江西省宜春市丰城中学、新建二中2022-2023学年高二下学期期末联考物理试题

这是一份江西省宜春市丰城中学、新建二中2022-2023学年高二下学期期末联考物理试题，共23页。试卷主要包含了本试卷分第I卷两部分，如图为风力发电机的结构简图等内容，欢迎下载使用。

新建二中、丰城中学2022-2023学年下学期6月联考试卷
高二物理
（考试时间：75分钟 试卷满分：100分）
注意事项：
1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答第I卷时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。
3．回答第II卷时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
4．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单选题（本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求）
1．如图所示，竖直的圆环置于水平向左的匀强电场中，三个完全相同的带正电的绝缘小球（未画出）分别套在固定于AB、AC、AD的三根光滑细杆上，其中AB与竖直方向夹角为60°，AC经过圆心，AD竖直。现将小球无初速度地从A端释放，小球分别沿AB、AC、AD下滑到B、C、D三点。已知小球所受电场力大小与重力大小之比为，则小球在三根细杆上运动的时间关系为（ ）

A． B． C． D．无法确定
2．如图甲所示的陀螺可在圆轨道外侧旋转而不脱落，好像轨道对它施加了魔法一样，这被称为“魔力陀螺”。它可简化为一质量为m的质点在固定竖直圆轨道外侧运动的模型，如图乙所示．在竖直平面内固定的强磁性圆轨道半径为R，A、B两点与分别为轨道的最高点最低点，C、D两点与圆心O等高，质点受到的圆轨道的强磁性引力始终指向圆心O且大小恒为7mg，不计摩擦和空气阻力，重力加速度为g，若质点能始终沿圆弧轨道外侧做完整的圆周运动，则（ ）

甲 乙
A．质点经过C、B两点时，质点对轨道压力的差值为6mg
B．质点经过A点的最大速度为
C．质点由A到B的过程中，轨道对质点的支持力逐渐增大
D．质点经过C、D两点时，轨道对质点的支持力可能为0
3．如图所示，物块A、B、C通过跨过光滑轻质小滑轮的细绳相连，A、B静止且离地面足够远，物块C在倾角为30°的固定足够长的斜面上恰好不下滑。已知A的质量为0.4kg，C的质量为2kg，与C相连的细绳平行于斜面，悬挂动滑轮的细绳竖直，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g=10m/s2。若将A换成质量为0.8kg的物块D，下列说法正确的是（ ）

A．C与斜面之间的动摩擦因数
B．C将沿斜面向上运动
C．D向下运动的加速度大小为
D．C与斜面之间的摩擦力大小为5.2N
4．图1是一列简谐横波在t=1.25s时的波形图，已知c位置的质点比a位置的晚0.5s起振，则图2所示振动图像对应的质点可能位于（ ）

图1 图2
A． B． C． D．
5．绝缘光滑水平面上有A、O、B三点，以O点为坐标原点，向右为正方向建立直线坐标轴x轴，A点坐标为2m，B点坐标为2m，如图甲所示。A、B两点间的电势变化如图乙所示，左侧图线为一条倾斜线段，右侧图线为四分之一圆弧，现把一个负点电荷由A点静止释放，则下列说法中正确的是（忽略负点电荷形成的电场）（ ）

甲 乙
A．负点电荷在AO段的运动时间小于在OB段的运动时间
B．负点电荷由O点运动到B点过程中，电势能随x变化越来越慢
C．当负点电荷分别处于m和m时，电场力的功率相等
D．当负点电荷分别处于m和m时，加速度的大小相等
6．如图为风力发电机的结构简图。风轮机叶片转速为n，转动时所有叶片迎风总面积为S0，风轮机转动时通过转速比为1：k的升速齿轮箱带动面积为S、匝数为N的发电机线圈高速转动，产生的交变电流经过理想变压器升压后，输出电压为U。已知空气密度为ρ，风速为v，匀强磁场的磁感应强度为B，V为交流电压表，忽略线圈电阻，则（ ）

A．线圈位于图示位置时，交流电压表示数为零
B．从图示位置开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式为
C．变压器原、副线圈的匝数比为
D．单位时间内冲击风轮机叶片气流的动能为
二、多选题（本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，第有多项符合题目要求，全部选对的，得5分选对，但不全的得3分，有选错的得0分）
7．在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于发生了一次衰变放射出某种粒子，放射出的粒子与生成的新核在与磁场垂直的平面内做圆周运动，得到一张两个相切圆的径迹照片如图所示。以m、q分别表示放出的粒子的质量和电荷量，放出的粒子运动的轨迹圆半径为R。则（ ）

A．放出的是α粒子且其轨迹对应着大圆，绕行方向为顺时针
B．放出的是β粒子且其轨迹对应着大圆，绕行方向为逆时针
C．若测得新核与放出的粒子的半径之比为1：60，则Z=122
D．若衰变过程中释放的核能全都转化为粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为
8．人类设想在赤道平面内建造垂直于地面并延伸到太空的电梯，又称“太空电梯”如图甲所示。图乙中，图线A表示地球引力对航天员产生的加速度大小与航天员距地心的距离r的关系，图线B表示航天员相对地面静止时而产生的向心加速度大小与r的关系。图乙中R（地球半径），r0为已知量，地球自转的周期为T，引力常量为G，下列说法正确的有（ ）

图甲 图乙
A．太空电梯停在r0处时，航天员对电梯舱的弹力为0
B．地球的质量为
C．地球的第一宇宙速度为
D．随着r的增大，航天员对电梯舱的弹力逐渐减小
9．如图所示，两个平行板电容器水平放置，A板用导线连接一理想二极管与M板相连，B板和N板都接地。M板和N板中间插有电介质，A板和B板正中均有一小孔，两孔在同一竖直线上，让A板带正电，稳定后，一带电粒子从小孔正上方由静止开始下落，穿过小孔到达B板处速度恰为零。空气阻力忽略不计，极板间电场视为匀强电场。若想使带电粒子从小孔正上方同一位置由静止开始下落后能穿过B板小孔，下列方法可行的是（ ）

A．A板向下移动一小段距离
B．M板向下移动一小段距离
C．MN板间换相对介电常数更大的电介质
D．N板向右移一小段距离
10．离子推进器是利用电场将处在等离子状态的“工质”加速后向后喷出而获得前进的动力，其工作原理如图所示：进入电离室的气体被电离成正离子，而后飘入电极A、B之间的匀强电场（子初速度忽略不计），A、B间电压为U，使正离子加速形成离子束，在加速过程中推进器获得恒定的推力。已知每个正离子质量为m，电荷量为q，单位时间内飘入的正离子数目为n，加速正离子束所消耗的功率为P，引擎获得的推力为F，下列说法正确的是（ ）
A．正离子经加速后由B处喷出形成的等效电流大小为
B．离子推进器获得的平均推力大小为
C．加速正离子束所消耗的功率
D．为提高能量的转换效率要使尽量大，可以使用比荷更小的正离子

三、实验题（共15分）
11．（6分）某实验小组利用铁架台、弹簧、钩码、打点计时器、刻度尺等器材验证系统机械能守恒定律，实验装置如图所示。弹簧的劲度系数为k，原长为L0，钩码的质量为m。已知弹簧的弹性势能表达式为，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量，当地的重力加速度大小为g。

（1）在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置，测得此时弹簧的长度为L。接通打点计时器电源。从静止释放钩码，弹簧收缩，得到了一条点迹清晰的纸带。钩码加速上升阶段的部分纸带如图所示，纸带上相邻两点之间的时间间隔均为T，（在误差允许范围内，认为释放钩码的同时打出A点），且T非常小。从打出A点到打出F点时间内，钩码的机械能增加量为 ，弹簧的弹性势能减少量为 。（结果用题中给出的字母表示）
（2）利用计算机软件对实验数据进行处理，得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加量分别与钩码上升高度h的关系，如图所示。由图可知，随着h增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，主要原因是
A．纸带与打点计时器之间存在摩擦力
B．钩码和纸带运动速度增大，空气阻力变大
C．弹簧形变量越来大，使得弹性势能减少越来越快
D．此过程物块加速度变小，使得动能增加越来越慢
12．（9分）某一电势差计原理简化如图甲所示，E0为标准电源，R0为保护电阻，R1由粗细均匀的电阻丝制成，阻值恒定。某实验小组用它来测量一节干电池的电动势和内电阻。
（1）当虚线框内接电池M（E1=1.50V，内阻不计）时，调节滑片C，当AC间长度为12.84cm时，灵敏电流计示数为零。如果虚线框内接待测电池N（电动势为Ex，内阻为rx），调节滑片C，当AC间长度为12.50cm时，灵敏电流计示数为零。
（2）该实验小组将图乙电路接入图甲虚线框内，来测量测量电池的内阻rx。他们将电阻箱调至某一阻值R，闭合开关S2，移动滑片C使电流计G示数为零，测量出此时的AC长度L；改变电阻箱的阻值R，重复调节滑片C使电流计G示数为零，记录下多组R及对应的L值。利用记录的多组R、L数据，作出图像如图丙。

（3）待测电池的电动势Ex= V，内阻rx= Ω（保留三位有效数字）
（4）本实验中若标准电池M的内阻不可忽略，则待测电池内阻的测量结果将 （填“偏大”“不变”或“偏小”）。
四、解答题（本题共3题，共41分）
13．（12）如图所示，两条平行光滑水平导轨间距为L，左侧弯成四分之一圆弧，其半径也为L，右侧折成倾斜导轨，其倾角。导轨水平部分有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B。导体棒ab固定在圆弧导轨最高点，cd导体棒垂直于水平导轨放置，与圆弧底端相距L，ab、cd长均为L、电阻均为R，导体棒ab、cd质量分别为2m和m。从某时刻开始，静止释放导体棒ab，发现两棒在水平导轨上未相撞，且导体棒cd将从右侧斜面最高处沿斜面向上飞出，上升到最高点时距斜面底端高H，斜面高度为h。已知导体棒经过水平导轨右侧MN时速率不变，不考虑空气阻力影响，导轨电阻不计。已知L=1m，R=0.5Ω，m=1kg，g=10m/s2，B=2T，h=0.1125m，H=0.1625m，求：
（1）导体棒ab刚进入磁场时两端的电压Uab；
（2）导体棒cd刚穿出磁场时的速度大小；
（3）导体棒cd刚穿出磁场时ab棒的位置和速度。

14．（12分）如图所示，两平行金属板A、B长L=8cm，两板间距离d=8cm，A板比B板电势高400V，一带正电的粒子电荷量，质量，沿两板中心线RO以初速度飞入平行金属板，粒子飞出平行板电场后经过界面MN、PS间的无电场区域后，进入固定在O点的点电荷Q形成的电场区域，（设界面PS右边点电荷的电场分布不受界面的影响），已知两界面MN、PS相距为，D是中心线RO与界面PS的交点，粒子穿过PS后的运动过程中速率保持不变，最后打在放置于中心线上的荧光屏bc上E点。（E点未画出，静电力常数，粒子重力忽略不计）
（1）求粒子到达PS界面时离D点多远？
（2）确定点电荷Q的电性并求其电荷量的大小。（结果保留三位有效数字）
（3）求出粒子从进入平行板电场到E点运动的总时间。

15．（17分）如图，一块长木板C放在光滑的水平面上，在木板上依次从左向右放有A、B两个可视为质点的木块，木块A、B质量均为m，与木板C动摩擦因数均为μ，木板C质量为4m。开始时木板静止，A、B速度水平向右，大小分别为2v0、v0。在后面的整个运动中A、B都没有从C上掉下来。已知重力加速度为g，求：
（1）木块B的最终速度为多少？
（2）若在运动过程中木块A与正在加速的木块B发生了碰撞，那么木块A和木块B最开始的间距范围为多少？
（3）在距离木板C右端为L的地方固定一个竖直挡板（图中未画出），保证A、B间距足够大，A与B和B与挡板都不会碰撞的情况下，C与挡板的碰撞为弹性碰撞。若C与挡板只发生一次碰撞，则L的范围为多少？

参考答案：
1．B
【详解】小球所受电场力大小与重力大小之比为，可知小球所受重力与电场力的合力F的方向恰好与AB平行，且由A指向B。延长AB，作交AB于M，以AM为直径画一个圆（图中虚线），AD与该圆交于N。

设，，则小球沿AC杆运动的加速度为

位移为

由得

与无关，由等时圆模型知

而，，故

故选B。
2．B
【详解】A．设质点经过C、B两点的速度为分别为vC与vB，轨道对其支持力分别为FC与FB由牛顿第二定律知，对C点和B点分别有
，
由机械能守恒定律知

联立解得

由牛顿第三定律知，质点经过C、B两点时，质点对轨道压力的差值为3mg，故A错误；
B．要使质点始终沿圆弧轨道外侧做完整的圆周运动，在最低点B，质点的向心力

由此可知，质点经过B点速度最大时，轨道对质点的支持力为0，由

知质点经过B点的最大速度为

由机械能守恒定律知

解得

故B正确；
C．从A到B的过程中，设质点在轨道上的某点的速度为v，速度与水平向右方向的夹角为，则由牛顿第二定律知

则

由于从A到B的过程中，角逐渐增大，速度v逐渐增大，故轨道对质点的支持力FN逐渐减小，故C错误；
D．假设质点经过C、D点时轨道对质点的支持力为0，则由牛顿第二定律知
对C点

得

由能量守恒定律知，这是不可能的，故在质点绕轨道做完整圆周的情况下，质点经过C、D两点时，轨道对质点的支持力不可能为0，故D错误。
故选B。
3．D
【详解】A．A、B静止，C在倾角为30的固定足够长的斜面上恰好不下滑，则有

由于

所以物块C受沿斜面向上的摩擦力，有

解得

又

解得

选项A错误；
B．设绳的拉力为T0时物块C会沿斜面向上运动，临界时有

所以将物块A换成质量为0.8kg的物块D后，物块C仍静止在斜面上，选项B错误；
C．物块B处为动滑轮，故对物块B有

将物块A换成质量为0.8kg的物块D后，由于绳子的拉力变大，所以物块B会上移，又由于物块C不动，则物块D会下移。设此时绳子的拉力为，物块D下移的加速度为a，对物块D有

动滑轮端加速度是升段加速度的，故对物块B有

联立解得


选项C错误；
D．由于，则对物块C有

选项D正确。
故选D。
4．D
【详解】因为C位置的质点比a位置的晚0.5s起振，所以波向右传播，周期是1s，在t=1.25s的波形图也就是在的波形图，因此在的波形图就是图1左移1/4波长后的部分，如图所示：

跟图2对照，可知，对应的质点可能位于Oa之间或de之间，因此选D．
5．D
【详解】A．由乙图可知AO段电势增大，则场强方向由O指向A，OB段电势降低，则场强方向由B指向O，图像的斜率表示场强的大小，所以AO段斜率不变为匀强电场，OB段斜率越来越大则场强越来越大，如图所示，负点电荷在AO段做匀加速度运动，在OB段利用逆向思维分析负点电荷做加速度逐渐减小的加速运动，所以负点电荷在AO段的运动时间大于在OB段的运动时间，则A错误；

B．根据电势能的公式，电势能与电势成正比，所以负点电荷由O点运动到B点过程中，电势能随x变化越来越快，则B错误；
D．当负点电荷分别处于m时，由几何关系可求得图像的斜率绝对值为1，与左边斜率绝对值相等，则负点电荷分别处于m和m时，场强的大小相等，所以加速度的大小也相等，则D正确；
C．当负点电荷分别处于m和m时，速度大小不同，电场力大小相同，其功率不相等，所以C错误；
故选D。
6．D
【详解】A．交流电压表的示数应始终为交变电流的有效值，故A错误；
B．由题意可得发电机线圈的转速为nk，则发电机输出的交变电流的频率为

对该线框发电产生的交变电流应有


故B错误；
C．线圈中产生的感应电动势有效值为

根据变压器原副线圈匝数关系得原副线圈匝数比为

故C错误；
D．单位时间（取）内冲击风轮机叶片气流的体积

气体质量

动能

故D正确。
故选D。
7．CD
【详解】AB．原来静止的原子核带正电荷，衰变后，由于两个运动轨迹相外切，根据左手定则可知，放出的粒子也一定带正电荷，因此放出的是粒子，而且都做逆时针方向旋转，AB错误；
C．由于粒子在磁场中运动的轨道半径

粒子带两个单位正电荷，根据动量守恒，可知新核与粒子动量大小相等，因此

可得

C正确；
D．放出的粒子的轨道光径

可得粒子动能

由于动量守恒，剩余新核动能

总动能

根据

质量亏损为

D正确。
故选CD。
8．AB
【详解】A．由图乙可知，太空电梯在r0时，航天员所受地球的引力完全提供其随地球自转所需的向心力，此时，航天员与电梯舱间的弹力为0，故A正确；
BC．太空电梯在r0时，由于航天员的引力完全提供其所需的向心力，设地球的质量为M，航天员的质量为m，则

解得

由第一宇宙速度的表达式得

故B正确，C错误；
D．随着r的增加，航天员所需的向心力

逐渐增加，在时，引力完全提供向心力，此时航天员与电梯舱的弹力为0，当时，电梯舱对航天员的弹力表现为支持力，根据

解得

FN随着r的增大而减小，当时，电梯舱对航天员的弹力表现为指向地心的压力，此时

FN随着r的增大而增大，故D错误。
故选AB。
9．ABC
【详解】A．联立


可得

假设Q不变，A板向下移动一小段距离，d减小，则U减小，所以M应该给A充电，但是二极管反向，所以不能充电，则有

可得

电场强度不变，则有

可得，d减小时，带电粒子从小孔正上方同一位置由静止开始下落后能穿过B板小孔，故A正确；
BC．M板向下移动一小段距离或MN板间换相对介电常数更大的电介质，MN间的电压减小，则AB向MN充电，则AB的电量减少，由

可知，AB的电场强度减小，由

可知，带电粒子从小孔正上方同一位置由静止开始下落后能穿过B板小孔，故BC正确；
D．N板向右移一小段距离，由

可知，MN间的U增大，MN应该向AB充电，但是二极管反向，所以不能充电，故AB间电压、电量、距离都不变，所以带电粒子不能穿过B板，故D错误。
故选ABC。
10．CD
【详解】A．正离子经加速后由B处喷出形成的等效电流大小

A错误；
B．电场对粒子加速有

根据动量定理有

其中
，
整理得离子推进器获得的平均推力大小

B错误；
C．加速正离子束所消耗的功率

C正确；
D．根据以上分析可知

要使尽量大，可以用质量大、带电量小即比荷更小的离子作为推进器，D正确。
故选CD。
11． AB
【详解】（1）[1]打出F点时的速度

钩码的机械能增加量为

[2]弹簧的弹性势能减少量为

其中

解得

（2）[3]A．由于纸带与打点计时器之间存在摩擦力，纸带将克服摩擦力做功，减小的一部分弹性势能转化为内能，会导致随着h增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，A正确；
B．由于钩码和纸带运动速度增大，空气阻力变大，纸带将克服阻力做功，减小的一部分弹性势能转化为内能，会导致随着h增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，B正确；
C．弹簧形变量变大，只能说明减小的弹性势能变多，并不能说明减小的弹性势能与增加的机械能之间的差距变大的原因，C错误；
D．过程物块加速度变小，只能说明动能增加越来越慢，并不能说明减小的弹性势能与增加的机械能之间的差距变大的原因，D错误。
故选AB。
12．1.46 1.50 不变
【详解】（3）[1][2]由图甲可知，当UAC等于虚线框内接电池电动势时，灵敏电流计示数为零，设R1总长L0，AC间长度为L，由闭合电路欧姆定律得

则当虚线框内接电池M时

当虚线框内接电池N时

两式相除，则有

解得

将图乙电路接入虚线框时，当UAC等于图乙的UR时，灵敏电流计示数为零，则有

令，则上式变形为

由此可得图像为一倾斜直线，其截距为，其斜率为，故由图丙得


解得
（4）[3]将电池M接入虚线框后需调节滑片C直至灵敏电流计示数为零，故而电池M中并无电流，所以即使电池M的内阻不可忽略，也不会对实验产生影响，故而待测电池内阻的测量结果不变。
13．（1）；（2）2.5m/s；（3）；
【详解】（1）导体棒ab到达圆弧底端的速度由机械能守恒得

解得

此时导体棒ab开始切割磁感线，产生的电动势

又

联立解得

（2）导体棒cd从斜面横端JK斜向上抛到最高点的过程可反向看成平抛运动，设导体棒cd在斜面顶端JK的速度为v1，满足

解得

导体棒cd从斜面底端MN上滑到斜面顶端JK过程满足机械能守恒，设导体棒cd在MN的速度为v2，有

解得

（3）设导体棒cd刚穿出磁场时ab棒的速度为v3，由题意可知，从导体棒ab进入磁场到导体棒cd穿出磁场的过程中，ab、cd两棒满足系统动量守恒，有

解得

从导体棒ab进入磁场到导体棒cd穿出磁场的过程中，两棒均在运动切割磁感线，其构成闭合回路产生的电动势为

其中为两根导体棒相对速度；
此过程中导体棒cd产生的感应电流为

导体棒cd受到的安培力为

对导体棒cd在磁场中运动的过程中，安培力的冲量为

为两根导体棒的相对位移
由动量定理有

联立解得

故导体棒ab此时距MN为

14．（1）16cm；（2）负电，；（3）
【详解】（1）粒子穿过界面MN时偏离中心线RO的距离


水平方向有

联立代入数据得

带电粒子在进入无电场区后做匀速直线运动，其轨迹与PS线交于a，设a到D的距离为Y。由相似三角形得

解得

（2）由题意可知，该带电粒子在穿过界面PS后将绕点电荷Q做匀速圆周运动。所以Q带负电。带电粒子到达a处时，带电粒子的水平速度

竖直速度

合速度为

该带电粒子在穿过界面PS时速度与水平夹角为，则

由几何关系可得粒子圆周运动的半径

根据圆周运动

代入数据解得

（3）粒子在电场区运动时间

无电场区运动时间

在点电荷电场内运动时间

总时间

15．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）三者最终共速时，速度为木块B的最终速度，则

解得

（2）设从开始到B与C共速，所经历时间设为t，对B由动量定理得

对C，同理得

联立解得
，
由牛顿第二定律得
，
它们的位移分别为
，
A的速度为

设木块A和木块B最开始的间距s。B、C共速后，经历时间它们发生了碰撞，则


（4）化简得

要使有解且仅有一个，则

解得

若在运动过程中木块A与正在加速的木块B发生了碰撞当B与C共速时



那么木块A和木块B最开始的间距范围为

（3）分析可知，当A、B的动量大小之和与C的动量大小相等时，C与挡板发生碰撞，此后系统动量为0，C刚好不再与挡板碰撞。
B、C共速时
，
A、B、C共速时
，
可见，A、B的动量大小之和与C的动量大小相等时在时间段，则
，
由于

解得

当A、B的动量大小之和与C的动量大小相等时，木板的位移为

则L的范围为