湖北省部分高中2023-2024学年高二上学期9月联考
物理试题
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40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8~10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1. 为保障电动车、摩托车骑乘人的行车安全，某市交管部门发起“骑乘戴头盔，平安把家归”的安全倡议。骑乘时佩戴好头盔能极大的减小事故发生时头部受到的伤害。关于事故发生时，头盔对骑乘人头部的保护作用，下列说法中正确的是（ ）
A. 头部质量变大，惯性大 B. 头部动量的变化量变小
C. 外力对头部的冲量变小 D. 头部动量的变化率变小
2. 如图所示，验电器的箔片带正电，当金属球A靠近验电器上的金属球B时，验电器中金属箔片的张角变小，下列分析中正确的是（ ）
A. 靠近前金属球A和B一定带异种电荷
B. 靠近前金属球A和B一定带同种电荷
C 若将金属球A与B接触，箔片张角一定变小
D. 若将金属球A与B接触，箔片张角一定变大
3. 如图所示，粗细均匀的正方形导线框ABCD处于匀强磁场中，磁场方向与线框平面垂直。将线框两端接入电路中，让恒定电流从A端流入、B端流出，关于磁场对线框四条边作用力的分析，下列选项正确的是（ ）
A. AB边与CD边受到的力大小相等，方向相同
B. AB边与CD边受到力大小相等，方向相反
C. AD边与BC边受到的力大小相等，方向相同
D. AD边与BC边受到的力大小相等，方向相反
4. 如图所示，三角形ABC中∠B=30°，AB边上某点（不包含顶点B）固定一点电荷，BC边上电场强度的最大值为E，则顶点B处电场强度的大小为（ ）
A. B. C. D.
5. 如图所示，正六边形abcdef位于匀强磁场中，匀强磁场方向与正六边形平面平行，正六边形中心处有一长直导线，导线中通有垂直于六边形平面向里的恒定电流，b点磁感应强度为零。则a、d、e、f各点中磁感应强度最大的是（ ）
A. a B. f C. e D. d
6. 如图所示时电路中的一部分，其中R1=6Ω、R2=1Ω、R3=3Ω，I1=0.1A、I2=0.3A，则流过电流表的电流（ ）
A. 大小为0.2A，方向向左 B. 大小为0.2A，方向向右
C. 大小为0.4A，方向向左 D. 大小为0.4A，方向向右
7. 如图所示的电路中，合上开关S，将滑片Р向右移动的过程中，由理想电流表和理想电压表测得三组数据（I1、U1）、（I2、U2）和（I3、U3），已知，，。电源内阻不计，则下列结论中正确的是（ ）
A. B.
C. 可能存在 D.
8. 如图所示，虚线框内可能存在匀强电场或匀强磁场。若电子从左边界水平射入，能沿直线穿过框内区域，不计电子重力，则框内区域电场或磁场的方向可能为（ ）
A. 仅存在电场，电场方向水平向右
B. 仅存在磁场，磁场方向水平向左
C. 电场和磁场均存在，电场方向竖直向上，磁场方向竖直向下
D. 电场和磁场均存在，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向外
9. 春节是我国传统节日，人们通常在夜晚放烟花进行庆祝。如图所示，某种烟花弹从地面处发射竖直上升至最高点时炸裂为A、B两块，质量分别为3m和m，A、B初速度方向水平，A的落地点与发射点距离为s，不计空气阻力，则（ ）
A. A、B同时落地
B. A、B下落过程中动量守恒
C. A、B落地时的速度大小之比为1：3
D. A、B落地时间距为4s
10. 如图甲所示，A、B、C、D为匀强电场中相邻的等差等势面，电量为q、质量为m的带电小球垂直等势面D竖直向上抛出，恰能到达等势面A，该过程中小球的动能和机械能随高度h的变化关系如图乙所示，为已知量，重力加速度为g，不计空气阻力，则（ ）
A. 小球抛出时的初速度 B. 电场强度的大小为
C. 相邻等势面间电势差的大小为 D. 小球抛出时的重力势能为
二、非选择题；：本题共5小题，共60分。
11. 如图所示，一圆弧形轨道与水平轨道OP平滑连接，滑块A和滑块B使用相同材料制成，质量分别为m1、m2，用上述装置探究动量守恒定律的实验步骤如下：
①不放滑块B，让滑块A从圆弧轨道上S点由静止滑下，记录滑块A的停止点；
②把滑块B静置于水平轨道始端О点，让滑块A仍从S点由静止滑下，分别记录滑块A和滑块B的停止点；
③测量三个停止点到О点间的距离分别为2.70cm、4.80cm、7.50cm。
（1）步骤②中滑块B的停止点为___________。（选填“O1”、“O2”或“O3”）。
（2）若碰撞过程中动量守恒，则滑块A和滑块B的质量之比=___________。
（3）实验中滑块A和滑块B的碰撞___________。（选填“是”或“不是”）弹性碰撞。
12. 某同学用电流传感器和电压传感器做“观察电容器的充、放电现象”实验，实验电路图如图甲所示。
（1）将开关K与1相连，电源对电容器充电过程中，下列选项中关于电流i和电压u随时间t变化的图象可能正确的是___________。
A． B． C. D．
（2）调节电阻箱阻值为R1，将开关K与2相连，电容器放电过程中，流过电阻箱的电流方向为___________（选填“a到b”或“b到a”）；计算机显示电流和电压随时间变化的图象如图乙所示，可算出电阻箱的阻值R1=___________kΩ，电容器的电容为___________F。（结果均保留两位有效数字）
（3）调节电阻箱的阻值为R2时，电容器放电过程中电流随时间变化的图象如图丙中虚线所示。若调节电阻箱的阻值为R3（R3
（1）求电源的电动势E和欧姆表的内阻r内；
（2）将红、黑表笔接在电压表两端，电流表的指针指在满偏的三分之一位置处，求电压表所测电压值U。
14. 如图所示，质量为m的物块静置于水平地面上，t=0时对物块施加水平向右的拉力，拉力大小随时间变化的规律为F=kt（k为已知量）。物块与地面间的动摩擦因数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。
（1）求物块开始滑动的时刻t1；
（2）求物块开始滑动前拉力的冲量I；
（3）若经过t2（t2>t1）时间后撤去拉力，求物块运动时间t3与t2的关系。
15. 如图所示，半径为R的光滑绝缘圆轨道固定在竖直平面内，水平直径BD下方有水平向左的匀强电场，小球从轨道最低点A水平向右出发可沿圆轨道内侧做圆周运动。当小球初速度为时，小球恰能沿轨道逆时针方向再次回到A点。已知小球带电量为+q、质量为m，重力加速度为g，不计空气阻力。
（1）求匀强电场场强大小E；
（2）求运动过程中轨道对小球弹力的最大值Fm；
（3）增大小球的初速度，经历多个圆周运动后小球将脱离轨道，求脱离轨道前小球最后一次经过A点时，轨道对小球弹力大小的取值范围。
湖北省部分高中2023-2024学年高二上学期9月联考
物理试题 答案解析
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40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8~10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1. 为保障电动车、摩托车骑乘人的行车安全，某市交管部门发起“骑乘戴头盔，平安把家归”的安全倡议。骑乘时佩戴好头盔能极大的减小事故发生时头部受到的伤害。关于事故发生时，头盔对骑乘人头部的保护作用，下列说法中正确的是（ ）
A. 头部质量变大，惯性大 B. 头部动量的变化量变小
C. 外力对头部的冲量变小 D. 头部动量的变化率变小
【答案】D
【解析】
【详解】根据
可知戴上头盔后，若遇到危险头部受到撞击时，虽然不能减少动量的变化，即不能减少外力对头部的冲量，但可以延长作用时间，减少动量的变化率，即减少冲击力的大小，从而保护头部。
故选D。
2. 如图所示，验电器的箔片带正电，当金属球A靠近验电器上的金属球B时，验电器中金属箔片的张角变小，下列分析中正确的是（ ）
A. 靠近前金属球A和B一定带异种电荷
B. 靠近前金属球A和B一定带同种电荷
C. 若将金属球A与B接触，箔片张角一定变小
D. 若将金属球A与B接触，箔片张角一定变大
【答案】C
【解析】
【详解】AB．当金属球A靠近验电器上金属球B时，验电器中金属箔片的张角变小，说明金属箔片的带电量减小，可能A与B带异种电荷相互吸引，使B球的带电量增多，从而箔片上带电量减小，也可能A球不带电，由于静电感应，使得A球靠近B球一侧带上异种电荷，相互吸引，使B球的带电量增多，从而箔片上带电量减小，A、B错误；
CD．若A球不带电，金属球A与B接触，使得B球上部分电荷转移到A球上，从而箔片张角变小；若A球带异种电荷，A、B接触时，电荷先中和，然后电荷再从B球转移到A球上一部分，从而使得B球的带电量减小，箔片张角变小，C正确，D错误。
故选C。
3. 如图所示，粗细均匀的正方形导线框ABCD处于匀强磁场中，磁场方向与线框平面垂直。将线框两端接入电路中，让恒定电流从A端流入、B端流出，关于磁场对线框四条边作用力的分析，下列选项正确的是（ ）
A. AB边与CD边受到的力大小相等，方向相同
B. AB边与CD边受到的力大小相等，方向相反
C. AD边与BC边受到的力大小相等，方向相同
D. AD边与BC边受到的力大小相等，方向相反
【答案】D
【解析】
【详解】AB．AB边电阻小于ADCB的电阻，则AB边电流大于CD边电流，则根据F=BIL可知AB与CD边受到的力大小不相等，方向相同，选项AB错误；
CD．AD边与BC边电流相等，根据F=BIL可知，受到的力大小相等，由左手定则可知，安培力方向相反，选项C错误，D正确。
故选D。
4. 如图所示，三角形ABC中∠B=30°，AB边上某点（不包含顶点B）固定一点电荷，BC边上电场强度的最大值为E，则顶点B处电场强度的大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】设点电荷固定在AB边上的M点，MN垂直BC，如图所示
根据库仑定律
可知，N点距离M点最近，场强最大，而
因此
故选A。
5. 如图所示，正六边形abcdef位于匀强磁场中，匀强磁场方向与正六边形平面平行，正六边形中心处有一长直导线，导线中通有垂直于六边形平面向里的恒定电流，b点磁感应强度为零。则a、d、e、f各点中磁感应强度最大的是（ ）
A. a B. f C. e D. d
【答案】C
【解析】
【详解】通电导线在b点出产生的磁场方向竖直向上，由于b点的合场强为零，可知匀强磁场的场强方向竖直向下，通电导线在e点产生的磁场方向竖直向下，根据磁场的叠加原理，可知e点的合场强最大。
故选C。
6. 如图所示时电路中的一部分，其中R1=6Ω、R2=1Ω、R3=3Ω，I1=0.1A、I2=0.3A，则流过电流表的电流（ ）
A. 大小为0.2A，方向向左 B. 大小为0.2A，方向向右
C. 大小0.4A，方向向左 D. 大小为0.4A，方向向右
【答案】B
【解析】
【详解】根据欧姆定律可知
而
同理
而
解得
因此流过R3的电流
负号表示电流的方向由C流向B，由于C点流入和流出的电流之和为零，因此电流表示的示数为
方向向右。
故选B。
7. 如图所示的电路中，合上开关S，将滑片Р向右移动的过程中，由理想电流表和理想电压表测得三组数据（I1、U1）、（I2、U2）和（I3、U3），已知，，。电源内阻不计，则下列结论中正确的是（ ）
A. B.
C. 可能存在 D.
【答案】D
【解析】
【详解】AB．将滑动变阻器的滑片Р向右移动的过程中，回路的电阻逐渐增大，电流强度逐渐减小，R0分得的电压逐渐降低，滑动变阻器分得的电压逐渐升高，因此
，
A、B错误；
C．滑动变阻器接入电路的阻值分别为
，，
若
则
，
可知
，
此时不满足
C错误；
D．将R0等效为电源内阻，根据闭合电路欧姆定律可知
在U—I图像中，斜率表示内电阻R0，因此利用图像
D正确。
故选D。
8. 如图所示，虚线框内可能存在匀强电场或匀强磁场。若电子从左边界水平射入，能沿直线穿过框内区域，不计电子重力，则框内区域电场或磁场的方向可能为（ ）
A. 仅存在电场，电场方向水平向右
B. 仅存在磁场，磁场方向水平向左
C. 电场和磁场均存在，电场方向竖直向上，磁场方向竖直向下
D. 电场和磁场均存在，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向外
【答案】AB
【解析】
【详解】A．若仅存在电场，受电场力的方向一定水平向左或水平向右，故电场方向水平向左或水平向右，A正确；
B．若仅存在磁场，由于洛伦兹力方向与运动方向不在一条直线上，不可能受洛伦兹力的作用，因此磁场方向水平向左或水平向右均可，B正确；
CD．电场和磁场均存在，若电场方向竖直向上，电子受电场力竖直向下，则应受洛伦兹力方向竖直向上，根据左手定则，磁场方向应垂直纸面向外；同理若电场方向竖直向下，电子受电场力竖直向上，应受洛伦兹力竖直向下，可得磁场方向应垂直纸面向内，CD错误。
故选AB。
9. 春节是我国传统节日，人们通常在夜晚放烟花进行庆祝。如图所示，某种烟花弹从地面处发射竖直上升至最高点时炸裂为A、B两块，质量分别为3m和m，A、B初速度方向水平，A的落地点与发射点距离为s，不计空气阻力，则（ ）
A. A、B同时落地
B. A、B下落过程中动量守恒
C. A、B落地时的速度大小之比为1：3
D. A、B落地时间距为4s
【答案】AD
【解析】
【详解】A．炸裂后，A、B均做平抛运动，由于下落的高度相同，因此同时落到，A正确；
B．由于A、B在下落的过程中，竖直方向受重力的作用，因此动量不守恒，B错误；
C．由于水平方向动量守恒，落地时水平方向速度大小之比为1:3，而竖直方向速度相等，因此合速度之比不是1:3，C错误；
D．由于水平方向动量守恒，而落地时间相同，因此水平方向位移大小之比为1:3，方向相反，因此落地时距离为4s，D正确；
故选AD。
10. 如图甲所示，A、B、C、D为匀强电场中相邻的等差等势面，电量为q、质量为m的带电小球垂直等势面D竖直向上抛出，恰能到达等势面A，该过程中小球的动能和机械能随高度h的变化关系如图乙所示，为已知量，重力加速度为g，不计空气阻力，则（ ）
A. 小球抛出时的初速度 B. 电场强度的大小为
C. 相邻等势面间电势差大小为 D. 小球抛出时的重力势能为
【答案】AC
【解析】
【详解】A．由图乙可知
可得
A正确；
B．上升的过程中
解得电场强度的大小
B错误；
C．由于恰好到达A等势面，由图乙可知
可知相邻等势面间电势差的大小
C正确；
D．抛出时的动能为4E0，机械能为3E0，因此重力势能为-E0，D错误。
故选AC。
二、非选择题；：本题共5小题，共60分。
11. 如图所示，一圆弧形轨道与水平轨道OP平滑连接，滑块A和滑块B使用相同材料制成，质量分别为m1、m2，用上述装置探究动量守恒定律的实验步骤如下：
①不放滑块B，让滑块A从圆弧轨道上S点由静止滑下，记录滑块A的停止点；
②把滑块B静置于水平轨道始端О点，让滑块A仍从S点由静止滑下，分别记录滑块A和滑块B的停止点；
③测量三个停止点到О点间的距离分别为2.70cm、4.80cm、7.50cm。
（1）步骤②中滑块B的停止点为___________。（选填“O1”、“O2”或“O3”）。
（2）若碰撞过程中动量守恒，则滑块A和滑块B的质量之比=___________。
（3）实验中滑块A和滑块B的碰撞___________。（选填“是”或“不是”）弹性碰撞。
【答案】 ①. O3 ②. 5 ③. 不是
【解析】
【详解】（1）[1]为了保证碰撞后滑块A不反弹，必须满足
从而使得A与B碰撞后，B的速度大于A碰前的速度，运动的位移最大，从而运动到O3位置。
（2）[2]根据动量守恒
由于
动量守恒定律的表达式可以表示为
代入数据可得
（3）[3]若是弹性碰撞，满足机械能守恒
即应该满足
代入数据可知
不满足机械能守恒，因此不是弹性碰撞
12. 某同学用电流传感器和电压传感器做“观察电容器的充、放电现象”实验，实验电路图如图甲所示。
（1）将开关K与1相连，电源对电容器充电过程中，下列选项中关于电流i和电压u随时间t变化的图象可能正确的是___________。
A． B． C. D．
（2）调节电阻箱的阻值为R1，将开关K与2相连，电容器放电过程中，流过电阻箱的电流方向为___________（选填“a到b”或“b到a”）；计算机显示电流和电压随时间变化的图象如图乙所示，可算出电阻箱的阻值R1=___________kΩ，电容器的电容为___________F。（结果均保留两位有效数字）
（3）调节电阻箱的阻值为R2时，电容器放电过程中电流随时间变化的图象如图丙中虚线所示。若调节电阻箱的阻值为R3（R3
【解析】
【详解】（1）[1]对电容器充电时，随着电容器带电量逐渐增加，充电电流逐渐减小，电容器两端的电压逐渐升高。
故选AD。
（2）[2]由于充电的过程中，电容器上极板带正电，放电的过程中，流过电阻的电流方向为从a到b。
[3]在图乙中找到某时刻对应电流和电压的值，根据欧姆定律可知
[4]由图乙可知，充电后电容器的带电量为i—t图像中，图线与时间轴围成的面积
由图乙可知，充电后，电容器两端的电压为
电容大小为
（3）[5]由于
R3
13. 如图所示虚线方框中为欧姆表内部电路图，电流表满偏电流为Ig，R0为欧姆调零电阻，测量前已欧姆调零。调节电阻箱的阻值为R，将红、黑表笔接在电阻箱两端，电流表的指针指在满偏的三分之二位置处。求：
（1）求电源的电动势E和欧姆表的内阻r内；
（2）将红、黑表笔接在电压表两端，电流表的指针指在满偏的三分之一位置处，求电压表所测电压值U。
【答案】（1），2R；（2）
【解析】
【详解】（1）欧姆调零时，满足
测电阻箱电阻时，满足
解得
，
(2)测电压表时，满足
解得
14. 如图所示，质量为m的物块静置于水平地面上，t=0时对物块施加水平向右的拉力，拉力大小随时间变化的规律为F=kt（k为已知量）。物块与地面间的动摩擦因数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。
（1）求物块开始滑动的时刻t1；
（2）求物块开始滑动前拉力的冲量I；
（3）若经过t2（t2>t1）时间后撤去拉力，求物块运动的时间t3与t2的关系。
【答案】（1）；（2），方向水平向右；（3）
【解析】
【详解】（1）物块开始滑动时
解得
（2）物块开始滑动前，拉力随时间均匀变大，则
解得
冲量方向水平向右。
(3)从物块开始滑动至停下过程中，拉力的冲量
摩擦力的冲量
由动量定理得
解得
15. 如图所示，半径为R的光滑绝缘圆轨道固定在竖直平面内，水平直径BD下方有水平向左的匀强电场，小球从轨道最低点A水平向右出发可沿圆轨道内侧做圆周运动。当小球初速度为时，小球恰能沿轨道逆时针方向再次回到A点。已知小球带电量为+q、质量为m，重力加速度为g，不计空气阻力。
（1）求匀强电场的场强大小E；
（2）求运动过程中轨道对小球弹力的最大值Fm；
（3）增大小球的初速度，经历多个圆周运动后小球将脱离轨道，求脱离轨道前小球最后一次经过A点时，轨道对小球弹力大小的取值范围。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）小球恰能再次回到A点，则小球经过最高点C时恰由重力提供向心力，设经过C点的速度为，受力分析得
小球从A到C的过程中
解得
（2）如图所示，设重力场与电场所形成的“等效重力场”方向沿虚线MN方向，MN经过圆心O且与圆交于M、N两点，与水平方向夹角为，如图所示
则
小球从A到C的过程中，小球在A点受到的弹力最大，设最大值为；从C回到A的过程中，小球在N点受到的弹力最大，设最大值为，经过N点时的速度为，则
根据动能定理
解得
即弹力最大值
（3）若小球恰好完成一个完整的圆周运动到达A点，此后小球将脱离轨道。设小球脱离轨道前，最后一次经过A点时最小速度为，轨道对小球弹力的最小值为，则
解得
由题意小球经过A点的速度为时，可恰好完成一个完整的圆周运动，则小球脱离轨道前最后一次经过A点时的最大速度
即轨道对小球弹力的最大值
由
即
