時量:75分鐘 滿分:100分 得分
第Ⅰ卷 選擇題(共44分)
一、選擇題(本題共6小題,每小題4分,共24分。在每小題給出的四個選項中,只有一項符合題目要求,選對得4分,有選錯得0分)
1.以下關(guān)于波的說法正確的是( )
A.wifi信號的傳播需要介質(zhì)B.聲波可以發(fā)生多普勒效應(yīng)
C.全息照相是光的偏振的應(yīng)用D.肥皂膜出現(xiàn)彩色條紋是光的衍射現(xiàn)象
2.如圖所示,兩根通電長直導(dǎo)線a、b平行且水平放置,a、b中的電流強度均為I,此時b受到的安培力大小為F。當(dāng)在a、b的上方再放置一根與a、b平行的通電長直導(dǎo)線c后,b受到的安培力大小仍為F,圖中a、b、c三者間距相等,此時a受到的安培力大小為( )
A.FB.C.D.
3.一位游客在千島湖邊欲乘坐游船,當(dāng)日風(fēng)浪較大,游船上下浮動。可把游船浮動簡化成豎直方向的簡諧運動,振幅為,周期為。當(dāng)船位于最高點時,甲板剛好與碼頭地面平齊。地面與甲板的高度差不超過時,游客能舒服地登船。在一個周期內(nèi),游客能舒服登船的時間是( )
A.B.C.D.
4.如圖所示,a、b兩物塊質(zhì)量均為,中間用一長的細繩連接,靜止在光滑的水平面上(a、b可視為質(zhì)點),開始讓a、b挨在一起,現(xiàn)用一水平恒力作用在b上,細繩可瞬間拉緊且不再松弛,則內(nèi)恒力F做功( )
A.B.C.D.
5.如圖,光導(dǎo)纖維由內(nèi)芯和外套兩部分組成,內(nèi)芯折射率比外套的大,光在光導(dǎo)纖維中傳播時,光在內(nèi)芯和外套的界面上發(fā)生全反射。假設(shè)外套為空氣,一束紅光由光導(dǎo)纖維的一端射入內(nèi)芯,紅光在內(nèi)芯與空氣的界面上恰好發(fā)生全反射,經(jīng)時間從另一端射出;另讓一束綠光也從光導(dǎo)纖維的一端射入,綠光在內(nèi)芯與空氣的界面上也恰好發(fā)生全反射,經(jīng)時間從另一端射出。則內(nèi)芯對紅光的折射率與對綠光的折射率之比為( )
A.B.C.D.
★6.如圖甲所示,一列簡諧橫波沿x軸傳播,實線和虛線分別為時刻和時刻的波形圖,P、Q分別是平衡位置為和的兩質(zhì)點。如圖乙所示為質(zhì)點Q的振動圖像,則( )
圖甲 圖乙
A.波沿x軸負方向傳播
B.波的傳播速度為
C.質(zhì)點P從0時刻到時刻經(jīng)過的路程可能為
D.質(zhì)點P的振動方程為
二、選擇題(本題共4小題,每小題5分,共20分。每小題有多個選項符合題目要求,全部選對得5分,選對但不全得3分,有選錯或不選得0分)
7.如圖所示,理想變壓器原線圈接的交流電源,副線圈接電阻為的電動機和標(biāo)有“”的燈泡。閉合、,燈泡恰能正常發(fā)光,電動機恰好正常工作,原線圈中理想電流表示數(shù)為。下列判斷正確的是( )
A.任一時刻穿過原、副線圈的磁通量相同B.流過燈泡的電流方向每秒鐘改變25次
C.電動機的輸出功率為D.若斷開電流表的示數(shù)為
★8.如圖為一種改進后的回旋加速器示意圖,加速電場場強大小恒定,且被限制在板間,虛線中間不需加電場,如圖所示,帶電粒子在處由靜止經(jīng)加速電場加速后進入D形盒中的勻強磁場做勻速圓周運動,對該回旋加速器,下列說法正確的是( )
A.帶電粒子每運動一周被加速兩次
B.加速粒子的最大速度與D形盒的尺寸有關(guān)
C.板間的加速電場方向需要做周期性變化
D.右側(cè)相鄰圓弧間距離與的比值為
9.如圖所示,在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯,現(xiàn)接通交流電源,過了幾分鐘,杯內(nèi)的水沸騰起來。若要縮短上述加熱時間,下列措施可行的有( )
A.增加線圈的匝數(shù)B.取走線圈中的鐵芯
C.將金屬杯換為瓷杯D.提高交流電源的頻率
★10.如圖所示,間距的粗糙傾斜金屬軌道與水平面間的夾角,在其頂端與阻值為的定值電阻相連,間距相同的光滑金屬軌道固定在水平面上,兩軌道都足夠長且在處平滑連接,至間是光滑絕緣帶,保證傾斜軌道與水平軌道間電流不導(dǎo)通。傾斜軌道處有垂直軌道向上、磁感應(yīng)強度大小為的勻強磁場,水平軌道處有豎直向上、磁感應(yīng)強度大小為的勻強磁場。兩根導(dǎo)體棒1、2的質(zhì)量均為,兩棒接入電路部分的電阻均為R,初始時刻,導(dǎo)體棒1放置在傾斜軌道上,且距離足夠遠,導(dǎo)體棒2靜置于水平軌道上,已知傾斜軌道與導(dǎo)體棒1間的動摩擦因數(shù),。現(xiàn)將導(dǎo)體棒1由靜止釋放,運動過程中未與導(dǎo)體棒2發(fā)生碰撞。,,重力加速度,兩棒與軌道始終垂直且接觸良好,導(dǎo)軌電阻不計。下列說法正確的是( )
A.導(dǎo)體棒1滑至瞬間的速度大小為
B.導(dǎo)體棒1滑至瞬間,導(dǎo)體棒2的加速度大小為
C.穩(wěn)定時,導(dǎo)體棒2的速度大小為
D.整個運動過程中通過導(dǎo)體棒2的電荷量為
第Ⅱ卷 非選擇題(共56分)
三、填空題(本題共2小題,共15分)
11.(6分)某同學(xué)利用“插針法”測定玻璃的折射率,所用的玻璃磚兩面平行。正確操作后,作出的光路圖及測出的相關(guān)角度如圖所示。
(1)此玻璃的折射率計算式為______(用圖中的、表示)。
(2)如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇,為了減小誤差,應(yīng)選用寬度______(填“大”或“小”)的玻璃磚來測量。
12.(9分)某校同學(xué)們分組進行碰撞的實驗研究。
(1)第一組利用氣墊導(dǎo)軌通過頻閃照相進行探究碰撞中的不變量這一實驗。若要求碰撞動能損失最小則應(yīng)選下圖中的______(填“甲”或“乙”)(甲圖兩滑塊分別裝有彈性圈,乙圖兩滑塊分別裝有撞針和橡皮泥);
圖甲 圖乙
(2)第二組同學(xué)用如圖所示的實驗裝置“驗證動量守恒定律”。
①圖中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影。實驗時,先讓入射球多次從斜軌上S位置靜止釋放,找到其平均落地點的位置P,測量平拋射程,然后把被碰小球靜置于水平軌道的末端,再將入射球從斜軌上S位置靜止釋放,與小球相碰,并重復(fù)多次。本實驗還需要完成的必要步驟有______(填選項前的符號)。
A.測量兩個小球的質(zhì)量、B.測量拋出點距地面的高度H
C.測量S離水平軌道的高度hD.測量平拋射程、
②若兩球發(fā)生彈性碰撞,則、、之間一定滿足的關(guān)系是______(填選項前的符號)。
A.B.C.
(3)第三組利用頻閃照片法去研究。某次實驗時碰撞前B滑塊靜止,A滑塊勻速向B滑塊運動并發(fā)生碰撞,利用頻閃照相的方法連續(xù)4次拍攝得到的照片如圖丙所示。已知相鄰兩次閃光的時間間隔為T,在這4次閃光的過程中,A、B兩滑塊均在范圍內(nèi),且第1次閃光時,滑塊A恰好位于處。若A、B兩滑塊的碰撞時間及閃光持續(xù)的時間極短,均可忽略不計,碰后B也做勻速運動,則A、B兩滑塊質(zhì)量之比______。
四、計算題(本題共3小題,其中第13題11分,第14題12分,第15題18分,共41分。寫出必要的推理過程,僅有結(jié)果不得分)
13.(11分)如圖甲是建筑工地將樁料打入泥土中以加固地基的打夯機示意圖,打夯前先將樁料扶正立于地基上,樁料進入泥土的深度忽略不計。已知夯錘的質(zhì)量為,樁料的質(zhì)量為。每次打夯都通過卷揚機牽引將夯錘提升到距離樁頂處再釋放,讓夯錘自由下落,夯錘砸在樁料上后立刻隨樁料一起向下運動。樁料進入泥土后所受阻力f隨打入深度h的變化關(guān)系如圖乙所示,直線斜率。g取,求:
(1)夯錘與樁料第1次碰撞后瞬間的速度;
(2)夯錘與樁料第1次碰撞后樁料進入泥土的深度。
★14.(12分)2022年6月,我國首艘完全自主設(shè)計建造的航母“福建艦”下水亮相,除了引人注目的電磁彈射系統(tǒng)外,電磁阻攔索也是航母的“核心戰(zhàn)斗力”之一,其原理是利用電磁感應(yīng)產(chǎn)生的阻力快速安全地降低艦載機著艦的速度。如圖所示為電磁阻攔系統(tǒng)的簡化原理:艦載機著艦時關(guān)閉動力系統(tǒng),通過絕緣阻攔索拉住軌道上的一根金屬棒ab,金屬棒ab瞬間與艦載機共速并與之一起在磁場中減速滑行至停下。已知艦載機質(zhì)量為M,金屬棒質(zhì)量為m,接入導(dǎo)軌間電阻為r,兩者以共同速度進入磁場。軌道端點間電阻為R,不計其他電阻。平行導(dǎo)軌與間距為L,軌道間有豎直方向的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B。除安培力外艦載機系統(tǒng)所受其他阻力均不計。求:
(1)艦載機和金屬棒一起運動的最大加速度a;
(2)艦載機減速過程電阻R上產(chǎn)生的熱量;
(3)艦載機減速過程通過的位移x的大小。
15.(18分)如圖所示,平面直角坐標(biāo)系內(nèi),x軸上方有垂直坐標(biāo)系平面向里、半徑為R的圓形勻強磁場(大小未知),圓心為。x軸下方有一平行x軸的虛線,在其下方有磁感應(yīng)強度方向垂直坐標(biāo)系平面向外、大小為的矩形勻強磁場,磁場上邊界與重合。在與x軸之間有平行于y軸、場強大小為的勻強電場(圖中未畫出),且與x軸相距(大小未知)。現(xiàn)有兩相同帶電粒子a、b以平行x軸的速度分別正對點、A點射入圓形磁場,經(jīng)偏轉(zhuǎn)后都經(jīng)過坐標(biāo)原點O進入x軸下方電場。已知粒子質(zhì)量為m,電荷量大小為q,不計粒子重力及粒子間的相互作用力。
(1)求磁感應(yīng)強度的大??;
(2)若電場沿y軸負方向,欲使帶電粒子a不能到達,求的最小值;
(3)若電場沿y軸正方向,,欲使帶電粒子b能到達x軸上且距原點O距離最遠,求矩形磁場區(qū)域的最小面積。
長郡中學(xué)2024年高二寒假作業(yè)撿測
物理參考答案
一、選擇題(本題共6小題,每小題4分,共24分)
1.B 【解析】wifi信號屬于電磁波,電磁波的傳播不需要介質(zhì),A錯誤;聲波可以發(fā)生多普勒效應(yīng),B正確;全息照相和肥皂膜出現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象,CD錯誤。故選B。
2.B 【解析】如圖,a、b、c三者間距相等,a,b中電流強度均為I時,b受到的安培力大小為F,故a受到b對a的安培力大小也為F;當(dāng)在a、b的上方再放置一根與a、b平行的通電長直導(dǎo)線c后,b受到的安培力大小仍為F可知c對b的安培力大小也為F,根據(jù)空間位置關(guān)系電流大小相等,可知c對a的安培力大小也為F;b對a的安培力和c對a的安培力夾角為60°,大小都為F,故此時a受到的安培力大小為,B正確、ACD錯誤。故選B。
3.A 【解析】把游船浮動簡化成豎直方向的簡諧運動,從船上升到最高點時計時,其振動方程為,代入得,當(dāng)時,可解得:,故在一個周期內(nèi),游客能舒服登船的時間是,故A正確。
4.D 【解析】細繩拉直前,只有b運動,加速度,運動的時間為,此時b的速度,細繩拉緊瞬間a、b系統(tǒng)動量守恒,有,解得,同時運動時的加速度為,再運動的位移,所以力F在內(nèi)做功,故選D。
5.C 【解析】設(shè)光導(dǎo)纖維長為l,對紅光而言,紅光通過光導(dǎo)纖維路程,紅光的速度為,因此所用時間,整理得。同理綠光通過光導(dǎo)纖維所用時間,因此故選C。
6.D 【解析】由圖乙可知時刻,質(zhì)點Q向上振動,根據(jù)上下坡法可知,波沿x軸正方向傳播,故A錯誤;由圖甲可知,波長為,由圖乙可知,周期為,波的傳播速度為,故B錯誤;質(zhì)點P從0時刻到時刻有(,1,2,3…),處于平衡位置的質(zhì)點從0時刻到時刻經(jīng)過的路程(,1,2,3…),當(dāng)時,,由于質(zhì)點P不在平衡位置,從0時刻到時刻經(jīng)過的路程不可能為,故C錯誤;質(zhì)點Q的振動方程為,質(zhì)點P與質(zhì)點Q相位差恒定,為,故質(zhì)點P的振動方程為,故D正確。
二、選擇題(本題共4小題,每小題5分,共20分)
7.AC 【解析】原、副線圈都繞在同一根鐵芯上,所以磁通量時刻相同,A正確;根據(jù)題中信息可得交流電的周期為,即,可得電流方向每秒鐘改變50次,B錯誤;交流電源的電壓的有效值為,燈泡恰能正常發(fā)光,則有原副線圈匝數(shù)比為,得副線圈中總電流大小為,則此時流過電動機的電流大小為,得此時電動機的輸出功率為,C正確;若斷開此時副線圈中的輸出功率為,根據(jù),得此時原線圈中電流為,D錯誤。故選AC。
8.BD 【解析】帶電粒子只有經(jīng)過AC板間時被加速,即帶電粒子每運動一周被加速一次。電場的方向沒有改變,只在間加速,AC錯誤;當(dāng)粒子從D形全中出來時,速度最大,根據(jù),解得,知加速粒子的最大速度與D形盒的尺寸有關(guān),B正確;根據(jù),解得,則,同理,因為每轉(zhuǎn)一圈被加速一次,速度變化量,經(jīng)過相同位移用的時間根據(jù)運動學(xué)規(guī)律,即,D正確。
9.AD 【解析】當(dāng)線圈中通以交變電流時,在金屬杯中將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢感應(yīng)電流,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知,感應(yīng)電動勢;增加線圈的匝數(shù)使得線圈周圍的磁場變強。感應(yīng)電動勢增大,感應(yīng)電流的功率增大,使杯內(nèi)的水沸騰所需的時間縮短;提高交流電源的頻率,磁感應(yīng)強度的變化率變大,感應(yīng)電動勢變大,感應(yīng)電流的功率增大;故選項A、D正確。取走線圈中的鐵芯則使得線圈周圍的磁場變?nèi)?,磁感?yīng)強度變化率減小,感應(yīng)電動勢變小,從而使杯內(nèi)的水沸騰所需的時間反而延長,故選項B錯誤;將金屬杯換為瓷杯后,由于陶瓷不是導(dǎo)體,因此瓷杯中不能產(chǎn)生感應(yīng)電流,無法給水加熱,故選項C錯誤。
10.BC 【解析】由于導(dǎo)體棒1釋放點離足夠遠,導(dǎo)體棒1滑至?xí)r一定達到穩(wěn)定狀態(tài),由平衡可得,即有,解得,故A錯誤;導(dǎo)體棒1骨至瞬間,導(dǎo)體棒1切割磁感線產(chǎn)生的電動勢為,回路中的電流為,此時導(dǎo)體棒2的加速度為,故B正確;導(dǎo)體棒1、2組成的系統(tǒng)由動量守恒可得,得,即穩(wěn)定時,導(dǎo)體棒2的速度大小為,故C正確;對導(dǎo)體棒2由動量定理有,即,電荷量,故D錯誤。
三、填空題(本題共2小題,共15分)
11.(6分,每空3分)(1)[或] (2)大
【解析】由圖可知,入射角為,折射角為,由折射定律可得。選擇寬度較大的玻璃磚,可以減小折射角測量的誤差。
12.(9分)(1)甲(2分) (2)①AD(2分) ②A(2分) (3)(3分)
【解析】(1)題圖甲中兩滑塊發(fā)生的碰撞可以看作是彈性碰撞,動能損失較小,題圖乙中兩滑塊發(fā)生完全非彈性碰撞,動能損失最大,故選擇甲。
(2)①和離開軌道末端后均做平拋運動,根據(jù)①
可知兩球做平拋運動的時間相同,由題意可知與碰撞前瞬間的速度大小為②
由于與碰撞后瞬間的速度不可能大于碰撞前瞬間的速度,
所以碰后瞬間兩球的速度大小分別為③ ④
對碰撞過程根據(jù)動量守恒定律有⑤
聯(lián)立②③④⑤可得⑥
⑥式就是實驗最終要驗證是否成立的表達式,所以本實驗需要測量兩個小球的質(zhì)量、,并測量平拋射程、,故選AD。
②若兩球發(fā)生彈性碰撞,則根據(jù)機械能守恒定律有⑦
即⑧
聯(lián)立⑥⑧式可得⑨
故選A。
(3)由題圖可知A和B碰撞前瞬間A的速度大小為⑩
由圖分析可知在第1次閃光后經(jīng)時間發(fā)生碰撞,且碰后A的速度反向,則碰撞后睡間A、B的速度大小分別為?
?
對碰撞過程根據(jù)動量守恒定律有?
聯(lián)立⑩???解得?
四、計算題(本題共3小題,其中第13題11分,第14題12分,第15題18分,共41分。寫出必要的推理過程,僅有結(jié)果不得分)
13.(11分)【解析】(1)設(shè)夯錘與樁料碰撞前瞬間的速度為,則……(2分)
解得
取向下為正方向,設(shè)夯錘與樁料碰撞后僢間的速度為v,由動量守恒定律得……(2分)
代入數(shù)據(jù)解得……(1分)
(2)由乙圖知,樁料下沉過程中所受的阻力隨距離均勻變化,可用平均力求阻力做功,則
……(2分)
對夯錘與樁料,由動能定理得……(3分)
代入數(shù)據(jù)解得……(1分)
14.(12分)【解析】(1)初始時刻,金屬棒的速度最大,感應(yīng)電流最大,加速度最大,此時
……(1分)
……(1分)
金屬棒所受安培力為……(1分)
可得最大加速度為……(1分)
(2)根據(jù)能量守恒定律,電阻R和金屬棒產(chǎn)生的總的熱量為……(1分)
電阻R產(chǎn)生的熱量為……(1分)
……(1分)
(3)當(dāng)某時刻速度為v時,金屬棒所受安培力……(1分)
整個過程根據(jù)動量定理……(2分)
而……(1分)
聯(lián)立解得……(1分)
15.(18分)【解析】(1)a、b平行進入圓形磁場,均經(jīng)過原點O,作出a粒子軌跡,根據(jù)幾何知識可知,粒子做圓周運動的半徑大小與磁場區(qū)域半徑大小相等,即……(2分)
又……(2分)
解得……(1分)
(2)帶電粒子a從O點沿y軸負方向進入電場后做減速運動,則由動能定理可得
……(2分)
解得……(1分)
(3)若勻強電場沿y軸正方向,則粒子b從原點O沿x軸負向進入電場,做類平拋運動,設(shè)粒子b經(jīng)電場加速度后的速度大小為v,在下方磁場做勻速圓周運動的軌道半徑為,粒子b離開電場進入磁場時速度方向與水平方向夾角為,如圖甲所示
則有……(2分)
解得

則……(2分)
在電場中,……(2分)
在磁場中有……(1分)
解得
如圖乙所示,由幾何關(guān)系可知,在矩形磁場中運動的圓心在y軸上,當(dāng)粒子從矩形磁場右邊界射出,且方向與x軸正方向夾角為60°時,粒子能夠到達x軸,距離原點O最遠。
則最小矩形區(qū)域水平邊長為……(1分)
豎直邊長為……(1分)
則最小面積為……(1分)
題號
1
2
3
4
5
6
答案
B
B
A
D
C
D
題號
7
8
9
10
答案
AC
BD
AD
BC

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