2022-2023学年河北省邯郸市高二（下）期末物理试卷（含解析）

这是一份2022-2023学年河北省邯郸市高二（下）期末物理试卷（含解析），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。
2022-2023学年河北省邯郸市高二（下）期末物理试卷一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）1.  年月日时，中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置创造新的世界纪录，成功实现稳态高约束模式等离子体运行秒。下列关于核聚变的说法正确的是(    )A. 核电站采用核聚变技术发电
B. 任何两个原子核都可以发生聚变
C. 两个轻核结合成质量较大的原子核，核子的比结合能变大
D. 两个轻核结合成质量较大的原子核，生成核的质量大于两轻核的质量之和2.  ，，，四个物体做直线运动时的位移、速度、加速度与所受合力随时间变化的图像如图所示，则做匀加速直线运动的物体是(    )A.  B.
C.  D. 3.  如图所示，用、两根轻绳将花盆悬于两墙壁之间，开始时绳水平。现保持点位置不变，改变绳长使绳右端由点缓慢上移至点，此时与之间的夹角。设此过程中、绳的拉力分别为、，下列说法正确的是(    )

 A. 一直减小 B. 先减小后增大 C. 一直增大 D. 先减小后增大4.  固定在水平地面上的斜面上方的弧形轨道末端水平，小球从弧形轨道上某处滑下水平飞出后，恰好落在点。已知，，取重力加速度大小，则小球做平抛运动的初速度大小为(    )

 A.  B.  C.  D. 5.  近期，多个国家和组织相继发布了一系列探月规划，其中不乏新颖的亮点，比如建设月球通信导航星座，利用低轨探测器、跳跃探测器等手段寻找水冰资源。人造航天器在月球表面绕月球做匀速圆周运动时，航天器与月球中心连线在单位时间内扫过的面积为，已知月球的半径为，则航天器的(    )A. 速度大小为 B. 角速度大小为 C. 环绕周期为 D. 加速度大小为6.  某同学用如图所示的电路探究远距离输电的能量损耗，、为两个完全相同的理想变压器升压、降压，将总电阻为的长导线卷成相同的两卷、来模拟输电线路，忽略导线卷的自感作用，当变压器原线圈的输入电压为时，铭牌为“、”的灯泡恰好正常发光，下列说法正确的是(    )

 A. 变压器原线圈中的电流为 B. 导线卷产生的热功率为
C. 远距离输电的效率为 D. 变压器原线圈的输入电压为7.  如图所示，真空中有、两点，纸面内到、两点的距离之比等于的点的集合为图中圆心为、半径为的圆，、、为圆上的三点，，、两点为圆与直线的交点，显然，。在、两点分别固定两点电荷、，点电荷所带电荷量为，点的电场方向恰好指向圆心。已知真空中带电荷量为的点电荷，在空间产生的电场中某点的电势，式中为该点到点电荷的距离，为静电力常量，下列说法正确的是(    )

 A. 点的电场强度大小为
B. 点的电场强度大小为
C. 、两点之间点的电场强度最小
D. 球心为、半径为的球面上任意一点的电场方向均指向球心二、多选题（本大题共3小题，共12.0分）8.  半径为的半圆柱玻璃砖的截面如图所示，点为圆心，与直径垂直，一束与成角的光线在点反射、折射后，在紧靠玻璃砖且与垂直的光屏上形成两个光斑、。已知反射光线与折射光线垂直，，下列说法正确的是(    )

 A. 此玻璃砖的折射率为 B. 此玻璃砖的折射率为
C. 两光斑间的距离为 D. 两光斑间的距离为9.  两个沿轴做简谐运动的质点产生的简谐波在时刻的图像如图所示，此刻平衡位置在和处的、两质点刚开始振动。已知两波源分别位于横轴上和处，它们的周期均为、振幅均为，质点的平衡位置在处，下列说法正确的是(    )
 A. 质点、同时运动到点
B. 两波源的起振方向均沿轴负方向
C. 时间内质点通过的路程为
D. 时刻，质点偏离平衡位置的位移为10.  如图所示，用同种材料制成的质量相等、粗细均匀的闭合金属圆环，它们围成的面积之比为，把它们垂直放在磁感应强度随时间均匀变化的磁场中，下列说法正确的是(    )

 A. 穿过两环的磁通量之比为 B. 两环内的感应电动势之比为
C. 两环内的感应电流之比为 D. 相同时间内通过两环某截面的电荷量相等三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）11.  某同学做“探究匀变速直线运动的规律”的实验装置如图甲所示。  本实验中打点计时器的电源配置应选用_________；A.  ．  ．  在该实验中，下列说法正确的是_________；A.应先接通电源，再释放小车B.滑轮与小车之间的细线一定要保持水平C.牵引小车的钩码质量应远小于小车的质量实验得到如图乙所示的一条纸带，相邻两个计数点间的距离已在图中标出。已知交流电源的频率为，每两个相邻计数点间还有两个点没有画出，则小车运动的加速度大小为_________计算结果保留三位有效数字。
 12.  为了测量某水果电池的电动势和内阻，某同学用如下实验器材设计了如图甲所示的电路。  A.待测电池；B.微安表，内阻为；C.电阻箱。根据图甲中的电路图，用笔画线代替导线，完成图乙中的实物连线________；闭合开关，当电阻箱的阻值为时，记录微安表的示数；改变电阻箱的阻值，重复中步骤，得到多组、；以为纵坐标、为横坐标，描点得到直线的斜率为，纵截距为，则该水果电池的电动势_________，内阻_________。 四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）13.  一横截面积为的圆柱形汽缸水平固定，开口向右，底部导热，其他部分绝热。汽缸内的两绝热隔板、将汽缸分成、两室，隔板可在汽缸内无摩擦地移动。的右侧与水平弹簧相连，初始时弹簧处于原长，两室内均封闭有体积为、温度为的理想气体，现用电热丝对室缓慢加热一段时间达到稳定状态时，、隔板移动的距离均为，已知气压强为，环境的热力学温度恒为，求：弹簧的劲度系数；加热后室中气体的热力学温度。
 14.  如图所示，半径的光滑半圆轨道竖直固定，直径沿竖直方向，足够长的光滑水平平台上有一质量，长度的平板小车，其左端恰好与半圆轨道的点对齐。一可视为质点、质量的小物块从点以一定的速度进入半圆轨道，恰好从点离开并滑上小车，最后恰好停在小车的右端，取重力加速度大小。求：物块进入半圆轨道时的速度大小；物块与小车间的动摩擦因数。
 15.  如图所示，在第一、二象限内存在竖直向下的匀强电场，电场强度大小为；在第三、四象限内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。轴上的点处有一粒子源，粒子源可以沿水平方向连续不断地以不同的速度向第一象限射出质量为、电荷量为的带正电粒子，不计粒子间的相互作用及粒子受到的重力。

求射出的带电粒子在电场中做类平抛运动的时间；
求带电粒子第一次穿过轴与第二次穿过轴的位置之间的距离；
若粒子源时刻射出的带电粒子的速度为，之后射出的粒子速度逐渐变大，记时刻射出的带电粒子的初速度大小为，只要粒子射出时的初速度控制得好，那么可以发现从时刻开始的某段时间内射出的所有带电粒子第一次离开磁场时能在轴上排成一行，求粒子的初速度与时间的关系。
答案和解析 1.【答案】 【解析】【分析】核电站采用的是重核裂变反应发电。不是任意的原子核就能发生核聚变。两个轻核结合成质量较大的核的过程中要释放能量，核子的平均质量减小，所以核子的比结合能增加。
本题考查核聚变及裂变过程的常规题目，简单。【解答】A.核电站采用核裂变技术发电，故 A错误
B.自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素-- 氘核与氚核的聚变，不是任意的原子核就能发生核聚变，故 B错误
C.两个轻核结合成质量较大的核的过程中要释放能量，核子的平均质量减小，所以核子的比结合能增加，故 C正确
D.两个轻核结合成质量较大的原子核，释放能量，生成核的质量小于两轻核的质量之和，故 D错误。
故选C。  2.【答案】 【解析】A.由于图像是位移时间图像，其斜率代表速度，斜率不变，则物体做匀速直线运动，故A错误；B.由于图像是速度时间图像，其斜率代表加速度，则物体做匀加速直线运动，故B正确；C.由于图像是加速度时间图像，由图像可知，加速度不为零且保持逐渐增大，则物体做变加速直线运动，故C错误；D.由于图像是合外力时间图像，由图像可知，合外力增大，再由牛顿第二定律可知，物体的加速度增大，且方向不变，故物体做加速度增大的直线运动，故D错误。故选B。
 3.【答案】 【解析】【分析】
本题考查了平衡条件的应用；本题运用图解法研究动态平衡问题，也可以根据几何知识得到两绳垂直时，轻绳的拉力最小来判断。
对点进行受力分析，受重力和两绳拉力，物体处于平衡状态，两绳拉力的合力与重力等大反向，作平行四边形，转动绳上力的方向，看图可得出答案。
【解答】
根据题意，以花盆为研究对象，花盆受重力、绳的拉力和绳的拉力；
根据平衡条件可知，两根绳子的拉力的合力与重力大小相等、方向相反，作出轻绳在不同位置时力的合成图，如图所示：
；
由图可看出，绳右端由点缓慢上移至点，使得与之间的夹角等于的过程中，、均一直减小，先减小后增大；
故A正确，BCD错误。  4.【答案】 【解析】【分析】根据平抛运动的规律分析即可。
本题考查平抛运动基本规律的应用，基础题目。【解答】根据几何关系得出，水平位移为
根据
联立得出
小球平抛运动的初速度大小为，故B正确，ACD错误；
故选B。  5.【答案】 【解析】人造航天器在月球表面绕月球做匀速圆周运动时，航天器与月球中心连线在单位时间内扫过的面积为  ，则有解得航天器的环绕周期为航天器的角速度大小为航天器的速度大小为航天器的加速度大小为故选C。
 6.【答案】 【解析】【分析】根据理想变压器的基本比例关系及远距离输电过程的电压、电流关系分析即可。
本题是理想变压器和远距离输电的常规题目，简单。【解答】A.设升压变压器原线圈的输入电压为，输出电压为，原线圈中的电流为，输电回路中电流为，输电线总电阻为，降压变压器输入电压为，输出电压为，用
电回路中的电流为，则


所以

故A错误
D.根据电压与匝数的关系可得



联立解得
，，
故D正确
B.导线卷产生的热功率为

故B错误
C.远距离输电的效率为

故C错误。
故选D。  7.【答案】 【解析】【分析】
本题考查了点电荷的场强，场强的叠加以及等势面的相关知识，需要认真仔细分析。
根据点电荷产生的场强方向，结合题意作出场强、的合场强，根据点电荷的场强公式及相似三角形对应边成比例的关系求点的合场强；
根据点电荷的场强公式及场强的叠加求点的场强；
、之间电场强度最小的点在等势面凸起的一侧，再根据等势面的形状进行分析，、之间电场强度最小的点在点左侧；
由于空间中到两点电荷距离之比等于的集合为球面，因此两点电荷在此球面上任意一点对应的电势互为相反数，据此分析作答。
【解答】
A.设点的电场强度大小为，两点电荷在点产生的电场强度大小分别为、，如图所示
，
根据三角形相似有，，
，，解得、，故A错误；
B.点的电场强度大小，故B错误；
C.、之间电场强度最小的点在等势面凸起的一侧，根据点的等势面形状知，、之间电场强度最小的点在点左侧，故C错误；
D.空间中到两点电荷的距离之比等于的点的集合为球面，所以两点电荷在此球面上任意一点对应的电势互为相反数，此球面上的任意一点的电势均为零，此球面为等势面，故球心为、半径为的球面上任意一点的电场方向均指向球心，故D正确。  8.【答案】 【解析】【分析】根据光路图结合折射定律求解折射率，根据几何关系得出两光斑之间的距离。
本题考查折射定律，基础题目。【解答】设折射角为，根据几何关系有
根据折射定律得出
联立解得，故A正确，B错误；
在和中，有    
解得，故C正确，D错误；
故选AC。  9.【答案】 【解析】【分析】本题考查了波长、频率和波速的关系，横波的图像；本题要掌握波的独立传播原理：两列波相遇后保持原来的性质不变．理解波的叠加遵守矢量合成法则，例如当该波的波峰与波峰相遇时，此处相对平衡位置的位移为振幅的二倍；当波峰与波谷相遇时此处的位移为零。
机械振动的质点不会随波迁移；
根据“上下坡”法分析两波源的起振方向；
由波速公式算出波的传播速度，求出波传播到点需要的时间；
根据所给的时间与周期的关系，分析质点的位置，确定其位移。【解答】解：质点不会随波迁移，故A错误；
B.根据“上下坡”法可知，质点、的起振方向均沿轴负方向，所以两波源的起振方向均沿轴负方向，故B正确；
C.点到两波源的波程差为零，所以处于振动加强点，其振幅为；
两列波传播的速度均为；
波传播到点需要的时间为；
所以在内，点振动的时间为，即两个周期加四分之一周期，所以质点通过的路程为，故C错误；
D.时刻，质点处于波谷，所以其偏离平衡位置的位移为，故D正确。  10.【答案】 【解析】【分析】根据磁通量的概念得出磁通量之比，根据法拉第电磁感应定律得出电动势之比，根据电阻定律得出两环半径之比。根据闭合电路欧姆定律得出电流之比，根据电流的定义式得出电荷量之比。
本题考查法拉第电磁感应定律及电路问题，常规题目。【解答】
A.根据磁通量的表达式
得出穿过两环的磁通量之比为，故A正确；
B.根据法拉第电磁感应定律可得
可知，两环内电动势之比为，故B错误；
C.根据，可知两环的半径之比为
设材料的密度为，横截面积为，材料质量为
由于两环质量相等，则两环的横截面积之比为
根据电阻定律可得
可知两环的电阻之比为
根据
可知两环内电流之比为
故C错误；
D.根据
可知相同时间内通过两环某横截面的电荷量之比为，故D正确；
故选AD。
   11.【答案】             【解析】本实验中打点计时器为电磁打点计时器，应选用低压交流电源。故选B。应先接通电源，待打点稳定时再释放小车，故A正确；B.滑轮与小车之间的细线与长木板需要保持平行，但不一定要保持水平，故B错误；C.本实验是探究匀变速直线运动的规律，只需要保证小车受到的合力一定，不需要牵引小车的钩码质量远小于小车的质量，故C错误。故选A。每两个相邻计数点间还有两个点没有画出，则相邻计数点的时间间隔为根据逐差法可得小车运动的加速度大小为
 12.【答案】                【解析】根据图甲中的电路图，实物连线如图所示  根据闭合电路欧姆定律可得可得可知  图像的斜率为解得电动势为 图像的纵轴截距为解得内阻为
 13.【答案】  ；  【解析】、两空气体的压强始终相等，室气体发生等温变化，设最终两室气体的压强为，则对室对室解得设加热后空气体的体积为，则有由理想气体方程解得
 14.【答案】  ；  【解析】设物块离开半圆轨道时的速度大小为  ，根据牛顿运动定律及动能定理有解得设平板小车的最大速度为，根据动量守恒定律有解得
 15.【答案】解：带电粒子在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，则有
由牛顿第二定律有
联立解得；
设粒子从粒子源射出时的初速度大小为，粒子第一次到达轴时的速度大小为，与水平方向的夹角为，在竖直方向上的分速度大小为，设粒子在磁场中做圆周运动的半径为，则有


粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得
其中
根据几何知识可得
联立解得；
时刻射入的粒子初速度为零，该粒子从点第一次进入磁场，进入磁场时的速度大小就是，此时粒子在磁场中运动的时间，由于所有的粒子在电场中运动的时间相同，故造成粒子运动时间不同的原因是粒子在磁场中运动的时间不同。时刻从粒子源射出的粒子的初速度为，设该粒子第一次进入磁场时速度大小为，与水平方向的夹角为，该粒子在磁场中运动的轨道半径为，粒子在磁场中运动的时间为，则有，，
根据题意，所有粒子第一次离开磁场的时刻相同，则有，，
解得。
答：射出的带电粒子在电场中做类平抛运动的时间为；
带电粒子第一次穿过轴与第二次穿过轴的位置之间的距离为；
粒子的初速度与时间的关系为。 【解析】带电粒子在第一象限内做类平抛运动，在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律求出加速度，由位移时间公式求运动时间；
根据运动学公式求出带电粒子进入磁场时的竖直分速度。粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律求出粒子的轨迹半径，画出粒子的运动轨迹，由几何知识求粒子第一次穿过轴与第二次穿过轴的位置之间的距离；
所有的粒子在电场中运动的时间相同，造成粒子运动时同不同的原因是粒子在磁场中运动的时间不同。根据洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律和圆周运动的规律求出粒子在磁场中运动周期，从而求得粒子在磁场中运动的时间，从而得到粒子的初速度与时间的关系。
本题是带电粒子在组合场中运动的类型，运用运动的分解法研究粒子在电场中的运动过程，通过画出轨迹研究粒子在磁场中运动的过程，根据牛顿第二定律和几何知识结合进行解决。