河北省强基名校联盟2023-2024学年高二（下）开学联考物理试卷

试卷更新日期：2024-03-29 类型：开学考试

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一、单选题：本大题共7小题，共28分。

1. 以下关于物理学知识的叙述，正确的是（）

A、光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率小
B、用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉
C、遥控器发出的红外线波长和医院 $C T$ 中的 $X$ 射线波长相同
D、电磁振荡可以产生电磁波，若波源的电磁振荡停止，则空间的电磁波随即消失

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2. 图中 $O B C D$ 为半圆柱体玻璃的横截面， $O D$ 为直径，一束由 $b$ 光和 $c$ 光组成的复色光沿 $A O$ 方向从真空射入玻璃， $b$ 光、 $c$ 光分别从 $B$ 、 $C$ 点射出。设玻璃对 $b$ 光的折射率为 $n_{1}$ ， $b$ 光由 $O$ 到 $B$ 的传播时间为 $t_{1}$ ，玻璃对 $c$ 光的折射率为 $n_{2}$ ， $c$ 光由 $O$ 到 $C$ 的传播时间为 $t_{2}$ 。则下列说法正确的是（）

A、 $n_{1}$ 小于 $n_{2}$ B、 $n_{1}$ 等于 $n_{2}$ C、 $t_{1}$ 小于 $t_{2}$ D、 $t_{1}$ 等于 $t_{2}$

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3. 图是 $《$ 天工开物 $》$ 中记载的一种舂 $(c h ō n ɡ)$ 米装置古人用脚踏一种像跷跷板一样的东西，将质量约为 $10 k g$ 的碓抬高 $0.45 m$ 后从静止释放，碓在重力作用下向下运动，碓与谷物作用 $0.1 s$ 后静止，每次碓对谷物的平均作用力约为（）

A、 $500 N$ B、 $450 N$ C、 $400 N$ D、 $300 N$

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4. 某种交变电流的电流随时间变化的图线如图所示，上下两部分的 $i - t$ 图像均为正弦函数的一部分，其最大值如图中所示，则此交变电流的有效值为（）

A、 $2 A$ B、 $2 \sqrt{2} A$ C、 $3 A$ D、 $3 \sqrt{2} A$

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5. 如图所示，圆形区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场， $A$ 为磁场边界上的一点。电子以相同的速率 $v_{0}$ 从 $A$ 点射入磁场区域，速度方向沿位于纸面内的各个方向，这些电子射出边界的位置均处于边界的某一段弧上，这段圆弧的弧长是圆周长的六分之一。若仅将电子的速率变为 $v_{1}$ ，结果相应的弧长变为圆周长的四分之一，不计电子间的相互影响，则 $v_{1} : v_{0}$ 等于（）

A、 $3 : 2$ B、 $\sqrt{2} : 1$ C、 $\sqrt{3} : 1$ D、 $\sqrt{3} : \sqrt{2}$

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6. 如图，把一个有小孔的小球连接在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球套在光滑的杆上，能够自由滑动。系统静止时小球位于 $O$ 点。现将小球向右移动距离 $A$ 后由静止释放，弹簧的质量和空气阻力忽略不计，小球做周期为 $T$ 的简谐运动。下列说法不正确的是（）

A、若某过程中小球的路程为 $2 A$ ，则该过程经历的时间 $\frac{T}{2}$
B、若某过程中小球的路程为 $A$ ，则该过程经历的时间一定为 $\frac{T}{4}$
C、若某过程经历的时间为 $\frac{T}{2}$ ，则该过程回复力的冲量可能为零
D、若某过程经历的时间为 $\frac{T}{2}$ ，则该过程中弹簧弹力做的功一定为零

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7. 远距离输电模拟电路如图所示，交流电源是输出电压为 $6 V$ 的正弦交流电，定值电阻 $R_{1} = R_{2} = 6 Ω$ ，小灯泡 $L_{1}$ 、 $L_{2}$ 、 $L_{3}$ 规格一样，均为“ $6 V$ ， $6 W$ ”，电阻恒定。理想变压器 $T_{1}$ 、 $T_{2}$ 原、副线圈的匝数比分别为 $1 : 3$ 和 $3 : 1$ 。初始开关 $S_{1}$ 断开，分别接通电路Ⅰ和电路Ⅱ，两电路都稳定工作时（）

A、 $L_{1}$ 与 $L_{2}$ 一样亮
B、 $L_{1}$ 比 $L_{2}$ 亮
C、电路Ⅱ稳定后把 $S_{1}$ 闭合，则 $L_{2}$ 变亮
D、电路Ⅱ稳定后把 $S_{1}$ 闭合，则 $R_{2}$ 消耗的功率变大

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二、多选题：本大题共3小题，共18分。

8. 一列简谐横波沿 $x$ 轴方向传播，在 $t = \frac{1}{3} s$ 时的波形图如图 $(a)$ 所示， $P$ 、 $Q$ 是介质中 $x$ 轴上的两个质点。图 $(b)$ 是质点 $Q$ 的振动图像。下列说法中正确的是（）

A、波沿 $x$ 轴正向传播 B、波速为 $0.18 m / s$
C、 $P$ 质点在 $\frac{1}{3} s$ 时振动方向沿 $y$ 轴正向 D、经过 $\frac{T}{12}$ 质点 $P$ 会随波迁移到坐标原点

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9. 如图甲所示，质量为 $m$ 边长为 $L$ 、电阻为 $R$ 的正三角形金属框 $A C D$ 由粗细均匀的金属棒组成，绝缘细线一端连接 $A C$ 的中点 $G$ 将金属框吊在天花板上的 $O$ 点，金属框处于静止状态，金属框部分处于垂直金属框平面向外的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为 $B$ ，金属框 $A D$ 、 $C D$ 边的中点 $E$ 、 $F$ 在磁场的水平边界上，重力加速度为 $g$ 。现让磁感应强度按如图乙所示的规律变化，图甲中磁场方向为正方向，感应电流以顺时针为正方向。 $t = 0$ 时刻悬线的拉力恰好为零，细线能承受的最大拉力为金属框重力的 $2$ 倍，则细线未断之前，金属框中的电流、流过金属棒的电荷量大小和细线上的拉力随时间变化的关系图像正确的是（）

A、
B、
C、
D、

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10. 图为检测电流的装置，通有电流 $I$ 的螺绕环在由金属材料制成的霍尔元件处产生的磁场 $B_{1} = k_{1} I_{1}$ ，通有待测电流 $I_{2}$ 的直导线 $a b$ 垂直穿过螺绕环中心，在霍尔元件处产生的磁场 $B_{2} = k_{2} I_{2}$ 。则下列说法中正确的是（）

A、直导线 $a b$ 中不通电流时，霍尔元件前表面电势高于后表面电势
B、霍尔元件处的磁感应强度恒定不变时， $I_{H}$ 增大、 $U_{H}$ 变大
C、 $a b$ 中通入待测电流 $I_{2}$ ，霍尔电压输出为零时，电流表的示数 $I_{1} = \frac{k_{2}}{k_{1}} I_{2}$
D、霍尔电压输出为零时，待测电流方向是 $b \to a$

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三、实验题：本大题共2小题，共14分。

11. 某实验小组利用如图所示的实验装置验证动量守恒定律。实验的主要步骤如下：
$①$ 用天平测得小球 $A$ 、 $B$ 的质量分别为 $m_{1}$ 、 $m_{2}$
$②$ 用两条细线分别将球 $A$ 、 $B$ 悬挂于同--水平高度，且自然下垂时两球恰好相切，球心位于同一水平线上；
$③$ 将球 $A$ 向左拉起使其悬线与竖直方向的夹角为 $α$ 时由静止释放，与球 $B$ 碰撞后，测得球 $A$ 向左摆到最高点时其悬线与竖直方向的夹角为 $θ_{1}$ ，球 $B$ 向右摆到最高点时其悬线与竖直方向的夹角为 $θ_{2}$ 。
回答下列问题：

(1)、此实验中 $($ 选填“需要”或“不需要” $)$ 测量轻绳的长度 $L$ ；

(2)、为保证 $A$ 碰撞后向左摆动，则 $A$ 、 $B$ 两球质量应满足 $m_{1}$ $m_{2} ($ 填“ $>$ ”“ $<$ ”或“ $=$ ” $)$ ；

(3)、若两球碰撞前后动量守恒，则 $\frac{m_{1}}{m_{2}} =$ $($ 用 $③$ 中测量的量表示 $)$ 。

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12. 如图甲所示，在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，并选用缝间距 $d = 0.4 m m$ 的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离 $l = 0.5 m$ 。接通电源使光源正常工作。

(1)、在组装仪器时单缝和双缝应该相互放置； $($ 选填“垂直”或“平行” $)$

(2)、为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离 $Δ x$ ，而是先测量 $n$ 个条纹的间距再求出 $Δ x$ 。下列实验采用了类似方法的有____；

A、“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量 B、“用单摆测重力加速度”实验中单摆周期的测量 C、“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中弹簧形变量的测量

(3)、用某种单色光照射双缝得到如图乙所示的干涉条纹，测量头手轮示数如图丙所示，则分划板中心刻线在图乙中 $B$ 位置时手轮示数为 $x =$ $m m$ 。

(4)、已知分划板中心刻线处于 $A$ 位置时，手轮示数为 $10.578 m m$ ，则该单色光的波长 $λ =$ $m ($ 结果保留 $2$ 位有效数字 $)$ 。

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四、计算题：本大题共3小题，共40分。

13. 如图所示，两根足够长的光滑金属导轨 $a b$ 、 $c d$ 竖直放置，导轨间距离为 $L$ ，电阻不计。在导轨上端串接两个额定功率均为 $P$ 、电阻均为 $R$ 的小灯泡。整个系统置于匀强磁场中 $($ 图中未画出 $)$ ，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直。现将一质量为 $m$ 、电阻可以忽略的金属棒 $M N$ 从图示位置由静止开始释放。金属棒下落过程中保持水平，且与导轨接触良好。已知某时刻后两灯泡保持正常发光。重力加速度为 $g$ 。求：

(1)、磁感应强度的大小；

(2)、灯泡正常发光时金属棒的运动速率。

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14. 如图所示，坐标平面第Ⅰ象限内存在水平向左的匀强电场，场强 $E$ 大小未知，在 $y$ 轴左侧存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为 $B ($ 大小可调节 $)$ 。现有比荷为 $\frac{q}{m} = 2.5 \times 1 0^{9} C / k g$ 的带正电粒子从 $x$ 轴上的 $A (0.1 m, 0)$ 点以初速度 $v_{0} = 2 \times 1 0^{7} m / s$ 垂直 $x$ 轴射入电场，经过 $P$ 点进入磁场， $O P = \frac{2 \sqrt{3}}{3} O A$ ，不计粒子重力。

(1)、求场强 $E$ 的大小；

(2)、当 $B$ 取某值时，粒子第一次经过磁场后刚好可以回到 $A$ 点，求此 $B$ 的大小。

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15. 如图所示，小球 $A$ 和滑块 $B$ 静止于光滑水平轨道右端，水平轨道与足够长的水平传送带平滑连接，传送带沿逆时针方向匀速运转。小球 $A$ 与不可伸长的轻绳相连，轻绳上端固定于 $O$ 点，初始时轻绳刚好伸直， $A$ 、 $B$ 刚好接触无弹力。现将 $A$ 球拉到与 $O$ 点等高的位置后自由释放，在最低点与 $B$ 发生正碰，碰后滑块 $B$ 以 $v_{B} = 8.0 m / s$ 的速度立即滑上传送带。已知 $A$ 、 $B$ 的质量为 $m_{A} = 4.6 k g$ 、 $m_{B} = 2.0 k g$ ， $B$ 与传送带间的动摩擦因数 $μ = 0.2$ ，重力加速度 $g$ 取 $10 m / s^{2}$ ，碰撞时间忽略不计，不计空气阻力。

(1)、要使滑块 $B$ 不从水平传送带右端滑出，求水平传送带的最小长度 $L_{0}$ ；

(2)、若 $A$ 、 $B$ 第一次碰撞为弹性碰撞，求此情景下碰前瞬间 $A$ 球的速度大小 $v_{0}$ ； $($ 结果保留两位有效数字 $)$

(3)、若 $A$ 、 $B$ 第一次碰撞为非弹性碰撞，且碰后小球 $A$ 的速度方向不变，开始做简谐运动 $($ 最大摆角小于 $10 °)$ ，当滑块 $B$ 向右第一次减速为零时，小球 $A$ 刚好到达最低点向左运动。取 $π^{2} = 10$ ， $c o s 10^{\circ} = 0.985$ ， $\sqrt{0.015} = 0.122$ ，求此情景下轻绳的长度 $L$ 值。

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