湖北省宜荆荆随恩2023-2024学年高二上学期12月联考物理（解析版）.docx

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2023年宜荆荆随恩高二12月联考物理A试卷试卷满分：100分注意事项：1.答题前，先将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2.选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。3.非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。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1～7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。1.把一支弹簧枪水平固定在小车上，小车放在光滑水平地面上，枪射出一颗子弹的过程中，关于枪、弹、车，下列说法正确的是（　　）A.枪和弹组成的系统动量守恒B.枪和车组成的系统动量守恒C.枪弹和枪筒之间的摩擦力很小，可以忽略不计，故二者组成的系统动量近似守恒D.枪、弹、车三者组成的系统动量守恒【答案】D【解析】【详解】枪和子弹组成的系统，由于小车对枪有外力，枪和弹组成的系统外力之和不为零，所以动量不守恒，故AC错误；枪和小车组成的系统，由于子弹对枪有作用力，导致枪和车组成的系统外力之和不为零，所以动量不守恒，故B错误；小车、枪和子弹组成的系统，在整个过程中所受合外力为零，系统动量守恒，故D正确；2.如图，长方形线框放在直线电流附近，线框与通电直线共面，当直线电流突然增强时，则下列表述正确的是（　　） A.线框中会产生与标注的电流方向相同的感应电流B.线框四条边都受安培力作用，它们的合力方向向右C.和边所受安培力大小相等，方向相同D.线框四条边都受安培力作用，它们的合力为零【答案】B【解析】【详解】A．根据楞次定律可知，当直线电流突然增强时，穿过线圈的磁通量向里增加，则线框中会产生与标注的电流方向相反的感应电流，选项A错误；BCD．线框处在垂直纸面向里的磁场中，线框四个边都受安培力作用，所在处的磁场相同，电流方向相反，故所受的合力为零，所受安培力向右，所受安培力向左，但离导线越远磁场越弱，所以所受的合力向右，故B正确，CD错误。故选B。3.如图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面（纸面）向里，磁感应强度大小为B0。使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流．现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为（）A.B.C.D.【答案】C【解析】【详解】设半圆弧的半径为L，导线框的电阻为R，当从静止开始绕过圆心O以角速度ω 匀速转动时，根据转动切割感应电动势公式得：线框中产生的感应电动势大小为由欧姆定律得感应电流为当线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化时，根据法拉第电磁感应定律得又根据欧姆定律得感应电流为由题设知于是得解得，故选C。4.将静置在地面上，质量为M（含燃料）的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对地面的速度竖直向下喷出质量为m的炽热气体。忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是（　　）A.B.C.D.【答案】D【解析】【分析】【详解】在不考虑重力和空气阻力影响的情况下，火箭及燃料气体系统在点火喷气过程中动量守恒，设喷气后火箭获得的速度为v，并以v的方向为正方向，根据动量守恒定律有 解得故D正确，ABC错误。故选D。5.如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，一个矩形闭合导线框abcd沿纸面由位置1匀速运动到位置2。则（　　）A.导线框进入磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→aB.导线框离开磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→aC.导线框离开磁场时，受到安培力方向水平向右D.导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左【答案】D【解析】【详解】AD．导线框进入磁场时，cd边切割磁感线，由右手定则可知，电流方向为a→d→c→b→a，这时由左手定则可判断cd边受到的安培力方向水平向左，A错误，D正确；BC．在导线框离开磁场时，ab边处于磁场中且在做切割磁感线运动，同样用右手定则和左手定则可以判断电流的方向为a→b→c→d→a，这时安培力的方向仍然水平向左，BC错误。故选D。6.1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如左图所示。这台加速器由两个铜质形盒构成，其间留有空隙（窄缝），放在真空里，两个形盒之间加有如右图所示的交流电，加速正离子，从中心处A释放。下列说法正确的是（　　） A.离子从电场中获得能量，交流电压的周期就是粒子在磁场中运动的周期B.在时刻释放的离子由加速器加速后获得的动能最大C.若时刻释放的离子能被加速，则在时刻释放的离子就不能被加速D.离子从D形盒射出时动能大小只与匀强磁场的强弱有关【答案】A【解析】【详解】A．离子在电场中被加速获得动能，加速电场的周期与离子在形盒中运动的周期相同，与速度无关，选项A正确；C．因为加速器的出口已设定，粒子的旋转方向只能是逆时针，加速电压的方向不同，粒子初始运动方向不同，但在磁场中的旋转方向是一样的，所以仍可加速，即若时刻释放的离子能被加速，则在时刻释放的离子仍能被加速，选项C错误；BD．因所以因此离子从形盒射出时的动能与加速电场的电压无关，只与有关，选项BD错误。故选A。7.如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场，经过Δt时间从C点射出磁场，OC与OB成600角．现将带电粒子的速度变为v/3，仍从A点沿原方向射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为() A.B.C.D.【答案】B【解析】【详解】试题分析：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，据牛顿第二定律有，解得粒子第一次通过磁场区时的半径为，圆弧AC所对应的圆心角∠AO′C＝60°，经历的时间为（T为粒子在匀强磁场中运动周期，大小为，与粒子速度大小无关）；当粒子速度减小为v/3后，根据知其在磁场中的轨道半径变为r/3，粒子将从D点射出，根据图中几何关系得圆弧AD所对应的圆心角∠AO″D＝120°，经历的时间为．由此可知B项正确．考点：带电粒子在匀强磁场中的运动8.如图甲所示，一质量为m1的薄木板（厚度不计）静止在光滑水平地面上，现有一质量为m2的滑块以一定的水平初速度v0，从木板的左端开始向木板的右端滑行，滑块和木板的水平速度大小随时间变化的情况如图乙所示，根据图象可知以下判断正确的是（　　） A.滑块始终与木板存在相对运动B.滑块未能滑出木板C.滑块的质量m2大于木板的质量m1D.在t1时刻，滑块从木板上滑出【答案】ACD【解析】【详解】滑块以水平初速度v0滑上木板，滑块减速，木板加速，滑块和木板的加速度的大小分别为a2＝＝μga1＝由题图乙可知，滑块的速度一直大于木板的速度，即两者之间始终存在相对运动，在t1时刻，滑块滑出木板，各自做匀速直线运动。由题图乙分析可知，图像的斜率等于加速度，则a2＜a1即μg＜则m1＜m2故选ACD。9.如图所示，间距为L、电阻不计的足够长平行光滑金属导轨水平放置，导轨左端用一阻值为R的电阻连接，导轨上横跨一根质量为m、电阻也为R的金属棒，金属棒与导轨接触良好．整个装置处于竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中．现使金属棒以初速度v0沿导轨向右运动，若金属棒在整个运动过程中通过的电荷量为q.下列说法正确的是() A.金属棒在导轨上做匀减速运动B.整个过程中电阻R上产生的焦耳热为mv20/4C.整个过程中金属棒在导轨上发生的位移为qR/BLD.整个过程中金属棒克服安培力做功为mv20/2【答案】BD【解析】【详解】金属棒在整个运动过程中，受到竖直向下的重力，竖直向上的支持力，这两个力合力为零，受到水平向左的安培力，金属棒受到的合力为安培力；A、金属棒受到的安培力，金属棒受到安培力作用而做减速运动，速度v不断减小，安培力不断减小，加速度不断减小，故金属棒做加速度逐渐减小的减速运动，故A错误；B、整个过程中由动能定理可得：，金属棒克服安培力做功为，克服安培力做功把金属棒的动能转化为焦耳热，由于金属棒电阻与电阻串联在电路中，且阻值相等，则电阻R上产生的焦耳热,故BD正确；C、整个过程中感应电荷量为：，又联立得：，故金属棒的位移，故C错误．10.半径为右端开小口的导体圆环和长为的导体直杆，单位长度电阻均为。圆环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为。杆在圆环上以速度平行于直径向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心开始，杆的位置由确定，如图所示。则（　　） A.时，杆产生的电动势为B.时，杆产生的电动势为C.时，杆受的安培力大小为D.时，杆受的安培力大小为【答案】AD【解析】【详解】A．开始时刻，感应电动势故A正确；B．时，感应电动势故B错误；CD．依题意，杆的切割长度可表示为此时回路中的电阻为又联立，可得时同理，时故C错误；D正确故选AD。 二、非选择题：本题共5小题，共60分。11.某兴趣小组欲通过测定工业污水（含多种重金属离子）的电阻率来判断某工厂废水是否达到排放标准（一般工业废水电阻率的达标值）。如图1所示为该同学所用盛水容器，其左、右两侧面为金属薄板（电阻极小），其余四面由绝缘材料制成，左右两侧带有接线柱，容器内表面长，宽，高。将水样注满容器后，进行以下操作：（1）小组合作设计了欧姆表，原理如图，其中电流表的满偏电流为，内阻，调零电阻最大阻值，串联的固定电阻，电池电动势，用它测量电阻，能准确测量的阻值范围是____________。A．B．C．（2）用实验室里的多用电表欧姆挡的“”、“”两挡粗测水样的电阻值时，表盘上指针分别如图2所示，则所测水样的电阻约为____________。为更精确地测量所取水样的电阻，该小组从实验室中找到如下实验器材：A．电流表（量程，电阻为）B．电压表（量程，电阻约为）C．滑动变阻器（，额定电流）D．电源（，内阻约为）E．开关一只、导线若干 请在实物图3中完成电路连接____________。（3）正确连接电路后，闭合开关，测得一组数据；再调节滑动变阻器，重复上述测量步骤，测出一系列数据如表所示，已在如图所示的坐标纸中作出了关系图像。2.03.86.88.010.211.60.731.362.202.893.664.15（4）由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率为____________。据此可知，所得水样在电阻率这一指标上____________（选填“达标”或“不达标”）。【答案】①.B②.③.见解析图④.137.2⑤.不达标【解析】【详解】（1）[1]当红、黑表笔短接调零时整理，可得又解得使用欧姆表读数时在中值电阻左右读数最为准确，所以能准确测量的阻值范围是。故选B。（2）[2]由图2可知，选多用电表欧姆挡的“ ”时，指针在中央刻线附近，误差较小，则所测水样的电阻约为。[3]因为要精确测量电阻值，需要电路中电压有较大的变化范围，而滑动变阻器阻值又远小于待测电阻，所以连线时滑动变阻器要用分压式接法；又因为电流表内阻已知，则采用电流表内接法，电路连接如图所示。（4）[4][5]由图像斜率可知，总电阻为又根据电阻定律代入数据得小于，故不达标。12.宜昌是相杪之都。是某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的相橘制作了果汁电池，他们测量这种电池的电动势和内阻，并探究电极间距对和的影响，实验器材如下实物图所示。①测量和的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的电压和流过电源的电流，依据公式 ____________，利用测量数据作出图像，得出和。②可将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结果的影响，某同学在实物图中连接电路如图1所示。③实验中依次减小铜片与锌片的间距，分别得到相应果汁电池的图像如图2中（a）、（b）、（c）、（d）所示，由此可知：在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势____________（填“增大”“减小”或“不变”），电源内阻____________（填“增大”“减小”或“不变”）。曲线（c）对应的电源电动势____________，内阻____________，当外电路总电阻为时，该电源的输出功率____________。（均保留三位有效数字）【答案】①.②.不变③.增大④.0.975⑤.478⑥.0.268【解析】【详解】①[1]由闭合电路欧姆定律可得③[2][3]由图像可以看出，减小铜片与锌片间距，纵轴截距不变，即电源电动势不变，由于图像的斜率随两电极间距离减小而增大，根据可知电源内阻逐渐增大。[4][5]对于曲线（c），与纵轴交点，即为电源电动势，根据可得[6]当时，根据可得13.在粗糙的水平桌面上有两个静止的木块A和B，两者相距为d。现给A一初速度，使A与B发生弹性正碰，碰撞时间极短：当两木块都停止运动后，相距仍然为d。已知两木块与桌面之间的动摩擦因数均为μ，B的质量为A的2倍，重力加速度大小为g。求A的初速度的大小。 【答案】【解析】【详解】设物块A的初速度为，运动距离d的速度为v，A、B碰后的速度分别为v1、v2，运动的距离分别为x1、x2，由于A、B发生弹性正碰，时间极短，所以碰撞墙后动量守恒，动能守恒，有①②①②联立解得③④A、B与地面的动摩擦因数均为，有动能定理得⑤⑥由题意知⑦再由⑧联立③至⑧式解得⑨另解：由牛顿第二定律得，⑤所以A、B的加速度均为⑥A、B均做匀减速直线运动对A物体有：碰前⑦ 碰后∶A物体反向匀减速运动⑧对B物体有⑨由题意知⑩②③⑤⑦⑧⑨联立解得将上式带入⑥解得14.如图所示，质量为的导体棒，垂直放在相距为的平行光滑金属导轨上，导轨平面与水平面的夹角为，并处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。左侧是水平放置、间距为d的平行金属板，和分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻，重力加速度为，忽略平行金属板的充电电流。（1）调节，释放导体棒，当导体棒沿导轨匀速下滑时，求通过导体棒的电流及导体棒的速率。（2）改变，待导体棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为、带电荷量为的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的。【答案】（1）；；（2）【解析】【详解】（1）对匀速下滑的导体棒进行受力分析如图所示。 导体棒所受安培力导体棒匀速下滑，所以联立，解得导体棒切割磁感线产生感应电动势由闭合电路欧姆定律得且所以联立，解得（2）由题可知，其等效电路图如图所示。由图知，平行金属板两板间的电压等于两端的电压。设两金属板间的电压为，因为导体棒匀速下滑时的电流仍为，所以由欧姆定律知要使带电的微粒匀速通过，则 联立，解得15.如图甲所示，空间存在一范围足够大的垂直于xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B．让质量为m，电荷量为q（q＞0）的粒子从坐标原点O沿xOy平面以不同的初速度大小和方向入射到磁场中．不计重力和粒子间的影响．（1）若粒子以初速度v1沿y轴正向入射，恰好能经过x轴上的A（a，0）点，求v1的大小；（2）已知一粒子的初速度大小为v（v＞v1），为使该粒子能经过A（a，0）点，其入射角θ（粒子初速度与x轴正向的夹角）有几个？并求出对应的sinθ值；（3）如图乙，若在此空间再加入沿y轴正向、大小为E的匀强电场，一粒子从O点以初速度v0沿y轴正向发射．研究表明：粒子在xOy平面内做周期性运动，且在任一时刻，粒子速度的x分量vx与其所在位置的y坐标成正比，比例系数与场强大小E无关．求该粒子运动过程中的最大速度值vm．【答案】⑴；⑵两个sinθ=；⑶＋．【解析】【详解】试题分析：(1)当粒子沿y轴正向入射，转过半个圆周至A点，半径R1＝a/2由运动定律有解得(2)如右图所示，O、A两点处于同一圆周上，且圆心在x＝的直线上，半径为R，当给定一个初速率v时，有2个入射角，分别在第1、2象限． 即sinθ′＝sinθ＝另有解得sinθ′＝sinθ＝(3)粒子在运动过程中仅电场力做功，因而在轨道的最高点处速率最大，用ym表示其y坐标，由动能定理有qEym＝mv－mv由题知vm＝kym若E＝0时，粒子以初速度v0沿y轴正向入射，有qv0B＝m在最高处有v0＝kR0联立解得考点：带电粒子在符合场中的运动；动能定理．