2022-2023年河南省鄭州第二十四中學(xué)高二下學(xué)期競(jìng)賽期中物理試題(解析版)

2022-2023鄭州第二十四中學(xué)高二下學(xué)期物理競(jìng)賽期中試題一、選擇題1.在某一瞬時(shí)，物體在力矩作用下，則有（）A.角速度可以為零，角加速度也可以為零B.角速度不能為零，角加速度可以為零C.角速度可以為零，角加速度不能為零D.角速度與角加速度均不能為零【答案】C【解析】力矩產(chǎn)生角加速度，故角加速度不能為零；角加速度改變角速度，故某一瞬間角速度可以為零，故C正確，ABD錯(cuò)誤。故選C。2.一圓盤正繞垂直于盤面的水平光滑固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖射來兩個(gè)質(zhì)量相同，速度大小相同，方向相反并在一條直線上的子彈，子彈射入圓盤并留在盤內(nèi)，則子彈射入后的瞬間，圓盤的角速度（）A.增大 B.不變 C.減小 D.不能確定【答案】C【解析】子彈打入圓盤的過程系統(tǒng)角動(dòng)量守恒，兩個(gè)子彈的角動(dòng)量在射入過程等大反向，即系統(tǒng)角動(dòng)量即為圓盤的角動(dòng)量，子彈射入以后圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增加，因此角速度減小。故選C。3.一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在做勻速率圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)（）A.切向加速度改變，法向加速度也改變B.切向加速度不變，法向加速度改變C.切向加速度不變，法向加速度也不變D.切向加速度改變，法向加速度不變【答案】B【解析】一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在做勻速率圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，只有法向加速度，方向時(shí)刻指向圓心，大小不變，所以法向加速度時(shí)刻變化，而切向加速始終為零不變。故選B。4.一質(zhì)點(diǎn)在平面上運(yùn)動(dòng)，已知質(zhì)點(diǎn)位置矢量的表示式為（其中、為常量）,則該質(zhì)點(diǎn)作（）A.勻速直線運(yùn)動(dòng) B.變速直線運(yùn)動(dòng)C.拋物線運(yùn)動(dòng) D.一般曲線運(yùn)動(dòng)【答案】B【解析】速度，大小，方向與成角，則有，即速度大小隨時(shí)間均勻增大，速度方向不變，故質(zhì)點(diǎn)做變速直線運(yùn)動(dòng)。故選B。5.一電量為的點(diǎn)電荷位于圓心處，、、、為同一圓周上的四點(diǎn)，如圖所示?，F(xiàn)將一試驗(yàn)電荷從點(diǎn)分別移到、、各點(diǎn)，則（）A.從到，電場(chǎng)力做功最大 B.從到，電場(chǎng)力做功最大C.從到，電場(chǎng)力做功最大 D.從到各點(diǎn)，電場(chǎng)力做功相等【答案】D【解析】、、、位于點(diǎn)電荷為圓心的同一圓周上，故四點(diǎn)電勢(shì)相等，因而從點(diǎn)到各點(diǎn)，電場(chǎng)做功為零。故選D。6.若穿過球形高斯面的電場(chǎng)強(qiáng)度通量為零，則（）A.高斯面內(nèi)一定無電荷B.高斯面內(nèi)無電荷或正負(fù)電荷的代數(shù)和為零C.高斯面上的場(chǎng)強(qiáng)一定處處為零D.以上說法均不正確【答案】B【解析】由高斯定理可知若穿過球形高斯面的電場(chǎng)強(qiáng)度通量為零，則高斯面內(nèi)無電荷或正負(fù)電荷的代數(shù)和為零，高斯面上的場(chǎng)強(qiáng)不一定為零。故選B。7.一長(zhǎng)直導(dǎo)線橫截面半徑為，導(dǎo)線外同軸地套一半徑為的薄圓筒，兩者互相絕緣，并且外筒接地，如圖所示。設(shè)導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的電荷為，并設(shè)地的電勢(shì)為零，則兩導(dǎo)體之間的點(diǎn)（）的場(chǎng)強(qiáng)大小和電勢(shì)分別為（）A.，B.，C.，D.，【答案】D【解析】以導(dǎo)線為中心，取一個(gè)半徑為，長(zhǎng)度為的圓柱，根據(jù)高斯定理，解得，利用，故選D。8.如圖所示，無限長(zhǎng)直導(dǎo)線在處彎成半徑為的圓，當(dāng)通以電流時(shí)，則在圓心點(diǎn)的磁感強(qiáng)度大小等于（）A. B. C. D.【答案】D【解析】直導(dǎo)線在圓心點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為，而圓環(huán)電流在中心產(chǎn)生的磁場(chǎng)為，因此總磁感應(yīng)強(qiáng)度為，故選D。9.一列平面簡(jiǎn)諧波的波長(zhǎng)為。在波源振動(dòng)相位增加的時(shí)間內(nèi)，波傳播的距離為（）A. B. C. D.【答案】B【解析】波源振動(dòng)相位增加的時(shí)間為半個(gè)周期，因此傳播距離為半個(gè)波長(zhǎng)，為。故選B。10.用波長(zhǎng)為的單色光垂直入射空氣中的介質(zhì)薄膜，薄膜的厚度為，折射率為，在薄膜上、下表面反射光干涉加強(qiáng)的條件是（）A. B.C. D.【答案】C【解析】反射光要干涉加強(qiáng)，光程差應(yīng)為波長(zhǎng)的整數(shù)倍，光從光疏介質(zhì)入射到光密介質(zhì)表面，反射光會(huì)發(fā)生半波損失，故有，故選C。11.壓強(qiáng)、體積和溫度都相同（常溫條件）的氧氣和氦氣在等壓過程中吸收了相等的熱量，它們對(duì)外作的功之比為（）A. B. C. D.【答案】C【解析】氧氣是雙原子分子，因此自由度是，氦氣是單原子分子，因此自由度是，由理想氣體狀態(tài)方程可知兩種氣體的物質(zhì)的量相同，由等壓過程吸熱公式，可得，由熱力學(xué)第一定律可得，解得，故選C。12.用單色光垂直照射牛頓環(huán)裝置，設(shè)其平凸透鏡可以在垂直的方向上移動(dòng)，在透鏡離開平面玻璃的過程中，可以觀察到這些環(huán)狀干涉條紋（）A.向右平移 B.向中心收縮 C.向外擴(kuò)張 D.向左平移【答案】B【解析】牛頓環(huán)是等厚干涉條紋，當(dāng)平凹透鏡垂直向上移動(dòng)而遠(yuǎn)離玻璃時(shí)，某一厚度的空氣膜將向中心收縮，因此環(huán)裝條紋向中心收縮。故選B。13.分振動(dòng)方程分別為和（制）則它們的合振動(dòng)表達(dá)式為（）A. B.C. D.【答案】C【解析】由簡(jiǎn)諧振動(dòng)合振幅為，代入數(shù)據(jù)可得，初相位角為，可得，因此可表達(dá)為。故選C。14.若把牛頓環(huán)裝置由空氣搬入折射率為的水中，則干涉條紋（）A.變密 B.變疏 C.中心暗斑變成亮斑 D.間距不變【答案】A【解析】牛頓環(huán)由空氣放入水中，折射率變大則光的波長(zhǎng)變小，則干涉條紋間距變小，即變密。故選A。15.氣體的摩爾定壓熱容大于摩爾定體熱容，其主要原因是（）A.膨脹系數(shù)不同 B.溫度不同C.氣體膨脹需做功 D.分子引力不同【答案】C【解析】摩爾定體吸熱升溫時(shí)不需要對(duì)外做功，而摩爾定壓吸熱溫度升高過程體積變大對(duì)外做功。故選C。二、判斷題16.（1）靜電場(chǎng)中任意兩點(diǎn)的電勢(shì)差，跟試驗(yàn)電荷的正負(fù)有關(guān)。（）（2）波速由介質(zhì)決定，但波的頻率由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)。（）（3）氣體的溫度是大量氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的集體表現(xiàn)，具有統(tǒng)計(jì)意義。（）（4）感生電場(chǎng)與靜電場(chǎng)的相同之處是都對(duì)電荷有作用力。（）（5）質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的切向加速度反映速度方向的變化。（）【答案】①.錯(cuò)誤；②.正確；③.正確；④.正確；⑤.錯(cuò)誤【解析】（1）靜電場(chǎng)中任意兩點(diǎn)的電勢(shì)差，跟試驗(yàn)電荷的正負(fù)無關(guān)，錯(cuò)誤。（2）波速由介質(zhì)決定，但波的頻率由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)，正確。（3）氣體的溫度是大量氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的集體表現(xiàn)，具有統(tǒng)計(jì)意義，正確。（4）感生電場(chǎng)與靜電場(chǎng)的相同之處是都對(duì)電荷有作用力，正確。（5）質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的切向加速度反映速度大小的變化，錯(cuò)誤。三、填空題17.質(zhì)量為的物體和一個(gè)輕彈簧組成彈簧振子，其固有振動(dòng)周期為。當(dāng)它作振幅為的自由簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)，其振動(dòng)能量________。【答案】【解析】對(duì)于彈簧振子，有，，解得。18.要使一熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增加，可以通過________或________兩種方式，或者兩種方式兼用來完成。熱力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，其內(nèi)能的改變量決定于________，而與________無關(guān)?！敬鸢浮竣?做功；②.熱傳遞；③.始末狀態(tài)；④.過程【解析】[1][2][3][4]外界對(duì)系統(tǒng)做功或者由外界向系統(tǒng)傳遞熱量都可以增加系統(tǒng)的內(nèi)能。系統(tǒng)的內(nèi)能是處于某種狀態(tài)而具有的能量，其內(nèi)能的改變量決定于始末狀態(tài)，與變化過程無關(guān)。19.如圖所示，一長(zhǎng)為、質(zhì)量為的均勻細(xì)棒自由懸掛于通過其上端的水平光滑軸上，棒對(duì)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為?，F(xiàn)有一質(zhì)量為的子彈以水平速度射向棒上距軸處，并以的速度穿出細(xì)棒，則此后棒的最大偏轉(zhuǎn)角為________。【答案】【解析】子彈從射入到打出的過程系統(tǒng)角動(dòng)量守恒，木棒上升過程機(jī)械能守恒可得，解得，角度為。20.在半徑為的圓周上運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，其速率與時(shí)間關(guān)系為（為常數(shù)），則從到時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)走過的路程________；時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的切向加速度________；時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的法向加速度________?！敬鸢浮竣?；②.；③.【解析】[1]由題意可得。[2]切向加速度大小。[3]法向加速度大小。21.一飛輪以的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為，現(xiàn)加一恒定的制動(dòng)力矩使飛輪在內(nèi)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，則該恒定制動(dòng)力矩的大小________?！敬鸢浮俊窘馕觥坑深}意可得角速度為，則角加速度為，則力矩為。22.質(zhì)點(diǎn)從靜止出發(fā)沿半徑為的圓周運(yùn)動(dòng)，切向加速度為，則質(zhì)點(diǎn)任意時(shí)刻的速率為________，任意時(shí)刻的法向加速度的大小為________，質(zhì)點(diǎn)的總加速度大小________?！敬鸢浮竣?；②.；③.【解析】質(zhì)點(diǎn)任意時(shí)刻的速率為，任意時(shí)刻的法向加速度的大小為，總加速度為。23.所有帶電體或其它微觀粒子的電荷都是電子電荷的整數(shù)倍，這種現(xiàn)象稱為電荷的________?！敬鸢浮苛孔踊窘馕觥俊驹斀狻克袔щ婓w或其它微觀粒子的電荷都是電子電荷的整數(shù)倍，這種現(xiàn)象稱為電荷的量子化。24.兩點(diǎn)電荷的電量分別為、，相距。則兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)大小為________，電勢(shì)為________；若將一帶電量為的點(diǎn)電荷從無窮遠(yuǎn)處移到處，電場(chǎng)力作的功為________?！敬鸢浮竣?；②.；③.【解析】[1]由電場(chǎng)疊加可知點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為。[2]由點(diǎn)電荷的電勢(shì)公式即疊加可知該點(diǎn)電勢(shì)為。[3]無窮遠(yuǎn)處和點(diǎn)電勢(shì)相等，因此電場(chǎng)力做功為零。四、計(jì)算題25.有一輕彈簧，下面掛一質(zhì)量為的物體時(shí)，伸長(zhǎng)量為。用此彈簧和一質(zhì)量為的小球構(gòu)成一彈簧振子，將小球由平衡位置向下拉開后，給予向上的初速度。試求振動(dòng)的周期及振動(dòng)表達(dá)式?！敬鸢浮?；【解析】由題意可得，當(dāng)時(shí)，，取向上為正，角速度，周期為，因此振幅為，初相位，可得，所以表達(dá)式為。26.一單色平行光垂直入射一單縫，其衍射第級(jí)明紋位置恰與波長(zhǎng)為的單色光垂直入射該縫時(shí)衍射的第級(jí)明紋位置重合，試求該單色光波長(zhǎng)?！敬鸢浮俊窘馕觥坑晒鈻叛苌涔娇傻?，，解得。27.如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為的物體與繞在定滑輪上的繩子相聯(lián)，繩子質(zhì)量可以忽略，它與定滑輪之間無滑動(dòng)。假設(shè)定滑輪質(zhì)量為、半徑為，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為，滑輪軸光滑。試求該物體由靜止開始下落的過程中，下落速度與時(shí)間的關(guān)系?！敬鸢浮俊窘馕觥繉?duì)物體牛頓第二定律可得，對(duì)滑輪有，運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系為，聯(lián)立可得，速度為。28.一波源作簡(jiǎn)諧振動(dòng)，振幅為,周期為，經(jīng)平衡位置向正方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)。設(shè)此振動(dòng)以的速率沿軸正方向傳播，求：（1）波源的振動(dòng)方程；（2）該波的波函數(shù)；（3）距波源處質(zhì)元的振動(dòng)方程；（4）距波源和處質(zhì)元的相位差是多少?【答案】見解析【解析】（1）由題可知，振動(dòng)方程為。（2）波函數(shù)為。（3）將代入波函數(shù)