2022-2023学年湖北省荆州市石首天星洲中学高二物理测试题含解析

2022-2023学年湖北省荆州市石首天星洲中学高二物理测试题含解析一、选择题：本题共5小题，每小题3分，共计15分．每小题只有一个选项符合题意1.（单选）如下图甲所示，U形金属框架abcd、ad与bc相距L＝0.2m，其平面与水平面成θ＝30°角．质量为m＝1kg的导体棒PQ与ad、bc接触良好，回路的总电阻为R＝1Ω.整个装置放在垂直于框架平面的变化磁场中，磁场的磁感应强度B随时间t的变化情况如图乙所示（设图甲中B的方向为正方向）．t＝0时，导体棒PQ与cd距离x0＝0.5m．若PQ始终静止，关于PQ与框架间的摩擦力大小在0～0.2s时间内的变化情况，g取10m/s2，下面判断正确的是A．一直增大

B．一直减小C．先增大后减小

D．先减小后增大参考答案：D2.（单选）小史家的电视机在待机状态下耗电功率为5W，每天待机时间为20h．若将一天待机所耗电能用于额定功率为8W的节能灯照明，可照明的时间约为（）A．5hB．8hC．12hD．20h参考答案：考点：电功、电功率．版权所有专题：恒定电流专题．分析：根据W=Pt，可以计算出电视机由于待机所消耗的电能，再根据W=Pt，计算出这么多的电能用于额定功率为8W的节能灯照明的时间．解答：解：根据W=Pt，电视机每天由于待机所消耗的电能为；E=W=Pt=5×20W?h=100W?h．若将一天待机所耗电能用于额定功率为8W的节能灯照明，可照明的时间为：≈12h．故选：C．点评：本题考查了求电器待机消耗的电能，不让电器待机所节约的电能的价值，培养学生的节能意识，是一道基础题．3.三只完全相同的电压表，如图所示接入电路，已知V1的示数为12V，V2的示数为4V，则V3的示数为

A．大于8V小于12V

B．大于4V小于8VC．8V

D．12V参考答案：C解析：因为=+，故U3=8V。4.自然界中某量D的变化可以记为△D，发生这个变化所用的时间间隔可以记为△t，变化量△D与△t的比值就是这个量的变化率，显然，变化率描述各种变化过程时起着非常重要的作用，下列关于变化率说法正确的是（）A．变化率表示变化的大小B．速度大，表示加速度的变化率大C．速度大，表示物体位置变化率大D．物体速度的变化率表示速度变化的大小参考答案：C【考点】加速度；速度．【分析】变化率表示变化的快慢，速度的变化率等于加速度，位置变化率表示速度．【解答】解：A、变化率表示变化的快慢，故A错误．B、速度大，加速度不一定大，加速度的变化率不一定大，故B错误C、速度大，表示运动的快，根据知速度大，物体位置变化率大，故C正确．D、根据a=知，物体速度的变化率表示加速度，故D错误．故选：C．5.如图所示，半径为R的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q，现使圆环绕垂直于环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，将产生等效电流，则

A．若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍B．若电荷量Q不变而使ω变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍C．若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环的半径增大，电流将变大D．若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环的半径增大，电流将变小参考答案：AB二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.如图所示，将阻值分别为R1=4KΩ和R2=2KΩ的两个电阻串联起来接在电压为8V的恒压电源两端，用一电压表测R1两端电压时，读数为4V，如果将该电压表接到R2两端时，读数应为

V.参考答案：27.如图所示，已知电源电动势E＝3V，内电阻r＝1Ω，电阻R=5Ω，电路中的电表均为理想电表．则当开关S闭合时，电流表的读数为A，电压表的读数为V．参考答案：8.（2分）如图所示，当条形磁铁由较远处向螺线管平动靠近时，流过电流计的电流方向是

。参考答案：b到a9.有一个未知电阻Rx，用图中A和B两种电路分别对它进行测量，用A图电路测量时，两表读数分别为6V，6mA，用B图电路测量时，两表读数分别为5.9V，10mA，则用

图所示电路测该电阻的阻值误差较小，测量值Rx=

Ω。参考答案：甲，100010.夏季某日，某地区距地面一定高度的空中有两块相距3km的足够大的云团，由于受湿气流影响，两块云团正在以5m/s的相对速度靠近，不断与空气摩擦带电。设两云团之间电势差保持3×109V不变，已知空气电离的电场强度（即发生放电时的电场强度）为3×106V/m，两云团间的电场可视为匀强电场，则大约经过________秒，将会发生放电现象；在这次放电中，若从一块云团移到另一块云团的电荷量为500C，闪电历时0.01s，则此过程中的平均电流为________安培．（提示：电流I＝）参考答案：

400

，

50000

11.（6分）有两个同学利用假期分别去参观北大和扬大的物理实验室，各自在那里利用先进的DIS系统较准确地探究了“单摆的周期T与摆长L的关系”，他们通过校园网交换实验数据，并由计算机绘制了T2－L图像，如图所示．由等时性原理可知单摆的周期与摆动幅度

（填“有关”或“无关”），由单摆周期公式可知图中直线的斜率k=

；其中去北大的同学所测实验结果对应的图线是

（填“A”或“B”）．

参考答案：无关

B解：由T=2π可知单摆的周期与振幅无关；并据周期公式得：T2=，知T2～L图象的斜率越大，则重力加速度越小，因为南京当地的重力加速度小于北京，去北大的同学所测实验结果对应的图线的斜率小，应该是B图线．12.做匀加速直线运动的质点，初速度是5m/s，加速度是1m/s2，那么第4s末的瞬时速度为

，头4s内的平均速度为

。

参考答案：9

713.下列核反应方程中，属于衰变方程的是

，属于原子核的人工转变方程的是

。A.

B.

C.

D.

参考答案：属于衰变方程的是

C

，属于原子核的人工转变方程的是

AD

。三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.（6分）（1）开普勒第三定律告诉我们：行星绕太阳一周所需时间的平方跟椭圆轨道半长径的立方之比是一个常量。如果我们将行星绕太阳的运动简化为匀速圆周运动，请你运用万有引力定律，推出这一规律。

（2）太阳系只是银河系中一个非常渺小的角落，银河系中至少还有3000多亿颗恒星，银河系中心的质量相当于400万颗太阳的质量。通过观察发现，恒星绕银河系中心运动的规律与开普勒第三定律存在明显的差异，且周期的平方跟圆轨道半径的立方之比随半径的增大而减小。请你对上述现象发表看法。

参考答案：（1）

（4分）

（2）由关系式可知：周期的平方跟圆轨道半径的立方之比的大小与圆心处的等效质量有关，因此半径越大，等效质量越大。

（1分）

观点一：银河系中心的等效质量，应该把圆形轨道以内的所有恒星的质量均计算在内，因此半径越大，等效质量越大。

观点二：银河系中心的等效质量，应该把圆形轨道以内的所有质量均计算在内，在圆轨道以内，可能存在一些看不见的、质量很大的暗物质，因此半径越大，等效质量越大。

说出任一观点，均给分。

（1分）

15.很多轿车中设有安全气囊以保障驾乘人员的安全，轿车在发生一定强度的碰撞时，利叠氮化纳（NaN3）爆炸产生气体（假设都是N2）充入气囊．若氮气充入后安全气囊的容积V=56L，囊中氮气密度ρ=2.5kg/m3，已知氮气的摩尔质最M=0.028kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1，试估算：（1）囊中氮气分子的总个数N；（2）囊中氮气分子间的平均距离．参考答案：解：（1）设N2的物质的量为n，则n=氮气的分子总数N=NA代入数据得N=3×1024．（2）气体分子间距较大，因此建立每个分子占据一个立方体，则分子间的平均距离，即为立方体的边长，所以一个气体的分子体积为：而设边长为a，则有a3=V0解得：分子平均间距为a=3×10﹣9m答：（1）囊中氮气分子的总个数3×1024；（2）囊中氮气分子间的平均距离3×10﹣9m．【考点】阿伏加德罗常数．【分析】先求出N2的物质量，再根据阿伏加德罗常数求出分子的总个数．根据总体积与分子个数，从而求出一个分子的体积，建立每个分子占据一个立方体，则分子间的平均距离，即为立方体的边长，四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图为质谱仪的原理图。电荷量为q、质量为m的带正电粒子从静止开始经过电压为U的加速电场加速后，进入粒子速度选择器，选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，匀强电场的场强为E，方向水平向右。已知带电粒子能够沿直线穿过速度选择器，从G点垂直于MN进入偏转磁场。该偏转磁场是一个以直线MN为上边界、方向垂直于纸面向外的匀强磁场。带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片上的H点。测得G、H间的距离为L，粒子的重力可忽略不计。求：（1）粒子从加速电场射出时速度v的大小；（2）速度选择器中匀强磁场的磁感应强度B1的大小；（3）偏转磁场的磁感应强度B2的大小。参考答案：17.半径相同的两金属小球A、B带有相同的电荷量，相隔一定的距离，今让第三个半径相同的不带电金属小球C，先后与A、B接触后移开．(1)若A、B两球带同种电荷，接触后两球的电荷量之比为多大？(2)若A、B两球带异种电荷，接触后两球的电荷量之比为多大？参考答案：18.（16分）如图甲所示，表面绝缘、倾角q=30°的斜面固定在水平地面上，斜面的顶端固定有弹性挡板，挡板垂直于斜面，并与斜面底边平行。斜面所在空间有一宽度D=0.40m的匀强磁场区域，其边界与斜面底边平行，磁场方向垂直斜面向上，磁场上边界到挡板的距离s=0.55m。一个质量m=0.10kg、总电阻R=0.25W的单匝矩形闭合金属框abcd，放在斜面的底端，其中ab边与斜面底边重合，ab边长L=0.50m。从t=0时刻开始，线框在垂直cd边沿斜面向上大小恒定的拉力作用下，从静止开始运动，当线框的ab边离开磁场区域时撤去拉力，线框继续向上运动，并与挡板发生碰撞，碰撞过程的时间可忽略不计，且碰撞前后速度大小相等，方向相反。线框向上运动过程中速度与时间的关系如图乙所示。已知线框在整个运动过程中始终未脱离斜面，且保持ab边与斜面底边平行，线框与斜面之间的动摩擦因数m=/3，重力加速度g取10m/s2。（1）求线框受到的拉力F的大小；（2）求匀强磁场的磁感应强度B的大小；（3）已知线框向下运动通过磁场区域过程中的速度v随位移x的变化规律满足v＝v0-（式中v0为线框向下运动ab边刚进入磁场时的速度大小，x为线框ab边进入磁场后对磁场上边界的位移大小），求线框在斜面上运动的整个过程中产生的焦耳热Q。参考答案：(1)1.5N(2)0.50T(3)0.45J

解析（1）由v-t图象可知，在0～0.4s时间内线框做匀加速直线运动进入磁场时的速度为v1=2.0m/s，所以在此过程中的加速度

a==5.0m/s2由牛顿第二定律

F-mgsinq-mmgcosq=ma解得

F=1.5N（2）由v-t图象可知，线框进入磁场区域后以速度v1做匀速直线运动，产生的感应电动势E=BLv1通过线框的电流

I==线框所受安培力F安=BIL=对于线框匀速运动的过程，由力的平衡条件，有

F=mgsinθ+μmgcosθ+解得B=0.50T

（3）由v-t图象可知，线框进入磁场区域后做匀速直线运动，并以速度v1匀速穿出磁场，说明线框的宽度等于磁场的宽度D=0.40m线框ab边离开磁场后做匀减速直线运动，到达档板时的位移为s-D=0.15m，设线框与挡板碰撞前的速度为v2由动能定理，有-mg（s-D）sinθ-μmg（s-D）cosθ=解得v2==1.0m/s线框碰档板后速度大小仍为v2，线框下滑过程中，由于重力沿斜面方向的分力与滑动摩擦力大小相等，即mgsinθ=μm