湖北省荆、荆、襄、宜四地七校考试联盟2022-2023学年高二上学期期中联考物理试题

（北京）股份有限公司 2022 “ ” 年秋荆、荆、襄、宜四地七校考试联盟 高二期中联考 物理试题 命题学校：荆州中学 命题人：詹宏钮 周力 审题人：田德华 一、选择题:本题共11 小题,每小题4 分,共44 分。在每小题给出的四个选项中,第1∼7 题只有一项符合题目要求,第811 题有多项符合题目要求。全部选对的得4 分,选对但不全的 得2 分,有选错的得0 分。 1.发电机的基本原理是电磁感应现象,发现电磁感应现象的科学家是 A.奥斯特 B.法拉第 C.纽曼和韦伯 D.麦克斯韦 2.2020 年,由中科院合肥研究院等离子体所自主研制的最紧凑型超导回旋质子治疗系统 加速器顺利引出200 MeV 质子束流,实现高能量级超导回旋加速器关键技术突破,标志着国产最 紧凑型超导回旋质子加速器研制成功。回旋加速器的原理如图所示,D1和D2是两个半径为R的 半圆型金属盒,接在电压为U、周期为T的交流电源上,位于D1圆心处的质子源A能不断产生质 子(初速度可以忽略),质子在两盒之间被电场加速,D1、D2置于与盒面垂直的磁感应强度为B的 匀强磁场中。已知质子的电荷量为q、质量为m,忽略质子在电场中运动的时间,不考虑加速过 程中的相对论效应,不计质子重力。下列说法正确的是 （北京）股份有限公司 A.交流电源的周期等于πm qB B.若只增大交流电源的电压U,则质子的最大动能将增大 C.质子在电场中加速的次数为q B 2 R 2 2mU D.质子第2 次和第3 次经过两D型盒间狭缝后的运动轨迹半径之比为2:3 3.在水平光滑绝缘桌面上有一边长为L的正方形线框abcd,被限制在沿ab方向的水平直轨 道自由滑动。bc边右侧有一正直角三角形匀强磁场区域efg,直角边¿和ef 的长也等于L,磁场方 向竖直向下,其俯视图如图所示,线框在水平拉力作用下向右以速度v匀速穿过磁场区,若图示位 置为t=0时刻,设逆时针方向为电流的正方向.则感应电流i−t图像正确的是(时间单位为L v ) 4.如图所示,由光滑弹性绝缘壁构成的等边三角形ABC容器的边长为a,小孔O是竖直边AB 的中点,其内存在垂直纸面向里的匀强磁场,一质量为m、电荷量为+q的粒子从小孔O以速度v 垂直AB沿水平射入磁场,粒子与器壁经过8 次垂直碰撞后能从O孔水平射出,不计粒子重力,碰 撞时无能量和电荷量损失,则磁场的磁感应强度B及对应粒子在磁场中运行时间t分别为 （北京）股份有限公司 A.B=6mv qa 、t=7 πa 6 v B.B=10mv qa 、t=13 πa 10 v C.B=2mv qa 、t= πa 3 v D.B= 4 mv qa 、t= πa 5 v 5.海底通信电缆通电后会产生磁场,科学家为了检测某一海域中磁感应强度的大小,利用图 中一块长为a、宽为c、厚为b,单位体积内自由电子数为n的金属霍尔元件,放在海底磁场中,当 有如图所示的恒定电流I(电流方向和磁场方向垂直)通过元件时,会产生霍尔电势差U H,通过元 件参数可以求得此时海底的磁感应强度B的大小(地磁场较弱,可以忽略),其中e为单个电子的电 荷量。下列说法正确的是 A.元件上表面的电势高于下表面的电势 B.仅增大霍尔元件的宽度c,上、下表面的电势差不变 C.仅增大霍尔元件的厚度b,上、下表面的电势差不变 D.其他条件一定时,霍尔电压越小,则该处的磁感应强度越大 （北京）股份有限公司 6.如图所示,在一根软铁棒上绕有一组线圈,a 、c是线圈的两端,b为中心抽头。把a端和b 抽头分别接到两条平行金属导轨上,导轨间有匀强磁场,方向垂直于导轨所在纸面向里。金属 棒PQ在外力作用下左右运动,运动过程中保持与导轨垂直,且两端与导轨始终接触良好。若 PQ 运动过程中,a 、c的电势都比b点的电势高,则PQ可能的运动情况为 A.向左减速运动 B.向右减速运动 C.向左匀速运动 D.向右匀速运动 7.高速磁悬浮列车在水平长直轨道上的模拟运行图如图所示,列车由质量均为m的5 节车 厢组成,其中1 号车厢为动力车厢。列车由静止开始以额定功率P运行,经过一段时间达到最大 速度,列车向右运动过程中,1 号车厢会受到前方空气的阻力,假设车厢碰到空气前空气的速度 为0,碰到空气后空气的速度立刻与列车速度相同,已知空气密度为ρ。号车厢的迎风面积(垂直 运动方向上的投影面积)为S,不计其他阻力,忽略2 号、3 号、4 号、5 号车厢受到的空气阻 力。当列车以额定功率运行到速度为最大速度的一半时,2 号车厢对3 号车厢的作用力大小为 A.21 20 3 √P 2 ρS B.7 4 3 √P 2 ρS C.7 4 3 √PρS （北京）股份有限公司 D.21 20 3 √PρS 8.质量为2m的小球A以速度v0在光滑水平面上运动,与质量为3m的静止小球B发生正碰, 则碰撞后小球A的速度v A大小和小球B的速度大小vB可能为 A.v A= v0 5 ,vB= 4 v0 5 B.v A=3 v0 5 ,vB= 4 v0 15 C.v A=0,vB=3 v0 5 D.v A= v0 10 ,vB=11v0 15 9.如图所示,用细线将一条形磁体挂于天花板上,磁体处于水平静止状态,条形磁体的正下 方固定一直导线ab,现在直导线中通入由a指向b的电流,磁体在水平面内转动90 ∘,在此过程中, 下列说法正确的是 A.条形磁体的S极向纸面内偏转 B.条形磁体的S极向纸面外偏转 C.条形磁体受到绳的拉力小于其重力 D.条形磁体受到绳的拉力大于其重力 10.如图所示,质量为3m、半径为R的光滑圆弧形槽静止在光滑水平面上,质量为m的小钢 球从槽的顶端A处静止释放,不计一切阻力,重力加速度为g,在此后的过程中,下列说法正确的 是 （北京）股份有限公司 （北京）股份有限公司 A.小钢球和圆弧形槽组成的系统动量不守恒 B.小钢球运动到圆弧槽B处时速度为❑ √2gR C.小钢球运动到圆弧槽B处时,此圆弧槽的对地位移大小可能为1 4 R D.小钢球运动到圆弧槽B处时,此小钢球的对地位移大小可能为5 4 R 11.如图,水平面上有足够长的两平行导轨,导轨间距L=1m,导轨上垂直放置一个质量 m=0.1kg、电阻R=1Ω、长度为L的导体棒,导体棒与导轨始终良好接触,导体棒与导轨间的动 摩擦因数μ=0.4,垂直于导轨平面有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小B1=1T。在导轨左端 通过导线连接一水平放置的面积S=0.5m 2、总电阻r=1.5Ω、市数N=100的圆形线圈,线圈内 有一面积S0=0.25m 2的圆形磁场区域,磁场沿线圈轴线方向向上且大小随时间变化规律为 B2=0.2t , g=10m/s 2,不计导轨电阻,两磁场互不影响,则下列说法正确的是 A.线圈内的感应电动势E=10V B.闭合开关S瞬间导体棒受到的安培力为2 N C.闭合开关S后,导体棒运动的最大速度vm=5m/s D.若导体棒从静止开始滑过距离x=1.5m获得最大速度vm,在此过程中,流过导体棒的电荷 量q为0.65C 二、非选择题:本题共5 小题。共56 分。 12.(6 分)(1)在利用如图所示装置验证动量守恒的实验中,下列仪器不需要的有 . （北京）股份有限公司 A.交流电源 B.天平 C.刻度尺 D.圆规 (2)下列关于实验的要求不正确的是 . A.必须保证轨道末端水平 B.必须保证两球直径相等 C.必须保证两球质量相等 D.必须借助重锤线找到O点位置(3)本实验除需测量线段OM 、OP 、ON的长度 LOM 、LOP 、LON外,还需要测量的物理量有 . A.A 、B两点间的高度差ℎ1 B.B点离地面的高度ℎ2 C.小球A和小球B的质量mA 、mB D.小球A和小球B的半径r (4)要验证小球A和小球B碰撞过程中动量守恒,可根据表达式 验证。（用题中所测 物理量的字母表示）。 (5)实验中,若小球A和小球B 发生弹性碰撞,则LOM 、LOP 、LON的大小满足的关系式为 .（仅用含LOM 、LOP 、LON的式子表示） （北京）股份有限公司 13.(10 分)某物理实验小组看到比亚迪发布一款新能源汽车宋plusdmi,其中汽车电池采 用的是比亚迪的刀片电池技术,整块电池铭牌如图甲所示。已知该车内的整块电池是由15 块 刀片电池串联而成,其中一块刀片电池由8 块电芯串联而成。现将一块刀片电池拆解出来,测 量其中一块电芯的电动势E和内阻r,现有如下器材:一个电阻箱、一个电压表、开关和若干导 线、一块电芯、坐标纸和刻度尺,电路图如图乙所示。 (1)根据汽车电池铭牌,一块电芯所带电量为 C; (2)为了更加精确地测量,图乙中电压表量程应该接 “ （5” “ 或15”)V; (3)某物理实验小组按图乙连接电路,闭合开关,多次调节电阻箱,记录下阻值R和电压表的 相应读数U,利用测量数据,作1 U −1 R图线如图丙所示,图线的纵轴截距为a,斜率为k,则一块电芯 的电动势E= ,r= ； (4)利用图乙所示电路测得的电动势E测和内阻r测与真实值E真和r真相比，E测 . E真， r测 .r真( “ ”“ ” “ ” 填大于 等于或小于)。 14.(10 分)如图所示,一轻质弹簧的一端固定在滑块C上,另一端与滑块B 接触但未连接, 该整体静止放在足够长的光滑水平地面上。现有一滑块A从光滑曲面上离地面高度ℎ=0.2m处 静止开始滑下,与滑块B 发生弹性正碰后,滑块A 立即被锁定,碰撞时间极短。已知 mA=0.5kg,mB=1.5kg,mC=1kg,取g=10m/s 2,不计空气阻力。求: (1)滑块A 和滑块B 碰后滑块B 的速度大小; （北京）股份有限公司 (2)弹簧的最大弹性势能; (3)滑块B 运动后的最小速度的大小。 15.(14 分)如图所示,MN 、PQ为电阻不计的光滑平行金属导轨,其间距为L,一电阻为R的 定值电阻与导轨左端相连,空间存在磁感应强度为B的匀强磁场,磁场和导轨平面夹角为θ,一根 垂直平行导轨放置的导体棒ab在外力的作用下由静止开始做加速度为a的匀加速直线运动,导 体棒质量为m、长度为L,电阻为R,求: （1）t时刻,通过电阻R的电流的大小; （2）t时刻,导体棒所受外力F的大小; （3）0∼t时间段内,通过电阻R的电荷量。 16.(16 分)“国际热核聚变实验堆(ITER) ” 计划是目前全球规模最大、影响最深远的国际 科研合作项目之一,其原理主要是将发生热核反应的高能粒子束缚在磁场中,其中一种设计方 案原理如图所示,空间中存在两个以O为圆心的圆形保护磁场,磁场方向均垂直于纸面,磁场I、 II 的半径分别为R1、R2,粒子在O点发生热核反应。其中R1=2 R0, R2=3 R0,半径为R1的圆内磁 感应强度大小为B1。有一电荷量为q,质量为m的粒子由O点以速度v射出,不计粒子的重力,不计 任何阻力。（题中已知量为R0、q 、B1、m） （北京）股份有限公司 （1）若粒子不能射出半径为R1的圆形区域,求粒子速度的最大值v1; （2）若粒子由O点射出的速度为5 4 v1,求粒子第一次在磁场I 区域运动的时间; （3）若要使束缚效果最好,则半径R1和R2之间的圆环内磁感应强度B2要与B1方向相同。 若B2= B1 2 ,为使粒子不能射出半径R2的圆形区域,求粒子速度的最大值v2。