2022-2023学年湖南省常德市汉寿县第一中学高二下学期第七次段考物理试题 （解析版）

湖南省常德市汉寿县第一中学2022-2023学年

高二下学期第七次段考物理试题

一、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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. 如图甲为2020年中国排球联赛的某个场景，排球飞行过程可简化为乙图。运动员某次将飞来的排球从a点水平击出，球击中b点；另一次将飞来的排球从a点的正下方且与b点等高的c点斜向上击出，也击中b点，排球运动的最高点d，与a点的高度相同。不计空气阻力。下列说法正确的是（　　）

A. 两个过程中，排球在空中飞行的时同相等

B. 两个过程中，排球击中b点时的动能相等

C. 运动员两次击球对排球所做的功可能相等

D. 排球两次击中b点前瞬间，重力的功率一定不相等

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】AC．由于从c处抛出的球能竖直到达d点，从d到地面竖直方向做自由落体运动，根据竖直方向的运动可知vya=vyb，tb=2ta，由于水平方向的位移相同，根据v水＝ 可知，va水＞vb水，根据速度的合成可知，a抛出时的速度va0=va水，b抛出时的初速度，故两过程中，小球的初速度大小可能相等，根据动能定理可得，运动员两次击球对排球所做的功可能相等，故A错误，C正确；

B．落地时，根据运动的对称性可知，b处抛出时的速度大小与落地时速度大小相等，a球落地时的速度，故前一个过程中，排球击中b点时的速度较大，根据可知，落地时动能不同，故B错误；

D．由于竖直方向做的是自由落体运动，下落的高度相同，故落地时竖直方向的速度相同，则重力的瞬时功率P=mgvy相同，故D错误；
故选C。

2. 如图所示，电荷均匀分布在半球面上，它在这半球的中心O处电场强度等于E0。一过球心的倾斜平面将球面分为两部分，其中。则所分出的较小这部分的电荷在O处的电场强度E为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】根据对称性，做出球面上的电荷在O点产生的电场分布，如下图所示

由平行四边形定则得到“小瓣”球面上的电荷在O处的电场强度

故B正确，ACD错误。

故选B。

3. 质量为的凹槽静止在水平地面上，内壁为半圆柱面，截面如图所示，为半圆的最低点，为半圆水平直径的端点。凹槽恰好与竖直墙面接触，内有一质量为的小滑块。用推力推动小滑块由A点向点缓慢移动，力的方向始终沿圆弧的切线方向，在此过程中所有摩擦均可忽略，下列说法正确的是（　　）

A. 推力先增大后减小

B. 凹槽对滑块的支持力先减小后增大

C. 墙面对凹槽的压力先增大后减小

D. 水平地面对凹槽的支持力先减小后增大

【答案】C

【解析】

【分析】

详解】AB ．对滑块受力分析，由平衡条件有

滑块从A缓慢移动B点时，越来越大，则推力F越来越大，支持力N越来越小，所以AB错误；

C．对凹槽与滑块整体分析，有墙面对凹槽压力为

则越来越大时，墙面对凹槽的压力先增大后减小，所以C正确；

D．水平地面对凹槽的支持力为

则越来越大时，水平地面对凹槽的支持力越来越小，所以D错误；

故选C。

4. 如图所示，A为地球表面赤道上的物体，为轨道在赤道平面内的实验卫星，为在赤道上空的地球同步卫星，已知卫星和卫星的轨道半径之比为3：1，且两卫星的环绕方向相同，下列说法正确的是（　　）

A. 卫星运行速度之比为3：1

B. 卫星的加速度大于物体A的加速度

C. 同一物体在卫星中对支持物的压力比在卫星中大

D. 在卫星中一天内可看到3次日出

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．根据

知

所以B、C运行速度之比为，故A错误；

B．卫星在空中只受到万有引力，根据

得

B的轨道比C的轨道半径小，所以B的加速度比C大；又A、C的角速度相同，根据

得C加速度比A大，故卫星B的加速度大于物体A的加速度，故B正确；

C．若地球做匀速圆周运动的卫星内的物体都处于完全失重状态，所以物体对支持物的压力都是0，故C错误；

D．根据

可得

地球同步卫星C和实验卫星B的轨道半径之比为3：1，两卫星周期关系

C的周期与地球的自转周期相等，为24小时，所以B的周期为小时，一天内B卫星绕地球的圈数

所以B卫星中的宇航员一天可以看到5次日出，故D错误。

故选B。

5. 如图（a），一物体以某一初速度由斜面底端沿斜面向上滑动，其动能和重力势能随位移的变化图线如图（b）。根据图像所给信息，可求出（　　）

A. 斜面的倾角

B. 物体所受的重力

C. 物体上滑的初速度

D. 物体与斜面间的滑动摩擦力

【答案】D

【解析】

【详解】ABC．由题意可知，物体运动的初动能为

由题意可知，物体运动的位移为1m时，具有的重力势能为

则可知物体从开始运动到位移为1m时，克服重力做的功为

由于不知道斜面的倾角或是斜面位移为1m时斜面的高度，所以无法求出物体所受的重力。又

因为不知道物体的质量，所以无法求出物体上滑的初速度，所以ABC错误；

D．由以上选项分析可知，从开始上滑到位移为1m处，物体克服滑动摩擦力做功为

又

，

则

所以D正确。

故选D。

6. 质量为的均匀木块静止在光滑水平面上，木块左右两侧各有一位拿着完全相同步枪和子弹的射击手。首先左侧射手开枪，子弹水平射入木块的最大深度为，然后右侧射手开枪，子弹水平射入木块的最大深度为，如图所示。设子弹均未射穿木块，且两颗子弹与木块之间的作用力大小均相同。当两颗子弹均相对木块静止时，下列说法中正确的是（　　）

A. 最终木块静止， B. 最终木块向右运动，

C. 最终木块向左运动， D. 最终木块静止，

【答案】D

【解析】

【详解】设子弹的速度为，子弹的质量为，左侧子弹射入木块后与木块共同运动的速度为，由动量守恒定律可得

设子弹与木块之间的作用力大小为，根据能量守恒定律可得

当右侧子弹射入木块后，设最后的共同速度为，根据动量守恒可得

解得

根据能量守恒定律可得

联立可知

故选D。

二、选择题：本题共4小题，每小题5分，共20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。

7. 具有巨磁阻效应（GMR）的电阻R2在外加特定方向的磁场时，阻值随磁场的增强而减小。现将R2接在图示电路中，并置于该磁场，已知R1为定值电阻，此时R2<R1，电表均为理想电表。保持磁场方向不变，调整磁场强弱，发现电压表V1的示数增加了ΔU1，V2示数变化量的绝对值为ΔU2，则（　　）

A. 电流表A的示数减小 B. 外加磁场逐渐减弱

C. 一定小于 D. R2消耗的电功率先增大后减小

【答案】C

【解析】

【详解】AB．依题意，若电压表V1的示数增加，根据闭合电路欧姆定律则电阻R2阻值减小，电流表测量干路电流，电流表示数增大，外加磁场逐渐增强，故AB错误；

C．结合题图根据闭合电路欧姆定律有

由题可知增大，增大，减小，可得

所以ΔU1一定小于ΔU2，故C正确；

D．把等效看成电源内阻的一部分，由于开始时

根据电源输出功率与外电阻的关系，可知随着电阻R2阻值的减小，电源的输出功率逐渐减小，故D错误。

故选C。

8. 一滑块在水平地面上沿直线滑行，时速率为，从此刻开始在与速度平行的方向上对其施加一水平作用力F，力F和滑块的速度v随时间的变化规律分别如图a和图b所示，则（两图取同一正方向，取重力加速度。）（　　）

A. 滑块的质量为

B. 滑块与水平地面间的动摩擦因数为0.05

C. 第内摩擦力对滑块做功为

D. 第内力F的平均功率为

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】AB．由图象斜率得加速度为

由两图知，第一秒内有

f+F=ma

第二秒内有

F′-f=ma

代入数据得

f+1=3-f

故

f=1N

m=2kg

又由

f=μmg

可得动摩擦因数

μ=0.05

故A错误，B正确；

C．第一秒内的位移大小为

x=×1×1=0.5m

位移方向为负向，根据功的公式

W=FL

可得第1s内摩擦力对滑块做功为-0.5J，故C错误；

D．根据v-t图象可知，第2秒内的平均速度

所以第2s的平均功率

P=F′＝3×0.5W＝1.5W

故D正确；

故选BD。

9. 如图所示，两个倾角分别为30°和60°的绝缘光滑斜面固定于水平地面上，都处于方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中。两个质量均为m、带电荷量均为+q的小滑块甲和乙分别从两个斜面顶端由静止释放，运动一段时间后，两小滑块都将飞离斜面，在此过程中（　　）

A. 甲滑块飞离斜面瞬间的速度比乙滑块飞离斜面瞬间的速度大

B. 甲滑块在斜面上运动的时间比乙滑块在斜面上运动的时间短

C. 两滑块在斜面上运动的过程中，重力的平均功率相等

D. 甲滑块在斜面上运动的位移与乙滑块在斜面上运动的位移大小相同

【答案】AC

【解析】

【详解】A．物体沿斜面运动时，根据牛顿第二定律

垂直斜面方向

可知当越大时，越小，当，即当速度达到

后，物体就将飞离斜面，所以斜面角度越小，飞离斜面瞬间的速度越大，故A正确；

B．由根据牛顿第二定律

可知滑块都是做匀加速运动，且加速度不变，所以运动时间

所以斜面角度越小，在斜面上运动的时间越长，故B错误；

C．重力平均功率

可知二种情况重力的平均功率相同，故C正确；

D．在斜面上运动的位移为

可知甲的位移大于乙的位移，故D错误。

故选AC。

10. 一根足够长的圆管倾斜固定在地面上，与水平面倾角，管内有一劲度系数为轻质弹簧，弹簧上下端分别连有质量可以忽略的活塞和质量为的光滑小球（小球直径略小于管径），已知活塞与管壁间的最大静摩擦力，弹簧从自然长度开始伸长的过程中平均弹力为，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，。当弹簧处于自然长度时由静止释放小球，在小球第一次运动到最低点的过程中，下列说法不正确的是（    ）

A. 当小球运动到最低点时，弹簧的弹性势能为

B. 小球先做加速度减小的加速运动，再做加速度增大的减速运动直到静止

C. 弹簧的最大伸长量为

D. 活塞克服摩擦力做功大小为

【答案】BCD

【解析】

【详解】小球重力沿管方向的分力

则小球运动过程分析：小球开始向下运动的过程中弹簧逐渐变长，弹簧弹力变大，开始时重力沿管的分力大于弹簧的弹力，小球沿管向下做加速度减小的加速运动，当弹簧的弹力大于重力沿管的分力且小于1.5N时，小球开始做减速运动，加速度随弹簧长度的增大而变大。当弹簧弹力等于1.5N时，根据可得，弹簧的的伸长量为

根据动能定理有

可得小球速度不为0，但是活塞开始滑动，由于活塞、弹簧质量可忽略不计，小球之后继续向下做匀减速直线运动直至速度为0。

AC．根据上面分析可得，小球运动到最低点时，弹簧生产量为，则弹簧的弹性势能为

故A正确，C错误；

B．根据上面分析可得，在小球第一次运动到最低点过程中，先做加速度减小的加速度运动，当弹簧弹力大于重力沿管方向的分力小于管对活塞的最大摩擦力时，小球做加速度增大的减速运动，当弹簧弹力等于管对活塞的最大摩擦力时，小球做匀减速直线运动，直至静止，故B错误；

D．根据上面的分析可得，当弹簧弹力等于管对活塞的最大摩擦力后，小球做匀减速的直线运动，加速度

根据可得，则小球会继续向下运动位移

弹簧长度不在变化，则活塞向也向下运动，则活塞克服摩擦力做功大小为

故D错误。

本题选不正确的，故选BCD。

三、非选择题：共56分。第11、12题为填空题，第13、14、15题为解答题，考生根据要求作答。

11. 某同学设计了一个研究平抛运动的实验装置，如图。在水平桌面上放置一个斜面，让钢球从斜面上由静止滚下，钢球滚过桌边后便做平抛运动。在钢球抛出后经过的地方放置一块水平木板，木板由支架固定成水平，木板所在高度可通过竖直标尺读出，木板可以上下自由调节。在木板上固定一张白纸。该同学在完成装置安装后进行了如下步骤的实验：

A．实验前在白纸上画一条直线，并在线上标出a、b、c三点，且ab=bc=20.00cm，如下图；

B．让钢球从斜面上的某一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中a点，记下此时木板与桌面的高度差h1=h；

C．让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中b点，记下此时木板与桌面的高度差h2=h+10.00（cm）

D．让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中c点，记下此时木板与桌面的高度差h3=h+30.00（cm）

（1）下列说法中正确的是___________。

A．实验时应保持桌面水平

B．每次应使钢球从同一位置由静止开始释放

C．必须选择对钢球摩擦力尽可能小的斜面

D．必须选择对钢球摩擦力尽可能小的桌面

（2）则该同学由上述测量结果即可粗测出钢球的平抛初速度大小v0=_______m/s，钢球击中b点时其竖直分速度大小为vby=_______m/s。已知钢球的重力加速度为g=10m/s2，空气阻力不计。（计算结果保留两位有效数字）

【答案】    ①. AB    ②. 2.0    ③. 1.5

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]A．为了保证小球抛出桌面时做的是平抛运动，则实验时需要保持桌面水平，故A正确；

B．为了减小实验误差，保证每次小球抛出桌面时的水平速度相等，则需要每次应使小钢球从同一位置由静止开始释放，故B正确；

CD．只要保证小钢球从桌面水平抛出时的速度相等即可，所以只需要保证小钢球每次从同一位置由静止释放即可，斜面与桌面可以不需要光滑，故CD错误。

故选AB。

（2）[2][3]在竖直方向

水平方向

其中

联立代入数据解得

b点为hac段时间的中点，因此有

12. 为了测量待测电池组的电动势E和内阻r及待测电阻的阻值，准备实验器材有：待测电池组E（电动势约4.5V，内阻约）：待测电阻：定值电阻；电压表V（量程，内阻约）：电阻箱R（）；单刀单掷开关、单刀双掷开关各一个，导线若干。某物理兴趣小组利用上述实验器材设计图甲所示的测量电路。并按如下步骤操作：

（1）将开关接a，再闭合开关，依次改变电阻箱的阻值，读出相应的电阻箱R的阻值和电压表的示数U，得到如图乙所示的图像；

（2）将开关接b，电压表指针位置如图丙所示，则电压表示数为______V，待测电阻______；

（3）根据图像可得该电池组的电动势______V，______（结果均保留两位有效数字）；电池组电动势的测量值与真实值相比______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。

【答案】    ①. 2.50    ②. 20    ③. 4.0    ④. 2.0    ⑤. 偏小

【解析】

【详解】（2）[1]根据电压表读数可得，图丙的示数为2.50V；

[2]根据闭合回路的欧姆定律，可得回路中的电流为

解得

（3）[3][4]将开关接a，再闭合开关，根据闭合电路的欧姆定律得

变形得

则纵截距

解得

E=4.0V

斜率

解得

[5]测量时将电压表看成理想电表，则

而实际上电压表会分流，则实际上

故

即电池组电动势的测量值与真实值相比偏小。

13. 如图甲所示是某种透明材料制成的光学元件，该元件是一个中间圆 柱形中空的立方体，其某一横截面如图乙所示，其中OA=2R，中空圆形半径为R， 一束单色光（ 纸面内）从外正方柱面上的A点由空气中射入，入射角度为，光束经折射后恰好与内球面相切于B点。已知此材料对该单色光的折射率为，真空中的光速为c。求∶

（1）人射光的入射角度以及该单色光从A到B经历的时间；

（2）如果改变入射光的入射角度，恰好在内球面上发生全反射，则入射角为多大。

【答案】（1）； ；（2）

【解析】

【分析】

【详解】（1）光经过立方体表面折射后到达内圆面上的B点，由题意可知，入射角为，折射角为，由折射定律有

解得

根据几何关系可得

根据

解得

所以从A到B的时间

（2）如图光束以入射角由A点进入光学元件内折射到内圆面C点，如果C点发生全反射，则光束在球面上的入射角等于临界角C，则有

由正弦定理有

解得

由折射率

解得

所以

14. 如图所示，水平轨道BC的左端与固定的光滑竖直圆轨道相切与B点，右端与一倾角为30°的光滑斜面轨道在C点平滑连接（即物体经过C点时速度的大小不变），斜面顶端固定一轻质弹簧，一质量为3kg的滑块从圆弧轨道的顶端A点由静止释放，经水平轨道后滑上斜面并压缩弹簧，第一次可将弹簧压缩至D点，已知光滑圆轨道的半径R=0.45m，水平轨道BC长为0.4m，其动摩擦因数μ=0.2，光滑斜面轨道上CD长为0.6m，g取10m/s2，求

（1）滑块第一次经过B点时对轨道的压力；

（2）整个过程中弹簧具有最大的弹性势能；

（3）滑块最终停在何处？

【答案】（1）90N；（2）2.1J；（3）距B点0.15m处

【解析】

【分析】

【详解】(1)滑块从A点到B点，由动能定理可得

mgR=

代入数据解得

vB=3m/s

滑块在B点，由牛顿第二定律有

F-mg=m

代入数据解得

F=90N

由牛顿第三定律可得，物块对B点的压力为

F′=F=90N

(2)滑块从A点到D点，该过程弹簧弹力对滑块做的功为W，由动能定理可得

mgR-μmgLBC-mgLCDsin30°+W=0

其中

EP=-W

解得

EP=2.1J

(3)滑块最终停止在水平轨道BC间，从滑块第一次经过B点到最终停下来的全过程，由动能定理可得

−μmg⋅s＝0−

解得

s=2.25m

则物体在BC段上运动的次数为

n=

说明物体在BC上滑动了5次，又向左运动0.625×0.4=0.25m，故滑块最终停止在BC间距B点0.15m处（或距C点0.25m处）。

15. 如图所示，绝缘水平面上有三个宽度都为L的区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，区域I内有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。用粗细均匀的电阻丝制成边长为L的单匝金属线框，线框总电阻为R，质量为，线框制作平整，与水平面贴合良好，除区域Ⅲ内水平面与线框间有恒定的动摩擦因数外，其余部分光滑，线框以初速度进入匀强磁场，最终线框中心对称线恰好停在处。已知重力加速度为g。

(1)求线框刚好完全进入区域I时的速度大小；

(2)求区域Ⅲ与线框间的动摩擦因数；

(3)换用一直径为L，电阻也为R的圆形线框，线框在外力F作用下以速度v匀速穿过区域I，求整个过程F对线框的冲量大小。

【答案】(1)；(2)；(3)

【解析】

【详解】(1)设线框刚好完全进入区域I时的速度大小为，进入过程线框内的平均电流为，进入时间为，根据动量定理有

根据法拉第电磁感应定律有

回路电流

解得

(2)线框出磁场的过程，边受向左的安培力，仍然在安培力的作用下做减速运动，同理可得线框完全出磁场时速度为

设线框和区域Ⅲ水平面间的动摩擦因数为μ，线框进入区域Ⅲ后边受到的恒定摩擦力为

边和边受到的摩擦力逐渐增大，平均摩擦力大小为

根据动能定理有

解得

(3)对圆形线框一半进入磁场过程有

受到的安培力大小为

由几何知识可知

F作用的时间为

由积分知识可知在0~时间内力F的冲量大小为

由对称性可知，圆形线框另一半进入磁场过程中力F对其冲量大小也为I，出磁场过程与进磁场过程的冲量大小相等，则整个过程力F对线框的冲量大小为