浙江省宁波市镇海中学2023-2024学年高二（上）期末考试物理试卷

试卷更新日期：2024-04-11 类型：期末考试

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一、选择题（本题共15小题，共45分）

1. 因受空气污染和氧化等因素影响，国际千克原器的质量出现细微变化，已难以适应现代精密测量要求。因此科学界一直想用一种基于物理常数的定义来取代。 $2018$ 年 $11$ 月 $16$ 日，第 $26$ 届国际计量大会决定，千克由普朗克常量 $h$ 及米和秒定义，即 $1 k g = \frac{h}{6.62607015 \times 1 0^{- 34} m^{2} \cdot s^{- 1}}$ ，该决定已于 $2019$ 年 $5$ 月 $20$ 日生效。此次标准实施后，国际单位中 $7$ 个基本单位全部建立在不变的自然常数基础上，保证了国际单位的长期稳定性和通用性。以下说法正确的是（）

A、普朗克常量 $h$ 是个无单位的常量
B、普朗克常量 $h$ 的单位等效于 $N \cdot m \cdot s$
C、普朗克常量 $h$ 的单位等效于 $N \cdot m \cdot s^{- 1}$
D、受外界因素的影响普朗克常量 $h$ 的数值也会发生细微变化

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2. 如图的轨道，物块以 $v_{0}$ 的初速度从 $A$ 出发向右到 $B$ 的速度为大小 $v_{1}$ ，时间 $t_{1}$ ；以同样的初速度从 $B$ 出发向左到 $A$ 的速度大小为 $v_{2}$ ，时间 $t_{2}$ 。则（）

A、若接触面光滑， $v_{1}$ 、 $v_{2}$ 相等时间 $t_{1}$ 大于 $t_{2}$
B、若接触面光滑， $v_{1}$ 、 $v_{2}$ 相等时间 $t_{1}$ 小于 $t_{2}$
C、如果所有接触面粗糙程度一样， $v_{1}$ 大于 $v_{2}$
D、如果所有接触面粗糙程度一样， $v_{1}$ 小于 $v_{2}$

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3. 如图所示，一个小球 $O$ 用 $1$ 、 $2$ 两根细绳连接并分别系于车厢中的 $A$ 点和 $B$ 点， $O B$ 水平，车厢由静止状态开始缓慢加速的过程中，下列说法正确的是（）

A、若车厢向右加速，则绳 $2$ 的张力增大，绳 $1$ 的张力减小 B、若车厢向右加速，则绳 $2$ 的张力增大，绳 $1$ 的张力不变 C、若车厢向左加速，则绳 $1$ 的张力增大，绳 $2$ 的张力减小 D、若车厢向左加速，则绳 $1$ 的张力增大，绳 $2$ 的张力不变

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4. 如图所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率 $v_{1}$ 运行。初速度大小为 $v_{2}$ 的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的 $A$ 处滑上传送带。若从小物块滑上传送带开始计时，小物块在传送带上运动的 $v - t$ 图像 $($ 以地面为参考系 $)$ 如图乙所示。已知 $v_{2} > v_{1}$ ，则（）

A、 $t_{2}$ 时刻，小物块离 $A$ 处的距离达到最大
B、 $t_{2}$ 时刻，小物块相对传送带滑动的距离达到最大
C、 $0 \sim t_{2}$ 时间内小物块受滑动摩擦力作用， $t_{2} \sim t_{3}$ 时间内小物块受静摩擦力作用
D、 $0 \sim t_{2}$ 时间内，小物块受到的摩擦力方向先向右后向左

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5. 如图所示，一只小船横渡一条河流。小船船头垂直于河岸，自 $A$ 点出发沿直线抵达河对岸的 $B$ 点，历时 $20 s$ ，且知 $A B$ 与河岸的夹角 $α = 37 ^{\circ}$ ，河水流速大小为 $4 m / s$ ，小船相对静水的速度不变。已知 $s i n 37 ^{\circ} = 0.6$ ， $c o s 37^{\circ} = 0.8$ 下列判断中错误的是（）

A、河流的宽度为 $60 m$
B、小船相对静水速度的大小为 $3 m / s$
C、只要调整小船的航向合适，小船可以沿直线抵达正对岸的 $C$ 点
D、无论怎样调整小船的航向，小船渡河的位移都不可能小于 $80 m$

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6. 木星的卫星中，木卫一、木卫二、木卫三做圆周运动的周期之比为 $1 ： 2 ： 4$ 。木卫三周期为T ，公转轨道半径是月球绕地球轨道半径r的n倍。月球绕地球公转周期为 $T_{0}$ ，则（）

A、木卫一轨道半径为 $\frac{n}{16} r$ B、木卫二轨道半径为 $\frac{n}{2} r$ C、周期T与T₀之比为 $n^{\frac{3}{2}}$ D、木星质量与地球质量之比为 $\frac{T_{0}^{2}}{T^{2}} n^{3}$

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7. 一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前 $5 s$ 内做匀加速直线运动， $5 s$ 末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其 $v - t$ 图像如图所示，已知汽车的质量为 $m = 2 \times 1 0^{3} k g$ ，汽车受到的阻力为车重的 $0.1$ 倍， $g$ 取 $10 m / s^{2}$ ，则（）

A、汽车在前 $5 s$ 内的位移为 $50 m$
B、汽车在达到最大速度的过程中牵引力做的功为 $1.5 \times 1 0^{5} J$
C、汽车的额定功率为 $60 k W$
D、汽车的最大速度为 $15 m / s$

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8. 某静电场在 $x$ 轴正半轴上的电势 $φ$ 随 $x$ 变化的关系如图所示， $E x$ 为电场强度在 $x$ 轴上的分量则（）

A、在 $x_{1}$ 、 $x_{2}$ 两处， $E_{1}$ 与 $E_{2}$ 方向相同
B、在 $x_{1}$ 、 $x_{2}$ 两处， $E_{1}$ 与 $E_{2}$ 大小相等
C、若把带正电的粒子从 $x_{1}$ 处移到 $x_{2}$ 处，电场力先做正功再做负功
D、同一个带正电的粒子在 $R$ 处具有的电势能小于在 $x_{2}$ 处的电势能

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9. 如图所示，电源电动势为E、内阻为r，电容器的电容为C，电压表内阻较大，电流表内阻不可忽略。闭合开关S，在增大电阻箱R的阻值的过程中，电压表示数的变化量的绝对值为 $Δ U$ ，电流表示数的变化量的绝对值为 $Δ I$ ，则下列说法正确的是（）

A、电容器电荷量的增加量等于 $Δ I C r$ B、电压表示数U和电流表示数I的比值不变 C、 $Δ U$ 和 $Δ I$ 的比值大于r D、电源的效率和输出功率一定都增加

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10. 2020年9月1日消息，广东清远磁浮列车圆满完成整车静态调试运行试验如图1，图2是磁浮的原理图，图2中甲是圆柱形磁铁，乙是用高温超导材料制成的超导圆环，将超导圆环乙水平放在磁铁甲上，它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁甲的上方空中，若甲的N极朝上，在乙放入磁场向下运动的过程中（）

A、俯视，乙中感应电流的方向为顺时针方向；当乙稳定后，感应电流消失 B、俯视，乙中感应电流的方向为顺时针方向；当乙稳定后，感应电流仍存在 C、俯视，乙中感应电流的方向为逆时针方向；当乙稳定后，感应电流消失 D、俯视，乙中感应电流的方向为逆时针方向；当乙稳定后，感应电流仍存在

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11. 下面为教材中的四副插图，下列关于这几幅图说法正确的是（）

A、图甲为库仑扭秤装置，库仑通过此实验装置研究得出电荷之间的静电力与其之间距离成反比关系
B、图乙为小磁针在通电导线下发生偏转，表明电流具有磁效应，法拉第最先发现电流的磁效应
C、图丙是研究安培力方向与磁场方向关系演示实验，表明通电导线所受的安培力可能与磁场方向垂直
D、图丁为回旋加速器装置，仅增大 $D$ 形盒半径，则粒子能够获得的最大速度增大

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12. 如图所示， $A$ 、 $B$ 两物体质量分别为 $m_{A} = 5 k g$ 和 $m_{B} = 4 k g$ ，与水平地面之间的动摩擦因数分别为 $μ_{A} = 0.4$ 和 $μ_{B} = 0.5$ ，开始时两物体之间有一压缩的轻弹簧 $($ 不拴接 $)$ ，并用细线将两物体拴接在一起放在水平地面上．现将细线剪断，则两物体将被弹簧弹开，最后两物体都停在水平地面上．下列判断正确的是（）

A、在弹簧弹开两物体以及脱离弹簧后两物体的运动过程中，两物体组成的系统动量不守恒
B、在弹簧弹开两物体以及脱离弹簧后两物体的运动过程中，整个系统的机械能守恒
C、在两物体被弹开的过程中， $A$ 、 $B$ 两物体的机械能先增大后减小 D、两物体一定不会同时停在地面上

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13. 如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈， $D_{1}$ 、 $D_{2}$ 和 $D_{3}$ 是三个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源，在 $t = 0$ 时刻，闭合开关S，电路稳定后在 $t_{1}$ 时刻断开开关S，规定以电路稳定时流过 $D_{1}$ 、 $D_{2}$ 的电流方向为正，分别用 $I_{1}$ 、 $I_{2}$ 表示流过 $D_{1}$ 和 $D_{2}$ 的电流，则下图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是（）

A、 B、 C、 D、

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14. 一匀强磁场的磁感应强度大小为 $B$ ，方向垂直于纸面向里，其边界如图中虚线所示， $a b$ 为半径为 $R$ 的半圆， $a c$ 、 $b d$ 与直径 $a b$ 共线， $a$ 、 $c$ 间的距离等于半圆的半径 $R$ 。一束质量均为 $m$ 、电量均为 $q$ 的带负电的粒子，在纸面内从 $c$ 点垂直于 $a c$ 以不同速度射入磁场，不计粒子重力及粒子间的相互作用。下列说法正确的是

A、可以经过半圆形边界的粒子的速率最小值为 $\frac{q B R}{m}$
B、可以经过半圆形边界的粒子的速率最大值为 $\frac{3 q B R}{2 m}$
C、在磁场中运动时间最短的粒子速率为 $\frac{q B R}{2 m}$
D、在磁场中运动时间最短的粒子运动时间为 $\frac{2 π m}{3 q B}$

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15. 如图所示， $C N$ 、 $D Q$ 是两条足够长水平固定放置的阻值可忽略的光滑平行金属导轨，导轨间距为 $L$ ，水平导轨所在区域存在竖直向下、磁感应强度大小为 $B$ 的匀强磁场。水平导轨的左端与一段半径为 $r$ 的光滑圆弧轨道平滑连接，水平导轨的右端接入阻值为 $R$ 的电阻。一质量为 $m$ 、长度为 $L$ 、电阻为 $R$ 的导体棒 $a$ 静置于水平轨道最左端，将另一个与导体棒 $a$ 完全相同的导体棒 $b$ 从圆弧轨道上 $h (h < r)$ 高处由静止释放， $b$ 与 $a$ 发生完全非弹性碰撞 $($ 粘连一起 $)$ ，运动过程中导体棒 $a$ 、 $b$ 始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度为 $g$ 。下列说法正确的是（）

A、 $b$ 棒刚到达圆弧底端时对轨道的压力大小为 $3 m g$
B、两棒最终停在 $C D$ 右侧 $\frac{3 m R \sqrt{2 g h}}{2 B^{2} L^{2}}$ 处
C、整个过程中，通过 $b$ 棒的电荷量为 $\frac{m \sqrt{2 g h}}{B L}$
D、整个过程中，电阻 $R$ 上产生的焦耳热为 $\frac{1}{3} m g h$

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二、实验题（本题共3小题，共19分）

16.

(1)、甲、乙、丙三个实验小组分别采用如图（甲）、（乙）、（丙）所示的实验装置，验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合力成正比”这一物理规律。已知他们使用的小车完全相同，小车的质量为M ，重物的质量为m ，试回答下列问题：
①实验时，必须满足“M远大于m”的实验小组是（填“甲”、“乙”或“丙”）。
②实验时，甲、乙、丙三组同学的操作均完全正确，他们作出的 $a - F$ 图线如图（丁）中A、B、C所示，则甲、乙、丙三组实验对应的图线依次是。（选填“ABC”、“BCA”或“CAB”）。

(2)、小明同学采用（乙）图实验装置探究质量一定时加速度与力的关系的实验时，以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的 $a - F$ 图像是图（丁）中的一条直线，根据图线与横坐标的夹角求得图线的斜率为k ，则小车的质量为。

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17. 如图所示，是测电源电动势和内阻的两种常用方法，由于电流表和电压表都不是理想电表，所以测量结果有系统误差。下列分析正确的是（）

A、采用图 $1$ 的方法，引入系统误差的原因是电压表的分流作用；采用图 $2$ 的方法，引入系统误差的原因是电流表的分压作用 B、图 $3$ 是用“图 $1$ ”电路处理的结果，其中图线②表示测量图线，图线①表示真实图线 C、图 $4$ 是用图 $2$ 电路处理的结果，其中图线③表示测量图线，图线④表示真实图线 D、图 $3$ 和图 $4$ 结合处理实验数据，不能消除因电表不理想而引起的系统误差

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18. 某兴趣小组欲利用伏安法测量一未知电阻 $R_{x} ($ 阻值在 $0.4 ～ 0.6 Ω$ 之间 $)$ ，实验室提供如下器材：
A.电压表 $V_{1} ($ 量程 $3 V$ ，内阻 $3 k Ω)$ ；
B.电压表 $V_{2} ($ 量程 $3 V$ ，内阻 $3 k Ω)$ ；
C.定值电阻 $R_{0} ($ 阻值 $4.5 Ω)$ ；
D.电阻箱 $R ($ 调节范围 $0 ～ 999.9 Ω)$ ；
E.滑动变阻器 $R^{'} ($ 最大阻值 $10 Ω)$ ；
F.电源 $E ($ 电动势 $5 V$ ，内阻约 $1 Ω)$ ；
G.开关一个；
H.导线若干。

(1)、欲将电压表 $V_{2}$ 改装成量程为 $0.6 A$ 的电流表，需将电阻箱 $R$ 调节至 $Ω$ 后与 $V_{2}$ 表并联 $($ 结果保留 $2$ 位有效数字 $)$ 。

(2)、由于待测电阻阻值过小，为保证电表读数总能在量程的 $\frac{1}{3}$ 以上，需将定值电阻 $R_{0}$ 接入电路。图 $(a)$ 所示电路图中合理的是 $($ 选填“ $A$ ”、“ $B$ ”或“ $C$ ” $)$ ；闭合开关前，滑动变阻器 $R^{'}$ 的滑片应调到变阻器的最 $($ 选填“左”或“右” $)$ 端。

(3)、按合理的电路图完成实验，绘制出两电压表示数的关系如图 $(b)$ 所示。由此可计算出待测电阻 $R_{x} =$ $Ω ($ 结果保留 $1$ 位有效数字 $)$ 。

(4)、电源内阻不是准确值，这对 $R_{x}$ 的测量结果 $($ 选填“有”或“无” $)$ 影响。

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三、计算题（本题共4小题，共36分）

19. 电动自行车已成为城市出行的重要交通工具之一。某品牌电动自行车铭牌标识如下表所示，质量 $m = 50 k g$ 的同学骑着该电动自行车以额定功率沿平直公路从静止启动，电动车能够达到的最大速度 $v_{m} = 21.6 k m / h$ 。已知电动自行车所受的阻力是人和车总重力的 $0.05$ 倍， $g = 10 m / s^{2}$ 。求：
规格
后轮驱动直流电机
车型： $20^{'}^{'}$ 电动自行车
额定功率 $P = 360 W$
整车质量 $M = 50 k g$
额定工作电压 $U = 36 V$

(1)、电机的输出功率 $P_{出}$ ；

(2)、电机的线圈内阻 $R$ ；

(3)、电动车速度为 $3 m / s$ 时的加速度大小 $a$ 。

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20. 如图所示，轨道 $A B C D$ 由半径 $R_{1} = 1.2 m$ 的光滑四分之一圆弧轨道 $A B$ 、长度 $L_{B C} = 0.6 m$ 的粗糙水平轨道 $B C$ 以及足够长的光滑水平轨道 $C D$ 组成。质量 $m_{1} = 2 k g$ 的物块 $P$ 和质量 $m_{2} = 1 k g$ 的物块 $Q$ 压缩着一轻质弹簧并锁定 $($ 物块与弹簧不连接 $)$ ，三者静置于 $C D$ 段中间，物块 $P$ 、 $Q$ 可视为质点。紧靠 $D$ 的右侧水平地面上停放着质量 $m_{3} = 3 k g$ 的小车，其上表面 $E F$ 段粗糙，与 $C D$ 等高，长度 $L_{E F} = 1.2 m$ ； $F G$ 段为半径 $R_{2} = 1.8 m$ 的四分之一光滑圆弧轨道；小车与地面间的阻力忽略不计。 $P$ 、 $Q$ 与 $B C$ 、 $E F$ 间的动摩擦因数均为 $μ = 0.5$ ，重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ ，现解除弹簧锁定，物块 $P$ 、 $Q$ 由静止被弹出 $(P$ 、 $Q$ 脱离弹簧后立即撤走弹簧 $)$ ，其中物块 $P$ 进入 $C B A$ 轨道，而物块 $Q$ 滑上小车。不计物块经过各连接点时的机械能损失。

(1)、若物块 $P$ 经过 $C B$ 后恰好能到达 $A$ 点，求物块 $P$ 通过 $B$ 点时，物块 $P$ 对圆弧轨道的弹力；

(2)、若物块 $P$ 经过 $C B$ 后恰好能到达 $A$ 点，试分析物块 $Q$ 能否冲出小车上的 $G$ 点，若能冲出 $G$ 点，求出物块 $Q$ 从飞离 $G$ 点到再次回到 $G$ 点过程中小车通过的位移；若物块 $Q$ 不能飞离 $G$ 点，请说明理由；

(3)、若弹簧解除锁定后，物块 $Q$ 向右滑上小车后能通过 $F$ 点，并且后续运动过程始终不滑离小车，求被锁定弹簧的弹性势能取值范围。

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21. 如图所示，两对电阻不计、间距为 $L$ 的光滑平行金属导轨，转角处用一小段光滑绝缘的弧形材料平滑连接。倾斜导轨与水平地面的夹角 $θ = 30^{\circ}$ ，上端连接电阻 $R_{1} = R_{0}$ ，大小 $B_{1} = B$ 的匀强磁场Ⅰ垂直于整个倾斜导轨向上。水平导轨上静置着 $U$ 形导线框 $c d e f$ ， $c d$ 边和 $e f$ 边均紧密贴合导轨，右侧 $M N$ 和 $P Q$ 之间有宽为 $2 L$ 、竖直向上的匀强磁场Ⅱ，大小 $B_{2}$ 未知，末端连接电阻 $R_{2} = 2 R_{0}$ 。质量为 $m$ 、电阻为 $R_{0}$ 、长也为 $L$ 的导体棒 $a b$ 垂直于倾斜导轨由静止释放，在到达底端前已开始匀速运动，后进入水平导轨与线框 $c d e f$ 发生碰撞，立即连成闭合线框 $a b e d$ ，然后再进入匀强磁场Ⅱ。已知 $U$ 形线框 $c d e f$ 的三条边与导体棒 $a b$ 完全相同，重力加速度为 $g$ ，导体棒和线框在运动中均与导轨接触良好。

(1)、求 $a b$ 棒在倾斜导轨上所受重力的最大功率；

(2)、若闭合线框 $a b e d$ 在完全进入磁场Ⅱ之前速度减为零，求电阻 $R_{2}$ 产生的热量；

(3)、若闭合线框 $a b e d$ 刚好运动到磁场Ⅱ的右边界线 $P Q$ 处时速度减为零，求磁场 $I I$ 的磁感应强度 $B_{2}$ 。

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22. 如图所示，一群电荷量为 $e$ 、质量为 $m$ 的电子从与 $y$ 轴平行的虚线处垂直虚线射入圆形匀强磁场后均从坐标原点 $O$ 进入 $x$ 轴上方的匀强磁场区域，这群电子在虚线处的 $y$ 坐标范围为 $- 2 R < y < 0$ 。已知圆形区域磁场和 $x$ 轴上方磁场的磁感应强度大小均为 $B$ ，方向相反，圆形磁场区域的半径为 $R$ 且与 $x$ 轴相切于 $O$ 点， $x$ 轴上方磁场范围足够大。在 $y = 1.6 R$ 处放置一个长为 $2 R$ 且与 $x$ 轴平行的荧光屏，荧光屏的中心刚好在 $O$ 点正上方，不计电子重力及电子间的相互作用，求：

(1)、电子的初速度大小 $v_{0}$ ；

(2)、荧光屏上发光区域 $x$ 坐标的范围；

(3)、打在荧光屏上的电子在进入圆形磁场时的 $y$ 坐标的范围。

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规格	后轮驱动直流电机
车型： $20^{'}^{'}$ 电动自行车	额定功率 $P = 360 W$
整车质量 $M = 50 k g$	额定工作电压 $U = 36 V$