】（1）[1]为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧如图甲所示的部件A。
[2]从图中的示数可读出电阻丝的直径为2.5mm+0.01mm×32.0=2.820mm。
（2）把欧姆表的选择开关旋至欧姆挡“×10”倍率，进行一系列正确操作后，指针位置如图乙中M所示，即指针偏转角度过大，倍率档选择过高，则为了使测量结果准确一些，他需要将选择开关旋至欧姆挡 “×1”倍率。
（3）根据电路可知
即考虑到电流表内阻影响，则图像在纵轴上有截距，则图像为a。
15. 用双缝干涉测量光的波长的实验装置如图甲所示。实验时，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：
（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可以_____（选填“增大”或“减小”）双缝间的距离或_____（选填“增大”或“减小”）双缝到屏间的距离。
（2）在某次测量绿光的波长实验中，将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐将该亮条纹记为第1条亮条纹，此时手轮上的示数为；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示，则此时的示数为_____。若双缝间距，双缝到屏的距离，则所测绿光的波长为_____nm。
【答案】（1）增大 减小 （2）13.870 540
【解析】（1）[1][2]想增加从目镜中观察到的条纹个数，需减小相邻明或暗纹的间距，根据公式可知，增大双缝间的距离或减小双缝到屏间的距离。
（2）[1]根据千分尺的读数原理可得示数为
[2]根据题意可知相邻条纹间距为
代入
计算可得
16. 空间中存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B＝2T。质量m＝0.05kg的细金属棒MN用绝缘细线OM、ON悬挂，且始终保持水平。OMNO'是边长L＝1m的正方形，在金属棒中通以I＝0.25A的电流，金属棒最终静止的位置如图所示。取重力加速度，求：
（1）金属棒中的电流是M流向N还是N流向M；
（2）绝缘细线与竖直方向的夹角θ；
（3）通过正方形OMNO'的磁通量。
【答案】（1）M流向N （2） （3）
【解析】（1）以金属棒为对象进行受力分析，可知金属棒受到的安培力水平向右，根据左手定则可知，金属棒中的电流由M流向N。
（2）金属棒的受力如图所示
根据受力平衡可得
又
联立可得
则绝缘细线与竖直方向的夹角为
（3）通过正方形OMNO'的磁通量为
解得
17. 据外媒报道，中国最新的洲际弹道导弹东风-51已经研发完成，东风-51采用固体燃料发动机，最多可携带14枚分导式多弹头。假设一枚在空中飞行的东风-51导弹，质量为m=1200kg，飞行到某点时速度方向水平，大小为v=200m/s，方向如图所示，导弹在该点突然炸裂成两部分，其中质量m1=600kg的一个弹头沿着v的方向飞去，其速度大小为v1=500m/s，求：
（1）炸裂后另一块质量m2=600kg的弹头的速度v2；
（2）炸裂后导弹两部分总动能比炸裂前增加了多少？
【答案】（1）100m/s，方向与v的方向相反 （2）5.4×107J
【解析】（1）设初速度v的方向为正方向，爆炸前后水平方向动量守恒，则有
代入数据解得
则炸裂后另一块质量的弹头的速度大小为100m/s，方向与v的方向相反；
（2）炸裂后导弹两部分总动能比炸裂前增加量为
代入数据解得
18. 如图所示，竖直平面内固定半径的光滑圆弧轨道，轨道的M处与水平传送带相切。传送带与左侧紧靠的水平台面等高，台面的PN部分粗糙，PN的长度，P点左侧光滑。水平放置的轻质弹簧左端固定、处于原长状态。质量的小物块（可视为质点）从A点由静止沿圆弧轨道下滑。O为圆心，半径OM竖直，OA与OM的夹角，已知传送带的长度，始终以速度顺时针转动，物块与台面PN部分、物块与传送带之间的动摩擦因数均为，取重力加速度，弹簧始终在弹性限度内，求：
（1）物块第一次下滑到M处的速度的大小；
（2）弹簧被压缩后具有的最大弹性势能；
（3）物块在PN部分通过的总路程。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）设物块下滑到M处的速度为，由动能定理有
解得
（2）小物块滑上传送带到弹簧被压缩最短，根据动能定理有
解得
则弹簧被压缩后具有的最大弹性势能
（3）物块被弹簧弹回，设滑到N点时的速度为，则有
解得
则物块在PN部分通过的路程
由于
则物块滑上传送带后，物块与传送带保持相对静止，直至到M点再滑上右侧圆弧轨道，又以原速率返回到传送带上，物块向左运动能通过传送带，设通过后的速度为，则有
解得
物块滑出传送带继续向左运动，直至最终静止，设在PN部分通过的路程为，则有
解得
则物块在PN部分通过的总路程
19. 如图所示，平面内有一个半径为R的圆形区域，右侧存在一个截面为矩形的区域abcd，两个区域的切点O为ad边的中点，，，bc和cd边上分别有两个接收屏（接收屏的长度等于矩形区域的边长）。两个区域内存在垂直纸面向外且相同的匀强磁场（两区域磁场方向平行），磁感应强度，现有一簇粒子（质量为m，电荷量为）以速度，方向竖直向上垂直磁场进入圆形区域（粒子的射入范围等于圆形区域的直径且分布均匀），不考虑粒子的重力，射出矩形边界后的粒子不再考虑。求：
（1）沿着半径射入的粒子在圆形区域内的运动时间t；
（2）矩形区域内粒子所经过的面积S；
（3）打到cd屏上的粒子数占进入矩形区域粒子数的比例N。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有，
解得，
沿着半径射入的粒子一定沿半径射出，根据几何关系可知，粒子在圆形磁场中的轨迹为四分之一圆弧，则运动时间为
解得
（2）结合上述可知，粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径等于圆形磁场区域的半径，则粒子入射点、出射点、磁场圆形区域的圆心与轨迹圆的圆心四点构成的四边形为菱形，则所有粒子经过圆形磁场均可由切点O进入矩形磁场内部，速度方向为任意方向，根据圆形磁场区域的磁汇聚规律，根据几何关系可知，沿平行于Oa方向射入的粒子打在b点，此时为最远路径，如图所示
则粒子在磁场中所经过的面积为一个圆心角为的扇形和一个正方形的面积之和，解得
（3）打在cd边的轨迹如图所示
打到c点的粒子速度方向与ad边垂直，是由f点射入的粒子。假设从e点射入的粒子正好打在d点，由于粒子半径与Od的长度相等，该方向的粒子的圆心角为
由图可知ef为打到cd边的粒子分布，此时入射点和圆形磁场的圆心连线与水平方向的夹角为。则打在cd边上的粒子占进入矩形区域内粒子个数比为