弘文中学2021级高三上学期第二次质量检测
物理试题
第I卷（选择题共40分）
一、单选题（本题共8小题，每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求每小题3分，共24分。）
1．两物体A、B在同一直线上运动的图像如图所示，由图可知（ ）
A．从第3s起，两物体加速度方向相同，且
B．两物体由同一位置开始运动，A比B晚3s开始运动
C．在0-5s内两物体的位移不相同，5s末两者相遇
D．5s内两物体的平均速度相等
2．如图甲所示，倾斜白色的传送带正以恒定速率沿顺时针方向转动，传送带的倾角为一煤块以初速度从传送带的底部冲上传送带并沿传送带向上运动，其运动的图像如图乙所示，物块到传送带顶端时速度恰好为零，取，则（ ）
A．由图乙可知，内物块受到的摩擦力大于内物块受到的摩擦力
B．内物块所受摩擦力方向一直与物块运动的方向相反
C．传送带的黑色痕迹长10m
D．物块与传送带间的动摩擦因数为0.25
3．如图所示，电荷量为q的点电荷与均匀带电薄板相距2d，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心。若图中A点的电场强度为0，静电力常量为k，则图中B点的电场强度为（ ）
A． B．0 C． D．
4．如图所示，电源电动势，内阻，标有“4 V 6 W”的灯泡L恰好能正常发光，电动机M的线圈电阻为R0，则（ ）
A．电动机消耗的电功率为6W
B．电动机的线圈电阻为R0＝8Ω
C．电源的输出功率为8W
D．电源的效率为75%
5．如图所示，一束单色光从截面为以O为圆心、半径为R的圆形玻璃砖OAB的M点沿纸面射入，当时，光线恰好在玻璃砖圆形表面AB发生全反射；当时，光线从玻璃砖圆形表面的B点射出，且从B点射出的光线与从M点射入的光线平行。则玻璃砖的折射率为（ ）
A． B． C．1.5 D．2
6．如图所示，带电粒子（不计重力）在以下四种仪器中运动，下列说法正确的是（ ）
A．甲图中从左侧射入的带正电粒子，若速度满足，将向下极板偏转
B．乙图中等离子体进入A、B极板之间后，A极板电势高于B极板电势
C．丙图中仅增大通过励磁线圈的电流，则电子的运动半径减小
D．丁图中只要增大加速电压，粒子就能获得更大的动能
7．如图所示，在纸面内半径为R的圆形区域中充满了垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，一点电荷从图中A点以速度v0沿水平方向入射，速度方向与半径方向的夹角为30°，经磁场偏转后刚好能从C点（未画出）反向射出，不计电荷的重力，下列说法正确的是（ ）
A．该点电荷离开磁场时速度方向的反向延长线通过O点
B．该点电荷在磁场中的运动时间为
C．该点电荷的比荷为
D．该点电荷在磁场中的运动时间为
8．在水平向右的匀强电场中，质量为m的带正电小球以初速度v0竖直向上抛出，经过时间t末小球的速度达到最小值v，则（ ）
A．小球在最高点的速度大小为
B．小球所受合外力的大小为
C．时间t内合力对小球做功为
D．时间t内合外力对小球的冲量大小为
二、多选题（本题共4个小题，每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，共16分。）
9．2023年5月30日，“神舟十六号”载人飞船将十六乘组三名航天员送入空间站组合体，图中轨道Ⅰ为载人飞船运行的椭圆轨道，轨道Ⅱ为空间站运行轨道。两轨道相切于 B点，A 为椭圆轨道的近地点，B为远地点，C为轨道Ⅱ上一点，C、A、B三点在一条直线上，则下列判断正确的是（ ）
A．空间站从C点运行到B 点和载人飞船从A 点运行到B 点所用的时间相等
B．载人飞船在轨道Ⅰ上B点的速度小于空间站在轨道Ⅱ上C点的速度
C．载人飞船从 A 点沿椭圆轨道运动到B点，发动机需要做功
D．载人飞船在轨道Ⅰ上B点的加速度等于空间站在轨道Ⅱ上B点的加速度
10．如图甲所示，在某电场中建立x坐标轴，一个电子仅在电场力作用下沿x轴正方向运动，经过A、B、C三点，已知。该电子的电势能坐标x变化的关系如图乙所示。则下列说法中正确的是（ ）
A．电场在x坐标轴上电场强度方向沿x轴正方向
B．A点电势低于B点电势
C．A点电场强度小于B点的电场强度
D．电子从A运动到B电场力做的功大于从B运动到C电场力做的功
11．如图所示，半径为R、质量为3m的圆槽AB静止放在水平地面上，圆槽底端B点与地面相切，距离B点为R处有一理想轻弹簧，右端固定在竖直挡板上。现将质量为m的小球（可视为质点）从左侧圆槽上端距A点高度为R处由静止释放，重力加速度为g，不计一切摩擦。则下列说法正确的是（ ）
A．小球下滑过程中，小球和圆槽AB组成的系统动量守恒
B．小球与弹簧接触时，与圆槽底端B点相距
C．弹簧弹性势能的最大值为
D．小球最终的速度大小为0
12．如图所示，电源的内阻较大不可忽略，R1、R2、R3为定值电阻，初始时S1闭合、S2断开，现将S2闭合，电压表和电流表A1示数变化的绝对值分别为和，则（ ）
A．电流表A1的示数变大，A2的示数变小
B．电压表的示数变大
C．电源的输出功率变大
D．
第Ⅱ卷（非选择题共60分）
三、实验题（本题共2小题，共14分。其中13题6分，14题8分。把答案填写在答题卡中的相应位置上。）
13．如图甲所示，用该装置验证动量守恒定律。实验时先让小球A从斜槽上某一固定位置由静止释放，小球A从轨道末端水平抛出，落到水平地面的复写纸上，在下面的白纸上留下痕迹，重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把小球B放在水平轨道末端，将小球A仍从位置由静止释放，小球A和小球B碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次，M、P、N为三个落点的平均位置，点是水平轨道末端在白纸上的竖直投影点，如图乙所示。
（1）本实验中，除刻度尺外，还需要的仪器是 。
A．秒表 B．交流电流表 C．打点计时器 D．天平
（2）为了完成本实验，下列必须要求的实验条件是，小球A的半径 小球B的半径，小球A的质量 小球B的质量。（均填“大于”“小于”或“等于”）
（3）已知小球A、B的质量分别为、，点到、、三点的距离分别为，，，在实验误差允许范围内，若满足关系式 （用题中涉及的物理量的符号表示），则可以认为两球碰撞前后的总动量守恒。
14． 某同学用伏安法测量定值电阻阻值，实验室提供的器材有：定值电阻、直流电源（9V）、滑动变阻器、电流表（量程0~0.8A，内阻约2.0Ω）、电压表（量程0~5V，内阻约 3kΩ）开关和导线若干。设计的电路如图甲所示。
（1） 根据图甲所示的电路图完成图乙中的实物连线 。
（2）实验中该同学分别把电压表接在a 接线柱和b接线柱进行两次实验，画出电阻的U-I图像并得到A、B两条直线如图丙所示。通过分析判断直线 A 为电压表接在了 （填“a”或“b”） 接线柱。
（3） 根据实验器材和测量得到的数据判断当电压表接线柱接在 （填“a”或“b”）接线柱得到的数据误差较小，测量得到的电阻阻值为 Ω。（保留两位有效数字）。
四、计算题（本题共4小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。）
15．如图，AB为竖直半圆轨道的竖直直径，轨道A端与水平面相切。质量为0.4kg的光滑木块从水平面上滑上A再经过B，若在A、B两点速度大小分别是、，到B点对轨道的压力恰好为零，g取10m/s2，求：（1）轨道半径的大小；（2）木块经A点时对轨道的压力；（3）木块落地点到A点的距离。
16．如图所示，沿x轴传播的简谐横波，实线为t1=0.5s时刻的波形图，虚线为t2=1.5s时刻的波形图，已知波的周期大于2s，试求：
（1）判断波的传播方向，并求波的传播速度大小；
（2）写出x=2m处质点的振动方程；
（3）求从0～8.25s时间x=2m处质点通过的路程。
17．如图所示，半径R=0.5m的光滑圆弧轨道A和长L=3.5m的平板B静置于光滑水平地面上，A与B在同一竖直平面内，二者接触且上表面相切。小物块C（可视为质点）静置于B的最右端，C与B上表面的动摩擦因数 =0.1。固定B，给C一水平向左的初速度v0=4m/s。已知mA=2kg、mC=1kg，g=10m/s2。求：
（1）C到A最低点P时的速度大小及受轨道的弹力大小；
（2）C在A上能达到的最大高度；
（3）C在A上达到最大高度的过程中支持力对C做的功。
18. 某游戏公司的设计人员，构想通过电场来控制带电小球的运动轨迹。如图1所示，绝缘光滑圆轨道竖直放在水平方向的匀强电场中，一个质量为m、电荷量为＋q的小球位于轨道内侧的最高点A处。小球由静止释放后沿直线打到与圆心O等高的B点；当给小球一个水平方向的初速度，小球恰能在竖直平面内做完整的圆周运动。小球可视为质点，已知圆轨道的半径为R，重力加速度为g。
（1）求匀强电场的电场强度E1大小；
（2）求小球做圆周运动时，通过A点的动能Ek；
（3）将原电场更换为如图2所示的交变电场（正、负号分别表示与原电场强度方向相同或相反），小球在A点由静止释放，欲使小球能在一个周期（T未知）内恰能运动到最低点C，且运动过程中不与圆轨道相碰，试求所加电场强度E2不应大于多少。弘文中学2021级高三上学期第二次质量检测
物理试题答案
1．C
【详解】A．图象的斜率表示速度，由图可知从第3s起，物体A、B的斜率恒定不变，物体A、B做匀速直线运动，且
故A错误；
B．由图可知开始运动时B在A前方处，A比B晚3s开始运动，故B错误；
C．末A、B的图线相交，两者相遇，在0-5s内A的位移为
在0-5s内B的位移为
故C正确；
D．5s内A的平均速度为
5s内B的平均速度为
故D错误。
故选C。
2．D
【详解】AB.由题图乙可知在内物块的速度大于传送带的速度，物块所受摩擦力的方向沿传送带向下，与物块运动的方向相反；内，物块的速度小于传送带的速度，物块所受摩擦力的方向沿传送带向上，与物块运动的方向相同。由于内物块对传送带的压力一直没变，根据滑动摩擦力公式
可知两段时间内摩擦力大小相等，故AB错误；
D.在内物块的加速度为
根据牛顿第二定律得
解得
，=37°
故D正确；
C.物块比传送带多走的位移
传送带比物块多走的位移
故黑色轨迹长为4m
故C错误。
故选D。
3．D
【详解】A．根据电场强度的叠加原理可知，薄板在A点产生的电场强度方向向右，大小为
再根据对称性可知，薄板在B点产生的电场强度方向向左，大小为
因此，B点的电场强度大小为
故A错误；
B．由A项知，故B错误；
C．由A项知，故C错误；
D．由A项知，故D正确；
故选D。
4．C
【详解】A．因灯泡正常发光，故路端电压为4V，由闭合电路欧姆定律知，干路电流为
灯泡所在支路分流为
电动机所在支路分流为
灯泡与电动机并联电压相同，因此电动机消耗的电功率为
故A错误；
B．电动机为非纯电阻电路，欧姆定律不再适用，因此无法计算电动机的线圈电阻，故B错误；
C．电源的输出功率为
故C正确；
D．电源的效率为
故D错误；
故选C。
5．B
【详解】设，当时，光线恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射，此时有
当，光线从玻璃砖圆形表面B点射出，光线的光路如图所示
由几何关系得
在中，有
在M点，由折射定律得
解得
，
故选B。
6．C
【详解】A．甲图中带正电的粒子从左侧射入复合场中时，受向下的电场力和向上的洛伦兹力，当两个力平衡时，带电粒子会沿直线射出，当速度，即洛伦兹力大于电场力时，粒 子将向上极板偏转，故A错误；
B．乙图中等离子体进入A、B极板之间后，受到洛伦兹力作用，由左手定则可知，正离子向B极板偏转，负离子向A极板偏转，因此A极板带负电，B极板带正电，A极板电势低于B极板，故B错误；
C．丙图中，电子的运动由洛伦兹力提供向心力，则有
解得
当电子的速度一定时，通过励磁线圈的电流越大，线圈产生的磁场越强，电子的运动径迹半径越小，故C正确；
D．丁图中，当粒子运动半径等于D型盒半径时具有最大速度，即
粒子的最大动能为
可知粒子的最大动能与加速电压无关，故D错误。
故选C。
7．B
【详解】A．由题意可画出粒子在磁场中的运动轨迹如图所示，故A错误；
C．由几何关系知粒子做圆周运动的半径为
根据牛顿第二定律
联立解得
故C错误；
BD．粒子在磁场中的运动时间
故B正确，D错误。
故选B。
8．B
【详解】B．设重力与电场力的合力F与竖直方向的夹角为，将初速度正交分解为与F共线和垂直两个方向，分速度分别为
，
垂直合力方向的分速度即最小速度，速度最小时
整理得
故B正确；
A．小球在竖直方向做竖直上抛运动，水平方向做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律
，
有运动学公式
，
联立得，最高点速度为
故A错误；
C．根据动能定理，时间t内合力对小球做功为
故C错误；
D．为重力冲量，小球受重力和电场力作用，则合外力对小球的冲量大小不等于，故D错误。
故选B。
9．BD
【详解】A．根据开普勒第三定律可知，在轨道Ⅰ和轨道Ⅱ上运动时周期不同，则空间站从C点运行到B 点和载人飞船从A 点运行到B 点所用的时间不相等，选项A错误；
B．载人飞船在轨道Ⅰ上B点加速做离心运动才能进入轨道Ⅱ，则在轨道Ⅰ上B点的速度小于空间站在轨道Ⅱ上C点的速度，选项B正确；
C．载人飞船从 A 点沿椭圆轨道运动到B点，地球引力做负功，速度减小，但发动机不需要做功，选项C错误；
D．根据可知，载人飞船在轨道Ⅰ上B点的加速度等于空间站在轨道Ⅱ上B点的加速度，选项D正确。
故选BD。
10．BD
【详解】AB．电子仅在电场力作用下沿x轴正方向运动，说明电场强度方向沿x轴负方向，则A点电势低于B点电势，故A错误，B正确；
C．根据，可知图像的斜率的绝对值等于电场力的大小，因此从A到B，电场力减小，电场强度减小，故A点的电场强度大于B点的电场强度，故C错误；
D．由图乙可知，电子从A到B的电势能减小量大于从B到C的电势能减小量，故电子从A运动到B电场力做的功大于从B运动到C电场力做的功，故D正确。
故选BD。
11．BCD
【详解】A．小球下滑过程中，小球和圆槽AB组成的系统水平方向动量守恒，故A错误；
B．设小球达到底端时速度大小为v1，左侧圆槽的速度大小为v2，取向右为正方向，小球在左侧圆槽下滑过程中，根据“人船模型”可得
其中
根据水平方向动量守恒可得
根据机械能守恒定律可得
解得小球与弹簧接触时，与圆槽底端B点相距
故B正确；
C．由上述解得
，
根据能量守恒定律可知弹簧弹性势能的最大值为
故C正确；
D．小球向左运动，上升到最高点时，根据动量守恒定律结合能量守恒定律有
设小球再次落到槽底的速度为，此时槽的速度为，根据动量守恒定律结合能量守恒定律有
解得
小球最终的速度大小为0，故D正确；
故选BCD。
12．AD
【详解】AB．S2闭合后，电路总电阻变小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流增大，路端电压减小；则电流表A1的示数变大，两端电压变大，则电压表示数变小，即两端电压变小，通过的电流变小，则电流表A2的示数变小，故A正确，B错误；
C．当外电路总电阻与电源内阻相等时，电源输出功率最大，但是题目没告诉定量关系，所以无法判断电源的输出功率如何变化，故C错误；
D．设电压表示数为，电流表A1示数为，根据闭合电路欧姆定律可得
则有
故D正确。
故选AD。
13． D 等于 大于
【详解】（1）[1]实验中验证碰撞前后系统动量是否守恒，则需要测量小球的质量，需要天平，速度运用平抛运动的规律得出，由于下降的高度相同，速度正比于水平位移，只需要测出水平位移即可，则还需要刻度尺，则本实验中，除刻度尺外，还需要的仪器是天平。
故选D。
（2）[2][3]为了防止入射小球碰后被反弹，应让入射小球A的质量大于被碰小球B的质量，且要使两者发生对心碰撞，应使入射小球A的半径等于被碰小球B的半径。
（3）[4]想要验证两球碰撞前后的总动量守恒，需验证
由于两球从同一高度开始下落，且下落到同一水平面上，故两球下落的时间相同，则有
即
整理可得
14． 见解析 b a 5.6
【详解】（1）[1]根据图甲所示的电路图完成图乙中的实物连线如图
（2）[2]图丙图线斜率表示电阻阻值。所以A直线对应的电阻更大。电压表接在a 接线柱有
电压表接在b接线柱有
所以直线 A 为电压表接在了b接线柱。
（3）[3][4]电流表内阻约2.0Ω，电压表内阻约 3kΩ，由图丙得待测电阻阻值大约几欧姆，满足
所以采用电流表外接法误差更小，即接a接线柱得到的数据误差较小。由图丙可知测量得到的电阻阻值为
15．（1）10m；（2）24N，方向竖直向下；（3）20m
【详解】（1）木块经B点时，对轨道的压力恰好为零，重力刚好提供向心力，则有
解得轨道半径的大小为
（2）在A点，根据牛顿第二定律可得
解得
根据牛顿第三定律可知，木块经A点时对轨道的压力大小为，方向竖直向下。
（3）木块离开B点后做平抛运动，则竖直方向有
水平方向有
联立解得
16．（1）波向右传播，4m/s；（2）；（3）
【详解】（1）若波向左传播，则传播的距离为
x=12n+8(m)
传播的时间
因周期T>2s，可知周期无解；
若波向右传播，则传播的距离为
x=12n+4(m)
传播的时间
因周期T>2s可知，n=0时周期
T=3s
波速
（2）设x=2m处质点的振动方程为
其中，当t=0.5s时y=1m带入数据可知
则质点的振动方程为
（3）根据x=2m处质点的振动方程
可知，在t=0时刻x=2m处质点的位移为y1=-1m，则在t=8.25s时刻x=2m处质点的位移为y2=-m，因，则在0～8.25s时间内x=2m处质点的通过的路程为
17．（1），；（2）0.3m；（3）
【详解】（1）设C到A最低点P点时的速度为，根据动能定理可得
设C在A最低点P点时的受到的支持力大小为，由牛顿第二定律得
联立解得
（2）A不固定，C滑至点P后过程中，A、C组成的系统水平方向动量守恒，C在A上达到的最大高度时，A、C速度相等，设为v，由动量守恒得
对A、C系统由能量守恒得
联立解得
（3）C在A上达到最大高度的过程中由动能定理得
解得
18【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】(1)根据小球由静止沿直线打到B点，可得合力的方向沿AB方向，则
可得
(2)根据小球合力方向可知，小球能通过圆轨道等效最高点D点（位于O点左上侧45°处），则能做完整的圆周运动，小球的合力大小
小球在D点
A到D过程，由动能定理有
解得
(3)小球在1个周期内，0～内，做直线运动，～T内做曲线运动，T时刻回到A点的正下方的C点，轨迹如图所示
在水平方向上，0～内，向右运动
～内，做曲线运动，水平方向上，向右运动位移仍为x1，竖直方向上做自由落体运动
则
由运动的分析可知，要使小球由A点运动到最低处C点且不与轨道相碰，需时刻到达最大水平位移处，由几何关系可得，需满足向右运动的最大位移为 ，由此可得
解得
故所加电场强度的最大值不能超
