2022-2023学年湖北省部分市州高二上学期联合调研考试（期末）物理试题含解析

  湖北省部分市州2023年元月高二年级联合调研考试

物理试卷

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、草稿纸和答题卡的非答题区域均无效。

4.考试结束后，请将本试卷和答题卡一并上交。

一、选择题：本题共11小题，每小题4分，共44分。在每小题给出的四个选项中，第17题只有一项符合题目要求，第8~11题有多项符合题目要求。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. 下列说法正确的是（　　）

A. 磁场中某一点的磁感应强度等于一小段通电导线放在该点时受到的磁场力F与该导线的长度l、通过的电流I乘积的比值，即

B. 电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场

C. 金属探测器是利用被测金属中产生涡流来进行探测的

D. 磁电式仪表，把线圈绕在铝框上，铝框是起到电磁驱动的作用

【答案】C

【解析】

【详解】A．当磁场方向与电流方向垂直时，磁感应强度的大小等于

故A错误；

B．变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，故B错误；

C．金属探测器是利用被测金属中产生感应电流，即涡流来进行探测的，故C正确；

D．磁电式仪表，把线圈绕在铝框上，当线圈在磁场中转动时，导致铝框的磁通量变化，从而使铝框中产生感应电流，受到安培阻力的作用，所以铝框是起到电磁阻尼的作用，故D错误。

故选C。

2. 智能手表通常采用无线充电方式。如图甲所示，充电基座与交流电源相连，将手表压在基座上，无需导线连接，手表便可以充电（如图乙所示）。已知充电基座与手表都内置了线圈，则（　　）

A. 无线充电时，手表内接收线圈中产生恒定的电流

B. 无线充电时，手表内接收线圈中交变电流的频率与基座内发射线圈中交变电流的频率相同

C. 无线充电时，手表内接收线圈利用“电流的磁效应”获取电能

D. 手表和基座无导线连接，所以传输能量时没有损失

【答案】B

【解析】

【详解】A．无线充电时，基座中的线圈通过的是正弦式交变电流，其产生的磁场也是正弦式交变磁场，由法拉第电磁感应定律可知，该变化磁场在手表内接收线圈中产生的电流也是正弦式交变电流，故A错误；

B．互感现象中，手表内线圈中交变电流的频率与基座内线圈中交变电流的频率相同，故B正确；

C．无线充电时手表内接收线圈利用电磁感应获取电能，故C错误；

D．充电时存在漏磁效应，所以传输能量时有损失，故D错误。

故选B。

3. 如图甲所示，边长为10cm的100匝正方形线框在匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴匀速转动，线框中的磁通量随时间变化的规律如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）

A. 时刻，线圈中的电流方向发生改变 B. 匀强磁场的磁感应强度大小为

C. 线框转动的角速度为 D. 线框中感应电动势的最大值为

【答案】D

【解析】

【详解】A．由题图分析可知，时刻，线框平面与中性面垂直的位置，而交变电流是在中性面位置电流的方向发生改变，故A项错误；

B．由

解得

故B项错误；

C．线框转动的角度

故C项错误；

D．线框中感应电动势的最大值

故选D。

4. 如图，虚线内有垂直纸面的匀强磁场，是半圆，圆心O在连线所在的直线上，半径为r，。现有一质量为m、电荷量为的离子，以速度v沿半径方向射入磁场，从边垂直边界离开磁场，则（　　）

A. 离子做圆周运动的半径为r B. 离子离开磁场时距b点的距离为

C. 虚线内的磁感应强度大小为 D. 离子在磁场中的运动时间为

【答案】C

【解析】

【详解】A．设粒子运动半径为R，由几何关系可知

解得

故A错误；

B．由几何关系，粒子离开时距b点的距离

故B错误；

C．粒子在磁场中做圆周运动，由洛伦兹力提供向心力

解得

故C正确；

D．由几何关系可知，粒子偏转角

所以

由周期公式

解得

故D错误。

故选D。

5. 粗细均匀边长为L的正方形铜制线框固定在如图所示的两匀强磁场中，连线与磁场分界线重合，磁场的磁感应强度大小均为B，a、b两端与恒压电源相连。若通过边的电流大小为I，则线框受到的安培力大小为（　　）

A. 0 B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】根据安培力公式可知，ab边受到的安培力均为

根据欧姆定律，另外三边受到的安培力大小为

对ab边，根据左手定则可知，安培力向上。对bc边，根据左手定则可知，安培力向右。对cd边，根据左手定则可知，安培力向下。对da边，根据左手定则可知，安培力向右。根据力的合成可知，线框受到的安培力大小

故选C。

6. 一边长为的正三角形金属框abc静置于光滑绝缘水平面上，宽度为的有界匀强磁场位于正三角形右侧，边界平行于bc，如图所示。现用外力沿bc的中垂线方向匀速拉动线框并穿过磁场区域。从顶点a进入磁场开始计时，规定感应电流沿abca为正方向，则金属框经过磁场的过程中，感应电流随时间变化的图象是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】AB．线圈进入磁场的过程中，根据楞次定律，感应电流的磁场与原磁场方向相反，再根据右手螺旋定则可知，电流方向为正，而离开磁场时，感应电流的磁场与原磁场方向相同，电流为负方向，故AB错误；

CD．线圈在磁场中运动过程中，根据

切割磁感线的导线有效长度不变，因此感应电流恒定不变，但不为零，故C错误，D正确。

故选D。

7. 如图所示，体育馆内有一处倾斜墙壁，与竖直方向夹角为。某同学在距墙面处以垂直于墙面的速度投出一个篮球，篮球恰好擦墙而过（刚好接触墙）。篮球的质量为，将篮球视为质点，忽略篮球出手前的加速距离，不计空气阻力，重力加速度取，则下列说法正确的是（　　）

A. 出手时篮球速度大小为 B. 篮球与墙的接触点与出手位置相距

C. 该同学对篮球的冲量大小为 D. 篮球从出手到与墙接触所用时间为

【答案】C

【解析】

【详解】A．把篮球的重力沿初速度方向、垂直初速度方向正交分解，可知，篮球沿初速度方向做匀减速直线运动，当位移为s=4m时速度恰好为零，即

解得

故A错误；

BD．篮球从出手到与墙接触所用时间为

垂直初速度方向做初速度为零的匀加速直线运动，位移为

则篮球与墙的接触点与出手位置相距

故BD错误；

C．该同学对篮球的冲量大小等于篮球出手时获得的动量，即

故C正确

故选C。

8. 为保证师生用电安全，学校电路系统中安装有由热敏电阻制成的温度监测器，如图所示为理想变压器，原、副线圈匝数比为，原线圈接交流电压，图中电压表和电流表为理想电表，为阻值随温度的升高而减小的热敏电阻，为定值电阻，则下列说法正确的是（　　）

A. 变压器输入与输出功率之比为 B. 变压器副线圈中电流的频率为

C. 当处温度升高时，电压表示数不变 D. 当处温度升高时，电流表示数减小

【答案】BC

【解析】

【详解】A．理想变压器输入与输出功率之比1：1，故A错误；

B．变压器副线圈中电流的频率不变，为

故B正确；

C．RT处温度升高时，不会影响变压器的输入电压值，故C正确；

D．RT处温度升高时，电阻值减小，原副线圈的匝数及原线圈电压不变，则副线圈电压不变，为定值电阻，由

可知，电流表示数增大，故D错误。

故选BC。

9. 一种简易的振荡回路如图所示，L为线圈，C为固定在真空中的平行板电容器。将单刀双掷开关K拨至触点a，使电容器与直流电源E接通。稳定后，位于两水平金属板中间P处的带电液滴恰能静止。将K拨至触点b并开始计时，当时液滴的加速度第1次等于重力加速度g，不计回路的能量损失且液滴未到达两金属板，下列说法正确的是（　　）

A. 液滴带正电

B. 振荡回路的周期为

C. 时，电容器上极板带正电且电荷量正在增大

D. 时，线圈L中磁场能最大

【答案】AC

【解析】

【详解】A．液滴静止时所受电场力竖直向上，而此时下极板带正电，所以液滴带正电，故A正确；

BC．将K拨至触点b并开始计时，当t＝0.02s时液滴的加速度第1次等于重力加速度g，即此时电容器所带电荷量为零，则电容器刚好完成第一次放电，由此可推知LC振荡回路的周期为0.08s，则t＝0.03s时，电容器正在经历第一次充电，此时电容器上极板带正电且电荷量正在增大，故B错误，C正确；

D．t＝0.05s时，电容器正在第二次放电，此时线圈L的电流增大，磁场能增大，且在t＝0.06s时磁场能达到最大，D错误。

故选AC。

10. 如图a所示，质量分别为的两物块A、B间拴接一个被压缩且锁定的轻弹簧，整个装置静置于光滑水平地面上，其中A与左侧固定的挡板相接触。现解除对弹簧的锁定，在A离开挡板后，B的速度随时间变化的图像如图b所示，则（　　）

A. 整个运动过程中，A、B组成的系统机械能守恒

B. A、B的质量之比

C. A的最大速度为

D. A离开挡板后，弹簧的弹性势能最大时B的速度为

【答案】BD

【解析】

【详解】A．整个运动过程中，A、B、弹簧组成的系统机械能守恒，A错误；

BC．由图可知，B的最大速度为，最小速度为，当B的速度为零后，B又开始做加速运动，说明B速度为零时，弹簧恢复原长，AB相当于发生了完全弹性碰撞，根据

故A获得速度最大

B正确，C错误；

D．A离开挡板后，弹簧的弹性势能最大时AB速度相同，根据动量定理可知

解得

D正确。

故选BD。

11. 如图所示，在y轴的右方有一磁感应强度大小为B的方向垂直纸面向外的匀强磁场，在x轴的下方有一方向平行x轴向左的匀强电场。现有一质量为m、电荷量为q的粒子由静止经过加速电压为U的电场加速，并从y轴上的A点垂直y轴进入第一象限，而后从x轴上的P处以与x轴正方向夹角为的方向进入第四象限，最后到达y轴上的Q点（图中未画出）。已知电场的电场强度大小，不考虑粒子受到的重力，则（　　）

A. A点的坐标为 B. A点的坐标为

C. 粒子到达Q点时的速度为 D. 粒子到达Q点时的速度为

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．粒子通过加速电场加速有

解得

如图所示，过P点做速度方向的垂线交y轴上一点

则

同时有

解得

综上可解得

A正确，B错误；

CD．由上分析可知

由动能定理可知

解得

C正确，D错误。

故选AC。

二、非选择题：本题共5小题，共56分。

12. 利用气垫导轨（全程不考虑其对滑块的阻力）和两个光电门验证动量守恒定律，滑块和遮光条总质量为，遮光条的宽度为d。如图（a）所示，将气垫导轨调整水平后，将滑块静置于光电门1左侧，给滑块一水平向右的初速度，滑块经过光电门1后，有一质量为2的橡皮泥从h高处由静止落下，刚好落至下方经过的滑块上，迅速粘一起后随滑块向右经过光电门2，光电门1、2记录的挡光时间分别为、。

（1）用游标卡尺测得遮光条的宽度如图（b）所示，其读数为______。

（2）若碰撞过程中水平方向动量守恒，则应满足的关系式______（用以上所给已知量表示）。

（3）实验中遮光条宽度的测量值有误差对验证碰撞过程水平方向动量守恒______（填“有”或“无”）影响。

【答案】    ① 5.00    ②.     ③. 无

【解析】

【详解】（1）[1]根据游标卡尺的读数规则，读数为

（2）[2]若碰撞过程中水平方向动量守恒，则有

又因为

，

联立有

整理得

（3）[3]根据以上分析可知，实验中遮光条宽度的测量值有误差对验证碰撞过程水平方向动量守恒无影响，原因是水平方向动量守恒，等式两边的d可以消去。

13. 酒驾严重危害了公共交通安全，打击酒驾现象已成为日常。图甲为交警使用的某种酒精检测仪，核心部件为酒精气体传感器，其电阻R1与酒精气体浓度x的关系如图乙所示。

（1）某同学自行设计了简易酒精检测仪，如图丙所示，用到的器材有酒精气体传感器R1、电源（电动势为9.0V，内阻未知）、电流表（满偏电流为100mA，内阻为7Ω），闭合开关，周围无酒精气体，发现电流表刚好满偏，则电源内阻为__________Ω；用该仪器_________（选填“能”“不能”）检测酒驾；

（2）另一位同学查阅酒精检测仪说明书时看到上表，他根据自己的理解将酒精检测仪的内部电路简化为图丁。只有绿灯亮表示被测试者非酒驾，红、绿灯一起亮表示被测试者酒驾。图丁中电源电动势为5V，内阻不计，R2为定值电阻，R1为酒精气体传感器，L1、L2是彩色小灯泡，颜色一红一绿，小灯泡电压达到0.8V才会发光，则L1为_______________（选填“红”“绿”）灯，当红灯刚亮时通过其的电流为_____________A（保留两位有效数字）。

【答案】    ①. 3##3.0    ②. 不能    ③. 红    ④. 0.14

【解析】

【详解】（1）[1]电流表刚好满偏，则电流表两端电压为

此时周围无酒精气体，则由图乙可知

其两端电压为

根据闭合电路欧姆定律可得电源内阻为

[2]当无酒精气体时，R1电阻最大，此时电流表刚好满偏，若有酒精气体时，R1电阻变小，电路中电流变大，超过电流表的最大量程，所以不能检测酒驾。

（2）[3]颜色一红一绿，小灯泡电压达到0.8V才会发光，所以亮绿灯的小灯泡需要保证两端的电压一直大于等于0.8V，如果与R1接在一起，R1在测量酒驾的时候电阻会发生改变，初始电阻大时小灯泡应不亮，电阻变小小灯泡才亮，这样才可以查出酒驾，所以一直亮绿灯的小灯泡应当与定值电阻接在一起，这样无论R1如何变化，都不会影响小灯泡是否亮，且与定值电阻接在一起也会保证绿灯一直亮，所以L2是绿灯，L1是红灯。

[4]当酒精浓度达到0.2mg/mL时，L1会变亮，此时L1两端电压为0.8V，已知电源电动势为5V，则R1两端电压为4.2V，根据图乙可知R1的电阻为30Ω，则当红灯亮时，通过其电流为

14. 倾角为的足够长的光滑绝缘斜面上放着一个带正电的小球，小球质量为m、带电量为q，空间中存在一垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。现将小球在斜面上由静止释放，重力加速度为g，求：

（1）小球刚释放时的加速度大小；

（2）小球在斜面上滑行多长时间后将会脱离斜面？

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）小球刚释放时加速度大小

解得

（2）小球脱离斜面时

又

解得小球脱离斜面经过的时间

15. 随着电磁技术的日趋成熟，新一代航母已准备采用全新的电磁阻拦技术。为方便研究问题，我们将其简化为如图所示的模型。在磁感应强度大小为B、方向如图所示的匀强磁场中，两根光滑的平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L，电阻不计。轨道端点M、P间接有阻值为R的电阻。一个长度为L、阻值为R的轻质导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好。质量为M的飞机着舰时迅速钩住导体棒ab，两者瞬间共速，速度大小为，钩住之后飞机立即关闭动力系统。不计飞机和导体棒ab受到的空气阻力。求：

（1）飞机减速过程中导体棒ab中产生的焦耳热；

（2）飞机速度为时的加速度大小；

（3）飞机减速过程中的位移大小。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）飞机减速至0的过程中，根据能量守恒有

飞机减速过程中导体棒中产生的焦耳热

解得

（2）飞机速度为时的感应电动势

感应电流为

根据牛顿第二定律有

解得

（3）减速过程中的平均感应电动势为

感应电流的平均值

根据动量定理有

解得

16. 如图所示，水平面上有一质量的小车，其右端固定一水平轻质弹簧，弹簧左端连接一质量的小物块，小物块与小车一起以的速度向右运动，与静止在水平面上质量的小球发生弹性碰撞，碰撞时间极短，弹簧始终在弹性限度内，忽略一切摩擦阻力。

（1）求小车与小球碰撞后小球的速度大小；

（2）从碰后瞬间到弹簧被压缩至最短的过程中，求弹簧弹力对小物块的冲量；

（3）若从碰后瞬间到弹簧被压缩至最短的过程中所用时间，小车位移，求此时弹簧形变量l的大小。

【答案】（1）；（2），方向向左；（3）

【解析】

【详解】（1）小车与小球碰撞过程中，动量与机械能均守恒，有

解得

（2）当弹簧被压缩到最短时，根据动量守恒定律有

解得

设碰撞后瞬间到弹簧最短的过程中，弹簧弹力对小物块的冲量为I，根据动量定理有

解得

负号表示方向向左

（3）小车碰撞结束到弹簧被压缩至最短的过程中，设小物块速度为，小车速度为，由动量守恒，有

任取一段极短时间均有

累加求和后，有

又

代入数据可得