2023-2024学年湖南省衡阳市衡阳县第二中学高二（下）开学小测物理试卷（A卷）（含解析）

这是一份2023-2024学年湖南省衡阳市衡阳县第二中学高二（下）开学小测物理试卷（A卷）（含解析），共16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。

1.如图所示，把一个带正电的小球放入原来不带电的金属空腔球壳内，其结果可能是( )
A. 只有球壳外表面带正电B. 只有球壳内表面带正电
C. 球壳的内、外表面都带正电D. 球壳的内表面带正电，外表面带负电
2.如图所示，在圆ABCD的圆心O点固定一个带正电荷的点电荷，同时在空间中施加一与AC方向平行、大小为E0匀强电场，A点的合电场强度刚好为零，其中EF也是圆的一条直径，α=30∘，则下列说法中正确的是( )
A. B、D两点的电场强度相同
B. F点的电场强度的大小为EF= 2− 3E0
C. φE<φC
D. φA=φF
3.如图所示，带正电的小球A用竖立在地面上的绝缘杆支撑，带正电的小球B用绕过A球正上方的定滑轮的绝缘细线拉着，开始时
A. B在同一水平线上并处于静止，不计两个小球的大小．现用手拉细线使小球B缓慢向上移动，小球B在向上移动过程中A、B两球的带电量保持不变，不计两球间的万有引力，则在B球缓慢移动一小段距离的过程中( ) A.A、B两球间的距离在减小
B. 小球B的运动轨迹是一段圆弧
C. 细线上的张力一直增大
D. 细线上的张力可能先变小后变大
4.如图所示，R1=1Ω，R2=3Ω，滑动变阻器总电阻为，按如图所示方式连接成电路，则下列说法正确的是( )
A. A、B间电阻最小值为2.4ΩB. A、B间电阻最大值为2.4Ω
C. A、B间电阻最小值为2.5ΩD. A、B间电阻最大值为2.5Ω
5.如图所示，在光滑绝缘水平面上，三个带电质点a、b和c分别位于边长为L的正三角形的三个顶点上，质点c所带电荷量为+Q，整个系统置于沿水平方向并垂直于ab的匀强电场中．已知静电力常量为k，若三个质点均处于静止状态，则下列说法正确的是
( )
A. 质点a、b所带电荷总量为+QB. 质点a、b带等量异种电荷
C. 无法确定匀强电场的具体指向D. 匀强电场的电场强度大小为 3kQ2L2
6.如图所示，质量为m的滑块沿倾角为θ的固定斜面向上滑动，经过时间t1，速度为零并又开始下滑，经过时间t2回到斜面底端，滑块在运动过程中受到的摩擦力大小始终为Ff，重力加速度为g。在整个运动过程中，下列说法正确的是( )
A. 支持力对滑块的总冲量为mg(t1+t2)cs θ
B. 重力对滑块的总冲量为mg(t1+t2)sin θ
C. 合外力的冲量为0
D. 摩擦力的总冲量为Ff(t1+t2)
7.如图所示是一个弹簧振子做阻尼振动的振动图像，曲线上A、B两点的连线与横轴平行，下列说法正确的是( )
A. 振子在A时刻的动能等于在B时刻的动能
B. 振子在A时刻的势能等于在B时刻的势能
C. 振子在A时刻的机械能大于在B时刻的机械能
D. 从A时刻到B时刻振子的振动频率越来越小
8.两个振幅相同的波源S1、S2在水槽中形成如图所示的波形，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则
( )
A. 在两波相遇的区域中会产生干涉现象B. a点此时位移最大
C. a点的振动始终加强D. a点的振动始终减弱
9.如图所示，在水中有一厚度不计的薄玻璃片制成的中空三棱镜，里面是空气，一束光A从棱镜的左边射入，从棱镜的右边射出时发生了色散，射出的可见光分布在a点和b点之间，则( )
A. 从a点射出的是红光，从b点射出的是紫光
B. 从a点射出的是紫光，从b点射出的是红光
C. 从a点和b点射出的都是红光，从ab中点射出的是紫光
D. 从a点和b点射出的都是紫光，从ab中点射出的是红光
10.如图所示，半径为R的金属圆环用绝缘细线悬挂于天花板上，金属圆环中通以逆时针方向的电流，图中A、C与圆心O连线的夹角为120∘，只在直线AC上方区域内加一垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，金属圆环处于静止状态时，细线中的拉力大小为F1；若只在直线AC下方区域内加与上述相同的磁场，金属圆环处于静止状态时，细线中的拉力大小为F2，则金属圆环中的电流大小为
( )
A. 3F1−F26BRB. 3F1−F23BRC. 3F1−F24πBRD. 3F1−F22πBR
11.水平桌面上一条形磁铁的上方，有一根通电直导线由S极的上端平行于桌面移到N极上端的过程中，磁铁始终保持静止，导线始终保持与磁铁垂直，电流方向如图所示。则在这个过程中，磁铁受到的摩擦力的方向和桌面对磁铁的弹力
A. 摩擦力始终为零，弹力大于磁铁重力
B. 摩擦力始终不为零，弹力大于磁铁重力
C. 摩擦力方向由向左变为向右，弹力大于磁铁重力
D. 摩擦力方向由向右变为向左，弹力小于磁铁重力
二、多选题：本大题共1小题，共4分。
12.从太阳和其他星体发射出的高能粒子流，在射向地球时，由于地磁场的存在，改变了运动方向，对地球起到了保护作用。地磁场的示意图(虚线，方向未标出)如图所示，赤道上方的磁场可看成与地面平行，若有来自宇宙的一束粒子流，其中含有α(He的原子核)、β(电子)、γ(光子)射线以及质子，沿与地球表面垂直的方向射向赤道上空，则在地磁场的作用下( )
A. α射线沿直线射向赤道B. β射线向西偏转
C. γ射线向东偏转D. 质子向北偏转
三、实验题：本大题共2小题，共20分。
13.某物理兴趣小组的同学们做“金属丝电阻率的测量”实验，已知金属丝的电阻大约为5Ω，具体实验操作如下：
(1)小明首先用螺旋测微器测量金属丝的直径d。
(2)小刚取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材：
A.电压表0∼3V，内阻约10kΩ
B.电压表0∼15V，内阻约50kΩ
C.电流表0∼0.6A，内阻约0.05Ω
D.电流表0∼3A，内阻约0.01Ω
E.滑动变阻器，最大阻值为10Ω
F.滑动变阻器，最大阻值为100Ω
①要求较准确地测出其阻值，电压表应选__________，电流表应选_________，滑动变阻器应选_________。(填器材序号)
②实验中小华同学的实物连线如图所示，请指出小华实物连线中的两处明显错误。

错误a：___________________；
错误b：___________________。
14.在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的实验中有如下器材：
A.干电池1节 B.滑动变阻器(0∼20Ω)
C.滑动变阻器(0−1kΩ) D.电压表
E.电流表 F.开关、导线若干
(1)其中滑动变阻器应选______；(选填器材前的字母) (2)请根据甲电路图完成乙实物图的连接；______
(3)某同学根据实验数据画出的U−I图像如图丙所示，由图像可得电池的电动势为______ V，内电阻为______Ω；
(4)本实验产生系统误差的主要原因是______。
四、计算题：本大题共3小题，共32分。
15.如图所示，带有四分之一光滑圆弧轨道的滑块P静止在光滑水平地面上，其末端与水平地面相切。一滑块Q从光滑圆弧轨道的最高点由静止释放，已知光滑圆弧轨道和滑块的质量均为m，圆弧轨道的半径为R，重力加速度大小为g。求：
(1)滑块Q刚离开P时，滑块P的位移大小；
(2)滑块Q滑到水平地面上时速度大小；
(3)滑块Q在圆弧轨道上下滑的过程中，P对Q的支持力做的功是多少？
16.将长为1 m的导线ac，从中点b折成如图所示形状，放入B=0.08 T的匀强磁场中，abc平面与磁场垂直，若在导线abc中通入25 A的电流，则整根导线所受安培力大小为多少?
17.一次投掷才艺表演时，投掷爱好者甲将质量m1=0.25kg的橡胶球A以v1=8m/s的速度竖直向上拋出时，投掷爱好者乙同时将质量为m2=0.50kg的橡胶球B斜向上方抛出。A、B两球抛出高度相同，正好在最高点发生对心碰撞。投掷者甲和乙站在同一水平面上，两人间距d=16m。A、B两橡胶球的碰撞可看成弹性碰撞，碰撞前后均在同一竖直面内运动，不计空气阻力对两橡胶球的影响，重力加速度g=10m/s2。求：
(1)碰撞前瞬间橡胶球B的速度大小：
(2)碰撞后瞬间橡胶球A的速度大小。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】【分析】
带正电的物体是因为缺少电子，带负电的物体是因为有多余的电子，当带电体接触不带电的金属空腔球壳时，电子发生转移。
本题考查感应带电的实质：电子从导体的一部分转移到另一部分。
【解答】
把一个带正电的小球放入原来不带电的金属空腔球壳内，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，则金属壳上带负电的电子被带正电的小球吸引到内表面，内表面带负电，外表面剩余了正电荷，外表面带正电，即原来不带电金属球壳的电荷分布发生了变化．故A正确，BCD错误。
故选A。
2.【答案】B
【解析】B
【详解】由题可知，点电荷在圆周上各点产生的电场强度大小为E0，方向沿半径方向向外。
A.根据矢量叠加，可知B、D两点的电场强度大小相等，但方向不同，A错误；
B.F点的电场是由点电荷产生的电场与匀强电场矢量叠加，如图所示
根据余弦定理可知
EF= E02+E02−2E02cs30= 2− 3E0
B正确；
C.取一正的试探电荷从E点移动到C点，位于O点的场源点电荷不做功，而匀强电场做正功，因此电势能减小，电势降低，即
φE>φC
C错误；
D.取一正的试探电荷从A点移动到F点，位于O点的场源点电荷不做功，而匀强电场做正功，因此电势能减小，电势降低，即
φA>φF
D错误。
故选B。
3.【答案】B
【解析】B
【详解】设小球B受到的重力为mg，A、B两球的带电量分别为q1、q2，两球间的距离为r，定滑轮距离A球为ℎ，距离B球为d，对B球受力分析如图．
根据相似三角形可知， mgℎ=Fd=kq1q2r2r ，得 r3=kq1q2ℎmg ，在小球移动过程中，r不变，因此小球的运动轨迹是一段圆弧，选项A错误、B正确；又 F=mgdℎ ，由于d在减小，因此F在减小，选项CD错误．故选B．
4.【答案】D
【解析】【分析】
本题考查电阻串关联知识。这是一个并联电路，根据并联电阻公式结合函数分析可求并联电阻的最大与最小值。
【解答】
设R3上半部分的电阻为x，则A、B间的电阻为R=(R1+x)(R2+R3−x)(R1+x)+(R2+R3−x)，代入数据得R=(1+x)(9−x)10，由数学知识可知，当x=4Ω时Rmax=2.5Ω；当x=0时，Rmin=0.9Ω，ABC错误，D正确。
故选D。
5.【答案】D
【解析】D
【详解】A.三个质点均处于静止状态，合力为零，质点c带正电荷，要使质点a、b都静止，则质点a、b所带电荷总量一定为 −Q ，A错误；
B.点电荷c的a的电场力与对b的电场力在平行于ab方向上的分量大小相等方向相反，即
kQqAL2cs60∘=kQqBL2cs60∘
得
qA=qB
即a、b带等量同种电荷，B错误；
C.质点a、b对c的电场力的合力向左，可以判定匀强电场对c的电场力向右。又因为质点c所带电荷量为 +Q ，判定匀强电场向右，电场方向垂直于ab， C错误；
D.以质点a为研究对象，设质点a带电荷量为q，则在垂直于ab方向上有
kQqL2sin60∘=Eq
得
E= 3kQ2L2
D正确。
故选D。
6.【答案】A
【解析】【分析】
冲量等于力与力的作用时间的乘积，与其他因素无关，故直接由I=Ft即可求出力的冲量．
本题考查冲量的定义及动量定理的应用，关键是要掌握冲量的定义并明确冲量与其他因素无关，只与力和时间有关。
【解答】
A.将重力按照垂直斜面和平行于斜面分解，可得支持力N=mgcsθ，则支持力对滑块的总冲量为：IN=N(t1+t2)=mg(t1+t2)csθ，方向垂直斜面向上，故A正确；
B.根据冲量的定义知，重力对滑块的总冲量为：IG=mg⋅(t1+t2)，方向竖直向下，故B错误；
C.一开始小滑块的动量沿斜面向上，最后小滑块的动量沿斜面向下，根据动量定理可知：
I合=F合(t1+t2)=Δp，显然合外力的冲量不为0，故C错误；
D.小滑块向上滑动时摩擦力方向沿斜面向下，小滑块向下滑动时摩擦力方向沿斜面向上，以沿斜面向上为正方向，则摩擦力的总冲量为：I摩=Fft2−Fft1，故D错误。
7.【答案】BC
【解析】BC
【详解】C.由于弹簧振子做阻尼振动，所以振子在A时刻的机械能大于在B时刻的机械能，C正确；
B.振子的势能与振子的位移有关，A、B时刻振子的位移相同，势能相同，B正确；
A.振子在A、B两时刻的势能相同，而A时刻的机械能更大，则振子在A时刻的动能大于在B时刻的动能，A错误；
D.阻尼振动的振幅不断减小，但频率不变，D错误。
故选BC。
8.【答案】B
【解析】【分析】
该题考查波的叠加、干涉相关知识。只有两列波的频率相同时才可能发生干涉现象，在a点此时波峰与波峰叠加，由此分析解题即可。
【解答】
ACD.两列水波在水中传播的波速相等，从图中可以看出两列水波的波长不同，根据v=λf，可知两列水波的频率不同，而只有两列波的频率相同时才可能发生干涉现象，所以在两波相遇的区域中不会产生干涉现象，不会出现振动始终加强点和减弱点，A、C、D均错误；
B.在a点此时波峰与波峰叠加，a点的位移为这两列波引起位移的矢量和，则a点此时位移最大，B正确。
9.【答案】B
【解析】B
【详解】此棱镜相对周围介质是光疏介质．因此，光在棱镜中的折射角大于入射角，从棱镜中射出时，折射角小于入射角，所以出射光线向顶角方向偏转．紫光的折射率大则紫光的偏折程度大，即紫光从a点射出，红光从b点射出，选项B正确．
思路分析：根据不同色光的折射率不同，所以临界角不同，经过同一物质后，偏折角不同作出判断
试题点评：考查学生对折射率的记忆
10.【答案】A
【解析】通电导线在磁场中的有效长度均为L=2Rsin60= 3R
只在直线AC上方区域内加一垂直于纸面向里的匀强磁场，根据左手定则可知安培力的方向向下，细线中的拉力大小为F1=mg+BI⋅ 3R
若只在直线AC下方区域内加与上述相同的磁场，根据左手定则可得安培力的方向向上，则F2=mg−BI⋅ 3R
联立解得I= 3F1−F26BR
故选A。
11.【答案】C
【解析】【分析】
由左手定则判断出导线所受安培力的方向，根据牛顿第三定律判断磁铁所受磁场力的方向，然后判断磁铁受到的摩擦力方向，判断桌面对磁铁的弹力如何变化。
首先根据左手定则确定出通电导线所受安培力方向，然后根据牛顿第三定律确定出条形磁铁所受安培力的方向，最后根据共点力的平衡确定出静摩擦力的方向，是此类题目的解答思路。
【解答】
如图所示，导线在S极上端时导线所受安培力方向斜向左上方，由牛顿第三定律可知，磁铁受到的磁场力斜向右下方，磁铁有向右的运动趋势，则磁铁受到的摩擦力水平向左；磁铁对桌面的压力大于磁铁的重力，因此桌面对磁铁的弹力大于磁铁重力；
如图所示，当导线在N极上端时，导线所受安培力方向斜向右上方，由牛顿第三定律可知，磁铁受到的磁场力斜向左下方，磁铁有向左的运动趋势，则磁铁受到的摩擦力水平向右；磁铁对桌面的压力大于磁铁的重力，因此桌面对磁铁的弹力大于磁铁重力；
由以上分析可知，磁铁受到的摩擦力先向左后向右，桌面对磁铁的弹力始终大于磁铁的重力；
故ABD错误，C正确；
故选 C。
12.【答案】B
【解析】【分析】
地磁场的方向由地磁的北极指向地磁的南极，不考虑磁偏角，即从地理的南极指向北极，根据左手定则得出粒子所受的洛伦兹力方向，从而确定粒子的偏转方向．
解决本题的关键知道地磁场的方向，以及知道α射线带正电，具有较强的电离能力，β射线带负电，γ射线不带电，具有较强的贯穿能力，结合左手定则进行判断．
【解答】
地磁场的方向由地理南极指向北极，α射线和质子均带正电，根据左手定则，知α射线、质子均向东偏转，β射线带负电，根据左手定则知，β射线向西偏转，γ射线不带电，不发生偏转，故B正确，ACD错误。
故选：B。
13.【答案】 A C E 导线应该接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱上，而不是接在滑片上 电流表应该采用外接法
【详解】(2)[1][2][3]由于两节干电池串联的电压约为 3V ，则电压表应选A；通过金属丝的最大电流约为
Im=ER=0.6A
则电流表应选C；由于滑动变阻器采用限流式接法，则滑动变阻器的最大阻值要与金属丝的电阻接近，故应选E。
[4][5]导线应该接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱上，而不是接在滑片上；待测电阻的阻值较小，则电流表应该采用外接法。

【解析】详细解答和解析过程见答案
14.【答案】(1)B；(2)如图所示：
；
(3)1.5；1.0；(4)电压表的分流作用
【解析】【分析】
本题考查了实验器材的选择、实物电路的连接、求电源电动势与内阻、误差分析等；要注意明确实验数据处理的基本方法，明确电源U−I图象与纵轴交点坐标值是电源电动势，图象斜率的绝对值是电源内阻。
(1)为方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器。
(2)根据电路图连接实物图；
(3)图象和纵坐标的交点为电源的电动势，由图象的斜率可以求出内阻；
(4)根据电压表的分流分析。
【解答】
(1)由于电源内阻一般较小，为方便实验操作，滑动变阻器选择小电阻，故应选B;
(2)根据电路图连接实物图如图所示：
；
(3)U—I图像与纵轴交点为电源电动势即 E=1.5V，
图像斜率绝对值为电源内阻即 r=1.5−0.90.6Ω=1.0Ω；
(4)由实验原理图可知，电压表测的是路端电压，但电流表测的并不是流过电源的电流，电流表示数与电压表分流之和等于流过电源的电流，则本实验产生系统误差的主要原因是电压表的分流作用。
故答案为：(1)B；(2)如图所示：
；
(3)1.5；1.0；(4)电压表的分流作用。
15.【答案】解：(1)P、Q组成的系统在水平方向动量守恒，以水平向左为正方向，由水平方向动量守恒得：
mvP−mvQ=0
则mxPt−mxQt=0
由几何关系可知xP+xQ=R
解得：xP=xQ=R2
即滑块Q刚离开P时，滑块P的位移大小为xP=R2
(2)设滑块Q滑到水平地面上时P的速度大小为vP，Q的速度大小为vQ，以向右为正方向，由系统水平方向动量守恒有：mvQ−mvP=0
由系统机械能守恒有：mgR=12mvQ2+12mvP2
解得vP=vQ= gR
(3)滑块Q在圆弧轨道P上下滑的过程中，设P对Q的支持力做功为W。
对Q，由动能定理得：mgR+W=12mvQ2−0
解得：W=−12mgR
答：(1)滑块Q刚离开P时，滑块P的位移大小为R2；
(2)滑块Q滑到水平地面上时速度大小为 gR；
(3)滑块Q在圆弧轨道上下滑的过程中，P对Q的支持力做的功是−12mgR。
【解析】(1)滑块Q和圆弧轨道P组成的系统水平方向不受外力，系统水平方向动量守恒，应用动量守恒定律和速度与位移的关系求解滑块P的位移大小。
(2)由系统水平方向动量守恒与机械能守恒定律相结合求解滑块Q滑到水平地面上时速度大小。
(3)滑块Q在圆弧轨道上下滑的过程中，对Q，利用动能定理求P对Q的支持力做的功。
本题考查动量守恒定律、机械能守恒定律和动能定理的综合应用。对于动量守恒定律，要掌握其守恒条件：系统不受外力作用或某一方向不受外力作用(或合外力为零)；解答时要首先确定一个正方向，利用初态系统的动量和末态系统的动量相等列方程求解。
16.【答案】解：
设ab=bc=l，由题意有：l=0.5m 导线在磁场内有效长度为L=2lsin60°，
故整个通电导线受到安培力大小为： F=BIL=BI⋅2lsin60°
代入数据解得：F= 3N

【解析】本题考查安培力的计算，熟记公式，关键要理解等效长度的意义。
整个导线所受的安培力相当于有效长度等于ac的导线所受的安培力，由安培力公式F=BIL进行计算，式中的L应为等效长度。
17.【答案】解：(1) A、B两球抛出高度相同，正好在最高点发生心对心的正碰，A球做竖直上抛运动，B球做斜上抛运动，设A球的初速度为v1，B球在最高点水平速度为v2x,相碰之前两球运动时间为t，由运动学规律可得：
对A球：v1=gt，对B球水平方向：d=v2xt，
解得：v2x=20m/s；
(2)对AB两球系统，发生弹性正碰，设碰撞后A球的速度为v3，B球速度为v4，由动量守恒定律和机械能守恒可得：
m2v2x=m1v3+m2v4，
12m2v2x2=12m1v32+12m2v42，
解得：v3=26.7m/s。
【解析】本题考查竖直上抛运动、斜上抛运动及弹性碰撞。解决问题的关键是熟练掌握竖直上抛运动、斜上抛运动规律，再结合动量守恒定律和机械能守恒定律分析判断。