河南省郑州市宇华实验学校2023-2024学年高二下学期4月期中考试物理试卷（Word版附解析）

这是一份河南省郑州市宇华实验学校2023-2024学年高二下学期4月期中考试物理试卷（Word版附解析），共15页。试卷主要包含了125J等内容，欢迎下载使用。

物 理
考生注意：
1.答题前，考生务必用黑色签字笔将自己的姓名、准考证号、座位号在答题卡上填写清楚；
2.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，在试卷上作答无效；
3.考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共10小题，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1至7小题只有一项符合题目要求，每小题4分。第8至10小题有多项符合题目的要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
1.四个相同的匀质小球放在光滑水平桌面上，用一根绳子把四个球约束起来，绳子恰无拉力，四个小球的质量均为m，半径都为R，如图所示，再将一个相同小球放在原四球中间正上方，因受绳子约束，下面四个小球并未分离，处于静止状态。设系统处处无摩擦，下列说法正确的是（ ）
A.上面小球所受力的合力为
B.下面每个小球对地面的压力为
C.上面小球对下面每个小球的压力为
D.绳子张力为
2.如图所示，太阳能无人驾驶试验汽车，安装有的太阳能电池板和蓄能电池，该电池板在有效光照条件下单位面积输出的电功率为。车上安装有效率为电动机。该车在正常启动和行驶时仅由蓄能电池供电。某次，电动机以恒定的机械功率启动，汽车最大行驶速度为。假设汽车行驶时受到的空气阻力与其速度成正比，比例系数为，则下面关于汽车的有关说法正确的是（ ）
A.以最大速度行驶时牵引力大小为
B.比例系数K的值为
C.保持的速度行驶至少需要有效光照
D.若仅用太阳能电池板供电时获得的最大行驶速度达不到
3.在如图所示的电路中，电源电动势为6V，内阻为2Ω，定值电阻R的阻值为10Ω，电动机的线圈阻值为2Ω。闭合开关S后，理想电压表的示数为3V。下列说法正确的是（ ）
A.电源的输出功率为
B.电动机消耗的功率为
C.电动机线圈在1分钟内产生的热量为0.125J
D.如果电动机被卡住，电压表的示数将变大
4.一列沿轴正方向传播的简谐横波，振幅为，波速为。如图，在波的传播方向上两质点a、b的平衡位置相距（小于一个波长），当质点在波峰位置时，质点在轴下方与轴相距的位置。则下列说法不正确的是（ ）
A.从此时刻起经过点可能在波谷位置
B.从此时刻起经过点可能在波峰位置
C.此波的周期可能为
D.此波的周期可能为
5.如图所示，平行边界MN、PQ间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，两边界的间距为d，MN上有一粒子源A，可在纸面内沿各个方向向磁场中射入质量均为m，电荷量均为+q的粒子，粒子射入磁场的速度大小，不计粒子的重力，则粒子能从PQ边界射出的区域长度与能从MN边界射出的区域长度之比为
A.1：1B.2：3C.D.
6.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R＝10Ω，其余电阻均不计，从某时刻开始原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法中正确的是( )
A.当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22V
B.当单刀双掷开关与a连接且t＝0.01s时，电流表示数为零
C.当单刀双掷开关由a拨向b时，原线圈的输入功率变小
D.当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率变为25Hz
7.用活塞式抽气机抽气，在温度不变的情况下，从玻璃瓶中抽气，第一次抽气后，瓶内气体的压强减小到原来的，要使容器内剩余气体的压强减为原来的，抽气次数应为（ ）
A.2次 B.3次 C.4次 D.5次
8.如图所示，一根带有绝缘外套不计电阻的导线弯成一个完整正弦图像和直线，直线部分为对称轴，导线右侧的C、D端点处分别接上如图甲所示的负载电阻R和理想电压表V和理想电流表A。已知bc=2ab=2L，导线组成的正弦图形顶部或底部到直线的距离都是d，该平面内的ab间有一有界匀强磁场区域，磁场的宽度为L，磁感强度为B，某时刻开始磁场向右以速度v做扫描运动，扫描的区间是ac，其运动的位移-时间图像如图乙所示。则下列说法正确的是（ ）
A.回路中电流的频率为B.电压表的示数为
C.电流表的示数为D.电阻R的发热功率为
9.一定质量的理想气体，从状态A开始，经历B、C两个状态又回到状态A，压强p与体积V的关系图像如图所示，AB的反向延长线经过坐标原点O，BC与纵轴平行，△ABC的面积为S0，已知气体在状态A的温度为T0，图中所标的物理量已知，则下列说法正确的是（ ）
A.气体从C到A，内能增大，吸收热量
B.气体在状态B的压强为p0－
C.气体在状态B的温度为4T0
D.从状态A到状态B，气体对外界做的功为
10.如图甲所示为演示光电效应的实验装置，如图乙所示为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，如图丙所示为氢原子的能级图，丁图给出了几种金属的逸出功和极限频率关系。则（ ）
A.图甲所示的光电效应实验装置所加的是反向电压，能测得，
B.若b光为绿光，c光可能是蓝光
C.若b光光子能量为0.66eV，照射某一个处于激发态的氢原子，最多可以产生3种不同频率的光
D.若用能使金属铷发生光电效应的光，用它直接照射处于激发态的氢原子，可以直接使该氢原子电离
二、非选择题：本题共6小题，共70分。
11.（6分）某同学为了验证对心碰撞过程中的动量守恒，设计了如下实验：用纸板搭建如图所示的滑道，使硬币可以平滑地从斜面滑到水平面上。选择相同材质且表面粗糙程度相同的一元硬币和一角硬币进行实验。
一元硬币和一角硬币的质量分别为和且，将甲硬币放在斜面的某一位置，标记此位置为B。如图（a）所示，甲由静止释放滑下，当甲停在水平面上某一位置处，测量O点到甲停止位置的距离OP，记为。如图（b）所示，将乙硬币放置在O点位置，左侧与O点重合，并将甲硬币在B点由静止释放。当两枚硬币发生碰撞后，分别测量O点到甲乙停止位置的滑行距离OM和ON，记为、。
(1)在本实验中，乙选用的是硬币______。（选填“一元”或“一角”）
(2)若甲乙硬币碰撞前后系统动量守恒，则应满足的表达式为______。（用、、、和表示）
(3)关于该实验需要满足的条件是______。
A.OA段必须保持水平
B.倾斜段纸板与水平段纸板必须由同一种材料制成
C.两硬币材质及其表面粗糙程度必须相同
12.（9分）李华同学查阅资料：某金属在内电阻值与摄氏温度的关系为，其中为该金属在0℃时的阻值，为温度系数（为正值）。李华同学设计图甲所示电路以测量该金属的电阻和值。可提供的实验器材有：
A.干电池（电动势约为，内阻不计）
B.定值电阻（阻值为）
C.定值电阻阻值为）
D.滑动变阻器（阻值范围）
E.滑动变阻器（阻值范围）
F.电流计（量程，内阻约）
G.电阻箱（最大阻值为）
H.摄氏温度计
I.沸水和冷水各一杯
J.开关两个及导线若干
请回答下列问题：
（1）滑动变阻器应选用______（选填“”或“”），开关闭合前，滑动变阻器的滑片移到______（选填“”或“”）端。
（2）将电阻箱的阻值调为，闭合开关，读出电流计的示数，再闭合开关，调节电阻箱的阻值，直至闭合前、后电流计的示数没有变化，此时电阻箱的示数为，则电流计的内阻为______。
（3）利用上述电流计及电路测量该金属的电阻和值的步骤如下：
①断开开关、，将取下换成该金属电阻，并置于沸水中；
②闭合开关，读出电流计的示数；闭合开关，调节电阻箱的阻值，直至闭合开关前、后电流计的示数没有变化，记下此时电阻箱的示数和温度；
③多次将冷水倒一点到热水中，重复步骤②，可获得电阻箱的示数和温度的多组数据.
（4）以电阻箱的示数为纵轴，温度为横轴，作出图像如图乙所示，则该金属电阻在0℃时的阻值为______，温度系数为______。（结果用表示）
13.（10分）如图所示，半径为R的半圆形玻璃砖竖直放置，玻璃砖的直径所在的端面与竖直固定的足够大挡板平行，且挡板与圆心O的水平距离为2R，一束单色光从O点垂直端面射入，从玻璃砖的顶点P射出后射到挡板的M点，另一束相同颜色的光从A点垂直端面射入，从弧面上的B点射出后射到挡板的C点，已知O、A两点间的距离为0.5R，∠ABC＝165°，sin 15°＝，求：
（1）玻璃砖对该单色光的折射率；
（2）要使屏上只出现一个亮点，应将光屏向左移动的距离.
14.（12分）如图所示，在竖直平面内存在以O为圆心，MN为直径，半径为R的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直平面向里。在直径MN正上方存在一挡板，在挡板和圆形磁场之间区域存在竖直向下的匀强电场。在M点存在一粒子发射源，以速度大小为向匀强磁场内发射大量质量为m、电荷量为的带电粒子束，发射方向在与直径MN成的上下范围内（即发射张角为）。带电粒子经磁场偏转后进入电场，已知磁感应强度，电场强度与磁感应强度之间满足，忽略带电粒子之间的相互作用，且磁场和电场边界理想，不计带电粒子的重力，粒子电荷量始终不变。求：
（1）若沿MN方向射入磁场的粒子恰好可以打到挡板上，则MN与挡板之间的距离；
（2）（1）中带电粒子在电场和磁场中运动的时间。
15.（15分）如图甲，振荡电路电容器的电容为C，线圈自感系数为L。电容器两极板电压与时间的关系为余弦函数如图乙，图像中U0为已知量，T未知。求：
（1）振荡电路中电场能变化的周期；
（2）时刻的振荡电流；
（3）到T时间内振荡电流的平均值。
16.（18分）如图所示，一个开口向右的圆筒汽缸固定于地面上，距缸底2L处固定一个中心开孔的隔板a，在小孔处装有一个能向左开启的单向阀门b，C是一截面积为S的活塞.开始时隔板左侧封闭的理想气体压强为1.5P0；隔板右侧封闭了另一部分同种理想气体，刚开始活塞c与隔板距离为L.现对活塞c施加一水平向左的力F，其大小由0缓慢增大到F0时，b恰好打开.已知外界气压为p0，气体温度保持不变活塞与隔板厚度均不计，活塞与汽缸、阀门与隔板间的摩擦也不计.求
(1)F0的大小；
(2)当力F缓慢增大到1.2F0时，活塞c距缸底距离；
(3)当力F缓慢增大到2F0时，缸内气体压强.
参考答案
一、选择题：本题共10小题，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1至7小题只有一项符合题目要求，每小题4分。第8至10小题有多项符合题目的要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
1.【答案】D
【解析】A.上面小球处于静止状态，所以合力为0，A项错误；
B.对整体分析有，由于四个小球接触地面，所以下面每个小球对地面压力为，B项错误；
CD.相邻小球球心间距离为2R，上面小球与下面小球连线与竖直夹角为，由几何关系，，上面小球平衡有，即，下面各球N的水平分力，绳子张力，C错误，D正确。选D。
2.【答案】D
【解析】A.由题意可知，最大速度为，由恒定功率启动汽车可知，代入数据解得，A错误；
B.当汽车最大行驶速度行驶时，牵引力等于阻力，设空气阻力与速度的关系为，则有，代入数据解得，B错误；
C.根据公式，由能量守恒可知，解得，C错误；
D.当直接用太阳能电池板供电时获得的最大行驶速度有，解得，D正确。选D。
3.【答案】B
【解析】A.假设电路电流为，根据闭合电路欧姆定律可得，解得，可知外电压为，电源的输出功率为，A错误；
B.电动机消耗的功率为，B正确；
C.电动机线圈在1分钟内产生的热量为，C错误；
D.如果电动机被卡住，电动机变成纯电阻，根据闭合电路欧姆定律可得，解得，电压表示数为，可知电压表的示数将变小，D错误；选B。
4.【答案】D
【解析】根据题意，有两种可能，AC.第一种情况如图甲所示，根据图像得，解得，周期为，再经，波向右移动的距离为，波形向右移动，波峰在处，如图乙所示，从图像可知，点在波谷处，正确；BD.第二种情况，如图丙所示，根据图像得，解得，周期为，再经，波向右移动的距离为，波形向右移动，波峰在处，如图丁所示，根据图像，点在波峰处，B正确，D错误。选D。
甲 乙
丙 丁
5.【答案】C
【解析】粒子在磁场中运动的半径：，根据左手定则可知，粒子向运动方向左侧做圆周运动，当粒子沿AN方向射入磁场时，粒子打在PQ上的位置为粒子能从PQ边界射出的区域的最下端，根据几何关系，落点在PQ上A点下侧距离为 ，粒子进入磁场，当轨迹与PQ相切时，粒子打在PQ上的位置为粒子能从PQ边界射出的区域最上端，根据几何关系，落点在PQ上A点上侧距离 所以粒子能从PQ边界射出的区域长度为： ；因为R6.【答案】A
【解析】A.当单刀双掷开关与a连接时，此时，次级电压最大值，电压表的示数为，A正确；
B.电流表的示数等于次级电流的有效值，当单刀双掷开关与a连接且t＝0.01s时，虽然次级电流的瞬时值为零，但是电流表示数不为零，B错误；
C.当单刀双掷开关由a拨向b时，根据，可知，次级电压变大，电阻R消耗的功率变大，则原线圈的输入功率变大，C错误；
D.变压器的输入电压及输出电压的频率由发电机来决定，其大小总是50HZ，选D错误.选A.
7.【答案】C
【解析】设玻璃瓶的容积是V，抽气机的容积是V0，气体发生等温变化，由玻意耳定律可得：PV=P（V+V0），V0=V，设抽n次后，气体压强变为原来的，由玻意耳定律可得：抽一次时：PV=P1（V+V0），P1=P，抽两次时：P1V=P2（V+V0），P2=()2P，抽n次时：Pn=()nP，Pn=P，则n=4
A.2次，与结论不相符，选项A错误；
B.3次，与结论不相符，选项B错误；
C.4次，与结论相符，选项C正确；
D.5次，与结论不相符，选项D错误；选C.
8.【答案】AB
【解析】A.导线切割磁感线产生交变电流，其周期为，交变电流的频率为，A正确；
C.切割有效长度随时间的变化规律为，最大值为Bdv，有效值为
（1）要明白导线中通过的电流始终是正弦交流电，而正弦交流电的最大值Im是其有效值I的 倍，所以，电功率
（2）令 ，t=0到T时，只有在长直导线上半部分的正弦波形导线扫过磁场，此时，t=T到2T时，长直导线上下两部分的正弦波形导线都扫过磁场，此时
（3）由功能原理可知，整个过程中电流的焦耳热就等于外力做的功W，综上，解得，C错误；
B.电压表的示数为，B正确；
D.电阻R的发热功率为，D错误。选AB。
9.【答案】CD
【解析】气体从到，体积减小，外界对气体做功，压强减小，温度降低，内能减小，则一定放出热量，错误；由几何关系可得的面积，解得，B错误；AB的反向延长线经过坐标原点，由正比例图线的比例性可得，解得，由理想气体状态方程可得，综合解得，C正确；由功的定义可得气体对外界做的功等于关系图像与横轴所围成的面积，由几何关系可得，从状态到状态，气体对外界做的功为，D正确.
10.【答案】BCD
【解析】A.图甲所示的光电效应实验装置所加的是正向电压，不能测得，，A错误；
B.根据光电效应方程，遏止电压方程为，联立可得，可知频率越大，遏止电压越大，由图可知，若b光为绿光，c光可能是蓝光，B正确；
C.若b光光子能量为0.66eV，照射某一个处于激发态的氢原子，根据，氢原子吸收b光光子的能量，跃迁至激发态，再逐级跃迁至基态可最多产生3种不同频率的光，C正确；
D.若用能使金属铷发生光电效应的光，根据光电效应方程有，则光子的能量大于2.13eV，处于激发态的氢原子，该氢原子发生电离的能量为1.51eV，用能使金属铷发生光电效应的光直接照射处于激发态的氢原子，可以直接使该氢原子电离，D正确。选BCD。
二、非选择题：本题共6小题，共70分。
11.（6分）【答案】(1)一角，(2)，(3)C
【解析】（1）根据题意可知，甲与乙碰撞后没有反弹，可知甲的质量大于乙的质量，乙选用的是一角硬币。
（2）设硬币与纸板间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，甲从O点到P点，根据动能定理，解得碰撞前，甲到O点时速度的大小，同理可得，碰撞后甲的速度和乙的速度分别为，，若动量守恒，则满足，整理可得
（3）A.若OA段略微倾斜θ角，则两硬币的加速度均变为
由（2）问的计算公式可知没有产生影响，A错误；
BC.由（2）问的计算公式可知，只要水平段的摩擦系数恒定即可，B错误，C正确；选C。
12.（9分）【答案】；；450；；
【解析】（1）[1][2]闭合、断开时，干路中的最大电流约，滑动变阻器两端的电压最小值约为，滑动变阻器的最小电阻约为，滑动变阻器应选用。为了保护电流计不被损坏，开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片向下移动到端。
（2）[3]闭合前、后电流计的示数没有变化，则电流计中的电流与的电流相等，中的电流与中的电流相等，与两端的电压相等，电流计与两端的电压相等，可得电流计的内阻
（4）[4] [5]将取下换成该金属电阻的情况下，同理可得，由图乙得，即，又，则，，解得
13.（10分）【答案】（1）；（2）
【解析】（1）连接OB，由几何关系可得，解得，则，则光线在点的折射角，玻璃砖对此单色光的折射率为。
（2）由几何关系可得，对由正弦定理可得，，综合解得，要使屏上只出现一个亮点，光屏应从平移到，则移动的距离为。
14.（12分）【答案】（1）；（2）
【解析】（1）带电粒子在磁场中运动时，解得，分析可知，当带电粒子沿MN方向射入磁场时，沿垂直MN的半径方向进入电场，由动能定理得，解得，此时MN与挡板之间的间距。
（2）分析可知粒子在磁场中的运动时间为半个周期，即，且，在电场中由动量定理有，带电粒子在电场和磁场中运动的时间，解得。
15.（15分）【答案】（1）；（2）0；（3）
【解析】（1）振荡电路的周期，振荡电路中电场能变化的周期
（2）根据题图可得，时间时，电场能最大，此时振荡电流
（3）时时，则，则到T时间内振荡电流的平均值
16.（18分）【答案】(1)0.5p0S；(2)2.5L；(3)2p0
【解析】(1)对阀门，刚打开时左右气体压强应相等，即右侧气体压强也为1.5p0.对c，1.5p0S=p0S+F0，F0=0.5p0S
(2)对右侧气体，从开始到b刚开启的过程，根据玻意耳定律得p0L=1.5p0L1，解得，对全部气体，当力为1.2F0时，解得L2=2.5L
(3)当力F为2F0时，设隔板右侧的气体压强为p，则p=2p0，，解得L3=2L，全部气体恰在隔板a左侧则压强p4=2p0