湖北省武漢市新洲區(qū)2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期4月期中物理試題（解析版）

高級中學(xué)名校試卷PAGEPAGE1湖北省武漢市新洲區(qū)2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期4月期中物理試題一、選擇題：本題共10小題，每小題4分，共40分。在每小題給出的四個選項中，第1~7題只有一項符合題目要求，第8~10題有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分.1.虹和霓是太陽光在水珠內(nèi)分別經(jīng)過一次和兩次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球來說明.兩束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上會形成MN和PQ兩條彩色光帶，光路如圖所示。M、N、P、Q點的顏色分別為（）A紫、紅、紅、紫 B.紅、紫、紅、紫C.紅、紫、紫、紅 D.紫、紅、紫、紅〖答案〗A〖解析〗試題分析：色光的波長越長，頻率越小，折射率越小，，所以經(jīng)玻璃球折射后，紫光的偏折最大，紅光的偏折較小，即光帶MN的最左端為紫光，右端為紅光，光帶PQ的最左端為紅光，最右端為紫光，故A正確．2.如圖所示為某小型發(fā)電站高壓輸電示意圖。發(fā)電站輸出的電壓U1不變；升壓變壓器輸出電壓為U2，降壓變壓器原、副線圈兩端的電壓分別為U3和U4。為了測高壓電路的電壓和電流，在輸電線路的起始端接入電壓互感器和電流互感器，若不考慮變壓器和互感器自身的能量損耗，所有的電表均為理想電表，則（）A.①為電流表，②為電壓表B.采用高壓輸電可以增大輸電線中的電流C.用戶增多時，輸電線損耗功率減少D.用戶增多時，升壓變壓器原線圈中的電流增大〖答案〗D〖解析〗A．由圖可知，①接在火線和零線之間，為電壓表，②接在同一條線上，測得是電流，為電流表，故A錯誤；B．采用高壓輸電可以是為了減少輸電線中的電流，減少輸電線路上的損耗，故B錯誤；CD．輸電過程中，負(fù)載電流決定輸電電流和原線圈的電流的大小，用戶增多，負(fù)載電流增多，所以輸電電流I2增大，原線圈的電流也增大，而輸電線損耗功率為所以輸電線損耗功率增大，故C錯誤，D正確。故選D。3.自行車速度計的工作原理主要依靠的就是安裝在前輪上的一塊磁鐵，當(dāng)磁鐵運動到霍爾傳感器附近時，就產(chǎn)生了霍爾電壓，霍爾電壓通過導(dǎo)線傳入一個小型放大器中，放大器就能檢測到霍爾電壓，這樣便可測出在某段時間內(nèi)的脈沖數(shù)．當(dāng)自行車以某個速度勻速直線行駛時，檢測到單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)為N，已知磁鐵和霍爾傳感器到前輪輪軸的距離均為R1，前輪的半徑為R2，脈沖的寬度為，峰值為Um，下列說法正確的是（）A.車速越快，脈沖的峰值Um越大B.車速越快，脈沖的寬度越大C.車速為D.車速為〖答案〗C〖解析〗依據(jù)單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)，即可知轉(zhuǎn)動周期，再結(jié)合角速度與周期，與線速度與角速度關(guān)系，即可求解；根據(jù)左手定則得出電子的偏轉(zhuǎn)方向，抓住電子所受的電場力和洛倫茲力平衡得出霍爾電壓的表達(dá)式，從而進(jìn)行分析．A、B、根據(jù)得，Um=Bdv，由電流的微觀定義式：I=nesv，n是單位體積內(nèi)的電子數(shù)，e是單個導(dǎo)電粒子所帶的電量，s是導(dǎo)體的橫截面積，v是導(dǎo)電粒子運動的速度.整理得:.聯(lián)立解得：，可知用霍爾元件可以測量磁場的磁感應(yīng)強度，保持電流不變，霍爾電壓Um與車速大小無關(guān);故A，B均錯誤.C、D、由題意如果在單位時間內(nèi)得的脈沖數(shù)為N時，則自行車的轉(zhuǎn)速為，則車速為；故C正確，D錯誤.故選C.4.物理學(xué)中有很多關(guān)于圓盤的實驗，第一個是法拉第圓盤，圓盤全部處于磁場區(qū)域，可繞中心軸轉(zhuǎn)動，通過導(dǎo)線將圓盤圓心和邊緣與外面電阻相連。第二個是阿拉果圓盤，將一銅圓盤水平放置，圓盤可繞中心軸自由轉(zhuǎn)動，在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，第三個是費曼圓盤，一塊水平放置的絕緣體圓盤可繞過其中心的豎直軸自由轉(zhuǎn)動，在圓盤的中部有一個線圈，圓盤的邊緣固定著若干帶負(fù)電的金屬小球。以下說法正確的是（）A.法拉第圓盤在轉(zhuǎn)動過程中，圓盤中磁通量不變，有感應(yīng)電動勢，無感應(yīng)電流B.阿拉果圓盤實驗中，轉(zhuǎn)動圓盤，小磁針會同向轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動小磁針，圓盤也會同向轉(zhuǎn)動C.費曼圓盤中，當(dāng)開關(guān)閉合一瞬間，圓盤會逆時針（俯視）轉(zhuǎn)動D.法拉第圓盤和阿拉果圓盤都是電磁驅(qū)動的表現(xiàn)〖答案〗B〖解析〗A．圓盤運動過程中，半徑方向的金屬條在切割磁感線，在圓心和邊緣之間產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，產(chǎn)生感應(yīng)電流，故A錯誤；B．阿拉果圓盤實驗中，轉(zhuǎn)動圓盤或小磁針，都產(chǎn)生感應(yīng)電流，因安培力的作用，另個物體也會跟著轉(zhuǎn)動，屬于電磁驅(qū)動，故B正確；C．開關(guān)閉合瞬間，圓板受到電場力作用而轉(zhuǎn)動，由于金屬小球帶負(fù)電，再根據(jù)電磁場理論可知，產(chǎn)生逆時針方向的電場，負(fù)電荷受到的電場力與電場方向相反，則有順時針電場力，圓盤會順時針（俯視）轉(zhuǎn)動，故C錯誤；D．如果磁場相對于導(dǎo)體運動，在導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體運動起來，這種作用就是電磁驅(qū)動，顯然法拉第圓盤是機械能轉(zhuǎn)化為電能的過程，并不是電磁驅(qū)動，故D錯誤。故選B。5.如圖所示，LA、LB是兩個電阻值都為r的完全相同的小燈泡，小燈泡的電阻值大于定值電阻R的電阻值。L是一個自感很大的線圈，它的電阻值與定值電阻的電阻值相等。由于自感現(xiàn)象，當(dāng)開關(guān)S接通或斷開時，下列說法正確的是（）A.S接通時，燈泡LA先亮，LB后亮B.S接通時，IA=IBC.S斷開時，LB立即滅，LA先閃亮一下再滅D.S斷開時，IA=IB〖答案〗C〖解析〗A．關(guān)接通時，LA、LB燈是串聯(lián)的關(guān)系，所以兩燈同時變亮，A錯誤；B．開關(guān)接通瞬間，電路中迅速建立了電場，立即產(chǎn)生電流，但線圈中產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流的增加，故開始時通過燈泡LA的電流較大，B錯誤；C．開關(guān)斷開瞬間，電路中電流要立即減小到零，但線圈中由于自感現(xiàn)象線圈中電流要逐漸減小與燈泡LA構(gòu)成閉合回路放電，LA燈中的電流瞬間變?yōu)殡姼兄械拇箅娏魍ㄟ^，故LA燈先閃亮一下再逐漸變暗，而LB燈立即熄滅，C正確；D．開關(guān)斷開瞬間，電路中電流要減小到零，但線圈中會產(chǎn)生很強的自感電動勢，與燈泡LA構(gòu)成閉合回路放電，而LB中電流立即為零，故，D錯誤。6.如圖所示，光滑絕緣水平面上存在方向豎直向下的有界（邊界豎直）勻強磁場，一直徑與磁場區(qū)域?qū)挾认嗤拈]合金屬圓形線圈在平行于水平面的拉力作用下，在水平面上沿虛線方向勻速通過磁場。下列說法正確的是（）A.線圈進(jìn)磁場的過程中，線圈中的感應(yīng)電流沿順時針方向B.該拉力的方向與線圈運動速度的方向相同C.該拉力的方向水平向右D.該拉力為恒力〖答案〗C〖解析〗A．線圈進(jìn)入磁場的過程中，垂直于紙面向里的磁通量變大，根據(jù)楞次定律可知線圈中的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場應(yīng)垂直于紙面向外，根據(jù)安培定則可知線圈中的電流為逆時針方向，故A錯誤；BC．線圈切割磁感線的有效長度示意圖如圖所示結(jié)合楞次定律阻礙相對運動的推論，再根據(jù)左手定則可知安培力始終水平向左，則該拉力的方向水平向右，與線圈運動速度的方向不相同，故B錯誤，C正確；D．由于切割磁感線的有效長度是變化的，所以線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是變化的，感應(yīng)電流是變化的，線圈受到的安培力大小是變化的，所以拉力大小是變化的，故D錯誤。故選C。7.如圖甲所示，一個單擺做小角度擺動，從某次擺球由左向右通過平衡位置時開始計時，相對平衡位置的位移x隨時間t變化的圖像如圖乙所示。不計空氣阻力，g取。對于這個單擺的振動過程，下列說法中正確的是（）A.單擺的位移x隨時間t變化的關(guān)系式為x=8sinπt（cm）B.單擺的擺長約為2.0mC.從t=2.5s到t=3.0s的過程中，擺球的重力勢能逐漸增大D.從t=2.0s到t=2.5s的過程中，擺球所受回復(fù)力逐漸減小〖答案〗A〖解析〗A．根據(jù)圖乙可知，單擺位移x隨時間t變化的關(guān)系式為故A正確；B．根據(jù)周期公式解得單擺的擺長為故B錯誤；C．根據(jù)圖乙可知，從到的過程中，單擺從振幅位置運動到平衡位置，則擺球的重力勢能逐漸減小，故C錯誤；D．根據(jù)圖乙可知，從到的過程中，單擺從平衡位置運動到振幅位置，位移逐漸增大，由于可知擺球所受回復(fù)力逐漸增大，故D錯誤。故選A。8.以下說法中正確的是（）A.圖甲是一束復(fù)色光進(jìn)入水珠后傳播的示意圖，其中a束光在水珠中傳播的速度一定大于b束光在水珠中傳播的速度B.圖乙是一束單色光進(jìn)入平行玻璃磚后傳播的示意圖，當(dāng)入射角i逐漸增大到某一值后不會再有光線從bb′面射出C.圖丙是雙縫干涉示意圖，若只減小屏到擋板間距離L，兩相鄰亮條紋間距離Δx將減小D.圖丁是用干涉法檢測工件表面平整程度時得到的干涉圖樣，彎曲的干涉條紋說明被檢測的平面在此處是凸起的〖答案〗AC〖解析〗A．根據(jù)折射率和光的傳播速度之間的關(guān)系可知，折射率越大，傳播速度越小，從圖中可以看出，b光線在水珠中偏折得厲害，即b的折射率大于a的折射率，則a在水中的傳播速度大于b的傳播速度，故A正確；B．不論入射角如何增大，光線在bb′上的入射角總是小于全反射的臨界角，所以肯定有光線從bb′面射出，故B錯誤；C．根據(jù)，可知只減小屏到擋板間距離L，兩相鄰亮條紋間距離Δx將減小，故C正確；D．由于不知道被測樣表面的放置方向，所以不能判斷此處是凸起的，故D錯誤。故選AC。9.一興趣小組利用玩具小車進(jìn)行實驗。如圖所示，在質(zhì)量為M的小車中用細(xì)線掛一質(zhì)量為m0的小球。小車和小球以恒定的速度v沿光滑水平地面運動，與位于正對面的質(zhì)量為m的靜止物體發(fā)生碰撞，碰撞時間極短。在此碰撞過程中，可能發(fā)生的情況是（）A.小車、物體、小球的速度都發(fā)生變化，三者構(gòu)成的系統(tǒng)動量守恒，機械能守恒B.小車、物體、小球的速度都發(fā)生變化，三者構(gòu)成的系統(tǒng)動量守恒，機械能不守恒C.小球的速度不變，小車和物體構(gòu)成的系統(tǒng)動量守恒，機械能守恒D.小球的速度不變，小車和物體構(gòu)成的系統(tǒng)動量守恒，機械能不守恒〖答案〗CD〖解析〗在碰撞的過程中，由于碰撞的時間極短，小球由于慣性速度不變。小車和物體組成的系統(tǒng)動量守恒；系統(tǒng)的機械能可能守恒，也可能不守恒。故選CD。10.如圖所示為圓柱形區(qū)域的橫截面，在該區(qū)域加沿圓柱軸線方向的勻強磁場。帶電粒子（不計重力）第一次以速度沿截面直徑入射，粒子飛出磁場區(qū)域時，速度方向偏轉(zhuǎn)角；該帶電粒子第二次以速度從同一點沿同一方向入射，粒子飛出磁場區(qū)域時，速度方向偏轉(zhuǎn)角，則帶電粒子第一次和第二次在磁場中運動的（）A.半徑之比為 B.速度之比為C.時間之比為 D.時間之比為〖答案〗AC〖解析〗A．設(shè)磁場半徑為，當(dāng)?shù)谝淮我运俣妊亟孛嬷睆饺肷鋾r，根據(jù)幾何知識可得即當(dāng)?shù)诙我运俣妊亟孛嬷睆饺肷鋾r，根據(jù)幾何知識可得所以故A正確B．兩次情況下都是同一個帶電粒子在相等的磁感應(yīng)強度下運動的，所以根據(jù)公式可得故B錯誤；CD．因為周期與速度無關(guān)，所以運動時間比為故C正確，D錯誤。故選AC。二、非選擇題：本題共5小題，共60分。11.在今天的生活中傳感器的應(yīng)用越來越廣泛。小明想可不可以利用壓力傳感器和初中所學(xué)的物理知識來設(shè)計一個可以直接測量壓力大小的“壓力計”呢？他找到一個壓力傳感器，知道它的阻值R與受壓力大小F的對應(yīng)關(guān)系圖像如圖甲所示，當(dāng)0≤F≤200N時圖像為直線。下面他設(shè)計了“壓力計”電路圖如圖乙所示。已知電源電壓為12V，電流表的量程為50mA。（1）請根據(jù)電路圖完善圖丙的實物連接，要求閉合開關(guān)后滑動變阻器的滑片向右滑動時R1接入電路的阻值變大______。（2）閉合開關(guān)S，不施加壓力，調(diào)節(jié)滑動變阻器接入電路部分的阻值，從最大值逐漸減小，當(dāng)電流表讀數(shù)為40mA時電壓表讀數(shù)為4V，可知R0=______Ω。（3）閉合開關(guān)S，不施加壓力，繼續(xù)調(diào)節(jié)滑動變阻器R1，電流表指針指表盤正中間位置，將此位置標(biāo)記刻度為F=0。此時滑動變阻器接入電路部分的阻值為______Ω。（4）此后小明在保持滑動變阻器阻值不變的前提下，逐漸對傳感器施加壓力，并將對應(yīng)的壓力值標(biāo)記到電流表上，制成了一個簡易的“壓力計”。若此“壓力計”測得的F=160N時，電流表對應(yīng)的示數(shù)為______mA。〖答案〗（1）見〖解析〗（2）100（3）380（4）30〖解析〗（1）[1]由于閉合開關(guān)后滑動變阻器的滑片向右滑動時R1接入電路的阻值變大，所以滑動變阻器選擇左側(cè)下接線柱接入電路，實物連接如圖所示（2）[2]由題意知，電流表讀數(shù)為I0=40mA時，電壓表讀數(shù)為U0=4V，則（3）[3]由題意知，當(dāng)F=0時，電流表示數(shù)由歐姆定律可得R0的電壓為滑動變阻器兩端的電壓為滑動變阻器接入電路部分的電阻為（4）[4]由圖甲可知R與F的關(guān)系式為將時，和時，分別代入得，即與的關(guān)系式為將代入上式得此時電路中總電阻由歐姆定律得電路中電流表的示數(shù)12.在“驗證動量守恒定律”實驗中，實驗裝置示意圖如圖（a）所示。請完成下列題目：（1）本實驗必須滿足的條件是__________。A.斜槽軌道的斜面必須是光滑的B.斜槽軌道末端的切線是水平的C.球a每次都要從同一高度由靜止釋放D.碰撞的瞬間，球a與球b的球心連線與軌道末端的切線平行（2）本實驗必須測量的物理量有__________。A．斜槽軌道末端到水平地面的高度HB.球a、b質(zhì)量ma、mbC.球a、b的半徑rD.球a、b離開斜槽軌道末端后平拋飛行的時間tE.記錄紙上點O到A、B、C各點的距離F.球a的固定釋放點到斜槽軌道末端水平部分間的高度差h（3）按照本實驗方法，驗證動量守恒定律的關(guān)系式是______________________________。（4）為測定未放球b時球a落點的平均位置，把刻度尺的0刻度線跟記錄紙上的點O對齊，圖（b）給出了球a落點附近的情況。由圖可得距離應(yīng)為__________cm。（5）若再測得OA=2.68cm，OC=11.50cm，已知a、b兩球的質(zhì)量比為2：1，則系統(tǒng)碰撞后總動量與碰撞前總動量p的百分誤差__________%。（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）〖答案〗（1）CD（2）BE（3）（4）8.55（5）1.4〖解析〗（1）[1]AC．斜槽軌道的斜面不必是光滑的，只要球a每次都要從同一高度由靜止釋放即可，A錯誤，C正確；B．斜槽軌道末端的切錢是水平的，這樣球飛出后才是做平拋運動，B正確；D．碰撞的瞬間，球a與球b的球心連線與軌道末端的切線平行，這樣才是對心碰撞，且碰后速度才能沿水平方向，D正確。（2）[2]所要驗證的表達(dá)式為球飛出后均做平拋運動，由于下落高度相同，故時間t相同，由可知，球做平拋的初速度與水平位移成正比，故要驗證的表達(dá)式可改寫為即本實驗必須測量的物理量有球a、b的質(zhì)量ma、mb和記錄紙上點O到A、B、C各點的距離，BE正確。（3）[3]按照本實驗方法，驗證動量守恒定律的關(guān)系式是（4）[4]用盡量小的圓把各落點位置圈起來，圓心就表示落點的平均位置，刻度尺的0刻度到圓心的距離即為球a的水平位移，OB=8.55cm。（5）[5]由題意可知代入數(shù)據(jù)可得13.兩列簡諧橫波分別沿x軸正方向和負(fù)方向傳播，兩波源分別位于x=-0.2m和x=1.2m處，兩列波的波速均為0.4m/s，波源的振幅均為2cm。t=1s時刻兩列波的圖像如圖所示，此刻平衡位置在x=0.2m和x=0.8m的P、Q兩質(zhì)點剛開始振動。質(zhì)點M的平衡位置處于x=0.5m處。（1）求兩列波相遇的時刻；（2）求0~2.75s內(nèi)質(zhì)點M運動的路程?！即鸢浮剑?）（2）〖解析〗（1）由題意可知，兩列波傳播速度相同，由圖可知，兩列波會在點相遇,即兩列波還需要傳播的距離為對應(yīng)時刻（2）根據(jù)圖像可知波長為，則波傳播的周期為內(nèi)，點還沒有開始振動，點總共振動的時間為1s，即為1T。兩波源與點的距離分別為可知波程差為零，由于兩列波振動步調(diào)相同，故點為振動加強點，振幅為，可知在剩余的內(nèi)，質(zhì)點運動的路程為14.如圖所示，MN、PQ為間距L=0.5m足夠長的平行導(dǎo)軌，NQMN。導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角=37，NQ間連接有一個R=4的電阻。有一勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強度為B0=1T。將一根質(zhì)量為m=0.05kg、軌道間有效電阻為r=1的金屬棒ab緊靠NQ放置在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌的電阻不計?，F(xiàn)由靜止釋放金屬棒，金屬棒沿導(dǎo)軌向下運動過程中始終與NQ平行。已知金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)=0.5，當(dāng)金屬棒滑行至cd處時已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定速度。試解答以下問題：（g=10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8）（1）請定性說明金屬棒在達(dá)到穩(wěn)定速度前的加速度和速度各如何變化？（2）當(dāng)金屬棒滑行至cd處時回路中的電流多