湖南省衡阳市衡阳县2023-2024学年高二下学期创新实验班7月期末考试物理试题(含答案)

衡阳县2023-2024学年高二下学期创新实验班7月期末考试
物理
考生注意：
1．本卷共三大题，15小题，满分100分，考试时量75分钟。

2．试卷分为试题卷和答题卡两个部分；答题前，考生务必将自己的姓名、考号、学校填在试题卷和答题卡上。

3．将答案写在答题卡上，写在试题卷上无效。

4．考试结束后，将答题卡上交。

一、选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）
1．A 、B 两颗卫星在同一平面内沿同一方向绕地球做匀速圆周运动，它们之间的距离随时间变化的关系如图所示。

已知地球的半径为0.8r ，万有引力常量为G ，卫星A 的线速度大于卫星B 的线速度，不考虑A 、B 之间的万有引力，则下列说法正确的是（
）
A ．卫星A 的加速度小于卫星
B 的加速度
B ．卫星A 与B 的周期之比为C
．地球的质量为
D
2．将一根柔软弹性细绳沿水平的x 轴放置，其一端固定于位置为的墙面上，另一端不断上下振动，在绳中形成绳波如图，在时刻的质点刚好开始振动。

当波传至固定点时，绳波将发生反射。

反射处质点在反射前后的振动速度大小不变方向反向，波的传播方向也反向。

则下列各个时刻细绳的波形图（实线）正确的是（
）
A ．
B ．
r ∆1:423
2
256π49r GT 8m x =0t =4m x =
C ．
D ．
3．如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为，原线圈输入的交流电压瞬时值的表达式为
，定值电阻的阻值为，电阻箱的初始阻值为，灯泡L 阻值恒为。

下列说法正确的是（
）
A ．当时，副线圈功率达到最大
B ．逐渐增大的阻值，功率逐渐变大C
．电流表的示数为
D ．若将换为一个理想二极管，则灯泡L 两端电压的有效值为4．氢原子能级如图甲所示，一群处于高能级的氢原子，向低能级跃迁时发出多种可见光，分别用这些可见光照射图乙电路的阴极
K ，其中3条光电流I 随电压U 变化的图线如图丙所示，已知可见光波长范围约为400nm 到760nm 之间，a 光的光子能量为2.86eV 。

则（
）
A ．氢原子从能级向低能级跃迁时能辐射出6种频率的可见光
B ．当滑片P 向a 端移动时，光电流I 将增大
C ．图丙中3条图线对应的遏止电压，一定有
D ．a 光照射得到的光电流最弱，所以a 光光子动量最小
5．“嫦娥四号”上搭载的中性原子探测仪，在入口处安装了高压偏转系统，形成强电场区域，对太阳风和月球表面作用后辐射的带电粒子进行偏转，以免其射到探测器上产生干扰信号。

已知高压偏转系统由两平行金属板组成，当两板加一定的电压时其间形成匀强电场，可将沿平行极板方向射入金属板间、动能不大
2:1()πV u t =1R 10Ω2R 20Ω20Ω220
7
R =
Ω2R 1R 44A 5
1R 4n =0.97V b c U U -≤
于的氦核均偏转到极板而被极板吸收。

只考虑该电场的作用，则粒子沿平行极板方向射入金属板间，能够完全被极板吸收的是（ ）
A ．动能不大于的质子B
．动能不大于
的质子C ．动能不大于的电子
D ．动能不大于的电子
6．如图装置可形成稳定的辐向磁场，磁场内有匝数为n 、半径为R 的圆形线圈，在时刻线圈由静止释放，经时间t 速度变为v ，假设此段时间内线圈所在处磁感应强度大小恒为B ，线圈导线单位长度的质量、电阻分别为m 、r ，重力加速度为g ，下列说法正确的是（
）
A ．在t 时刻线圈的加速度大小为
B ．时间内线圈下落高度为
C ．时间内通过线圈的电荷量为
D ．线圈下落过程中，通过线圈的磁通量始终为零
二、选择题（本题共4小题，每小题5分，共20分。

在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。

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．如图所示，质量长为的木板停放在光滑水平面上，另一不计长度、质量的木块以某一速度从右端滑上木板，木板与木块间的动摩擦因数。

若要使木板获得的速度不大于，木块的初速度应满足的条件为（g 取）（
）
A ．
B ．
C ．
D ．8．如图所示，在光滑的水平地面上有一个表面光滑的立方体Q ，一长为L 的轻杆下端用光滑铰链连接于O 点，O 点固定于地面上，轻杆的上端连接着一个可视为质点的小球P ，小球靠在立方体左侧，P 和Q 的质量相等，整个装置处于静止状态。

受到轻微扰动后P 倒向右侧并推动Q ，重力加速度为g 。

下列说法中正确的是（
）
k0E k0E k0
2
E k0E k02E 0t =22n B v
g mr -
0t ~()
2
mr gt v B -0t ~2πmgt mv RnB
-4kg M =10m L =1kg m =0.8μ=2m/s 0v 210m/s 010m/s v ≥010m/s v ≤015m/s v ≤015m/s
v ≥
A ．在小球和立方体分离前，当轻杆与水平面的夹角为时，小球的速度大小为
B ．小球和立方体分离时小球的加速度可能不为g
C ．从小球开始运动到落地的过程中立方体的机械能先增大后不变
D ．如果P 落地时的速度为v ，那么M
9．如图，在折射率
S ，它能垂直液面射出细激光束，在液体内
深h 处水平放置一平面镜，双面反光，平面镜中心O 在光源S 正下方。

现让平面镜绕过O 点垂直于纸面的轴开始逆时针匀速转动，转动周期为T ，液面上方的观察者跟踪观察液面，观察到液面上有一光斑掠过，进
一步观察发现光斑在液面上P 、Q 两位置间移动。

下列说法正确的是（
）
A ．在平面镜开始转动的一个周期内，能观察到液面上光斑的时间为
B ．光斑刚要到达P 点时的瞬时速度为
C ．液面上P 、Q
D ．光斑由Q 点运动到P 点所用的时间为
10．如图所示，一长为L 的轻质绝缘细线一端固定于O 点，另一端拴一质量为m 、带电量为的小球，小球在竖直平面内绕O 点做完整的圆周运动，是水平直径，空间存在与小球运动平面平行的匀强电场。

已知小球在A 、B 两点所受细线的拉力大小分别为，（g 为重力加速度），不计空气阻力。

则以下说法正确的是（
）
θp v =
n =
8
T 8πh T
4
T q +AB 2A T mg =5B T mg =
A ．小球运动中机械能最小的位置可能是A 点
B ．若A 点是小球运动中速度最小的位置，则电场强度
C ．若小球运动中机械能最小的位置是A 点，则小球运动过程中的最小速度是
D ．A 、B
两点的电势差一定等于
三、非选择题（本题共5小题，共56分）
11．（7分）某物理兴趣小组利用如图所示的装置“探究动量守恒定律”，是倾角大小可以调节的长木板，
是气垫导轨（气垫导轨可看成光滑轨道），忽略小球通过B 点时的速度变化，光电门1与光电门2固定
在气垫导轨上。

（1）将质量为m 、直径为的小球a 从长木板上的位置由静止释放，小球a 通过光电门1、2的挡光时间分别为与，当______时，表明气垫导轨已调至水平位置。

（2）将质量为3m 、直径为的小球b 静置于气垫导轨上的位置，使小球a 从长木板上的位置由静止释放，小球a 先后通过光电门的挡光时间分别为与，小球b 通过光电门的挡光时间为。

①若小球a 、b 碰撞过程动量守恒，则必须满足的关系式为______。

②若小球a 、b 发生的是弹性碰撞，则
______。

（3）若小球a 、b 发生的是弹性碰撞，该小组成员设想，如果保持小球a 的直径不变，逐渐增大小球a 的质量，则碰撞之前小球a 的挡光时间与碰撞之后小球b 的挡光时间的比值逐渐趋近于______；（4）关于本实验的误差，该小组成员有不同的观点，其中正确的是______。

A ．保持长木板倾角一定，将小球a 的释放点适当上移，可减小误差B ．保持小球a 的释放点不变，将长木板的倾角适当增大，可减小误差C ．同等实验条件下，将倾斜长木板换为更光滑的玻璃板，可减小误差D ．以上说法都不正确
12．（9分）某实验小组同学想描绘某品牌电动摩托车上LED 灯的伏安特性曲线，他们拆卸下LED 灯，发现其上注明有额定电压12V ，额定功率6W ，他们又找来如下实验器材：
52mg E q
=
0v =
mgL q
AB BC BC 1d 1O 1t ∆2t ∆2d 2O 1O 3t ∆4t ∆5t ∆4
5
t t ∆=∆1d 6t ∆7t ∆6
7
t t ∆∆
蓄电池（电动势为12.0V 、内阻忽略不计）滑动变阻器（阻值0~20Ω，额定电流2A ）滑动变阻器（阻值0~200Ω，额定电流1A ）电流表（量程0~3A ，内阻约为0.1Ω）电流表（量程0~0.6A ，内阻约为0.5Ω）电压表（量程0~3V ，内阻约为3kΩ）电压表（量程0~15V ，内阻约为15kΩ）开关一个、导线若干
（1）为了完成实验并使实验误差尽量小，该同学应选择电流表______、电压表______和滑动变阻器______（填写器材符号）；
（2）为了能够描绘出该灯泡从零到额定电压范围内的伏安特性曲线，帮他们在答题卡的虚框内画出实验电路原理图；
（3）该小组同学用正确的方法测得灯泡的伏安特性曲线如图所示，由图可知，所加电压为10V 时，该灯泡的电阻为______Ω（结果保留两位有效数字）；
（4）他们又找来一块旧的蓄电池（电动势为12.0V 、内阻为20Ω），将灯泡正向接在该电池上，则该灯泡消耗的实际功率为______W （结果保留两位有效数字）。

13．（10分）如图所示，一根一端封闭的玻璃管，内有一段长的水银柱，当温度为，开口端竖直向上时，封闭空气柱，则（外界大气压相当于高的水银柱产生的压强）（1）（4分）若玻璃管足够长，缓慢地将管转过180°，求此时封闭气柱的长度；（2）（6分）若玻璃管长为
，温度至少升到多高时，水银柱全部从管中溢出？
1R 2R 1A 2A 1V 2V 10.15m h =127t =℃20.60m h =00.75m L =0.90m L =
14．（14分）如图所示，工厂利用倾角的皮带传输机，将每个质量的木箱（可视为质点）从A 点运送到B 点，段为直线且长度，每隔就有一个木箱以的速度沿方向滑上传送带，传送带以的速度逆时针匀速转动。

已知各木箱与传送带间的动摩擦因数
，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g 取求：（1）（2分）木箱从冲上传送带到与传送带达到共同速度所用的时间。

（2）（4分）传送带上最多有几个木箱同时在向下输送。

（3）（4分）第1个木箱从A 点运动到B 点的过程，求传送带对所有木箱做的功。

（4）（4分）传送带正常工作比空载时，电动机多消耗的电功率。

15．（16分）如图甲所示，在光滑绝缘水平桌面内建立坐标系，在第Ⅱ象限内有平行于桌面的匀强电场，场强方向与x 轴负方向的夹角。

在第Ⅲ象限垂直于桌面放置两块相互平行的平板、，两板间距为，板间有竖直向上的匀强磁场，两板右端在y 轴上，板与x 轴重合，在其左端紧贴桌面有一小孔M ，小孔M 离坐标原点O 的距离为。

在第Ⅳ象限垂直于x 轴放置一块平行y 轴且沿y 轴负向足够长的竖直平板，平板在x 轴上垂足为Q ，垂足Q 与原点O 相距内。

现将一带负电的小球从桌面上的P 点以初速度垂直于电场方向射出，刚好垂直于x 轴穿过板上的M
孔，进入磁场区域。

已知小球可视为质点，小球的比荷
，P 点与小孔M 在垂直于电场方向上的距离，不考虑空气阻力。

求：（1
）（4分）匀强电场的场强大小；
（2）（5分）要使带电小球无碰撞地穿出磁场并打到平板上，求磁感应强度的取值范围。

30θ=︒5kg m =AB 10m L =01s t =03m/s v =AB 1m/s v =μ=
210m/s xoy 45θ=︒1C 2C 10.6m d =1C 0.72m L =3C 3C 20.18m d =0v =1C 20C/kg q
m
=s =
3C
（3）（7分）以小球从M 点进入磁场开始计时，磁场的磁感应强度随时间呈周期性变化，规定磁场方向垂直于桌面向上为正方向，如图乙所示，则小球能否打在平板上？若能，求出所打位置到Q 点距离；若不能，求出其轨迹与平板间的最短距离。

，计算结果保留两位小数）
3C 3C 1.73
2024年上学期高二创新实验班期末质量检测答案
物理
一、选择题
123456C
C
A
C
B
B
二、选择题
78910BD
AC
AB
ACD
三、非选择题11
D 12
40 1.3
13（1）0.90m ；（2）378K
【详解】（1）设玻璃管内部横截面积为S ，对水银柱分析可知，气体初状态的压强初状态的体积转过180°后，气体的压强体积为气体做等温变化，由玻意耳定律可得代入数据解得（2）由理想气体状态方程可知，乘积越大，对应的温度T 越高，假设管中还有长为x 的水银柱尚未溢出，值最大，即
的值最大，因为由数学知识可知当时，取得最大值，代入数据解得即管中水银柱由溢出到还剩下的过程中，的乘积越来越大，这一过程必须是升温的，此后温度不必再升高（但是要继续给气体加热），水银柱也将继续外溢，直至全部溢出，由理想气体状态方
12t t ∆=∆1213543d d d t t t =-∆∆∆12d d 1
2
2d d 2A 2V 1R 1100.90mHg p h L =+=10.60V S
=2010.60mHg p L h =-=2V hS
=1122
p V p V =0.900.600.90m
0.60S
h S
⨯=
=PV
C T
=PV PV ()()0L x L x S +-()()00L x L x L L
++-=+0L x L x +=-00.075m 2
L L
x -=
=0.15m 0.075m PV
程
得代入数据得14（1）2s ；（2）8；（3）；（4）210W
【详解】（1）木箱从冲上传送带到与传送带达到共同速度，由牛顿第二定律可知
代入数据解得故木箱从冲上传送带到与传送带达到共同速度所用的时间（2）木箱减速过程中发生的位移木箱与传送带相对静止时，两木箱的间距为设相对静止的木箱个数为n ，则有故木箱的总的个数为（3）木箱冲上传送带第1s 内的位移滑动摩擦力对未达到共速木箱做的功为滑动摩擦力对所有达到共速木箱做功为静摩擦力对所有达到共速木箱做的功为故第1个木箱从A 点运动到B 点的过程，求传送带对所有木箱做的功为
（4）传送带正常工作时，传送带所受摩擦力电动机多消耗的功率15．（1）；（2
）；（3）能，0.38m 【详解】（1）粒子在电场中的运动可以看成类平抛运动，电场力相当于重力，则 1122
12p V p V T T =
()()()01221211012L x L x ST p V T T p V L h h S
+-==+2378K
T =1440J -sin30cos30mg mg ma
μ︒-︒=2
1m/s a =-013
s 2s 1
v v t a --=
==-22
14m 2v v x a
-=
=201m x vt ==12L x nx =+28
N n =+=231
31m 11m 2.5m 2
x =⨯-
⨯⨯=13cos3075J W mg x μ=-︒⨯=-217cos30840J
W mg x μ=-︒⨯=-()3sin30654321525J W mg =-︒⨯+++++=-1231440J
W W W W =++=-6sin 2cos 210N f mg mg θμθ=+=2101W 210W P fv ==⨯=1
1
T T 32
B ≤≤
0s v t
=0y v v at ==Eq
a m
=
解得（2）根据，B 越大，R 越小。

所以粒子轨迹处于轨迹1和轨迹2之间，可打到平板上。

如图所示，轨迹1与下板相切，其圆心是，轨迹2的圆心是。

对于轨迹1，其半径，其对应的磁感应强度大小为对于轨迹2，其半径设为。

则三角形与三角形
相似，所以有解得其对应的磁感应强度大小为所以磁感应强度的取值范围为（3）由图可知，磁感应强度大小为
，在两个相邻的相等时间间隔，磁场方向相反，但是粒子的轨迹半径不变，为轨迹的整个圆的周期为20v
E q s m ===⋅mv R qB
=1O 2O 110.6m R d ==1141T T 200.63
v
B q R m ===⨯⋅2R 2O QA 2O AO 2222O O O A O A O Q
=22222
L R R R L R d -=-+2222
0.4m 2L Ld R L d +==+2241T T 200.42
v
B q R m ===⨯⋅11T T 32B ≤≤
20T 94m 0.09m 20209
mv R qB ===⨯2π9π200
m T qB ==
而每一个时间间隔为，对应轨迹的圆心角为对于一个时间间隔的水平位移为对于一个时间间隔的竖直位移为
因为，所以球能打在平板上。

其轨迹如图所示。

因为，所以轨迹6对应的圆心角为，所以最终球垂直于y 轴射出磁场，则所打位置到Q 点距离
为3πs 2003π
22002ππ9π3
200
θ=⨯=10.135m 2
x R R =+=y R ==17.71d y ≈153
L x =1d L y x
>3C 612x R =π6
50.38m QH L y R R ⎛
⎫=--≈ ⎪⎝⎭。