湖北省荆州市八县市2023-2024学年高二上学期期末考试物理试卷【含答案解析】

荆州八县市2023-2024学年度第一学期期末联考高二物理试题（测试时间∶75分钟卷面总分∶100分）注意事项∶1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。一、选择题∶本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第题只有一项符合题目要求，第题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。1.关于下列四种传感器的说法中正确的是（）甲∶装有酒精气体传感器的酒驾检测仪乙∶监测水中悬浮颗粒污染程度的监测器丙∶自动门上的传感器丁∶测量血压的压力传感器A.酒精乞体传感器主要由感应器、压力传感器、电阻、电容等组成的B.监测水中悬浮颗粒污染程度的监测器是利用热敏电阻和压力传感器制造而成的C.自动门上的传感器，能探测到较远距离的人体发出的微弱红光D.测量血压的压力传感器是把压力信号转化为光信号的一种装置【答案】A【解析】【详解】A．酒精气体传感器主要由感应器、压力传感器、电阻、电容等组成的，故A正确；B．监测水中悬浮颗粒污染程度的监测器是利用光敏电阻制造而成的，故B错误；C．自动门上的传感器是一种红外线传感器，能探测到较远距离的人体发出的微弱红外线，故C错误；D．测量血压的压力传感器是把压力信号转化为电信号的一种装置，故D错误。故选A。2.如图甲所示，塑料制成的光滑细圆环水平固定放置，环上套一个带正电的电荷量为的小球（视为质点）处于静止状态，磁感应强度大小为的匀强磁场方向竖直向上，环面的面积为；英国物理学家麦克斯韦认为，变化的磁场会在周围的空间激发出感生电场，如图乙所示，空间存在竖直向上均匀增加的匀强磁场，周围产生的环形电场线从上向下看沿顺时针，同一个圆周上的电场强度大小相等，下列说法正确的是（）A.对甲图，若磁场竖直向上均匀增加，则塑料圆环内部会产生感应电流B.对甲图，若磁场竖直向下均匀增加，从上向下看小球会沿顺时针方向转动C.乙图说明，任何磁场周围都会产生电场，与闭合电路是否存在无关D.对甲图，若磁场方向竖直向上均匀增加的变化率为，则小球运动一周，电场力做的功为【答案】D【解析】【详解】A．对甲图，若磁场竖直向上均匀增加，则在金属圆环上会产生感应电流，而塑料圆环不会产生感应电流，A项错误；B．对甲图，若磁场竖直向下均匀增加，对比乙图，塑料圆环上产生的环形电场线从上向下看沿逆时针，则带正电的小球受到沿逆时针方向的电场力，小球会沿逆时针方向转动，B项错误；C．乙图说明，变化磁场的周围会产生电场，与闭合电路是否存在无关，若磁场不变化，周围不会产生电场，C项错误；D．由法拉第电磁感应定律可得均匀变化的磁场产生的感应电动势为由电场力做功的定义可得小球转动一周，感生电场力对小球做的功为D项正确。故选D。3.用轻质弹簧连接的质量均为的两物体，静止放置在光滑的水平地面上，弹簧处于原长，的左端靠在坚直墙壁，现让突然获得一个水平向左的速度，规定水平向左为正方向，下列说法正确的是（）A.A未离开墙壁，从弹簧开始压缩到压缩量最大时，墙壁对的冲量为B.未离开墙壁，弹簧从压缩量最大到恢复到原长的过程中，系统的动量守恒C.从获得速度到刚要离开墙壁，弹簧对做的功为D.从B获得速度到A刚要离开墙壁，弹簧对B的冲量为【答案】D【解析】【详解】AD．A未离开墙壁，从弹簧开始压缩到压缩量最大时，系统动量的变化量为墙壁对的冲量就是系统所受合外力的冲量，由动量定理可得同理从获得速度到刚要离开墙壁，的速度由变成，动量的变化为弹爱对的冲量为故A错误，D正确；B．末离开墙壁，弹簧从压缩量最大到饭复到原长的过程中，墙壁对有向右的弹力，即系统受到向右的弹力，外力之和不等于0，系统的动量不守恒，故错误；C．从获得速度到刚要离开墙壁，的速度由变成，动能的变化量为0，由动能定理可得弹簧对做的功为，故C错误。故选D4.欧姆表的内部结构如图甲所示，先将两表笔短接，表头满偏，再将阻值为的电阻接在之间，发现指针正好指向灵敏电流计表盘的正中央；某个欧姆表的表盘，用来测量某个电阻时，指针的刻度如图乙所示，设指针向右的偏角为，下列说法正确的是（）A.乙图的读数为B.甲图欧姆表的内阻为C.是红表笔、是黑表笔D.对乙图，重新欧姆调零来测阻值更大的电阻时，指针向右的偏角一定小于【答案】C【解析】【详解】A．因为乙图没给欧姆表的倍率，所以读数可能是等，错误；B．对甲图，满偏时半偏时则B错误；C．对于欧姆表测量电阻时，电流由红表笔流进，黑表笔流出，则红表笔接内部电源的负极，黑表笔接正极，C正确；D．对乙图，若增大欧姆表的倍率，再来测量阻值更大的电阻，指针向右的偏角可能小于，也可能大于，还可能等于，D错误。故选C5.如图所示，平面内存在一边长为的正方形是正方形的中心，是的中点，甲、乙、丙三根长直导线分别固定在三点，并垂直纸面放置，现让甲通上向里的电流，乙、丙通上向外的电流，电流的大小均为，已知通有电流的长直导线在距其处产生的磁感应强度大小为（其中为常量），下列说法正确的是（）A.乙在点产生的磁感应强度大小为，方向沿着轴的负方向B.甲、丙在点产生的合磁感应强度为0C.三根导线在点的合磁感应强度大小为，方向沿着轴的负方向D.三根导线在点的合磁感应强度的方向沿着轴的负方向【答案】C【解析】【详解】A．乙在点产生的磁感应强度大小为由右手螺旋定则可知方向由指向c，A项错误；B．同理，甲在点产生的磁感应强度为方向由指向，丙在点产生的磁感应强度为方向也由指向，则甲、丙在点产生的合磁感应强度为B项错误；C．乙、丙分别在点产生的磁感应强度等大反向，则三根导线在点的合磁感应强度为甲在点产生的磁感应强度，方向沿着轴的负方向，则有C项正确；D．由矢量叠加原理可知乙、丙在点产生的合磁感强度沿着轴的正方向，大小为甲在点产生的磁感应强度沿着轴的负方向，大小为则三根导线在点的合磁感应强度的方向沿着轴的正方向，D项错误。故选C。6.如图所示，abcd为水平固定放置的“匚”型金属导轨，导轨的间距为l，导轨的左端接上阻值为的定值电阻，匀强磁场方向竖直向下，金属杆倾斜放置在导轨上，现让金属杆在外力的作用下以速度在导轨上匀速滑行，回路中的电流为，MN与导轨的夹角始终为，速度始终与垂直，导轨与金属杆足够长，滑行的过程中两者始终接触良好，导轨、金属杆以及导线的电阻均忽略不计，下列说法正确的是（）A.定值电阻的电流由指向B.匀强磁场的磁感应强度大小为C.金属杆切割磁感线的有效长度为D.一段时间内，回路中磁通量的变化量为【答案】B【解析】【详解】A．由右手定则可知，金属杆的电流方向由指向，则定值电阻的电流由指向c，故A错误；B．由法拉第电磁感应定律可得由闭合电路欧姆定律可得综合解得故B正确；C．金属杆切割磁感线的有效长度为，故C错误；D．一段时间内，回路的面积增加量为回路中磁通量的变化量为综合可得故D错误。故选B。7.如图所示为远距离输电系统的简化情景图，已知发电站输出的交流电压为，理想升压变压器副线圈的端电压为，高压输电线的阻值为，理想降压变压器原、副线圈的匝数之比为，假设工厂（负载）是阻值为的纯电阻，下列说法正确的是（）A.高压输电线的输送电压为B.高压输电线的输送电流为C.高压输电线的输电效率为D.若增大、减小，、、不变，则高压输电线的输电电流一定增大【答案】C【解析】【详解】A．高压输电线输送电压指的是高压输电线的前端电压，即高压输电线的输送电压为升压变压器副线图两端电压，故A错误；B．设降压变压器原线圈两端电压为，则高压输电线上损失的电压为由欧姆定律可得高压输电线的输送电流为故B错误；C．设降压变压器副线圈两端电压为，由欧姆定律可得工厂端的电流为对降压变压器，根据电流匝数与电压匝数的关系式有，根据上述有解得由能量守恒可得高压输电线的输电效率为解得故C正确；D．根据上述有可知当增大，减小，、、不变时，高压输电线的电流可能增大，可能减小，也可能不变，故D错误。故选C。8.如图所示，光滑的细直硬杆水平固定放置，磁感应强度大小为的匀强磁场垂直纸面向里，质量为、带电量为的带正电圆环（视为质点）套在硬杆上，在斜向右下方与水平方向成夹角的恒定拉力的作用下，从静止开始运动，重力加速度为，下列说法正确的是（）A.圆环的加速度先增大后减小B.经过一段时间，拉力冲量大小为，合力的冲量大于C.当硬杆对圆环的弹力为0时，圆环的速度为D.当杆对圆环的弹力向上且大小等于时，圆环的动量为【答案】CD【解析】【详解】A．把分别沿着水平方向和竖直方向分解，竖直方向的分力为圆环的合力为由牛顿第二定律可得圆环的加速度为所以圆环的加速度不变，做初速度为0的匀加速直线运动，A错误；B．经过一段时间，拉力的冲量大小为合力的冲量大小为B错误；C．当硬杆对圆环的弹力为0时，竖直方向由三力平衡可得综合解得C正确；D．同理，当杆对圆环的弹力向上且大小等于时，有圆环的动量为综合可得D正确。故选CD。9.如图所示的电路，电源的内阻为，定值电阻甲、乙的阻值均为，灯泡的内阻也为，电容器的电容为，当合上、断开，稳定后，电容器所带电量为，下列说法正确的是（）A.电源的电动势为B.当合上、断开，稳定后电源内阻的热功率为C.当均合上，稳定后甲的电流为D.当均合上，稳定后电容器所带电量为【答案】BC【解析】【详解】A．对电容器，由可得由闭合电路欧姆定律可得电源的电动势为A错误；B．当合上、断开，稳定后电源内阻的热功率为B正确；C．当、均合上，稳定后灯泡与乙并联的总电阻为由闭合电路欧姆定律可得甲的电流为综合计算可得C正确；D．当均合上，稳定后灯泡的电流为电容器的电压为带电量为D错误。故选BC。10.如图所示，上表面粗糙长度为、质量为的长木板放置在光滑的水平面上，现让质量也为的木块（视为质点）从长木板的左端以水平向右的速度滑上长木板，最终木块未脱离木板，两者达到共速，重力加速度为，下列说法正确的是（）A.两者在相对运动的过程中，木块动量的变化量与木板动量的变化量方向相反但大小不相等B.两者在相对运动的过程中，木块的位移是木板位移的2倍C.若木块刚好不从木板上脱离，则两者相对运动需要的时间为D.若，两者相对运动需要的时间为，则两者间的滑动摩擦力大小为【答案】CD【解析】【详解】A．木块与木板组成的系统水平方向动量守恒，总动量的变化量为0，则两者在相对运动的过程中，动量的变化量等大反向，项错误；B．由动量守恒定律可得mv0=2mv共两者在相对运动动的过程中，木块、木板的位移分别为比较可得B项错误；C.若木块刚好不从木板上脱离，则有解得C项正确；D．对木板由动量定理可得结合，综合解得D项正确。故选CD。二、非选择题∶本题共5题，共60分。11.实验小组利用如图甲所示的电路来测量电源的电动势和内阻，甲图的定值电阻与电流表的内阻均为，电阻箱的调节范围足够大，为开关，如图乙是所提供的实验器材，回答下列问题∶（1）按照图甲所示的实验原理线路图在乙图接好电路______；（2）开关闭合前电阻箱接入的阻值要______（选填“最大”或“最小”），闭合开关，多次调节电阻箱，记录阻值和电流表的相应读数，写出图线的表达式______；（3）若图线的斜率为，纵截距为，则E=______，r=______【答案】①.②.最大③.④.⑤.【解析】【详解】（1）[1]完整的电路连线图如下；（2）[2]为了保护电路的安全，开关S闭合前电阻箱接入的阻值要最大；[3]闭合开关，多次调节电阻箱，记录阻值和电流表的相应读数，由闭合电路欧姆定律可得变形可得（3）[4][5]若图线的斜卒为，纵截距为，则有综合解得12.用如图1所示的“碰撞实验器”可验证甲、乙两个小球（半径相同）在轨道水平部分碰撞前后的动量守恒定律。图1中点是小球在抛出点时球心在竖直挡板上的垂直投影。实验时，先让质量为的甲球多次从斜轨上的A点由静止释放，找到其在竖直挡板上落点的平均位置，测量平抛的高度。然后，把质量为的乙球静置于水平轨道末端的点，再将甲球从斜轨上的A点由静止释放，与乙球碰撞，如此重复多次，为两球碰后在竖直挡板上的平均落点，回答下列问题:（1）下列说法正确的是______（选填字母）；A.两球的质量必须满足B.两小球的半径不需要相等C.本实验需要测量点与竖直挡板之间的距离D.是甲球碰后在竖直挡板上的平均落点（2）若两球在碰撞的过程中动量守恒，其表达式可表示为______（用、来表示），若两球发生弹性碰撞，其表达式可表示为______（用、来表示）；（3）若实验中得出的落点情况如图2所示，假设碰撞过程中动量守恒，则入射小球A的质量与被碰小球的质量之比为______。【答案】①.D②.③.④.【解析】【详解】（1）[1]A．为了保证碰撞时甲球不反弹，两球的质量必须满足，A错误；B．为了保证两小球发生对心正碰，两小球的半径需相等，B错误；C．由于两小球做平抛运动的水平位移相等，在验证动量守恒时可消除水平位移，所以本实验不需要测量点与竖直挡板之间的距离，C错误；D．两小球碰撞后，甲球的速度小于乙球的速度，当水平位移相等时，甲球的运动时间大于乙球的运动时间，则甲球平抛运动的高度大于乙球平抛运动的高度，故点是甲球在竖直挡板上的落点，D正确；故选D。（2）[2][3]甲球碰前的速度为碰后甲、乙球的速度分别为由平抛运动的规律可得若两球在碰撞的过程中动量守恒，则有综合整理可得若两球发生弹性碰撞，则有综合可得综合整理可得（3）[4]若A、B在碰撞过程中动量守恒，则有由乙图可知综合可得13.如图甲所示，间距为、足够长的两条平行光滑金属导轨与水平面成夹角固定放置，导轨的下端接定值电阻，上端接电阻箱，其阻值的调节范围足够大，磁感应强度大小为的匀强磁场垂直导轨所在的平面斜向下。质量为的导体棒垂直导轨，由静止开始向下滑行，经过一段时间达到稳定的速度，改变电阻箱的接入阻值，重新让导体棒由静止开始向下滑行，测出导体棒的稳定的速度，做出的关系图像如图乙所示。已知图乙纵截距为，导体棒以及导线、导轨的电阻均忽略不计，当地的重力加速度为。（1）若定值电阻与电阻箱的接入阻值均为，导体棒的速度为，则总的电功率为多少？（2）求定值电阻的阻值为多少？【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）定值电阻与电阻箱是并联关系，若定值电阻与电阻箱的接入阻值均为。则导体棒的速度为，由法拉第电磁感应定律可得总的电功率为综合可得（2）设定值电阻的阻值为，则当导体棒稳定运行时，所产生的电动势为导体棒的电流为，导棒受的安培力为综合可得对导体棒进行受力分析，把重力分别沿着导轨和垂直导轨正交分解，沿着导轨由二力平衡可得综合可得变形可得结合图乙可得解得14.如图所示，质量为的长方形物块放置在光滑的水平地面上，两竖直挡板（侧面光滑）夹在物块的两侧并固定在地面上，现把足够长的轻质硬杆坚直固定在物块上，一根长为的轻质细线（不可伸长）一端固定在杆的上端点，另一端与小球（视为质点）相连，把小球拿到点等高处，细线刚好拉直，松开小球的同时，让一颗与小球质量相等的子弹以竖直向下的速度立即打入小球，两者立即组成整体，然后做完整的圆周运动，当整体到达最高点时，物块刚好要离地，且此时子弹与小球整体的加速度大小为，小球在运动的过程中始终与杆不发生碰撞，子弹与小球在碰撞过程内力远大于外力，重力加速度为，忽略空气的阻力。（1）求子弹的质量以及子弹与小球碰撞刚结束时共同速度的大小；（2）求子弹与小球的碰撞生热以及在碰撞过程中小球对子弹做的功；（3）若子弹与小球组成的整体在运动一周到达点等高点的同时，立即撤出两侧挡板，则当子弹与小球再次到达最低点时物块的速度大小为多少（物块一直在光滑的水平面上运动）？【答案】（1），；（2），；（3）【解析】【详解】（1）设子弹质量为，则小球的质量也为，子弹与小球组成的整体在最高点由牛顿第二定律可得物块刚好要离地时，由二力平衡可得综合解得设子弹与小球碰撞刚结束时的共同速度大小为，整体在最高度点时的速度大小为，由向心加速度的定义可得由机械能守恒定律可得综合解得（2）子弹与小球发生完全非弹性碰撞，设碰撞前子弹的速度为，则有碰撞生热为小球对子弹做的功为综合可得（3）若小球与子弹组成的整体在运动一周到达点的等高点时，立即撤出两侧挡板，当整体再次到达最低点时，设整体与物块的速度大小分别为，由机械能守佰定律可得三个物体组成的系统在水平方向动量守恒且为0，则有综合解得15.如图所示的平面直角坐标系，在第象限存在与轴相切于坐标原点半径为的圆形边界（圆心