湖南省岳阳市平江县第一中学2023-2024学年高二下学期开学考试物理试题

这是一份湖南省岳阳市平江县第一中学2023-2024学年高二下学期开学考试物理试题，共20页。
1．本试卷包括四道大题，共 15 道小题，满分 100 分，考试时量 75 分钟。
2．答卷前，考生务必将自己的姓名、考室、座位号填写到答题卡指定位置上。
3．回答选择题时，选出每小题答案后，用 2B 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，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
4．考试结束后，将答题卡交回。
一、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分，每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．甲、乙两辆汽车从同一地点出发，向同一方向行驶，它们的图象如图所示，在两车运动中，下列判断正确的（ ）
A．在时刻前，甲车始终在乙车的前面
B．在时刻前，乙车速度始终比甲车的大
C．在时刻前，乙车的速度始终比甲车增加得快
D．在时刻两车第一次相遇
2．一同学做飞镖游戏，已知圆盘的直径为d，飞镖距圆盘水平距离为L，且对准圆盘上边缘的A点（最高点）水平抛出，初速度为v，飞镖抛出的同时，圆盘以垂直圆盘且过盘心O的水平轴匀速转动，角速度为ω，若飞镖恰好击中A点，则下列正确的是（ ）
A．dv²=2gL²
B．ωL=(2n+1）πv（n=0，1，2，3）
C．2v=ωd
D．dω²=gπ²（2n+1）²（n=0，1，2，3）
3．由于万有引力作用而相互绕行的两个天体组成的系统中，在它们的轨道平面上存在一些特殊点，当飞行器在这些点上时就能与这两个天体的相对位置保持不变一起运动, 这些点叫做这两个天体系统的拉格朗日点。“嫦娥二号”受控进入距离地球约150万公里远的地月拉格朗日点的环绕轨道。若将月球和“嫦娥二号”轨道视作如图所示的圆形, 地球和月球间距离约为38万公里, 则下列说法正确的是（ ）
A．“嫦娥二号”运行周期大于月球公转周期
B．“嫦娥二号”只受到地球对它的万有引力作用
C．“嫦娥二号”与月球运行线速度大小之比为75：19
D．“嫦娥二号”与月球运行向心加速度大小之比为192：752
4．如图所示，工厂利用足够长的皮带传输机把货物从地面运送到高出水平地面的C平台上，C平台离地面的高度一定。运输机的皮带以一定的速度v顺时针转动且不打滑。将货物轻轻地放在A处，货物随皮带到达平台。货物在皮带上相对滑动时，会留下一定长度的痕迹。已知所有货物与皮带间的动摩擦因数为μ。满足tanθ＜μ，可以认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则（ ）
A．传送带对货物做的功等于物体动能的增加量
B．传送带对货物做的功等于货物对传送带做的功
C．因传送物体，电动机需多做的功等于货物机械能的增加量
D．货物质量m越大，皮带上摩擦产生的热越多
5．如图所示，电量为Q1、Q2的两个正点电荷分别置于A点和B点，两点相距L，在以L为直径的光滑绝缘的半圆环上，穿有负点电荷q（不计重力）且在P点平衡，PA与AB夹角为α，则应为（ ）
A．B．C．D．
6．如图为边长为的正三角形是某玻璃砖的截面图，一束光线从边中点射入玻璃砖内，折射光线恰好和底边平行，玻璃砖对该束光的折射率为，真空中光速为，则下列说法正确的是（ ）
A．光线射入玻璃砖后，光线的频率变小
B．该光线的入射角为30°
C．从D点射入玻璃砖的光束，在玻璃砖中不经过反射传播的最短路程为L
D．从D点射入玻璃砖的光束，在玻璃砖中不经过反射传播的最长时间为
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．如图所示，A、B均为两个完全相同的绝缘等腰直角三角形的小薄板，两者不固连，质量均为m，在A、B内部各嵌入一个带电小球，A中小球带电量为＋q，B中小球带电量为-q，且两个小球的球心连线沿水平方向。A、B最初靠在竖直的粗糙墙上。空间有水平向右的匀强电场，重力加速度为g。现将A、B无初速度释放，下落过程中始终相对静止，忽略空气阻力，则下列说法中正确的是（ ）
A．A、B下落的加速度大小均为g
B．A、B下落的加速度大小应小于g
C．A、B之间接触面上的弹力不可能为零
D．B受到A的摩擦力作用，方向沿接触面向下
8．一列简谐横波沿轴传播，该波在时刻的波形图如图甲所示，质点的平衡位置坐标为，质点的振动图像如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）
A．该波沿轴正方向传播，且时质点位于波谷
B．在内质点通过的路程11.9cm
C．在内该波传播的距离为
D．质点的振动方程为
9．如图所示，匀强磁场分布在平面直角坐标系的整个第I象限内，磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里，一质量为m、电荷量绝对值为q、不计重力的粒子，以某速度从0点沿着与y轴夹角为30°的方向进入磁场，运动到A点时，粒子速度沿x轴正方向，下列判断正确的是
A．粒子带正电
B．粒子由O到A经历的时间为
C．若已知A到x轴的距离为d，则粒子速度大小为
D．离开第I象限时，粒子的速度方向与x轴正方向的夹角为60°
10．如图所示，间距为L，足够长的光滑导轨倾斜放置，其下端连接一个定值电阻R，匀强磁场垂直于导轨所在平面，将ab棒在导轨上无初速度释放，当ab棒下滑到稳定状态时，速度为v，通过电阻R的电荷量为q，电阻R上消耗的功率为P。导轨和导体棒电阻不计。下列判断正确的是（ ）
A．导体棒的a端比b端电势低
B．ab棒在达到稳定状态前做加速度减小的加速运动
C．ab棒由开始释放到达到稳定状态的过程中金属棒在导轨上发生的位移为
D．若换成一根质量为原来2倍的导体棒，其他条件不变，则ab棒下滑到稳定状态时，电阻R消耗的功率将变为原来的4倍
三、实验题：本题共2小题，共16分，考生根据要求做答。
11．某学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。在气垫导轨上相隔一定距离的两个位置安装光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，光线被遮光条遮挡时，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据输入计算机。滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，计算机上形成如图乙所示的电压U随时间t变化的图像。
(1)实验前，接通气源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的 （选填“大于”“等于”或“小于”）时，说明气垫导轨已调水平。
(2)用螺旋测微器测量遮光条的宽度d，测量结果如图丙所示，则 mm。
(3)细线绕过气垫导轨左端的定滑轮，一端与滑块P相连，另一端与质量为m的钩码Q相连。将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图像如图乙所示，、、m、g和d已知，已测出滑块的质量为M，两光电门间的距离为L。若上述物理量间满足关系式mgL= ，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒。
12．半导体型呼气酒精测试仪采用氧化锡半导体作为传感器。如图甲所示是该测试仪的原理图。图中为定值电阻，酒精气体传感器的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小。

（1）驾驶员呼出的酒精气体浓度越大，电压表的读数越 （填“大”或“小”）。
（2）如图乙所示为酒精气体传感器R2的电阻值随酒精气体浓度变化的关系曲线。则酒精气体浓度为0时R2的阻值为 。若某司机呼气酒精浓度为，此时此时的阻值为 。
（3）现有一个电源，电动势为4.8V，内阻为；电压表V量程为5V，内阻很大；定值电阻的阻值为60Ω；导线若干。按图甲所示电路图把电压表改装成酒精浓度表，则酒精气体浓度为的刻度线应刻在电压刻度线为 V处；酒精气体浓度为应刻在电压刻度线为 V处。
四、计算题：本题共3小题，共40分。解答应有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。解题过程中需要用到，但题目中没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的，答案中必须写出数值和单位。
13．（11分）如图所示，电源电动势E=3V，小灯泡L的规格为“2V 0.4W”，开关S接1，当滑动变阻器调到R=4Ω时，小灯泡L正常发光，现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作，电动机的内阻=1Ω。求
(1)电源内阻r的阻值；
(2)电动机正常工作时的输出功率。
14．（14分）如图所示，在倾角为θ＝37°的斜面上，固定一宽为L＝1.0m的平行金属导轨。现在导轨上垂直导轨放置一质量m＝0.4kg、电阻R0＝2.0Ω、长为1.0m的金属棒ab，它与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5．整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度大小为B＝2T的匀强磁场中。导轨所接电源的电动势为E＝12V，内阻r＝1.0Ω，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，滑动变阻器的阻值符合要求，其他电阻不计，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cs37°＝0.8．现要保持金属棒在导轨上静止不动，求：
（1）金属棒所受安培力大小的取值范围；
（2）滑动变阻器接入电路中的阻值范围。
15．（15分）如图所示，一质量的平板车A静止在光滑的水平面上，其右端与竖直固定挡板相距为，一质量为小物块B，以大小为的初速度从平板车左端开始向右滑行，一段时间后车与挡板发生碰撞，已知车碰撞挡板时间极短，碰撞前后瞬间车的速度大小不变但方向相反，A、B之间的动摩擦因数为，平板车A表面足够长，物块B总不能到达车的右端，重力加速度。
（1）若，平板车与挡板第一次碰撞前的瞬间车与物块的速度各是多大？
（2）若车与挡板只碰撞2次，车和物块最后均静止，求应满足的条件及B在A上滑行的总距离；
（3）若车与挡板能发生6次及以上的碰撞，求应满足的条件。
参考答案：
1．B
【详解】ABD．两车从同一地点同时同向出发，在t1时刻前的各个时刻，乙车的速度大于甲车的速度，故乙车始终在甲车的前面，在t1时刻二者并没有相遇，故B正确，AD错误；
C．v-t图象的斜率表示加速度的大小，由图象可知，在两车开始运动后的一段时间内，乙车比甲车速度增加得快，然后乙车的速度增加得比甲车的慢，故C错误；
故选B。
2．B
【详解】A．飞镖做平抛运动，圆盘做匀速圆周运动，根据题意，飞镖与圆盘相遇点必然在最低点，即时间为圆盘转过半个周期的奇数倍，根据平抛运动得
可得
故A错误；
B．飞镖恰好击中A点，时间相同，有
（n=0，1，2，3）
解得
（n=0，1，2，3）
故B正确；
C．应该是圆盘转动的线速度，不是飞镖的初速度，因此
2v≠ωd
故C错误；
D．时间相同，有
（n=0，1，2，3）
解得
（n=0，1，2，3）
故D错误；
故选B。
3．C
【详解】A．由拉格朗日点的概念可知，月球和“嫦娥二号”具有相同的角速度和周期，A错误；
B．“嫦娥二号”受到地球和月球对它的万有引力作用，B错误；
C．根据
可知，“嫦娥二号”与月球运行线速度大小之比为
C正确；
D．根据
可知，“嫦娥二号”与月球运行向心加速度大小之比为75:19，D错误。
故选C。
4．D
【详解】A．物体放在皮带上先做匀加速运动，当速度达到皮带的速度时做匀速运动，传送带对货物做的功等于物体动能的增加量与重力势能的增加量的和。A错误；
B．物体放在皮带上先做匀加速运动，当速度达到皮带的速度时做匀速运动，而传送带一直做匀速运动，所以物体位移的绝对值小于传送带的位移，传送带对物体做功大小为
物体对传送带做功大小为
即，B错误；
C．在传送物体的过程中，电动机做的功转化为物体的动能、重力势能与系统产生的内能，所以电动机需多做的功大于货物机械能的增加量，C错误；
D．皮带上摩擦产生的热为
当倾角θ和速度v一定时，物体做匀加速运动时，根据牛顿第二定律可得
解得物体的加速度为
加速度不变，货物质量m越大，皮带上摩擦产生的热越多，D正确。
故选D。
5．C
【详解】对小球进行受力分析如图所示
根据库仑定律有
根据平衡条件有
联立解得
故C正确，ABD错误。
故选C。
6．D
【详解】频率由光源决定，与介质无关，则入射光在空气中的频率与玻璃中的频率相等，故A错误；作出入射光线在D点折射的光路图，如图所示
由题知，折射光线恰好和底边平行，故折射角，根据折射定律：，得：，即，故B错误；假设从D点入射光线与AC面垂直交于点E时，其光路图如图所示
由图可知，DE为在玻璃砖中不经过反射传播的最短路程，根据几何关系得：，此时对应的折射角为，根据全反射临界条件有：，而，说明不存在折射角为的情况，故C错误；由图可知，在玻璃砖中不经过反射传播的最长路程为D到C，即，根据，得传播时间为，故D正确；故选D．
【点睛】对于光学问题，作出光路图，由几何知识找出入射角和折射角，根据折射率公式求出折射率，利用全反射条件，判断能否发生全反射．根据求光在玻璃中的传播速度，从而求出传播时间．
7．AC
【详解】AB．对AB的整体，所受的电场力为零，物体A对竖直墙壁无作用力，故无摩擦力作用，竖直方向只受重力作用，则A、B下落的加速度大小均为g，A正确，B错误；
C．对B受力分析，B受向左的电场力、向下的重力和电荷间的库仑力，而B向下的加速度为g，故水平方向合力应为零，所以应受到A对B的弹力，C正确；
D．弹力垂直于接触面向下，无法和电场力平衡，故AB间会有相对滑动的趋势，故AB间有摩擦力，由水平方向上的平衡可知，摩擦力应沿接触面向上，D错误。
故选AC。
8．AB
【详解】A．由图乙可知，时刻质点的振动方向沿轴负方向，故该波沿轴正方向传播
可知质点位于波谷，A项正确；
B．，质点运动的时间为，因此运动的路程为
B项正确；
C．由波传播的速度公式可知
在内波传播的距离为
C项错误；
D．由
可知质点的振动方程为
D项错误。
故选A。
9．CD
【详解】根据题意作出粒子运动的轨迹如图所示，根据左手定则判断知，此粒子带负电，故A错误；
根据几何知识可知，从O点到A点轨迹的圆心角为60°，，B错误；由图可得：，所以．而粒子的轨迹半径为，联立可得，C正确；
粒子在O点时速度与x轴正方向的夹角为60°，x轴是直线，根据圆的对称性可知，离开第一象限时，粒子的速度方向与x轴正方向的夹角为60°，故D正确；
【点睛】带电粒子在匀强磁场中运动时，洛伦兹力充当向心力，从而得出半径公式，周期公式，运动时间公式，知道粒子在磁场中运动半径和速度有关，运动周期和速度无关，画轨迹，定圆心，找半径，结合几何知识分析解题，
10．BCD
【详解】A．导体棒ab下滑过程中，由右手定则判断感应电流I在导体棒ab中从b到a，电源内部电流由低电势到高电势，则a端比b端电势高，A错误；
B．导体棒ab开始下滑时速度增大，感应电动势增大，感应电流增大，安培力增大，由牛顿第二定律
可知加速度a逐渐减小；如果导轨足够长，当
时达到最大速度，之后做匀速直线运动，速度不再增大，安培力不变，因此ab棒在达到稳定状态前做加速度减小的加速运动，B正确；
C．根据
可得棒由开始释放到达到稳定状态的过程中金属棒在导轨上发生的位移为
故C正确；
D．当棒下滑到稳定状态时，满足
可得
电阻消耗的电功率
若换成一根质量为原来2倍的导体棒，其他条件不变，则棒下滑到稳定状态时，电阻消耗的功率将变为原来的4倍，故D正确。
故选BCD。
11． 等于 8.475（8.472~8.478之间均可）
【详解】(1)[1]当气垫导轨调水平时，轻推滑块后，滑块做匀速直线运动，滑块通过光电门时间一样，所以 。
(2)[2]螺旋测微器读数=固定刻度+可动刻度 0.01mm（注意估读）则d=8.475mm（8.472~8.478之间均可）。
(3)[3]滑块P通过光电门A的速度为 ，滑块P通过光电门B的速度为，由机械能守恒定律有
则
12． 大 60 24 2.40 2.88
【详解】（1）[1]由图可以看出，酒精气体浓度越大，传感器阻值越小，电路总电阻减小，总电流变大，R1两端电压变大，即电压表读数越大。
（2）[2]由图乙可知：酒精气体浓度为0时的阻值为60；
[3] 由图乙可知：酒精浓度为，此时的阻值为24或25。
（3）[4] 按图甲所示电路图把电压表改装成酒精浓度表，则酒精气体浓度为0时，电阻R2阻值最大为60Ω，此时
则0刻度线应刻在电压刻度线为2.40V处；
[5] 酒精气体浓度为时，电阻R2阻值最大为40Ω，此时
酒精气体浓度为应刻在电压刻度线为2.88V处。
13．(1) 1Ω；(2) 0.12W
【详解】(1)开关S接1时，根据闭合电路欧姆定律有
代入数据解得
(2)开关S接2时，根据闭合电路欧姆定律有
解得
电动机的输入功率为
发热功率为
所以输出功率为
14．（1）N≤F≤8N；（2）0≤R≤30Ω
【详解】（1）当金属棒刚好达到向上运动的临界状态时，金属棒受到的摩擦力为最大静摩擦力，方向平行斜面向下，对金属棒受力分析，如图甲所示，此时金属棒所受安培力最大，设为F1，则有
垂直斜面方向
FN＝F1sinθ＋mgcsθ
沿斜面方向
F1csθ＝mgsinθ＋Ffmax
又
Ffmax＝μFN
以上三式联立并代入数据可得
F1＝8N
当金属棒刚好达到向下运动的临界状态时，金属棒受到的摩擦力为最大静摩擦力，方向平行斜面向上，其受力分析如图乙所示，此时金属棒所受安培力最小，设为F2，则有
FN′＝F2sinθ＋mgcsθ
F2csθ＋Ffmax′＝mgsinθ
Ffmax′＝μFN′
以上三式联立并代入数据可得
F2＝N
所以金属棒受到的安培力的取值范围为N≤F≤8N。
（2）因磁场与金属棒垂直，所以金属棒受到的安培力为
F＝BIL
因此有
I＝
由安培力的取值范围可知电流的取值范围为A≤I≤4A
设电流为I1＝A时滑动变阻器接入电路中的阻值为R1，由闭合电路欧姆定律，有
E－I1r＝I1（R0＋R1）
代入数据可得
R1＝30Ω
设电流为I2＝4A时滑动变阻器接入电路中的阻值为R2，由闭合电路欧姆定律，有
E－I2r＝I2（R0＋R2）
代入数据可得
R2＝0
所以滑动变阻器接入电路中的阻值范围为0≤R≤30Ω。
15．（1），；（2），；（3）
【详解】（1）若，B相对于A向右滑行过程， B的加速度大小为，A的加速度大小为，根据牛顿第二定律可得
，
设平板车与挡板第一次碰撞时，A、B还没有共速，则有
解得碰撞前的瞬间平板车A的速度为
此过程所用时间为
则碰撞前的瞬间物块B的速度为
假设成立。
（2）若A与挡板碰撞前，A、B已经达到共速，设向右为正方向，则碰后一定有
则碰后最终A、B将向左运动，不可能再次和挡板碰撞。
设在A与挡板第1次碰撞前瞬间A、B的速度大小分别为、，根据动量守恒定律有
A与挡板碰撞后反向运动，经过一段时间后，要使A第2次与挡板碰撞，需要满足
对A，根据动能定理可得
设A第2次与挡板碰撞前瞬间A、B的速度大小分别为、，从A与挡板第1次碰撞后瞬间到第2次碰撞前瞬间，由动量守恒定律可得
A在这段时间内先向左减速后向右加速运动，加速度保持不变，根据匀变速直线运动的对称性可知
由题意可知A与挡板第2次碰撞后经一段时间后A、B同时停止运动，则有
联立解得
，，
设B在A上滑行的总距离为，根据能量守恒可得
解得
（3）设A第3次与挡板碰撞前瞬间A、B的速度大小分别为、，从A与挡板第二次碰撞后瞬间到第3次碰撞前瞬间，由动量守恒定律可得
同理有
设第5次碰撞后，经一段时间后A、B同时停止运动，则有
由（2）分析可知，A每次与挡板碰撞前速度均相等，即有
联立解得
若车与挡板能发生6次及以上的碰撞，应满足的条件为