安徽省滁州市定远县育才学校2022-2023学年高二下学期期末考试物理试卷

这是一份安徽省滁州市定远县育才学校2022-2023学年高二下学期期末考试物理试卷，共16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。

第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共8小题，每小题3分，共24分）
1. 一根轻绳一端系于竖直圆弧上的A点，另外一端系于竖直圆弧上的B点，O为圆弧的圆心，质量为m的重物通过一光滑钩子挂在轻绳上，如图所示，现在将绳的一端缓慢的由B点移动到C点，下列说法正确的是( )
A. 绳子夹角一直变小B. 绳子的张力一直变大
C. 绳子的张力先变大后变小D. 绳子的张力先变小后变大
2. 如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动的胶塞。用打气筒通过气针慢慢向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数。打开卡子，胶塞冲出容器口后，则(容器内的气体可视为理想气体)( )
A. 温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少
B. 温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加
C. 温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少
D. 温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加
3. 唐朝诗人张志和在《玄真子·涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹”.从物理学角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的．彩虹成因的简化示意图如图所示，图中仅作出了红光和紫光的光路，则下列说法正确的是( )
A. a光波长比b光波长短
B. a是红光，b是紫光
C. a光在雨滴中速度比b光大
D. 上午的雨后看到的彩虹应该出现在东方的天空中
4. 如图，一质量为M的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内，套在大圆环上的质量为m的小环(可视为质点)，从大圆环的最高处由无初速度滑下，重力加速度为g.当小圆环滑到大圆环的最低点时，大圆环对轻杆拉力的大小为( )
A. Mg-5mgB. Mg+mgC. Mg+5mgD. Mg+10mg
5. 如图所示的天平可用来测定磁感应强度，天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面．当线圈中通有顺时针方向的电流I时，在天平左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码，天平平衡．当电流反向(大小不变)时，左边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡．由上可知( )
A. 磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为(m1-m2)gNIL
B. 磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为mg2NIL
C. 磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为(m1-m2)gNIL
D. 磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为mg2NIL
6. 以下为教材中的四幅图，下列相关叙述正确的是
A. 甲图是LC振荡电路，当电路中电容器的电容C一定时，线圈L的自感系数越大，振荡电路的频率越大
B. 乙图氧气分子的速率分布图像，图中温度T1小于温度T2
C. 丙图是每隔30s记录了小炭粒在水中的位置，小炭粒做无规则运动的原因是组成小炭粒的固体分子始终在做无规则运动
D. 丁图是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈产生大量热量，从而冶炼金属
7. 某圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，ab为圆形区域的直径，如图所示，一带电微粒从a点垂直于磁场方向射入磁场，通过磁场中的P点后经历时间t从b点离开磁场。若该微粒经过P点时，与一个静止的相同质量的不带电微粒碰撞并结合为一个新微粒，新微粒最终经过磁场边界上的某点离开磁场，若不计两个微粒所受重力，关于新微粒的运动，下列说法正确的是( )
A. 经历时间t从磁场边界的b点离开磁场
B. 经历时间2t从磁场边界的b点离开磁场
C. 经历时间t从磁场边界bc之间某点离开磁场
D. 经历时间2t从磁场边界bd之间某点离开磁场
8. 体育课上某同学在一次拍篮球时，篮球触地前瞬间的速率为1m/s，篮球触地后反弹，离地瞬间的速率仍为1m/s。若篮球与地面碰撞时间为0.1s，碰撞前后速度均沿竖直方向，篮球质量为0.6kg，重力加速度g取10m/s2，则碰撞过程中( )
A. 篮球的动量变化量大小为0.6kg⋅m/sB. 篮球的动量变化量大小为1.2kg⋅m/s
C. 地面对篮球的平均支持力大小为12ND. 篮球所受重力的冲量为0
二、多选题（本大题共4小题，共16分）
9. 某横波沿x轴正方向传播，在t=0时刻，恰好传播到x=2m处的B点；当t=0.5s时，质点A从0时刻起恰好第三次位于平衡位置。质点P位于x=5m处，下列说法正确的是( )
A. 该波的波速为v=5m/s
B. t=1.1s时，质点P已经过的路程是0.1m
C. 与该波发生干涉的另一简谐波的频率是2.25Hz
D. 质点A的振动方程为y=2sin(5πt+π2)cm
10. 图甲是研究光电效应的电路图，图乙是用a、b、c光照射光电管得到的I-U图线，Uc1、Uc2表示遏止电压，下列说法正确的是( )
A. 在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流一直会增加
B. a光的频率小于b光的频率
C. 光电子的能量只与入射光的强弱有关，而与入射光的频率无关
D. c光照射光电管发出光电子的初动能一定小于b光照射光电管发出光电子的初动能
11. 如图所示，从灯丝发出的电子(初速度为零)经加速电场加速后，进入偏转电场，若加速电压为U1，偏转电压为U2，电子能够射出，要使电子在电场中的偏转量y增大为原来的2倍，下列方法中正确的是
A. 使U 1减小到原来的12倍B. 使U 2增大为原来的2倍
C. 使偏转板的长度增大为原来的2倍D. 使偏转板的距离减小为原来的12倍
12. 如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为m、套在光滑竖直固定杆A处的圆环相连，弹簧水平且处于原长。圆环从A处由静止开始下滑，经过B处的速度最大，到达C处的速度为零，重力加速度为g，则( )
A. 由A到C的过程中，圆环的机械能守恒
B. 由A到B的过程中圆环重力势能的减少量大于动能的增加量
C. 由A到C的过程中，圆环的动能与重力势能之和一直在减小
D. 在C处时，弹簧的弹性势能为mgh
三、实验题（本大题共2小题，共15分）
13. 某实验小组利用如图所示装置进行“探究动能定理”的实验，实验步骤如下：
A.挂上钩码，调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动；
B.打开速度传感器，取下轻绳和钩码，保持A中调节好的长木板倾角不变，让小车从长木板顶端静止下滑，分别记录小车通过速度传感器1和速度传感器2时的速度大小v 1和v 2；
C.重新挂上细绳和钩码，改变钩码的个数，重复A到B的步骤．
回答下列问题：
(1)按上述方案做实验，长木板表面粗糙对实验结果是否有影响？________(填“是”或“否”)．
(2)若要验证动能定理的表达式，还需测量的物理量有________．
A. 悬挂钩码的总质量mB. 长木板的倾角θ
C. 两传感器间的距离lD. 小车的质量M
(3)根据实验所测的物理量，动能定理的表达式为_______________.(重力加速度为g)
14. 某同学利用待测电源(由两节相同的干电池组成)来测量一节干电池的电动势E和内阻r(内阻较小)，除了待测电源外，实验室还提供了以下器材：
A.电压表V(量程1为3V，内阻RV1约为3kΩ；量程2为15V，内阻RV2约为15kΩ)
B.电阻箱R(最大阻值为99.99Ω)
C.定值电阻R0=2Ω
D.开关、导线若干
(1)请你在实物图中补齐正确的连线_____；
(2)该同学正确连线后，闭合开关S，通过改变电阻箱的阻值R，测出R两端对应的电压U，并以R为横轴，以U为纵轴，画出如图所示的U-R的关系图线。当R阻值与定值电阻R0相等时，电压表示数为a，图线的渐近线方程为U=b，则E=______，r=______(本小题中的a、b和R0为已知量，用其中的一个或多个字母表示)；
四、计算题（本大题共4小题，共45分）
15. （12分） 如图所示，内壁光滑的圆柱形汽缸竖直倒立在两木块上，汽缸底水平，汽缸质量为M=20 kg、横截面积为S=5.0×10-3m2、高为H=0.5 m，质量m=10 kg、厚度可忽略的活塞在汽缸中封闭了一定质量的理想气体，气体温度t1=27℃，活塞静止，此时活塞到汽缸开口端的距离为h=0.1 m.通过一定的方法使汽缸内封闭气体从外界吸收了热量Q=620 J，此时气体温度为t2=177℃，已知大气压强为p0=1.0×105Pa，重力加速度大小g=10 m/s2，求：
(1)最终气体的压强；
(2)此过程中封闭气体的内能变化．
16. （15分）如图所示，一根劲度系数为k的轻质弹簧竖直放置，上、下两端各固定质量均为M的物体A和B(均视为质点)，物体B置于水平地面上，整个装置处于静止状态。一个质量m1=M2的小球P从物体A正上方距其高度h处由静止自由下落，与物体A发生碰撞(碰撞时间极短)，碰后A和P粘在一起共同运动，不计空气阻力，重力加速度为g。
(1)求碰撞后瞬间P与A的共同速度大小;
(2)当地面对物体B的弹力恰好为零时，求P和A的共同速度大小;
(3)若换成另一个质量m2=M4的小球Q从物体A正上方某一高度由静止自由下落，与物体A发生弹性碰撞(碰撞时间极短)，碰撞后物体A到达最高点时，地面对物体B的弹力恰好为零。求Q开始下落时距离A的高度。(上述过程中Q和A只碰撞一次)
17. （18分）如下图所示，平行光滑金属轨道ABC和A'B'C'置于水平地面上，两轨道之间的距离d=0.8m，CC'之间连接一定值电阻R=0.3Ω。倾角θ=30°的倾斜轨道与水平轨道顺滑连接，BB'M'M为宽x=0.25m的矩形区域，区域内存在磁感应强度B=1.0T、方向竖直向上的匀强磁场。质量m=0.2kg、电阻r=0.1Ω的导体棒在倾斜轨道上与BB'距离L=1.6m处平行于BB'由静止释放，已知重力加速度g=10m/s2，导轨电阻不计。求：
(1)导体棒刚进入匀强磁场时，导体棒两端的电压U；
(2)导体棒穿过匀强磁场的过程中通过某一横截面的电荷量q；
(3)运动过程中，导体棒上产生的焦耳热Q。
答案和解析
1.C
【解析】如下图所示，重物受到左右两侧斜向上的拉力，和重力处于平衡状态。
由于是光滑钩子挂在绳子上，所以两侧绳子的张力相等，设张力为T，由于水平方向平衡，所以两侧绳子与竖直方向的夹角相等，设夹角为α，由受力分析图可得：2Tcsα-mg=0，
解得：T=mg2csα，
由图中几何关系可知：d1=O'Bsinα，d2=O'Asinα，
所以d1+d2=O'B+O'Asinα，
即d=lsinα，其中d为两悬点的水平距离，l为轻绳的长度，由图可知在绳的一端缓慢的由B点移动到C点的过程中，两悬点的水平距离先变大后变小，所以sinα=dl先变大后变小，α也先变大后变小，绳子的夹角2α先变大后变小，绳子的张力T=mg2csα先变大后变小。故选C。
2.C
【解析】胶塞冲出容器口的过程，气体膨胀，对外做功，W<0，由于此过程几乎没有进行热交换，可认为Q=0，由ΔU=W+Q可知，内能减小，故温度降低，选项C正确。
3.A
【解析】
AB.画出光路图：，分析可知，第一次折射时，b光的折射角较大，而入射角相等，根据折射率公式n=sinisinr得知，b光的折射率较小，故b为红光，a为紫光，所以a光波长比b光波长短，故A正确，B错误；
C.由公式v=cn得知，b光的折射率较小，a光在雨滴中速度比b光小，故C错误；
D.彩虹是光的折射和反射现象，而且出现在跟太阳相反的方向，上午的雨后看到的彩虹应该出现在西方的天空中，故D错误。
4.C
【解析】小环在最低点时，根据牛顿第二定律得：
F-mg=mv2R，
得：F=mg+mv2R，
小环从最高到最低，由动能定理，则有：12mv2=mg⋅2R；
对大环分析，有：T=F+Mg=m(g+v2R)+Mg=5mg+Mg.故C正确，A、B、D错误。故选：C。
5.B
【解析】AD.当B的方向垂直纸面向里，开始线圈所受安培力的方向向下，电流方向相反，则安培力方向反向，变为竖直向上，相当于右边少了两倍的安培力大小，所以右边应加砝码，与题干矛盾，故AD均错误；
BC.当B的方向垂直纸面向外，开始线圈所受安培力的方向向上，电流方向相反，则安培力方向反向，变为竖直向下，相当于右边多了两倍的安培力大小，也说明原来的安培力是向上的，需要在左边加砝码，有：
m1g=m0g+m2g-NBIL (m0为线框的质量)
m1g+mg=m0g+m2g+NBIL
联立解得：
B=mg2NIL
故B正确，C错误；故选B。
6.B
【解析】A、电磁振荡的频率为f=12π LC，C一定时，L越大，振荡电路的频率f越小，故A错误；
B、氧气分子在T2温度下速率大的分子所占百分比较多，故T2温度较高，故B正确；
C、布朗运动时悬浮在液体中的固体小颗粒的运动，不是分子的运动，间接反映了液体分子的无规则运动，故C错误；
D、真空冶炼炉的工作原理是电磁感应现象中的涡流，当炉外线圈通入高频交流电时，炉内金属产生大量涡流(不是线圈中产生涡流)，从而冶炼金属，故D错误。故选B。
7.B
【解析】该微粒经过P点时，与一个静止的相同质量的不带电微粒碰撞，碰撞过程中动量守恒，故结合的新微粒动量不变，带电量不变，根据qvB=mv2R可得，粒子的运动半径为R=mvqB不变，故运动轨迹不变，仍能从磁场边界的b点离开磁场。粒子在磁场中做圆周运动的周期T=2πmqB，新微粒质量变为原来的2倍，故周期变为原来的2倍，从Ｐ点到b点经历时间2t，故B正确，ACD错误。故选B。
8.B
【解析】AB.以向上为正方向，篮球的动量变化量为 Δp=mv-mv0=0.6×1kg⋅m/s-0.6×(-1)kg⋅m/s=1.2kg⋅m/s，故A错误， B正确;
CD.篮球所受重力的冲量为IG=mgt=0.6×10×0.1N⋅s=0.6N⋅s
根据动量定理可得Ft-mgt=Δp
解得地面对篮球的平均支持力大小为F=mgt+Δpt=0.6+，故CD错误。
9.ABD
【解析】解：A、由图，在t=0时刻质点A在最大位移处，则从图示时刻开始经过54T质点A第三次处于平衡位置，即54T=0.5s，则周期为：T=0.4s，由图读出波长为λ=2m，则波速为v=λT=20.4=5m/s，故A正确；
B、波从图示时刻传到P点传播的距离为3m，则传播的时间为t=Δxv=35s=0.6s，起振方向向下。当t=1.1s时，质点P已振动了t=0.5s时间，而t=0.5s=114T，所以t=1.1s时质点P的路程是S=1.25×4A=5×2cm=10cm=0.1m，故B正确；
C、该波的频率为：f=1T=10.4Hz=2.5Hz，两列波发生干涉的条件是频率相同。所以与该波发生干涉的另一简谐波的频率是2.5Hz，故C错误；
D、t=0时刻质点A在最大位移处，则质点A的振动方程：y=Asin(2πT+π2)=2sin(5πt+π2)cm，故D正确。故选：ABD。
10.BD
【解析】A.随着所加电压的增大，电流增大，当达到饱和电流后，再增加电压电流也不会增加，故A错误；
B.光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为截止电压，对应的光的频率为截止频率，根据：eUc=12mvm2=hν-W，入射光的频率越高，对应的遏止电压Uc越大。a光、c光的遏止电压相等，所以a光、c光的频率相等，而b光的遏止电压大，则频率大，故B正确；
C.根据光电效应方程可知：12mvm2=hν-W，光电子的能量，即初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，故C错误；
D.根据光电效应方程可知：12mvm2=hν-W，c光的频率小于b光的频率，c光照射光电管发出光电子的初动能一定小于b光照射光电管发出光电子的初动能，故D正确。
11.ABD
【解析】设电子的质量和电量分别为m和e，电子在加速电场中加速过程，根据动能定理得 eU1=12mv02 ①
电子进入偏转电场后做类平抛运动，加速度大小为a=eEm=eU2md②
电子在水平方向做匀直线运动，则有t=Lv0③
在竖直方向做匀加速运动，则有偏转量y=12at2④
联立上述四式得，y=U2L24dU1
A、根据偏转量y=U2L24dU1得知，要使电子在电场中的偏转量y增大为原来的2倍，使U1减小为原来的12，故A正确；
B、根据偏转量y=U2L24dU1得知，要使电子在电场中的偏转量y增大为原来的2倍，使U2增大为原来的2倍，故B正确；
C、根据偏转量y=U2L24dU1得知，要使电子在电场中的偏转量y增大为原来的2倍，使偏转板的长度L增大为原来 2倍，故C错误；
D、要使电子在电场中的偏转量y增大为原来的2倍，使偏转板的距离减小为原来的12，故D正确。
故选：ABD。
12.BCD
【解析】A、由A到C的过程中，弹簧对圆环要做功，圆环的机械能不守恒，故A错误。
B、对于圆环和弹簧组成的系统，只有重力和弹力做功，系统的机械能守恒，即圆环的动能、重力势能和弹簧的弹性势能之和保持不变。由A到B的过程中，弹簧的弹性势能增加，则圆环重力势能和动能之和减小，所以圆环重力势能的减少量大于动能的增加量，故B正确。
C、由A到C的过程中，弹簧的弹性势能一直增加，根据系统的机械能守恒，知圆环的动能与重力势能之和一直在减小，故C正确。
D、由A到C的过程中，圆环动能变化量为零，则圆环重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量，所以在C处时，弹簧的弹性势能为mgh，故D正确。
故选：BCD。
分析外力做功情况，根据机械能守恒的条件分析圆环的机械能是否守恒。对于圆环和弹簧组成的系统，只有重力和弹力做功，系统的机械能守恒。根据机械能守恒定律分析能量的转化情况，并求在C处时弹簧的弹性势能。
能正确分析小球的受力情况，对物理过程进行做功分析，这是解决问题的根本方法，并要掌握机械能守恒定律的应用。
13.【小题1】否
【小题2】ACD
【小题3】mgl=12Mv 22-12Mv 21
14.(1)；
(2)b，(ba-2)R0。
【解析】(1)实物连线如图所示：
；
(2)由闭合电路欧姆定律可知U=E-UR(R0+r)，整理得U=E1+R0+rR，
由上式可知，当R→∞时，U→E，由于图线的渐近线方程为U=b，所以电动势E=b，
当R=R0时，有U=E1+R0+rR0=E2+rR0=a，解得r=(ba-2)R0。
15.解析：(1)初始时气体压强为p1=p0-mgS=0.8×105Pa ，气体体积V1=(H-h)S，温度T1=300 K
假设汽缸足够长，温度变为T2=(273+177)K=450 K，
根据盖—吕萨克定律有：V1T1=V2T2
解得：V2=0.6S>V0(汽缸体积)
表明活塞向下移动h后气体做等容变化
最终气体的压强为p3，体积V3=V0，温度T3=T2
根据理想气体状态方程有p1V1T1=p3V3T3
解得：p3=0.96×105 Pa
(2)封闭气体在等压变化过程中气体对外界做的功W=p1hS 对封闭气体，
应用热力学第一定律有：ΔU=Q-W
解得：ΔU=580 J
所以气体内能增加580 J．

16.解：(1)P自由下落的过程，由机械能守恒定律得：
m1gh=12m1v12，
得：v1= 2gh，
P与A碰撞过程，取竖直向下为正方向，由动量守恒定律得：
m1v1=(m1+M)v2。
结合m1=12M
可得v2=13 2gh；
(2)开始时A静止，则对A有Mg=kx1，得弹簧的压缩量为：x1=Mgk
当地面对物体B的弹力恰好为零时，对B有Mg=kx2，得弹簧的伸长量为：x2=Mgk
可见，x1=x2，两个状态弹簧的弹性势能相等，从P与A碰撞后瞬间到地面对物体B的弹力恰好为零的过程，由系统的机械能守恒得：
12(m1+M)v22=12(m1+M)v32+(m1+M)g(x1+x2)
联立解得P和A的共同速度大小为：v3= 29gh-4Mg2k；
(3)碰撞后物体A达到最高点时，地面对物体B的弹力恰好为零，弹簧的伸长量仍为：x2=Mgk。
设Q与A碰后瞬间A的速度为v4，由A与弹簧组成的系统机械能守恒得：
12Mv42=Mg(x1+x2)
Q与A碰撞过程，取竖直向下为正方向，由动量守恒定律得：
m2v0=m2v5+Mv4
由机械能守恒定律得：
12m2v02=12m2v52+12Mv42
对Q下落的过程，由机械能守恒定律得：
m2gh'=12m2v02
结合m2=14M
联立以上各式解得：h'=25Mg2k。
17.解：(1)导体棒从倾斜轨道下滑，由机械能守恒有：
mgLsinθ=12mv02
代入数据解得：v0=4m/s
由法拉第电磁感应定律：E=Bdv0
电流I=ER+r
导体棒两端的电压U=IR
代入数据解得：U=2.4V；
(2)由q=It=ER+rt=ΔφR+r=BdxR+r=0.5C；
(3)进入匀强磁场导体棒做加速度减小的减速运动，由动量定理有：
-BId⋅t=mv-mv0
即-Bdq=mv-mv0
代入数据解得：v=2m/s
在匀强磁场区域导体棒产生的焦耳热Q=rR+r12mv02-12mv 2
代入数据解得：Q=0.3J。