湖南省长沙市雅礼名校2023-2024学年高二下学期3月入学考试物理试卷

试卷更新日期：2024-04-11 类型：开学考试

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一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共计24分。每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 如图所示，建筑工地上常用打桩机把桩打入地下。电动机先把重锤吊起一定的高度，然后静止释放，重锤打在桩上，接着随桩一起向下运动直到停止。不计空气阻力，则下列说法中正确的是（）

A、整个运动过程中，重锤所受合外力冲量为零 B、重锤随桩一起向下运动过程中，合外力冲量向下 C、整个运动过程中，重锤和桩组成的系统动量守恒 D、重锤与桩的撞击过程中，机械能守恒

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2. 下图为交流发电机示意图，线圈沿逆时针方向匀速转动，下列说法正确的是（　　）

A、甲→乙过程中，AB边中的电流由A→B B、丙→丁过程中，AB边中的电流由A→B C、图甲位置线圈中感应电动势最大 D、图乙位置线圈磁通量最大

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3. 如图所示，长为L的通电指导体棒放在光滑水平绝缘轨道上，劲度系数为k的水平轻弹簧一端固定，另一端拴在棒的中点，且与棒垂直，整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，弹簧伸长x，棒处于静止状态．则：（）

A、导体棒中的电流方向从b流向a B、导体棒中的电流大小为 $\frac{k x}{B L}$ C、若只将磁场方向缓慢顺时针转过一小角度，x变大 D、若只将磁场方向缓慢逆时针转过一小角度，x变大

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4. 回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用，其原理如图所示。 $D_{1}$ 和 $D_{2}$ 是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，它们接在电压为U、周期为T的交流电源上。位于 $D_{1}$ 的圆心处的质子源A能不断产生质子（初速度可以忽略），它们在两盒之间被电场加速。当质子被加速到最大动能 $E_{k}$ 后，再将它们引出。忽略质子在电场中的运动时间，则下列说法中正确的是（）

A、若只增大交变电压U，则质子的最大动能 $E_{k}$ 会变大 B、若只将交变电压的周期变为2T，仍可用此装置加速质子 C、质子第n次被加速前、后的动能之比为 $\sqrt{n - 1} : \sqrt{n}$ D、质子第n次被加速前、后圆周运动向心加速度之比为 $\sqrt{n - 1} : \sqrt{n}$

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5. 半圆柱玻璃砖的截面如图所示，O点为圆心， $O O^{'}$ 与直径AB垂直，一束与 $O O^{'}$ 成 $θ$ （较小）角的白光沿半径方向入射到O点，紧贴A点有一与AB垂直的光屏，下列说法正确的是（　　）

A、光屏上A点上、下各有一个白色光斑 B、光屏上A点上、下各有一个彩色光带 C、光屏上A点上方有一彩色光带，下方有一白色光斑 D、光屏上A点上方有一白色光斑，下方有一彩色光带

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6. 两圆环A、B置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环。当A以如图示的方向绕中心转动的角速度发生变化时，B中产生如图所示方向的感应电流，下列说法正确的是（）

A、A可能带正电且转速减小 B、A可能带负电且转速增大 C、若A带正电B有扩张的趋势 D、若A带负电B有扩张的趋势

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二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。每小题有多个选项符合题目要求。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. 两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直。边长为0.1m、总电阻为0.005Ω的正方形导线框abcd位于纸面内，cd边与磁场边界平行，如图（a）所示。已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd边于t＝0时刻进入磁场。线框中感应电动势随时间变化的图线如图（b）所示（感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正）。下列说法正确的是（　　）

A、磁感应强度的大小为0.1T B、t＝0.3s时a、b两点间电势差为0.01V C、磁场左右边界宽度为0.3m D、在t＝0.4s至t＝0.6s这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.04N

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8. 在x轴上位于x＝0.5m的波源Q从t＝0时刻开始振动，在同一介质中形成沿x轴正、负方向传播的两列简谐横波，经过一段时间波源停止振动，t＝1.75s时形成的波形如图所示（未标波形部分表示此处质点此刻并没有振动），其中质点M的平衡位置位于 $x_{M} = 3.5 m$ 处，质点N的平衡位置位于 $x_{N} = - 1.0 m$ 处。下列说法正确的是（）

A、沿x轴正、负方向传播的两列波传播速度不相同 B、简谐横波传播到质点M时起振方向沿y轴负方向 C、简谐横波的传播速度为2m/s D、0~1.75s内质点N运动的总路程为1.4m

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9. 如图甲所示，质量为2kg的小球B与质量未知的小球C用轻弹簧拴接，放在光滑的水平地面上，另有一小球A以6m/s的初速度向右运动，t＝2s时球A与球B碰撞并瞬间粘在一起，碰后球B的 $v - t$ 图像如图乙所示。已知弹簧的弹性系数k＝240N/m，已知弹簧的弹性势能 $E_{p} = \frac{1}{2} k x^{2}$ （x为弹簧的形变量），整个运动过程中弹簧始终在弹性限度内。下列判断正确的是（）

A、碰后球B的速度为－1m/s时弹簧恢复原长 B、A球质量为4kg C、碰后球B速度为零时弹簧弹性势能最大 D、碰后球B速度为零时C的加速度为零

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10. 如图所示，水平光滑桌面上，轻弹簧的左端固定，右端连接物体A，A和B通过细绳绕过定滑轮连接，已知A的质量为 $m_{A}$ ， B的质量为 $m_{B}$ ，弹簧的劲度系数为k，不计滑轮摩擦，开始时A位于O点，系统处于静止状态。A在P点时弹簧处于原长，现将A物体由P点静止释放，A物体不会和定滑轮相碰，当B向下运动到最低点时绳子恰好被拉断且弹簧未超过弹性限度。已知弹簧振子的周期公式为 $T = 2 π \sqrt{\frac{m}{k}}$ ，则下列说法正确的是（　　）

A、绳子能承受的最大拉力小于 $2 m_{B} g$ B、弹簧的最大弹性势能是 $\frac{2 m_{B}^{2} g^{2}}{k}$ C、绳断后A物体回到位置O点时与P点时的速度大小之比为 $\sqrt{3} : 2$ D、从绳断后A物体第一次由位置O回到位置P时所用的时间为 $\frac{π}{3} \sqrt{\frac{m_{A}}{k}}$

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三、实验题（本题共2个小题，每空2分，共16分）

11. 气垫是常用的一种实验仪器，它利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在轨道上，滑块在轨道上的运动可视为没有摩擦；我们可以用带光电门1和光电门2的气垫轨道以及带有遮光片的滑块 $A$ 和滑块 $B$ 来验证动量守恒定律，实验装置如图甲所示（两遮光片完全相同），采用的实验步骤如下：
a．调整气垫导轨，使导轨水平；
b．在滑块 $A$ 和 $B$ 间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上；
c．按下电钮放开卡销，光电门1和光电门2连接的数字计时器会分别记录下滑块 $A$ 、 $B$ 上遮光片的遮光时间 $t_{1} 、 t_{2}$ 。

(1)、实验时用游标卡尺测遮光片的宽度 $d$ ，结果如图乙所示，则遮光片的宽度 $d =$ $m m$ 。

(2)、实验时测得含遮光片的滑块 $A 、 B$ 的质量分别为 $m_{1} 、 m_{2}$ ，若等式成立，则说明滑块 $A 、 B$ 构成的系统动量守恒。放开卡销前弹簧的弹性势能 $E_{p} =$ （均用给定的物理量符号表示）。

(3)、实验时若滑块 $A$ 、 $B$ 与弹簧分离前就已经通过光电门，则滑块 $A$ 、 $B$ 构成的系统动量（填“守恒”或“不守恒”）。

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12. 为了测定一节干电池的电动势和内阻，现准备了下列器材：
①待测干电池E（电动势约为1.5V，内阻约为 $1.0 Ω$ ）
②电流表G（满偏电流为3.0mA，内阻为 $10 Ω$ ）
③电流表A（量程0~0.60A，内阻约为 $0.1 Ω$ ）
④滑动变阻器 $R_{1}$ （ $0 ~ 5 Ω$ ， 3A）
⑤滑动变阻器 $R_{2}$ （ $0 ~ 1000 Ω$ ， 1A）
⑥定值电阻 $R_{3} = 490 Ω$
⑦开关和导线若干

(1)、为了能尽量准确地进行测量，也为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是（填“ $R_{1}$ ”或“ $R_{2}$ ”）。

(2)、在图甲所示的方框中画出实验电路原理图，并注明器材代号。（）

(3)、如图乙所示为某同学根据正确的电路图作出的 $I_{1} - I_{2}$ 图线（ $I_{1}$ 为电流表G的示数， $I_{2}$ 为电流表A的示数），由该图线可求出被测电池的电动势 $E =$ V，内阻= $Ω$ 。（结果均保留小数点后两位数字）

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四、计算题（本题共3个小题，共40分，要求有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只有结果没有过程的不能得分，有数值计算的必须写出数值和单位）

13. 一种带有闪烁灯的自行车后轮结构如图所示，车轮与轮轴之间均匀地连接4根金属条，每根金属条中间都串接一个小灯，每个小灯阻值恒为 $R = 0.3 Ω$ ，金属条与车轮金属边框构成闭合回路，车轮半径 $r = 0.4 m$ ，轮轴半径可以忽略。车架上固定一个强磁铁，可形成圆心角 $θ = 60 °$ 的扇形匀强磁场区域，磁感应强度 $B = 2.0 T$ ，方向如图所示，若自行车正常前进时，后轮顺时针转动的角速度恒为 $ω = 10 r a d / s$ ，不计其他电阻和车轮厚度，求：

(1)、金属条ab进入磁场时，ab间的电压

(2)、自行车正常前进时，4个小灯总功率的平均值。

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14. 如图所示，“L”形木板C静置于足够大的光滑水平地面上，物块A静置在C上某处，底面光滑的物块B静置在A右侧到A的距离 $L_{0} = \frac{9}{8} m$ 处，B与C右端的距离 $L_{1} = \frac{3}{8} m$ 。现对A施加一大小F=0.8N、方向水平向右的恒定推力，经过一段时间后撤去推力，此时A与B恰好发生弹性正碰，碰撞时间极短，再经过一段时间B与C右端碰撞并瞬间粘在一起。已知A、C的质量均为m=0.1kg，B的质量为 $\frac{1}{2} m$ ， A、C间的动摩擦因数 $μ = 0.5$ ，取重力加速度大小g=10m/s² ，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A、B均视为质点，物块A始终未滑离木板C。求：

(1)、施加推力时C的加速度大小a；

(2)、A、B第一次碰撞后瞬间A的速度大小 $v_{1}$ 以及B的速度大小 $v_{2}$ ；

(3)、从撤去推力到B与C右端碰撞的时间t。

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15. 如图所示，正方形区域CDEF边长为L，该区域内无磁场，区域外MN上方存在垂直于纸面向外匀强磁场，MN下方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，两匀强磁场磁感应强度大小均为B。磁场边界CD中点P处有一质子源，垂直于CD以某一速率向磁场发射质子。已知质子质量为m、电荷量为q，重力不计。

(1)、质子速度多大时能从DE边垂直射入正方形区域？

(2)、若质子源依次向外发射的速率为（2n-1）v₀ ，已知 $v_{0} = \frac{q B L}{6 m}$ ，（n为发射质子的次数，数值取1，2，3…），且前一个质子返回至出口处时，恰能与后一个发出的质子发生完全非弹性碰撞，碰撞前后质子电荷量保持不变，求第n个质子与第n+1个质子发射的时间间隔。（结果用L、v₀表达）。

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