2023-2024年湖北省重點高中智學聯盟高二上學期12月聯考物理試卷（解析版）

湖北省重點高中智學聯盟2023年秋季高二年級12月聯考物理試題一、選擇題1.下面為教材中的四副插圖，下列關于這幾幅圖說法正確的是（）A.圖甲為庫侖扭秤裝置，庫侖通過此實驗裝置研究得出電荷之間的靜電力與其之間距離成反比關系B.圖乙為小磁針在通電導線下發(fā)生偏轉，表明電流具有磁效應，法拉第最先發(fā)現電流的磁效應C.圖丙是研究安培力方向與磁場方向關系演示實驗，表明通電導線所受的安培力可能與磁場方向垂直D.圖丁為回旋加速器裝置，僅增大形盒半徑，則粒子能夠獲得的最大速度增大【答案】D【解析】庫侖通過此實驗裝置研究得出電荷之間的靜電力與其之間距離平方成反比關系，故A錯誤；小磁針在通電導線下發(fā)生偏轉，表明電流具有磁效應，奧斯特最先發(fā)現電流的磁效應，故B錯誤；研究安培力方向與磁場方向關系演示實驗，表明通電導線所受的安培力一定與磁場方向垂直，故C錯誤；回旋加速器裝置，洛倫茲力提供向心力，則，可得，僅增大形盒半徑，則粒子能夠獲得的最大速度增大，故D正確。故選D。2.年月日，國產轎車在清華大學汽車工程研究所進行的整車安全性碰撞試驗取得成功，被譽為“中國轎車第一撞”。從此，我國汽車的整車安全性碰撞試驗開始與國際接軌。當一輛質量為的汽車以左右的速度撞向剛性壁障時，撞擊使汽車的動量在內減為零，則該過程，汽車所受到的平均沖擊力約為（）A. B. C. D.【答案】A【解析】根據動量定理可得，解得，故選A。3.如圖所示，帶等量異種電荷的、小球通過絕緣細線懸掛于勻強電場中處于靜止，細線與豎直方向夾角相等，小球、在同一高度，設小球的質量為，的質量為，則下列說法正確的是（）A.小球帶負電、小球帶正電，且 B.小球帶負電、小球帶正電，且C.小球帶正電、小球帶負電，且 D.小球帶正電、小球帶負電，且【答案】B【解析】根據圖示兩小球的偏轉方向可知，小球帶負電、小球帶正電；設懸掛小球的細線與豎直方向的夾角為，根據受力平衡有，整理得，同理，對于小球有，已知兩小球帶等量異種電荷，所以，故選B。4.如圖所示，勻強磁場中通電導線中邊與磁場方向平行，邊與磁場方向垂直，線段、長度相等，通電導線所受的安培力大小為?，F將通電導線以為軸逆時針（俯視看）旋轉，則此時導線所受到的安培力大小為（）A. B. C. D.【答案】B【解析】根據題意，設通電導線中電流大小為，導線長度，由圖可知，垂直磁場方向，平行磁場方向，導線所受到的安培力大小，將通電導線以軸逆時針（俯視看）旋轉后，順著磁場方向看，如圖所示，此時，導線的有效長度為，導線所受到的安培力大小，故選B。5.磁流體發(fā)電是一項新興技術，其發(fā)電原理如圖所示，平行金屬板之間有方向垂直紙面向里的勻強磁場，金屬板間距為，磁感應強度大小為。將一束含有大量正、負帶電離子的等離子體，沿圖中所示方向以一定的速度噴入磁場，把兩個極板與一個小型電動機相連，開關閉合，小型電動機正常工作，電動機兩端電壓為，通過電動機電流為，已知磁流體發(fā)電機的等效內阻為，則以下判斷正確的（）A.流過電動機的電流方向是 B.磁流體發(fā)電機的電動勢大小為C.等離子體射入磁場的速度大小 D.電動機正常工作的發(fā)熱功率為【答案】C【解析】含有大量正、負帶電離子的等離子體進入磁場，根據左手定則，正離子向上偏，打在上極板上，負離子向下偏，打在下極板上，所以流過電動機的電流方向是，故A錯誤；根據閉合歐姆定律可得，磁流體發(fā)電機的電動勢大小為，故B錯誤；根據洛倫茲力等于電場力有可得，等離子體射入磁場的速度大小為，故C正確；題中的為磁流體發(fā)電機的等效內阻，并非為電動機的線圈內阻，則電動機正常工作的發(fā)熱功率未必等于。由于題中條件不足，電動機正常工作的發(fā)熱功率無法確定，故D錯誤。故選C。6.通電直導線在周圍某點產生的磁場的磁感應強度（其中為比例常數，為通過導線的電流，為該點與導線的距離）?，F有兩根相互平行長直導線固定于、兩點，導線中分別通以方向垂直紙面向里的電流、，且。規(guī)定垂直、連線向下為磁感應強度的正方向，則下列圖像中能夠反映、連線上的磁感應強度隨的變化規(guī)律的圖像是（）A. B.C. D.【答案】C【解析】根據安培定則可知，固定于處的通電直導線在連線上的磁場方向豎直向下，而固定于處的通電導線在連線上的磁場豎直向上，而規(guī)定垂直、連線向下為磁感應強度的正方向，則可知，、連線上的磁感應強度隨的變化規(guī)律的圖像應在軸上方和下方都有圖像，且在其連線上必有磁感應強度等于的點，即圖像必與軸有交點，故AB錯誤；根據磁場應強度的矢量合成法則，設兩點間的距離為，設距處右側為的位置磁感應強度為零，此位置距的距離為，則有，根據通電直導線在某點處的場強的計算公式可得，解得，則可知，磁感應強度為零的點距離處的直導線更近，故C正確，D錯誤。故選C。7.如圖所示，實線為一未知電場的一條電場線或等勢線，虛線為一帶正電粒子在只受電場力作用下的運動軌跡，粒子在、兩點的電勢能分別為、，粒子在、兩點的加速度分別為、，則下列說法正確的是（）A.若實線為點電荷電場的一條電場線，則B.若實線為等量異種電荷形成電場一條等勢線，則C.若實線為勻強電場的電場線，則D.若實線為勻強電場的等勢線，則【答案】D【解析】若實線為點電荷電場的一條電場線，由于不清楚點電荷的電性，所以無法確定點電荷靠近點還是點，所以無法確定的大小，A錯誤；若實線為等量異種電荷形成電場的一條等勢線，等量異種電荷關于對稱，若等量異種電荷靠近端，點的電場強度大于點的電場強度，則，若等量異種電荷靠近端，點的電場強度小于點的電場強度，則，B錯誤；若實線為勻強電場的電場線，從到電場力做負功，電勢能增加，所以，C錯誤；若實線為勻強電場等勢線，從到電場力做正功，電勢能減少，所以，D正確。故選D。8.如圖所示，盛水的容器中有同樣大小的金屬球與木球通過細線相連，恰好懸浮靜止在水下，金屬球與木球的密度大小之比為，現輕輕剪短細線，金屬球下沉、木球上浮，忽略細線對小球運動的影響以及球運動過程中受到的阻力，在木球上浮過程且鐵球未沉入底部，以下說法正確的是（）A.金屬球與木球的組成的系統(tǒng)動量和始終為零 B.金屬球與木球組成的系統(tǒng)機械能守恒C.金屬球與木球的速度大小之比為 D.金屬球與木球的動能大小之比為【答案】AD【解析】由于初始時兩球恰好靜止，則剪斷細線后以兩個球為研究對象，所受合外力為零，系統(tǒng)動量守恒，由于初動量為零，金屬球與木球的組成的系統(tǒng)動量和始終為零，則故A正確；設兩球體積均為，恰好懸浮靜止在水下，則有，又有，解得，，輕輕剪短細線后有，，解得，，則由可得，速度之比為，則可知相同時間兩球位移大小不同，由于兩球浮力相同，則由可知外力對兩球做功正負大小不同，外力做正功更多，則機械能不守恒，由可得，故BC錯誤，D正確。故選AD。9.如圖所示電路，電源電動勢為，內阻為，為一段金屬絲，此時電阻值為，現將金屬絲緩慢均勻拉長為原來長度的倍，則下列說法正確的是（）A.金屬絲拉伸前后金屬絲的電阻值大小之比B.金屬絲拉伸前后金屬絲兩端電壓大小之比C.金屬絲拉伸過程中，電源的總功率逐漸增大D.金屬絲拉伸過程中，金屬絲的電功率先增大后減小【答案】AD【解析】將金屬絲緩慢均勻拉長為原來長度的倍，則金屬絲橫截面積變?yōu)樵瓉淼?，根據電阻定律，可得金屬絲拉伸前后金屬絲的電阻值大小之比為，故A正確；金屬絲兩端的電壓為，金屬絲拉伸前后金屬絲兩端電壓大小之比，故B錯誤；電源的總功率為，金屬絲拉伸過程中，金屬絲的電阻不斷增大，根據閉合電路歐姆定律可得，回路中電流不斷減小，電源的總功率逐漸減小，故C錯誤；金屬絲拉伸過程中，金屬絲的電阻由變?yōu)?，根據電源的輸出功率與外電路電阻的關系可得，電源的輸出功率先增大后減小，即金屬絲的電功率先增大后減小，故D正確。故選AD。10.如圖所示，坐標平面在豎直平面內，軸沿水平方向，軸沿豎直方向；軸下方為垂直正交的勻強電場與勻強磁場，電場方向與軸負方向夾角為，磁場方向垂直平面向里?，F將一個質量為、電荷量為的帶正電小球從軸正半軸上距點處靜止釋放，小球從點進入電磁場區(qū)域，恰好做直線運動；第二次將這個小球從軸上距點處由靜止釋放，從點進入電磁場區(qū)域后做曲線運動，點為小球的運動軌跡上距離軸最遠的點，已知電場強度，重力加速度為，以下說法正確的是（）A.勻強磁場的磁感應強度大小為B.第二次釋放小球進入電磁場區(qū)域后做勻變速曲線運動C.點與點水平間距為D.點與點豎直間距可能為【答案】AC【解析】根據題意，當帶正電小球從軸正半軸上距點處靜止釋放，小球從點進入電磁場區(qū)域，恰好做直線運動，設帶電小球從點進入時的速度為，而電場力，則可知電場力與重力的合力大小與洛倫茲力大小相等，方向相反，其受力分析如圖所示，則根據平衡條件有，根據機械能守恒有，解得，聯立解得，故A正確；帶電小球第二次從點進入時，設其速度為，由機械能守恒有，解得，由于電場力與重力的合力，且其方向水平向左，則當帶電小球第二次從電進入后可將其運動分解成沿著軸負方向，速度大小為的勻速直線運動和逆時針方向速度大小為的勻速圓周運動，顯然，第二次釋放小球進入電磁場區(qū)域后不可能做勻變速曲線運動，故B錯誤；在軸下方，電場力豎直分量與重力平衡，速度豎直分量的變化全部由洛倫茲力的豎直分量引起，設小球在其運動軌跡上離軸最遠點的點處速度為，方向豎直向上，取豎直向上為正方向，則在軸方向應用動量定理有，該過程中，由于電場力豎直分量與重力平衡，則只有電場力水平向左的分量做功，則由動能定理有，聯立以上各式解得，故C正確；設速度豎直分量變?yōu)闀r的速度大小為，在方向應用動量定理有，解得，對該過程由動能定理有，解得，該過程中，在方向由動量定理有，即，當水平方向的速度在洛倫茲力的作用下變?yōu)闀r，到達點時只有豎直方向的速度，對該過程，在方向由動量定理有，即，聯立可得，解得，結合中分析，帶電小球的運動可分解為逆時針轉動，速度大小為的勻速圓周運動，則其到達點時的時間，解得，故D錯誤。故選AC。二、非選擇題11.某同學用如圖所示的簡易裝置驗證兩金屬滑塊碰撞前后的動量守恒，實驗操作步驟如下：①按照圖示，安裝固定軌道。②將金屬塊從傾斜軌道某一位置由靜止釋放，金屬塊滑行至點停止運動。③將涂有黏性物質的同種材質的金屬塊放在水平軌道合適位置，并標記此位置為點。④將金屬塊從傾斜軌道同一位置由靜止釋放，、金屬塊在點處碰撞后粘在一起，滑行至點處停止運動。⑤重復以上步驟，多次實驗。請完成下列問題：（1）實驗測得點與、的距離分別為、，若金屬塊與軌道的動摩擦因數用表示，重力加速度用表示，則金屬塊與碰撞前速度大小為__________，金屬塊與碰撞后的共同速度大小為__________。（2）實驗測得、物塊的質量為、，若、碰撞過程系統(tǒng)動量守恒，則__________（用題目中出現的字母表示）（3）本實驗中，金屬塊的質量__________（填“需要”或“不需要”）大于金屬塊的質量。【答案】（1），；（2）；（3）不需要【解析】（1）[1]根據能量守恒可得，解得；[2]、金屬塊在點處碰撞后粘在一起，滑行至點處停止運動，根據能量守恒，可得，解得；（2）[3]、碰撞過程系統(tǒng)動量守恒，所以，解得；（3）[4]因為發(fā)生的是完全非彈性碰撞，所以不需要的質量大于的質量。12.實驗室有一段圓柱形金屬導體，常溫下阻值約為，某物理興趣小組通過實驗測量該金屬材料在常溫下的電阻率。實驗室提供了以下器材：A．電源：電動勢為，內阻較小B．電壓表：量程為，內阻約為C．電流表：量程，內阻為D．電流表：量程，內阻約為E．定值電阻：阻值為F．滑動變阻器：，額定電流為（1）用游標卡尺測量出該金屬導體橫截面直徑的示數如圖甲所示，則該電阻絲的直徑__________。（2）為盡可能準確測量導體的電阻，該小組同學設計了如圖乙所示的電路，請在虛線框中完成電路圖。（電路圖需標明各器材代碼）__________（3）在開關閉合之前，為了電路安全，應該將滑動變阻器滑片調至__________位置（填“”或“”）。（4）調節(jié)滑動變阻器的電阻值，測量多組電壓表與電流表示數，記錄好繪制的表格中，并在坐標系中畫出的圖線如圖丙所示，則該導體的電阻為__________。（結果保留三位有效數字）（5）關于實驗誤差與實驗操作，以下說法正確的是__________。A．在測量金屬導體直徑時，只需要在導體任意位置測量一次即可B．在上述實驗中，由于電流表分壓，會導致金屬導體的電阻率的測量值偏大C．實驗過程由于金屬絲發(fā)熱會導致該金屬導體電阻率的測量值偏大【答案】（1）；（2）；（3）；（4）；（5）【解析】（1）[1]電阻絲的直徑；（2）[2]通過待測導體最大電流約為，電流表與的量程均較小，無法使用，需將小量程電流表改裝成大量程電流表，電流表的內阻已知，故將電流表與定值電阻并聯改裝成大量程電流表，改裝后的大量程電流表與待測導體串聯測量電流，電路圖如圖所示。（3）[3]在開關閉合之前，為了電路安全，待測導體兩端電壓應從零開始，應該將滑動變阻器滑片調至位置。（4）[4]根據閉合電路的歐姆定律，整理得，圖象的斜率為，該導體的電阻為；（5）[5]測量金屬導體直徑時，需在導體不同位置測量多次取平均值，故A錯誤；在上述實驗中，處理數據時考慮了電流表分壓，且電流表分壓值可準確計算得出，得到金屬導體的電阻率的測量值為準確值，故B錯誤；實驗過程由于金屬絲發(fā)熱會導致該金屬導體電阻測量值偏大，則該金屬導體電阻率的測量值偏大，故C正確。故選C。13.如圖所示的電路，電壓為的直流電源與定值電阻、滑動變阻器以及水平放置的平行板電容器構成回路，定值電阻阻值大小為，平行板間距為。當調節(jié)滑動變阻器時，質量為的帶電小球在板間恰好能做勻速直線運動。不計空氣阻力，重力加速度大小為。求：（1）小球的帶電量大小；（2）調節(jié)滑動變阻器，求小球在板間運動時加速度大小?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】（1）當時，平行板間電壓為，對小球分析，根據平衡條件有，由聯立解得，小球的帶電量大小為；（2）當時，平行板間電壓為，對小球分析，根據牛頓第二定律有，聯立可得，小球在板間運動時加速度大小為。14.如圖所示，光滑水平面上輕彈簧左端與物塊相連，右端與物塊接觸但不相連，在物塊B的右方一定距離處為靜止的木板和物塊，剛開始，物塊在木板的最右端。物塊以一定初速度向右運動壓縮彈簧，與速度相等時彈簧的彈性勢能為。當彈簧再次原長時，物塊恰與木板發(fā)生碰撞，并迅速結合為一體，物塊D最終停在木板的中間位置。已知物塊、和的質量為，物塊質量為，木板的長度為，物塊均可視為質點，重力加速度。試求：（1）物塊的初速度大??；（2）物塊與木板相碰損失的機械能；（3）物塊與木板碰后至物塊與木板剛達到速度相等過程中，物塊的位移大小?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【解析】（1）根據題意，設的初速度為，當、速度相等時，由動量守恒定律有，對、、彈簧系統(tǒng)，由能量守恒定律有，代入數據解得；（2）當彈簧再次原長時，對、、彈簧系統(tǒng)，由動量守恒定律有，由能量守恒定律，聯立以上兩式，與碰撞，由動量守恒定律有，解得，與碰撞損失的機械能；（3）對、與系統(tǒng)，由動量守恒定律有，解得，設物塊與