2022-2023学年江西省新余市第一中学高二下学期第一次段考物理试题 解析版

新余一中高二下学期第一次段考物理试卷

一、选择题（本大题共11小题。1-8为单选题，在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。9-11为多选题，在每小题给出的四个选项中有多项符合题目要求）

1. 一放置在水平桌面上的条形磁铁，其磁感线分布如图所示。P、Q是同一条磁感线上的两点，下列说法正确的是（　　）

A. P、Q两点的磁感应强度相同

B. 磁感应线始终由N极到S极

C. P点的磁感应强度方向由P指向Q

D. Q点的磁感应强度方向由Q指向P

【答案】D

【解析】

【详解】A．磁感线的疏密表示磁场强弱，Q处磁感线比P处密，故Q点的磁感应强度大于P点的磁感应强度，故A错误；

B．条形磁铁外部的磁感线由N极出发回到S极，条形磁铁内部的磁感线由S极到N极，故B错误；

CD．条形磁铁外部的磁感线由N极出发回到S极，磁感线的切线方向表示磁感应强度的方向，故P点和Q点磁场方向都是由Q指向P，故C错误，D正确；

故选D。

2. 质量为M的通电细杆置于倾角为θ的光滑导轨上，有垂直于纸面向里的电流I通过细杆，在如图所示的A、B、C、D四个图中，能使细杆沿导轨向上运动且磁感应强度最小的是（　　）

A.  B.

C.   D.  

【答案】C

【解析】

【详解】BD．细杆所受的重力竖直向下，光滑导轨对细杄的支持力垂直斜面向上，B图中杆受安培力水平向左，D图中杆受安培力沿斜面向下，均不可能使细杆沿斜面向上运动，BD错误；

AC．A图中杆所受的安培力水平向右，要使杆沿导轨向上运动，应满足

C图中杆所受的安培力沿斜面向上，要使杆沿导轨向上运动，应满足

安培力最小时磁感应强度最小，因，对比可知，C图中磁感应强度最小，C正确；

故选C。

3. 下列说法正确的是（　　）

A. 单色光在介质中传播时，介质的折射率越大，光的传播速度越小

B. 薄膜干涉中，肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化

C. 同一个双缝干涉实验中，蓝光产生的干涉条纹间距比红光的大

D. 一束光从空气射入水中，如果入射角大于或等于临界角，就会产生全反射现象。

【答案】A

【解析】

【详解】A．根据公式

易知，单色光在介质中传播时，介质的折射率越大，光的传播速度越小。故A正确；

B．薄膜干涉中，肥皂膜从形成到破裂，肥皂膜的厚度会发生变化，即发生干涉的两列光的路程差会发生变化，所以条纹的宽度和间距会发生变化。故B错误；

C．根据公式

蓝光的波长小于红光的波长，所以同一个双缝干涉实验中，蓝光产生的干涉条纹间距比红光的小。故C错误；

D．当光从空气射入水中，不会发生全反射，因为不满足光的全反射条件，即光从光密介质进入光疏介质。故D错误。

故选A。

4. 如图所示，质量相等的、B两个物体，沿着倾角分别为和的两个光滑斜面，由静止从同一高度开始下滑到同样的另一高度的过程中，下列与、B两个物体有关的物理量相同的是（　　）

A. 所受重力的冲量大小

B. 所受支持力的冲量大小

C. 所受合力的冲量大小

D. 动量的变化量

【答案】C

【解析】

【详解】A．重力的冲量表示为

A、B两个物体下滑的时间分别为、，则有

由此可知，A、B两个物体下滑的时间不同，则所受重力的冲量大小不同，A错误；

B．AB两物体所受支持力的冲量大小表示为

由此可知，所受支持力的冲量大小不相等，B错误；

C．由动能定理可知，物体下滑到同一高度时的速度大小相同，则末动量大小相同。由动量定理可知，合外力的冲量等于动量的变化量，则所受合力的冲量大小相同，C正确；

D．动量的变化量为矢量，物体末速度大小相同，方向不同，则动量变化量一定不相同，D错误。

故选C。

5. 如图，粗细均匀的正六边形线框abcdef由相同材质的导体棒连接而成，直流电源的两端与顶点a、b相连，整个装置处于垂直于线框的匀强磁场中。若ab棒受到的安培力大小为2N，则六边形线框受到安培力的总和为（　　）

A. 0N B. 1.6N C. 2.4N D. 4N

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】设ab的电阻为R，由电阻定律知afedcb的电阻为5R，若ab中的电流为I，则afedcb中的电流为。

对ab棒由安培力F=BIL有

方向竖直向上

对afedcb边框，其有效长度为L，则其所受安培力

方向竖直向上

则线框受到的安培力大小为

故选C。

6. 如图所示，质量为m的子弹水平射入质量为M、放在光滑水平地面上静止的木块，子弹未穿透木块，则从子弹接触木块到随木块-起匀速运动的过程中木块动能增加了5J，那么此过程中系统产生的内能可能为（　　）

A. 6J B. 3J C. 4.8J D. 3.4J

【答案】A

【解析】

【详解】设子弹的初速度为v0，与木块的共同速度为v，则由动量守恒定律有

mv0=（M＋m）v

系统产生的内能

Q=fd=mv02－（m＋M）v2

木块得到的动能为

Ek1=fs=Mv2

其中，f为子弹与木块间的摩擦力，d为子弹在木块内运动的位移，s为木块相对于地面运动的位移，变形可得

Q=Ek1>Ek1=5J

故选A。

7. 如图所示为回旋加速器示意图，利用回旋加速器对粒子进行加速，此时D形盒中的磁场的磁感应强度大小为B，D形盒缝隙间电场变化周期为T。忽略粒子在D形盒缝隙间的运动时间和相对论效应，下列说法正确的是（　　）

A. 保持B和T不变，该回旋加速器可以加速质子

B. 仅调整磁场的磁感应强度大小为B，该回旋加速器仍可以加速粒子

C. 保持B和T不变，该回旋加速器可以加速粒子，且在回旋加速器中运动的时间与粒子的相等

D. 保持B和T不变，该回旋加速器可以加速粒子，加速后的最大动能与粒子的相等

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．D形盒缝隙间电场变化周期为T等于被加速度在磁场中运动的周期，即

而质子在磁场中的运动周期为

则该回旋加速器不可以加速质子，选项A错误；

B．仅调整磁场的磁感应强度大小为B，则在磁场中的运转周期将要变化，则该回旋加速器不可以加速粒子了，选项B错误；

C．在磁场中运动的周期

THe＝＝＝T

则保持B和T不变，该回旋加速器可以加速粒子，且在回旋加速器中两粒子运动的半径也相同，则粒子运动的时间与粒子的相等，选项C正确；

D．根据

qvmB＝m

Ekm＝mvm2＝∝

可知加速后的最大动能与粒子不相等，选项D错误。

故选C。

8. 一匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，其边界如图中虚线所示，，，一束粒子，在纸面内从a点垂直于射入磁场，这些粒子具有各种速率。不计粒子之间的相互作用。已知氕核的质量为m，电荷量为q。则粒子在磁场中运动时间最长的粒子，其运动速率为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】设粒子的运动轨迹过bcde上的某一点g，O为粒子做圆周运动轨迹的圆心，当最大时，粒子运动轨迹对应的圆心角最大，粒子运动时间最长，由几何关系可知当c点与g点重合时，粒子运动时间最长，如图所示

设运动半径为R，则有

可得

已知氕核的质量为m，电荷量为q，其为氢的同位素，写法为，则的相对原子质量为的3倍，则粒子的质量为3m，且可知电荷量为的2倍，即2q，则有

可得

故选D。

9. 一持续传播了较长时间的简谐波在时的波形图如图。已知波上的点振动周期为，时位于平衡位置且向上运动。则（    ）

A. 波沿轴负方向传播

B. 处的质点在时的纵坐标

C. 处的质点在时的运动方向沿轴负方向

D. 在0到时间内质点通过的路程为

【答案】AB

【解析】

【详解】A．P点振动周期为2s，即波源振动周期为2s，P点在t=0s时位于平衡位置且向上运动，则t=3s时P点位于平衡位置向下运动，结合t=3s时波形图，根据“同侧法”可以判断波沿x轴负方向传播，故A正确；

B．简谐波在时波形图对应的关系为

则处的质点在时的纵坐标为

故B正确；

C．波源振动周期为2s，由波形图可知，波长为

则波速为

则波在

内向x轴负方向传播的距离为

即

处的质点在

时的运动情况与

处的质点在

时的运动情况相同，结合

时的波形图，根据“同侧法”可以判断

处的质点在

时运动方向沿y轴正方向，则

处的质点在

时的运动方向沿y轴正方向，故C错误；

D．在0到所用时间为，P点从平衡位置开始通过路程为

故D错误。

故选AB。

10. 带电粒子在重力场中和磁场中的运动可以分解为在水平方向上的匀速直线运动和在竖直平面内的匀速圆周运动。若带正电小球的初速度为零，可以分解为在水平方向上有两个大小相等、方向相反速度。水平向右的速度对应的洛伦兹力与小球的重力平衡，水平向左的速度对应的洛伦兹力提供小球匀速圆周运动向心力。设带电小球的质量为m、电量为，磁感应强度为B（范围无限大），重力加速度为g，小球由静止开始下落，则以下猜想正确的是（　　）

A. 两点间的距离为 B. 小球在运动过程中机械能不守恒

C. 小球下降的最大高度为 D. 小球的加速度大小恒为g

【答案】CD

【解析】

【详解】A．在水平方向上带电小球受力平衡，则有

求得水平速度为

竖直面内匀速圆周运动半径为

周期为

两点间距离为

故A错误；

B．小球在运动过程中只有重力做功，洛伦兹力不做功，则小球的机械能守恒，故B错误；

C．小球下落的最大高度为

故C正确；

D．小球在水平面内是匀速直线运动，竖直面内是匀速圆周运动，小球的加速度大小恒为

故D正确。

故选CD。

11. 如图，固定的足够长平行光滑双导轨由水平段和弧形段在CD处相切构成，导轨的间距为L，区域CDEF内存在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场。现将多根长度也为L的相同导体棒依次从弧形轨道上高为h的PQ处由静止释放（释放前棒均未接触导轨），释放第根棒时，第根棒刚好穿出磁场。已知每根棒的质量均为m，电阻均为R，重力加速度大小为g，且与导轨垂直，导轨电阻不计，棒与导轨接触良好。则（　　）

A. 第1根棒在穿越磁场的过程中，棒两端的电压逐渐减小

B. 第3根棒刚进入磁场时的加速度大小为

C. 第n根棒刚进入磁场时，第1根棒的热功率为

D. 第n根棒与第根棒在磁场中运动的时间相等

【答案】BC

【解析】

【详解】A．第1根棒在穿越磁场的过程中，第2棒还没有释放，没有组成闭合回路，无感应电流，棒不受安培力作用，棒在磁场中做匀速运动，此时棒产生的感应电动势为

E=BLv

速度v不变，E不变，A错误；

B．第3根棒刚进入磁场时则有

棒产生的感应电动势为

E=BLv=BL

此时第1、2根棒并联，电阻为，第3根棒等效于电源，电路中总电阻为

R＇=R+=

电路中电流为

由牛顿第二定律可得

解得

B正确；   

C．第n根棒刚进入磁场时，前根棒并联电阻为

电路总电阻为

电路总电流

第一根棒中电流

解得   

第1根棒的热功率为

C正确；

D．第n根棒与第根棒在磁场中运动的时，有

解得

In≠In−1

因此有第n根棒与第根棒在磁场中的电流不相等，棒受安培力不相等，运动的时间不相等，D错误。

故选BC。

二、实验题（本题共2小题）

12. 某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置测量重力加速度，该小组成员在与竖直光屏MN相距L处的O点固定一点光源，将一小球紧靠点光源以速度v0水平向右抛出，光屏上将随之出现小球影子（影子可视为一点）的运动轨迹。当小组成员利用闪光频率为f0的频闪仪记录下小球影子的图像如图乙所示，通过比例转换，测得相邻两影子A、B的距离为H0。

（1）小球影子沿竖直光屏向下的运动是______。

A．加速度减小的变加速直线运动

B．匀加速直线运动

C．匀减速直线运动

D．匀速直线运动

（2）小组成员根据分析，得到当地的重力加速度g=______（用v0、L、H0、f0表示）。

（3）小组成员保持小球水平抛出的速度v0一定，改变闪光频率f的大小，通过比例转换，测得小球相邻两影子A、B间的距离为H，以相邻两影子A、B间的距离H为纵坐标，以闪光频率的倒数为横坐标作出图像，则下列图像中正确的是______。

A. 　　B. 　　C. 　　D.

【答案】    ①. D    ②.     ③. A

【解析】

【详解】（1）[1]如图所示，做出小球影子形成的示意图

小球做平抛运动，经历时间t，小球的水平分位移

竖直分位移

令影子的位移为h，由相似三角形有

解得

可知影子的位移与时间成线性关系，即小球影子做匀速直线运动，故选D。

（2）[2]由（1）可知

解得

（3）[3]由（1）可知

即相邻两影子A、B间的距离H与闪光频率的倒数成正比，故选A。

13. 近年来，我国打响了碧水保卫战，检测组在某化工厂的排污管末端安装了如图1所示的流量计，用此装置测量污水（有大量的正、负离子）的电阻，进而用来测污水的电阻。测量管由绝缘材料制成，其直径为D，左右两端开口，匀强磁场方向竖直向下（未画出），在前后两个内侧面A、C上固定有竖直正对的金属板作为电极（未画出，电阻不计），金属板电极与开关S、电阻箱R和灵敏电流计连接，管道内始终充满污水，污水以恒定的速度v自左向右通过。

（1）利用图2中的电路测量灵敏电流计G的内阻，实验过程包含以下步骤：

A.调节，使G的指针偏转到满刻度，记下此时G1的示数；

B.分别将和的阻值调至最大；

C.合上开关；

D.合上开关；

E.反复调节和，使G1的示数仍为，G的指针偏转到满刻度的一半，此时的读数为。

①正确的操作步骤是____________________；②测出灵敏电流计内阻为_____________________。

（2）用游标卡尺测量测量管的直径D，如图3所示，则___________cm。

（3）图1中与A极相连的是灵敏电流计的___________接线柱（填“正”或“负”）。

（4）闭合图1中的开关S，调节电阻箱的阻值，记下电阻箱接入电路的阻值R与相应灵敏电流计G的读数I，绘制图像，如图4所示，则污水接入电路的电阻为___________。（用题中的字母a、b、c、v、D、表示）

【答案】    ①. BCADE    ②.     ③. 3.035    ④. 正    ⑤.

【解析】

【详解】（1）[1][2]本实验是用半偏法测电流表内阻。为保护电路，闭合开关前应将变阻器阻值调至最大，合上开关，调节，使待测灵敏电流计G满偏，记下此时G1的示数，就等于灵敏电流计G的满偏电流值；再合上开关，反复调节和，使G1的示数仍为，G的指针偏转到满刻度的一半，此时G、的电流之和等于，即等于G的满偏电流，也即G、的电流相等，故。因此正确的顺序为BCADE。

（2）[3]由游标卡尺读数由主尺读数加游标尺读数，从主尺读出整毫米刻度，从游标尺读出对齐刻度数再乘以游标卡尺的精度，由图读得直径为

。

（3）[4]由左手定则可得正离子往A处电极方向运动、负离子往C处电极方向运动，所以与A处电极相连的是灵敏电流计的正接线柱。

（4）[5]由磁流体发电机的原理知，污水中正负粒子在洛伦兹力作用下向A、C两处电极偏转，在两极处形成电场，直到电场力与洛伦兹力达到动态平衡，有

得电源电动势

由欧姆定律可得

其中r为污水的电阻，所以

由图像可得斜率

纵截距

所以

故

四、解答题（本题共3小题）

14. 如图所示，一质量为m的导体棒MN两端分别放在两个固定的光滑圆形导轨上，两导轨平行且间距为L，导体棒处在竖直向上的匀强磁场中，当导体棒中通有自左向右的电流I时，导体棒静止在与竖直方向成37°角的导轨上，取sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：

（1）磁场的磁感应强度B的大小；

（2）每个圆导轨对导体棒的支持力大小FN．

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）从左向右看，受力分析如图所示

由平衡条件得

解得

（2）两个导轨对棒的支持力为2FN，满足

2FNcos37°=mg

解得

15. 如图所示。光滑水平面上有A、B两辆小车，质量均为。现将小球C用长为0.2m的细线悬于轻质支架顶端，。开始时A车与C球以的速度冲向静止的B车若两车正碰后粘在一起，A与B作用时间极短。不计空气阻力。重力加速度g取。求：

（1）A、B碰撞过程中损失的能量；

（2）小球能上升的最大高度。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）A、B两车碰撞过程动量守恒，设两车刚粘在一起时共同速度为，有

解得

损失的机械能

解得

（2）从小球开始上摆到小球摆到最高点的过程中，A、B、C组成的系统在水平方向上动量守恒。

设小球上升到最高点时三者共同速度为，有

解得

从两车粘在一起到小球摆到最高点的过程中，A、B、C组成的系统机械能守恒，即

解得

16. 如图甲所示，在xoy平面的第Ⅰ象限内有沿+x方向的匀强电场E1，第Ⅱ、Ⅲ象限内同时存在着竖直向上的匀强电场E2和垂直纸面的匀强磁场B，E2＝2.5N/C，磁场B随时间t周期性变化的规律如图乙所示，B0＝0.5T，垂直纸面向外为磁场正方向．一个质量m＝5×10-5kg、电荷量q＝2×10-4C的带正电液滴从P点（0.6m，0.8m）以某一初速度沿-x方向入射，恰好以沿-y方向的速度v经过原点O后进入x≤0 的区域，t＝0时液滴恰好通过O点，g取10m/s2．求：

(1)液滴到达O点时速度大小v和电场强度大小E1；

(2)液滴从P开始运动到第二次经过x轴经历的时间t；

(3)若从某时刻起磁场突然消失，发现液滴恰好以与+y方向成37°角的方向穿过y轴后进入x＞0的区域，试确定液滴穿过y轴时的位置．（已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）

【答案】(1)4m/s,1.875N/C(2) (3) (n＝1,2,3…)   

【解析】

【详解】 (1)在x>0的区域内，液滴在竖直方向上做自由落体运动，则有，   

解得：，

液滴水平方向上做匀减速运动，，

解得：   

 (2)液滴进入x<0的区域后，由于，液滴做匀速圆周运动，运动轨迹如图1所示．

其做圆周运动的大、小圆半径分别为，运动周期分别为

由，

解得：，

又，

解得：，

液滴从P点到第二次穿过x轴经过的时间

(3)情形一：若磁场消失时，液滴在x轴上方，如图1所示

根据周期性可得，液滴穿过y轴时的坐标满足：

解得：

情形二：若磁场消失时，液滴在x轴下方，如图 2 所示

根据周期性可得，液滴穿过y轴时的坐标满足：

解得：