[物理]河北省邯郸市联考2023-2024学年高二下学期5月期中试题(解析版)

这是一份[物理]河北省邯郸市联考2023-2024学年高二下学期5月期中试题(解析版)，共20页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 根据玻尔原子结构理论，氦离子（）的能级图如图甲所示，处在能级的一群氦离子（）向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波。图乙是研究光电效应的电路图，用氦离子的光波照射用钨制作的极板K，金属钨的逸出功为4.54eV。要使微安表的示数为零，则电压表的示数最小为（ ）
A. 43.54VB. 46.46VC. 48.36VD. 51V
【答案】B
【解析】能级的氦离子向能级跃迁时，放出的光子能量最大，其能量为
此光照射钨板逸出的光电子动能最大，
最大为
因此遏制电压为
故当微安表的示数为零时，电压表的示数最小为46.46V。
故选B。
2. 在如图所示的坐标系中，一条弹性绳沿x轴放置，图中小黑点代表绳上的质点，相邻质点的间距为a。时，处的质点开始沿y轴做周期为T、振幅为A的简谐运动。时的波形如图所示。下列说法不正确的是（ ）
A. 时，质点沿y轴负方向运动B. 的振动方程为
C. 时，经过了2A的路程D. 该列绳波的波速为
【答案】A
【解析】AB．由时的波形图可知，波刚好传到质点，根据“上下坡法”，可知此时质点沿y轴正方向运动，故波源起振的方向也沿y轴正方向，即时，质点沿y轴正方向运动，振动方程为
故A错误，满足题意要求；B正确，不满足题意要求；
C．由题图可知，在时，质点已经振动了半个周期，因此路程为2A，故C正确，不满足题意要求；
D．由题图可知
可得波长为
故该列绳波的波速为
故D正确，不满足题意要求。
故选A。
3. “天津之眼”摩天轮，位于天津市的永乐桥上，是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮，兼具观光和交通功用，是天津地标之一。摩天轮直径为110米，每个座舱可乘坐8个人，可同时供384个人观光。游客在“天津之眼”游览时的运动可视为匀速圆周运动。某一名游客在“天津之眼”的最高点与最低点相比（ ）
A. 游客在最高点和最低点的线速度相同
B. 游客在最高点和最低点的加速度相同
C. 游客在最高点和最低点所受合外力大小相等
D. “天津之眼”对游客在最高点和最低点的作用力大小相等
【答案】C
【解析】ABC．速度、加速度、合外力都是矢量，在匀速圆周运动中，这些物理量的大小是不变的，但是方向随时发生变化，故AB错误，C正确；
D．对于最高点游客，合外力向下，支持力小于重力，对于最低点游客，合外力向上，支持力大于重力，故“天津之眼”对游客在最高点和最低点的作用力大小不相等，故D错误。
4. 如图所示，一架直梯斜靠在光滑的竖直墙壁上，下端放在粗糙的水平地面上，直梯处于静止状态，已知直梯与竖直墙面夹角为30°，直梯的重心位于直梯的几何中心，直梯的质量为m，重力加速度为g。则下列说法正确的是（ ）
A. 水平地面对直梯作用力大小为
B. 水平地面对直梯支持力大小
C. 水平地面对直梯摩擦力大小为
D. 竖直墙壁对直梯支持力大小为
【答案】D
【解析】AD．对直梯进行受力分析如图所示
令竖直墙壁对直梯支持力为，水平地面对直梯作用力为，与竖直方向的夹角为，为地面对直梯的摩擦力与支持力的合力，直梯与竖直墙壁夹角为，根据三力汇交原理可知，三力交汇于O点。设直梯的长度为L，由几何关系可得
由力学平衡可得
解得
故A错误，D正确；
B．结合上述可知，水平地面对直梯支持力大小为
故B错误；
C．结合上述可知，水平地面对直梯摩擦力大小为
故C错误。
故选D。
5. 2023年12月26日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭与远征一号上面级，成功发射第五十七颗、五十八颗北斗导航卫星，该组卫星是我国北斗三号全球卫星导航系统建成开通后发射的首组中圆地球轨道卫星（MEO卫星），MEO卫星运行的周期约为12h。某近地轨道卫星A的周期约为1.5h。则下列说法正确的是（ ）
A. MEO卫星与卫星A的轨道半径之比约为8：1
B. MEO卫星与卫星A的角速度大小之比约为1：4
C. MEO卫星与卫星A的线速度大小之比约为1：2
D. MEO卫星、卫星A与地球连线在单位时间扫过的面积之比约为1：2
【答案】C
【解析】ABC．根据万有引力提供向心力
可得
由题意可知MEO卫星与卫星A的周期之比约为8：1，可得MEO卫星与卫星A的轨道半径之比约为4：1，故A错误；可得MEO卫星与卫星A的角速度大小之比约为1：8，故B错误；可得MEO卫星与卫星A的线速度大小之比约为1：2，故C正确；
D．卫星与地球连线在单位时间扫过的面积为
故二者在单位时间扫过的面积之比约为2：1，故D错误。
6. 使用如图所示的卸货装置从高处卸下货物时，先将质量为m的货物放置在倾角为、长为L的粗糙木板上端，货物由静止开始加速下滑，同时自动液压杆启动并逐渐缩短，液压杆装置最终完全缩回到地面以下，货物以较小的速度v水平向右滑出木板，完成卸货。已知重力加速度大小为g。下列说法正确的是（ ）
A. 木板运动过程中加速度一直减小
B. 下滑过程货物机械能守恒
C. 木板对货物做的功为
D. 摩擦力对货物做的功为
【答案】C
【解析】A．货物从静止加速下滑，根据牛顿第二定律
解得
方向沿斜面向下，运动过程中斜面倾角变小，最终，此过程加速先沿斜面向下减小后反向增大，故A错误；
BC．木板对货物做功，货物机械能不守恒，设在整个过程中木板对货物做功为W，根据动能定理有
木板对货物做功为
故B错误，C正确；
D．木板转动，支持力与货物运动方向成钝角，支持力对货物做功为负值，木板对货物做功为
摩擦力对货物做功为
故D错误。
故选C。
7. 如图OAB为四分之一圆柱体玻璃的横截面，OA、OB为半径，一束由红、黄、紫三种颜色组成的复色光沿A点从空气射入玻璃，两束光从圆弧AB面的C、D两点射出，另外一束光从OB面射出（光路图未画出），则下列说法正确的是（ ）
A. 光束AC可能是红光
B. 光束AD可能是红光
C. 从OB面射出的光一定是紫光
D. 光束AC在玻璃中的传播速度小于光束AD在玻璃中的传播速度
【答案】A
【解析】ABC．从OB面射出光可能是从A点且接折射到OB面，也可能是经过圆弧AB面全反射后到达OB面，若是直接折射到OB面，则从OB面射出的光是红光，AC是黄光，AD是紫光；若是经过圆弧AB面全反射后到达OB面，则从OB面射出的光是紫光，AC是红光，AD是黄光；故A正确，B、C错误；
D．光在玻璃中传播的速度
光束AC的折射角较大，故光束AC在玻璃中传播的速度较大，故D错误。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 在轴上的点和A点分别固定有点电荷和点电荷轴上点之间各点的电势随变化的图像如图所示，为的中点，且图线在点处斜率最小。取无穷远处电势为零，则下列说法正确的是（ ）
A. 在轴上点之间，点的电场强度最小
B. 点电荷带的都是正电荷
C. 将电子从点移动到A点的过程中，电子的电势能减小
D. 点之间电场强度的方向沿轴正方向
【答案】AC
【解析】A．图像的斜率大小等于电场强度大小，所以点的电场强度最小，选项A正确；
BD．分析题中图像可知，点电荷带的是负电荷，点电荷带的是正电荷，点之间电场强度的方向沿轴负方向，选项B、D错误；
C．电子带负电，由于点到A点电势升高，因此将电子从点移动到A点的过程中电子的电势能减小，选项C正确。
故选AC。
9. 如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，质量为m、电荷量为q（）的带电粒子a从圆周上的M点沿直径MON方向射入磁场，偏转90°后从A点射出磁场，另一粒子从P点以相同的速度射入磁场，入射点P到直径MN的距离，不计粒子重力。下列说法正确的是（ ）
A. 两粒子在磁场中运动半径大于圆形区域半径
B. b粒子的运动轨迹过圆形区域的圆心
C. a、b粒子在磁场中运动的时间
D. a、b粒子在磁场中运动的时间
【答案】BD
【解析】A．设圆形磁场区域的半径为R，a粒子在磁场中偏转90°出场，根据几何关系有粒子半径
粒子在磁场中做圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有
，
解得
，
由于两粒子只是电性不同，可知，两粒子圆周运动的半径与周期均相同，即两粒子在磁场中运动的半径等于圆形区域半径，故A错误；
B．结合上述，b粒子的半径也等于磁场圆的半径，由于入射点P到直径MN的距离，根据几何关系可知，b粒子的运动轨迹如图所示
可知，b粒子运动轨迹过圆形区域的圆心，故B正确；
CD．结合上述可知，a粒子在磁场中的运动时间
b粒子在磁场中的运动时间轨迹过圆形区域圆心
可得
故C错误，D正确。
故选BD。
10. 如图所示，某理想变压器原、副线圈的匝数之比为，原线圈与阻值的定值电阻串联后接在电压有效值恒为的正弦交流电源两端，副线圈电路中接有理想电流表和最大阻值的滑动变阻器，为滑动变阻器的两端点．初始时滑动变阻器的滑片位于滑动变阻器的中点，在将滑片向上缓慢滑至点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 电流表的示数逐渐增大
B. 交流电源的输出功率逐渐减小
C. 滑动变阻器消耗电功率的最大值为
D. 定值电阻消耗电功率的最大值为
【答案】BC
【解析】A．设滑动变阻器接入电路的阻值为，电流表的示数为，则变压器副线圈的电压
原线圈中有
解得
由此可知，电流表的示数随滑动变阻器接入电路的阻值的增大而逐渐减小，故A错误；
B．交流电源的输出功率
由此可知，交流电源的输出功率随滑动变阻器接入电路的阻值的增大而逐渐减小，故B正确；
C．滑动变阻器消耗的电功率
当
即
时，有最大值
故C正确；
D．定值电阻消耗的电功率
当最小时，有最大值
故D错误。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某学习小组利用手机安装的相关程序、带刻度尺的轨道、小车和几粒小磁粒等，设计了一个测量小车在斜面上做匀变速直线运动加速度的实验。操作如下：
（1）步骤一：用游标卡尺测量以下长度：小车的车身为11.735cm；测得小磁粒直径读数如图乙，为_________cm。
（2）步骤二：在小车车身前、后端分别固定一个小磁粒。将带刻度尺的轨道一端垫高，形成斜面。小车车身前端小磁粒中心与“0”刻度线对齐，每次实验小车都从“0”刻度线处无初速度释放。智能手机顶部紧贴轨道，如图甲所示。第一次将智能手机的左边缘与位置刻度线对齐，运行智能手机中的相关程序，打开磁力计。释放小车，当小车从智能手机附近经过时，小车前后端的磁粒引发的空间磁场变化被智能手机中的磁力计感知并记录下来，将智能手机位置换至处同样对齐，再做一次。智能手机磁力计测得小车经过20cm处用时约为0.69s，根据实验数据可求得小车经过20cm处的速度为_________（结果保留2位小数）；同理可得70cm处速度，则小车加速度为_________（用，，，表示）。
（3）本实验中加速度的测量值_________（选填“大于”“小于”或“等于”）真实值。
【答案】（1）0.515 （1）0.18 （3）大于
【解析】（1）根据游标卡尺读数规则，小磁粒直径为
故填0.515；
（2）[1]小车经过20cm处的速度为
故填0.18；
[2]根据
可知，小车加速度为
故填；
（3）由于经过位置1时，小车的速度较小，平均速度对应的位置距离小车的中间位置较远，靠近前端，而经过位置2时，小车的速度较大，平均速度对应的位置距离小车的中间位置较近，因此两个速度对应的位置间的距离比大，从而计算的加速度的值偏大，故填大于。
12. 太阳能电池是一种利用太阳光直接发电光电半导体薄片，又称为“太阳能芯片”或“光电池”，只要光照达到一定的强度，瞬间就可输出电压。某物理兴趣小组想利用下面所给器材测量某光电池的电动势和内阻，已知相同光照强度下该光电池的电动势不变。
待测光电池（电动势约为3V、内阻约为10Ω）；
电流表（量程为0~3mA、内阻）；
电流表（量程为0~600mA、内阻可忽略）；
定值电阻；定值电阻；
滑动变阻器R（0~200Ω）；开关S，导线若干。
（1）根据所给器材设计最合理的实验电路，如图甲所示，其中定值电阻应选_________（填“”或“”）。
（2）该同学用一定强度的光照射该电池，闭合开关S，调节滑动变阻器R的阻值，读出电流表的读数和电流表的读数，得到该电池的曲线如图所示。由图可知，该电池的电动势为_________V（保留三位有效数字），当的示数为2.30mA时，电池内阻为_________Ω（保留两位有效数字）。
（3）现将一电阻为12Ω的定值电阻与上述光电池串联 ，定值电阻上消耗的电功率为_________W（保留两位有效数字）。
【答案】（1）R1 （2）2.88或2.89或2.90或2.91或2.92 7.5（7.3~8.0）
（3）0.26或0.27或0.28
【解析】（1）待测光电池的电动势约为3V，则将电流表改装成3V的电压表，则
故选；
（2）[1][2]根据闭合电路欧姆定律有
得
有
解得
电动势计算结果在2.88V~2.92V范围内均可；当的示数为2.30mA时，由题图知电流表的读数80mA，根据闭合电路欧姆定律
代入数据得电池内阻为
电池内阻阻值在7.3Ω~8.0Ω范围内均可；
（3）将12Ω的定值电阻的图像画到电源的图像中，如图所示
可知此的示数为1.80mA，电流表的读数150mA，则定值电阻上消耗的电功率为
电功率在0.26W~0.28W范围内均可。
13. 设计一个测定水深的深度计，导热性能良好的圆柱形汽缸I、II内径分别为r和2r，长度均为L，内部分别有轻质薄活塞A、B，活塞密封性良好且可无摩擦左右滑动，汽缸I左端开口。外界大气压强为，最初汽缸I内通过A封有压强为的气体，汽缸II内通过B封有压强为的气体，一细管连通两汽缸，开始时A、B均位于汽缸最左端，该装置放入水下后，通过A向右移动的距离可测定水的深度，已知相当于10m高的水产生的压强，不计水温随深度的变化，被封闭气体视为理想气体，忽略细管内气体的体积，求：
（1）当活塞A向右移动时，水的深度；
（2）该深度计能测量的最大水深。
【答案】（1）10m；（2）50m
【解析】（1）当A向右移动时，设B不移动，对I内气体，由玻意耳定律得
解得
而此时B中气体的压强为，故B不动，对A有
得
又相当于10m高的水产生的压强，故可得水的深度为
（2）该装置放入水下后，由于水的压力A向右移动，I内气体压强逐渐增大，当压强增大到大于后B开始向右移动，当A恰好移动到缸底时所测深度最大，此时原I内气体全部进入II内，设B向右移动x距离，两部分气体压强均为，对原I内气体，由玻意耳定律得
对原II内气体，由玻意耳定律得
联立解得
此时A有
解得
14. 如图所示，长度为的水平传送带AB以速度顺时针转动，传送带的右端与长为的水平轨道BC平滑连接，水平轨道的右端与半径为R的光滑半圆轨道连接，O点为轨道的圆心。现将质量分别为、的小滑块甲、乙（可视为质点）同时轻放在水平传送带的左右两端，物块甲与传送带的动摩擦因数为，物块甲、乙与水平轨道的动摩擦因数均为，物块甲在传送带的作用下运动到B点与物块乙发生弹性碰撞。已知，，，，，，，，重力加速度。求：
（1）因将物块甲从A端传送到B端，电动机多消耗的电能E；
（2）当物块乙运动到圆轨道与圆心O等高位置时，轨道对物块乙支持力大小F。
【答案】（1）72J；（2）110N
【解析】（1）物块甲在传送带上先做匀加速运动，加速度为，由牛顿第二定律可得
物块甲达到与传送带共速的时间为，此过程物块甲位移，传送带位移，则有
，，
解得
故物块甲先做匀加速，后做匀速到达B点，则电动机多消耗的电能为
解得
（2）物块甲、乙在B点发生弹性碰撞，由动量守恒定律和机械能守恒可得
，
解得
，
物块乙从B点到达圆心等高位置，由动能定理可
在圆心等高位置，支持力提供物块乙的向心力
解得
15. 如图所示，甲、乙两水平面高度差为h，水平面甲内有间距为3L的两光滑金属导轨平行放置，乙水平面内有间距分别为3L、L的光滑金属导轨平行放置，光滑的绝缘斜导轨紧挨甲、乙两个平面内的水平轨道放置，斜轨道的倾角为45°，斜轨道底端有一小段高度可忽略的光滑圆弧与金属导轨平滑连接。水平面甲内电源电动势为E，内阻可忽略，右边缘垂直轨道放置长度为3L，质量为m，电阻为R的均匀金属棒ab，在水平面乙内间距为L的轨道左端放置与ab完全相同的金属棒cd，导轨与、与均足够长，所有导轨的电阻都不计。所有导轨的水平部分均有竖直向上的、磁感应强度为B的匀强磁场，斜面部分无磁场。闭合开关S，金属棒ab迅速获得水平向右的速度做平抛运动，刚好落在斜面底端，没有机械能损失，之后沿着水平面乙运动。已知重力加速度为g。求：
（1）金属棒ab做平抛运动的初速度大小；
（2）通过电源E某截面的电荷量q；
（3）从金属棒ab开始沿水平面乙内的光滑轨道运动起，至匀速运动止，这一过程中金属棒ab上产生的热量。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）金属棒ab落到斜面底端时，在竖直方向上有
解得
由几何关系
解得
（2）金属棒ab弹出瞬间，根据动量定理得
又因为
联立解得通过电源E某截面的电荷量为
（3）金属棒ab落在水平轨道时，根据动能定理有
解得
最终匀速运动时，电路中无电流，所以金属棒ab和金属棒cd产生的感应电动势相等，
即
此过程中，对金属棒ab根据动量定理得
对金属棒cd分析，根据动量定理得
解得
，
该过程中ab、cd产生的总热量为
解得
因cd棒接入电路中的电阻为ab棒的，则ab棒上产生的热量为