四川省泸州市泸县第四中学2022-2023学年高二物理下学期期末试题（Word版附解析）

泸县四中2023年春期高二期末考试

物理试题

第I卷选择题

一、选择题：本题共9小题，每小题6分，共54分。在每小题给出的四个选项中，第1~6题只有一项符合题目要求，第7~9题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

1. 如图是氢原子能级图，现有一群处在激发态 n=5 能级的氢原子向低能级跃迁，a是从 n=4 能级跃迁到 n=2能级产生的光，b是从n=5能级跃迁到n=3能级产生的光。则（　　）

A. 在相同的双缝干涉实验装置中，a 光产生的干涉条纹比b光更宽

B. 在同样的玻璃中，a光的传播速度大于b光的传播速度

C. 用a光和b光分别照射逸出功为1.36eV的某金属时，都能发生光电效应

D. 该群氢原子最多能辐射出10种不同频率的光

【答案】D

【解析】

【详解】A．a光能量

b光的能量

根据，可知能量值较大的a光的波长小，由干涉条纹的公式可知，a光产生的干涉条纹比b光更窄，故A错误；

B．由，结合a的能量值大，可知a光子的频率大，则a对玻璃的折射率大于b对玻璃的折射率，由，可知在同样的玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，故B错误；

C．根据入射光能量和逸出功关系可知：a光的能量大于金属逸出功能使金属发生光电效应，b光的能量小于金属逸出功不能使金属发生光电效应，故C错误；

D．根据

可知该群氢原子最多能辐射出10种不同频率的光，故D正确。

故选D。

2. 下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是(   )

A. 单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源

B. 双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源

C. 光屏上距两缝的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹

D. 在光屏上能看到光的干涉图样,但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生

【答案】B

【解析】

【详解】A、B、单缝的作用是获得线光源，而不是获得频率保持不变的相干光源，双缝的作用是为了获得频率相同的两个光源，故A错误，B正确；

C、光屏上距两缝的路程差等于半波长的奇数倍处出现暗条纹，光屏上距两缝的路程差等于半波长的偶数倍处出现明条纹，故C错误；

D、两列光波只要相遇就会叠加，满足相干条件就能发生干涉，所以在双缝与光屏之间的空间也会发生光的干涉，用光屏接收只是为了肉眼观察的方便；故D错误.

故选B.

3. 某LC振荡电路在正常工作，某一时刻回路中的电流沿顺时针方向，且此时上极板带正电如图所示。假设此时电流的大小为i，两板间的电势差用U表示，电容器所带的电荷量用q表示，线圈中的磁场能用表示，线圈周围的磁感应强度用B表示。则此时（　　）

A. i和都在逐渐增大 B. U正在增大

C. q正在减小 D. B正在增强

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．题图中标明电流方向为顺时针方向，且电容器上极板带正电，说明电容器正处于充电状态。电容器充电过程中，回路中电流减小，磁场能减少，故A错误；

C．磁场能减少，电场能增多，电容器带电量正在增大，故C错误；

B．电容器带电量正在增大，由

知，电压正在增大，B正确；

D．线圈中电流产生的磁场的磁感应强度正在减弱，D错误。

故选B。

4. 一带电粒子沿着右图中曲线JK穿过一匀强电场，a、b、c、d为该电场的等势面，其中φa<φb<φc<φd，若不计粒子受的重力，可以确定(　　)

A. 该粒子带正电

B. 从J到K粒子的电势能减少

C. 粒子从J到K运动过程中的动能减小．

D. 粒子从J到K运动过程中作变加速运动．

【答案】B

【解析】

【详解】A项：由运动轨迹可知电场力方向向右，由电势的高低可知电场线方向向左，则电性为负，故A错误；

B、C项：由J到K电场力做正功，则动能增加，电势能减小，总能量不变，故B正确，C错误；

D项：由于粒子在匀强电场中运动，粒子只受电场力，所以粒子所受合力恒定，故粒子作匀变速运动，故D错误．

点晴：本题通过带电粒子在电场中的运动考查了电势、电势能、电场力等问题，解决这类问题的突破口是：做曲线运动的物体所受合外力指向其轨迹内侧．

5. 如图所示，一竖直的轻弹簧下端固定在地面上，上端与质量为m的小物块B相连，在弹簧处于原长处静止释放B的瞬间，质量也为m的小物体A从B的正上方某处自由下落，已知重力加速度为g，当A下落高度h时B的速度第一次达到，此时两物块相碰，碰撞时间极短且碰后两物块粘在一起运动。不考虑空气阻力影响，下列说法正确的是（　　）

A. 碰后两物块运动最大速度为

B. 碰后两物块运动的最大加速度大小等于g

C. 两物块碰撞过程中损失的机械能为mgh

D. 两物块碰撞过程中B对A的冲量大小为

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．碰前物块A的速度为，设碰后两物块的初速度为v，碰撞时间极短，碰撞过程遵循动量守恒定律：

可得，碰后两物体还向下加速运动一段距离，最大速度，选项A错误；

B．碰后两物体在竖直方向做简谐运动，在最高点与最低点处加速度最大，方向相反，两物体在最高点时弹簧不一定处于原长状态，两物体最大加速度大小不一定等于g，选项B错误；

C．设两物块在碰撞过程中损失的机械能为△E，由能量守恒定律有

解得

选项C正确；

D．两物块碰撞过程中B对A的冲量大小为

选项D错误。

故选C。

6. 如图所示，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的虚线轴以角速度ω匀速转动，线圈的电阻为r，理想变压器的副线圈并联两个阻值恒定且也为r的一模一样的灯泡A、B，原、副线圈匝数的比值为k，电路中电表均为理想电表，现灯泡B发生断路，下列说法正确的是（　　）

A. 电压表示数变小

B. 发电机的热损耗功率增大

C. 灯泡A亮度变亮

D. 单位时间外界向发电机做的功变大

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．对理想变压器有

线圈匀速转动，则发电机产生的电动势的有效值不变，设为E，灯泡B断路前，对发电机有

E=U原＋I原r

对副线圈有

整理得

灯泡B断路后，同理有

可知灯泡B断路后，原线圈两端电压升高，A错误；

BD．由以上分析可知，通过原线圈的电流减小，发电机的热损耗功率减小，单位时间外界向发电机做的功变小，BD错误；

C．副线圈两端电压升高，灯泡A两端电压升高，通过的电流增大，灯泡A变亮，C正确；

故选C。

7. 如图所示，由两块相互靠近的平行金属板组成的平行板电容器的极板N与静电计相接，极板M接地．现给电容器充电，静电计指针张开一定角度．保持电容器所带电量不变的情况下，下面哪些操作将使静电计指针张角变小

A. 将M板向下平移

B. 将M板沿水平向左方向远离N板

C. 将M板沿水平向右方向靠近N板

D. 在M、N板之间插入云母板

【答案】CD

【解析】

【详解】A．将M板向下平移，正对面积减小，根据 ，电容减小，根据，Q不变，则电势差增大，张角变大，故A错误；

B．将M板沿水平向左方向远离N板，d变大，根据，电容减小，根据，Q不变，则电势差增大，张角变大，故B错误；

C．将M板沿水平向右方向靠近N板，d减小，根据，电容增大，根据，Q不变，则电势差减小，张角变小，故C正确；

D．在M、N之间插入云母板（介电常数ε＞1），根据，电容增大，根据 ，Q不变，则电势差减小，张角变小，故D正确；

8. 质量为M的带有光滑圆弧轨道的小车静止置于光滑水平面上，如图所示，一质量也为M的小球以速度v0水平冲上小车，到达某一高度后，小球又返回小车的左端，重力加速度为g，则（  ）

A. 小球以后将向左做平抛运动

B. 小球将做自由落体运动

C. 此过程小球对小车做的功为Mv02

D. 小球在圆弧轨道上上升的最大高度为

【答案】BC

【解析】

【详解】AB．从小球冲上小车到小球离开小车的过程，系统在水平方向上动量守恒且无摩擦力做功，所以系统机械能守恒，设小球离开小车时候的小球速度为v1,小车速度为v2，根据动量守恒有

Mv0=Mv1+Mv2

根据机械能守恒

联立解得

v1=0

v2=v0

即作用后两者交换速度，小球速度变为零，开始做自由落体运动，A错误，B正确；

C．根据动能定理小球对小车所作的功

C正确；

D．小球上升到最高点时,与小车相对静止，有相同的速度v，根据动量守恒定律

Mv0=2Mv

根据机械能守恒定律

Mv02=2×（Mv2）+Mgh

联立解得

h＝

D错误。

故选BC。

9. 半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面上，一长为r，质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨的中心O，装置的俯视图如图所示，整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下，在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻（图中未画出）。直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触。设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒和导轨的电阻均可忽略，重力加速度大小为g。（　　）

A. 流过R的电流方向由C到D

B. 流过R的电流大小为

C. 流过R的电流大小为

D. 水平外力的功率为

【答案】AB

【解析】

【详解】A．磁感应强度竖直向下，导体棒逆时针转动，由右手定则可知，感应电流由C流向D，故A正确；

BC．AB中感应电动势的大小

感应电流大小为

故B正确，C错误；

D．设导体棒克服摩擦力做功的功率为P，在竖直方向有

由于质量分布均与，内、外圆导轨对导体棒的正压力相等，故两导轨对导体棒的摩擦力均为

则有

电功率

由能量守恒定律得

解得

故D错误。

故选AB。

第II卷（非选择题56分）

二、实验题

10. 某同学用电流传感器研究电容器的放电过程。如图甲为该实验电路图，电源电压恒为6V。该同学先将开关接1对电容器充电至完全充满，再将开关接2，进行放电。利用传感器记录放电过程的图像如图乙所示。

（1）已知图线与坐标轴围成面积对应的格数约为42格，由此可算出电容器的电容为___________F。（结果保留2位有效数字）

（2）若将电阻R换成阻值较大的电阻，其它条件不变，则整个放电过程释放的电荷量将___________。（填“增加”、“不变”或“减少”）

【答案】    ①.     ②. 不变

【解析】

【详解】（1）[1]每隔表示的电荷量为

因此充电后电容器带电量

根据电容器的定义式

可知电容器的电容

（2）[2]最终电容器的带电量通过电阻R全部放掉，电阻值增大，导致放电时间增长，但整个放电过程中释放的电荷量保持不变。

11. 小明利用如图1所示的实验装置验证动量定理。将遮光条安装在滑块上，用天平测出遮光条和滑块的总质量，槽码和挂钩的总质量。实验时，将滑块系在绕过定滑轮悬挂有槽码的细线上。滑块由静止释放，数字计时器记录下遮光条通过光电门1和2的遮光时间和，以及这两次开始遮光的时间间隔，用游标卡尺测出遮光条宽度，计算出滑块经过两光电门速度的变化量。

（1）游标卡尺测量遮光条宽度如图2所示，其宽度______；

（2）打开气泵，带气流稳定后，观察到______，说明气垫导轨水平。

（3）多次改变光电门2的位置进行测量，得到和的数据如下表请根据表中数据，在方格纸上作出图线。

（4）查得当地的重力加速度，根据动量定理，图线斜率的理论值为______；

（5）实验结果发现，图线斜率的实验值总小于理论值，产生这一误差的两个可能原因（        ）

A．选用的槽码质量偏小

B．细线与气垫导轨不完全平行

C．每次释放滑块的位置不同

D．实验中的测量值偏大

【答案】    ①. 10.20    ②. 滑块不受拉力作用下能够在短时间内保持静止    ③. 1.96    ④. BD##DB

【解析】

【详解】（1）[1]20分度游标卡尺的精确值为，由图2可知遮光条宽度为

（2）[2]打开气泵，带气流稳定后，观察到滑块在不受拉力作用下能够在短时间内保持静止，说明气垫导轨水平；

（4）[3]以、为系统，根据动量定理可得

可得

则图线斜率的理论值为

（5）[4]

AC．槽码质量在同一实验中不会影响测量值的准确性，释放滑块的位置也不会影响图线的斜率，故AC错误；

B．细线与气垫导轨不完全平行，则会在垂直导轨方向产生分力，越靠近定滑轮其水平分力越小，从而使加速度越小，速度变化量越小，故B正确；

D．实验中的测量值偏大，则速度变化量偏小，会使图线斜率偏小，故D正确。

故选BD。

三、解答题（本答题共三个小题，12题10分，13题12分，14题20分，共42分）

12. 截面为梯形的容器贮满水，靠墙放置在房间内水平桌面上，如图所示。早晨的阳光穿过窗户照射到水面，某时刻观察到阳光恰好照亮容器的整个底部。已知容器梯面倾角的正弦值为，水的折射率为，求：

（ⅰ）此时光线与水面的夹角；

（ⅱ）到了中午，若阳光仍能照到水面，则照亮容器底部的范围如何变化，简要说明原因。

【答案】（ⅰ）；（ⅱ）照亮的范围不变，见解析

【解析】

【详解】（ⅰ）当光恰好照射到整个容器的底部时，由几何知识可知光线的入射角为，折射角为，根据折射定律有

代入数据解得

（ⅱ）到了中午，太阳升高，光线的入射角变小，折射角也随之变小，光仍会照亮整个底部，照亮的范围不变。

13. 如图所示，水平光滑地面上停放着一辆小车，左侧靠在竖直墙壁上，小车的四分之一圆弧轨道AB是光滑的，在最低点B与水平轨道BC相切，BC的长度是圆弧半径的10倍，整个轨道处于同一竖直平面内。可视为质点的物块从A点正上方某处无初速下落，恰好落入小车圆弧轨道滑动，然后沿水平轨道滑行至轨道末端C处恰好没有滑出。已知物块到达圆弧轨道最低点B时对轨道的压力是物块重力的9倍，小车的质量是物块的3倍，不考虑空气阻力和物块落入圆弧轨道时的能量损失。求：

（1）物块开始下落的位置距水平轨道BC的竖直高度是圆弧半径的几倍；

（2）物块与水平轨道BC间的动摩擦因数μ；

【答案】（1）物块开始下落的位置距水平轨道BC的竖直高度是圆弧半径的4倍；

（2）μ= 0.3。

【解析】

【详解】（1）设物块的质量为m，其开始下落处的位置距BC的竖直高度为h，到达B点时的速度为v，小车圆弧轨道半径为R，则由机械能守恒定律得

物块运动到B点时，根据牛顿第二定律和牛顿第三定律得

解得

h=4R

即物块开始下落的位置距水平轨道BC的竖直高度是圆弧半径的4倍。

（2）设物块与BC间的滑动摩擦力的大小为f，物块滑到C点时与小车的共同速度为v′，

依题意，小车的质量为3m，BC长度为10R，由滑动摩擦定律有

由动量守恒定律有

对物块、小车组成的系统由能量守恒得

解得

μ=0.3

14. 如图所示的平面直角坐标系xoy，在第二象限内有平行于y轴的匀强电场，电场强度的大小为E，电场强度方向沿y轴正方向；在第三象限的正三角形PMN区域内有匀强磁场，方向垂直于xoy平面向外，正三角形边长为L，且PN边与y轴平行．现有一重力不计带负电的粒子，从y轴上的A点，以大小v0的速度沿x轴负方向射入电场，通过电场后从x轴负方向上的P点进入第三象限，且速度与x轴负方向夹角为,又经过磁场后从y轴负方向进入第四象限，且速度与y轴负方向夹角为 (已知+=， OP=2AO=4h).求：

(1)带电粒子的比荷 =?

(2)粒子到达P点时速度的大小和=?

(3)PMN区域内磁场的磁感应强度B的最小值；(以上3小题答案均用E、h、L、v0等表示)

【答案】（1）（2），450（3）

【解析】

【分析】（1）粒子在电场中做类平抛运动，应用类平抛运动规律求出粒子的比荷．

（2）应用运动的合成与分解求出速度大小与方向．

（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动，经分析，α=450 并且当粒子从N点出磁场时，磁感应强度最小；洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律求出磁感应强度最小值．

【详解】（1）粒子在第二象限内做类平抛运动，设在第二象限内运动的时间为，则

水平方向有：          

竖直方向有：
联立得： 

（2）设粒子到达P点时时竖直方向的速度vy
则有：

联立得：                                                                                   
所以粒子到达p点时速度大小为
与x轴的夹角为θ，由几何关系得：，所以θ=450

（3）经分析，α=450 并且当粒子从N点出磁场时，磁感应强度最小
由几何关系得：

由洛伦兹力提供向心力得：                                                      
联立得：即磁感应强度的最小值