还剩15页未读，
继续阅读
2023-2024学年湖北省新高考联考协作体高二（下）收心考试物理试卷（含解析）
展开
这是一份2023-2024学年湖北省新高考联考协作体高二（下）收心考试物理试卷（含解析），共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.下列说法正确的是( )
A. 磁场是一种为研究物理问题而假想的物质
B. 地球的地理两极与地磁两极重合，地理南极对应地磁北极
C. 法拉第最早提出了“场”的概念，首次揭示了电现象和磁现象之间的联系
D. 场强E=Fq和磁感应强度B=FIL都采用了比值定义法，它们方向与电场力F的方向相同或相反
2.如图所示，两个相同的导体圆环同轴固定放置，圆心分别为O1、O2，O点为O1、O2连线的中点。两圆环中通有相同的电流，则( )
A. O处磁感应强度为零B. O处的磁场方向水平向左
C. O1、O2处的磁感应强度不相同D. 两圆环间存在相互排斥的力
3.如图甲所示，绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，在圆环的正上方放置一个螺线管，在螺线管中通入如图乙所示的电流，电流从螺线管a端流入为正，在0∼4s内下列说法正确的是( )
A. 从上往下看，0∼1s内圆环中的感应电流沿逆时针方向
B. 2s时圆环中的感应电流大于0.5s时感应电流
C. 1s时金属圆环所受安培力最大
D. 1∼3s感应电流方向不变，金属圆环所受安培力方向也不变
4.医院中需要用血流计检测患者身体情况。血流计原理可以简化为如图所示模型，血液内含有少量正、负离子，从直径为d的血管右侧流入，左侧流出。流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，M、N两点之间可以用电极测出电压U。下列说法正确的是( )
A. 离子所受洛伦兹力方向均竖直向下
B. 血液中正离子多时，M点的电势高于N点的电势
C. 血液流速为v=UBd
D. 血液流量Q=πUd2B
5.如图所示，一个倾斜的弹簧振子从A点释放，O点为振动的平衡位置，振子在A、B两点之间做简谐运动。不计一切摩擦，下列说法正确的是( )
A. 在振子运动的过程中，由弹簧弹力充当回复力
B. 从A向B运动的过程中，振子的速度和加速度方向始终相同
C. 整个过程中振子的机械能守恒
D. 弹簧振子在B点的弹性势能一定比在A点的弹性势能大
6.如图甲所示是来测量脂肪积累程度的仪器，其原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例(体液中含有钠离子、钾离子等，而脂肪不容易导电)，模拟电路如图乙所示。测量时，闭合开关，测试者分握两手柄，体型相近的两人相比，脂肪含量低者( )
A. R1消耗的功率小
B. 电源的效率大
C. 电压表示数与电流表示数的比值UI小
D. 电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值ΔUΔI大
7.一质量为0.5kg的物块静止在水平地面上，物块与水平地面间的动摩擦因数为0.2。现给物块一水平方向的外力F，F随时间t变化的图线如图所示，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取10m/s2，则( )
A. 0∼1s时间内，重力的冲量为零
B. 在0∼4s的时间内，物块受到的摩擦力的冲量方向不变
C. t=1s时物块的动量大小为5kg⋅m/s
D. t=3s时物块的动量大小为0m/s
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.如图所示，下列图片场景解释说法正确的有( )
A. 如图甲，内窥镜利用了光的全反射原理
B. 如图乙，肥皂膜上的彩色条纹是光的色散现象
C. 如图丙，是单色平行光线通过狭缝得到的衍射图样
D. 如图丁，立体电影原理和照相机镜头表面涂上的增透膜的原理一样
9.如图所示，在方向垂直纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场区域中有一个由均匀导线制成的单匝矩形线框abcd，线框以恒定的速度v沿垂直磁场方向向右运动，运动中线框dc边始终与磁场右边界平行，线框边长ad=L，cd=2L，线框导线的总电阻为R，则在线框离开磁场的过程中，下列说法中正确的是( )
A. ab间的电压为2BLv3
B. 流过线框截面的电量为2BL2R
C. 线框所受安培力的合力为2B2L2vR
D. 线框中的电流在ad边产生的热量为2B2L3v3R
10.某横波沿x轴正方向传播，在t=0时刻恰好传播到x=2m处的B点;从t=0时刻起，质点A在t=0.5s时恰好第三次位于平衡位置。质点P位于x=5m处，下列说法正确的是( )
A. 质点B的起振方向上
B. 该波的波速为v=5m/s
C. t=1.1s时，质点P已经走过的路程是0.10m
D. 质点A的振动方程为2sin(5πt+π/2)(m)
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中，若摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动的最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻，如下图甲所示。光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t的变化图线如图乙所示，则该单摆的振动周期为_____。若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验，则该单摆的周期将_____(填“变大”“不变”或“变小”)。
12.用如图所示的装置可以“验证动量守恒定律”，在滑块A和B相碰的端面上装有弹性碰撞架，它们的上端装有等宽的挡光片。
(1)实验前需要调节气垫导轨水平：在轨道上只放滑块A，轻推一下滑块A，其通过光电门1和光电门2的时间分别为t1、t2，当t1_____t2(填“>”“=”或“<”)，则说明气垫导轨水平。
(2)滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门间的某一适当位置，给A一个向右的初速度，通过光电门1的时间为Δt1，A与B碰撞后A通过光电门2的时间为Δt2，B通过光电门2的时间为Δt3，为完成该实验，不必测量的物理量有( )
A.遮光片的宽度d
B.滑块A的总质量m1
C.滑块B的总质量m2
D.光电门1到光电门2的间距L
(3)若实验测得遮光片的宽度d=0.835cm，滑块A的质量m1=0.3kg，滑块B的质量m2=0.1kg，Δt1=50ms，Δt2=104ms，Δt3=35ms。
①计算可知两滑块相互作用前系统的总动量为p=_____kg⋅m/s，两滑块相互作用以后系统的总动量算得p′=0.048kg⋅m/s。(计算结果保留两位有效数字)
②若实验相对误差绝对值δr=碰撞前后总动量之差碰撞前总动量×100%≤5%，即可认为系统动量守恒，则本实验中δr=_____。在误差范围内_____(填“能”或“不能”)验证动量守恒定律。
四、计算题：本大题共3小题，共46分。
13.如图所示，光导纤维(可简化为长玻璃丝)的示意图，直圆柱状的纤维长为L，当一束激光射向它的左端面中点，且光线与端面夹角为37°时，恰好不能从侧壁射出，光在真空中的传播速度为c。已知(sin37∘=0.6,cs37∘=0.8)
(1)求该光导纤维的折射率；
(2)调整激光束的入射方向，试求光在光导纤维中经历的最短时间t。
14.在平面直角坐标系xOy中，M点坐标为(0,h)，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第IV象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以一定的初速度垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成θ=60∘角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示。不计粒子重力，求：
(1)粒子在磁场中运动的轨道半径R；
(2)粒子在M点的初速度v0的大小；
(3)粒子从M点运动到P点的总时间t。
15.如图水平桌面光滑，有一轻弹簧左端固定在A点，质量为m=0.1kg物块与弹簧不栓接，今有作用在物块上的水平力F将弹簧从原长位置缓慢压缩(弹簧始终在弹性限度内)一定形变量后锁定，解除锁定后物块以初速度v0=9m/s滑上质量为M的小车，M=2m，再滑上固定在竖直平面内半径r=0.1m的光滑半圆形轨道，最后恰好从N点飞出，水平桌面、车的上表面和轨道最低点高度都相同，开始时小车右端距M点足够远，车碰到圆轨道后立即停止运动，物块与车上表面间动摩擦因数μ=0.5，小车与水平地面的摩擦力不计。g=10m/s2。求：
(1)水平外力F做的功；
(2)物体滑上M点时受到半圆轨道的弹力；
(3)小车长度。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】C
【详解】A.磁场是真实存在的物质，而磁感线是为研究物理问题而假想的曲线，选项A错误；
B.地球的地理两极与地磁两极并不重合，地理南极在地磁北极附近，选项B错误；
C.法拉第最早提出了“场”的概念，首先揭示了电现象和磁现象之间的联系，选项C正确；
D.场强 E=Fq 和磁感应强度 B=FIL 都采用了比值定义法，电场的方向与正电荷受电场力F的方向相同，磁场的方向与安培力的方向垂直，选项D错误。
故选C。
2.B
2.【答案】B
【解析】【分析】由安培定则，叠加原理，确定O点磁感应强度；根据对称性，分析O1、O2处的磁感应强度；同向电流相互吸引。
本题考查学生对安培定则，叠加原理，以及同向电流相互吸引的规律的掌握，是一道基础题。
【解答】AB.由安培定则，两圆环在O点产生的磁感应强度都水平向左，根据叠加原理，叠加后水平向左，故A错误，B正确；
C.左边圆环在O1处产生的磁感应强度与右边圆环在O2处产生的磁感应强度相同，都向左；根据对称性，左边圆环在O2处产生的磁感应强度与右边圆环在O1处产生的磁感应强度相同，都向左，所以O1、O2处的磁感应强度相同，故C错误；
D.根据同向电流相互吸引的规律，两圆环电流方向相同，存在相互的吸引力，故D错误。
故选：B。
3.【答案】B
【解析】B
【详解】A.从上往下看，0 ∼1s内螺线管在圆环中产生的磁场向上，磁通量增大，根据楞次定律，在圆环中产生的感应电流沿顺时针方向，A错误；
B.2s时图像的斜率最大，螺线管中的电流变化最快，在圆环中产生的感应电流最大，B正确；
C.1s时螺线管中的电流变化率等于零，穿过圆环的磁通量不变，无感应电流，对金属环无作用力，金属圆环不受安培力，C错误。
D.根据楞次定律可知， 0∼1s 内穿过圆环磁通量变大，圆环有收缩的趋势，受到的安培力向里， 1s∼2s 内穿过圆环的磁通量变小，圆环有扩张趋势，此时安培力向外，所以安培力方向改变，D错误；
故选B。
4.【答案】C
【解析】C
【详解】AB.根据左手定则可知，正离子受到向下的洛伦兹力而向下偏转，负离子受到向上的洛伦兹力而向上偏转，形成的电场线是从N指向M，所以M点的电势低于N点的电势，故AB错误；
C.正负离子达到稳定状态时，洛伦兹力与电场力互相平衡，则
Udq=qBv
解得
v=UBd
故C正确；
D.由于流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积，血液流量为
Q=π(d2)2v=πd24⋅UBd=πdU4B
故D错误。
故选C。
5.【答案】D
【解析】D
【详解】A.在振子运动的过程中，由弹簧弹力与重力的分力mgsinθ的合力充当回复力，故A错误；
B.从A到O做加速运动，速度和加速度方向相同；从O向B运动的过程中，振子的速度减小，则速度和加速度方向相反，故B错误；
C.整个过程中弹簧弹力对振子做功，故振子的机械能不守恒，故C错误；
D.弹簧振子在振动过程中，机械能和弹性势能的总量不变，在AB两点的动能均为零，且在B点时重力势能比A点小，则在B点的弹性势能一定比在A点的弹性势能大，故D正确。
故选D。
6.【答案】C
【解析】.C
【详解】A.脂肪不容易导电，脂肪含量低者，人体电阻R越小，电流越大，R1消耗的功率越大，A错误；
B.根据
η=RR+r×100%=11+rR×100%
脂肪不容易导电，脂肪含量低者，人体电阻R越小，电源的效率越小，B错误；
C.根据
UI=R
电压表示数与电流表示数的比值等于人体电阻R，脂肪不容易导电，脂肪含量低者，人体电阻R越小， UI 越小，C正确；
D.电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值为
ΔUΔI=r+R1+R2
脂肪不容易导电，脂肪含量低者，人体电阻R越小， ΔUΔI 不变，D错误。
故选C。
7.【答案】D
【解析】D
【详解】A. 0∼1s 时间内，重力的冲量为
IG=mgt1=0.5×10×1N⋅s=5N⋅s
A错误；
B.由 F—t 图像与坐标轴围成的面积表示冲量，设 t3 时，物体速度为0，由动量定理知
IF−μmgt3=0
2∼3s 内，随时间变化的表达式为
F=2x−8
当 t=t3 时
F3=2t3−8
t=t3 时，物块受到力的冲量为
IF=5×1+1×1+2t3−8+−4×t3−22N⋅s=t32−8t3+12N⋅s
代入得
t3=3s
故 t=3s 时物体的速度减为0，所以在 3∼4s 内摩擦力方向改变，在 0∼4s 的时间内，物块受到的摩擦力的冲量方向改变，B错误；
C. 0∼1s 内，根据牛顿第二定律
F1−μmg=ma1
代入得
v1=a1t1=8×1m/s=8m/s
t=1s 时物块的动量大小为
p1=mv1=0.5×8kg⋅m/s=4kg⋅m/s
C错误；
D. 2∼3s 内，随时间变化的表达式为
F=2x−8
当 t=3s 时
F3=−2N
F—t 图像与坐标轴围成的面积表示冲量， t=3s 时，物块受到力的冲量为
IF=5×1+1×1+−2+−4×12N⋅s=3N⋅s
根据动量定理
IF−μmgt=mv3
代入得 t=3s 时物块的速度大小为
v3=0
D正确；
故选D。
8.【答案】AC
【解析】AC
【详解】A.内窥镜利用了光的全反射原理，A正确；
B.肥皂膜上的彩色条纹是肥皂膜上下表面反射回来的两列光发生干涉的结果，B错误；
C.如图丙，是单色平行光线通过狭缝得到的单缝衍射图样，C正确；
D.立体电影原理是利用光的偏振原理，照相机镜头表面涂上的增透膜的原理是利用光的干涉原理，D错误。
故选AC。
9.【答案】BD
【解析】.BD
【详解】A.在线框离开磁场的过程中，ab边产生的感应电动势为
E=B⋅2L⋅v=2BLv
线框中的感应电流为
I=ER=2BLvR
ab间的电阻设为r，则有
6r=R
得
r=R6
故ab间的电压为
U=I×4r=4BLv3
故A错误；
B.流过线框截面的电量为
q=It=2BLvR⋅Lv=2BL2R
故B正确；
C.由左手定则判断知，ad与bc所受的安培力大小、方向相反，合力为零，则线框所受安培力的合力等于ab边所受的安培力，为
F=BI⋅2L=4B2L2vR
故C错误；
D.线框中的电流在ad边产生的热量为
Q=I2rt
联立解得
Q=2B2L3v3R
故D正确。
故选BD。
10.【答案】BC
【解析】【分析】
本题要能正确分析波的传播过程，根据时间与周期的关系研究质点的状态。要明确质点P的路程要根据时间与周期的倍数关系求解。
【解答】
解：A、波向沿x轴正方向传播，根据质点的带动法判断可知：从t=0时刻起，在t=0时刻恰好传播到x=2m处的B点向下振动，故质点B的起振方向下，故A错误；
B、由图，在t=0时刻质点A在最大位移处，则从图示时刻开始经过54T质点A第三次处于平衡位置，即54T=0.5s，则周期为：T=0.4s，由图读出波长为λ=2m，则波速为v=λT=20.4=5m/s，故B正确；
C、波从图示时刻传到P点传播的距离为3m，则传播的时间为t=Δxv=35s=0.6s，起振方向向下。当t=1.1s时，质点P已振动了t=0.5s时间，而t=0.5s=114T，所以t=1.1s时质点P的路程是S=1.25×4A=5×2cm=10cm=0.1m，故C正确；
D、t=0时刻质点A在最大位移处，则质点A的振动方程：
y=Asin(2πT+π2)=2sin(5πt+π2)cm，故D错误。
故选：BC。
11.【答案】 2t0 变大
【详解】[1]由图可知，两次遮光之间的时间间隔为t0，可知单摆的振动周期为2t0；
[2]若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验，则单摆的摆长变大，根据
T=2π Lg
该单摆的周期变大。
【解析】详细解答和解析过程见答案
12.【答案】(1) =
(2)AD
(3) 0.050 4% 能
【详解】(1)轻推一下滑块A，其通过光电门1和光电门2的时间分别为 t1 、 t2 ，当 t1=t2 ，说明滑块A通过两个光电门速度相同，即做匀速运动，气垫导轨水平。
(2)设遮光片的宽度为d，碰撞前滑块A的速度为
vA=dΔt1
碰撞后滑块A的速度
vA后=dΔt2
滑块B的速度
vB=dΔt3
动量守恒有
mAvA=mAvA后+mBvB
整理有
mA1Δt1=mA1Δt2+mB1Δt3
所以为完成实验，还必须测量的物理量有滑块A的质量 mA 和滑块B的质量 mB ，不必测量的物理量有遮光片的宽度d和光电门1到光电门2的间距L。
故选AD。
(3)[1]两滑块相互作用前系统的总动量为
p=m1vA=m1dΔt1≈0.050kg⋅m/s
[2]由题意可知，两滑块相互作用后系统的总动量为 0.048kg⋅m/s 所以本实验的相对误差绝对值为
δr=p−p′p×100%=4%
[3]有上述分析可知，在误差范围内能验证动量守恒。
【解析】详细解答和解析过程见答案
13.【答案】(1) n= 415 ；(2) t= 41L5C
【详解】(1)作出光路如图所示
根据折射定律公式有
n=sinαsinβ
根据题意有
n=sin90∘−37∘sinβ
由于光恰好不能从侧壁射出，可知光刚好在上下两侧发生全反射，即 γ 角为临界角C，则有
β+C=90∘
根据临界角与折射率的关系有
n=1sinC
解得
n= 415
(2)由光路图可知，光线在光导纤维中传播的最短总距离为
x=L
光线在光导纤维中传播的速度
v=Cn
所以光在光导纤维中传播的最短时间为
t=xv
解得
t= 41L5C
【解析】详细解答和解析过程见答案
14.【答案】(1) R=43h ；(2) v0=2Bqh3m ；(3) t=3 3+2πm3qB
【详解】(1)作出带电粒子的运动轨迹如图
由类平抛推论有
h=ON2⋅tanθ
且由几何关系有
Rsinθ=ON
可得
R=43h
(2)由
qvB=mv2R
得
v=4Bqh3m
在N点速度v与x轴正方向成 θ=60∘ 角射出电场，将速度分解如图
由几何关系有有
csθ=V0V
v=2v0
得射出速度
v0=2Bqh3m
(3)粒子在电场中运动的时间为 t1 ，有
ON=v0t1
所以
t1= 3mqB
粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期
T=2πmqB
设粒子在磁场中运动的时间 t2 ，有
t2=π−θ2πT
所以
t2=2πm3qB
又有
t=t1+t2
所以
t=3 3+2πm3qB
【解析】详细解答和解析过程见答案
15.【答案】(1) 4.05J ；(2) 6N ；(3) 5.8m
【详解】(1)外力使物体压缩弹簧解除锁定后，由功能关系得
W=12mv02
代入数据求得
W=4.05J
(2)物体恰好从 N 点飞出，由牛顿第二定律
mg=mv2r
得
vN=1m/s
物体滑上轨道后，对物块由动能定理得
−mg⋅2r=12mvN2−12mvM2
解得物体运动到点的最小速度
vM= 5m/s
在M点，由牛顿第二定律有
N−mg=mvM2r
联立代入数据解得
N=6N
(3)物体滑上小车后相对运动一段位移后与小车共速，规定向右为正方向，根据动量守恒定律有
mv0=M+mv共
根据能量守恒得
μmgs1=12mv02−12m+Mv共2
解得
s1=5.4m
然后物体在小车运动一段位移再滑上半圆轨道，由动能定理得
−μmgs2=12mvM2−12×mv共2
解得
s2=0.4m
即物体共速后还要运动 0.4m ，才能滑上半圆轨道恰好能运动到最高点N，可得小车长度为
L=s1+s2=5.8m
【解析】详细解答和解析过程见答案
1.下列说法正确的是( )
A. 磁场是一种为研究物理问题而假想的物质
B. 地球的地理两极与地磁两极重合，地理南极对应地磁北极
C. 法拉第最早提出了“场”的概念，首次揭示了电现象和磁现象之间的联系
D. 场强E=Fq和磁感应强度B=FIL都采用了比值定义法，它们方向与电场力F的方向相同或相反
2.如图所示，两个相同的导体圆环同轴固定放置，圆心分别为O1、O2，O点为O1、O2连线的中点。两圆环中通有相同的电流，则( )
A. O处磁感应强度为零B. O处的磁场方向水平向左
C. O1、O2处的磁感应强度不相同D. 两圆环间存在相互排斥的力
3.如图甲所示，绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，在圆环的正上方放置一个螺线管，在螺线管中通入如图乙所示的电流，电流从螺线管a端流入为正，在0∼4s内下列说法正确的是( )
A. 从上往下看，0∼1s内圆环中的感应电流沿逆时针方向
B. 2s时圆环中的感应电流大于0.5s时感应电流
C. 1s时金属圆环所受安培力最大
D. 1∼3s感应电流方向不变，金属圆环所受安培力方向也不变
4.医院中需要用血流计检测患者身体情况。血流计原理可以简化为如图所示模型，血液内含有少量正、负离子，从直径为d的血管右侧流入，左侧流出。流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，M、N两点之间可以用电极测出电压U。下列说法正确的是( )
A. 离子所受洛伦兹力方向均竖直向下
B. 血液中正离子多时，M点的电势高于N点的电势
C. 血液流速为v=UBd
D. 血液流量Q=πUd2B
5.如图所示，一个倾斜的弹簧振子从A点释放，O点为振动的平衡位置，振子在A、B两点之间做简谐运动。不计一切摩擦，下列说法正确的是( )
A. 在振子运动的过程中，由弹簧弹力充当回复力
B. 从A向B运动的过程中，振子的速度和加速度方向始终相同
C. 整个过程中振子的机械能守恒
D. 弹簧振子在B点的弹性势能一定比在A点的弹性势能大
6.如图甲所示是来测量脂肪积累程度的仪器，其原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例(体液中含有钠离子、钾离子等，而脂肪不容易导电)，模拟电路如图乙所示。测量时，闭合开关，测试者分握两手柄，体型相近的两人相比，脂肪含量低者( )
A. R1消耗的功率小
B. 电源的效率大
C. 电压表示数与电流表示数的比值UI小
D. 电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值ΔUΔI大
7.一质量为0.5kg的物块静止在水平地面上，物块与水平地面间的动摩擦因数为0.2。现给物块一水平方向的外力F，F随时间t变化的图线如图所示，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取10m/s2，则( )
A. 0∼1s时间内，重力的冲量为零
B. 在0∼4s的时间内，物块受到的摩擦力的冲量方向不变
C. t=1s时物块的动量大小为5kg⋅m/s
D. t=3s时物块的动量大小为0m/s
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.如图所示，下列图片场景解释说法正确的有( )
A. 如图甲，内窥镜利用了光的全反射原理
B. 如图乙，肥皂膜上的彩色条纹是光的色散现象
C. 如图丙，是单色平行光线通过狭缝得到的衍射图样
D. 如图丁，立体电影原理和照相机镜头表面涂上的增透膜的原理一样
9.如图所示，在方向垂直纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场区域中有一个由均匀导线制成的单匝矩形线框abcd，线框以恒定的速度v沿垂直磁场方向向右运动，运动中线框dc边始终与磁场右边界平行，线框边长ad=L，cd=2L，线框导线的总电阻为R，则在线框离开磁场的过程中，下列说法中正确的是( )
A. ab间的电压为2BLv3
B. 流过线框截面的电量为2BL2R
C. 线框所受安培力的合力为2B2L2vR
D. 线框中的电流在ad边产生的热量为2B2L3v3R
10.某横波沿x轴正方向传播，在t=0时刻恰好传播到x=2m处的B点;从t=0时刻起，质点A在t=0.5s时恰好第三次位于平衡位置。质点P位于x=5m处，下列说法正确的是( )
A. 质点B的起振方向上
B. 该波的波速为v=5m/s
C. t=1.1s时，质点P已经走过的路程是0.10m
D. 质点A的振动方程为2sin(5πt+π/2)(m)
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中，若摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动的最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻，如下图甲所示。光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t的变化图线如图乙所示，则该单摆的振动周期为_____。若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验，则该单摆的周期将_____(填“变大”“不变”或“变小”)。
12.用如图所示的装置可以“验证动量守恒定律”，在滑块A和B相碰的端面上装有弹性碰撞架，它们的上端装有等宽的挡光片。
(1)实验前需要调节气垫导轨水平：在轨道上只放滑块A，轻推一下滑块A，其通过光电门1和光电门2的时间分别为t1、t2，当t1_____t2(填“>”“=”或“<”)，则说明气垫导轨水平。
(2)滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门间的某一适当位置，给A一个向右的初速度，通过光电门1的时间为Δt1，A与B碰撞后A通过光电门2的时间为Δt2，B通过光电门2的时间为Δt3，为完成该实验，不必测量的物理量有( )
A.遮光片的宽度d
B.滑块A的总质量m1
C.滑块B的总质量m2
D.光电门1到光电门2的间距L
(3)若实验测得遮光片的宽度d=0.835cm，滑块A的质量m1=0.3kg，滑块B的质量m2=0.1kg，Δt1=50ms，Δt2=104ms，Δt3=35ms。
①计算可知两滑块相互作用前系统的总动量为p=_____kg⋅m/s，两滑块相互作用以后系统的总动量算得p′=0.048kg⋅m/s。(计算结果保留两位有效数字)
②若实验相对误差绝对值δr=碰撞前后总动量之差碰撞前总动量×100%≤5%，即可认为系统动量守恒，则本实验中δr=_____。在误差范围内_____(填“能”或“不能”)验证动量守恒定律。
四、计算题：本大题共3小题，共46分。
13.如图所示，光导纤维(可简化为长玻璃丝)的示意图，直圆柱状的纤维长为L，当一束激光射向它的左端面中点，且光线与端面夹角为37°时，恰好不能从侧壁射出，光在真空中的传播速度为c。已知(sin37∘=0.6,cs37∘=0.8)
(1)求该光导纤维的折射率；
(2)调整激光束的入射方向，试求光在光导纤维中经历的最短时间t。
14.在平面直角坐标系xOy中，M点坐标为(0,h)，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第IV象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以一定的初速度垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成θ=60∘角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示。不计粒子重力，求：
(1)粒子在磁场中运动的轨道半径R；
(2)粒子在M点的初速度v0的大小；
(3)粒子从M点运动到P点的总时间t。
15.如图水平桌面光滑，有一轻弹簧左端固定在A点，质量为m=0.1kg物块与弹簧不栓接，今有作用在物块上的水平力F将弹簧从原长位置缓慢压缩(弹簧始终在弹性限度内)一定形变量后锁定，解除锁定后物块以初速度v0=9m/s滑上质量为M的小车，M=2m，再滑上固定在竖直平面内半径r=0.1m的光滑半圆形轨道，最后恰好从N点飞出，水平桌面、车的上表面和轨道最低点高度都相同，开始时小车右端距M点足够远，车碰到圆轨道后立即停止运动，物块与车上表面间动摩擦因数μ=0.5，小车与水平地面的摩擦力不计。g=10m/s2。求：
(1)水平外力F做的功；
(2)物体滑上M点时受到半圆轨道的弹力；
(3)小车长度。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】C
【详解】A.磁场是真实存在的物质，而磁感线是为研究物理问题而假想的曲线，选项A错误；
B.地球的地理两极与地磁两极并不重合，地理南极在地磁北极附近，选项B错误；
C.法拉第最早提出了“场”的概念，首先揭示了电现象和磁现象之间的联系，选项C正确；
D.场强 E=Fq 和磁感应强度 B=FIL 都采用了比值定义法，电场的方向与正电荷受电场力F的方向相同，磁场的方向与安培力的方向垂直，选项D错误。
故选C。
2.B
2.【答案】B
【解析】【分析】由安培定则，叠加原理，确定O点磁感应强度；根据对称性，分析O1、O2处的磁感应强度；同向电流相互吸引。
本题考查学生对安培定则，叠加原理，以及同向电流相互吸引的规律的掌握，是一道基础题。
【解答】AB.由安培定则，两圆环在O点产生的磁感应强度都水平向左，根据叠加原理，叠加后水平向左，故A错误，B正确；
C.左边圆环在O1处产生的磁感应强度与右边圆环在O2处产生的磁感应强度相同，都向左；根据对称性，左边圆环在O2处产生的磁感应强度与右边圆环在O1处产生的磁感应强度相同，都向左，所以O1、O2处的磁感应强度相同，故C错误；
D.根据同向电流相互吸引的规律，两圆环电流方向相同，存在相互的吸引力，故D错误。
故选：B。
3.【答案】B
【解析】B
【详解】A.从上往下看，0 ∼1s内螺线管在圆环中产生的磁场向上，磁通量增大，根据楞次定律，在圆环中产生的感应电流沿顺时针方向，A错误；
B.2s时图像的斜率最大，螺线管中的电流变化最快，在圆环中产生的感应电流最大，B正确；
C.1s时螺线管中的电流变化率等于零，穿过圆环的磁通量不变，无感应电流，对金属环无作用力，金属圆环不受安培力，C错误。
D.根据楞次定律可知， 0∼1s 内穿过圆环磁通量变大，圆环有收缩的趋势，受到的安培力向里， 1s∼2s 内穿过圆环的磁通量变小，圆环有扩张趋势，此时安培力向外，所以安培力方向改变，D错误；
故选B。
4.【答案】C
【解析】C
【详解】AB.根据左手定则可知，正离子受到向下的洛伦兹力而向下偏转，负离子受到向上的洛伦兹力而向上偏转，形成的电场线是从N指向M，所以M点的电势低于N点的电势，故AB错误；
C.正负离子达到稳定状态时，洛伦兹力与电场力互相平衡，则
Udq=qBv
解得
v=UBd
故C正确；
D.由于流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积，血液流量为
Q=π(d2)2v=πd24⋅UBd=πdU4B
故D错误。
故选C。
5.【答案】D
【解析】D
【详解】A.在振子运动的过程中，由弹簧弹力与重力的分力mgsinθ的合力充当回复力，故A错误；
B.从A到O做加速运动，速度和加速度方向相同；从O向B运动的过程中，振子的速度减小，则速度和加速度方向相反，故B错误；
C.整个过程中弹簧弹力对振子做功，故振子的机械能不守恒，故C错误；
D.弹簧振子在振动过程中，机械能和弹性势能的总量不变，在AB两点的动能均为零，且在B点时重力势能比A点小，则在B点的弹性势能一定比在A点的弹性势能大，故D正确。
故选D。
6.【答案】C
【解析】.C
【详解】A.脂肪不容易导电，脂肪含量低者，人体电阻R越小，电流越大，R1消耗的功率越大，A错误；
B.根据
η=RR+r×100%=11+rR×100%
脂肪不容易导电，脂肪含量低者，人体电阻R越小，电源的效率越小，B错误；
C.根据
UI=R
电压表示数与电流表示数的比值等于人体电阻R，脂肪不容易导电，脂肪含量低者，人体电阻R越小， UI 越小，C正确；
D.电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值为
ΔUΔI=r+R1+R2
脂肪不容易导电，脂肪含量低者，人体电阻R越小， ΔUΔI 不变，D错误。
故选C。
7.【答案】D
【解析】D
【详解】A. 0∼1s 时间内，重力的冲量为
IG=mgt1=0.5×10×1N⋅s=5N⋅s
A错误；
B.由 F—t 图像与坐标轴围成的面积表示冲量，设 t3 时，物体速度为0，由动量定理知
IF−μmgt3=0
2∼3s 内，随时间变化的表达式为
F=2x−8
当 t=t3 时
F3=2t3−8
t=t3 时，物块受到力的冲量为
IF=5×1+1×1+2t3−8+−4×t3−22N⋅s=t32−8t3+12N⋅s
代入得
t3=3s
故 t=3s 时物体的速度减为0，所以在 3∼4s 内摩擦力方向改变，在 0∼4s 的时间内，物块受到的摩擦力的冲量方向改变，B错误；
C. 0∼1s 内，根据牛顿第二定律
F1−μmg=ma1
代入得
v1=a1t1=8×1m/s=8m/s
t=1s 时物块的动量大小为
p1=mv1=0.5×8kg⋅m/s=4kg⋅m/s
C错误；
D. 2∼3s 内，随时间变化的表达式为
F=2x−8
当 t=3s 时
F3=−2N
F—t 图像与坐标轴围成的面积表示冲量， t=3s 时，物块受到力的冲量为
IF=5×1+1×1+−2+−4×12N⋅s=3N⋅s
根据动量定理
IF−μmgt=mv3
代入得 t=3s 时物块的速度大小为
v3=0
D正确；
故选D。
8.【答案】AC
【解析】AC
【详解】A.内窥镜利用了光的全反射原理，A正确；
B.肥皂膜上的彩色条纹是肥皂膜上下表面反射回来的两列光发生干涉的结果，B错误；
C.如图丙，是单色平行光线通过狭缝得到的单缝衍射图样，C正确；
D.立体电影原理是利用光的偏振原理，照相机镜头表面涂上的增透膜的原理是利用光的干涉原理，D错误。
故选AC。
9.【答案】BD
【解析】.BD
【详解】A.在线框离开磁场的过程中，ab边产生的感应电动势为
E=B⋅2L⋅v=2BLv
线框中的感应电流为
I=ER=2BLvR
ab间的电阻设为r，则有
6r=R
得
r=R6
故ab间的电压为
U=I×4r=4BLv3
故A错误；
B.流过线框截面的电量为
q=It=2BLvR⋅Lv=2BL2R
故B正确；
C.由左手定则判断知，ad与bc所受的安培力大小、方向相反，合力为零，则线框所受安培力的合力等于ab边所受的安培力，为
F=BI⋅2L=4B2L2vR
故C错误；
D.线框中的电流在ad边产生的热量为
Q=I2rt
联立解得
Q=2B2L3v3R
故D正确。
故选BD。
10.【答案】BC
【解析】【分析】
本题要能正确分析波的传播过程，根据时间与周期的关系研究质点的状态。要明确质点P的路程要根据时间与周期的倍数关系求解。
【解答】
解：A、波向沿x轴正方向传播，根据质点的带动法判断可知：从t=0时刻起，在t=0时刻恰好传播到x=2m处的B点向下振动，故质点B的起振方向下，故A错误；
B、由图，在t=0时刻质点A在最大位移处，则从图示时刻开始经过54T质点A第三次处于平衡位置，即54T=0.5s，则周期为：T=0.4s，由图读出波长为λ=2m，则波速为v=λT=20.4=5m/s，故B正确；
C、波从图示时刻传到P点传播的距离为3m，则传播的时间为t=Δxv=35s=0.6s，起振方向向下。当t=1.1s时，质点P已振动了t=0.5s时间，而t=0.5s=114T，所以t=1.1s时质点P的路程是S=1.25×4A=5×2cm=10cm=0.1m，故C正确；
D、t=0时刻质点A在最大位移处，则质点A的振动方程：
y=Asin(2πT+π2)=2sin(5πt+π2)cm，故D错误。
故选：BC。
11.【答案】 2t0 变大
【详解】[1]由图可知，两次遮光之间的时间间隔为t0，可知单摆的振动周期为2t0；
[2]若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验，则单摆的摆长变大，根据
T=2π Lg
该单摆的周期变大。
【解析】详细解答和解析过程见答案
12.【答案】(1) =
(2)AD
(3) 0.050 4% 能
【详解】(1)轻推一下滑块A，其通过光电门1和光电门2的时间分别为 t1 、 t2 ，当 t1=t2 ，说明滑块A通过两个光电门速度相同，即做匀速运动，气垫导轨水平。
(2)设遮光片的宽度为d，碰撞前滑块A的速度为
vA=dΔt1
碰撞后滑块A的速度
vA后=dΔt2
滑块B的速度
vB=dΔt3
动量守恒有
mAvA=mAvA后+mBvB
整理有
mA1Δt1=mA1Δt2+mB1Δt3
所以为完成实验，还必须测量的物理量有滑块A的质量 mA 和滑块B的质量 mB ，不必测量的物理量有遮光片的宽度d和光电门1到光电门2的间距L。
故选AD。
(3)[1]两滑块相互作用前系统的总动量为
p=m1vA=m1dΔt1≈0.050kg⋅m/s
[2]由题意可知，两滑块相互作用后系统的总动量为 0.048kg⋅m/s 所以本实验的相对误差绝对值为
δr=p−p′p×100%=4%
[3]有上述分析可知，在误差范围内能验证动量守恒。
【解析】详细解答和解析过程见答案
13.【答案】(1) n= 415 ；(2) t= 41L5C
【详解】(1)作出光路如图所示
根据折射定律公式有
n=sinαsinβ
根据题意有
n=sin90∘−37∘sinβ
由于光恰好不能从侧壁射出，可知光刚好在上下两侧发生全反射，即 γ 角为临界角C，则有
β+C=90∘
根据临界角与折射率的关系有
n=1sinC
解得
n= 415
(2)由光路图可知，光线在光导纤维中传播的最短总距离为
x=L
光线在光导纤维中传播的速度
v=Cn
所以光在光导纤维中传播的最短时间为
t=xv
解得
t= 41L5C
【解析】详细解答和解析过程见答案
14.【答案】(1) R=43h ；(2) v0=2Bqh3m ；(3) t=3 3+2πm3qB
【详解】(1)作出带电粒子的运动轨迹如图
由类平抛推论有
h=ON2⋅tanθ
且由几何关系有
Rsinθ=ON
可得
R=43h
(2)由
qvB=mv2R
得
v=4Bqh3m
在N点速度v与x轴正方向成 θ=60∘ 角射出电场，将速度分解如图
由几何关系有有
csθ=V0V
v=2v0
得射出速度
v0=2Bqh3m
(3)粒子在电场中运动的时间为 t1 ，有
ON=v0t1
所以
t1= 3mqB
粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期
T=2πmqB
设粒子在磁场中运动的时间 t2 ，有
t2=π−θ2πT
所以
t2=2πm3qB
又有
t=t1+t2
所以
t=3 3+2πm3qB
【解析】详细解答和解析过程见答案
15.【答案】(1) 4.05J ；(2) 6N ；(3) 5.8m
【详解】(1)外力使物体压缩弹簧解除锁定后，由功能关系得
W=12mv02
代入数据求得
W=4.05J
(2)物体恰好从 N 点飞出，由牛顿第二定律
mg=mv2r
得
vN=1m/s
物体滑上轨道后，对物块由动能定理得
−mg⋅2r=12mvN2−12mvM2
解得物体运动到点的最小速度
vM= 5m/s
在M点，由牛顿第二定律有
N−mg=mvM2r
联立代入数据解得
N=6N
(3)物体滑上小车后相对运动一段位移后与小车共速，规定向右为正方向，根据动量守恒定律有
mv0=M+mv共
根据能量守恒得
μmgs1=12mv02−12m+Mv共2
解得
s1=5.4m
然后物体在小车运动一段位移再滑上半圆轨道，由动能定理得
−μmgs2=12mvM2−12×mv共2
解得
s2=0.4m
即物体共速后还要运动 0.4m ，才能滑上半圆轨道恰好能运动到最高点N，可得小车长度为
L=s1+s2=5.8m
【解析】详细解答和解析过程见答案
相关试卷
湖北省新高考联考协作体2023-2024学年高二下学期2月开学收心考试物理试卷（PDF版附解析）： 这是一份湖北省新高考联考协作体2023-2024学年高二下学期2月开学收心考试物理试卷（PDF版附解析），共12页。
2024湖北省新高考联考协作体高二下学期2月开学收心考试物理PDF版含解析： 这是一份2024湖北省新高考联考协作体高二下学期2月开学收心考试物理PDF版含解析，共12页。
湖北省新高考联考协作体2023-2024学年高三下学期2月收心考试 物理： 这是一份湖北省新高考联考协作体2023-2024学年高三下学期2月收心考试 物理，共6页。
