浙江省钱塘联盟2023-2024学年高二下学期4月期中物理试题

绝密★考试结束前2023学年第二学期钱塘联盟期中联考高二年级物理学科试题考生须知：1.本卷共8页满分100分，考试时间90分钟。2.答题前，在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号并填涂相应数字。3.所有答案必须写在答题纸上，写在试卷上无效。4.考试结束后，只需上交答题纸。选择题部分一、选择题Ⅰ（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）1.2023年的诺贝尔物理学奖授予“采用实验方法产生阿秒脉冲光的技术”，阿秒脉冲光是一种非常短的光脉冲，其持续时间在阿秒的量级，即，则（）A.阿秒是导出单位B.阿秒是国际单位制的基本单位C.阿秒对应的物理量是国际单位制的基本量D.阿秒对应的物理量是矢量【答案】C【解析】【详解】ABC．国际单位制中的基本物理量为长度、质量、时间、温度、电流、物质的量、发光强度，基本物理量的单位为基本单位，即米、千克、秒、开尔文、安培、摩尔、坎德拉；“阿秒”是一个单位，对应的物理量是时间，应为国际单位制的基本量，故C正确，AB错误；D．阿秒对应的物理量是时间只有大小为标量，故D错误。故选C。2.杭州亚运会中，朱亚明夺得男子三级跳远金牌，下面对朱亚明跳远过程物理分析正确的是（）A.朱亚明可以看作质点B.最后一次起跳至落到沙坑过程中动量先增大后减小C.最后一次起跳至落到沙坑过程中重力势能先增大后减小D.落到沙坑后沙坑作用力的冲量小于重力的冲量【答案】C【解析】【详解】A．跳远过程的动作要细致分析，故人不可视为质点，故A错误；B．跳出时的速度是最大的，之后过程中受到重力和空气阻力作用，动量会减小，在最高点时动量最小，下落过程动量会增大，故动量先减小后增大，故B错误；C．由于跳出后先上升后下降，故重力势能先增大后减小，故C正确；D．人脚落入沙坑之后做减速运动，故沙坑对人作用力的冲量大于重力的冲量，故D错误。故选C。3.“围炉煮茶”在这个冬日里火爆全网。如图，它由三根完全相同的轻杆通过铰链组合在一起，吊炉通过细铁链静止悬挂在三脚架正中央，三脚架正中央离地面高度为h，吊炉和细铁链的总质量为m，支架与铰链间的摩擦忽略不计。下列说法正确的是（）A.每根轻杆受到地面的支持力大小为B.铁链对吊炉的拉力与吊炉对铁链的拉力是一对平衡力C.吊炉对铁链的拉力就是重力D.增大h时，每根轻杆对地面的压力减小【答案】A【解析】【详解】A．将整个装置视为整体，对整体进行受力分析，由于支架完全相同且均匀分布，故桌面对每根支架的支持力大小相等，根据平衡条件得解得故A正确；B．铁链对吊炉的拉力和吊炉对铁链的拉力是一对相互作用力，大小相等、方向相反，故B错误；C．吊炉对铁链的拉力属于弹力，而吊炉所受重力为地球对吊炉的吸引力，二者不同，故C错误；D．减小h时，桌面对每根支架的支持力大小不变，根据牛顿第三定律可知每根轻杆对桌面的压力不变，故D错误。故选A。4.如图所示，处于同一平面内的两根长直导线中通有方向相反的电流，大小分别为I1、I2，这两根导线把它们所在的平面分成a、b、c三个区域，磁感强度为零的区域（）A.当时，可能出现在b区 B.当时，一定出现在a区C.当时，不可能出现在c区 D.可能同时出现在a、c区【答案】B【解析】【详解】根据安培定则得知，电流I1在a区域产生的磁场方向垂直纸面向外，在b、c区域产生的磁场方向垂直纸面向里；电流I2在a、b区域产生的磁场方向垂直纸面向里，在c区域产生的磁场方向垂直纸面向外，所以在a、c两区域磁场方向相反，若磁感应强度大小再相等，则可能出现磁感应强度为零的区域，由于电流产生的磁场的离电流越近磁场越强，所以合磁感应强度为0处离比较小的电流比较近，即在小电流的一侧，所以不可能同时出现在a、c区。故选B。5.如图是高速列车上使用电磁制动装置示意图。与传统的制动方式相比，电磁制动是一种非接触的制动方式，避免了因摩擦产生的磨损。电磁制动的原理是当金属圆盘D在磁场中运动时，会产生涡流，使圆盘受到阻碍运动的制动力。下列说法正确的是（）A.制动过程中，圆盘不会产生热量B.制动力的大小与圆盘运动的速度无关C.换用更强的磁场，制动效果更好D.如果改变磁场的方向，可以使圆盘获得促进它运动的动力【答案】C【解析】【详解】A．电磁制动的原理是当金属圆盘D在磁场中运动时，会产生涡流，电流流过电阻时会产生热量，故A错误；B．圆盘运动的速度越大，磁通量变化越快，产生的感应电流越强，制动器对转盘的制动力越大，故制动力的大小与导体运动的速度有关，故B错误；C．换用更强的磁场，圆盘受到的安培阻力更大，则制动效果更好，故C正确；D．如果改变磁场的方向，产生的涡流方向也相反，根据安培力的公式，电流和所处的磁场方向同时反向，安培力方向不变，故圆盘还是受到阻碍运动的制动力，故D错误。故选C。6.下列说法正确的是（）A.图甲光导纤维利用光的全反射现象传递信息时内芯的折射率比外套的大B.图乙检验工件平整度操作中，通过干涉条纹可推断出P为凹处、Q为凸处C.图丙表示声源靠近观察者时，观察者接收到的声音频率减小D.图丁为光照射到小孔上，在小孔背后得到的衍射图样【答案】A【解析】【详解】A．图甲因光导纤维是依据全反射原理工作的，可知内芯的折射率大于外套的折射率，A正确；B．图乙检验工件平整度的操作中，明条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，P处检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，通过干涉条纹可推断出P为凸处、Q为凹处，B错误；C．图丙表示声源靠近观察者时，根据多普勒效应可知观察者接收到的声音频率增大，C错误；D．光照射到小孔上衍射图样，中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，当单色光照射在直径恰当的小圆板或圆珠时，会在之后的光屏上出现环状的互为同心圆的衍射条纹，并且在所有同心圆的圆心处会出现一个极小的亮斑，这个亮斑就被称为泊松亮斑。D错误；故选A。7.一列简谐横波沿轴正方向传播，图1是波传播到的M点时的波形图，图2是质点N（）从此时刻开始计时的振动图像，Q是位于处的质点。下列说法正确的是（）A.这列波的传播速度是B.时质点Q首次到达波峰位置C.P点的振动方程为D.该简谐横波的起振方向为y轴正方向【答案】B【解析】【详解】A．由波动图像知这列波的波长为，由振动图像知周期，则传播速度为代入得A错误；B．根据波形平移法，处的波形传递M点的距离为则Q点第一次到达波峰用时为代入得B正确；C．由题图知，则当时，，P点沿y轴负方向振动，则其振动方程为C错误；D．因M点在时刻沿y轴负向振动，可知波传到任意一点，该点的起振方向和波源的起振方向相同，D错误；故选B。8.如图所示的虚线区域内存在匀强电场和匀强磁场，取坐标如图。一带正电粒子沿x轴正方向进入此区域，在穿过此区域的过程中运动方向始终不发生偏转。不计重力的影响，电场强度E和磁感应强度B的方向可能是（）A.E和B都沿x轴方向 B.E沿y轴正方向，B沿z轴负方向C.E沿z轴正方向，B沿y轴正方向 D.E和B都沿z轴方向【答案】A【解析】【详解】A．若E和B都沿x轴方向，则磁场对粒子作用力为零，电场力与粒子运动方向相同，粒子运动方向不会发生偏转，故A正确；B．若E沿y轴正方向，B沿z轴负方向，则电场力沿y轴正方向，洛伦兹力沿y轴正方向，电场力与洛伦兹力同方向，且不与速度方向共线，粒子将偏转，故B错误；C．若E沿z轴正方向，B沿y轴正方向，则电场力沿z轴正方向，洛伦兹力沿z轴正方向，粒子将做曲线运动，速度方向偏转，故C错误；D．若E和B都沿z轴方向，电场力沿z轴方向，洛伦兹力沿y轴方向，两力不平衡且合力方向与速度不共线，粒子将做曲线运动，故D错误。故选A。9.如图所示，在光滑的水平面上，静止小车上固定有光滑的四分之一圆弧轨道，半径为R。整个小车（含轨道）的质量为2m。现有质量为m的小球，从轨道上端静止释放，然后从轨道左端滑离小车。关于这个过程，下列说法正确的是（）A.小球滑离小车时，小球速度为B.小球在滑离小车过程中，小车对小球的支持力不做功C.小球在滑离小车过程中，小球的机械能守恒D.小球滑离小车时，小车速度为【答案】D【解析】【详解】AD．依题意，小车和小球组成的系统水平方向不受外力，则系统水平方向动量守恒，则联立解得，故A错误，D正确；BC．小球在滑离小车过程中，小球对小车的压力做正功，而小车对小球的支持力做负功，所以小球的机械能不守恒，故BC错误。故选D。10.英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示，一个半径为R的绝缘粗糙细圆环水平放置，环内存在半径为r的匀强磁场区域，磁场方向竖直向上，环上套一电荷量为+q，质量为m的绝缘小球。已知小球与圆环间的动摩擦因数为µ，磁感应强度B随时间变化规律为，小球在环上恰好做匀速圆周运动，若小球在环上运动一周，则摩擦力对小球所做功的大小是（）A.0 B. C. D.【答案】C【解析】【详解】变化磁场在圆环所在位置产生的感应电动势为若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小为由于小球在环上恰好做匀速圆周运动，则故选C。11.一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为；若该电阻接到正弦交流电经半波整流得到的直流电源上，在一个周期内产生的热量为，该电阻上电压的峰值均为，周期均为，如图所示。则等于（）A. B. C. D.【答案】C【解析】【详解】由图可知，方形交流电源的有效值为，故其一个周期产生的热量为在周期内正弦式半波交流电源有效值为，根据有效值的定义有，正弦式半波交流电源的有效值为代入得正弦式交流电一个周期内产生的热量为故可知故选C。12.某同学利用电压传感器来研究电感线圈工作时的特点。图甲中三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响。在闭合开关S的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关。图乙是由传感器得到的电压u随时间t变化的图像。不计电源内阻及电感线圈L的电阻。下列说法正确的是（）A.开关S闭合瞬间，灯D2和D3同时亮B.开关S闭合瞬间至断开前，流经灯D1的电流保持不变C.开关S断开瞬间，灯D2闪亮一下再熄灭D.根据题中信息，可以推算出图乙中u1与u2的比值【答案】D【解析】【详解】AB．开关S闭合瞬间，由于电感线圈的阻碍作用，灯D3逐渐变亮，通过灯D3的电流缓慢增加，待稳定后，流经灯D2和D3的电流相等；故从开关S闭合瞬间至断开前，流经灯D1的电流也是逐渐增加，故AB错误；C．开关S断开瞬间，由于电感线圈阻碍电流减小的作用，由电感线圈继续为灯D2和D3提供电流，又因为电路稳定的时候，流经灯D2和D3的电流相等，所以灯D2逐渐熄灭，不会闪亮一下，故C错误；D．开关S闭合瞬间，灯D2和D1串联，电压传感器所测电压为D2两端电压，由欧姆定律可得电路稳定后，流过D3的电流为开关S断开瞬间，电感线圈能够为D2和D3提供与之前等大电流，故其两端电压为故可以推算出图乙中u1与u2的比值为故D正确。故选D。13.如图所示，有一块透明长方体介质，高度为，上下两个面为边长为的正方形，底面中心有一单色点光源，可向各个方向发出光线，该介质对光的折射率为（不考虑二次反射），则介质的上表面与四周被光照亮区域的面积为（）A. B. C. D.【答案】C【解析】【详解】根据解得介质的上表面，当假设水面足够大，当入射角为临界角时，在上表面能折射出光线的最大半径为r，光路图如图所示则由几何关系解得所以上表面被光照亮区域为圆形，面积为同理，在介质的侧表面则由几何关系解得所以在每个侧表面被光照亮区域为半圆形，总面积为所以，介质的上表面与四周被光照亮区域的面积为故选C。二、选择题Ⅱ（本题共2小题，每小题3分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的，全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）14.降噪耳机越来越受到年轻人的喜爱。某型号降噪耳机工作原理如图所示，降噪过程包括如下几个环节：首先，由安置于耳机内的微型麦克风采集耳朵能听到的环境中的中、低噪声（比如100Hz~1000Hz）；接下来，将噪声信号传至降噪电路，降噪电路对环境噪声进行实时分析、运算等处理工作；在降噪电路处理完成后，通过扬声器向外发出与噪声相位相反、振幅相同的声波来抵消噪声；最后，我们的耳朵就会感觉到噪声减弱甚至消失了，对于该降噪耳机的下述说法中，正确的有（）A.抵消声波和环境噪声在空气中传播的速度不一定相等B.该耳机正常使用时，降噪电路发出的声波与周围环境的噪声能够完全抵消C.该耳机正常使用时，抵消声波和环境噪声频率保持一致，降噪效果更好D.如果降噪电路处理信息的速度大幅度变慢，则耳机使用者可能会听到更强的噪声【答案】CD【解析】【详解】A．声波是靠介质传播，同一介质中传播速度相等，故A错误；B．因周围环境产生的噪声频率在100Hz～1000Hz范围之内，而降噪电路只能发出某一种与噪声相位相反、振幅相同的声波来抵消噪声，所以降噪电路发出的声波与周围环境的噪声不能够完全抵消，故B错误；C．频率相同的波才能发生干涉，即声波的叠加，相位相反则可以相互抵消，故C正确；D．如果降噪电路处理信息的速度大幅度变慢，则在降噪电路处理完成后，通过扬声器可能会向外发出与噪声相位相同、振幅相同的声波来加强噪声，则耳机使用者可能会听到更强的噪声，故D正确。故选CD。15.利用霍尔元件可以进行微小位移的测量。如图甲所示，将固定有霍尔元件的物体置于两块磁性强弱相同、同极相对放置的磁体缝隙中，建立如图乙所示的空间坐标系。保持沿x方向通过霍尔元件的电流I不变，当物体沿z轴方向移动时，由于不同位置处磁感应强度B不同，霍尔元件将在y轴方向的上、下表面间产生不同的霍尔电压UH．当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度B为0，UH为0，将该点作为位移的零点。已知在小范围内，磁感应强度B的大小和坐标z成正比，这样就可以把电压表改装成测量物体微小位移的仪表。下列说法中正确的是（）A.该仪表只能测量位移的大小，无法确定位移的方向B.该仪表的刻度线是均匀的C.若霍尔元件中导电的载流子为电子，则当时，下表面电势高D.电流I越大，霍尔电压UH越大【答案】BD【解析】【详解】A．若霍尔元件是空穴导电，若上表面电势高，则空穴在上表面聚集，根据左手定则可知磁感应强度方向沿z轴负方向，说明霍尔元件靠近右侧的磁铁，位移方向向右，反之则位移向左，则该仪表可确定位移的方向，故A错误；B．设霍尔元件在y方向的长度为d，空穴定向移动的速率为v，则根据平衡条件有B=kz解得则UH与z成正比关系，可知该仪表的刻度线是均匀的，选项B正确；C．若霍尔元件中导电的载流子为电子，则当Δz<0时，磁场方向向右，则由左手定则可知，电子偏向下表面，即下表面电势低，选项C错误；D．根据电流的决定式可知当n、e、S三者确定时，I越大，v越大，霍尔电压UH越高，故D正确。故选BD。非选择题部分三、非选择题（本题共5小题，共55分）16.某同学为了验证对心碰撞过程中的动量守恒，设计了如下实验：用纸板搭建如图所示的滑道，使硬币可以平滑地从斜面滑到水平面上。选择相同材质且表面粗糙程度相同的一元硬币和一角硬币进行实验。甲硬币（一元）和乙硬币（一角）的质量分别为m1和m2且m1>m2，将甲硬币放在斜面的某一位置，标记此位置为B。如图（a）所示，甲由静止释放滑下，当甲停在水平面上某一位置处，测量O点到甲停止位置的距离OP，记为s0。如图（b）所示，将乙硬币放置在O点位置，左侧与O点重合，并将甲硬币在B点由静止释放。当两枚硬币发生碰撞后，分别测量O点到甲乙停止位置的滑行距离OM和ON，记为s1、s2。（1）若甲乙硬币碰撞前后系统动量守恒，则应满足的表达式为___________。（用s0、s1、s2、m1和m2表示）（2）关于该实验需要满足的条件是（）A.OA段必须保持水平B.倾斜段纸板与水平段纸板必须由同一种材料制成C.甲硬币必须从斜面同一位置释放【答案】（1）（2）C【解析】【小问1详解】设硬币与纸板间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，甲从O点到P点，根据动能定理可得解得碰撞前甲到O点时速度的大小为同理可得碰撞后甲的速度和乙的速度分别为若动量守恒，则整理可得【小问2详解】A．若OA段略微倾斜θ角，则两硬币的加速度均变为由以上分析可知，没有产生影响，故A错误；BC．由以上分析可知，本实验中必须保证两硬币与水平面间的动摩擦因数相同，即µ相同，但不一定要与倾斜段的摩擦因数相同，同时甲硬币两次在斜面上应由同一位置静止释放，故B错误，C正确。故选C。17.用图示装置完成“探究单摆周期与摆长的关系”：（1）用螺旋测微器测量摆球的直径，结果如图甲所示，可读出摆球的直径为___________mm，用米尺测得绳长为L。（2）实验时，摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动的最低点的左、右两侧分别放置激光光源与光敏电阻，如图乙所示，光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t的变化图线如图丙所示，重力加速度g的表达式为___________（用题目及图中的字母表示）【答案】（1）7.879##7.880##7.881（2）【解析】【小问1详解】根据螺旋测微器读法可得小球的直径【小问2详解】一个周期内小球两次经过最低点，使光敏电阻的阻值发生变化，由题图丙可得，周期为根据单摆的周期公式可得18.在“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”的实验中：（1）下列仪器中不需要的是___________。（填写字母）A.干电池 B.低压交流电源C.多用表 D.电压表（2）若某次实验中用匝数匝、匝的变压器，测得的电压的电压，据此可知___________（填“”或“”）是原线圈匝数。（3）造成（2）中的误差的原因可能为___________。（填字母代号）A.原线圈输入电压发生变化 B.原线圈上的电流发热C.变压器铁芯漏磁 D.变压器铁芯发热（4）为了减小能量传递过程中的损失，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。作为横档的铁芯Q的硅钢片应按照下列哪种方法设计___________。A. B.C. D.【答案】（1）AD（2）（3）BCD（4）B【解析】【小问1详解】“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验，需要器材是学生电源，提供低压交流电，同时还需要交流电压表来测量电压及可拆变压器和导线，结合题目给定的器材，图A是干电池，B学生电源，提供低压交流电，C是多用电表，用来测交流电流和电压，D电压表，只能测量直流电压，结合器材需求可知，仪器中不需要的是AD。故选AD。【小问2详解】若某次实验中用匝数匝、匝的变压器，测得的电压的电压，匝数之比近似等于电压之比，则有结合变压器不是理想的，存在有漏磁、线圈电阻大、铁芯发热、导线发热等电能损耗，即副线圈电压小于原线圈电压的一半，则一定是原线圈，为副线圈。【小问3详解】A．原线圈输入电压发生变化，不会影响电压比和匝数比，A错误；B．原副线圈上通过的电流发热，都会使变压器输出功率发生变化，从而导致电压比与匝数比有差别，B正确；C．变压器铁芯漏磁，从而导致电压比与匝数比有差别，C正确；D．铁芯在交变磁场作用下发热，会使变压器输出功率发生变化，从而导致电压比与匝数比有差别，D正确。故选BCD。【小问4详解】根据楞次定律和安培定则，产生的涡旋电流的方向与左侧面平行，为了减小涡旋电流在铁芯中产生的热量，相互绝缘的硅钢片应平行于前表面（后表面），B正确。故选B。19.2024年3月20日8时31分，探月工程四期鹊桥二号中继星由长征八号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射升空，3月25日顺利进入环月轨道。若某次发射过程中，火箭及其卫星总质量为200吨，总长为50m，发射塔高115.2m，点火后经6.4s火箭离开发射塔。假设火箭离开发射塔的过程中做匀加速运动，忽略空气阻力和运载火箭质量的变化，取重力加速度大小。求：（1）火箭离开发射塔瞬间的速度大小；（2）火箭起飞时推动力大小；（3）若火箭刚离开发射塔瞬间，某个发射用到的部件完成使命要从火箭尾部自然脱落（脱落后只考虑重力作用），求该零件脱落后经多长时间落地。【答案】（1）36m/s；（2）；（3）9.6s【解析】【详解】（1）设发射塔高为h，根据平均速度公式可得代入数据解得（2）上升时的加速度为根据牛顿第二定律得解得（3）零件脱离后做竖直上抛运动，则解得20.如图为某弹球游戏的装置简化图，为光滑半圆轨道，半径分别为，在处有一弹射装置将质量为的小球弹出（无能量损失），小球沿圆弧轨道到达点与质量为的物块发生弹性碰撞，碰后物块进入置于光滑水平地面的小车，小车质量为，长度，物块与小车间的动摩擦因数，不考虑碰撞后小球再次与小车发生碰撞，取。（1）要使小球不脱离圆弧轨道，则弹簧弹性势能最小为多少？（2）若弹簧弹性势能为，则小球与物块碰撞后，物块的速度为多少？（3）要使物块不从小车上滑落，则弹簧弹性势能最大值为多少？【答案】（1）1.05J；（2）；（3）31.8J【解析】【详解】（1）要使小球不脱离圆弧轨道，则小球到达最高点时满足弹簧弹性势能最小为解得（2）若弹簧弹性势能为4J，则小球到达C点时解得小球与物块碰撞后，由动量守恒定律和能量守恒定律有解得（3）要使物块不从小车上滑落，则碰前小球的最大速度为v0，则碰撞过程对物块和小车系统由动量守恒和能量关系小球从弹出到将要与物块相碰由能量关系联立解得弹簧弹性势能最大值为21.如图所示，倾角为、间距均为的倾斜金属导轨、与水平金属导轨、在、两点用绝缘材料平滑连接，倾斜轨道与水平轨道均足够长。在平面内存在垂直于导轨平面向上、磁感应强度为的匀强磁场，在平面存在竖直向上、磁感应强度为的匀强磁场。在、间连接一电容为的电容器和一个自感系数为的电感线圈，在间接一小灯泡。开始时，断开开关，闭合开关，一质量为、长为的金属棒在倾斜导轨上从距水平地面高为的位置由静止释放，不计导轨和金属棒的电阻及一切摩擦，已知重力加速度为，电容器的耐压值足够高。求（1）金属棒到达倾斜导轨最底端时的速度大小（2）金属棒进入区域后，通过小灯泡的总电荷量为多少？（3）若断开开关，闭合开关，金属棒离开释放点的最大距离。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）金属棒在倾斜导轨上由静止释放，则金属棒做加速下滑，金属棒切割磁感线产生感应电动势为由于对电容器充电，则电路中有电流产生，金属棒受到安培力作用，方向与金