浙江省宁波市2023-2024学年高二年级下册2月期初测试物理试卷

2024年2月高二期初考试物理试卷

一、单选题

1.有一种工程减振装置叫作调谐质量阻尼器，是目前大跨度、大悬挑与高耸结构振动控制中应用最广泛的

结构被动控制装置之一。这种装置是一个由弹簧、阻尼器和质量块组成的振动控制系统，附加在需要振动

控制的主结构上。主结构在外界驱动力的作用下产生振动时，会带动减振装置一起振动。当满足一定条件

时，减振装置的弹性力与外来驱动力的方向相反，抵消了一部分驱动力，从而最大限度地降低主结构的振

动，达到减振的效果。如图所示是调谐质量阻尼器的结构，关于调谐质量阻尼器，下列说法正确的是（）,

A.其振动频率一定与外力的频率相等

B.其振动一定是简谐运动

C.其工作原理是共振的利用

D.质量块变化时，其随驱动力振动的频率也会跟着发生变化

【答案】A

【解析】

【详解】AC.因为满足一定条件时，减振装置的弹性力与外来驱动力的方向相反，抵消了一部分驱动力，

可知其振动频率一定与外力的频率相等，但不是共振，选项A正确，C错误；

B.其振动是受迫振动，不一定是简谐运动，选项B错误；

D.驱动力振动的频率由外部振动决定，则质量块变化时，其随驱动力振动的频率不变，选项D错误。

故选Ao

2.随着电动汽车的普及，汽车无线充电受到越来越多的关注。其原理如图所示，将受电线圈安装在汽车的

底盘上，供电线圈安装在路基中，当电动汽车行驶到供电线圈装置上方时，受电线圈即可“接受”到供电

线圈的电流，从而对蓄电池进行充电。关于无线充电，下列说法正确的是（）

A.供电线圈接直流电源也可以实现无线充电

B.地面供电线圈中电流和车身底部受电线圈中电流的频率相同

C.地面供电线圈和车身底部受电线圈的磁通量变化率相同

D.若供电线圈和受电线圈均采用超导材料，则能量的传输效率可达到100%

【答案】B

【解析】

【详解】A.无线充电技术与变压器都是利用电磁感应原理，若将供电线圈接到恒定电流的电源上，不能对

蓄电池进行充电，应将供电线图接到交流电源上，才能产生变化的磁场，使受电线圈发生电磁感应，对电

池进行充电，故A错误；

B.变压器变压不变频，所以受电线圈中交变电流的频率与供电线圈中交变电流的频率相同，故B正确；

C.由于存在漏磁，即地面供电线圈产生的磁场没有完全提供给车身底部受电线圈，导致地面供电线圈和车

身底部受电线圈的磁通量变化率不相同，故C错误；

D.由于漏磁等因素，传输效率不可能达到100%,故D错误。

故选Bo

3.水平地面上固定一段光滑绝缘圆弧轨道，过轨道左端N点的竖直线恰好经过轨道的圆心（图上未画出）,

紧贴N点左侧还固定有绝缘竖直挡板。自零时刻起将一带正电的小球自轨道上的M点由静止释放。小球与

挡板碰撞时无能量损失，碰撞时间不计，运动周期为7,M,N间的距离为L并且远远小于轨道半径，重力

加速度为g,以下说法正确的是（）

A.圆弧轨道的半径为事

B.空间加上竖直向下的匀强电场，小球的运动周期会增大

C.空间加上垂直纸面向里的匀强磁场，若小球不脱离轨道，运动周期不变

D.；7时小球距N点的距离约为人

22

【答案】C

【解析】

【详解】A.由M、N间的距离为c并且远远小于轨道半径，则小球在圆弧轨道上的运动可看成单摆模型,

其周期为单摆的半个周期，根据单摆的周期公式有

人2《

根据题意有

"=27

解得圆弧轨道的半径为

故A错误；

B.空间加上竖直向下的匀强电场，等效重力加速度增大，根据单摆的周期公式可知小球的运动周期将减小,

故B错误；

C.空间加上垂直纸面向里的匀强磁场，小球下滑时由于洛伦兹力总是与速度方向垂直，洛伦兹力不做功，

不改变速度大小，则若小球不脱离轨道，运动周期将不改变，故C正确；

D.将小球的运动等效为单摆时，做简谐运动的表达式为

2乃7t

x=2cos(——t)=Lcos(—0

"T

T

当/=彳时，小球距N点的距离约为

2

x-0

故D错误。

故选C。

4.如图所示，质量均为加=2kg的木块A和B,并排放在光滑水平面上，A上固定一竖直轻杆，轻杆上端

的O点系一长为/=0.5m的细线，细线另一端系一质量为1kg的球C。现将C球拉起使细线水平伸直，并

由静止释放C球。从开始释放C到A、B两木块恰好分离的过程，下列说法正确的是()

B.两物块A和B分离时，C的速度大小为20m/s

C.C球由静止释放到最低点的过程中，木块移动的距离为0.4m

D,C球由静止释放到最低点，物体A、B和C球所组成的系统动量和机械能都守恒

【答案】B

【解析】

【详解】AB.当球C运动至最低点左侧，绳拉力的水平分力使A减速，则球C运动至最低点时，两物块A

和B分离，根据动量守恒

mcv1=2mv2

根据机械能守恒

7121c2

mcgl=—+—x2mv2

得

C的速度大小和A、B的速度大小分别为

“—2A/2IH/s,匕=—m/s

A错误，B正确；

C.由于

m^vxt=2m^v2t

即

mcxx-2mx2

又

xx+x2=1

得木块移动的距离为

x2=0.1m

C错误；

D.C球由静止释放到最低点的过程中，系统机械能守恒，当只有水平方向的动量守恒，D错误。

故选B。

5.生活中我们常用高压水枪清洗汽车。如图所示，水垂直车门喷射，出水速度为30m/s,水的密度为

1.0xl03kg/m3,水碰到车后四面散开。则车门单位面积受到水的平均冲击力为多大（）

A.3X104NB.9X105NC.3X107ND.9X108N

【答案】B

【解析】

【详解】设出水时间为/,水枪的喷口的横截面积为S,对画表面的冲击力为R水枪喷出水的速度为V,则

在/时间内喷出水的质量为

m=pV=pSvt

以这部分水位研究对象，以水喷出的方向为正方向，则由动量定理可得

Ft=0mv

由水枪喷嘴的横截面积很小，可忽略不计，则所受到水的冲击力约为

F=1.0x103kg/m3x（30m/s）2=9xl05N

故选B。

6.边长为工的单匝正方形金属框，电阻为〃，在磁感应强度为8的匀强磁场中以恒定角速度口绕垂直磁场

的。。'轴转动，外接电阻为R。如图甲所示，第一次在发电机的矩形线框处加水平向右的匀强磁场开始计

时；如图乙所示，第二次在矩形线框处加竖直向下的匀强磁场开始计时。下列说法正确的是（）

B2①

A.甲输出是交流电,转动一周的过程中电流的有效值为

V2（J?+r）

4Bl?

B.甲输出是直流电，转动一周的过程中流过电阻的电荷量”总？

C.乙输出是交流电，转动一周的过程中电阻R上电压最大值为8aL2

D.乙输出是直流电，转动一周的过程中电路的总功率为BS

R+r

【答案】B

【解析】

【详解】AB.根据右手定则可知，甲图中通过电阻的电流方向始终不变，则甲输出是直流电，转动一周的

过程中电流的有效值为

I_EmBE8

有41e（R+r）V2（^+r）

转动一周的过程中，每转过90°,通过电阻的电荷量为

-EA①B?

由于通过电阻的电流方向不变，则转动一周的过程中流过电阻的电荷量

“4B0

q=4q°=aj

故A错误，B正确;

CD.根据右手定则可知，乙图中通过电阻的电流方向改变，则乙输出是交流电，转动一周的过程中电阻R

上电压最大值为

TTRrRB?①

转动一周的过程中电路的总功率为

52Z4®2

2（7?+r）2（7?+r）

故CD错误。

故选B。

7.内径为行厂、外径为2r的透明介质半球壳的折射率〃=2,如图所示为其截面示意图。现将点光源放

在尸处，P点在。点正上方内壳上，光射向外壳经过折射后射出球壳（不考虑光的反射），已知光在真空中

的传播速度为。。则介质球壳外表面发光区域在截面上形成的弧长为（）

6w

【答案】A

【解析】

【详解】光从介质中射向真空，发生全反射的临界角C满足

sinC=—

n

C=30°

光源放于尸点处，假设其射出的光线在0点恰好发生全反射，如图所示，则在三角形OP。中，根据正弦定

理有

smZOPQsin30°

ZOPQ=135°

则

ZPOQ=15°

根据对称性可知若点光源放于P点处，则介质球壳外表面发光区域在截面上形成的弧长为

2x15°cc口

x27rx2r=—

360°3

O

8.对如图所示的图样、示意图或实验装置图，下列判断正确的是（）

甲图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”

B.乙图是利用薄膜干涉来检测玻璃板的平整程度，它是光在被检测玻璃板的上下表面反射后叠加的结果

丙图是双缝干涉原理图，若尸到岳、邑的路程差是波长的奇数倍，则尸处是暗纹

D.图丁中的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动，绕水平转轴在竖直面内转动N顺时针180。后，P

上的光亮度不变

【答案】D

【解析】

【详解】A.甲图是小孔衍射的图样，“泊松亮斑”是圆板衍射，故A错误;

B.入射光经空气膜上表面反射后得到第一束光，折射光经空气膜下表面反射，又经上表面折射后得到第二

束光，并不是被检测玻璃板的上下表面反射后的光，故B错误;

c.丙图是双缝干涉原理图，若尸到百、邑的路程差是半波长的奇数倍，则尸处是暗纹，故c错误;

D.当M固定不动，绕水平转轴在竖直面内转动N顺时针180。，两偏振片平行，P上的光亮度不变，故D

正确。

故选D。

9.如图所示，均匀介质中振动情况完全相同的两波源岳、邑分别位于X]=-0.2m和4=1.2m处。/=0时

刻以频率为7=10Hz同时开始向上振动，振幅为/=2cm,波的传播速度为v=4m/s,P、M、。三质

点的平衡位置离。点距离分别为。尸=02m、（W=0.5m、OQ=0.8mo则下列关于各质点运动情况判

断正确的是（）

Ay/cmv

2

5,PMQS2

IIIIIIIIIIIIII>

-2-10123456789101112x/10'm

-2-

A./=o.is时刻质点。开始沿y轴负方向运动

B.经，=0.175s,质点尸通过的路程为14cm

C./=0.275s时亥U,质点M恰好经平衡位置沿〉轴正方向运动

D./=0.35s时刻，S5之间（不包括E、邑）振动位移为零的点共有8处

【答案】C

【解析】

【详解】A.由于波速v=4m/s,因此在片0.Is时，两列波各自向前传播的距离

I=vt=0.4m

波源Si产生的波恰好向右传到尸点，波源S2产生的波恰向左好传到。点，由于波源起振方向向上，因此0

点开始沿夕轴正方向运动，A错误;

B.波的振动周期

T=—=01s

f

在经Z=0.175s时亥ij,必产生的波还没有传播到尸点，从Q0.1s到片0.175s,尸点振动了

3

0.075s=-7

4

因此质点尸通过的路程

s=3A=6cm

B错误；

C.两列波同时到达M点，到达的时间

?=—s=0.175s

4

因此在/=0.275s时，M点振动了

0.1s=17

因此M点在/=0.275s时刻恰好经平衡位置沿了轴正方向运动，C正确;

D.片0.35s时刻，两列波各自向前传播了

0.35s=3.5T

恰好传播到对方波源处，两列波恰好重合，如同所示

振动加强S1S2之间（不包括&、&）振动位移为零的点共有6处，D错误。

故选C。

10.一列简谐横波沿x轴正方向传播，其波速为6m/s,片0时刻的波形如图所示。下列说法正确的是（）

B.该时刻质点R沿y轴正方向运动

C.片4.5s时刻，质点Q加速度最大

D.0〜1.5s时间内，质点P沿x轴正方向平移9m

【答案】C

【解析】

【详解】A.由图可知，该简谐横波的波长人12m,周期为

T=—=2s

v

故A错误；

B.由波传播的方向与质点振动方向之间的关系”上坡向下，下坡向上”可知图示时刻质点R沿＞轴负方向

运动，故B错误；

C.当

9

t=4.5s=-T

4

质点Q位于波峰，位移最大，加速度最大，故C正确；

D.质点P只在原位置上下振动，不会沿x轴方向平移，故D错误。

故选C。

第n卷(非选择题)

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二、解答题

11.如图所示，水平地面上固定着一足够长的木板，板上静置氏c两小球。一轻质弹簧的左端固定在球6上,

右端与球C接触但未连接。一带有圆弧轨道的小车d紧靠木板放置，其轨道底端的切线与木板上表面重合,

紧靠车左端有一挡板e。现让小球。从车轨道上距轨道底端高度为7/=5m处静止滑下，当球。离开车后，

立即撤去挡板。球。与球6碰撞时间极短，碰后球。返回到车轨道底端时的速度大小为5m/s。已知球a、b、

c及车的质量分别为强，=1kg、mb=3kg＞加c=2kg、加d=4kg。小球均可视为质点，不计所有阻力，

弹簧始终处于弹性限度内。求：

(1)球6碰撞结束时球6的速度大小；

(2)当球c与弹簧分离时，球氏c的速度大小；

(3)球。冲上车的最高点距轨道底端的高度。

【详解】(1)球a开始下滑到与6相碰前，根据机械能守恒定律有

加=(加“V；

球a、6碰撞过程中系统动量守恒，以向右为正方向，故有

九%=一加'+也吃

可得

vb=5m/s

(2)球6与球c开始运动至球c与弹簧分离的过程中，两球及弹簧构成的系统动量守恒，以向右为正方向,

根据动量守恒定律有

mbvb=mhv'h+mcv'c

根据能量守恒定律有

；加/；=；加/;，+g加

可得

Vj=Im/s,v'c=6m/s

（3）小球a与车d构成的系统，在水平方向上动量守恒，且球a运动到最高点时，球a竖直方向上速度为

零，以向左为正方向，水平方向上根据动量守恒定律有

mava=mav+mdv

设小球a冲上车的最高点距轨道底端的高度为h,则根据能量守恒守恒定律有

1，1212r

5mM=万m/+5掰/+maSh

可得

h=lm

12.如图所示，在平面直角坐标系X0V中，第I象限内存在匀强电场，电场方向沿y轴负方向，第H象限

内存在垂直于xOy平面、半径为R的有界圆形匀强磁场，边界线与x轴相切于/点、与〉轴相切于"点，

第IV象限存在矩形边界的匀强磁场（图中未画出），第II、IV象限匀强磁场的磁感强度大小相等、方向相反。

有一电荷量为夕、质量为加的带正电的离子从P点（R,27?）以初速度%向着圆心方向射入磁场，从M点

进入电场，从x轴上的N（2R,0）点进入第IV象限矩形边界的匀强磁场内，经磁场偏转后，粒子打到〉轴

上的。点时速度方向与y轴成45。角，粒子重力不计。求：

（1）匀强磁场的磁感应强度和匀强电场的电场强度分别为多大；

（2）第IV象限内矩形磁场面积的最小值；

（3）若在第IV象限整个区域分布着匀强磁场，磁感应强度大小为第II象限磁场的2倍，方向垂直平面向外,

求粒子经过电场第三次进入磁场时离。点的距离为o

2

【答案】（1）8=也，£=/；（2）S=2（行—1）氏2；（3）再=8火

qR2qRV'

【解析】

【详解】(1)粒子向着圆心方向射入圆形磁场做匀速圆周运动

2

qv°B=

K

解得磁感应强度大小为

'噬

粒子在电场中做类平抛运动，则有

2R=v°JR=

2m

解得电场强度大小为

£=近

2qR

(2)到达N点时，沿电场方向的速度为

qE2R

匕=叫=—x—=v0。

m%

粒子到达N点时的速度为

+Vy="o

为方向与x轴成45°角，速度为夜％,粒子在磁场中运动的半径为

2二…,

最小矩形磁场区域的宽度为

RV2

------K—R

22

长度为

2x—^―R2=2R

最小矩形磁场面积为

5=2（V2-1）7?2

（3）粒子在新磁场中半径为

在第IV象限中转270。返回磁场，水平后移

Ax=A/2J?3=R

在电场中再次前进水平距离4尺后第2次进入磁场，在磁场中转270。又返回电场，再次后移凡当第3次进

入磁场时

X[=2R+4R+4R-2Ax=8R

13.某同学设计了一个电磁击发装置，其结构如图所示。间距为d=lm的平行长直导轨置于水平桌面上，导

轨中NO和N'。'段为绝缘材料，其余部分均为导电金属材料，两种材料平滑连接。导轨左侧与圆形线圈相

连，线圈匝数为500匝、半径为5cm,线圈内存在垂直线圈平面竖直向上的匀强磁场。电容器通过单刀双

掷开关与导轨相连，其电容为C=1F。在M7'与AW'区域及右侧宽度£=lm范围内存在着匀强磁场，

磁感应强度大小为3=0.5T,方向如图所示。初始时金属棒。处于MV'左侧某处（紧靠NN'）,ma=0.1kg,

金属棒6静止于磁场右侧某处，叫,=0.2kg,&=1Q。当开关与1连接时，圆形线圈中磁场随时间均匀

变化，变化率为皆=±T/s。稳定后将开关拨向2,金属棒。以%=4m/s的速度向右弹出，穿过磁场区

域后与金属棒b发生弹性碰撞，两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，除金属棒b外其余电阻均不计，不

计金属棒与导轨间摩擦。求：

（1）当开关与1连接时，电容器所带电荷量夕；

（2）电容器所剩电荷量d；

（3）金属棒。第一次穿过磁场区域的过程中，金属棒6上产生的焦耳热。；

（4）金属棒。最