2024郑州宇华实验学校高二下学期开学考试物理含解析

这是一份2024郑州宇华实验学校高二下学期开学考试物理含解析，共14页。


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．预碰撞安全系统能自动探测前方障碍物，测算出发生碰撞的可能性，若系统判断碰撞不可避免，则会预先收紧前座安全带、启动刹车来最大限度地减轻损伤。某新型赛车进行自动刹车性能测试的运动学图像如图所示，已知汽车在平直路面上行驶，从发现问题开始计时，经0.1s反应时间后开始采取制动措施，之后做匀减速直线运动直到停止，则以下说法正确的是（ ）
A．汽车运动的最后5m内平均速度大小为
B．时，汽车停止运动
C．汽车初速度大小为40m/s
D．汽车减速时的加速度大小为
2．如图所示，从斜面上A点斜向上抛出一小球，水平击中斜面上B点，现将小球从AB中点C点抛出，仍要水平击中B点。下列说法正确的是（ ）
A．可以仅将抛出时的速度大小变为原来的一半
B．可以仅将抛出时的速度方向与水平面间夹角变为原来的一半
C．第二次击中B点时的速度为第一次的一半
D．第二次在空中飞行过程中重力对小球做的功为第一次的一半
3．如图的轨道，物块以的初速度从A出发向右到B的速度为大小，时间；以同样的初速度从B出发向左到A的速度大小为，时间。则（ ）
A．若接触面光滑，、相等时间大于
B．若接触面光滑，、相等时间小于
C．如果所有接触面粗糙程度一样，大于
D．如果所有接触面粗糙程度一样，小于
4．如图，G为灵敏电流计，V为理想电压表，为定值电阻，是一根盐水柱（封于橡皮管内，与电路导通），平行板电容器两极板水平，开关S闭合后，电容器两板间的带电油滴恰好静止。则握住盐水柱两端将它竖直均匀拉伸的过程中（忽略温度对电阻的影响）（ ）
A．电阻的阻值减小
B．V表示数减小
C．油滴仍然静止
D．G表中有从c到a的电流
5．自1957年苏联成功发射首颗人造卫星以来，截至2023年10月底，全球有近9500个航天器在轨工作，而这其中90%的发电比例都来源于太阳能电池，因此太阳能电池为人类探索浩瀚星空插上了一双强劲的“翅膀”。如图所示，曲线I为某太阳能电池在一定光照强度下路端电压U和电流I的关系图像，直线II是某定值电阻的图像，M为曲线I和直线II的交点，M点坐标为。过M点作曲线I的切线，分别与坐标轴相交于、。现将该电池和定值电阻组成闭合回路，保持上述光照强度照射时，下列计算式正确的是（ ）
A．电池的电动势为B．此时电池的内阻为
C．电源的输出功率为D．电源的效率为
6．如图所示，单色光Ⅰ和Ⅱ照射到半圆形玻璃砖的圆心O，从玻璃砖圆弧面上的同一位置离开玻璃砖，下列说法正确的是（ ）
A．在同种玻璃中单色光Ⅰ的折射率较大
B．在同种玻璃中单色光Ⅰ的传播速度大
C．增大单色光Ⅰ的入射角会发生全反射现象
D．若单色光Ⅰ为绿光，单色光Ⅱ可能是紫光
7．如图所示是我国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中记录了“古琴正声”实验，该实验比世界上其他同类实验早了500多年。其操作是：剪一小纸人放在需要调整音准的弦上，然后拨动另一个音调准确的琴上对应的琴弦，同样的拨动力度下，小纸人跳动越明显代表音调越准确。下列说法正确的是（ ）
A．“古琴正声”实验是利用了声音的反射现象
B．“古琴正声”实验是利用了声音的衍射现象
C．“古琴正声”实验是利用了声音的干涉现象
D．“古琴正声”实验是利用了声音的共振现象
8．如图甲，一光滑金属导轨固定于水平面内，Oa与Ob夹角为，空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场。一长直导体棒在外力作用下垂直于Oa向左运动，在从PQ运动到MN的过程中，其速度的倒数与棒距PQ距离x的关系如图乙所示。已知导体棒质量为m，磁感应强度为B，，，除电阻R外其余电阻不计，导体棒与导轨接触良好，，。则（ ）
A．流过导体棒的电流恒为B．导体棒运动的时间为
C．通过回路的电荷量为D．外力做功为
9．某同学利用如图所示电路模拟远距离输电．图中交流电源电压为，定值电阻，小灯泡、的规格均为“ ”，理想变压器、原副线圈的匝数比分别为1∶3和3∶1．分别接通电路Ⅰ和电路Ⅱ，两电路都稳定工作时，（ ）
A．与一样亮B．比更亮
C．上消耗的功率比的大D．上消耗的功率比的小
10．如图所示，理想变压器原线圈通过电阻接电压有效值为的正弦式交流电源，原、副线圈的匝数比为，理想电流表的示数为，则下列判断正确的是（ ）
A．电阻的阻值为
B．电阻两端电压是电阻两端电压的2倍
C．变压器输出功率为
D．若减小的阻值，电流表的示数将变大
二、非选择题：本题共6小题，共70分。
11．（6分）利用实验室的斜面小槽等器材研究平抛运动。每次都使钢球在斜槽上同一位置滚下，要想得到钢球在空中做平抛运动的轨迹就得设法用铅笔描出小球经过的位置（每次使用铅笔记下小球球心在木板上的水平投影点）。通过多次实验，把在竖直白纸上记录的钢球的多个位置，用平滑曲线连起来就得到了钢球做平抛运动的轨迹。
（1）研究平抛运动，下面做法可以减小实验误差的是（ ）。
A．尽量减小钢球与斜槽间的摩擦
B．使用密度小、体积大的钢球
C．实验时，让小球每次都从同一位置由静止开始滚下
D．使斜槽末端切线保持水平
（2）实验过程中，要建立直角坐标系，在下图中，建系坐标原点选择正确的是（ ）。
A． B．C． D．
（3）若某同学只记录了小球运动途中的三点的位置，如图，取点为坐标原点，各点的位置坐标如图所示，小球平抛的初速度大小（重力加速度取，结果保留两位有效数字）；小球抛出点的位置坐标是 （以为单位，答案不用写单位，注意正负号）。
12．（9分）为了测定一节干电池的电动势和内阻，现准备了下列器材：
①待测干电池E（电动势约为1.5V，内阻约为）
②电流表G（满偏电流为3.0mA，内阻为）
③电流表A（量程0~0.60A，内阻约为）
④滑动变阻器（，3A）
⑤滑动变阻器（，1A）
⑥定值电阻
⑦开关和导线若干
（1）为了能尽量准确地进行测量，也为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是 （填“”或“”）。
（2）在图甲所示的方框中画出实验电路原理图，并注明器材代号。
（3）如图乙所示为某同学根据正确的电路图作出的图线（为电流表G的示数，为电流表A的示数），由该图线可求出被测电池的电动势 V，内阻= 。（结果均保留小数点后两位数字）
13．（10分）如图甲，水平放置的平行板电容器的两极板的长度为、间距为，两板间加一恒定电压。一个质量为、电荷量为的带正电粒子从上极板边缘点以水平速度射入电容器后，从点飞出，点与下极板的距离为。不计粒子受到的重力和空气阻力。
（1）求两板间的电压；
（2）若两极板间的电势差随时间变化的关系图像如图乙所示，其。中时刻，粒子从上极板边缘点以水平速度射入电容器，求粒子射出电容器的位置与下极板间的距离（用表示）。
14．（12分）如图，在边长为L的正方形ABCD区域内存在着水平向右电场强度为E的匀强电场。G是AB的中点，F是BC的中点。质量为m，电荷量为q的带正电粒子甲从G点由静止释放进入电场，同时完全相同的粒子乙从F点垂直于电场方向以某一初速度进入电场。两粒子从同一点离开电场。不计重力，不考虑两粒子间的作用力。求
（1）粒子乙进入电场的初速度大小；
（2）粒子甲、乙离开电场的时间差；
（3）保持粒子乙的入射速度和位置不变，若粒子甲、乙能够相遇，粒子甲进入电场的初速度v1是多少？
15．（15分）如图所示，质量的物体C放置在质量的物体B上，物体B与弹簧相连，它们一起在光滑水平面上做简谐运动，振幅，弹簧的劲度系数为，运动过程中物体B对物体C的摩擦力的最大值恰好为最大静摩擦力（假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。已知劲度系数为k的弹簧，形变量为x时的弹性势能，取重力加速度大小。
（1）求物体C的下表面与B的上表面间的动摩擦因数；
（2）当弹簧的弹性势能与振子（物体B、C整体）的动能相等时，求此时振子的速度v；
（3）已知该简谐运动的周期，求振子从平衡位置到弹簧的弹性势能与振子的动能相等所需的最短时间。
16．（18分）如图所示，交流发电机的矩形金属线圈abcd的边长ab=cd=50cm，bc=ad=30cm，匝数n=100，线圈的总电阻r=10Ω，线圈位于磁感应强度B=0.050T的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向平行。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值R=90Ω的定值电阻连接。现使线圈绕过bc和ad边中点的转轴OOˊ以角速度ω＝400rad/s匀速转动。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。求：
(1)线圈中感应电流的最大值；
(2)线圈转动过程中电阻R的热功率；
(3)从线圈经过图示位置开始计时，经过周期通过电阻R的电荷量。
参考答案
一、选择题：本题共10小题，共40分。
1．【答案】A
【解析】C．根据图像可知，前0.1s匀速运动，故速度的平方保持不变，位移2m后发生改变，故汽车初速度大小为
C错误；
D．物体做匀变速运动，根据速度与位移关系公式可知，汽车减速时的初速度为，减速的位移为10m，故加速度为
D错误；
B． 汽车减速的时间为
故加上反应时间，时，汽车停止运动，B错误；
A．汽车运动的距停下来5m时的速度为
解得
汽车运动的最后5m内平均速度大小为
A正确。
故选A。
2．【答案】D
【解析】ABC．反向看是平抛运动，设斜面倾角为，根据，则两次时间之比为，则vy=gt，可知，两次竖直速度之比，根据，可知水平速度之比为，所以两次击中点速度之比为，根据，两次抛出时速度的大小之比为，且到达B点时速度方向相同，根据平抛运动推论可知，位移偏转角正切值是速度偏转角正切值的一半，则，可知两次抛出时速度方向相同，ABC错误；
D．根据，则两次重力做功之比为，D正确。选D。
3．【答案】C
【解析】AB．若接触面光滑，不管是从A到B还是从B到A，整个过程中外力做功为0，所以与相等，路程相等，则时间等于，A、B错误；
CD．如果所有接触面粗糙程度一样，从A到B经过凸面某一点的速度大于从B到A经过凸面该点的速度，则从A到B经过凸面某一点的支持力小于从B到A经过凸面该点的支持力，从A到B经过凸面某一点的摩擦力小于从B到A经过凸面该点的摩擦力，同理可得从A到B经过凹面某一点的摩擦力小于从B到A经过凹面该点的摩擦力，所以从A到B克服摩擦力做的功小于从B到A克服摩擦力做的功，大于，C正确，D错误；选C。
4．【答案】D
【解析】A．根据电阻定律，握住盐水柱两端将它竖直均匀拉伸的过程中，可知电阻的阻值增大，A错误；
BCD．由于电阻的阻值增大，可知电路总阻值增大，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流减小，路端电压增大，则V表示数增大，电容器极板电压增大，板间电场强度增大，油滴受到的电场力增大，油滴向上运动；根据，可知电容器所带电荷量增大，电容器充电，则G表中有从c到a的电流，BC错误，D正确。选D。
5．【答案】D
【解析】A．根据闭合电路欧姆定律，由题图可得时，，可得电池的电动势为，A错误；
B．根据两图线交点可知此时闭合回路的路端电压，电流为，由，解得此时电池的内阻为，注意内阻并不等于曲线I在M点切线的斜率绝对值，B错误；
C．此回路电源的输出功率为，C错误；
D．此回路电源的效率为，D正确；选D。
6．【答案】A
【解析】A．单色光Ⅰ和Ⅱ进入介质后，折射角相等，单色光Ⅰ的入射角大于Ⅱ的入射角，根据折射率的定义式可知，在同种玻璃中单色光Ⅰ的折射率较大，A正确；
B．根据折射率与光速的关系式有，根据上述，在同种玻璃中单色光Ⅰ的折射率较大，则在同种玻璃中单色光Ⅰ的传播速度小，B错误；
C．光发生全反射需要从光密介质进入光疏介质，图中的光是从光疏介质进入光密介质，可知，增大单色光Ⅰ的入射角不会发生全反射现象，C错误；
D．在同种玻璃中单色光Ⅰ的折射率较大，则单色光Ⅰ的频率较大，由于紫光的频率大于绿光的频率，可知，若单色光Ⅰ为绿光，单色光Ⅱ不可能是紫光，D错误。选A。
7．【答案】D
【解析】调弦过程中音调准确的琴弦的振动导致另一根要调整的弦也发生受迫振动，小纸人跳动越明显，说明要调整的琴弦与音调准确的琴弦产生了共振，此时两琴弦的频率相同，“古琴正声”实验是利用了声音的共振现象。选D。
8．【答案】BD
【解析】由图乙可知，导体棒运行的速度与位移的关系为
A．由于Oa与Ob夹角为，则，当位移为x时，回路中产生的感应电动势，代入数据可得，回路中的电流，A错误；
B．在图像中，图线与横轴围成的面积等于所用时间，可知，B正确；
C．通过回路的电荷量，C错误；
D．根据能量守恒可知，外力做的功一部分转化为导体棒的动能，一部分转化为焦耳热，即，D正确。选BD。
9．【答案】BC
【解析】若开关接cd端，则若电源电压为，理想变压器、的匝数比为，用户电阻为，输电线电阻为，由变压器工作原理和欧姆定律。升压变压器次级电压，降压变压器初级电压，降压变压器次级电压，，，，可得输电功率为，输电线上损耗的电功率为，用户得到的电功率为，若开关接ab端，则负载得到的功率，输电线上损耗的电功率为，将， ，k=3带入可知，可得，即比更亮；，上消耗的功率比的大。选BC。
10．【答案】BC
【解析】C．由，得两端电压为40V，由理想变压器电压比等于匝数比可知原线圈输入电压为200V，两端电压为20V，由，得电流为1A，变压器输出功率为200W，C正确；
AB．变压器输出功率也为200W，由，得输出电流为5A，电流为4A，电压为40V，则，A错误， B正确；
D．若减小的阻值，整个电路等效电阻减小，电流增大，电压增大，变压器输入电压减小，输出电压减小，两端电压减小，电流表读数减小，D错误。选BC。
二、非选择题：本题共6小题，共70分。
11．（6分）【答案】CD/DC；C；1.0；（-10、-5）或（-10cm、-5cm）
【解析】（1）[1]A．对斜槽轨道是否光滑无要求，根据动能定理，每次合外力做功相同，就会获得相同大小的速度，有无摩擦力对实验没有影响。A错误；
B．使用密度小、体积大的钢球，实验误差会增大。B错误；
C．实验中为保证速度大小恒定，则要求每次从斜槽上相同的位置无初速度释放。实验误差会减小。C正确；
D．斜槽的作用是提供一个恒定的水平速度，水平速度要求斜槽轨道末端水平。实验误差会减小。D正确；选CD。
（2）[2]建立坐标系时，应将小球在斜槽末端时，球心在竖直面上的投影为坐标原点。选C。
（3）[3]如图所示，根据平抛运动规律知，在竖直方向，代入得，水平方向初速度为，代入得
[4]由图知，小球经过B点时的速度为，代入得，则小球从抛出点到B点的时间为，根据竖直方向小球做自由落体运动，小球从抛出点到B点的竖直方向位移为，代入得，则抛出点坐标为（-10，-5）
12．（9分）【答案】；见解析；1.45；0.90
【解析】（1）[1]由于电源电压约为1.5V，而电流表的满偏电流为0.6A，根据欧姆定律可知回路的最小电阻约为，为了操作方便，滑动变阻应选R1。
（2）[2]将电流表G与定值电阻R3串联，改装成电压表，再利用伏安法测量电源电动势和内电阻，连接电路如图所示
（3）[3][4]根据闭合电路欧姆定律，整理可得，利用图像的斜率和截距可知，，联立解得，
13．（10分）【答案】（1）；（2）
【解析】（1）带电粒子在电场中做类平抛，在水平和竖直方向分别有，，又根据，，方程联立解得
（2）带电粒子在电场中水平方向上做匀速直线运动，设粒子在电场中运动的时间为，则，由已知条件，解得，因为粒子时刻从上极板边缘A点射入电容器，所以内，粒子在竖直方向上做初速度为0的匀加速直线运动，内粒子做匀减速直线运动，并减速到0，设内粒子在竖直方向上的位移为，则，内粒子的运动情况与内的运动情况相同，则，解得，粒子射出电容器的位置与下极板的距离为
14．（12分）【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）甲粒子做匀加速直线运动，可知，其从CD边中点离开电场，则对乙粒子进行分析，其做类平抛运动，则有，，解得。
（2）根据上述解得，甲粒子做匀加速直线运动，则有，则粒子甲、乙离开电场的时间差，解得。
（3）粒子乙的入射速度和位置不变，则相遇点在CD边中点，对甲粒子有，结合上述解得。
15．（15分）【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）物体B对物体C的摩擦力恰好为最大静摩擦力时，对整体根据牛顿第二定律有，对物体C根据牛顿第二定律有，解得。
（2）弹簧的弹性势能与振子（物体B、C整体）的动能相等时，则，
根据机械能守恒定律有，解得。
（3）根据题意有，设向右为正方向，振子从平衡位置向右运动时开始计时，该振子的振动方程为，根据题意有，解得。
16．（18分）【答案】(1)；(2)；(3)
【解析】(1)线圈产生感应电动势的最大值，根据闭合电路欧姆定律可知，线圈中感应电流的最大值，解得
(2)通过电阻R的电流的有效值，线圈转动过程中电阻R的热功率，解得