安徽省淮南市2023-2024学年高二下学期4月期中考试物理试题 含解析

这是一份安徽省淮南市2023-2024学年高二下学期4月期中考试物理试题 含解析，共18页。试卷主要包含了5s时，质点N向y轴正方向运动等内容，欢迎下载使用。
2023-2024学年高二第二学期期中检测
物理
考生注意：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32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。
1. 下列关于电磁场和电磁波的理解正确的是（ ）
A. 均匀变化的磁场产生均匀变化的电场
B. 均匀变化的电场产生均匀变化的磁场
C. 周期性变化的电场和周期性变化的磁场互相激发，形成电磁波
D. 电磁波是纵波，不能产生偏振现象
【答案】C
【解析】
【详解】AB．均匀变化的磁场产生稳定的电场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，故AB错误；
C．周期性变化的电场和周期性变化的磁场互相激发，形成电磁波，故C正确；
D．电磁波是横波，能产生偏振现象，故D错误。
故选C。
2. 如图所示，某同学用一黄色光源和平面镜在光屏上得到了干涉条纹。光源S发出的光直接照在光屏上，同时还通过平面镜反射在光屏上。已知光源S到平面镜所在平面的距离为a，到光屏的距离为l，光的波长为，若要增大相邻两条亮纹间距离，则应（ ）
A. 增大aB. 减小l
C. 换用蓝光D. 换用红光
【答案】D
【解析】
【详解】光源S与其在平面镜中像的距离为2a，由双缝干涉条纹间距公式可知，相邻两条亮纹间距离
A．增大a，则相邻两条亮纹间距离减小，故A错误；
B．减小l，则相邻两条亮纹间距离减小，故B错误；
C．换用蓝光，波长减小，则相邻两条亮纹间距离减小，故C错误；
D．换用红光，波长增大，则相邻两条亮纹间距离增大，故D正确。
故选D。
3. 某点光源发光功率为P，以点光源为中心，向外均匀辐射波长为的单色光。已知人眼瞳孔每秒至少接收到n个光子才能引起视觉，瞳孔接收光子的截面积为S，普朗克常量为h，光速为c，则人能看到该光源的最远距离为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】设人能看到该光源的最远距离为l，该光的频率为，有
每秒光源发出光子数为N，有
所以每秒的光子数为
由题意有
整理有
故选A。
4. 如图所示，某同学将一粗细均匀、下端绕有铁丝总质量为m的木棒竖直浮于水杯中，静止时木棒底端距液面的高度为h；把木棒保持竖直，下按距离x后释放，木棒在水中做简谐振动。已知水的密度为，木棒的横截面积为S，铁丝的体积忽略不计，重力加速度为g，做简谐运动的物体所受回复力与位移的关系是F=-kx，周期与物体质量的关系是，两式中k为同一常数。下列选项正确的是（ ）
A. 若增大x，则木棒的周期增大
B. 若换用密度更大的盐水，则木棒的周期变小
C. 若增加铁丝的匝数，则木棒的周期变小
D. 若增加铁丝的匝数，则木棒的周期不变
【答案】B
【解析】
【详解】A．木棒静止时，受力为
设木棒离开平衡位置的离为x时，取向下为正，则木棒所受合力
可得
则木棒做简谐运动，且周期
增大x，T不变。故A错误；
B．由A分析可知，当盐水密度增大，周期变小。故B正确；
CD．若增加铁丝匝数，总质量m增大，故T增大。故CD错误。
故选B正确。
5. 如图所示，某同学将一排球竖直向上垫起，一段时间后，排球又回到抛出点；整个过程中，排球所受空气阻力大小与速率成正比，下列选项正确的是（ ）
A. 上升过程与下降过程合外力对排球的冲量大小相等
B. 上升过程与下降过程空气阻力对排球做的功大小相等
C. 排球的加速度先减小后增大
D. 排球加速度一直减小
【答案】D
【解析】
【详解】A．上升过程中，根据动量定理可得
下降过程中
由于整个过程中空气阻力做负功，故
则
故A错误；
B．上升过程根据动能定理可得
下降过程中
故
故B错误；
CD．对排球进行受力分析，在上升过程中的重力和阻力方向相同，速度逐渐减小，则阻力逐渐减小，根据牛顿第二定律有
可知加速度逐渐减小；下降过程中重力和阻力方向相反，根据牛顿第二定律可知，排球做加速运动，速度会逐渐增大，所受的空气阻力也会逐渐增大，根据牛顿第二定律有
可知加速度逐渐减小，故C错误，D正确。
故选D。
6. 电动自行车是我国城市居民、外卖小哥等短途交通的重要工具。驾驶员通过旋转车把手控制车速。如图1为一车把手的拆解图，图2为其原理示意图，车把内部有一环形磁铁；磁铁边缘有一霍尔元件，其单位体积内自由电子的个数为n，电子电荷量为e；霍尔元件的上下两表面间距离为h，前后两表面距离为d，左右两表面间距离为l；左右两表面间所加电压为，其间电阻为R；垂直穿过霍尔元件前后表面的磁感应强度B与车把转过的弧度的关系为，k为常数。当磁场垂直穿过霍尔元件前后表面时，控制器检测到其上下表面间电压为。则与的关系正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】通过左右两表面间的电流为
根据电流的微观式
上下表面间，电子受到的电场力为
洛伦兹力为
稳定时，电子受到的电场力等于洛伦兹力
解得
故选B。
7. 如图1所示，圆形线圈a、正方形线圈b是由相同导线制成的单匝线圈，a的直径与b的边长相等。图示区域内有磁场，且磁感应强度B随时间t均按图2所示规律变化。线圈a中感应电动势大小为，感应电流为；线圈b中感应电动势大小为，感应电流为。下列选项正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB．a的直径与b的边长相等，设为；根据法拉第电磁感应定律可得
，
则有
故AB错误；
CD．设导线电阻率为，导线横截面积为，根据电阻定律可得
，
则有
根据
可得
故C正确，D错误。
故选C
8. 如图所示，圆形线圈的面积为S，匝数为N，线圈电阻不计，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕以角速度匀速转动，产生交变电流，外电路总电阻为R，则线圈由图示位置开始，转动一个周期（ ）
A. 电流的有效值B. 电阻R上产生的热量
C. 电阻R上产生的热量D. 通过电阻R的电荷量
【答案】C
【解析】
【详解】A．线圈在转动过程产生的电动势的最大值为
电动势的有效值为
电流的有效值为
故A错误；
BC．线圈转动的周期为
电阻R上产生的热量为
故B错误，C正确；
D．通过电阻R的电荷量为
故D错误。
故选C。
二、多项选择题：本题共2小题，每小题5分，共10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。
9. 一列简谐波在均匀介质中沿x轴传播，如图所示为t=0时刻的波形图，M、N是介质中的两个质点。M的振动方程为，下列选项正确的是（ ）
A. 波的振幅为2cm
B. 波的传播速度为8m/s
C. 波沿x轴正向传播
D. t=0.5s时，质点N向y轴正方向运动
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．由波形图可知，波的振幅为2cm，故A正确；
B．根据
（cm）
当
时
根据
得
周期
故波速
故B正确；
C．当t取极小值时，由
可知
y > 0
故波沿x轴负向传播，故C错误；
D．当t=0.5s时，波向左平移半个波长，此时N点向y轴正方向运动，故D正确。
故选ABD。
10. 如图所示的交流电路中，电源电压的有效值为，内阻不计。变压器为理想变压器，原、副线圈匝数之比为k；电流表、和电压表、均为理想电表，其读数分别是、、、，读数的变化量分别为、、、。下列说法正确的是（ ）
A. 若保持不变，增大，则增大
B. 若保持不变，增大，则不变
C. 若保持不变，增大，则不变
D. 若保持不变，增大，则减小减小
【答案】BC
【解析】
【详解】本题等效电路为
则有
负载端的等效电阻为
令则
AB．若保持不变，增大，则增大，由
又因为
，
则有
即
则图像为一次函数，其斜率的大小
保持不变，故A错误，B正确；
CD．若保持不变，增大，则不变，由
可知
保持不变，故C正确，D错误。
故选BC。
三、非选择题：本题共5小题，共58分。
11. 某同学用如图装置验证动量守恒定律。气垫导轨上固定有光电门1、2，其间有A、B两个滑块，滑块上方装有完全相同的遮光条。请回答下列问题：
（1）为完成实验，必须要测量的物理量有__________（填选项序号）。
A. 滑块A、B连同遮光条的总质量、
B. 光电门1、2间的距离l
C. 遮光条宽度d
（2）接通气源，将其中一个滑块放置在光电门1的左侧，向右轻推一下，若其遮光条经过光电门1的时间比经过光电门2的时间长，则应适当__________（填“调高”或“调低”）气垫导轨的左端。
（3）在两个滑块间放置轻质弹簧，挤压滑块使弹簧压缩，并用一细线将两个滑块固定。烧断细线，滑块A经过光电门1的遮光时间为，滑块B经过光电门2的遮光时间为，若__________（用题中物理量的符号表示），则系统的动量守恒（已知弹簧恢复原长前，遮光条未经过光电门）。
【答案】（1）A （2）调低
（3）
【解析】
【小问1详解】
实验中烧断细线滑块A、B的速度分别为和，若动量守恒，取向右为正方向，则有
弹开后滑块做匀速运动，则有
，
可得
则需要测量滑块A、B连同遮光条的总质量、。
故选A。
【小问2详解】
该实验中滑块弹开后，滑块做匀速运动，若遮光条经过光电门1时间比经过光电门2的时间长，说明滑块做加速运动，则应适当调低气垫导轨的左端。
【小问3详解】
根据（1）中结论有
说明系统的动量守恒。
12. 某同学分别用图1和图2所示实物图测量同一干电池组（2节相同干电池串联）的电动势和内阻。已知图1中接线柱间电压表的内阻约。图2中接线柱间电流表的内阻约。
（1）请在下面的方框中画出图1的电路图。
（2）使用图1电路进行实验，以电压表示数U为纵轴，以电压表示数U与电阻箱读数R的比值为横轴，绘制的图像如3所示，根据图中数据可知，一节干电池的电动势为__________V，一节干电池的内阻为__________（结果均保留2位小数）。
（3）使用图2电路进行实验，以电流表示数I与电阻箱读数R的乘积IR为纵轴，以电流表示数I为横轴，绘制的图像如图4所示，根据图中数据可知，一节干电池的电动势为__________V，一节干电池的内阻为__________（结果均保留2位小数）。
（4）比较图1、2两种方案，使用图__________（填“1”或“2”）做实验，电动势的测量值更接近真实值；使用图__________（填“1”或“2”）做实验，内阻的测量值更接近真实值。
【答案】（1） （2） ①. 1.45 ②. 0.89
（3） ①. 1.47 ②. 1.20
（4） ①. 2 ②. 1
【解析】
【小问1详解】
电路图如图
【小问2详解】
[1]由闭合电路欧姆定律
可得
故纵截距为电动势
故一节干电池的电动势为1.45V。
[2]斜率为内阻
故一节干电池的内阻为。
【小问3详解】
[1]使用图二进行实验，则由闭合电路欧姆定律
整理可得
故纵截距为电动势
故一节干电池的电动势为1.47V。
[2]斜率为内阻
故一节干电池的内阻为。
【小问4详解】
[1]使用图2做实验，电动势测量值没有系统误差，更接近真实值，内阻的测量值为电源内阻与电流表内阻之和，内阻测量值偏大，故若使电动势的测量值更接近真实值选图2。
[2]使用图1做实验，电动势和内阻的测量误差来源于电压表分流，会导致测量值都偏小，实际测量的电源内阻可以等效看成电压表与电源内阻并联之后的阻值，因为电压表内阻比电源内阻大很多，故并联之后的测量值约等于电源内阻，故选图1内阻的测量值更接近真实值。
13. 如图所示，平面直角坐标系xOy第一象限内有一半径为R的圆形有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外；磁场区域与x、y轴分别相切于点M、N。第二象限内有沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大小未知。M处有一粒子源，可向纸面内各个方向发射大量速度大小均为的电子，其中k为电子的比荷。已知从N点射出的电子经电场作用后，打在x轴上的P点，P点坐标为（,0），不计电子间的相互作用，求：
（1）匀强电场的场强大小；
（2）经电场加速后电子速度大小的取值范围。

【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，有
整理有
所以电子从N点射出，其速度方向为平行于x轴，所以电子进入电场的方向水平向左，电子在电场中受到竖直向下的电场力，所以电子在电场中做类平抛运动，水平方向有
竖直方向有
牛顿第二定律有
解得
（2）由上述分析可知，所有粒子在圆形磁场中的运动半径均为R与圆形磁场半径相同，均从M点向各个方向射入圆形磁场。所以将发生磁发散现象，即所有粒子出圆形磁场的速度方向均为水平向左，互相之间平行，则其两个临界分别是沿x轴水平左和从圆形磁场顶点水平向左射出。其从M点射出，沿x轴水平向左的粒子从O点进入电场直接射出，所以其速度不变，其为静电场后的最小速度，仍为kBR，从圆形磁场顶点水平向左的粒子在电场中运动时间最长，电场力做功最大，所以出电场后速度最大，则有
解得
所以其速度范围为
14. 如图所示，两相同且质量均为的四分之一光滑圆弧轨道A、B静止于光滑水平面上，质量为m=0.1kg的小球C静止在轨道B的最低处。现给A一水平向右的初速度，A与B碰撞后粘在一起形成一半圆“U”形轨道，一段时间后，小球C恰能到达“U”形轨道左侧的最高点，重力加速度g取，求：
（1）“U”形轨道的半径R；
（2）“U”形轨道速度的最小值。
【答案】（1）；（2）3m/s
【解析】
【详解】（1）AB碰撞后，设“U”形轨道的速度大小为v，根据动量守恒
解得
小球C恰能到达“U”形轨道左侧的最高点时，“U”形轨道和小球共速，设此时速度大小为，根据水平方向动量守恒
解得
根据机械能守恒
解得
（2）小球C和“U”形轨道在水平方向上动量守恒，即系统的合动量水平向右，则当小球在最低点水平向右运动时，“U”形轨道的速度最小，设此时小球的速度大小为，则根据动量守恒
根据机械能守恒
解得
，（舍去）
或
，
所以，“U”形轨道速度的最小值为3m/s。
15. 如图所示，两无限长平行光滑金属导轨PQ、MN水平放置，导轨间距，其电阻不计。导轨间存在磁感应强度的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里。ab、cd是两根与导轨垂直且始终与导轨接触良好的金属杆。金属杆ab质量。电阻为R，金属杆cd阻值不计，其间断开且接有一的电容器，电容元件与cd杆为一个整体，忽略板间距离，杆与电容器的总质量。现给杆ab一初速度，求：
（1）若金属杆cd锁定不动，系统稳定时，杆ab的速度大小和电容器中存储的电荷量；
（2）若金属杆cd未锁定，系统稳定时，杆ab的速度大小和电容器中存储的电荷量。
【答案】（1），；（2），
【解析】
【详解】（1）设系统稳定时，杆ab的速度大小为，对其根据动量定理可得


联立解得
（2）设系统稳定时，杆ab的速度大小为，杆cd的速度大小为，对其根据动量定理可得
此时产生的感应电动势为
对cd杆根据动量定理可得
联立解得
，