2022-2023学年湖南省常德市汉寿县第一中学高二上学期期末物理试题含解析

  湖南省常德市汉寿县第一中学2022-2023学年

高二上学期期末考试物理试题

一、选择题（本大题共10小题，共44分，1～6小题只有一个选项正确，每小题4分；7～10小题有多个选项正确，全部选对得5分，部分选对得3分，错选或不选得0分）

1. 在物理学的发展过程中，科学家们创造出了许多物理学研究方法，以下关于所用物理学研究方法的叙述正确的是（　　）

A. 在不需要考虑带电物体本身的大小和形状时，用点电荷来代替物体的方法叫微元法

B. 15世纪以前的学者们总是通过思辩性的论战决定谁是谁非，是牛顿首先采用了以实验检验猜想和假设的科学方法

C. 在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了理想模型法

D. 伽利略认为自由落体运动就是物体在倾角为90°的斜面上的运动，再根据铜球在斜面上的运动规律得出自由落体的运动规律，这是采用了实验和逻辑推理相结合的方法

【答案】D

【解析】

【详解】A．在不需要考虑带电物体本身的大小和形状时，用点电荷代替物体的方法叫理想模型法，A错误；

B．15世纪以前的学者们总是通过思辩性的论战决定谁是谁非，是伽利略首先采用了以实验检验猜想和假设的科学方法，B错误；

C．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法，C错误；

D．伽利略认为自由落体运动就是物体在倾角为90°的斜面上的运动，再根据铜球在斜面上的运动规律得出自由落体的运动规律，这是采用了实验和逻辑推理相结合的方法，伽利略是首次采用实验和逻辑推理相结合的方法研究问题的科学家，D正确。

故选D。

2. 2021年10月16日0时23分，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心按照预定时间精准点火发射，6时56分，采用自主快速交会对接模式成功对接于天和核心舱径向端口，3名航天员随后从神舟十三号载人飞船进入天和核心舱，发射取得圆满成功。以下说法正确的是（　　）

A. 神舟飞船与天和核心舱对接过程，均可视为质点

B. 载人飞船加速上升过程，3名航天员均处于失重状态

C. 3名航天员环绕地球运动过程，均处于平衡状态

D. 以地球为参考系，飞船与核心舱的组合体绕地球一周，平均速度为零

【答案】D

【解析】

【详解】A．神舟飞船与天和核心舱对接过程，它们的大小和形状不能忽略，否则不能判断是否对接成功，则均不可视为质点，A错误；

B．载人飞船加速上升过程，具有向上的加速度，3名航天员处于超重状态，B错误；

C．3名航天员环绕地球运动过程中，受地球的引力做圆周运动，均处于非平衡状态，C错误；

D．飞船与核心舱的组合体绕地球一周，位移为零，平均速度为零，D正确。

故选D。

3. 将一质量不计的光滑杆倾斜地固定在水平面上，如图甲所示，现在杆上套一光滑的小球，小球在一沿杆向上的拉力F的作用下沿杆向上运动。该过程中小球所受的拉力以及小球的速度随时间变化的规律如图乙、丙所示。取g＝10m/s2，则下列说法正确的是（　　）

A. 在2～4s内小球的加速度大小为1m/s2

B. 小球质量为2kg

C. 杆的倾角为30°

D. 小球在0～4s内的位移为8m

【答案】C

【解析】

【详解】A．v-t图像的斜率表示加速度，可知在2～4s内小球的加速度大小为

A错误；

BC．设杆的倾角为α，由题图乙、丙可知，在0～2s内小球做匀速直线运动，满足

在2～4s内小球做匀加速直线运动，由牛顿第二定律可得

联立解得

m＝1kg，α＝30°

B错误，C正确；

D．v-t图像中图线与t轴围成面积表示位移，可得小球在0～4s内的位移为

D错误。

故选C。

4. 如图所示为可视为质点的排球从O点水平抛出后，只在重力作用下运动的轨迹示意图。已知排球从O点到a点与从a点到b点的时间相等，则（　　）

A. 排球从O点到a点和从a点到b点重力做功之比为1∶1

B. 排球从O点到a点和从a点到b点重力做功的平均功率之比为1∶3

C. 排球运动到a点和b点时重力的瞬时功率之比为1∶3

D. 排球运动到a点和b点时的速度大小之比为1∶2

【答案】B

【解析】

【详解】AB．排球抛出后，在竖直方向上做自由落体运动，在最初的相同时间内竖直方向运动的位移大小之比为1∶3，则排球从O点到a点和从a点到b点竖直方向运动的位移大小之比为1∶3，根据

W=mgh

可知重力做功之比为1∶3；根据

重力做功平均功率之比为1∶3，选项A错误，B正确；

C．由

vy=gt

得排球落到a点和b点时的竖直速度大小之比为1∶2，又

P=mgvy

可得重力的瞬时功率之比为1∶2，选项C错误；

D．排球落到a点和b点的竖直速度大小之比为1∶2，水平速度相同，根据

可知排球运动到a点和b点时的速度大小之比不为1∶2，选项D错误。

故选B。

5. 如图所示，在电路中，电源电动势为12V，内阻为2Ω，指示灯RL的阻值为16Ω，电动机M线圈电阻为2Ω。当开关S闭合时，指示灯RL的电功率为4W，电流表为理想电表，下列说法中正确的是（   ）

A. 电动机两端的电压是为12V

B. 流过电流表的电流为2.0A

C. 电动机M的电功率为16W

D. 电源的输出功率为24W

【答案】B

【解析】

【详解】AB．指示灯RL的电功率为4W，根据功率公式

解得指示灯RL的电压为

根据欧姆定律可得

根据闭合电路欧姆定律，可得

E = U＋Ir

解得流过电流表的电流为

电动机和指示灯并联，则电动机两端的电压是为8V，A错误、B正确；

C．流过电动机M的电流为

I2 = I－I1 = 2A－0.5A = 1.5A

电动机M的电功率为

P电 = UI2 = 8 × 1.5W = 12W

C错误；

D．电源的输出功率为

P出 = EI－I2r = 12 × 2W－22 × 2W = 16W

D错误。

故选B。

6. 如图所示，长方形是玻璃砖的截面，边长为边长为，是边的四等分点。一束单色光从点以的入射角射到玻璃砖上，光束刚好射到边的中点。不考虑光的多次反射。则下列说法正确的是（　　）

A. 玻璃对光的折射率为

B. 光从点传播到中点所用的时间为

C. 若相同的单色光从点以的入射角射到玻璃砖上，则光从玻璃砖射出时的侧移量为l

D. 若用频率更大的光从点以的入射角射到玻璃砖上，则光从玻璃砖射出时侧移量变小

【答案】C

【解析】

【详解】A．光从点射入时的光路如图1所示。光束以的入射角射入玻璃砖时，恰好射到边的中点，设此时折射角为，由几何关系可知

因此折射角，折射率

A错误；

B．光在介质中传播的速度，则光从点传播到中点所用的时间为，B错误；

C．光从点射入时的光路如图2所示。光线从出射点射出，由几何关系可知

侧移量

联立解得

C正确；

D．若用频率更大的光从点入射，折射率变大，角变小，光从玻璃砖射出时侧移量变大，D错误。

故选C。

7. 飞天揽月，奔月取壤，“嫦娥五号”完成了中国航天史上一次壮举。如图所示为“嫦娥五号”着陆月球前部分轨道的简化示意图，Ⅰ是地月转移轨道，Ⅱ、Ⅲ是绕月球运行的椭圆轨道，Ⅳ是绕月球运行的圆形轨道。P、Q分别为椭圆轨道Ⅱ的远月点和近月点。已知圆轨道Ⅳ到月球表面的距离为h，月球半径为R，月球表面的重力加速度为g，不考虑月球的自转。下列关于“嫦娥五号”的说法不正确的是（　　）

A. 由Ⅰ轨道进入Ⅱ轨道，需在P处向前喷气，由Ⅱ轨道进入Ⅲ轨道，需在Q处向后喷气

B. 在Ⅱ轨道上稳定运行时经过P点的加速度大于经过Q点的加速度

C. 在Ⅲ轨道上的机械能比Ⅳ轨道上的小

D. 在Ⅳ轨道上绕月运行的速度大小为

【答案】ABC

【解析】

【详解】A．由Ⅰ轨道进入Ⅱ轨道，需在P处向前喷气制动减速，由Ⅱ轨道进入Ⅲ轨道，需在Q处向前喷气制动减速，故A错误；

B．在Ⅱ轨道上稳定运行时，Q点离月球较近，则受到月球的引力比在P点时的大，所以经过P点的加速度小于经过Q点的加速度，故B错误；

C．由轨道Ⅲ到轨道Ⅳ，要在Q点制动减速，则在Ⅲ轨道上的机械能比Ⅳ轨道上大，故C错误；

D．在月球表面时，有

在Ⅳ轨道上绕月运行时，有

解得速度大小为

故D正确。

由于本题选择错误的，故选ABC。

8. 如图所示，两个圆弧轨道固定在水平地面上，半径均为R，a轨道由金属凹槽制成，b轨道由金属圆管制成（圆管内径远小于R），均可视为光滑轨道。在两轨道右端的正上方分别将金属小球A和B（直径略小于圆管内径）由静止释放，小球距离地面的高度分别用hA和hB表示，下列说法中正确的是（　　）

A. 若hA=hB≥R，两小球都能沿轨道运动到最高点

B. 若hA=hB=R，两小球在轨道上升的最大高度均为R

C. 适当调整hA和hB，均可使两小球从轨道最高点飞出后，恰好落在轨道右端口处

D. 若使小球沿轨道运动并且从最高点飞出，hA的最小值为R，B小球在hB>2R的任何高度释放均可

【答案】AD

【解析】

【详解】AD．若小球A恰好能到a轨道的最高点，在最高点有

mg=m

得

vA=

根据机械能守恒定律得

mg（hA-2R）=

得

hA=R

若小球B恰好能到b轨道的最高点，在最高点的速度vB=0，根据机械能守恒定律得

hB=2R

所以hA=hB≥R时，两球都能到达轨道的最高点，故AD正确；

B．若hB=R，则小球B在轨道b上升的最大高度等于R；若hA=R，则小球A在轨道左上方某位置脱离轨道，脱离时有一定的速度，由机械能守恒定律可知，A在轨道a上升的最大高度小于R，故B错误；

C．小球A从轨道a最高点飞出后做平抛运动，下落R高度时，水平位移的最小值为

xA=vA=·=R>R

所以小球A从轨道a最高点飞出后会落在轨道右端口外侧，而适当调整hB，B可以落在轨道右端口处，故C错误；

故选AD。

9. 如图甲所示，真空中水平放置两块长度为2d的平行金属板P、Q，两板间距为d，两板间加上如图乙所示最大值为U0的周期性变化的电压，在两板左侧紧靠P板处有一粒子源A，自t0时刻开始连续释放初速度大小为v0，方向平行于金属板的相同带电粒子，t0时刻释放的粒子恰好从Q板右侧边缘离开电场，已知电场变化周期，粒子质量为m，不计粒子重力及相互间的作用力，则（　　）

A. 在t=0时刻进入的粒子离开电场时速度大小仍为

B. 粒子的电荷量为

C. 在时刻进入的粒子刚好从两板中央离开电场

D. 在时刻进入的粒子离开电场时在竖直方向的位移大小为

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．粒子进入电场后，水平方向做匀速直线运动，则t=0时刻进入电场的粒子在电场中运动的时间

竖直方向上的位移恰好为d，则时间内的位移为，粒子在竖直方向先做加速运动后做减速运动，经过一个周期，粒子的竖直速度为零，故粒子离开电场时的速度大小等于水平速度v0，故A正确；

B．由上述分析知

解得

故B正确；

C．时刻进入的粒子，在竖直方向先向下加速运动，然后向下减速运动，再向上加速运动，向上减速运动，由对称性可知，此时竖直方向的位移为零，故粒子从P板右侧边缘离开电场，故C错误；

D．粒子在静电力作用下的加速度大小

时刻进入电场的粒子，离开电场时在竖直方向的位移大小为

故D正确。

故选ABD。

10. 甲、乙两列机械波在同一种介质中沿x轴相向传播，甲波源位于O点，乙波源位于x=8m处，两波源均沿y轴方向振动。在t=0时刻甲形成的波形如图（a）所示，此时乙波源开始振动，其振动图像如图（b）所示，已知甲波的传播速度v甲=2.0m/s，质点P的平衡位置处于x=5m处，下列说法中正确的是（　　）

A. 乙波的波长为2m

B. 若两波源一直振动，则质点P为振动的加强点，其振幅为7cm

C. 在t=1.5s时，质点P从平衡位置开始沿y轴负方向振动

D. 若两波源一直振动，则在t=4.5s时，质点P处于平衡位置且向y轴正方向振动

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．由图（b）可知，乙的周期为1s，所以

解得

故A正确；

B．在同一介质中，甲乙传播速度相同，由图（a）知甲的波长为2m，所以甲的周期为

甲乙周期相同，对于甲波，需要2s到达P点，则t=2s时，P点处于平衡位置且向y轴负方向振动，对于乙波，需要1.5s到达P点，由图（b）可知，乙波的起振方向为向y轴正方向振动，则t=2s时，乙波在P点已经振动了半个周期处于平衡位置且正向y轴负方向振动，故P点为振动加强点，因此振幅为两波振幅的和，等于7cm，故B正确；

C．根据上述分析，在t=1.5s时，乙波先到达P点，乙波的起振方向为向y轴正方向振动，质点P开始向y轴正方向振动，故C错误；

D．若两波源一直振动，则在t=4.5s时，甲波在P点振动了2.5s，即两个半周期回到平衡位置正向y轴正方向运动，而乙波在P点振动了3s，即3个周期正处于平衡位置向y轴正方向运动，故P质点处于平衡位置且向y轴正方向振动，故D正确。

故选ABD。

二、实验题（本题共11、12两道小题，其中11题6分，12题8分，每空2分）

11. 如图甲为“用研究加速度和力的关系”的实验装置。

（1）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出关系图线（如图乙），此图线的段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是_______。

（2）若在原装置中的处加装一力传感器，重复上述实验，得到的图线与图乙中的图线相比会有什么不同？_________。

（3）在（2）中，若小车的质量为，不断增加钩码的数量，则力传感器示数的极限值为________。

【答案】    ①. 钩码质量过大    ②. 图线为直线，没有弯曲部分    ③. ##

【解析】

【详解】（1）[1]以小车与钩码组成的系统为研究对象，系统所受的合外力等于钩码的重力，由牛顿第二定律得

小车的加速度

小车受到的拉力

当

时，可以认为小车受到的合力等于钩码的重力，如果钩码的质量太大，则小车受到的合力小于钩码的重力，实验误差较大，a－F图线偏离直线。

（2）[2]若在原装置中的处加装一力传感器，小车受到的拉力由力传感器准确测出，则重复上述实验，得到的图线与图乙中的图线相比，图线为直线，没有弯曲部分。

（3）[3]若小车的质量为，设钩码质量为，绳子拉力为，分析钩码

分析小车

联立解得

不断增加钩码的数量，不断增大趋向极限时，

则力传感器示数的极限值为

12. 为测量一大捆铜导线的长度，实验小组设计方案如下：

（1）割去该铜导线的外皮，用螺旋测微器测定裸露铜丝的直径，如图（甲）所示，直径d=______mm。

（2）设计如图乙的电路图测定铜丝电阻Rx。闭合开关S1，把单刀双掷开关S2拨向________（选填“1”、“2”），调节电阻箱R1，记下电流表读数为I0；把开关S2拨向另一位置，调节电阻箱R2的阻值，使电流表的示数也为I0.则电阻Rx 的阻值为___________的示数。（选填“R1”、“R2”）

（3）根据以上测得的数据和铜的电阻率，得出铜导线长度L=________（用Rx，d，表示）。

【答案】    ①. 0.398；    ②. 1    ③. R2    ④.

【解析】

【详解】（1）[1]螺旋测微器固定刻度的读数为0，可动刻度的最小分度为0.01mm，读数为，该裸露铜丝的直径为

（2）[2][3]实验中将待测电阻和电阻箱R1串联、再保持电阻箱R1不变和电阻箱R2串联，保持电路中的电流不变，则待测电阻阻值和电阻箱R2阻值相等，所以实验过程先闭合开关S1，把单刀双掷开关S2 拨向“1”，再把开关S2 拨向另一位置“2”，.则电阻Rx 的阻值为R2

（3）[4]根据电阻定律有

根据几何知识有

解得

三、解答题（本题共13、14、15三个小题，共计42分，其中13题12分，14题14分，15题16分）

13. 如图所示，跳台滑雪是一项勇敢者的运动，它需要利用山势特点建造一个特殊跳台。一运动员穿着专用滑雪板，不带雪杖，在滑雪道上获得较高速度后从C点沿水平方向飞出，在空中飞行一段距离后在山坡上D点着陆。已知C、D间的距离S＝40m，运动员的质量m＝50kg。运动员可视为质点，山坡可看成倾角为30°的斜面，不计空气阻力。取重力加速度，求：

（1）运动员从C点运动到D点所用时间；

（2）运动员落到D点时的速度大小；

（3）运动员飞行过程中，何时离斜面最远？最远有多远？

【答案】（1）；（2）；（3），

【解析】

【详解】（1）设运动员从C点运动到D点所用的时间为，竖直方向做自由落体运动

解得

（2）运动员从C点运动到D点，水平方向做匀速直线运动，设C点的速度为

解得

运动员落到D点时的竖直方向的速度大小

运动员落到D点时的速度大小

（3）速度与斜面平行时离坡面距离最大时速度方向与斜面平行有

解得

垂直于斜面方向运动员做匀减速直线运动，该方向的初速度为

该方向的加速度大小为

离坡面距离最大时，垂直于斜面方向速度减为零，离斜面最远距离

14. 如图所示，竖直平面内有一水平向右的匀强电场，电场强度大小为，其中有一个半径为的竖直光滑圆环，A点所在的半径与竖直直径成37°角。现给质量为、电荷量为的带正电小球可在圆环内滚动（小球可视为质点），如果给小球一个初速度，让小球恰能在圆环内做完整的圆周运动，不考虑小球运动过程中电荷量的变化。（取）求∶

（1）求小球受到的合力大小以及方向；

（2）小球在A点时速度大小；

（3）小球做圆周运动过程中对环的压力最大值。

【答案】（1）10N，与水平方向的夹角为53°；（2）5m/s；（3）60N

【解析】

【详解】（1）根据题意可知小球所受的电场为

方向水平向右；因为重力与电场力均为恒力，所以二者的合力大小为

令合力的方向与水平方向的夹角为，则有

解得

（2）让小球恰能在圆环内做完整圆周运动，则其等效最高点为A点，根据牛顿第二定律，有

解得

（3）小球从等效最高点至等效最低点过程中，由动能定理得

解得

由牛顿第二定律得

代入数据解得

15. 如图所示，质量的木板A和质量的光滑圆弧槽B静置在光滑水平面上，A和B接触但不粘连，B左端与A上表面相切。质量的小滑块C以一水平向右的初速度从木板A的左端滑上木板，当C离开A时，C的速度大小，C滑上圆弧槽B后，恰好能到达B的最高点，此时B的速度大小。已知A、C间的动摩擦因数，重力加速度取。

（1）当C刚滑上A时，求A的加速度大小；

（2）当C离开A时，求B的速度大小；

（3）求A的长度。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）以A和B为整体，根据牛顿第二定律可得

解得C刚滑上A时，A的加速度大小为

（2）C刚离开A时，A、B速度相等，为；C到达B的最高点时，B、C的共同速度，为；对B、C组成的系统，根据水平方向动量守恒可得

解得C离开A时，B的速度大小为

（3）从C刚滑上A到滑离A，根据系统动量守恒定律可得

解得

根据能量守恒定律可得

解得A的长度为