2023-2024学年浙江省杭州市高二（下）期末考试物理试卷（含答案）

这是一份2023-2024学年浙江省杭州市高二（下）期末考试物理试卷（含答案），共18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。

1.下列物理量是矢量且其单位是基本单位的是( )
A. 时间B. 位移C. 力D. 功
2.如图所示为杭州亚运会女排决赛的比赛场景，中国女排成功卫冕亚运冠军。以下可将排球视为质点的是( )
A. 研究排球的运动轨迹B. 研究排球的发飘球技术
C. 判断排球是否擦网D. 判断排球落地点是否出界
3.如图所示是探究平抛运动特点和规律的实验装置，用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做平抛运动，同时B球被释放，做自由落体运动，两球都落到水平地面上。已知A、B两球质量相等。不计空气阻力，关于A、B两球的比较，下列说法不正确的是( )
A. 同时落地B. 小锤击打力度不同，落地时间仍相等
C. 落地前瞬间，重力的瞬时功率相等D. 在空中运动过程中，速度改变量不相同
4.如图所示，一部机器与电动机通过皮带连接，机器皮带轮的半径是电动机皮带轮半径的3倍，A、C分别是电动机皮带轮与机器皮带轮边缘上的点，B是机器皮带轮上的点，A、B两点的旋转半径相等，皮带与两轮之间不发生滑动。下列说法正确的是( )
A. A、C两点的角速度相同
B. A、B两点的线速度大小相同
C. B、C两点的加速度大小之比为3：1
D. 电动机皮带轮与机器皮带轮的转速之比3：1
5.2023年9月21日，“天宫课堂”第四课在距地表约400km的空间站正式开讲。如图所示为航天员正在演示两个0.5kg的钢球的碰撞实验。直播信号要经过距地表约36000km的天链卫星(地球同步卫星)中转。已知地球半径约为6400km，引力常量G=6.67×10−11N⋅m2/kg2.下列说法正确的是( )
A. 空间站相对地面静止
B. 空间站运行速率约为天链卫星的9倍
C. 空间站的角速度大于天链卫星的角速度
D. 几乎不用力就能接住碰撞后快速运动的钢球
6.如图所示，一个储油桶的底面直径与高均为d。当桶内没有油时，从某点A恰能看到桶底边缘的某点B。当桶内装满油时，仍沿AB方向看去，恰好看到桶底的中点C，光在真空中的速度为c，下列说法正确的是( )
A. 光在油中的频率大于其在空气中的频率B. 光在油中的波长大于其在空气中的波长
C. 油的折射率为 102D. 光在油中的速度为 102c
7.如图甲所示，在一块很大的接地金属平板的上方固定一正点电荷Q。金属平板上表面产生感应电荷，金属板上方电场的等势面如图乙中虚线所示，相邻等势面间的电势差都相等。将一负试探电荷先后放于M和N处，其受到的电场力、电势能分别为FM、FN和EpM、EpN，M点距Q为d，静电力常量为k。则( )
A. FMC. M点的电势高于N点的电势D. M点的电场强度为EM=kQd2
8.1932年，美国物理学家安德森在宇宙线实验中发现了正电子。他利用放在强磁场中的云室来记录宇宙线粒子，并在云室中加入一块厚6mm的铅板，借以减慢粒子的速度。当正电子通过云室内的强匀强磁场时，拍下如图所示的径迹照片，A、B是径迹上的两点，根据正电子的偏转情况，则( )
A. 正电子从B运动到AB. 磁场方向垂直纸面向外
C. 运动过程中洛仑兹力对正电子做负功D. 正电子在A点比在B点所受的洛仑兹力大
9.如图所示，匝数为N、面积为S的导线框abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，通过理想变压器给小灯泡供电。变压器原副线圈匝数比为k，熔断器的熔断电流为I0，不计导线框的内阻。从图示位置开始计时，则( )
A. t=0时，穿过线框的磁通量为零
B. t=π2ω时，线框产生的感应电动势最大
C. 导线框产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωcsωt
D. 灯泡工作的最大电流为I=I0k
10.如图所示，一小球在砖墙前做竖直单向运动，在此过程中，小明用频闪照相机拍摄得到的一幅频闪照片。已知频闪周期为T，砖的厚度为d，小球的速率越大其受空气阻力也越大。根据图中的信息可知( )
A. 小球向下做匀加速运动B. 小球向上运动
C. 小球在图中C位置时的速度为4dTD. 在图中AD间，小球的平均速度为5d2T
11.如图甲表示某金属丝的电阻R随温度t变化的情况。如图乙把这段金属丝与电池、电流表串联起来，用这段金属丝做测温探头，把电流表的电流刻度改为温度刻度(相邻温度刻度值的差相等)，就得到了一个简单的电阻温度计。下列说法正确的是( )
A. t2比t1应标在电流更大的刻度上B. 电阻温度计上温度刻度排列是均匀的
C. 若电池变旧，温度的测量值偏大D. 温度越高，电阻温度计的精度越高
12.如图所示，三根细线a、b、c将重力均为G的两个小球1和2悬挂起来。静止时细线a与竖直方向的夹角和细线c与水平方向的夹角均为30°。则( )
A. 细线a的拉力大小为 3G2B. 细线b的拉力大小为G
C. 细线b与水平方向的夹角为45°D. 细线c的拉力大于细线b的拉力
13.如图甲所示，粗细均匀的一根木筷，下端绕有铁丝，可使其竖直漂浮于装水的杯中。以竖直向上为正方向，把木筷提起一段距离后放手，木筷的振动图像如图乙所示。关于木筷(含铁丝)下列说法正确的是( )
A. 在t1时刻处于超重状态B. 在t2时刻向下运动
C. 在t2时刻合力不为零D. 运动过程中，机械能一直减小
二、多选题：本大题共2小题，共6分。
14.下列说法正确的是()
A. 肥皂泡出现彩色条纹是光的干涉现象
B. 单摆做简谐运动时，振幅越大周期越大
C. 回旋加速器可以将粒子加速到光速
D. 要有效地发射电磁波需要用振荡器产生很高频率的电磁振荡
15.如图所示，某均匀介质表面有A、B、C三点构成一个边长为4m的正三角形，D为AB边的中点，E为AB边上的点，且AE=1.5m，O为三角形的中心。在A、B、C三点各有一个简谐横波源，振动方向垂直纸面且振动方程均为y=Asin2πt，波在介质中传播的速度为1m/s，下列说法正确的是( )
A. O点比D点先振动B. O点为加强点
C. E点为加强点D. D点的振幅是3A
三、实验题：本大题共3小题，共20分。
16.高中阶段用到打点计时器的实验有很多：
(1)某同学选用如图1所示的打点计时器，则应按_______(选填“甲”、“乙”或“丙”)图中的方法连接电源。

(2)利用图2所示的实验装置做相关的力学实验，下列说法正确的是________。
A.探究“速度随时间变化的规律”实验中，需要补偿阻力
B.探究“加速度和力、质量的关系”实验中，需要补偿阻力
C.利用该实验装置，补偿阻力后能用来做“验证机械能守恒定律”实验
17.如图1所示为“验证动量守恒定律”实验装置，实验室提供的球是半径相等的钢球和玻璃球。实验时，先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止滑下，落于水平地面的记录纸上，留下痕迹；再把B球放在斜槽末端，让A球仍从位置G由静止开始滑下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。图中O点是槽末端R在记录纸上的垂直投影点。
(1)关于本实验下列说法正确的是________。
A.斜槽末端必须水平
B.斜槽必须光滑
C.A球应选钢球，B球应选玻璃球
(2)不放B球，A球从斜槽上G处静止滑下落到记录纸上的落点为_______。(选填“E”、“F”或“J”)
(3)由图2信息，可判断小球A和B碰撞_______弹性碰撞。(选填“是”或“不是”)
18.小明同学利用铜片、锌片作为电极和家乡盛产的橙子制作了水果电池。通过查阅资料，了解到水果电池的电动势约为1V，内阻约为1kΩ。为了测量这种电池的电动势E和内阻r，他进行了如下实验。
(1)他用多用电表的“直流电压2.5V”档粗测水果电池的电动势，如图所示，则由图可知水果电池的电动势约为_______V；
(2)下列关于多用电表的使用正确的是________。
A.在不超量程的前提下，量程的选择对实验误差没有影响
B.测水果电池电动势时，电流从红表笔流入多用电表
C.将选择开关打到欧姆挡“×100”可粗测水果电池的内阻
(3)为了尽可能准确地测量“水果电池”的电动势和内阻，实验室除电键和导线外，还有以下器材可供选用：
电流表A(量程为0∼300μA，内阻为300Ω)
电压表V(量程为0∼3V，内阻约为3kΩ)
滑动变阻器(最大阻值约为2kΩ)
电阻箱(0∼9999Ω)
他设计了以下实验电路图测量水果电池电动势和内阻，其中最合理的是________。
A. B． C． D．
(4)选好实验电路并采集了多组数据，并作出如图所示的图像，则水果电池的电动势为________V和内阻_______kΩ。(计算结果均保留2位有效数字)
四、计算题：本大题共4小题，共35分。
19.如图所示，内壁光滑、导热性能良好的气缸竖直放置在水平桌面上，内部有一个质量不计、横截面积S=10cm2的活塞，封闭着一定量的理想气体。开始时缸内气体体积V1=1.0×10−4m3，缸内气体压强p1=1.0×105Pa，温度T1=300K，整个过程环境大气压强恒定。
(1)当环境温度缓慢上升，缸内气体的内能________；(填：“增大”或“减小”)当环境温度升至T2=330K时，气体体积V2为多少？
(2)接第(1)问，保持环境温度T2不变，在活塞顶部施加一个竖直向下的压力F，缓慢增大F，当气体体积变为V1时，F的大小为多少？
(3)接第(2)问，保持F不变，缓慢升高环境温度，在气体体积从V1变为V2的过程中，气体从外界吸收的热量Q=4.4J，此过程中气体的内能增量ΔU为多少？
20.如图所示某固定装置的竖直截面，A、B、D、F、G点处于同一高度，A、B间有一长为s，顺时针匀速转动的传送带，B点右侧连接了曲线轨道BC、半径为R的螺旋轨道CDC′、曲线轨道C′E，在E点连接了倾角为θ的斜面EF和水平平台FG，斜面的水平长度为L，靠在平台右侧的小车上表面与平台FG齐平，在B、F处均设置了转向防脱挡板，HI足够长。现将一小滑块无初速地放入A端，已知：小滑块的质量m=0.1kg，小车的质量M=0.3kg，s=2.5m，R=0.4m，L=0.8m，d=0.3m，传送带的传送速率为v=2m/s，滑块与传送带、斜面EF和小车上表面的动摩擦因数均为μ=0.5，其余轨道均光滑，各处平滑连接，滑块视为质点。求：
(1)滑块从A运动到B的时间；
(2)滑块经过C点时对轨道的压力大小，并判断滑块能否通过D点；
(3)改变传送带的传送速率v，为使滑块最终停留在小车上，v应满足的条件。
21.如图所示，倾角为θ=37∘的光滑金属导轨MN和MˈNˈ的上端接有一个单刀双掷开关K。开关接1时，导轨与匝数n=600、横截面积S=25cm2的金属线圈相连，整个线圈置于方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度以ΔB0Δt=0.8T/s均匀增加。开关接2时，导轨与C=1F的电容器相连。在倾斜导轨距底端高为H=0.4m处放置一质量m=0.04kg的金属杆，倾斜导轨下端与水平足够长的金属导轨NT、N′T′平滑连接。已知在MNN′M′区域内有垂直导轨平面向下的匀强磁场B1，在水平导轨NTT′N′区域内有水平向左的匀强磁场B2，B1=B2=1.0T，金属杆长、导轨间距均为L=0.2m。杆与水平导轨NT、N′T′间的动摩擦因数为μ=0.5，金属杆与导轨始终接触良好且金属杆与导轨MN、M′N′的电阻均可忽略不计。sin37∘=0.6，求：
(1)线圈产生的感应电动势大小，端点1和M哪点的电势高；
(2)将开关K拨到1，若金属杆恰好静止，则线圈的电阻；
(3)接第(2)问，将开关K快速拨到2，则金属杆到NN′时的速率v和电容器C的带电量q；
(4)接第(3)问，已知电容器放电时间极短，则金属杆在水平导轨上通过的距离x。
22.如图所示，为某种离子诊断测量简化装置。离子源产生的离子从右侧狭缝射出后经加速器(图中未画出)加速后从小孔S进入与z轴平行的匀强磁场区。离子进入小孔S时速度方向均在yOz平面内且与z轴的夹角为θ0≤θ≤a。调节磁感应强度B的大小，可使部分离子通过小孔S1进入场强沿x轴正方向、大小为E的电场偏转区，出偏转区后在真空区飞行直至打到荧光屏上，根据离子打在屏上的光点就可作出诊断。S、S1、O点在同一水平线上，各区域沿z轴方向的长度分别为d、L、L，离子的质量m，电荷量+q，已知离子源可产生速率范围为0∼v0的离子，其中速率为v0的离子经加速后，进入匀强磁场时的速率为vm。离子的重力忽略不计。求：
(1)加速器中加速电压U的大小；
(2)若离子以vm沿z轴方向进入小孔S，则其打在荧光屏上的x坐标值；
(3)若离子以vm沿z轴方向进入小孔S，且电场E满足E=2 5mvm25qL，若要使该离子通过电场后打到荧光屏的O点，可以在真空区加沿y正方向的匀强磁场B′，则B′多大？
(4)从零开始增大磁感应强度B恰能使以速率vm和偏角α入射的离子通过S1进入电场，则所有通过S1的离子在S点的速率v与偏角θ应满足的条件。
参考答案
1。B
2。A
3。D
4。D
5。C
6。C
7。A
8。D
9。B
10。B
11。C
12。B
13。D
14。AD
15。BC
16。(1)丙
(2)B
【详解】(1)如图1所示的打点计时器为电火花打点计时器，工作电压为220V交变电流，则应按丙图中的方法连接电源。
(2)A.探究“速度随时间变化规律”的实验中，不需要补偿阻力。故A错误；
B.探究“加速度和力、质量的关系”实验中，力也是合力，需要补偿阻力。故B正确；
C.虽然补偿阻力，但阻力并没有消失，在物块运动的过程中有摩擦力做功，故系统机械能不守恒，所以不能用此装置做“探究机械能守恒定律”实验。故C错误。
故选B。

17。(1)AC
(2)F
(3)是
【详解】(1)A.为了保证小球做平抛运动，斜槽末端必须水平，故A正确；
B.为了保证A球每一次到达碰撞位置时速度相等，将A球每次一次从相同位置释放即可，不需要斜槽必须光滑，故B错误；
C.为了防止A球被弹回，所以A球质量需要大于B球质量，即A球应选钢球，B球应选玻璃球，故C正确。
故选AC。
(2)根据实际情况可知发生碰撞后，B球的速度大于A球的速度，A球的速度小于碰撞前的A球速度，所以不放B球，A球从斜槽上G处静止滑下落到记录纸上的落点为F。
(3)小球从斜槽末端飞出后，均做平抛运动，同一高度落下，则运动时间相等，则速度可以用水平方向位移表示，即若满足动量守恒，即满足
mAxOF=mAxOE+mBxOJ
若满足能量守恒，即满足
12mAxOF2=12mAxOE2+12mBxOJ2
联立可得
xOF+xOE=xOJ
由图可知， E 、 F 、 J 位置满足 xOF+xOE=xOJ ，即小球A和B碰撞是弹性碰撞。
18.(1)0.90

18。(1)0.90
(2)B
(3)C
(4) 1.1 1.5
【详解】(1)该同学用多用电表“直流2.5V”挡测量水果电池的电动势，则在读数时应读取中间弧线所示表盘的刻度，可知其最小刻度为0.05V，则采取五分之一读法，最小可读到0.01V，根据表盘指针所示，其读数为0.90V。
(2)A.为了减少误差，实验过程最好让电表的指针在 13∼23 量程偏转，故A错误；
B.测水果电动势时即测直流电压，直流电流从红表笔流入多用电表，故B正确；
C.水果电池有电动势，不可直接测内阻，故C错误。
故选B。
(3)本实验选用的电流表内阻已知，在电学实验中，已知内阻的电流表可当作电压表使用。AD选项电压表内阻未知，由于其分流作用，会对实验造成误差，B选项采用滑动变阻器，无法知道电阻阻值大小，无法列式求得测量水果电池电动势和内阻。所以C选项实验图最合理。
故选C。
(4)根据该实验原理，结合闭合电路的欧姆定律有
E=IR+r
得
1I=1ER+rE
结合图像有
1E=11.0−1.49−0V
rE=1.4×103A−1
可得
E=1.1V
r=1.5kΩ

19。(1)增大； V2=1.1×10−4m3 ；(2)1N；(3)3.3J
【详解】(1)当环境温度缓慢上升，缸内气体的内能增大；当温度升高时，气体发生等压变化，则有
V1T1=V2T2
解得
V2=1.1×10−4m3
(2)环境温度不变，则气体发生等温变化，则有
p1V2=p2V1
解得
p2=1.1×105Pa
则有
p2=p1+FS
解得
F=1 N
(3)气体体积从 V1 变为 V2 的过程中，气体向外做功，有
W=−p2(V2−V1)=−1.1 J
根据热力学第一定律有
ΔU=W+Q=−1.1 J+4.4J=3.3J

20。(1)1.45s；(2)6N；(3) 2m/s≤v≤2 3m/s
【详解】(1)小滑块先在传送带上做匀加速直线运动，加速度大小为
a=μmgm=5m/s2
与传送带共速的时间为
t1=va=0.4s
此段时间小滑块的位移
s1=12at 12=0.4m
之后与传送带一起匀速运动到B点，所用时间为
t2=s−s1v=1.05s
所以滑块从A运动到B的时间
t0=t1+t2=1.45s
(2)小滑块由B到C，由动能定理有
mg2R=12mv C2−12mv2
得
vC=2 5m/s
设滑块经过C点时轨道对其支持力大小为 N ，由牛顿第二定律有
N−mg=mv C2R
得
N=6N
由牛顿第三定律有滑块经过C点时对轨道的压力大小为6N，小滑块由C到D，由动能定理有
−mg2R=12mv D2−12mv C2
得
vD=2m/s
而若小滑块恰好能过D点，由
mg=mv′ D2R
得
v′D=2m/s
因为
vD=v′D
所以滑块能通过D点。
(3)小滑块滑上小车后，若刚好到达小车最右端与小车共速，此情况小滑块在G点有最大速度。由动量守恒定律和能量守恒定律有
mvG=m+Mv共
12mv G2−12m+Mv 共2=mgμd
解得
vG=2m/s
对小滑块由B到G由动能定理有
−μmgcsθ⋅Lcsθ=12mv G2−12mv B2
得
vB=2 3m/s
又要使的小滑块能过D点，所以传送带的速度应该满足
2m/s≤v≤2 3m/s

21。(1)1.2V；M(2) 1Ω ；(3) 2m/s ； 0.6C (4)0.9m
【详解】(1)由法拉第电磁感应定律，可得
E=nΔΦΔt=nΔB0ΔtS=1.2V
根据楞次定律可知，线圈中感应电流方向由端点1到端点M，则M点的电势高。
(2)将开关K拨到1，若金属杆恰好静止，由平衡条件可得
B1IL=mgsin37∘
又
I=Er
联立，解得
r=1Ω
(3)将开关K快速拨到2，对金属杆受力分析可知
mgsin37∘−B1IL=ma
金属杆与电容器构成闭合回路，电流
I=ΔqΔt=CΔUΔt=CB1LΔvΔt=CB1La
联立，求得
a=3m/s2
可知杆做匀加速运动，金属杆到 NN′ 时，根据匀变速直线运动规律有
2a⋅Hsin37∘=v2
可得
v=2m/s
电容器C的带电量
q=CU
根据
U=E′=B1Lv
联立，解得
q=0.6C
(4)电容器放电时间极短，金属杆在水平导轨上做匀减速直线运动，有
2a′x=v2
根据牛顿第二定律
μmg=ma′
联立，解得
x=0.9m

22。(1) U=m(vm2−v02)2q ；(2) x=3qEL22mvm2 ；(3) B′= 5mvmqL ；(4)见解析
【详解】(1)在加速电场中，根据动能定理
qU=12mvm2−12mv02
解得
U=m(vm2−v02)2q
(2)离子沿着 z 轴通过磁场区，通过电场偏转区的时间
t1=Lvm
偏移量
x1=12at12=12qEmLvm2
由几何关系可得打在荧光屏上的x坐标值
x=3x1=3qEL22mvm2
(3)如图所示
由类平抛运动可得
y=12at2=12qEmLvm2= 55L
且
tanθ=2 55
AC=ytanθ=25L
BC= AB2+AC2=35L
CD=BC
故C为圆心
r=35L
v′=vmcsθ=3 55vm
根据洛伦兹力提供向心力
qv′B′=mv′2r
解得
B′= 5mvmqL
(4)进入 S 的离子速度范围
vm2−v02≤v≤vm v 与 θ 满足的条件为：
① 0<θ≤α 时
nvcsθ=vmcsα(n=1,2,3⋯)
即
v=vmcsαncsθ(n=1,2,3⋯)
② θ=0 时，所有离子均能通过 S1 。