湖南省长沙市第一中学2023-2024学年高二上学期第二次阶段性检测（12月）物理试题（Word版附解析）

长沙市第一中学2023—2024学年度高二第一学期第二次阶段性检测物理时量：75分钟满分：100分得分___________一、单选题（本题共6小题，每小题4分，共24分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确）1.物理学的发展离不开科学家们的贡献，他们的发现和研究成果对生活生产产生了很大的影响。下列符合物理学史的是（　　）A.库仑通过油滴实验精确测定了元电荷e的数值B.奥斯特发现了电磁感应现象，法拉第发现了电流的磁效应C.通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场相似，安培由此受到启发提出分子电流假说D.牛顿提出了万有引力定律，并通过实验精确测量了引力常量G数值【答案】C【解析】【详解】A．由物理学史知密立根完成测量微小油滴上所带电荷的实验即油滴实验，是物理学发展史上具有重要意义的实验。这一实验首次证明了电荷的不连续性，即任何带电体所带的电量都是基本电荷的整数倍，并精确测定了元电荷e的数值。故A错误；B．由物理学史知法拉第发现了电磁感应现象，奥斯特发现了电流的磁效应，故B错误；C．通电螺线管的磁场可通过安培定则判断等效的南北极是与条形磁铁的磁场相似，安培由此受到启发提出在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电流即分子电流，分子电流使每个物质微粒成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极，即分子电流假说，故C正确；D．牛顿提出了万有引力定律，并没有测出引力常量，历史上第一个在实验室里比较准确地测出万有引力常量的科学家是英国科学家卡文迪许，故D错误。故选C。2.下列关于磁场的相关判断和描述正确的是（　　） A.甲图中通电导线受力是通过电场发生的B.乙图表明条形磁铁的磁感线从N极出发，到S极终止C.丙图中导线通电后，其正下方小磁针的N极向纸面内旋转不符合物理事实D.丁图中环形导线通电后，轴心位置小磁针的N极向纸面内旋转不符合物理事实【答案】D【解析】【详解】A．电流与电流之间的作用力是通过磁场发生的，即甲图中通电导线受力是通过磁场发生的，故A错误；B．磁感线是一系列闭合的曲线，条形磁铁外部的磁感线从N极出发，回到S极，内部的磁感线从S极指向N极，故B错误；C．丙图中导线通电后，根据安培定则可知，导线下侧磁场方向垂直于纸面向里，该磁场对放入其中的小磁针有磁场力的作用，磁场对N极的磁场力方向与磁场方向相同，可知，丙图中导线通电后，其正下方小磁针的N极向纸面内旋转符合物理事实，故C错误；D．丁图中环形导线通电后，根据安培定则可知，环形导线内部磁场方向垂直于纸面向外，该磁场对放入其中的小磁针有磁场力的作用，由于磁场对N极的磁场力方向与磁场方向相同，可知，轴心位置小磁针的N极受到向外的磁场力作用，N极应向外旋转，即丁图中环形导线通电后，轴心位置小磁针的N极向纸面内旋转不符合物理事实，故D正确。故选D。3.一潜水员自水下目测站立于船头的观察者距水面高为，而观察者目测潜水员距水面深，则（　　）A.潜水员实际深度大于，观察者实际高度大于B.潜水员实际深度小于，观察者实际高度小于C.潜水员实际深度大于，观察者实际高度小于D.潜水员实际深度小于，观察者实际高度大于【答案】C【解析】【详解】光线从空气射入水中时，入射角大于折射角，如图 则潜水员看到立于船头的观察者的位置偏高，而船头的观察者看到潜水员偏浅，所以潜水员的实际深度大于h2，观察者实际高度小于h1。故选C。4.甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中传播，波源位于处的甲波沿轴正方向传播，波源位于处的乙波沿轴负方向传播，时刻两列波的波形图如图所示。已知甲、乙波速都为，下列说法正确的是（）A.甲、乙两列波不能发生稳定的干涉B.时刻，与处的两质点振动方向相同C.两列波叠加后，处为振动减弱点D.时刻，处的质点第一次到达处【答案】D【解析】【详解】A．由图可知，甲、乙两列波的波长相同，相位差恒定，甲、乙波速都为，则甲、乙两列波的频率相同，所以甲、乙两列波能发生稳定的干涉，故A错误；B．由图可知时刻，处的质点向y轴负方向振动，处的质点向y轴正方向振动，故B错误；C．由图可知，两波源到处路程差为2m，恰好为两列波的波长的一半，由于两列波的波源振动步调相反，则两列波叠加后，处为振动加强点，故C错误； D．甲、乙波速都为，则时刻，甲乙两列波的波谷第一次同时传到处，所以时刻，处的质点第一次到达处，故D正确。故选D。5.如图所示，长为d、质量为m的细金属杆ab用长为L的两根细线悬挂后，恰好与水平光滑的平行金属导轨接触，平行金属导轨间距也为d，导轨平面处于竖直向下的磁感应强度大小为B的匀强磁场中。闭合开关S后，细金属杆ab向右摆起，悬线的最大偏角为θ。重力加速度为g，则闭合开关的短时间内通过细金属杆ab的电荷量为（　　）A.B.C.D.【答案】C【解析】【详解】金属杆摆起的过程中，由动能定理得合上开关的瞬间，由动量定理得其中联立解得 故选C。6.现代科学仪器中常利用电、磁场控制带电粒子的运动，如图甲所示，纸面内存在上、下宽度均为L的匀强电场与匀强磁场，匀强电场竖直向下，匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度大小为B。现有一质量为m、电荷量为q的带正电粒子（不计重力）从电场的上边界的a点由静止释放，运动到磁场的下边界的b点时正好与下边界相切。若把电场下移至磁场所在区域，如图乙所示，重新让粒子从上边界c点由静止释放，经过一段时间粒子第一次到达最低点d，下列说法不正确的是（　　）A.匀强电场的场强大小为B.a、b两点之间的距离为C.粒子在d点的速度大小为D.粒子从c点到d点的竖直位移为【答案】D【解析】【详解】A．设粒子在磁场中的速率为，半径为，由动能定理可得由洛伦兹力充当向心力可得由几何关系可得，综合解得 故A正确，不符合题意；B．由几何关系可得粒子从到的位移为故B正确，不符合题意；CD．把粒子从到的过程中的平均速度分别沿着水平方向和竖直方向分解，设两个平均分速度分别为，把粒子受到的洛伦兹力分别沿水平方向和竖直方向分解，根据左手定则，两个分洛伦兹力分别为设粒子在最低点的速度为，水平方向由动量定理可得由动能定理可得结合综合解得故C正确，D错误，C不符合题意，D符合题意。故选D。二、多选题（本大题共4小题，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）7.电磁感应现象的发现具有极其重大的划时代的历史意义，它为人类大规模利用电能，继而进入电气化时代奠定了理论基础。关于法拉第“磁生电”实验说法正确的是（　　） A.闭合开关时电流计指针偏转，断开开关时电流计指针发生偏转B.保持滑动变阻器滑片位置不变，将A通电螺线管下端插入或抽出B螺线管中时，电流计指针偏转方向相反C.保持滑动变阻器滑片位置不变，将条形磁体插入螺线管中静止不动时，电流计指针稳定且示数不为零D.保持A通电螺线管位置不变，左右移动滑动变阻器滑片，B螺线管中产生不同方向的感应电流【答案】ABD【解析】【详解】A．闭合和断开开关时，B螺线管中的磁通量都会发生变化，都会有感应电流产生，故A正确；B．保持滑动变阻器滑片位置不变，将A通电螺线管插入或抽出B螺线管中时，通电螺线管内磁通量变化趋势相反，产生的感应电流方向也相反，故B正确；C．保持滑动变阻器滑片位置不变，将条形磁体插入螺线管中静止不动时，B螺线管中的磁通量不会发生变化，所以电流计不偏转，示数为0，故C错误；D．保持A通电螺线管位置不变，左右移动滑动变阻器滑片，B螺线管中磁通量一会增加，一会减少，所以产生不同方向感应电流，故D正确。故选ABD。8.如图所示，在条形磁铁S极附近悬挂一个线圈，线圈与水平磁铁位于同一平面内。当线圈中通以图示方向的电流时，将会出现的现象是（　　）A.线圈向左摆动B.线圈向右摆动C.从上往下看，线圈顺时针转动 D.从上往下看，线圈逆时针转动【答案】AD【解析】【详解】线圈通以顺时针电流，由于处于S极的磁体附近，根据左手定则可得，线圈左边安培力垂直纸面向外，右边安培力垂直纸面向里。从上往下看，导致线圈逆时针转动。将通电线圈等效成小磁针，根据右手螺旋定则，可知左端为小磁针的N极，异名磁极相互吸引，因此线圈向左摆动，故BC错误，故AD正确。故选AD。9.如图所示，甲是回旋加速器，乙是磁流体发电机，丙是速度选择器，丁是霍尔元件。下列说法正确的是（　　）A.甲图如果加速电压减小，那么粒子最终的最大动能不会变化B.乙图可通过增加匀强磁场的磁感应强度来增大电源电动势C.丙图可以判断出带电粒子的电性，粒子只能从左侧沿直线匀速通过速度选择器D.丁图中产生霍尔效应时，稳定时一定是D侧面电势高【答案】AB【解析】【详解】A．粒子在磁场中满足设回旋加速器D型盒的半径为R，可推导出粒子的最大动能为由此可知，粒子的最大动能为加速电压无关，故A正确；B．当磁流体发电机达到稳定时，电荷在A、B板间受到的电场力和洛伦兹力平衡，即得电源电动势为 由此可知，增加匀强磁场的磁感应强度来增大电源电动势，故B正确；C．粒子从左侧沿直线匀速通过速度选择器时，无论正电荷还是负电荷电场力与洛伦兹力方向相反，如从右侧沿直线匀速通过速度选择器时，无论正电荷还是负电荷电场力与洛伦兹力方向相同，因此只能从左侧进入，故C错误；D．若载流子带负电，洛伦兹力指向D板，载流子向D板聚集，D板电势低，故D错误。故选AB。10.如图所示，由金属丝制作而成的轻弹簧上端焊接在天花板上，下端悬挂质量为m的绝缘小物块，系统处于静止状态，此时弹簧伸长了；给轻弹簧通电后，系统再次平衡，弹簧依然处于拉伸状态，其形变量为。弹簧的形变始终在弹性限度内，已知重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）A.轻弹簧的劲度系数为B.两次形变量关系是C.通电后磁场力大小为D.若弹簧中电流继续变大，平衡时弹簧的形变量一定变小【答案】BC【解析】【详解】A．未通电时，根据受力平衡可得弹簧的劲度系数为故A错误；B．通电后，弹簧每圈金属环电流方向相同，相邻金属环之间相互吸引而收缩，所以形变量减小，即 故B正确；C．通电后，设磁场力大小为F，根据平衡原理可得而联合解得故C正确；D．由题意可知，给弹簧通电后系统再平衡，此时弹簧依然处于拉伸状态，电流变大后，磁场力变大，若再次平衡时弹簧仍处于拉伸状态或原长，则弹簧的形变量变小，若再平衡时弹簧处于压缩状态，则弹簧的形变量可能变小、可能变大也可能大小不变，故D错误。故选BC。三、实验题（本大题共2小题，每空2分，共16分）11.多用电表的原理及使用。（1）如图是多用电表内部结构示意图，通过选择开关分别与1、2、3、4、5、6相连，以改变电路结构，分别成为电流表、电压表和欧姆表，下列说法正确的是___________A.选择开关接2时的量程比接1时量程小，选择开关接6时量程比接5时量程大B.测量某二极管的正向电阻时，应使表笔A接二极管的正极C.用多用电表的欧姆挡测导体的电阻时，如果两手同时分别接触两表笔的金属杆，则测量值偏小D.用多用电表的欧姆挡测电阻时，若指针偏转角度很小，则应换倍率更大的挡进行测量 （2）某同学发现如图1所示的实验电路不能正常工作，为排查电路故障，闭合开关S后，他用多用电表测量各点间的电压，。得到已知只有一处故障。为进一步判断电路故障的性质，他断开开关S后，将选择开关置于电阻挡的挡，分别将红黑表笔接ce端时，指针指在如图2所示的位置，则该电阻为___________，他将红黑表笔接ef端时，指针___________（填“几乎不偏转”或“偏转很大”），因此电路故障为___________。【答案】①.ACD②.18③.几乎不偏转④.R断路【解析】【详解】（1）[1]A．作电流表时分流电阻越小量程越大，故选择开关接2时的量程比接1时量程小，作电压表时分压电阻越大量程越大，故选择开关接6时量程比接5时量程大，故A正确；B．由多用电表内部结构可知，B表笔接电表内部电源的正极，故电流由B表笔流出，A表笔流入，因此测量某二极管的正向电阻时，应使表笔B接二极管的正极，故B错误；C．用多用电表的欧姆挡测导体的电阻时，如果两手同时分别接触两表笔的金属杆，测量的是导体和人体并联后的电阻，则测量值偏小，故C正确；D．用多用电表的欧姆挡测电阻时，若指针偏转角度很小，说明待测电阻较大，应则应换倍率更大的挡进行测量，故D正确。故选ACD；（2）[2]开关置于电阻挡的挡，根据图2可知，该电阻为18；[3][4]他用多用电表测量各点间的电压，，则初步断定为电阻R断路，则他将红黑表笔接ef端时，指针几乎不偏转，因此电路故障为R断路。12.在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图1），并选用缝间距为d的双缝屏。毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L。接通电源使光源正常工作，发出白光。 （1）若取下红色滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中___________。A.可观察到明暗相间的白条纹B.可观察到彩色条纹C.观察不到干涉条纹（2）若实验中在像屏上得到的干涉图样如图2所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图2中A、B位置时，游标卡尺的读数分别为、，且有，则入射的单色光波长的计算表达式为___________。分划板刻线在某条明条纹位置时游标卡尺如图3所示，则其读数为___________cm。（3）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图4所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，真实值___________测量值。（填大于“小于”或“等于”）【答案】①.B②.③.31.10④.小于【解析】【详解】（1）[1]若取下红色滤光片，在毛玻璃屏上观察到的是白光（复色光）的干涉条件，因此观察到的是彩色条纹。故选B。（2）[2]条纹间距为又联立可得单色光波长为 [3]20分度游标卡尺的精确值为，由图可知其读数为（3）[4]如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，条纹间距测量值将偏大，即真实值小于测量值。四、计算题（本大题共3小题，13题12分，14题12分，15题16分，共40分）13.如图所示是一个折射率为n的透明介质做成的四棱柱的横截面图，其中，。现有一条光线从AB面上图示位置垂直入射到棱镜内，若光线恰好在BC边发生全反射后，从CD边射出。求：（1）画出光路图（不考虑光线入射AB、CD界面时的反射光线）（2）该透明介质的折射率n；（3）光线射出棱镜时折射角的正弦值。【答案】（1）（2）；（3）【解析】【详解】（1）光路图如图 （2）根据几何关系则该透明介质的折射率（3）根据几何关系根据得光线射出棱镜时折射角的正弦值14.如图所示，足够大光滑水平面上静止放有三个小滑块A、B、C（均视为质点），A、B用细线连接且A、B间夹有压缩的水平轻弹簧（弹簧在弹性限度内），弹簧的左端与A连接，右端与B不粘连，C的右侧有一固定的竖直挡板。现将细线烧断，B以速率v离开弹簧后与C发生碰撞。已知A、B的质量分别为5m和3m，B与C、C与墙壁之间的碰撞均为弹性碰撞，A、B、C始终在一条直线上。（1）求B以速率v离开弹簧时A的速度大小；（2）若C的质量为3m，求在B返回后压缩弹簧的过程中弹簧的最大弹性势能Epm；（3）为使B与C第一次碰撞后，B与弹簧，B与C均不再发生相互作用，求C的质量M应满足的条件。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】 【详解】（1）设B离开弹簧时A的速度大小为，在弹簧将A、B弹开的过程中，A和B组成的系统动量守恒，取向右为正方向，由动量守恒定律有解得（2）设B与C第一次碰撞后瞬间B、C的速度大小分别为、，取向右为正，由动量守恒定律有由能量守恒定律有解得B与C第一次碰撞后，C以速率v碰撞挡板后以速率v反弹，同理，C以速率v与B发生第二次碰撞后，B的速率为v，C的速率为0，B返回后压缩弹簧，当A与B的速度相等时弹簧的弹性势能最大，设此时A、B的速度大小均为，由动量守恒定律有由能量守恒定律有解得（3）设B与C第一次碰撞后瞬间，B、C的速度分别为、，取向右为正，根据动量守恒定律有根据能量关系有解得 为使B与C第一次碰撞后，B与弹簧、B与C不再发生相互作用，有解得15.如图所示，abc是边长为的正三角形挡板，内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为（未知），bc的中点P处有一条狭缝可以允许粒子穿过。OP中间有一个加速电场，加速电压为。一个质量为m、带电量为的粒子从O点静止出发，穿过狭缝P后沿Pa方向进入磁场区域，它与边界abc经过两次弹性碰撞（电荷不转移）后又垂直于挡板bc返回P。不计粒子重力，求：（1）磁感应强度的值；（2）调节磁感应强度为B，使得粒子仍能垂直于挡板bc返回P，试求B的取值；（3）假定粒子在磁场中做圆周运动的周期为，那么在（2）的条件下，求粒子从进入磁场到垂直挡板bc返回P所用的时间的最大值和最小值；（4）撤去挡板ab和ac，仅保留下挡板bc，磁场充满bc边界的上方，粒子与挡板的碰撞是非弹性的，每次碰撞后的速度大小变为碰撞前的0.6倍，为使粒子刚好到达b点，需将磁感应强度的大小改为B，求B与之间的关系。【答案】（1）；（2）（，，）；（3）， ；（4）（，，）【解析】【详解】（1）粒子经过加速电场过程，根据动能定理可得解得粒子进入磁场的速度为粒子进入磁场后与边界abc经过两次弹性碰撞后又垂直于挡板bc返回P。可知粒子在磁场区做圆周运动的半径为由洛伦兹力提供向心力可得联立解得（2）为了使粒子仍能垂直于挡板bc返回P，在磁场区做圆周运动的半径应满足（，，）又联立可得（，，）（3）由于 所以粒子在磁场中做圆周运动的周期为粒子从进入磁场到垂直返回P所用的时间为当时当时（4）粒子进入磁场后一直向左运动，每次碰撞后的速度大小变为碰撞前的0.6倍，假设经过k次碰撞后，粒子刚好到达b点；发生k次碰撞后速度减为（，，）相应的轨道半径减为（，，）为使粒子刚好到达b点，则有又联立可得