浙江省G5联盟2023-2024学年高二下学期4月期中物理试题（原卷版+解析版）

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考生须知：
1．本卷共8页满分100分，考试时间90分钟。
2．答题前，在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号并填涂相应数字。
3．所有答案必须写在答题纸上，写在试卷上无效。
4．考试结束后，只需上交答题纸。
选择题部分
一、选择题Ⅰ（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）
1. 下列物理量中为矢量且单位符号正确的是（ ）
A. 电流（A）B. 电场强度（C）
C. 磁通量（Wb）D. 磁感应强度（T）
2. 2024年2月27日，某电动垂直起降航空器完全模拟一家人从深圳蛇口邮轮母港飞至珠海九洲港码头，将单程2.5到3小时的地面车程缩短至20分钟。该航空器最大航程250公里，最大巡航速度200公里/小时，最多可搭载5人，则下列说法中正确的是（ ）
A. 航程250公里代表位移
B. 最大巡航速度200公里/小时指的是瞬时速度大小
C. 计算航空器在两地飞行时间时不能视作质点
D. 航空器升空过程中，以某一乘客为参考系，其他乘客都向上运动
3. 下列说法符合物理学史的是（ ）
A. 奥斯特发现了电磁感应现象
B. 赫兹预言了电磁波的存在
C. 法拉第最先提出了微观领域的能量量子化概念
D. 英国物理学家卡文迪许测量出了引力常量G的数值
4. 质量为m的链球在抛出前的运动情景如图所示，假设在运动员的作用下，链球与水平面成一定夹角的斜面上从1位置匀速转动到最高点2位置，则链球从1位置到2位置的过程中下列说法正确的是（ ）
A. 链球需要的向心力保持不变
B. 链球在转动过程中机械能守恒
C. 运动员的手转动的角速度等于链球的角速度
D. 运动员的手转动的线速度大于链球的线速度
5. 如图所示，质量为m的磁铁贴吸于固定的竖直金属板上，初始时作用于磁铁的推力F既平行于水平面也平行于金属板，此时金属板对磁铁的作用力为。现保持推力F的大小不变，将作用于磁铁的推力F方向改为垂直金属板，此时金属板对磁铁作用力为。磁铁始终保持静止状态，则和大小关系为（ ）
A B. C. D. 无法确定
6. 在一块水平放置的很大的接地金属平板上方附近固定着一个正电荷Q，、a、b、c、d为过正电荷所在位置的竖直平面上的五个点，位置如图所示，c小于d，则下列说法正确的是（ ）
A. c点的场强和d点场强相同
B. 点的电势高于a点的电势
C. 电荷量为q的负电荷在a点的电势能大于在b点的电势能
D. 电荷量为q的正电荷从c点移到d点电场力做正功
7. 地磁学家曾经尝试用“自激发电”假说解释地球磁场的起源，其原理如图所示：一个金属圆盘A在某一大小恒定、方向时刻沿切线方向的外力作用下，在弱的轴向磁场B中绕金属轴转动，根据法拉第电磁感应定律，盘轴与盘边之间将产生感应电动势，用一根带有电刷的螺旋形导线MN在圆盘下方连接盘边与盘轴，MN中就有感应电流产生，最终回路中的电流达到稳定值，磁场也达到稳定状态。下列说法正确的是（ ）
A. MN中的电流方向从N→M
B. 圆盘转动的速度逐渐减小
C. MN中感应电流的磁场方向与原磁场方向相同
D. 磁场达到稳定状态后，MN中不再产生感应电流
8. 如图（a）所示，轻质弹簧上端固定，下端挂有钩码，钩码下表面吸附一个小磁铁。钩码在竖直方向做简谐运动时，某段时间内，小磁铁正下方的智能手机中的磁传感器采集到磁感应强度随时间变化的图像如图（b）所示，不计空气阻力，下列判断正确的是（ ）
A. 钩码做简谐运动的周期为
B. 在和时刻，钩码的动能最小
C. 在和时刻，钩码的重力势能最大
D. 时间内，钩码所受合外力的冲量为零
9. 图甲为某同学设计的充电装置示意图，线圈ab匝数匝，面积，空间中存在磁场，方向垂直于线圈平面，磁感应强度随时间按正弦规律变化，如图乙所示，理想变压器副线圈接充电器。已知额定电压为5V的充电器恰能正常工作，不计线圈电阻，则下列说法正确的是（ ）
A. 时线圈ab中感应电动势为0
B. 若B变化的周期变长，则原线圈电压变大
C. 变压器原线圈输入电压有效值为2V
D. 变压器原、副线圈匝数比为1∶5
10. 如图所示，一颗质量为m的卫星要发射到中地圆轨道上，通过M、N两位置的变轨，经椭圆转移轨道进入中地圆轨道运行。已知近地圆轨道的半径可认为等于地球半径，中地圆轨道与近地圆轨道共平面且轨道半径为地球半径的3倍，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，下列说法中正确的是（ ）
A. 卫星进入中地圆轨道时需要在N点减速
B. 在转移轨道上的M点和N点速度关系为
C. 该卫星在中地圆轨道上运行的速度为
D. 该卫星在转移轨道上从M点运行至N点（M、N与地心在同一直线上）所需时间为
11. 如图甲所示为小高同学收集的一个“足球”玻璃球，他学了光的折射后想用某单色光对该球进行研究，某次实验过程中他将单色光水平向右照射且过球心所在的竖直截面，其正视图如乙所示，AB是沿水平方向的直径。当光束从C点射入时恰能从右侧射出且射出点为B，已知点C到AB竖直距离，玻璃球的半径为R，且球内的“足球”是不透光体，不考虑反射光的情况下，下列说法正确的是（ ）
A. 该单色光折射率为
B. 该“足球”的直径为
C. 继续增加，则光一定不会右侧发生全反射
D. 用该单色光做双缝干涉实验，减小双缝间距，其它条件不变，则屏上干涉条纹间距变小
12. 粒子直线加速器原理示意图如图甲所示，它由多个横截面积相同的同轴金属圆筒依次组成，序号为奇数的圆筒与序号为偶数的圆筒分别和交变电源相连，交变电源两极间的电压变化规律如图乙所示。在时，奇数圆筒比偶数圆筒电势高，此时和偶数圆筒相连的金属圆板（序号为0）的中央有一自由电子由静止开始发射，之后在各狭缝间持续加速。若电子质量为m，电荷量为e，交变电源电压为U，周期为T。不考虑电子的重力和相对论效应，忽略电子通过圆筒狭缝的时间。下列说法正确的是（ ）
A. 电子在圆筒里做加速运动
B. 要实现加速，电子在圆筒运动时间必须为T
C. 第n个圆筒的长度应满足
D. 如果要加速质子，圆筒的长度要变短，可以在到时间内从圆板处释放
13. 某城市被誉为“森林中的火车站”的屋顶铺设了1.2万块光伏组件，每块面积为，发电总功率为。已知太阳的辐射总功率约为，太阳与地球之间的距离约，则以下关于该光伏组件说法正确的是（ ）
A. 每块组件上接收到的太阳辐射功率约为100W
B. 工作一天大约可发电
C. 光电的转换效率约为10%
D. 若一吨标准煤可以发电约3000度，则该组件一年可节省约3500吨煤
二、选择题Ⅱ（本题共2小题，每小题3分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
14. 关于教材中的插图，下列说法正确的是（ ）
A. 甲图中撑杆运动员受到杆的弹力是由于运动员的形变引起的
B. 乙图中线圈a、b所在之处的磁感应强度的大小相等
C. 丙图中竖直放置的铁环上绕有对称的绝缘通电导线，电流方向如图所示，则铁环中心O点的磁感应强度方向竖直向下
D. 丁图中将薄膜外的金属环沿环所在平面旋转90°，则薄膜中条纹也将旋转90°
15. “战绳”是一种比较流行的健身器械，健身者把两根相同绳子的一端固定在一点，用双手分别握住绳子的另一端，上下抖动绳子使绳子振动起来如图甲所示。以手的平衡位置为坐标原点，图乙是健身者左手在抖动绳子过程中某时刻的波形图，若左手抖动的频率是0.5Hz，下列说法中正确的是（ ）
A. 该时刻P点位移为
B. 再经过0.25s，P点达到平衡位置
C. 该时刻Q点的振动方向沿y轴负方向
D. 从该时刻开始计时，质点Q的振动方程为
非选择题部分
三、非选择题（本题共5小题，共55分）
实验题（共14分）
16. 某校实验小组准备用铁架台、打点计时器、重物等验证机械能守恒定律，实验装置如图所示。
（1）请在下列器材中选择本实验所需的重物（ ）
A. B. C. D.
（2）下列关于该实验说法正确的是（ ）。（多选）
A. 必须在接通电源的同时释放纸带
B. 利用本装置验证机械能守恒定律，可以不测量重物的质量
C. 为了验证机械能守恒，必须选择纸带上打出的第一个点作为起点
D. 体积相同的条件下，重物质量越大，实验误差越小
17. 某同学在实验室研究“单摆测量重力加速度”的实验中，
（1）下列三张图片是三次操作中摆角最大的情景，其中操作合理的是_________（单选）
A. B. C.
（2）该同学用停表记录了单摆全振动50次所用的时间如图所示为_________s。
（3）选择正确实验图，利用测得的一组数据，计算得到的g值偏小，可能的原因是_________（单选）
A. 测摆长时摆线拉的过紧
B. 开始计时时，停表过迟按下
C. 摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了
D. 某同学通过测量30次全振动的时间来测定单摆的周期T，他在单摆经过平衡位置时按下秒表记为“1”，若同方向再次经过平衡位置时记为“2”，在数到“30”时停止秒表，读出这段时间t，算出周期。
18. （1）在做“测定玻璃的折射率”的实验中。如图（a）所示，选用的玻璃砖前后两个光学面相互平行，和分别是玻璃砖与空气的两个界面，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，然后在另一侧透过玻璃砖观察，用“•”表示大头针的位置，这样确定了射入玻璃砖的光线，确定了射出玻璃砖的光线。
（1）根据以上信息，请你在答题纸中画出光路图_________。
（2）若在实验过程中画出界面和后，某同学不小心将玻璃砖向上平移了一些，导致如图（b）所示的情景，则所测得的折射率与真实值相比将_________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
19. 在“导体电阻率的测量”实验中，某同学用电流表和电压表测量一金属丝的电阻。
（1）该同学先用欧姆表“×1”挡粗测该金属丝的电阻，示数如图所示，金属丝电阻_________。
（2）该同学再次设计电路开展测量，并多次测量金属丝直径，要使测量结果准确到0.01mm，应选用的仪器是_________。（填写器材的名称）
（3）该同学选取的电压表和电流表，内阻分别约为6kΩ和0.1Ω。则下列图中符合实验要求且连线正确的是（ ）
A. B. C. D.
（4）设计的电路中电流表的接法，主要是为了减小电表内阻对测量结果引起的_________误差（填“系统”或“偶然”）。
（5）将金属丝替换为小灯泡，改用电流传感器测得小灯泡的电流随时间变化的图线，会是哪个图（填“甲”、“乙”或“丙”）_________。
20. 某大学五名学习航空航天工程的大学生搭乘飞艇参加了“微重力飞行计划”，飞行员将飞艇开到6000m的高空后，让其由静止开始下落，以模拟一种微重力的环境，下落过程中飞艇所受空气阻力仅为其重力的0.04倍，大学生们就可以进行微重力影响的实验。在距离地面3000m时飞艇向下做匀减速直线运动，若要求飞艇以大小为的加速度做匀减速运动，重力加速度g取，试计算：
（1）微重力环境持续的时间；
（2）飞艇距离地面多高地方速度减为零。
21. 小黄设计的某游戏装置如图所示。水平台面上固定一半径为R的光滑竖直圆轨道，在圆轨道右侧C处放置质量为0.5m的小滑块B，CD间相距为l。在平台右侧有质量为m的“”形载物盘E，用轻质细线通过定滑轮与静止在地面上质量也为m的物块F相连，载物盘距离地面高为h，与水平台面处于同一水平面并且静止。游戏开始时，选择合适的压缩量让一质量为0.5m的小滑块A从弹射器1处弹射出去，恰好能经过圆轨道最高点，与静止在C点的滑块B发生碰撞，碰撞后A、B粘在一起运动到载物盘上时恰好静止，然后物块F上升碰到小平台，触动弹射器2（压缩量可调）将小平台H上的小球水平抛出，落在倾角为θ的斜面上。小平台H的右端恰好位于斜面底端G的正上方。已知滑块只与平台CD段有摩擦，不计空气阻力、细绳与滑轮的摩擦力。“”型载物盘的宽度不计，且着地时立即静止，滑块、小球均可视为质点。
（1）求CD段动摩擦系数μ；
（2）求小平台H距离地面的最大高度；
（3）若小平台H在第（2）问的最大高度上，斜面的倾角范围为，要使小球在斜面上的着落点离抛出点距离最近，试求抛出初速度与斜面倾角θ的关系。
22. 如图甲所示，水平面上固定着间距为的两条平行光滑直轨道（除DE、CF是绝缘的连接段外，其它轨道均为不计电阻的导体），AB之间有一个的定值电阻，DC的左侧轨道内分布着垂直导轨平面向下的匀强磁场，该磁场随时间的变化情况如图乙所示，EF的右侧轨道内分布着垂直导轨平面向上，磁感应强度的匀强磁场。时刻，质量电阻的a金属棒静止在距离导轨左侧处，并被特定的装置锁定。一个电阻的b金属棒在距离EF右侧处也被特定的装置锁定，两棒均长，且与轨道接触良好，不考虑连接处的能量损失。时，解除对a棒的锁定并施加水平向右的恒力，a棒离开磁场区域时已达到稳定的速度，过DC后撤去恒力，求
（1）时，通过a棒的电流大小及方向（图中向上或向下）；
（2）a棒刚进入磁场时a棒两端的电势差；
（3）a棒进入磁场到接触b棒的过程中b棒产生的焦耳热；
（4）移去b棒，在磁场区域两导轨之间连接一个电容电容器（距离a棒无限远），a棒最终速度。
23. 利用电场与磁场控制带电粒子的运动，在现代科学实验和技术设备中有着广泛的应用。如图所示，一粒子源不断释放质量为m，带电量为的带电粒子，其初速度视为零，经过加速电压U后，以一定速度进入辐射状电场，恰好沿着半径为R的圆弧轨迹通过电场区域后垂直平面，射入棱长为2L的正方体区域。现调整射入位置，使带电粒子在边长为L的正方形MHLJ区域内入射，不计粒子重力及其相互作用。
（1）求辐射状电场中离子运动轨迹处电场强度的大小；
（2）若仅在正方体区域中加上沿MN方向的匀强电场，要让所有粒子都到达平面求所加电场强度的最小值；
（3）若仅在正方体区域中加上沿MN方向的匀强磁场，要让所有粒子都到达平面，求所加磁感应强度B的范围；
（4）以为原点建立如图所示直角坐标系，若在正方体区域中同时加上沿MN方向大小为的匀强电场和第（3）问中磁感应强度范围内最小值的匀强磁场，让粒子对准I点并垂直平面入射，求粒子离开正方体区域时的坐标位置（结果可用根号和圆周率π表示）。