湖南省郴州市2022-2023学年高二上学期物理教学质量监测试卷
一、单选题
1．（2023高二上·郴州期末）我国是世界上最早发现磁现象的国家，指南针的发明为世界的航海业做出了巨大的贡献。关于磁现象，下列说法正确的是（ ）
A．奥斯特提出了分子电流假说，安培发现了电流磁效应
B．磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致
C．电场线一定是闭合的，磁感线一定是不闭合的
D．地球磁场的N极在地理的北极附近，地球周围的磁感线是空间真实存在的曲线
【答案】B
【知识点】磁感应强度；通电导线及通电线圈周围的磁场
【解析】【解答】A．安培提出了分子电流假说，奥斯特发现了电流磁效应，A不符合题意；
B．磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致，B符合题意；
C．静电场的电场线是不闭合的，磁感线是闭合的，C不符合题意；
D．地球磁场的N极在地理的南极附近，地球周围的磁感线不是空间真实存在的曲线，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】奥斯特发现了电流的磁效应，磁感线上每点切线的斜率为该点的磁场方向，地磁场是从地磁场的N极指向地磁场的S极，磁感线是磁场周围虚拟的曲线。
2．（2023高二上·郴州期末）如图，两根相互绝缘的通电长直导线分别沿x轴和y轴放置，沿x轴方向的电流为。已知通电长直导线在其周围激发磁场的磁感应强度，其中k为常量，I为导线中的电流，r为场中某点到导线的垂直距离。图中A点的坐标为（，），若A点的磁感应强度为零，则沿y轴放置的导线中电流的方向为（ ）
A．沿x轴正向 B．沿x轴负向 C．沿y轴正向 D．沿y轴负向
【答案】C
【知识点】安培定则
【解析】【解答】A点的磁感应强度为零，根据安培定则可知，沿x轴方向的电流在A点的磁感应强度方向垂直 平面向外，则沿y轴放置的导线中电流在A点的磁感应强度方向垂直 平面向里，根据安培定则可知，沿y轴放置的导线中电流的方向为沿y轴正向。
故答案为：C。
【分析】根据安培定则得出在A点的磁感应强度方向和Y轴放置的电流方向。
3．（2022·浙江选考）图甲中的装置水平放置，将小球从平衡位置O拉到A后释放，小球在O点附近来回振动；图乙中被细绳拴着的小球由静止释放后可绕固定点来回摆动。若将上述装置安装在太空中的我国空间站内进行同样操作，下列说法正确的是（ ）
A．甲图中的小球将保持静止
B．甲图中的小球仍将来回振动
C．乙图中的小球仍将来回摆动
D．乙图中的小球将做匀速圆周运动
【答案】B
【知识点】超重与失重
【解析】【解答】AB．空间站中的物体处于完全失重状态，甲图中的小球所受的弹力不受失重的影响，则小球仍将来回振动，A不符合题意，B符合题意；
CD．图乙中的小球在地面上由静止释放时，所受的回复力是重力的分量，而在空间站中处于完全失重时，回复力为零，则小球由静止释放时，小球仍静止；若给小球一定的初速度，则做匀速圆周运动，CD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】当物体对接触面的压力大于重力时物体处于超重，小于重力时处于失重，对接触面的压力为零时处于完全失重。
4．（2023高二上·郴州期末）关于受迫振动和共振，下列说法正确的是（ ）
A．火车过桥时限制速度是为了防止火车发生共振
B．若驱动力的频率为5Hz，则受迫振动稳定后的振动频率一定不是5Hz
C．当驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大
D．受迫振动系统的机械能守恒
【答案】C
【知识点】受迫振动和共振
【解析】【解答】A．火车过桥时限制速度是为了防止桥发生共振，A不符合题意；
B．若驱动力的频率为5Hz，则受迫振动稳定后的振动频率一定是5Hz，B不符合题意；
C．当驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大，C符合题意；
D．物体做受迫振动，驱动力对受迫振动的系统做功，受迫振动系统的机械能不守恒，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】当驱动力的频率等于固有频率时，发生共振，驱动力的频率等于受迫振动的频率，受迫振动中根据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒。
5．（2023高二上·郴州期末）某同学为测量电源电动势E和电阻R的阻值，连接如图甲所示电路图，图乙为该同学根据上述设计的实验电路利用实验测出的数据绘出的图线，电流表内阻不计，不计电源内阻，下列选项正确的是（ ）
A．电源电动势约为10V B．电源电动势约为9V
C．电阻R的阻值约为 D．电阻R的阻值约为
【答案】B
【知识点】闭合电路的欧姆定律
【解析】【解答】根据闭合电路欧姆定律可得
可知 图像的斜率绝对值为
代入 ， ，可得电源电动势为
故答案为：B。
【分析】根据闭合电路欧姆定律得出U0-I图像得出电源的电动势和内阻。
6．（2022高二上·孝感期中）如图，将一轻质弹簧一端固定在地面上竖直放置，原长为2L。不用考虑弹簧倾倒情形发生。将一质量为m的小球A刚好与弹簧上端接触由静止释放，小球运动到最低点时距地面高度为L。现移走A球，将另一质量为的小球B放在该弹簧上端并不与弹簧粘连，在外力作用下将小球向下压至距地面L高度处，再由静止释放小球。以上各情形中小球均可看作质点，不计空气阻力，弹簧均在弹性限度范围以内。则以下说法正确的是（）
A．小球A，B由静止释放后均作简谐运动
B．小球A的最大动能为
C．小球B运动至地面高度处时动能最大
D．小球B运动距地面的最大高度为4L
【答案】D
【知识点】能量守恒定律；共点力的平衡
【解析】【解答】A．小球A由静止释放后到达最低点，然后恰能上升至原来的位置，然后再次向下运动，作简谐运动；而小球B从距地面L高度处由静止释放后，到达原长位置时小球将脱离弹簧做上抛运动，则小球B的运动不是简谐振动，A不符合题意；
B．由题意可知，小球A在下降 时处于平衡位置，此时动能最大，由能量关系 ，可知小球A的最大动能小于 ，B不符合题意；
C．小球A的平衡位置满足 ，小球B的平衡位置满足 ，可得 ，即距离地面 ，离地面高度 处不是小球B的平衡位置，此时小球B的动能不是最大，C不符合题意；
D．若设小球B从距地面L高度处释放能上升的最大高度为h，则由能量关系可知 ，解得 ，即小球B运动距地面的最大高度为4L，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】小球B到达弹簧原长的位置开始脱离弹簧向上做竖直上抛运动所以小球B不是做简谐运动；利用运动的对称性可以判别小球A速度最大的位置，结合能量关系可以求出最大动能的大小；利用小球A的平衡方程可以求出小球B平衡时距离地面的高度，进而判别速度最大的位置；利用能量守恒定律可以求出小球B上升的最大高度。
二、多选题
7．（2023高二上·郴州期末）战绳训练是当下流行的一种健身方式，健身者通过晃动战绳的一端使其上下振动从而让手臂和肩部的肌肉得到良好的锻炼。下图甲的照片和乙的简图相对应，不妨假设健身者左右手抓住的绳子是完全相同的，两手的振动能持续保持相同的频率和振幅。下列说法正确的是（ ）
A．健身者左右手开始抖动时的方向是相同的
B．当左右两列绳波传到P点时振动将得到加强
C．右手绳子上的a、b两点将同时到达波峰
D．如果只增加左右手上下振动的幅度，绳波的波长保持不变
【答案】C,D
【知识点】波的叠加
【解析】【解答】A．根据波形平移法可知，健身者左右手开始抖动时的方向是相反的，A不符合题意；
B．当左右两列绳波传到P点时，波峰与波谷相遇，P点为振动减弱点，B不符合题意；
C．图中右手绳子上的a、b两点都处于波谷，由于振动周期相同，a、b两点将同时到达波峰，C符合题意；
D．如果只增加左右手上下振动的幅度，由于频率不变，波速不变，可知绳波的波长保持不变，D符合题意。
故答案为：CD。
【分析】根据波的平移法得出健身者左右手的振动方向，当两列频率相同的波相遇时，波峰与波谷相遇时振动减弱，波峰和波峰或波谷与波谷相遇时振动加强，通过波速和波长的关系判断波长的变化情况。
8．（2023高二上·郴州期末）如图所示，电源电动势为E，内阻为r，R1为定值电阻（R1>r），R2为可变电阻，C为电容器，闭合开关后改变R2的阻值，则（ ）
A．增大R2的阻值，电阻R1上的电压也增大
B．增大R2的阻值，电容器C上的电荷量增加
C．当R2=0时，电源的输出功率最大
D．当R2=0时，电源的效率最大
【答案】B,C
【知识点】电功率和电功；闭合电路的欧姆定律
【解析】【解答】AB．当 增大时，电路总电阻增大，电流减小。 两端电压
减小， 减小；跟据闭合电路欧姆定律可知，电阻 两端的电压
电流减小，故 增加。电容器两端电压也增加，故电容器上的电荷量增加。A不符合题意，B符合题意；
CD．外电路电阻与内阻越接近，电源输出功率越大。由于 ，故当 时，电源输出功率最大。电源的效率
可知， 越小，效率越低。C符合题意，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】根据电路的分析和闭合电路欧姆定律得出R1两端电压的变化情况以及电容上电荷量的变化情况，通过电功率和效率的表达式进行分析判断。
9．（2022高三上·河南月考）在如图所示的电路中，输入电压U恒为8 V，灯泡L标有“3 V，6 W”字样，电动机线圈的电阻RM＝1 Ω.若灯泡恰能正常发光，下列说法正确的是( )
A．电动机的输入电压是5 V B．流过电动机的电流是2 A
C．电动机的效率是80% D．整个电路消耗的电功率是10 W
【答案】A,B
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】AB．灯泡恰能正常发光，说明灯泡电压为3 V，电流为2 A，电动机的输入电压是8 V-3 V＝5 V，流过电动机的电流是I＝2 A，AB符合题意；
CD．电动机内阻消耗功率I2RM＝4 W，电动机输入功率为5×2 W＝10 W，输出功率为6 W，效率为η＝60%，整个电路消耗的电功率是10 W＋6 W＝16 W，CD不符合题意．
故答案为：AB
【分析】利用其灯泡的电压可以求出电动机的电压大小，结合串联电路可以求出流过电动机的电流大小；利用电功率和热功率的大小可以求出电动机消耗的功率及效率的大小。
10．（2023高二上·郴州期末）如图所示，光滑平面上有一个质量为2m的“小山”。最高点距地面为h，被一个弯曲的与“小山”连在一起的光滑曲面挡板罩住形成光滑管道，一个质量为m的小球以某初速度入管道。小球直径比管道内径略小，小球恰好能越过“小山”，重力加速度为g。挡板罩质量不计，则（ ）
A．小球初始速度大小为
B．小球的初速度大小为
C．小球离开“小山”后小球与“小山”的速度大小分别为和0
D．小球离开“小山”后小球与“小山”的速度大小分别为和
【答案】B,C
【知识点】动量守恒定律；机械能守恒定律
【解析】【解答】AB．设小球初始速度大小为 ，小球恰好能越过“小山”，可知在最高点时，两者具有相同的水平速度 ，根据系统水平方向动量守恒可得
根据系统机械能守恒可得
联立解得 ，
A不符合题意，B符合题意；
CD．设小球离开“小山”后小球与“小山”的速度分别为 、 ，根据系统水平方向动量守恒可得
根据系统机械能守恒可得
联立解得 ，
或 ，
由于小球从最高点向下滑动过程，小球对“小山”的压力使“小山”做减速运动，故小球离开“小山”时，“小山”速度应满足
故小球离开“小山”后小球与“小山”的速度大小分别为 和0，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】根据动量守恒定律和机械能守恒定律得出小球的初速度和小球离开“小山”后小球与“小山”的速度。
三、实验题
11．（2023高二上·郴州期末）小范同学在做如图甲所示的“单摆测量重力加速度”实验时：
（1）用游标卡尺测量小球的直径如上图乙所示，则该摆球的直径为 cm。
（2）关于该实验的下列说法中正确的有______。
A．由于摆球质量不影响实验结果，可以选择乒乓球代替小钢球
B．摆球摆动过程中要求偏角较小（小于5°）
C．为了减小实验误差，应选择小球摆到最高位置开始计时
D．用铁夹夹住摆线而不是直接缠绕在铁架上的主要目的是确保摆长不变
（3）在某次实验过程中，测得摆长为1.20m时，完成40个完整周期总用时88.0s，请你帮忙求出当地的重力加速度值为 （结果保留2位小数）。
【答案】（1）1.86
（2）B；D
（3）9.78
【知识点】用单摆测定重力加速度
【解析】【解答】（1）10分度游标卡尺的精确值为 ，由图乙可知该摆球的直径为
（2）A．为了减小空气阻力的影响，摆球应选择密度大，质量大的小钢球，不可以选择乒乓球代替小钢球，A不符合题意；
B．为了使小球的摆动为简谐运动，摆球摆动过程中要求偏角较小（小于5°），B符合题意；
C．为了减小实验误差，应选择小球摆到最低点位置开始计时，C不符合题意；
D．用铁夹夹住摆线而不是直接缠绕在铁架上的主要目的是确保摆长不变，D符合题意。
故答案为：BD。
（3）在某次实验过程中，测得摆长为1.20m时，完成40个完整周期总用时88.0s，可知周期为
根据单摆周期公式
可得
【分析】（1）利用游标卡尺的读数原理得出摆球的直径；
（2）根据 “单摆测量重力加速度”实验 原理得出正确的选项；
（3）根据摆球全振动的时间和周期的关系以及蛋白周气的表达式得出重力加速度的大小。
12．（2023高二上·郴州期末）某物理兴趣小组准备测一个电流表的内阻。实验室准备的器材有：干电池两节、待测电流表A（量程为0~0.6A）、电压表V（量程为0~3V）、滑动变阻器（最大阻值，额定电流2A）、定值电阻、定值电阻、多用电表、电键导线若干。
（1）甲同学想先利用多用电表的欧姆挡估测电流表的内阻，为了电表安全，测量时应将红表笔接触电流表的 接线柱的金属部分（选填“正”或“负”），黑表笔接触电流表的另一接线柱的金属部分。他先将欧姆表倍率调为最小倍率“×1”挡，经过欧姆表测电阻的正确操作后，指针在表盘的位置如图a所示，则电流表内阻约为 。
（2）乙同学想利用图b所示电路测量电流表的内阻，请在图c中用笔画线代替导线完善实物图连线（只需补一根导线）。
（3）为了使测量时相对误差更小，要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的三分之二，应使用 （选填“”或“”）。电路接通后，把滑动变阻器的滑动端滑动到某一位置，若此时电压表读数为U，电流表读数为I，则电流表内阻 （用题设字母表示）。
【答案】（1）负；2.5
（2）
（3）；
【知识点】测定电压表或电流表的内阻
【解析】【解答】（1）甲同学想先利用多用电表的欧姆挡估测电流表的内阻，可知黑表笔接欧姆表内部电源的正极，为了电表安全，测量时应将红表笔接触电流表的负接线柱的金属部分，黑表笔接触电流表的另一接线柱的金属部分。
他先将欧姆表倍率调为最小倍率“×1”挡，经过欧姆表测电阻的正确操作后，指针在表盘的位置如图a所示，则电流表内阻约为 。
（2）根据电路图，实物连线如图所示
（3）为了使测量时相对误差更小，要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的三分之二；若 选择 ，则电压表最大示数约为
可知测量时为了两电表指针偏转均超过其量程的三分之二， 应选择 ，此时电压表最大示数约为
电路接通后，把滑动变阻器的滑动端滑动到某一位置，若此时电压表读数为U，电流表读数为I，根据欧姆定律可得
可得电流表内阻为
【分析】（1）黑表笔接欧姆表内电源的正极，通过欧姆表的读数原理得出电流表的内阻；
（2）根据电路图连接实物图；
（3）根据闭合电路欧姆定律得出电流表内阻的表达式。
四、解答题
13．（2023高二上·郴州期末）如图所示，在竖直向下匀强磁场中，一根长0.4m质量为0.2kg的通电导线M用等长绝缘轻绳AE、CD悬挂起来，，。当导线M中的电流为20A时，M受磁场力使得AE、CD与竖直方向夹角（导线与磁场方向垂直），求：
（1）磁感应强度B的大小；
（2）通过面积的磁通量是多少？
【答案】（1）以导线M为对象，受力如图所示
根据受力平衡可得
又
联立解得
（2）通过面积 的磁通量为
【知识点】磁感应强度；磁通量
【解析】【分析】（1）对导线进行受力分析，根据力的分解和共点力平衡以及安培力的表达式得出磁感应强度的大小；
（2）利用磁通量的表达式得出 通过面积的磁通量。
14．（2023高二上·郴州期末）位于坐标原点的质点O从时刻开始在垂直于x轴方向上做简谐运动，在时刻第一次形成如图所示的完整波形，P是平衡位置为处的质点，B是位于处的质点。求：
（1）波的传播速度v；
（2）当B第一次到达波峰时，位于处质点A通过的总路程；
（3）从图示状态开始计时，P质点经过多长时间到达平衡位置且运动方向向上。
【答案】（1）由图可知，周期和波长分别为 ，
机械波的波速
（2）质点B第一次到达波峰位置，所需时间
由图可知，振幅
则质点A恰好振动了一个周期，则质点A通过各的路程
（3）从图示状态开始计时，要使P质点到达平衡位置且运动方向向上，在一个周期内，波在传播方向上向前传僠了2.5m的距离，则此振动状态刚好传到了P点，结合振动的周期性，则 （ ）
【知识点】横波的图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【分析】（1）根据该波的波长和周期的关系得出该波传播的速度；
（2）利用波传播的距离和时间的关系得出该波的周期，结合质点的定义得出一个周期内质点通过的路程；
（3）结合质点振动的周期和频率的关系得出质点P到达平衡位置且向上运动所需要的时间。
15．（2023高二上·郴州期末）如图所示，光滑水平面上放着静止着的质量为2kg木板A和质量为1kg物块C。质量6kg的物块B以6m/s的初速度从木板左端滑上A，B、C的大小相对于A均可忽略，B与A之间的动摩擦因数，A的速度为3m/s时与C发生完全非弹性碰撞。求（g取）：
（1）A、C碰撞之前，B与A相对滑动时各自的加速度大小；
（2）A、C碰撞后的瞬间，A、B、C的速度大小；
（3）确保B不从A上滑下来，A的最短长度。
【答案】（1）A、C碰撞之前，B与A相对滑动时，以B对象，根据牛顿第二定律可得
（2）A碰C前的速为 ，AC碰撞过程根据动量守恒有
解得
A碰C之前用时
B的初速度为 ，则A碰C时有
A、C碰撞后的瞬间速度都为 ，B的速度在碰撞的瞬间不发生变化，则B的速度为 。
（3）A与C碰前，A的速度从0增加到 ，位移为
该过程B的位移为
则A与C碰前，B比A多走了
设A与C碰撞后，直至A、B、C三者共速，B又比A多运动了 ，则 ，
联立解得
为了确保B不从A上滑下来，A的最短长度为
【知识点】动量守恒定律；牛顿运动定律的应用—板块模型
【解析】【分析】（1）对B进行受力分析，根据牛顿第二定律得出滑块B的加速度；
（2）AC碰撞的过程根据动量守恒定律得出AC共同的速度，结合匀变速直线运动的速度与时间的关系得出 A、B、C的速度 ；
（3）结合匀变速直线运动的位移与速度的关系和位移与时间的关系得出B比A多走的位移，以ABC为整体进行受力分析，根据动量守恒定律和动能不变得出A的最短长度。
湖南省郴州市2022-2023学年高二上学期物理教学质量监测试卷
一、单选题
1．（2023高二上·郴州期末）我国是世界上最早发现磁现象的国家，指南针的发明为世界的航海业做出了巨大的贡献。关于磁现象，下列说法正确的是（ ）
A．奥斯特提出了分子电流假说，安培发现了电流磁效应
B．磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致
C．电场线一定是闭合的，磁感线一定是不闭合的
D．地球磁场的N极在地理的北极附近，地球周围的磁感线是空间真实存在的曲线
2．（2023高二上·郴州期末）如图，两根相互绝缘的通电长直导线分别沿x轴和y轴放置，沿x轴方向的电流为。已知通电长直导线在其周围激发磁场的磁感应强度，其中k为常量，I为导线中的电流，r为场中某点到导线的垂直距离。图中A点的坐标为（，），若A点的磁感应强度为零，则沿y轴放置的导线中电流的方向为（ ）
A．沿x轴正向 B．沿x轴负向 C．沿y轴正向 D．沿y轴负向
3．（2022·浙江选考）图甲中的装置水平放置，将小球从平衡位置O拉到A后释放，小球在O点附近来回振动；图乙中被细绳拴着的小球由静止释放后可绕固定点来回摆动。若将上述装置安装在太空中的我国空间站内进行同样操作，下列说法正确的是（ ）
A．甲图中的小球将保持静止
B．甲图中的小球仍将来回振动
C．乙图中的小球仍将来回摆动
D．乙图中的小球将做匀速圆周运动
4．（2023高二上·郴州期末）关于受迫振动和共振，下列说法正确的是（ ）
A．火车过桥时限制速度是为了防止火车发生共振
B．若驱动力的频率为5Hz，则受迫振动稳定后的振动频率一定不是5Hz
C．当驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大
D．受迫振动系统的机械能守恒
5．（2023高二上·郴州期末）某同学为测量电源电动势E和电阻R的阻值，连接如图甲所示电路图，图乙为该同学根据上述设计的实验电路利用实验测出的数据绘出的图线，电流表内阻不计，不计电源内阻，下列选项正确的是（ ）
A．电源电动势约为10V B．电源电动势约为9V
C．电阻R的阻值约为 D．电阻R的阻值约为
6．（2022高二上·孝感期中）如图，将一轻质弹簧一端固定在地面上竖直放置，原长为2L。不用考虑弹簧倾倒情形发生。将一质量为m的小球A刚好与弹簧上端接触由静止释放，小球运动到最低点时距地面高度为L。现移走A球，将另一质量为的小球B放在该弹簧上端并不与弹簧粘连，在外力作用下将小球向下压至距地面L高度处，再由静止释放小球。以上各情形中小球均可看作质点，不计空气阻力，弹簧均在弹性限度范围以内。则以下说法正确的是（）
A．小球A，B由静止释放后均作简谐运动
B．小球A的最大动能为
C．小球B运动至地面高度处时动能最大
D．小球B运动距地面的最大高度为4L
二、多选题
7．（2023高二上·郴州期末）战绳训练是当下流行的一种健身方式，健身者通过晃动战绳的一端使其上下振动从而让手臂和肩部的肌肉得到良好的锻炼。下图甲的照片和乙的简图相对应，不妨假设健身者左右手抓住的绳子是完全相同的，两手的振动能持续保持相同的频率和振幅。下列说法正确的是（ ）
A．健身者左右手开始抖动时的方向是相同的
B．当左右两列绳波传到P点时振动将得到加强
C．右手绳子上的a、b两点将同时到达波峰
D．如果只增加左右手上下振动的幅度，绳波的波长保持不变
8．（2023高二上·郴州期末）如图所示，电源电动势为E，内阻为r，R1为定值电阻（R1>r），R2为可变电阻，C为电容器，闭合开关后改变R2的阻值，则（ ）
A．增大R2的阻值，电阻R1上的电压也增大
B．增大R2的阻值，电容器C上的电荷量增加
C．当R2=0时，电源的输出功率最大
D．当R2=0时，电源的效率最大
9．（2022高三上·河南月考）在如图所示的电路中，输入电压U恒为8 V，灯泡L标有“3 V，6 W”字样，电动机线圈的电阻RM＝1 Ω.若灯泡恰能正常发光，下列说法正确的是( )
A．电动机的输入电压是5 V B．流过电动机的电流是2 A
C．电动机的效率是80% D．整个电路消耗的电功率是10 W
10．（2023高二上·郴州期末）如图所示，光滑平面上有一个质量为2m的“小山”。最高点距地面为h，被一个弯曲的与“小山”连在一起的光滑曲面挡板罩住形成光滑管道，一个质量为m的小球以某初速度入管道。小球直径比管道内径略小，小球恰好能越过“小山”，重力加速度为g。挡板罩质量不计，则（ ）
A．小球初始速度大小为
B．小球的初速度大小为
C．小球离开“小山”后小球与“小山”的速度大小分别为和0
D．小球离开“小山”后小球与“小山”的速度大小分别为和
三、实验题
11．（2023高二上·郴州期末）小范同学在做如图甲所示的“单摆测量重力加速度”实验时：
（1）用游标卡尺测量小球的直径如上图乙所示，则该摆球的直径为 cm。
（2）关于该实验的下列说法中正确的有______。
A．由于摆球质量不影响实验结果，可以选择乒乓球代替小钢球
B．摆球摆动过程中要求偏角较小（小于5°）
C．为了减小实验误差，应选择小球摆到最高位置开始计时
D．用铁夹夹住摆线而不是直接缠绕在铁架上的主要目的是确保摆长不变
（3）在某次实验过程中，测得摆长为1.20m时，完成40个完整周期总用时88.0s，请你帮忙求出当地的重力加速度值为 （结果保留2位小数）。
12．（2023高二上·郴州期末）某物理兴趣小组准备测一个电流表的内阻。实验室准备的器材有：干电池两节、待测电流表A（量程为0~0.6A）、电压表V（量程为0~3V）、滑动变阻器（最大阻值，额定电流2A）、定值电阻、定值电阻、多用电表、电键导线若干。
（1）甲同学想先利用多用电表的欧姆挡估测电流表的内阻，为了电表安全，测量时应将红表笔接触电流表的 接线柱的金属部分（选填“正”或“负”），黑表笔接触电流表的另一接线柱的金属部分。他先将欧姆表倍率调为最小倍率“×1”挡，经过欧姆表测电阻的正确操作后，指针在表盘的位置如图a所示，则电流表内阻约为 。
（2）乙同学想利用图b所示电路测量电流表的内阻，请在图c中用笔画线代替导线完善实物图连线（只需补一根导线）。
（3）为了使测量时相对误差更小，要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的三分之二，应使用 （选填“”或“”）。电路接通后，把滑动变阻器的滑动端滑动到某一位置，若此时电压表读数为U，电流表读数为I，则电流表内阻 （用题设字母表示）。
四、解答题
13．（2023高二上·郴州期末）如图所示，在竖直向下匀强磁场中，一根长0.4m质量为0.2kg的通电导线M用等长绝缘轻绳AE、CD悬挂起来，，。当导线M中的电流为20A时，M受磁场力使得AE、CD与竖直方向夹角（导线与磁场方向垂直），求：
（1）磁感应强度B的大小；
（2）通过面积的磁通量是多少？
14．（2023高二上·郴州期末）位于坐标原点的质点O从时刻开始在垂直于x轴方向上做简谐运动，在时刻第一次形成如图所示的完整波形，P是平衡位置为处的质点，B是位于处的质点。求：
（1）波的传播速度v；
（2）当B第一次到达波峰时，位于处质点A通过的总路程；
（3）从图示状态开始计时，P质点经过多长时间到达平衡位置且运动方向向上。
15．（2023高二上·郴州期末）如图所示，光滑水平面上放着静止着的质量为2kg木板A和质量为1kg物块C。质量6kg的物块B以6m/s的初速度从木板左端滑上A，B、C的大小相对于A均可忽略，B与A之间的动摩擦因数，A的速度为3m/s时与C发生完全非弹性碰撞。求（g取）：
（1）A、C碰撞之前，B与A相对滑动时各自的加速度大小；
（2）A、C碰撞后的瞬间，A、B、C的速度大小；
（3）确保B不从A上滑下来，A的最短长度。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】磁感应强度；通电导线及通电线圈周围的磁场
【解析】【解答】A．安培提出了分子电流假说，奥斯特发现了电流磁效应，A不符合题意；
B．磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致，B符合题意；
C．静电场的电场线是不闭合的，磁感线是闭合的，C不符合题意；
D．地球磁场的N极在地理的南极附近，地球周围的磁感线不是空间真实存在的曲线，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】奥斯特发现了电流的磁效应，磁感线上每点切线的斜率为该点的磁场方向，地磁场是从地磁场的N极指向地磁场的S极，磁感线是磁场周围虚拟的曲线。
2．【答案】C
【知识点】安培定则
【解析】【解答】A点的磁感应强度为零，根据安培定则可知，沿x轴方向的电流在A点的磁感应强度方向垂直 平面向外，则沿y轴放置的导线中电流在A点的磁感应强度方向垂直 平面向里，根据安培定则可知，沿y轴放置的导线中电流的方向为沿y轴正向。
故答案为：C。
【分析】根据安培定则得出在A点的磁感应强度方向和Y轴放置的电流方向。
3．【答案】B
【知识点】超重与失重
【解析】【解答】AB．空间站中的物体处于完全失重状态，甲图中的小球所受的弹力不受失重的影响，则小球仍将来回振动，A不符合题意，B符合题意；
CD．图乙中的小球在地面上由静止释放时，所受的回复力是重力的分量，而在空间站中处于完全失重时，回复力为零，则小球由静止释放时，小球仍静止；若给小球一定的初速度，则做匀速圆周运动，CD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】当物体对接触面的压力大于重力时物体处于超重，小于重力时处于失重，对接触面的压力为零时处于完全失重。
4．【答案】C
【知识点】受迫振动和共振
【解析】【解答】A．火车过桥时限制速度是为了防止桥发生共振，A不符合题意；
B．若驱动力的频率为5Hz，则受迫振动稳定后的振动频率一定是5Hz，B不符合题意；
C．当驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大，C符合题意；
D．物体做受迫振动，驱动力对受迫振动的系统做功，受迫振动系统的机械能不守恒，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】当驱动力的频率等于固有频率时，发生共振，驱动力的频率等于受迫振动的频率，受迫振动中根据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒。
5．【答案】B
【知识点】闭合电路的欧姆定律
【解析】【解答】根据闭合电路欧姆定律可得
可知 图像的斜率绝对值为
代入 ， ，可得电源电动势为
故答案为：B。
【分析】根据闭合电路欧姆定律得出U0-I图像得出电源的电动势和内阻。
6．【答案】D
【知识点】能量守恒定律；共点力的平衡
【解析】【解答】A．小球A由静止释放后到达最低点，然后恰能上升至原来的位置，然后再次向下运动，作简谐运动；而小球B从距地面L高度处由静止释放后，到达原长位置时小球将脱离弹簧做上抛运动，则小球B的运动不是简谐振动，A不符合题意；
B．由题意可知，小球A在下降 时处于平衡位置，此时动能最大，由能量关系 ，可知小球A的最大动能小于 ，B不符合题意；
C．小球A的平衡位置满足 ，小球B的平衡位置满足 ，可得 ，即距离地面 ，离地面高度 处不是小球B的平衡位置，此时小球B的动能不是最大，C不符合题意；
D．若设小球B从距地面L高度处释放能上升的最大高度为h，则由能量关系可知 ，解得 ，即小球B运动距地面的最大高度为4L，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】小球B到达弹簧原长的位置开始脱离弹簧向上做竖直上抛运动所以小球B不是做简谐运动；利用运动的对称性可以判别小球A速度最大的位置，结合能量关系可以求出最大动能的大小；利用小球A的平衡方程可以求出小球B平衡时距离地面的高度，进而判别速度最大的位置；利用能量守恒定律可以求出小球B上升的最大高度。
7．【答案】C,D
【知识点】波的叠加
【解析】【解答】A．根据波形平移法可知，健身者左右手开始抖动时的方向是相反的，A不符合题意；
B．当左右两列绳波传到P点时，波峰与波谷相遇，P点为振动减弱点，B不符合题意；
C．图中右手绳子上的a、b两点都处于波谷，由于振动周期相同，a、b两点将同时到达波峰，C符合题意；
D．如果只增加左右手上下振动的幅度，由于频率不变，波速不变，可知绳波的波长保持不变，D符合题意。
故答案为：CD。
【分析】根据波的平移法得出健身者左右手的振动方向，当两列频率相同的波相遇时，波峰与波谷相遇时振动减弱，波峰和波峰或波谷与波谷相遇时振动加强，通过波速和波长的关系判断波长的变化情况。
8．【答案】B,C
【知识点】电功率和电功；闭合电路的欧姆定律
【解析】【解答】AB．当 增大时，电路总电阻增大，电流减小。 两端电压
减小， 减小；跟据闭合电路欧姆定律可知，电阻 两端的电压
电流减小，故 增加。电容器两端电压也增加，故电容器上的电荷量增加。A不符合题意，B符合题意；
CD．外电路电阻与内阻越接近，电源输出功率越大。由于 ，故当 时，电源输出功率最大。电源的效率
可知， 越小，效率越低。C符合题意，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】根据电路的分析和闭合电路欧姆定律得出R1两端电压的变化情况以及电容上电荷量的变化情况，通过电功率和效率的表达式进行分析判断。
9．【答案】A,B
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】AB．灯泡恰能正常发光，说明灯泡电压为3 V，电流为2 A，电动机的输入电压是8 V-3 V＝5 V，流过电动机的电流是I＝2 A，AB符合题意；
CD．电动机内阻消耗功率I2RM＝4 W，电动机输入功率为5×2 W＝10 W，输出功率为6 W，效率为η＝60%，整个电路消耗的电功率是10 W＋6 W＝16 W，CD不符合题意．
故答案为：AB
【分析】利用其灯泡的电压可以求出电动机的电压大小，结合串联电路可以求出流过电动机的电流大小；利用电功率和热功率的大小可以求出电动机消耗的功率及效率的大小。
10．【答案】B,C
【知识点】动量守恒定律；机械能守恒定律
【解析】【解答】AB．设小球初始速度大小为 ，小球恰好能越过“小山”，可知在最高点时，两者具有相同的水平速度 ，根据系统水平方向动量守恒可得
根据系统机械能守恒可得
联立解得 ，
A不符合题意，B符合题意；
CD．设小球离开“小山”后小球与“小山”的速度分别为 、 ，根据系统水平方向动量守恒可得
根据系统机械能守恒可得
联立解得 ，
或 ，
由于小球从最高点向下滑动过程，小球对“小山”的压力使“小山”做减速运动，故小球离开“小山”时，“小山”速度应满足
故小球离开“小山”后小球与“小山”的速度大小分别为 和0，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】根据动量守恒定律和机械能守恒定律得出小球的初速度和小球离开“小山”后小球与“小山”的速度。
11．【答案】（1）1.86
（2）B；D
（3）9.78
【知识点】用单摆测定重力加速度
【解析】【解答】（1）10分度游标卡尺的精确值为 ，由图乙可知该摆球的直径为
（2）A．为了减小空气阻力的影响，摆球应选择密度大，质量大的小钢球，不可以选择乒乓球代替小钢球，A不符合题意；
B．为了使小球的摆动为简谐运动，摆球摆动过程中要求偏角较小（小于5°），B符合题意；
C．为了减小实验误差，应选择小球摆到最低点位置开始计时，C不符合题意；
D．用铁夹夹住摆线而不是直接缠绕在铁架上的主要目的是确保摆长不变，D符合题意。
故答案为：BD。
（3）在某次实验过程中，测得摆长为1.20m时，完成40个完整周期总用时88.0s，可知周期为
根据单摆周期公式
可得
【分析】（1）利用游标卡尺的读数原理得出摆球的直径；
（2）根据 “单摆测量重力加速度”实验 原理得出正确的选项；
（3）根据摆球全振动的时间和周期的关系以及蛋白周气的表达式得出重力加速度的大小。
12．【答案】（1）负；2.5
（2）
（3）；
【知识点】测定电压表或电流表的内阻
【解析】【解答】（1）甲同学想先利用多用电表的欧姆挡估测电流表的内阻，可知黑表笔接欧姆表内部电源的正极，为了电表安全，测量时应将红表笔接触电流表的负接线柱的金属部分，黑表笔接触电流表的另一接线柱的金属部分。
他先将欧姆表倍率调为最小倍率“×1”挡，经过欧姆表测电阻的正确操作后，指针在表盘的位置如图a所示，则电流表内阻约为 。
（2）根据电路图，实物连线如图所示
（3）为了使测量时相对误差更小，要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的三分之二；若 选择 ，则电压表最大示数约为
可知测量时为了两电表指针偏转均超过其量程的三分之二， 应选择 ，此时电压表最大示数约为
电路接通后，把滑动变阻器的滑动端滑动到某一位置，若此时电压表读数为U，电流表读数为I，根据欧姆定律可得
可得电流表内阻为
【分析】（1）黑表笔接欧姆表内电源的正极，通过欧姆表的读数原理得出电流表的内阻；
（2）根据电路图连接实物图；
（3）根据闭合电路欧姆定律得出电流表内阻的表达式。
13．【答案】（1）以导线M为对象，受力如图所示
根据受力平衡可得
又
联立解得
（2）通过面积 的磁通量为
【知识点】磁感应强度；磁通量
【解析】【分析】（1）对导线进行受力分析，根据力的分解和共点力平衡以及安培力的表达式得出磁感应强度的大小；
（2）利用磁通量的表达式得出 通过面积的磁通量。
14．【答案】（1）由图可知，周期和波长分别为 ，
机械波的波速
（2）质点B第一次到达波峰位置，所需时间
由图可知，振幅
则质点A恰好振动了一个周期，则质点A通过各的路程
（3）从图示状态开始计时，要使P质点到达平衡位置且运动方向向上，在一个周期内，波在传播方向上向前传僠了2.5m的距离，则此振动状态刚好传到了P点，结合振动的周期性，则 （ ）
【知识点】横波的图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【分析】（1）根据该波的波长和周期的关系得出该波传播的速度；
（2）利用波传播的距离和时间的关系得出该波的周期，结合质点的定义得出一个周期内质点通过的路程；
（3）结合质点振动的周期和频率的关系得出质点P到达平衡位置且向上运动所需要的时间。
15．【答案】（1）A、C碰撞之前，B与A相对滑动时，以B对象，根据牛顿第二定律可得
（2）A碰C前的速为 ，AC碰撞过程根据动量守恒有
解得
A碰C之前用时
B的初速度为 ，则A碰C时有
A、C碰撞后的瞬间速度都为 ，B的速度在碰撞的瞬间不发生变化，则B的速度为 。
（3）A与C碰前，A的速度从0增加到 ，位移为
该过程B的位移为
则A与C碰前，B比A多走了
设A与C碰撞后，直至A、B、C三者共速，B又比A多运动了 ，则 ，
联立解得
为了确保B不从A上滑下来，A的最短长度为
【知识点】动量守恒定律；牛顿运动定律的应用—板块模型
【解析】【分析】（1）对B进行受力分析，根据牛顿第二定律得出滑块B的加速度；
（2）AC碰撞的过程根据动量守恒定律得出AC共同的速度，结合匀变速直线运动的速度与时间的关系得出 A、B、C的速度 ；
（3）结合匀变速直线运动的位移与速度的关系和位移与时间的关系得出B比A多走的位移，以ABC为整体进行受力分析，根据动量守恒定律和动能不变得出A的最短长度。
