湖北省十堰市2023-2024学年高二上学期1月期末调研考试物理试卷

这是一份湖北省十堰市2023-2024学年高二上学期1月期末调研考试物理试卷，共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．在4s内通过电解槽某一横截面向右迁移的正离子所带的总电荷量为4C，向左迁移的负离子所带的总电荷量为4C，那么电解槽中的电流为（ ）
A．2AB．4AC．6AD．8A
2．实验火箭总质量为M，当静置的火箭竖直向下喷出质量为、速度为的高温气体时，以竖直向下为正方向，其速度为（ ）
A．B．C．D．
3．著名物理学家费曼设计的一个实验如图所示，在一块可自由旋转的绝缘圆板中部安装一个螺线管，并接有电源，板的四周有许多固定的带负电的小球，整个装置悬挂起来且初始处于静止状态。下列说法正确的是（ ）
A．电路稳定情况下，开关断开瞬间圆板转动方向与开关闭合瞬间圆板转动方向相同
B．在开关闭合瞬间，整个圆板仍保持静止
C．改变小球的电性，开关闭合瞬间，圆板转动方向不变
D．在开关闭合瞬间，整个圆板将顺时针（自上而下看）转动一下
4．图为甲、乙两列简谐横波在同一绳上传播时某时刻的波形图，甲波向左传播，乙波向右传播。质点N的平衡位置在处，则下列说法正确的是（ ）
A．此时质点N的位移为30
B．N点是振动加强点
C．这两列波会发生干涉现象
D．质点N将做振幅为20的简谐振动
5．有一摆长为L的单摆悬点正下方某处有一小钉子，摆球经过平衡位置向左摆动时，摆线的上部被小钉子挡住，使摆长发生变化。现使摆球做小幅度摆动，摆球从右边最高点M运动到左边最高点N的频闪照片如图所示（悬点与小钉子未被摄入），P为摆动中的最低点，已知相机每相邻两次闪光的时间间隔相等，由此可知（ ）
A．小钉子与悬点的距离为
B．小钉子与悬点的距离为
C．小钉子与悬点的距离为
D．摆线被小钉子挡住的瞬间，摆球的机械能突然减少
6．下雨时，在空气阻力的影响下，雨滴到达地面附近时，可视为匀速运动，某次下小雨时小明同学打着半径为0.5m的雨伞，假设伞面水平，雨水的平均密度为0.5，雨滴下落的速度为2，雨滴打在伞上后不反弹，且在短时间内滑下雨伞，由于下雨，因此小明增加撑雨伞的力约为（ ）
A．0.16NB．1.6NC．16ND．160N
7．潜水泵由电动机、水泵、输水钢管组成。已知当地地下水源距离地表8.75m，水泵出水口离水平地面的高度为1.25m，水流由出水口水平喷出时的速度为，每秒出水量为4kg。水泵由电功率为660W的电动机带动，电动机的额定电压为220V，水泵的抽水效率为80%，取重力加速度大小，忽略其他能量损失，下列说法正确的是（ ）
A．空中水柱的水的质量为3kg
B．此时电流大小为1A
C．每秒钟水泵对水做的功为500J
D．电动机线圈的电阻约为6Ω
二、多选题
8．电磁轨道炮工作原理如图所示．待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触．电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回．轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面得磁场（可视为匀强磁场），磁感应强度的大小与I成正比．通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出．现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的方法是
A．只将轨道长度L变为原来的2倍
B．只将电流I增加至原来的2倍
C．只将弹体质量减至原来的一半
D．将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其它量不变
9．如图所示，在一等腰直角三角形ACD区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子（重力不计）从AC边的中点O垂直于AC边射入该匀强磁场区域，若该三角形的两直角边长均为L，则下列关于粒子运动的说法中正确的是（ ）
A．当该粒子以不同的速度入射时，在磁场中的运动时间均不同
B．当该粒子以不同的速度入射时，在磁场中运动的最长时间为
C．若要使粒子从CD边射出，则该粒子从O点入射的最大速度应为
D．若该粒子的入射速度为，则粒子一定从CD边出磁场，且距点C的为
10．如图所示，长为a，宽为b，匝数为n的矩形金属线圈恰有一半处于匀强磁场中，线圈总电阻为R，线圈固定不动。当t=0时匀强磁场的磁感应强度的方向如图甲所示，磁感应强度B随时间t变化的关系图像如图乙所示，则（ ）
A．线圈中的感应电流的方向先逆时针再顺时针
B．回路中感应电动势恒为
C．0~2t0通过导线某横截面的电荷量为
D．t=0时刻，线圈受到的安培力大小为
三、实验题
11．某同学根据所学知识制作了一台简易电子秤，原理图如图甲所示，图中电压表可视为理想电压表（量程为3V），滑动变阻器的最大阻值。
（1）该同学先利用如图乙所示的电路测定电子秤里两节纽扣电池（如图丙所示）的电动势和内阻，根据多次测量得到的数据作出的图像如图丁所示，可知这两节纽扣电池串联后的电动势 V，内阻 Ω；
（2）该同学想得到电压表的示数U与被测物体质量m之间的关系，设计了如下实验：
①调节图甲中滑动变阻器的滑片P的位置，使电压表的示数恰好为零；
②在托盘里缓慢加入细砂，直到滑动变阻器的滑片P恰好滑到b端，然后调节电阻箱，直到电压表达到满偏，实验过程中弹簧一直处于弹性限度内，则此时电阻箱的读数 Ω。
12．如图所示，通过调节开关S，可使欧姆表具有“”和“”的两种倍率，可用器材如下：
A．干电池（电动势，内阻不计）；
B．电流表G（满偏电流，内阻）；
C．定值电阻（阻值为5.0Ω）；
D．滑动变阻器（最大阻值为150Ω）；
E．定值电阻、；
F．开关一个，红、黑表笔各一支，导线若干。
（1）表笔B是 （填“红”或“黑”）表笔。
（2）虚线框内是双量程电流表，已知，当S接a时，对应电流表量程是0~0.1A，那么定值电阻 Ω。
（3）当开关S拨向 （填“a”或“b”）时，欧姆表的倍率是“”。欧姆调零后，欧姆表内阻为 Ω。
（4）由于欧姆表搁置时间较长，因此其电源电动势变小，内阻变大，那么正确操作测电阻时，真实值比测量值 （填“大”或“小”）。
四、解答题
13．如图所示，水平地面上静止放置着物块B和C，相距。物块A与B发生正碰且碰撞前A的速度为。碰撞后A和B牢固地粘在一起向右运动，并再与C发生弹性正碰，碰后瞬间C的速度。已知A和B的质量均为，物块A、B与地面间的动摩擦因数均为，假设碰撞时间极短，取重力加速度大小。求：
（1）A、B碰撞过程中损失的机械能；
（2）C的质量。
14．如图所示，有一个磁感应强度、方向垂直纸面向里的范围足够大的匀强磁场，在磁场中的O点有一个粒子源，能向纸面内各个方向连续不断地均匀发射速率、比荷的带正电粒子，是竖直放置且厚度不计的挡板，足够长，挡板的P端与O点的连线跟挡板垂直，带电粒子受到的重力以及粒子间的相互作用力忽略不计，
（1）为了使带电子不打在挡板上，粒子源到挡板的距离d应满足什么条件？
（2）若粒子源到挡板的距离，且已知沿某一方向射出的粒子恰好紧挨P点通过，再过一段时间后最终又打在挡板上，求这个粒子从O点射出时的速度与连线的夹角；
（3）若粒子源到挡板的距离，求粒子打到挡板左、右表面上的长度的比值。
15．2022年4月16日上午，被称为“感觉良好”乘组的“神舟十三号”结束太空出差，顺利回到地球。为了能更安全着陆，设计师在返回舱的底盘安装了4台电磁缓冲装置。每台电磁缓冲装置包含绝缘光滑缓冲轨道、，且缓冲轨道内存在稳定匀强磁场，方向垂直于整个缓冲轨道平面。4台电磁缓冲装置与地面提前着陆的4个缓冲滑块分别对接，缓冲滑块外部由高强度绝缘材料制成，其内部边缘绕有闭合单匝矩形线圈。当缓冲滑块接触地面时，滑块立即停止运动，此后线圈与返回舱中的磁场相互作用，返回舱一直做减速运动直至达到软着陆要求的速度，从而实现缓冲。现已知缓冲滑块竖直向下撞向地面时，返回舱的速度大小为，4台电磁缓冲装置结构相同，其中一台电磁缓冲装置的结构简图如图所示，线圈的电阻为R，边长为L，返回舱的质量为m，磁感应强度大小为B，重力加速度大小为g，一切摩擦阻力均不计。
（1）缓冲滑块刚停止运动时，求流过线圈边的电流大小和方向；
（2）假设缓冲轨道足够长，线圈足够高，求软着陆速度v的大小；
（3）若返回舱的速度大小从减到v的过程中，经历的时间为t，求该过程中返回舱下落的高度h和每台电磁缓冲装置中产生的焦耳热Q。（结果保留v）
参考答案：
1．A
【详解】正离子与负离子形成的电流同向，4s内通过横截面的电荷量为
则电流
A
所以A正确，BCD错误。
故选A。
2．A
【详解】由动量守恒可得
解得
故选A。
3．D
【详解】BD．根据右手螺旋定则可以判断接通电源瞬间，螺线管的下端为N极，产生向下的磁场，会产生（从上往下看）逆时针的涡旋电场，所以带负电的小球会受到顺时针方向的电场力，整个圆板将顺时针（自上而下看）转动一下，故D正确、B错误；
C．若小球带正电，开关闭合瞬间，小球受力方向与场强方向一致，（从上往下看）沿逆时针方向，故圆板将逆时针转动，故C错误；
A．电路稳定情况下，开关断开瞬间将产生顺时针方向的涡旋电场，小球受到逆时针方向的电场力，圆板转动方向相反，故A错误。
故选D。
4．C
【详解】C．两列简谐横波在同一均匀介质内传播，波速相同，由图可知两列波的波长相等，由
可知，两列简谐横波的频率相等，所以两列波能产生干涉，故C正确；
ABD．根据题意，由图可知，质点N处是两列波的波峰与波谷相遇处，振动总是减弱，振幅等于两列波振幅之差
此时，质点N的位移为
故ABD错误。
故选C。
5．C
【详解】ABC．设相机每相邻两次闪光的时间间隔为，则摆长为时摆动的周期为
摆长为时摆动的周期为
可得
而
，
故
所以小钉子与悬点的距离
故AB错误，C正确；
D．摆球被小钉子碰一下后，小钉子没做功，摆球机械能不变，故D错误。
故选C。
6．B
【详解】设时间t内，落到雨伞上雨水的质量为m，根据动量定理有
又
解得
代入数值解得
故选B。
7．C
【详解】A．水在空中做平抛运动，竖直方向有
代入数据解得
每秒出水量为4kg，所以空中水柱的质量
故A错误；
B．由功率公式得
代入数据解得
故B错误；
C．水从地底到管口的高度
每秒钟水泵对水做的功
故C正确；
D．水泵的输出功率
抽水效率
解得水泵的输入功率
水泵的输入功率即为电动机的输出功率，则电动机内阻消耗的功率
设电动机的内阻为r，有
代入数据解得
故D错误。
故选C。
8．BD
【详解】试题分析：通电的弹体在轨道上只受安培力作用，根据动能定理可得，因为磁感应强度的大小与I成正比，即，联立解得，若只将轨道长度L变为原来的2倍，则速度变为原来的倍，若只将电流I增加至原来的2倍，则速度变为原来的2倍，若将弹体质量减至原来的一半，则速度变为原来的倍，将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，则速度变为原来的2倍，故BD正确；
考点：考查了安培力，动能定理
9．BD
【详解】A．依题意，根据几何知识可判断知若粒子从OC段垂直飞出磁场时，粒子在磁场中的运动时间均相同，且为半个周期，故A错误；
B．根据几何关系判断知，粒子在磁场中运动轨迹所对应的最大圆心角为，所以该粒子以不同的速度入射时，在磁场中运动的最长时间为
故B正确；
C．若要使粒子从CD边射出，由几何知识判断知，当粒子轨迹与AD边相切时，从CD边射出所对应轨迹半径最大，由几何知识求得
根据
可求得该粒子从O点入射的最大速度应为
故C错误；
D．若该粒子的入射速度为
则粒子一定从CD边出磁场，且
所以，此时粒子飞出点距点C的为，故D正确。
故选BD。
10．BCD
【详解】A．由题意可知线圈中磁通量先垂直纸面向外减小，再垂直纸面向里增大，根据楞次定律可知线圈中的感应电流方向始终为逆时针方向，A错误；
BD．根据法拉第电磁感应定律可得线圈中感应电动势的大小为
根据闭合电路欧姆定律可得，线圈中电流大小为
t=0时刻，线圈受到的安培力大小为
BD正确；
C．0~2t0通过导线某横截面的电荷量为
C正确。
故选BCD。
11． 4.0 0.5 3.5
【详解】（1）[1][2]根据闭合电路欧姆定律可得
结合图线可得
（2）[3]电压表达到满偏时滑动变阻器接入电路的阻值为R=12Ω，根据欧姆定律可得
解得
12． 黑 9 b 300 小
【详解】（1）[1] 电流从黑表笔流出，从红表笔流入，所以B表笔是黑表笔。
（2）[2] 根据并联电路分流特点有
，
解得
（3）[3] [4] 设S接b时对应满偏电流为I，根据并联电路分流特点
即S接b时对应电流表量程是0~10mA，得欧姆表内阻
由（2）知当S接a时，对应电流表量程是0~0.1A，即
得欧姆表内阻
所以S接b时是较大倍率。欧姆调零后，其内阻为300Ω。
（4）[5] 电源内阻变大不会产生误差，电动势减小，测量值偏大，所以真实值比测量值小。
13．（1）；（2）
【详解】（1）设A、B碰撞后的速度为，A、B碰撞过程，由动量守恒定律得
解得
（2）设与C碰撞前瞬间A、B整体的速度为，由动能定理得
A、B整体与C发生弹性正碰
解得
14．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）设带电粒子在磁场中做圆周运动的半径为R，由牛顿第二定律得
解得
粒子能打在挡板上的临界情形如图所示，所以为了使粒子不打在挡板上
d应满足
（2）如图乙所示，设粒子的速度方向与连线的夹角为（偏右下方）时，粒子恰好经过挡板的P点后最终又打在挡板右侧的N点。由图形的几何关系可知：为直角三角形，所以为粒子做圆周运动的直径，由于
所以由几何关系可得
（3）粒子打在挡板左、右表面的示意图如图所示
由图可知，粒子打到挡板左表面的长度
粒子打到挡板右表面的长度
故粒子打到挡板左、右表面上的长度的比值
15．（1），方向从b到a；（2）；（3），
【详解】（1）由题意可知缓冲滑块刚停止运动时，边产生的电动势为
流过线圈边的电流为
磁场向下运动，线圈相对磁场向上运动，由右手定则知电流方向从b到a。
（2）返回舱向下做减速运动，受向上的安培力和向下的重力，随着速度的减小，安培力减小，直到安培力减到与重力大小相等时，速度达到最小，此后匀速运动，即达到软着陆速度v，有
即
解得
（3）返回舱的速度大小从减到v的过程中，由牛顿第二定律得
等式两边同时乘以
其中
将所有的小过程累加可得
解得
由能量守恒定律有
解得