2023-2024学年湖南省衡阳市衡阳县高二下学期7月期末考试物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE12024年上学期高二创新实验班期末质量检测试题卷物理考生注意：1．本卷共三大题，15小题，满分100分，考试时量75分钟。2．试卷分为试题卷和答题卡两个部分；答题前，考生务必将自己的姓名、考号、学校填在试题卷和答题卡上。3．将答案写在答题卡上，写在试题卷上无效。4．考试结束后，将答题卡上交。一、选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）1.A、B两颗卫星在同一平面内沿同一方向绕地球做匀速圆周运动，它们之间的距离随时间变化的关系如图所示。已知地球的半径为0.8r，万有引力常量为G，卫星A的线速度大于卫星B的线速度，不考虑A、B之间的万有引力，则下列说法正确的是（）A.卫星A加速度小于卫星B的加速度B.卫星A与B的周期之比为1：4C.地球的质量为D.地球的第一宇宙速度为【答案】C【解析】A．卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，设轨道半径为r，则有解得故半径越小，线速度越大，因为卫星A的线速度大于卫星B的线速度，故。又因为解得因为，所以，故A错误；BC．由图像可知联立可得，由图像可知每隔时间T两卫星距离最近，设A、B的周期分别为TA、TB，则有由开普勒第三定律联立可得，可知由故地球质量为故C正确，B错误；D．第一宇宙速度是最大的运行速度，由可得故D错误。故选C。2.将一根柔软弹性细绳沿水平的x轴放置，其一端固定于位置为的墙面上，另一端不断上下振动，在绳中形成绳波如图，在时刻的质点刚好开始振动。当波传至固定点时，绳波将发生反射。反射处质点在反射前后的振动速度大小不变方向反向，波的传播方向也反向。则下列各个时刻细绳的波形图（实线）正确的是（）。A.B.C.D.【答案】C【解析】A．经过，波沿x轴正方向传播距离为波前传播到处，和处的两个质点位于波谷，处的质点位于波峰，A错误；B．经过，波沿x轴正方向传播的距离为波前传播到处，和处的两个质点位于波谷，和处的两个质点位于波峰，B错误；C．经过，波沿x轴正方向传播的距离为处的波峰向前移动6m到处，处的波谷遇到墙变成波峰反射也移动到处，两个波峰在处相遇振动加强，处的质点位于波峰处且振幅等于原来的2倍，C正确；D．经过，波沿x轴正方向传播的距离为处的波谷向前移动8m到处，处的波峰向前移动7m遇到墙变成波谷反射运动到处，两个波谷在处相遇振动加强，处的质点的位于波谷处且振幅等于原来的2倍，D错误。故选C。3.如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为2：1，原线圈输入的交流电压瞬时值的表达式为，定值电阻的阻值为，电阻箱的初始阻值为，灯泡L阻值恒为。下列说法正确的是（）A.电流表的示数为B.逐渐增大的阻值，功率逐渐变大C.当时，副线圈功率达到最大D.若将换为一个理想二极管，则灯泡L两端电压的有效值为【答案】C【解析】A．设副线圈电压为，原线圈电压为，两端电压为，则设灯泡电流为，灯泡电阻与电阻箱的阻值相同，电阻箱的电流也为I，则联立解得即电流表的示数为。故A错误；B．逐渐增大的阻值，则负载阻值增大，把负载等效成一个电阻串联在原线圈中，则串联电路总阻值增大，则总电流减小，根据可知功率逐渐变小。故B错误；C．把负载等效成一个电阻串联在原线圈中，其等效阻值设为R，则又，，联立解得R的功率为可知，当时，R的功率最大，即副线圈功率达最大。则解得故C正确；D．若将换为一个理想二极管，则原线圈只有一半时间里有电压且与左端输入电压相同，原线圈电压有效值设为，则解得则灯泡两端电压的有效值不为。故D错误。故选C。4.氢原子能级如图甲所示，一群处于高能级的氢原子，向低能级跃迁时发出多种可见光，分别用这些可见光照射图乙电路的阴极K，其中3条光电流I随电压U变化的图线如图丙所示，已知可见光波长范围约为到之间，a光的光子能量为。则（）A.氢原子从能级向低能级跃迁时能辐射出6种频率的可见光B.当滑片P向a端移动时，光电流I将增大C.a光照射得到的光电流最弱，所以a光光子动量最小D.图丙中3条图线对应的遏止电压，一定有【答案】D【解析】A．可见光波长范围约为到之间，可知可见光的光子能量范围约为到之间。氢原子从能级向低能级跃迁时能辐射出6种频率的光，只有2种可见光，分别为从能级向能级跃迁和从能级向能级跃迁，故A错误；B．当滑片P向a端移动时，施加反向电压，光电流I将减小，故B错误；C．根据可知频率越大，遏止电压越大，故a光的频率最大，根据可知频率越大，波长越短，故a光的波长最短，根据可知a光光子动量最大，故C错误；D．可见光波长范围约为到之间，根据氢原子能级图可知氢光谱可见光只有4条，而a光的能量最大，故排除氢原子从能级向能级跃迁的可能，故a光是氢原子从能级向能级跃迁发出的光，能量为2.86，b光是氢原子从能级向能级跃迁发出的光，能量为2.55，c光是氢原子从能级向能级跃迁发出的光，能量为1.89，故图丙中3条图线对应的遏止电压，一定有故D正确。故选D。5.“嫦娥四号”上搭载的中性原子探测仪，在入口处安装了高压偏转系统，形成强电场区域，对太阳风和月球表面作用后辐射的带电粒子进行偏转，以免其射到探测器上产生干扰信号。已知高压偏转系统由两平行金属板组成，当两板加一定的电压时其间形成匀强电场，可将沿平行极板方向射入金属板间、动能不大于Ek0的氦核均偏转到极板而被极板吸收。只考虑该电场的作用，则粒子沿平行极板方向射入金属板间，能够完全被极板吸收的是（）A.动能不大于的质子 B.动能不大于Ek0的质子C.动能不大于Ek0的电子 D.动能不大于2Ek0的电子【答案】A【解析】带电粒子在中场中偏转解得当两板加一定的电压时其间形成匀强电场，可将沿平行极板方向射入金属板间、动能不大于Ek0的氦核均偏转到极板而被极板吸收，即氦核恰好打在极板上偏转距离等于dA．动能不大于的质子的偏转距离为质子恰好打在极板上被吸收，A正确。B．动能不大于Ek0的质子的偏转距离为没有打在极板上，从偏转电场中射出，没有被吸收，B错误；C．动能不大于Ek0的电子的偏转距离为没有打在极板上，从偏转电场中射出，没有被吸收，C错误；D．动能不大于2Ek0的电子的偏转距离为没有打在极板上，从偏转电场中射出，没有被吸收，D错误。故选A。6.如图装置可形成稳定的辐向磁场，磁场内有匝数为n、半径为R的圆形线圈，在时刻线圈由静止释放，经时间t速度变为v，假设此段时间内线圈所在处磁感应强度大小恒为B，线圈导线单位长度的质量、电阻分别为m、r，重力加速度为g，下列说法正确的是（）A.在t时刻线圈的加速度大小为B.0~t时间内通过线圈的电荷量为C.0~t时间内线圈下落高度为D.线圈下落过程中，通过线圈的磁通量始终为零【答案】C【解析】A．在t时刻，线圈切割辐向磁场产生感应电动势感应电流线圈所受安培力由牛顿第二定律得解得故A错误；B．从开始下落到t时刻，设线圈中的平均电流为，由动量定理得又综合解得故B错误；C．从开始下落到t时刻，下落高度为，由①由B项分析可知②由①②得故C正确；D．线圈下落过程中，N极内部由竖直向上磁场，通过线圈的磁通量不始终为零，故D错误。故选C。二、选择题（本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）7.如图所示，质量长为木板停放在光滑水平面上，另一不计长度、质量的木块以某一速度从右端滑上木板，木板与木块间的动摩擦因数。若要使木板获得的速度不大于2m/s，木块的初速度应满足的条件为（g取）（）A. B.C. D.【答案】BC【解析】AB．若m在M上滑动最后以共用速度运动时，m的加速度M的加速度M加速到2m/s所需的时间设在t时间内，m的速度从减小到2m/s，则解得相对位移小于10m；加果，两个物体达到共同速度时的速度小于2m/s，如图甲，B正确，A错误。CD．若m离开M时，M的速度刚好达到2m/s，加速的时间也为1s，m、M相对位移刚好为L，则有解得当时，m减速时间小于1s，M加速时间也小于1s，v小于2m/s，故也符合要求，如图乙，C正确，D错误。故选BC。8.如图所示，在光滑的水平地面上有一个表面光滑的立方体Q，一长为L的轻杆下端用光滑铰链连接于O点，O点固定于地面上，轻杆的上端连接着一个可视为质点的小球P，小球靠在立方体左侧，P和Q的质量相等，整个装置处于静止状态。受到轻微扰动后P倒向右侧并推动Q，重力加速度为g。下列说法中正确的是（）A.在小球和立方体分离前，当轻杆与水平面的夹角为时，小球的速度大小为B.小球和立方体分离时小球的加速度可能不为gC.从小球开始运动到落地的过程中立方体的机械能先增大后不变D.如果P落地时的速度为v，那么M最后做匀速运动的速度为【答案】AC【解析】A．当立方体的速度大于小球在水平方向的速度时，立方体和小球分离，在分离之前，小球和立方体的水平方向速度相同，即：vPsinθ=vQ在分离之前，当轻杆与水平面夹角为θ时，由能量守恒定律有解得故A正确；B．对小球和立方体整体受力分析，受到重力，杆的弹力，支持力，在水平方向运用牛顿第二定律可得Tcosα=（M+m）ax刚分离时加速度的水平分量为零，故杆的弹力为零，小球只受到重力，此时小球的加速度为g，故B错误；C．在分离之前，立方体一直向右加速运动，机械能增加，分离后，立方体做匀速运动，机械能不变，故C正确；D．根据系统的机械能守恒，则解得故D错误；故选AC。9.如图，在折射率的液体表面上方有一单色激光发射器S，它能垂直液面射出细激光束，在液体内深h处水平放置一平面镜，双面反光，平面镜中心O在光源S正下方。现让平面镜绕过O点垂直于纸面的轴开始逆时针匀速转动，转动周期为T，液面上方的观察者跟踪观察液面，观察到液面上有一光斑掠过，进一步观察发现光斑在液面上P、Q两位置间移动。下列说法正确的是（）A.在平面镜开始转动一个周期内，能观察到液面上光斑的时间为B.液面上P、Q两位置间距离为C.光斑刚要到达P点时的瞬时速度为D.光斑由Q点运动到P点所用的时间为【答案】AC【解析】AD．根据临界角公式得解得设反射光线转动的角速度为ω1，平面镜转动的角速度为ω2，在平面镜开始转动的一个周期内，能观察到液面上光斑的时间t为解得在平面镜开始转动的一个周期内，能观察到液面上光斑的时间为，光斑由Q点运动到P点所用的时间也等于，A正确，D错误；B．液面上P、Q两位置间距离为B错误；C．光斑在P点的线速度为光斑刚要到达P点时的瞬时速度为解得C正确。故选AC。10.如图所示，一长为L的轻质绝缘细线一端固定于O点，另一端拴一质量为m、带电量为的小球，小球在竖直平面内绕O点做完整的圆周运动，是水平直径，空间存在与小球运动平面平行的匀强电场。已知小球在A、B两点所受细线的拉力大小分别为，（g为重力加速度），不计空气阻力。则以下说法正确的是（）A.小球运动中机械能最小的位置可能是A点B.若A点是小球运动中速度最小的位置，则电场强度C.若小球运动中机械能最小的位置是A点，则小球运动过程中的最小速度是D.A、B两点的电势差一定等于【答案】ACD【解析】已知小球在A、B两点所受细线的拉力大小分别为，，小球带正电，可得电场水平分方向为水平向右，设小球受到的电场力方向与竖直方向的夹角为，则可得根据动能定理可得解得AC．若小球运动中机械能最小的位置是A点，则此时电场方向水平向右，即此时，可得可设小球在势能最高点时细绳与竖直方向的夹角为，可得设此时的小球的速度为，若要能完成完整的圆周运动，可得联立解得根据动能定理可得解得小球运动过程中的最小速度即小球运动中机械能最小的位置可能是A点，故A正确，C正确；B．若A点是小球运动中速度最小的位置，可得联立解得故B错误；D．从A到B电场力做功为则可得A、B两点间的电势差为故D正确。故选ACD。三、非选择题（本题共5小题，共56分）11.某物理兴趣小组利用如图所示的装置“探究动量守恒定律”，AB是倾角大小可以调节的长木板，BC是气垫导轨（气垫导轨可看成光滑轨道），忽略小球通过B点时的速度变化，光电门1与光电门2固定在气垫导轨BC上。（1）将质量为m、直径为d1的小球a从长木板上的位置O1由静止释放，小球a通过光电门1、2的挡光时间分别为Δt1与Δt2，当_________时，表明气垫导轨已调至水平位置。（2）将质量为3m、直径为d2的小球b静置于气垫导轨上的位置O2，使小球a从长木板上的位置O1由静止释放，小球a先后通过光电门的挡光时间分别为Δt3与Δt4，小球b通过光电门的挡光时间为Δt5。①若小球a、b碰撞过程动量守恒，则必须满足的关系式为_________；②若小球a、b发生的是弹性碰撞，则________；（3）若小球a、b发生的是弹性碰撞，该小组成员设想，如果保持小球a的直径d1不变，逐渐增大小球a的质量，则碰撞之前小球a的挡光时间Δt6与碰撞之后小球b的挡光时间Δt7的比值逐渐趋近于__________；（4）关于本实验的误差，该小组成员有不同的观点，其中正确的是_______。A．保持长木板倾角一定，将小球a的释放点适当上移，可减小误差B．保持小球a的释放点不变，将长木板的倾角适当增大，可减小误差C．同等实验条件下，将倾斜长木板换为更光滑的玻璃板，可减小误差D．以上说法都不正确【答案】（1）（2）（3）（4）D【解析】（1）[1]若气垫导轨调至水平位置，则小球a在气垫导轨上将做匀速直线运动，通过光电门1、2的时间相等，即（2）[2]两小球碰撞前后动量守恒，因为小球a的质量较小，所以碰撞后小球a被反弹，则碰撞过程动量守恒满足的关系式为化简得[3]若小球a、b发生的是弹性碰撞，则碰撞过程中动量守恒、能量守恒，有解得（3）[4]设小球a的质量为M，若小球a、b发生的是弹性碰撞，则碰撞过程中动量守恒、能量守恒，有整理得当时，趋近于；（4）[5]因为认为气垫导轨是光滑的，所以小球在气垫导轨上做匀速直线运动，将小球a的释放点上移、增大长木板的倾角或将倾斜长木板换成更光滑的玻璃板，小球仍然在气垫导轨上做匀速直线运动，不会起到减小误差的作用，ABC错误，D正确。故选D。12.某实验小组同学想描绘某品牌电动摩托车上LED灯的伏安特性曲线，他们拆卸下LED灯，发现其上注明有额定电压12V，额定功率6W，他们又找来如下实验器材：蓄电池（电动势为12.0V、内阻忽略不计）滑动变阻器R1（阻值0~20Ω，额定电流2A）滑动变阻器R2（阻值0~200Ω，额定电流1A）电流表A1（量程0~3A，内阻约为0.1Ω）电流表A2（量程0~0.6A，内阻约为0.5Ω）电压表V1（量程0~3V，内阻约为3kΩ）电压表V2（量程0~15V，内阻约为15kΩ）开关一个、导线若干（1）了完成实验并使实验误差尽量小，该同学应选择电流表______、电压表______和滑动变阻器______（填写器材符号）；（2）为了能够描绘出该灯泡从零到额定电压范围内的伏安特性曲线，帮他们在答题卡的虚框内画出实验电路原理图；______（3）该小组同学用正确的方法测得灯泡的伏安特性曲线如图所示，由图可知，所加电压为10V时，该灯泡的电阻为______Ω（结果保留两位有效数字）；（4）他们又找来一块旧的蓄电池（电动势为12.0V、内阻为20Ω），将灯泡正向接在该电池上，则该灯泡消耗的实际功率为______W（结果保留两位有效数字）。【答案】（1）A2V2R1（2）（3）40（4）1.3【解析】（1）[1]根据其上注明有额定电压12V，额定功率6W，其额定电流为为了完成实验并使实验误差尽量小，该同学应选择电流表选择A2；[2]根据其上注明有额定电压12V，电压表选择V2；[3]为是方便调解电路，滑动变阻器选择R1；（2）[4]为了能够描绘出该灯泡从零到额定电压范围内的伏安特性曲线，滑动变阻器选择分压接法；灯泡的电阻约为因为，所以电流表采用外接法，实验电路如下图所示（3）[5]该小组同学用正确的方法测得灯泡的伏安特性曲线如图所示，由图可知，所加电压为10V时，该灯泡的电阻为（4）[6]他们又找来一块旧的蓄电池（电动势为12.0V、内阻为20Ω），将灯泡正向接在该电池上，做出图像，如图所示该灯泡消耗的实际功率为13.如图所示，一根一端封闭的玻璃管，内有一段长h1=0.15m的水银柱，当温度为t1=27℃，开口端竖直向上时，封闭空气柱h2=0.60m，则（外界大气压相当于L0=0.75m高的水银柱产生的压强）（i）若玻璃管足够长，缓慢地将管转过180°，求此时封闭气柱的长度；（ii）若玻璃管长为L=0.90m，温度至少升到多高时，水银柱全部从管中溢出？【答案】（i）0.90m；（ii）378K【解析】（i）设玻璃管内部横截面积为S，对水银柱分析可知，气体初状态的压强初状态的体积转过180°后，气体的压强体积为V气体做等温变化，由玻意耳定律可得代入数据解得（ii）由理想气体状态方程可知，乘积越大，对应的温度T越高，假设管中还有长为x的水银柱尚未溢出，值最大，即的值最大，因为由数学知识可知当时，取得最大值，代入数据解得即管中水银柱由0.15m溢出到还剩下0.075m的过程中，的乘积越来越大，这一过程必须是升温的，此后温度不必再升高（但是要继续给气体加热），水银柱也将继续外溢，直至全部溢出，由理想气体状态方程得代入数据得14.如图所示，工厂利用倾角的皮带传输机，将每个质量的木箱（可视为质点）从A点运送到B点，AB段为直线且长度，每隔就有一个木箱以的速度沿方向滑上传送带，传送带以的速度逆时针匀速转动。已知各木箱与传送带间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取求：（1）木箱从冲上传送带到与传送带达到共同速度所用的时间。（2）传送带上最多有几个木箱同时在向下输送。（3）第1个木箱从A点运动到B点的过程，求传送带对所有木箱做的功。（4）传送带正常工作比空载时，电动机多消耗的电功率。【答案】（1）2s；（2）8；（3）-1440J；（4）210W【解析】（1）木箱从冲上传送带到与传送带达到共同速度，由牛顿第二定律可知代入数据解得故木箱从冲上传送带到与传送带达到共同速度所用的时间（2）木箱减速过程中发生的位移木箱与传送带相对静止时，两木箱的间距为设相对静止的木箱个数为n，则有故木箱的总的个数为（3）木箱冲上传送带第1s内的位移滑动摩擦力对未达到共速木箱做的功为滑动摩擦力对所有达到共速木箱做功为静摩擦力对所有达到共速木箱做的功为故第1个木箱从A点运动到B点的过程，求传送带对所有木箱做的功为（4）传送带正常工作时，传送带所受摩擦力电动机多消耗的功率15.如图甲所示，在光滑绝缘水平桌面内建立xoy坐标系，在第II象限内有平行于桌面的匀强电场，场强方向与x轴负方向的夹角θ=45°。在第Ⅲ象限垂直于桌面放置两块相互平行的平板C1、C2，两板间距为d1=0.6m，板间有竖直向上的匀强磁场，两板右端在y轴上，板C1与x轴重合，在其左端紧贴桌面有一小孔M，小孔M离坐标原点O的距离为L=0.72m。在第Ⅳ象限垂直于x轴放置一块平行y轴且沿y轴负向足够长的竖直平板C3，平板C3在x轴上垂足为Q，垂足Q与原点O相距内d2=0.18m。现将一带负电的小球从桌面上的P点以初速度v0=2m/s垂直于电场方向射出，刚好垂直于x轴穿过C1板上的M孔，进入磁场区域。已知小球可视为质点，小球的比荷=20C/kg，P点与小孔M在垂直于电场方向上的距离s=m，不考虑空气阻力。求：（1）匀强电场的场强大小；（2）要使带电小球无碰撞地穿出磁场并打到平板C3上，求磁感应强度的取值范围。（3）以小球从M点进入磁场开始计时，磁场的磁感应强度随时间呈周期性变化，规定磁场方向垂直于桌面向上为正方向，如图乙所示，则小球能否打在平板C3上？若能，求出所打位置到Q点距离；若不能，求出其轨迹与平板C3间的最短距离。

（=1.73，计算结果保留两位小数）

【答案】（1）；（2）；（3）能，【解析】（1）粒子在电场中的运动可以看成类平抛运动，电场力相当于重力，则解得（2）根据，B越大，R越小。所以粒子轨迹处于轨迹1和轨迹2之间，可打到平板上。如图所示，轨迹1与下板相切，其圆心是O1，轨迹2的圆心是O2。对于轨迹1，其半径，其对应的磁感应强度大小为对于轨迹2，其半径设为R2。则三角形O2QA与三角形O2AO相似，所以有解得其对应的磁感应强度大小为所以磁感应强度的取值范围为（3）由图可知，磁感应强度大小为，在两个相邻的相等时间间隔，磁场方向相反，但是粒子的轨迹半径不变，为轨迹的整个圆的周期为而每一个时间间隔为，对应轨迹的圆心角为对于一个时间间隔的水平位移为对于一个时间间隔的竖直位移为因为，所以球能打在平板C3上。其轨迹如图所示。因为，所以轨迹6对应的圆心角为，所以最终球垂直于y轴射出磁场，则所打位置到Q点距离为2024年上学期高二创新实验班期末质量检测试题卷物理考生注意：1．本卷共三大题，15小题，满分100分，考试时量75分钟。2．试卷分为试题卷和答题卡两个部分；答题前，考生务必将自己的姓名、考号、学校填在试题卷和答题卡上。3．将答案写在答题卡上，写在试题卷上无效。4．考试结束后，将答题卡上交。一、选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）1.A、B两颗卫星在同一平面内沿同一方向绕地球做匀速圆周运动，它们之间的距离随时间变化的关系如图所示。已知地球的半径为0.8r，万有引力常量为G，卫星A的线速度大于卫星B的线速度，不考虑A、B之间的万有引力，则下列说法正确的是（）A.卫星A加速度小于卫星B的加速度B.卫星A与B的周期之比为1：4C.地球的质量为D.地球的第一宇宙速度为【答案】C【解析】A．卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，设轨道半径为r，则有解得故半径越小，线速度越大，因为卫星A的线速度大于卫星B的线速度，故。又因为解得因为，所以，故A错误；BC．由图像可知联立可得，由图像可知每隔时间T两卫星距离最近，设A、B的周期分别为TA、TB，则有由开普勒第三定律联立可得，可知由故地球质量为故C正确，B错误；D．第一宇宙速度是最大的运行速度，由可得故D错误。故选C。2.将一根柔软弹性细绳沿水平的x轴放置，其一端固定于位置为的墙面上，另一端不断上下振动，在绳中形成绳波如图，在时刻的质点刚好开始振动。当波传至固定点时，绳波将发生反射。反射处质点在反射前后的振动速度大小不变方向反向，波的传播方向也反向。则下列各个时刻细绳的波形图（实线）正确的是（）。A.B.C.D.【答案】C【解析】A．经过，波沿x轴正方向传播距离为波前传播到处，和处的两个质点位于波谷，处的质点位于波峰，A错误；B．经过，波沿x轴正方向传播的距离为波前传播到处，和处的两个质点位于波谷，和处的两个质点位于波峰，B错误；C．经过，波沿x轴正方向传播的距离为处的波峰向前移动6m到处，处的波谷遇到墙变成波峰反射也移动到处，两个波峰在处相遇振动加强，处的质点位于波峰处且振幅等于原来的2倍，C正确；D．经过，波沿x轴正方向传播的距离为处的波谷向前移动8m到处，处的波峰向前移动7m遇到墙变成波谷反射运动到处，两个波谷在处相遇振动加强，处的质点的位于波谷处且振幅等于原来的2倍，D错误。故选C。3.如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为2：1，原线圈输入的交流电压瞬时值的表达式为，定值电阻的阻值为，电阻箱的初始阻值为，灯泡L阻值恒为。下列说法正确的是（）A.电流表的示数为B.逐渐增大的阻值，功率逐渐变大C.当时，副线圈功率达到最大D.若将换为一个理想二极管，则灯泡L两端电压的有效值为【答案】C【解析】A．设副线圈电压为，原线圈电压为，两端电压为，则设灯泡电流为，灯泡电阻与电阻箱的阻值相同，电阻箱的电流也为I，则联立解得即电流表的示数为。故A错误；B．逐渐增大的阻值，则负载阻值增大，把负载等效成一个电阻串联在原线圈中，则串联电路总阻值增大，则总电流减小，根据可知功率逐渐变小。故B错误；C．把负载等效成一个电阻串联在原线圈中，其等效阻值设为R，则又，，联立解得R的功率为可知，当时，R的功率最大，即副线圈功率达最大。则解得故C正确；D．若将换为一个理想二极管，则原线圈只有一半时间里有电压且与左端输入电压相同，原线圈电压有效值设为，则解得则灯泡两端电压的有效值不为。故D错误。故选C。4.氢原子能级如图甲所示，一群处于高能级的氢原子，向低能级跃迁时发出多种可见光，分别用这些可见光照射图乙电路的阴极K，其中3条光电流I随电压U变化的图线如图丙所示，已知可见光波长范围约为到之间，a光的光子能量为。则（）A.氢原子从能级向低能级跃迁时能辐射出6种频率的可见光B.当滑片P向a端移动时，光电流I将增大C.a光照射得到的光电流最弱，所以a光光子动量最小D.图丙中3条图线对应的遏止电压，一定有【答案】D【解析】A．可见光波长范围约为到之间，可知可见光的光子能量范围约为到之间。氢原子从能级向低能级跃迁时能辐射出6种频率的光，只有2种可见光，分别为从能级向能级跃迁和从能级向能级跃迁，故A错误；B．当滑片P向a端移动时，施加反向电压，光电流I将减小，故B错误；C．根据可知频率越大，遏止电压越大，故a光的频率最大，根据可知频率越大，波长越短，故a光的波长最短，根据可知a光光子动量最大，故C错误；D．可见光波长范围约为到之间，根据氢原子能级图可知氢光谱可见光只有4条，而a光的能量最大，故排除氢原子从能级向能级跃迁的可能，故a光是氢原子从能级向能级跃迁发出的光，能量为2.86，b光是氢原子从能级向能级跃迁发出的光，能量为2.55，c光是氢原子从能级向能级跃迁发出的光，能量为1.89，故图丙中3条图线对应的遏止电压，一定有故D正确。故选D。5.“嫦娥四号”上搭载的中性原子探测仪，在入口处安装了高压偏转系统，形成强电场区域，对太阳风和月球表面作用后辐射的带电粒子进行偏转，以免其射到探测器上产生干扰信号。已知高压偏转系统由两平行金属板组成，当两板加一定的电压时其间形成匀强电场，可将沿平行极板方向射入金属板间、动能不大于Ek0的氦核均偏转到极板而被极板吸收。只考虑该电场的作用，则粒子沿平行极板方向射入金属板间，能够完全被极板吸收的是（）A.动能不大于的质子 B.动能不大于Ek0的质子C.动能不大于Ek0的电子 D.动能不大于2Ek0的电子【答案】A【解析】带电粒子在中场中偏转解得当两板加一定的电压时其间形成匀强电场，可将沿平行极板方向射入金属板间、动能不大于Ek0的氦核均偏转到极板而被极板吸收，即氦核恰好打在极板上偏转距离等于dA．动能不大于的质子的偏转距离为质子恰好打在极板上被吸收，A正确。B．动能不大于Ek0的质子的偏转距离为没有打在极板上，从偏转电场中射出，没有被吸收，B错误；C．动能不大于Ek0的电子的偏转距离为没有打在极板上，从偏转电场中射出，没有被吸收，C错误；D．动能不大于2Ek0的电子的偏转距离为没有打在极板上，从偏转电场中射出，没有被吸收，D错误。故选A。6.如图装置可形成稳定的辐向磁场，磁场内有匝数为n、半径为R的圆形线圈，在时刻线圈由静止释放，经时间t速度变为v，假设此段时间内线圈所在处磁感应强度大小恒为B，线圈导线单位长度的质量、电阻分别为m、r，重力加速度为g，下列说法正确的是（）A.在t时刻线圈的加速度大小为B.0~t时间内通过线圈的电荷量为C.0~t时间内线圈下落高度为D.线圈下落过程中，通过线圈的磁通量始终为零【答案】C【解析】A．在t时刻，线圈切割辐向磁场产生感应电动势感应电流线圈所受安培力由牛顿第二定律得解得故A错误；B．从开始下落到t时刻，设线圈中的平均电流为，由动量定理得又综合解得故B错误；C．从开始下落到t时刻，下落高度为，由①由B项分析可知②由①②得故C正确；D．线圈下落过程中，N极内部由竖直向上磁场，通过线圈的磁通量不始终为零，故D错误。故选C。二、选择题（本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）7.如图所示，质量长为木板停放在光滑水平面上，另一不计长度、质量的木块以某一速度从右端滑上木板，木板与木块间的动摩擦因数。若要使木板获得的速度不大于2m/s，木块的初速度应满足的条件为（g取）（）A. B.C. D.【答案】BC【解析】AB．若m在M上滑动最后以共用速度运动时，m的加速度M的加速度M加速到2m/s所需的时间设在t时间内，m的速度从减小到2m/s，则解得相对位移小于10m；加果，两个物体达到共同速度时的速度小于2m/s，如图甲，B正确，A错误。CD．若m离开M时，M的速度刚好达到2m/s，加速的时间也为1s，m、M相对位移刚好为L，则有解得当时，m减速时间小于1s，M加速时间也小于1s，v小于2m/s，故也符合要求，如图乙，C正确，D错误。故选BC。8.如图所示，在光滑的水平地面上有一个表面光滑的立方体Q，一长为L的轻杆下端用光滑铰链连接于O点，O点固定于地面上，轻杆的上端连接着一个可视为质点的小球P，小球靠在立方体左侧，P和Q的质量相等，整个装置处于静止状态。受到轻微扰动后P倒向右侧并推动Q，重力加速度为g。下列说法中正确的是（）A.在小球和立方体分离前，当轻杆与水平面的夹角为时，小球的速度大小为B.小球和立方体分离时小球的加速度可能不为gC.从小球开始运动到落地的过程中立方体的机械能先增大后不变D.如果P落地时的速度为v，那么M最后做匀速运动的速度为【答案】AC【解析】A．当立方体的速度大于小球在水平方向的速度时，立方体和小球分离，在分离之前，小球和立方体的水平方向速度相同，即：vPsinθ=vQ在分离之前，当轻杆与水平面夹角为θ时，由能量守恒定律有解得故A正确；B．对小球和立方体整体受力分析，受到重力，杆的弹力，支持力，在水平方向运用牛顿第二定律可得Tcosα=（M+m）ax刚分离时加速度的水平分量为零，故杆的弹力为零，小球只受到重力，此时小球的加速度为g，故B错误；C．在分离之前，立方体一直向右加速运动，机械能增加，分离后，立方体做匀速运动，机械能不变，故C正确；D．根据系统的机械能守恒，则解得故D错误；故选AC。9.如图，在折射率的液体表面上方有一单色激光发射器S，它能垂直液面射出细激光束，在液体内深h处水平放置一平面镜，双面反光，平面镜中心O在光源S正下方。现让平面镜绕过O点垂直于纸面的轴开始逆时针匀速转动，转动周期为T，液面上方的观察者跟踪观察液面，观察到液面上有一光斑掠过，进一步观察发现光斑在液面上P、Q两位置间移动。下列说法正确的是（）A.在平面镜开始转动一个周期内，能观察到液面上光斑的时间为B.液面上P、Q两位置间距离为C.光斑刚要到达P点时的瞬时速度为D.光斑由Q点运动到P点所用的时间为【答案】AC【解析】AD．根据临界角公式得解得设反射光线转动的角速度为ω1，平面镜转动的角速度为ω2，在平面镜开始转动的一个周期内，能观察到液面上光斑的时间t为解得在平面镜开始转动的一个周期内，能观察到液面上光斑的时间为，光斑由Q点运动到P点所用的时间也等于，A正确，D错误；B．液面上P、Q两位置间距离为B错误；C．光斑在P点的线速度为光斑刚要到达P点时的瞬时速度为解得C正确。故选AC。10.如图所示，一长为L的轻质绝缘细线一端固定于O点，另一端拴一质量为m、带电量为的小球，小球在竖直平面内绕O点做完整的圆周运动，是水平直径，空间存在与小球运动平面平行的匀强电场。已知小球在A、B两点所受细线的拉力大小分别为，（g为重力加速度），不计空气阻力。则以下说法正确的是（）A.小球运动中机械能最小的位置可能是A点B.若A点是小球运动中速度最小的位置，则电场强度C.若小球运动中机械能最小的位置是A点，则小球运动过程中的最小速度是D.A、B两点的电势差一定等于【答案】ACD【解析】已知小球在A、B两点所受细线的拉力大小分别为，，小球带正电，可得电场水平分方向为水平向右，设小球受到的电场力方向与竖直方向的夹角为，则可得根据动能定理可得解得AC．若小球运动中机械能最小的位置是A点，则此时电场方向水平向右，即此时，可得可设小球在势能最高点时细绳与竖直方向的夹角为，可得设此时的小球的速度为，若要能完成完整的圆周运动，可得联立解得根据动能定理可得解得小球运动过程中的最小速度即小球运动中机械能最小的位置可能是A点，故A正确，C正确；B．若A点是小球运动中速度最小的位置，可得联立解得故B错误；D．从A到B电场力做功为则可得A、B两点间的电势差为故D正确。故选ACD。三、非选择题（本题共5小题，共56分）11.某物理兴趣小组利用如图所示的装置“探究动量守恒定律”，AB是倾角大小可以调节的长木板，BC是气垫导轨（气垫导轨可看成光滑轨道），忽略小球通过B点时的速度变化，光电门1与光电门2固定在气垫导轨BC上。（1）将质量为m、直径为d1的小球a从长木板上的位置O1由静止释放，小球a通过光电门1、2的挡光时间分别为Δt1与Δt2，当_________时，表明气垫导轨已调至水平位置。（2）将质量为3m、直径为d2的小球b静置于气垫导轨上的位置O2，使小球a从长木板上的位置O1由静止释放，小球a先后通过光电门的挡光时间分别为Δt3与Δt4，小球b通过光电门的挡光时间为Δt5。①若小球a、b碰撞过程动量守恒，则必须满足的关系式为_________；②若小球a、b发生的是弹性碰撞，则________；（3）若小球a、b发生的是弹性碰撞，该小组成员设想，如果保持小球a的直径d1不变，逐渐增大小球a的质量，则碰撞之前小球a的挡光时间Δt6与碰撞之后小球b的挡光时间Δt7的比值逐渐趋近于__________；（4）关于本实验的误差，该小组成员有不同的观点，其中正确的是_______。A．保持长木板倾角一定，将小球a的释放点适当上移，可减小误差B．保持小球a的释放点不变，将长木板的倾角适当增大，可减小误差C．同等实验条件下，将倾斜长木板换为更光滑的玻璃板，可减小误差D．以上说法都不正确【答案】（1）（2）（3）（4）D【解析】（1）[1]若气垫导轨调至水平位置，则小球a在气垫导轨上将做匀速直线运动，通过光电门1、2的时间相等，即（2）[2]两小球碰撞前后动量守恒，因为小球a的质量较小，所以碰撞后小球a被反弹，则碰撞过程动量守恒满足的关系式为化简得[3]若小球a、b发生的是弹性碰撞，则碰撞过程中动量守恒、能量守恒，有解得（3）[4]设小球a的质量为M，若小球a、b发生的是弹性碰撞，则碰撞过程中动量守恒、能量守恒，有整理得当时，趋近于；（4）[5]因为认为气垫导轨是光滑的，所以小球在气垫导轨上做匀速直线运动，将小球a的释放点上移、增大长木板的倾角或将倾斜长木板换成更光滑的玻璃板，小球仍然在气垫导轨上做匀速直线运动，不会起到减小误差的作用，ABC错误，D正确。故选D。12.某实验小组同学想描绘某品牌电动摩托车上LED灯的伏安特性曲线，他们拆卸下LED灯，发现其上注明有额定电压12V，额定功率6W，他们又找来如下实验器材：蓄电池（电动势为12.0V、内阻忽略不计）滑动变阻器R1（阻值0~20Ω，额定电流2A）滑动变阻器R2（阻值0~200Ω，额定电流1A）电流表A1（量程0~3A，内阻约为0.1Ω）电流表A2（量程0~0.6A，内阻约为0.5Ω）电压表V1（量程0~3V，内阻约为3kΩ）电压表V2（量程0~15V，内阻约为15kΩ）开关一个、导线若干（1）了完成实验并使实验误差尽量小，该同学应选择电流表______、电压表______和滑动变阻器______（填写器材符号）；（2）为了能够描绘出该灯泡从零到额定电压范围内的伏安特性曲线，帮他们在答题卡的虚框内画出实验电路原理图；______（3）该小组同学用正确的方法测得灯泡的伏安特性曲线如图所示，由图可知，所加电压为10V时，该灯泡的电阻为______Ω（结果保留两位有效数字）；（4）他们又找来一块旧的蓄电池（电动势为12.0V、内阻为20Ω），将灯泡正向接在该电池上，则该灯泡消耗的实际功率为______W（结果保留两位有效数字）。【答案】（1）A2V2R1（2）（3）40（4）1.3【解析】（1）[1]根据其上注明有额定电压12V，额定功率6W，其额定电流为为了完成实验并使实验误差尽量小，该同学应选择电流表选择A2；[2]根据其上注明有额定电压12V，电压表选择V2；[3]为是方便调解电路，滑动变阻器选择R1；（2）[4]为了能够描绘出该灯泡从零到额定电压范围内的伏安特性曲线，滑动变阻器选择分压接法；灯泡的电阻约为因为，所以电流表采用外接法，实验电路如下图所示（3）[5]该小组同学用正确的方法测得灯泡的伏安特性曲线如图所示，由图可知，所加电压为10V时，该灯泡的电阻为（4）[6]他们又找来一块旧的蓄电池（电动势为12.0V、内阻为20Ω），将灯泡正向接在该电池上，做出图像，如图所示该灯泡消耗的实际功率为13.如图所示，一根一端封闭的玻璃管，内有一段长h1=0.15m的水银柱，当温度为t1=27℃，开口端竖直向上时，封闭空气柱h2=0.60m，则（外界大气压相当于L0=0.75m高的水银柱产生的压强）（i）若玻璃管足够长，缓慢地将管转过180°，求此时封闭气柱的长度；（ii）若玻璃管长为L=0.90m，温度