精品解析：湖北省荆门市2022-2023学年高二下学期期末物理试题（解析版）

这是一份精品解析：湖北省荆门市2022-2023学年高二下学期期末物理试题（解析版），共18页。试卷主要包含了答卷前，考生务必将自己的姓名，cs37°=0.8等内容，欢迎下载使用。
荆门市2022—2023学年度下学期期末
高二年级学业水平检测
物 理
注意事项：
1、答卷前，考生务必将自己的姓名、考号等填写在答题卡和试卷指定的位置上。
2、回答选择题时，选出每题答案后，用2B铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需要改动，先用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在试卷上无效。
一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。第1~7题只有一个选项符合题意，第8~10题有多个选项符合题意，全部选对得4分，选对但选不全得2分，有选错的得0分）
1. 下列对物理规律描述正确的是（　　）
A. 弹簧振子的振动周期与振幅有关，而单摆的振动周期与振幅无关
B. 红外线具有较强的消毒灭菌功能，射线可用于金属探伤
C. 不论变压器是否具有多个副线圈，两个线圈中的电流之比总是和线圈的匝数成反比
D. 在核反应中，由比结合能小的原子核变成比结合能大的原子核，则该核反应有质量亏损，反应要释放一定的能量
【答案】D
【解析】
【详解】A．弹簧振子的振动周期与振幅无关，单摆的振动周期为

也与振幅无关，A错误；
B．紫外线具有较强的消毒灭菌功能，射线可用于金属探伤，B错误；
C．若变压器具有2个副线圈时，线圈中的电流和线圈的匝数关系满足

线圈中的电流与匝数不是简单的反比关系，C错误；
D．在核反应中，由比结合能小的原子核变成比结合能大的原子核，则该核反应有质量亏损，反应要释放一定的能量，D正确。
故选D。
2. 如图所示，质量为m的滑块沿倾角为θ的固定斜面向上滑动，经过时间t1，速度为零并又开始下滑，经过时间t2回到斜面底端，滑块在运动过程中受到的摩擦力大小始终为Ff，重力加速度为g。在整个运动过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 支持力对滑块的总冲量为mg(t1＋t2)cos θ B. 重力对滑块的总冲量为mg(t1＋t2)sin θ
C. 合外力的冲量为0 D. 摩擦力的总冲量为Ff(t1＋t2)
【答案】A
【解析】
【详解】A．将重力按照垂直斜面和平行于斜面分解，可得支持力

则支持力对滑块的总冲量为

方向垂直斜面向上，故A正确；
B．根据冲量的定义知，重力对滑块的总冲量为

方向竖直向下，故B错误；
C．一开始小滑块的动量沿斜面向上，最后小滑块的动量沿斜面向下，根据动量定理可知

显然合外力的冲量不为0。故C错误；
D．小滑块向上滑动时摩擦力方向沿斜面向下，小滑块向下滑动时摩擦力方向沿斜面向上，以沿斜面向上为正方向，则摩擦力的总冲量为

故D错误。
故选A。
3. 天然放射性元素（钍）经过一系列衰变和衰变之后，变成（铅）。下列判断中正确的是（　　）
A. 衰变过程共有6次衰变和2次衰变 B. 铅核比钍核少8个质子
C. 衰变所放出的电子来自原子核外 D. 钍核比铅核多24个中子
【答案】B
【解析】
【详解】A．衰变的次数为

衰变的次数

故A错误；
B．铅核、钍核质子数差为

可知铅核比钍核少8个质子，故B正确；
C．衰变所放出的电子来自原子核内，故C错误；
D．钍核、铅核中子数差为

可知钍核比铅核多16个中子，故D错误
故选B
4. 如图甲所示，以O点为平衡位置，弹簧振子在A、B两点间做简谐运动，图乙为这个弹簧振子的振动图像。下列说法中正确的是（　　）

A. 在时，小球的加速度为正向最大
B. 在与两个时刻，小球在O点的左右两侧
C. 从到时间内，小球做加速度增大的减速运动
D. 在时，弹簧振子有最小的弹性势能
【答案】C
【解析】
【详解】A．在时，小球的位移为正向最大，根据

可知小球的加速度为负向最大，A错误；
B．在与两个时刻，小球的位移相同，即小球在O点的同一侧，B错误；
C．从到时间内，小球远离平衡位置朝正方向运动，做加速度增大的减速运动，C正确；
D．在时，小于处于负向最大位移处，弹簧振子有最大的弹性势能，D错误。
故选C。
5. 如图是某一线圈通过的交流电的电流—时间关系图像（前半个周期为正弦波形的），则一个周期内该电流的有效值为（　　）

A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设该电流的有效值为I，由

解得

故B正确。
故选B。
6. 一列简谐横波在均匀介质中沿x轴传播，图甲为时的波形图，图乙为处的质点P的振动图像，质点Q为平衡位置的质点。下列说法正确的是（　　）

A. 波沿x轴负方向传播
B. 波的传播速度为
C. 时刻后经过0.5s，质点P通过的路程大于0.05m
D. 时刻，质点Q处于波谷的位置
【答案】C
【解析】
【详解】A．由振动图像可知，在t=2s时质点P在平衡位置向上振动，结合波形图可知，波沿x轴正方向传播，故A错误；
B．波的传播速度为

故B错误；
C．时刻后经过0.5s，因可知质点P通过的路程大于，故C正确；
D．时刻，波在图示波形的基础上，沿x轴正向传播距离

将t=2s时刻的波形图向右平移1.5m可知，质点Q处于平衡位置，故D错误。
故选C。
7. 超市中有一种强力挂钩，其工作原理如图所示。使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙上（如图甲），吸盘中的空气被挤出一部分后，吸盘内封闭气体的体积为，压强为，然后再把锁扣扳下（如图乙），使腔内气体体积变为，让吸盘紧紧吸在墙上，已知吸盘与墙面的有效正对面积为S，强力挂钩的总质量为m，与墙面间的动摩擦因数为，外界大气压强为，重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，忽略操作时的温度变化，把封闭气体看成理想气体（只有吸盘内的气体是封闭的）。下列说法正确的是（　　）

A. 吸盘内的气体要向外放出热量
B. 吸盘内的气体分子的平均速率增大
C. 此挂钩所能挂物体的最大质量为
D. 吸盘内的气体的压强增大
【答案】C
【解析】
【详解】D．对吸盘内封闭的气体，由玻意耳定律可知

解得

吸盘内的气体的压强减小，D错误；
C．由平衡条件可知

解得

C正确；
A．吸盘内的气体温度不变，内能不变，但体积增大对外做功，故要从外界吸收热量，A错误；
B．吸盘内的气体温度不变，分子的平均动能，平均速率不变，B错误。
故选C。
8. 2023年5月13日武汉天空出现了如图甲所示的日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。图乙为一束太阳光射到正六边形冰晶上时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，比较a、b两种单色光，下列说法正确的是（　　）

A. 用这两种单色光去照射某金属a光比b光容易发生光电效应
B. 在同种条件下发生干涉现象，a光的条纹比b光的条纹宽
C. 在同种条件下，b光可能比a光的衍射现象更明显
D. a、b两种光分别从水射入空气发生全反射时，a光的临界角比b光的大
【答案】BD
【解析】
【详解】A．如图乙可知，a光折射率小，频率小，光子能量小，所以a光比b光不容易发生光电效应，故选项A错误；
B．a光频率小，波长大，干涉条纹宽度跟波长成正比，故a光的条纹比b光的条纹宽，故选项B正确；
C．a光波长大，衍射现象明显，故a光比b光的衍射现象更明显，故选项C错误；
D．因为a光折射率小，由

得，a光的临界角比b光的大，故选项D正确。
故选BD。
9. 如图所示，在坐标系的y轴右侧存在有理想边界的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场的宽度为d，磁场方向垂直于xOy平面向里。一个质量为m、电荷量为的带电粒子，从原点O射入磁场，速度方向与x轴正向成角，粒子恰好不从右边界射出，经磁场偏转后从y轴的某点离开磁场。忽略粒子重力。关于该粒子在磁场中运动情况，下面说法正确的是（　　）

A. 它的轨道半径为
B. 它进入磁场时的速度为
C. 它在磁场中运动的时间为
D. 它的运动轨迹与y轴交点的纵坐标为
【答案】AB
【解析】
【分析】
【详解】
A．粒子运动轨迹如图所示

解得粒子运动轨道半径为

故A正确；
B．由


联立解得粒子进入磁场时的速度为

故B正确；
C．由

如图由几何关系知

解得粒子在磁场中运动的时间为

故C错误；
D．粒子运动轨迹与y轴交点的纵坐标为

故D错误。
故选AB。
10. 在倾角θ=37°的光滑导体滑轨的上端接入一个电动势E=3V，内阻r=0.5Ω的电源，滑轨间距L=50cm，将一个质量m=40g，电阻R=1Ω的金属棒水平放置在滑轨上。若滑轨周围加一匀强磁场，当闭合开关S后，金属棒刚好静止在滑轨上，如图所示。（已知sin37°=0.6、cos37°=0.8、g=10m/s2）则下列说法正确的是（　　）

A. 磁感应强度有最小值0.24T，方向垂直斜面向下
B. 磁感应强度有最大值0.4T，方向水平向右
C. 磁感应强度有可能值0.3T，方向竖直向下
D. 磁感应强度有可能值0.4T，方向水平向左
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】A．由闭合电路欧姆定律可得

对金属棒受力分析可知，当安培力沿斜面向上时，安培力最小，此时

当安培力最小，且磁感应强度方向与电流方向相互垂直时，磁感应强度最小为

由左手定则判断可知，磁感应强度的方向为垂直斜面向下，故A正确；
B．当磁感应强度方向水平向右，安培力竖直向上，当

金属棒刚好静止在滑轨上，可得

但此时磁感应强度并不是最大值，故B错误；
C．当磁感应强度方向竖直向下，金属棒受到安培力方向水平向右，金属棒平衡可得

解得

故C正确；
D．当磁感应强度方向水平向左，安培力竖直向下，不可能平衡，故D错误；
故选AC。
二、非选择题：本题共5小题，共60分。
11. 如图为验证动量守恒定律的实验装置，实验中选取两个半径相同、质量不等的小球，按下面步骤进行实验：
①用天平测出两个小球的质量分别为和；
②安装实验装置，将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端切线水平，再将一斜面BC连接在斜槽末端；
③先不放小球让小球从斜槽顶端A处由静止释放，标记小球在斜面上的落点位置P；
④将小球放在斜槽末端B处，仍让小球从斜槽顶端A处由静止释放，两球发生碰撞，分别标记小球、在斜面上的落点位置；
⑤用毫米刻度尺测出各落点位置到斜槽末端B的距离。图中从M、P、N点是实验过程中记下的小球在斜面上的三个落点位置，从M、P、N到B点的距离分别为、、依据上述实验步骤，请回答下面问题：

(1)两小球的质量、应满足_____（填写“”、“=”或“”）；
(2)小球与发生碰撞后，的落点是图中_____点，的落点是图中_____点；
(3)用实验中测得的数据来表示，只要满足关系式_____，就能说明两球碰撞前后动量是守恒的；
(4)若要判断两小球的碰撞是否为弹性碰撞，用实验中测得的数据来表示，只需比较_____与_____是否相等即可。
【答案】 ①. > ②. M ③. N ④. ⑤. m1sP ⑥. m1sM+m2sN
【解析】
【详解】(1)[1]为了防止入射球碰撞后反弹，一定要保证入射球的质量大于被碰球的质量，故；
(2)[2]碰撞前，小球落在图中的P点，由于，当小球与发生碰撞后，的落点是图中M点；
[3] 的落点是图中N点；
(3)[4]设其碰前小球的水平初速度，当小球与发生碰撞后，小球落到M点，设其水平速度为，的落点是N点，设其水平速度为，斜面BC与水平面的倾角为，由平抛运动规律得


解得

同理可得


因此，只要满足，即

(4)[5]如果满足小球的碰撞为弹性碰撞，则满足

代入以上速度表达式可得

故验证和相等。
[6]
12. 在探究单摆运动的实验中：
（1）图（a）是用力传感器对单摆运动过程进行测量的装置图，图（b）是与力传感器连接的计算机屏幕所显示的图像，根据图（b）的信息可得，从时刻开始摆球第一次摆到最低点的时刻为______s，摆长为______m（取，重力加速度大小）。

（2）用游标尺测量摆球的直径如图，可读出摆球的直径为______cm。

（3）单摆运动的回复力是______。
A.摆球所受的重力 B.摆球重力在垂直摆线方向上的分力
C.摆线对摆球的拉力 D.摆球所受重力和摆线对摆球拉力的合力
（4）某同学的操作步骤如下，其中正确的是______。
A.取一根弹性较好的轻质细线，下端系住直径为d的金属小球，上端固定在铁架台上
B.用米尺量得细线长度L，即摆长为L
C.在摆线偏离竖直方向5°位置由静止释放小球
D.让小球水平面内做圆周运动，测得摆动周期，再根据公式计算重力加速度
【答案】 ①. 0.6 ②. 1 ③. 2.06 ④. B ⑤. C
【解析】
【详解】（1）[1]由图可知单摆的周期T=2s，从时刻开始摆球第一次摆到最低点的时刻为

[2]根据

可得摆长为

（2）[3]用游标尺测量摆球直径为2cm+0.1mm×6=2.06cm。
（3）[4]单摆运动的回复力是摆球重力在垂直摆线方向上的分力，故选B；
（4）[5]A．取一根无弹性得刚性轻质细线，下端系住直径为d的金属小球，上端固定在铁架台上，选项A错误；
B．用米尺量得细线长度L，加小球的半径即摆长为，选项B错误；
C．为使摆球做简谐振动，则在摆线偏离竖直方向5°位置由静止释放小球，选项C正确；
D．让小球在竖直面内做圆周摆动，测得摆动周期，再根据公式计算重力加速度，选项D错误。
故选C。
13. 为了监控锅炉外壁的温度变化，某锅炉外壁上镶嵌了一个底部水平、开口向上的圆柱形导热缸，汽缸内有一质量不计、横截面积S=10cm2的活塞封闭着一定质量理想气体，活塞上方用轻绳悬挂着矩形重物。当缸内温度为T1=360K时，活塞与缸底相距H=6cm、与重物相距h=4cm。已知锅炉房内空气压强p0=1.0×105Pa，重力加速度大小g=10m/s2，不计活塞厚度及活塞与缸壁间的摩擦，缸内气体温度等于锅炉外壁温度。
（1）当活塞刚好接触重物时，求锅炉外壁的温度T2。
（2）当锅炉外壁的温度为660K时，轻绳拉力刚好为零，警报器开始报警，求重物的质量M。

【答案】（1）600K；（2）1kg
【解析】
【分析】
【详解】（1）活塞上升过程中，缸内气体发生等压变化


由盖吕萨克定律有

代入数据解得
K
（2）活塞刚好接触重物到轻绳拉力为零的过程中，缸内气体发生等容变化
K
由力的平衡条件有

由查理定律有

代入数据解得
kg
14. 如图所示，一质量为的平板车静止在光滑的水平地面上，其右侧足够远处有一障碍物A，质量为的b球用长的细线悬挂于障碍物正上方，一质量也为m的滑块（视为质点）以的初速度从左端滑上平板车，同时对平板车施加一水平向右的，大小为6N的恒力F。当滑块运动到平板车的最右端时，二者恰好相对静止，此时撤去恒力F。当平板车碰到与其等高的障碍物A时立即停止运动，滑块水平飞离平板车后与b球正碰并与b粘在一起成为c。不计空气阻力。已知滑块与平板车间的动摩擦因数，g取，求：
（1）撤去恒力F前，滑块、平板车的加速度、各为多大；
（2）有恒力F作用的过程，平板车受到的总冲量Ⅰ是多大：
（3）c能上升的最大高度h。

【答案】（1）3m/s2，；（2）；（3）0.2m
【解析】
【详解】（1）对滑块，由牛顿第二定律得

对平板车，由牛顿第二定律得

（2）设经过时间滑块与平板车相对静止，此时撤去恒力F，共同速度为
则对滑块

对平板车

解得


由动量定理得

解得

（3）规定向右为正方向，对滑块和b球组成的系统运用动量守恒得

解得

根据机械能守恒得

解得

15. 如图甲所示，相距的两根足够长的光滑平行金属导轨倾斜放置，与水平面夹角，导轨电阻不计，质量、电阻为的导体棒垂直于导轨放置，导轨的两端接在外电路上，定值电阻阻值，电容器的电容，电容器的耐压值足够大，导轨所在平面内有垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场。在开关S1闭合、S2断开的状态下将导体棒由静止释放，导体棒的图象如图乙所示，，，取重力加速度。
（1）求磁场的磁感应强度大小；
（2）在开关闭合、断开的状态下，当导体棒下滑的距离时，定值电阻产生的焦耳热为21J，此时导体棒的速度与加速度分别是多大？
（3）若导体棒电阻为零，其它条件不变，现在开关断开、闭合的状态下，由静止释放导体棒，求经过时导体棒的速度大小。

【答案】（1）；（2），；（3）
【解析】
【详解】（1）由图乙可知，导体棒的最大速度为

对应的感应电动势为

感应电流为

当速度达到最大时，导体棒做匀速运动，导体棒受力平衡，有

解得

（2）导体棒和电阻是串联的，根据公式

可知，它们产生热量之比为

则导体棒ab产生的热量为

导体棒下滑5m的距离，减少的重力势能转化为动能和热量，由能量守恒定律可知

解得导体棒的速度

此时感应电动势为

感应电流为

对于导体棒，根据牛顿第二定律有

解得加速度

（3）开关断开、闭合的状态下，根据牛顿第二定律有

感应电流


在时间内，有


解得

说明导体棒ab下滑过程中加速度不变，导体棒做匀加速直线运动，则时导体棒的速度为