湖南省长沙市宁乡市2022-2023学年高二下学期期末物理试卷（含答案）

这是一份湖南省长沙市宁乡市2022-2023学年高二下学期期末物理试卷（含答案），共19页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

湖南省长沙市宁乡市2022-2023学年高二下学期期末物理试卷
学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题
1、在19世纪，科学家就对原子的结构、组成及能量进行了实验和分析。请你根据所学习的物理学史，判断下列说法中正确的是( )
A.汤姆孙在研究阴极射线时，认识到原子具有核式结构
B.在α粒子散射实验中，有极少数α粒子发生了大角度偏转，是它与原子中的电子发生了碰撞所导致的
C.玻尔原子模型否定了核式结构，完美地揭示了微观粒子的运动规律
D.玻尔原子理论告诉我们，原子发光时产生线状谱
2、我国研制的055新型防空驱逐舰采用“双波段雷达”系统。雷达发射X波段电磁波频率为8~12GHz，S波段电磁波频率为2~4GHz。与S波段相比，X波段的电磁波( )
A.在空气中的波长更短 B.在空气中传播速度更大
C.衍射更明显 D.光子能量更小
3、风筝由中国古代劳动人民发明，南北朝时是传递信息的工具；到了宋代的时候，放风筝成为人们喜爱的户外活动。一平板风筝悬停在空中，如图为风筝的侧视图，风筝平面与水平面的夹角为θ，风筝受到空气的作用力F垂直于风筝平面向上。若拉线长度一定，不计拉线的重力及拉线受到风的作用力，一段时间后，风力增大导致作用力F增大，方向始终垂直于风筝平面，夹角θ不变，再次平衡后相比于风力变化之前( )

A.风筝所受的合力变大
B.风筝距离地面的高度变大
C.拉线对风筝的拉力与水平方向的夹角变小
D.拉线对风筝的拉力变小
4、一位同学自制一简易气温计：向一个空的铝制饮料罐中插入一根内部粗细均匀的透明细吸管，接口用密封胶密封，在吸管内引入一小段染色的液柱（长度可忽略，在吸管上标注温度值）。如果不计大气压的变化，即形成了一个简易气温计。已知罐的容积为，吸管有效长度为，横截面积为，当气温为时，液柱离管口，下列说法正确的是( )

A.该“气温计”所能测量的最高气温约为
B.该“气温计”所能测量的最高气温约为
C.该“气温计”刻度一定不均匀
D.如果气压降低了，则测量值将较真实值偏小
5、如图所示，一宽度为L的光滑导轨与水平面成α角，磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直于导轨平面向上，导轨上端连有一阻值为R的电阻，导轨电阻不计一质量为m，电阻也为R的金属棒从导轨顶端由静止释放，设导轨足够长，重力加速度为g，下列说法正确的是( )

A.金属棒将做匀加速运动
B.释放的瞬间金属棒的加速度大小为
C.金属棒的最大速度大小为
D.金属棒下滑相等距离的时间内通过定值电阻R的电荷量越来越多
6、如图所示为电子束焊接机的装置原理示意图，其核心部件由高压辐向电场组成，图中虚线表示电场线。一电子在图中H点只在电场力的作用下从静止开始运动，则下列说法正确的是( )

A.电子可能做圆周运动 B.电子受到的电场力逐渐减小
C.电子所在位置的电势逐渐升高 D.电子电势能逐渐增大
7、无线充电是充电器与用电装置之间以磁场传送能量，两者之间不用电线连接，因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露，小功率无线充电常采用电磁感应式，充电原理图简化如图所示。发射线圈所加电压为的家用交流电、匝数为1100匝，接收线圈的匝数为50匝。若工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%，忽略其它损耗，下列说法正确的是( )

A.接收线圈的输出电压的有效值约为8V
B.发射线圈与接收线圈中电流之比约为1:22
C.发射线圈与接收线圈中交变电流的频率之比约为22:1
D.发射线圈中的磁通量变化率与接收线圈的磁通量变化率相同
二、多选题
8、学校举办大型活动，用无人机捕捉精彩瞬间。如图是根据无人机控制器上的速度数据作出启动后25秒无人机的速度图线，为水平方向速度，为竖直方向速度。无人机的总质量为，，则下列说法正确的是( )

A.在时间内，无人机处于超重状态
B.在时间内，无人机做匀变速直线运动
C.在内，无人机机械能增量为300J
D.在内，无人机升力的冲量大小为100N·s，方向竖直向上
9、如图所示，甲为氢原子的能级图，乙为研究光电效应的实验电路图。用一束能量为12.79eV的电子束轰击一群处于基态的氢原子，氢原子就会发生跃迁，被激发后的氢原子不稳定，向低能级跃迁，辐射出的光子照射到用逸出功是4.54eV钨做成K极的光电管上。关于本次实验，下列说法中正确的是( )

A.激发后氢原子能辐射出6种不同频率的光子
B.氢原子辐射出的各种频率光都能使钨做成K极发生光电效应
C.乙图中，若将滑动变阻器滑片右移，微安表的示数可能为零
D.乙图中，若将电源反接，电路中不可能有光电流产生
10、如图所示，两块相同的玻璃等腰三棱镜ABC置于空气中，两者的AC面相互平行放置，由红光和蓝光组成的细光束平行于BC面从P点射入，通过两棱镜后，变为从a、b两点射出的单色光，对于这两束单色光( )

A.红光在玻璃中传播速度比蓝光小
B.从a点射出为红光，从b点射出的为蓝光
C.从a、b两点射出的单色光不平行
D.从a、b两点射出的单色光平行，且平行于BC
11、在学习机械波内容时，物理老师让一同学玩了“抖绳”，把两根相同绳子的一端固定在一点，用双手分别握住绳子的另一端，上下抖动绳子使绳子振动起来（图甲）以手的平衡位置为坐标原点，图乙是同学右手在抖动绳子过程中某时刻的波形，若右手抖动的频率是0.5Hz，下列说法正确的是( )

A.该时刻P点的位移为
B.再经过0.25s，P点到达平衡位置
C.该时刻Q点的振动方向沿y轴正方向
D.从该时刻开始计时，质点Q的振动方程为
三、实验题
12、心室纤颤是一种可能危及生命的疾病。一种叫作心脏除颤器的设备，通过一个充电的电容器对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，让一部分电荷通过心脏，使心脏完全停止跳动，再刺激心颤患者的心脏恢复正常跳动。某学习小组同学利用DIS系统研究某超级电容器的充电和放电过程，实验电路原理如图甲所示，电源为输出电压恒为6V的学生直流稳压电源，实验前电容器已充分放电。

（1）先将单刀双掷开关S置于1，给电容器进行充分的充电。然后将单刀双掷开关S置于2，通过电阻R的电流______（填“从a到b”或“从b到a”）。
（2）将单刀双掷开关S置于2时，电流传感器将电流信息传入计算机，屏幕上便显示出如图乙所示的图像。据此可以估算出电容器的电容约为______F。（计算结果保留三位有效数字）

（3）若换另一个R较小的电阻，其余条件不变，进行实验，则电容器的放电时间将______（填“变长”“变短”或“不变”）。
13、在做“探究加速度与力、质量的关系”实验中，若二个实验小组分别采用如图甲、乙所示的实验装置来做实验。已知他们使用的小车完全相同，小车的质量为M，重物的质量为m，试回答下列问题：

（1）则甲、乙实验中，必须平衡小车和长木板之间摩擦力的实验小组有__________。
（2）若用上面的甲装置得如图所示的纸带，已知打点计时器所使用的交流电频率为50Hz，则小车的加速度为__________（保留两位有效数字）。你认为该同学实验时选用的M、m的比例关系合理吗？__________（填“合理”，“不合理”）。

四、计算题
14、跳台滑雪是一项具有很强观赏性的运动项目。为了更好地感受跳台滑雪这项运动的魅力，现将其简化为如下的物理模型：光滑滑道由助滑道、水平起跳区和倾角为的斜面着陆坡平滑连接而成。可视为质点的运动员质量，从离高为处由静止出发，滑至C点时水平飞出，落到斜面上的D点。忽略所有阻力，取重力加速度，，。求：

（1）运动员从C点飞出时的速度大小v；
（2）运动员从C点运动到D点的时间t；
（3）运动员从C点运动到D点的动量变化。
15、“海豚1号”是我国自主研发的一款智能化救援设备，能够在洪水激流等恶劣天气下行驶，遇到险情时，只需将海豚一号抛入水面即可快速精准航行至落水人员身边，将其拖拽到安全区域。某次无人施救船测试，无人船从静止出发，做匀加速运动10s后达到最大功率，此时无人船速度4m/s，接着立即做匀减速运动，匀减速运动了16m的距离后速度变为零，恰好到达目标位置。已知无人船质量为20kg，运行过程中受到水的阻力恒定且大小为4N，不计空气阻力，取，求：
（1）在上述测试中无人船发动机匀加速过程提供的动力和匀减速过程中提供的阻力大小；
（2）若改变施救方式，无人船以恒定最大功率启动直到目标位置时速度6m/s，求运动的时间。
16、某发光元件D在达到正向导通电压后才能够发光，不导通时，其电阻可视为无限大。如图所示，将该元件通过水平直导线MN接入光滑竖直平行导轨中，该导轨间距，MN下方0.4m处有一根导体棒PQ水平跨接在导轨上，紧接PQ正下方的导轨间交替分布着垂直纸面方向，磁感应强度，宽度的匀强磁场，除发光元件外，其余电阻不计，导轨足够长，重力加速度，空气阻力不计。

（1）锁定PQ，在PQ正上方空间里施加一垂直纸面向外均匀增加的匀强磁场，当磁感应强度的变化率为时，元件恰好能发光，求的值并确定元件D的正向电流方向；
（2）撤去PQ上方的磁场同时解除锁定，元件再次发光时PQ到达的磁场区域序号。
参考答案
1、答案：D
解析：汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子，提出了原子的“枣糕模型”；α粒子发生了大角度偏转，是它与原子核发生碰撞导致的；玻尔原子理论并不能完美解释微观粒子的运动规律，它仍有局限性，稍复杂的原子比如氦原子以及谱线强度它都无法解释。
2、答案：A
解析：A.根据波长与频率关系

可知频率大对应的波长小，故X波段的电磁波在空气中的波长更短，A正确；
B.不同频率的电磁波在空气中传播速度相同，B错误；
C.发生明显衍射现象的条件是障碍物的尺寸与波长接近或者小于波长，因X波段的电磁波的波长更短，则X波段的电磁波更不容易发生衍射，C错误；
D.根据光子能量表达式

可知频率大对应的光子能量大，则X波段的电磁波的光子能量更大，D错误；
故选A。
3、答案：B
解析：A.风筝悬停在空中，可得风筝所受的合力为零，合力保持不变，故A错误；
CD.如下图所示为风筝受力示意图，风力为F时，重力为G，拉线拉力为，当风力变大为时，重力不变，拉线拉力变为，根据矢量三角形可知，拉线拉力变大，拉线对风筝的拉力与水平方向的夹角α变大，故CD错误；
B.设拉线长为L，则风筝距地面高度为

则风筝距离地面的高度变大，故B正确。
故选B。

4、答案：A
解析：AB.设该“气温计”所能测量的最高气温为，根据盖—吕萨克定律可得

其中



联立解得

则有

故A正确，B错误；
C.根据盖—吕萨克定律可得

则有

又


联立可得

即温度的变化量与距离的变化量成正比，则该“气温计”刻度分布均匀，故C错误；
D.根据题意可知，罐内气体温度越高，体积越大，染色液柱越靠近吸管的右端；如果气压降低了，则染色液柱稳定时的位置比真实值对应的位置偏右，测量值将较真实值偏大，故D错误。
故选A。
5、答案：C
解析：金属棒下滑时会切割磁感线使得回路中产生感应电流从而收到安培力作用，释放瞬间速度为零故感应电流和安培力都为零，此时金属棒只受重力和支持力，加速度沿斜面向下为，当金属棒加速下滑时，速度变大感应电流和安培力都变大故而不会匀加速运动，当安培力等于重力沿斜面向下的分力时，金属棒的合力为零，速度达到最大值，由得；金属棒达到最大速度以后会匀速下滑，此时感应电流为恒定值，则单位距离单位时间内产生的电荷量是固定值。
6、答案：C
解析：AB.由于电子在该点受到向下的电场力，且电场线越来越密，场强增大，电场力增大，所以电子将向下做加速度增大的直线运动，故AB错误；
C.沿电场线方向电势降低，所以电子所在位置的电势逐渐升高，故C正确；
D.根据电势能与电势的关系，负电荷在电势高的地方电势能小，所以电子电势能逐渐减小，故D错误。
故选C。
7、答案：A
解析：A.穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%，则有

代入数据解得

故A正确；
B.由于存在漏磁，电流之比不等于匝数的反比，即

故B错误；
C.发射线圈与接收线圈中磁通量变化的频率相等，所以发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相等，故C错误；
D.穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%，则穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的磁通量变化率不相同，故D错误。
故选A。
8、答案：AC
解析：在时间内，无人机有竖直向上的加速度，故处于超重状态；在5s末无人机有竖直向上的速度，此时水平方向开始加速运动，合外力方向与初速度方向不一致，故在时间内，无人机不做直线运动；在内，无人机上升高度，20s末速度为零，故机械能增量为；在内，无人机升力是变化的，但无人机总动量不变，无人机升力的冲量与重力的冲量大小相等为，方向相反。
9、答案：AC
解析：A.根据氢原子的能级图可知，电子束能量可以使基态氢原子被激发到第4能级，而大量处于第4能级的氢原子向低能级跃迁时产生的光子种数为

故A正确；
B.要使钨做成K极发生光电效应，应满足

由n=4到n=3能级，辐射出的光子能量为

由n=4到n=2能级，辐射出的光子能量为

由n=4到n=1能级，辐射出的光子能量为

由n=3到n=2能级，辐射出的光子能量为

由n=3到n=1能级，辐射出的光子能量为

由n=2到n=1能级，辐射出的光子能量为

由此可知，只有3种频率的光能使钨做成K极发生光电效应，故B错误；
C.乙图中，若将滑动变阻器滑片右移，反向电压增大，所以微安表的示数可能为零，故C正确；
D.乙图中，若将电源反接，对光电管加正向电压，所以电路中一直有光电流产生，故D错误。
故选AC。
10、答案：BD
解析：A.根据

红光的折射率小，可知红光在玻璃中传播速度比蓝光大，故A错误；
B.红光的折射率小，根据折射定律可知，做出光路图可知，从a点射出的为红光，从b点射出的为蓝光，故B正确；
CD.两块相同的玻璃等腰三棱镜中间平行部分只是使光发生了侧移。略去侧移因素，整体来看，可以看成一块平行玻璃板，，所以出射光线仍平行。作出光路图如图所示，可知光线Pc在P点的折射角与光线ea在a点的入射角相等，据光路可逆，则过a点的出射光线与过P点的入射光线平行，故从a、b两点射出的单色光平行，且平行于BC，故C错误，D正确。
故选BD。

11、答案：BC
解析：ABC.由题可知，振幅

频率

波长

波向右传播，该时刻P点得振动方向沿y轴负方向，Q点的振动方向沿轴正方向，故从该时刻开始计时P点的振动方程为

故时P点的位移为

当时P点的位移为

P点到达平衡位置，故A错误，BC正确；
D.从该时刻开始计时，质点Q从平衡位置向上振动，故质点Q的振动方程为

故D错误。
故选BC。
12、答案：（1）从a到b
（2）
（3）变短
解析：（1）将单刀双掷开关S置于1，根据图甲可知，电容器的上极板带正电，则将单刀双掷开关S置于2，电容器放电，通过电阻R的电流从a到b。
（2）图像中，图线与时间轴所围几何图形的面积表示电容器极板所带电荷量，根据数格子法可得放电前极板电荷量为

据此可以估算出电容器的电容约为

（3）若换另一个R较小的电阻，根据

可知放电电流的最大值增大，由于图像中，图线与时间轴所围几何图形的面积表示电容器极板所带电荷量，即图线与时间轴所围几何图形面积不变，则根据前后图线比较如图虚线所示：

可知，电容器的放电时间将变短。
13、答案：（1）甲乙或乙甲
（2）2.0；不合理
解析：（1）为了用小车受到的拉力表示小车所受的合力，甲、乙两个实验都需要平衡摩擦力的影响。
（2）小车的加速度为

[3]在甲装置中，只有当重物的质量m远小于小车的质量M时，才可认为重物的重力近似等于小车的牵引力；由牛顿第二定律

解得

即M不是远大于m，故该同学实验时选用的M、m的比例关系不合理。
14、答案：（1）20m/s
（2）3s
（3）1800kg·m/s
解析：（1）从A到C由动能定理

解得
v=20m/s
（2）从C到D，由平抛知识



解得

（3）根据动量定理，运动员从C点运动到D点的动量变化

15、答案：（1）12N，6N
（2）10.5s
解析：（1）匀加速阶段，有

由牛顿第二定律得

解得

匀减速阶段，有

解得

由牛顿第二定律得

解得

（2）无人船施救到达目标位移为

无人船工作时的最大功率为

由动能定理得

解得

16、答案：（1），电流方向为
（2）
解析：（1）MN、PQ所围矩形区域的面积为

由法拉第电磁感应定律可得

由楞次定律判断电流方向为。
（2）解除锁定后，在元件D导通前导体棒将做自由落体运动，切割磁感线产生电动势需达到且正向才能发光。设导体棒速度为v时D恰好导通
则有

得

由已知条件可得

设D恰好导通时导体棒下落高度为h，根据自由落体运动规律有

解得

每区域宽度为，已到达第13个磁场区域，由右手定则可知，PQ该磁场区域中产生的电动势方向为反向电压，元件D不发光，导体棒继续下落至第14个磁场区域时才能发光。故