湖南省永州市第一中学2023-2024学年高二下学期开学考试物理试卷(含答案)

这是一份湖南省永州市第一中学2023-2024学年高二下学期开学考试物理试卷(含答案)，共21页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。当振子位于A点时弹簧处于原长状态。取竖直向上为正方向，振子的质量为m，重力加速度大小为g。振子的位移x随时间t变化的关系如图乙所示，下列说法正确的是( )
A.振子的振动方程为
B.和时，振子的速度相同
C.和时，振子的加速度相同
D.时，振子位于O点下方6cm处
2．把两个线圈绕在一个铁环上，A线圈与电源、滑动变阻器R组成一个回路，B线圈与开关S、电流表G组成另一个回路，如图所示.下列说法正确的是( )
A.闭合开关S的瞬间，电流表G中有的感应电流
B.闭合开关S的瞬间，电流表G中有的感应电流
C.闭合开关S后，在增大滑动变阻器R阻值的过程中，电流表G中有的感应电流
D.闭合开关S后，在增大滑动变阻器R阻值的过程中，电流表G中有的感应电流
3．如图所示，光滑绝缘的水平桌面上有一直角三角形导线框ABC，其中，，两平行虚线间有一垂直于桌面向下的匀强磁场，磁场宽度为L，导线框BC边与虚线边界垂直.现让导线框从图示位置开始沿BC方向匀速穿过磁场区域.设导线框中产生顺时针方向的感应电流为正，则在导线框穿过磁场的过程中，产生的感应电流与导线框运动距离x的函数关系图像正确的是( )
A.B.
C.D.
4．在2023年北京冬奥会短道速滑男子5000米接力赛中，中国队取得冠军，在交接区，“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面，并且开始向前滑行。待乙追上甲时，乙猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出。在乙推甲的过程中，忽略运动员与冰面间的摩擦力，则( )
A.甲、乙组成的系统机械能守恒
B.甲对乙的冲量与乙对甲的冲量一定相同
C.甲、乙的动量变化一定大小相等方向相反
D.甲的动能增加量一定等于乙的动能减少量
5．如图所示，在平面直角坐标系内有半径为R的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，圆心与坐标原点重合。在坐标为的M点放置一个粒子源，该粒子源能在纸面内以速率v（未知量）向各个方向发射大量的带正电的粒子，且沿Y轴正方向射入的粒子恰好从圆形磁场的最左端点射出。若粒子进入磁场时的速率变为，则有粒子射出的圆形磁场的弧长为（不计粒子的重力及粒子间的相互作用）( )
A.B.C.D.
6．在磁流体发电机燃烧室产生的高温燃气中加入钠盐，电离后的钠盐经喷管加速被高速喷入发电通道，如图所示。若喷入发电通道的离子速度，发电通道处在磁感应强度大小为的匀强磁场中，发电通道的截面是边长为的正方形，长为，其内导电离子可视为均匀分布，等效电阻率为，在段接上阻值为R的电阻，忽略边缘效应，则下列说法正确的是( )
A.电阻R中的电流方向为从Q到P
B.洛伦兹力对高温粒子做了正功
C.当外接电阻为时，电压表的示数为
D.当外接电阻为时，发电机的输出功率最大
二、多选题
7．冰壶比赛是冬奥会一个备受关注的项目，运动员需先给冰壶一个初速度，使冰壶沿着冰面达到指定区域，若某次比赛过程冰面可视为光滑，质量为的冰壶（可视为质点）静止于光滑水平面上。从时刻开始，冰壶受到运动员的水平外力F作用，外力F随时间变化的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.冰壶第末的速度大小为
B.力F前内的冲量大小为
C.冰壶第末速度大小为
D.前内运动员对冰壶做的功为
8．如图甲所示，一个匝数匝的圆形导体线圈，面积，电阻。在线圈中存在面积的垂直线圈平面向外的匀强磁场区域，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。有一个的电阻，将其两端a、b分别与图甲中的圆形线圈相连接，下列说法正确的是( )
A.内a点电势低于b点电势B.内a、b间的电压为
C.内通过电阻R的电荷量为D.内电阻R上产生的焦耳热为
9．如图所示，一列简谐波沿x轴正方向传播，实线为时刻的波形，虚线为时的波形，下列说法正确的是( )
A.该波的周期为
B.时，处的质点正在向y轴负方向运动
C.波速大小可能为
D.内该波上所有质点运动的路程可能为
10．如图所示，水平面上有一质量的小车，其右端固定一水平轻质弹簧，弹簧左端连接一质量的小物块，小物块与小车一起以的速度向右运动，与静止在水平面上质量的小球发生弹性碰撞，碰撞时间极短，弹簧始终在弹性限度内，忽略一切摩擦阻力。则下列说法中正确的是( )
A.小车与小球碰撞后小球的速度大小
B.当弹簧被压缩到最短时小车的速度大小为
C.从碰后瞬间到弹簧被压缩至最短的过程中，弹簧弹力对小物块的冲量大小为
D.若从碰后瞬间到弹簧被压缩至最短用时，则小车在这内的位移x与弹簧最大形变量l的关系式为
三、实验题
11．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图甲），并选用缝间距为d的双缝屏。毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L。接通电源使光源正常工作，发出白光。
（1）组装仪器时，若将单缝和双缝均沿竖直方向分别固定在a处和b处，则______；
A.看不到干涉现象
B.可观察到水平方向的干涉条纹
C.可观察到竖直方向的干涉条纹
（2）下列关于本实验的操作与叙述正确的是______；
A.若取下红色滤光片，其他实验条件不变可观察到明暗相间的白条纹
B.若取下红色滤光片换上蓝色滤光片，其他条件不变可观察到干涉条纹间距减小
C.换用间距稍大的双缝，干涉条纹间距增大
（3）若实验中在像屏上得到的干涉图样如图乙所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图乙中A、B位置时，游标卡尺的读数分别为，则入射的单色光波长的计算表达式为______。分划板刻线在某条明条纹位置时游标卡尺如图丙所示，则其读数为______cm。
（4）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丁所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，测量值______真实值。（填“大于”、“小于”或“等于”）
12．一种实验用的小型电池的电动势约为9V，允许最大输出电流为50mA，为了测定这个电池的电动势和内阻，用图甲所示电路进行测量（图甲中电压表内阻很大，可不考虑它对测量的影响），R为电阻箱，阻值范围为，是保护电阻.
（1）实验室里备用的定值电阻有以下几种规格：
A.10Ω，5WB.180Ω，0.5WC.200Ω，0.25WΩ，1W
实验时，应选用______较好.（选填字母）
（2）在实验中当电阻箱调到图乙所示位置后，读出电阻箱此时的电阻为______Ω，闭合开关S，读出电压表示数为U，并可计算出流过电池的电流I.
（3）如题（2）方法，重复多次测量，得出多组电压表示数U和流过电池的电流I的数据，作出如图丙所示图象，则该电池的电动势______V，内阻______Ω.
四、计算题
13．材料S-LAH39是一种新型玻璃，预期用途可用于如摄影镜头、望远镜镜头和激光分束器等，它得光学特性非常重要，因为性能差的摄影镜头会沿着从亮到暗的光强度边界产生彩色条纹。因此，光学玻璃的制造目标必须是从光的传输角度确保特定水平的性能，而其他类型的玻璃没有考虑到这一点。如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形S-LAH39玻璃砖置于水平桌面上，光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射，已知真空中的光速为c。
①玻璃砖的折射率为多少；
②已知该光在玻璃内只发生一次反射，请问光在玻璃砖内的传播时间为多少？
14．如图所示，线框由导线组成，cd、ef两边竖直放置且相互平行，导体棒ab水平放置并可沿cd、ef无摩擦滑动，导体棒ab所在处有匀强磁场且，已知ab长，整个电路总电阻.螺线管匝数，螺线管横截面积.在螺线管内有如图所示方向磁场，若磁场以均匀增加时，导体棒恰好处于静止状态，试求：()
（1）通过导体棒ab的电流大小；
（2）导体棒ab的质量m大小；
（3）若，导体棒ab恰沿cd、ef匀速下滑，求棒ab的速度大小.
15．如图，在xOy平面第一象限有一匀强电场，电场方向平行y轴向下。在第四象限内存在一有界匀强磁场，左边界为y轴，右边界为的直线.磁场方向垂直纸面向外。一质量为m、带电量为q的正粒子从y轴上P点以初速度垂直y轴射入匀强电场，在电场力作用下从x轴上Q点以与x轴正方向成45°角进入匀强磁场。已知，不计粒子重力.求：
（1）电场强度的大小；
（2）要使粒子能再进入电场，磁感应强度B的范围；
（3）要使粒子能第二次进入磁场，磁感应强度B的范围.
参考答案
1．答案：B
解析：A.振子振动的圆频率为
振子的振动方程为
故A错误；
B.由图乙可知，由图像斜率表示速度可知，和时，振子的速度相等，故B正确；
C.和时，振子的加速度大小相等，方向相反，故C错误；
D.由于从到平衡位置，振子的速度不断增大，则从到时间内的位移小于振幅的一半，所以时，振子位于O点下方大于处，故D错误。
故选B。
2．答案：D
解析：AB.闭合开关S的瞬间，通过B线圈的磁通量不发生变化，B线圈中不产生感应电流，故选项AB错误；
CD.闭合开关S后，在增大滑动变阻器R接入电路的阻值的过程中，A线圈中的电流逐渐减小，即B线圈处于逐渐减弱的磁场中，由安培定则和楞次定律可知，电流表G中的感应电流方向为，故选项C错误，D正确.
故选D。
3．答案：D
解析：在导线框进入范围时，导线框中产生的感应电流沿逆时针方向，导线框切割磁感线的有效长度从0均匀增大到，可知感应电流均匀增大；进入范围时，导线框切割磁感线的有效长度为不变，感应电流不变，方向沿逆时针方向；进入范围时，导线框切割磁感线的有效长度从逐渐增加到L，则感应电动势均匀增大到原来的2倍，感应电流均匀增大到原来的2倍，方向沿顺时针方向，故选D.
4．答案：C
解析：A.在乙推甲的过程中，对于甲乙构成的系统，乙的肌肉产生的作用力属于内力，该内力做了功，即人体的能量有一部分转化为系统的机械能，可知，甲、乙组成的系统机械能不守恒，故A错误；
B.根据冲量的定义有
可知，甲对乙的冲量与乙对甲的冲量大小相等，方向相反，可知甲对乙的冲量与乙对甲的冲量一定不相同，故B错误；
C.忽略运动员与冰面间的摩擦力，根据动量定理有
结合上述可知，甲、乙的动量变化一定大小相等方向相反，故C正确；
D.根据动能定理有
根据牛顿第三定律 甲对乙的作用力与乙对甲的作用力大小相等，由于“交棒”过程甲乙的位移大小关系不确定，则“交棒”过程甲乙的合力做功大小关系也不确定，可知，甲的动能增加量与乙的动能减少量大小关系也不确定，故D错误。
故选C。
5．答案：A
解析：当粒子速度为v时，沿Y轴正方向射入的粒子恰好从圆形磁场的最左端点射出，可知粒子带正电，运动半径为R，则有
若粒子进入磁场时的速率变为
则
联立解得
粒子打到圆弧上的位置P距离M点的最远距离为
由几何关系可知圆弧PM所对的圆心角为120°，则所对应的弧长为
故选A。
6．答案：C
解析：A.根据左手定则可知高温正离子受到向上的洛伦兹力作用向上偏转，负离子受到向下的洛伦兹力作用向下偏转，故上极极为正极，下极板为负极，因此电阻R中的电流方向为从P到Q，故A错误；
B.洛伦兹力方向始终与速度垂直，只改变速度的方向不改变大小，洛伦兹力永不做功，故B错误；
C.磁流体发电机的等效内阻为
离子在发电通道中匀速运动时，由
可得磁流体发电机的电动势为
当外接电阻为时，则流过电阻的电流为
则电压表的示数为
故C正确；
D.根据题意可知，电源输出功率为
由数学知识可知，当
即外电路总电阻
时，发电机的输出功率最大，故D错误。
故选C。
7．答案：AB
解析：AB.力F前内的冲量大小为
冰壶在第1s内由动量定理可得
解得冰壶第1s末的速度大小为
故AB正确；
C.力F前2s内的冲量大小为
冰壶在前2s内由动量定理可得
解得第2s末速度大小为
故C错误；
D.根据动能定理可知，前内运动员对冰壶做的功为
故D错误。
故选AB。
8．答案：AC
解析：AC.内根据法拉第电磁感应定律得线圈中产生的感应电动势为
回路电流为
在时间内，B增大，穿过线圈的磁通量向外增加，根据楞次定律知，线圈中产生的感应电流由b流经电阻R回到a，a、b间的电势差为
因此内a点电势低于b点电势，通过电阻R的电荷量为
故AC正确；
BD.在4∼6s时间内，线圈产生的感应电动势为
感应电流为
根据楞次定律知，线圈中产生的感应电流由a流经电阻R回到b，a、b间的电势差为
电阻R上产生的焦耳热为
故BD错误。
故选AC。
9．答案：BCD
解析：A.由题意可得
（，1，2，3…）
解得该波的周期为
（，1，2，3…）
故A错误；
B.根据“上下坡”规律可得，时，处的质点位于平衡位置，正在向y轴负方向运动，故B正确；
C.波长为，波速大小为
（，1，2，3…）
当时，波速大小为，故C正确；
D.当时，该波的周期为，内该波上所有质点，经历，运动的路程为
故D正确。
故选BCD。
10．答案：BD
解析：A.设小车与小球碰撞后瞬间的速度分别为、；小车与小球碰撞过程中，根据动量守恒与机械能守恒可得
，
解得
，
故A错误；
BC.当弹簧被压缩到最短时，根据动量守恒定律有
解得
设碰撞后瞬间到弹簧最短的过程，弹簧弹力对小物块的冲量为I，根据动量定理有
解得
负号表示方向向左，故B正确，C错误；
D.小车碰撞结束到弹簧被压缩最短的过程中，设小物块速度为，小车速度为，由动量守恒可得
任取一段极短时间均有
累加求和后，有
又
联立解得
故D正确。
故选BD。
11．答案：（1）C（2）B（3）；1.11（4）大于
解析：（1）缝和双缝均沿竖直方向，因此得到的干涉条纹为竖直方向的干涉条纹。
故选C。
（2）A.若取下红色滤光片，在毛玻璃屏上观察到的是白光（复色光）的干涉条件，因此观察到的是彩色条纹，故A错误；
B.根据
若取下红色滤光片换上蓝色滤光片，则光的波长变小，干涉条纹间距变小，故B正确；
C.根据
换用间距稍大的双缝，则干涉条纹间距变小，故C错误。
故选B。
（3）根据题意，相邻亮条纹之间的距离为
根据双缝干涉条纹间距公式
单色光波长
10分度值的游标卡尺的精确度为0.1mm，读数。
（4）从图中可以看出，若条纹倾斜，测得的间距将比实际的大。
12．答案：（1）B（2）750（3）9.50；50
解析：（1）电源的最大输出电流为，则电路最小电阻，则保护电阻阻值约为：，回路的最大功率，根据给出的四个选项可知，保护电阻应选B更好一些.
（2）由图乙所示可知电阻箱阻值：。
（3）由闭合电路欧姆定律可得：，则，图象的截距为，斜率.
13．答案：①2②
解析：①光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射，入射角为临界角
所以折射率
②已知该光在玻璃内只发生一次反射，根据几何关系可知，通过的路程为
传播速度
传播时间
14．答案：（1）（2）（3）
解析：（1）螺线管产生的感应电动势：
闭合电路欧姆定律，
（2）安培力
导体棒静止时有，
求得
（3）切割磁力线所产生的电动势
闭合电路欧姆定律：
安培力表达式：
导体棒静止时有
代入数据得：
15．答案：（1）（2）（3）
解析：（1）设粒子进入电场时y方向的速度为，则有
设粒子在电场中运动时间为t，则有
联立各式解得
（2）粒子刚好能再进入电场的轨迹如图所示，设此时的轨迹半径为
由几何关系为
解得
粒子在磁场中的速度为
根据牛顿第二定律有
解得
则要使粒子能再进入电场，磁感应强度B的范围为
（3）要使粒子刚好能第二次进入磁场的轨迹如图
粒子从P到Q的时间为t，则粒子从C到D的时间为2t，所以
设此时粒子在磁场中的轨道半径为，由几何关系有
则
根据牛顿第二定律有
则
要使粒子能第二次进磁场，磁感应强度B的范围，即