河北省石家庄市辛集市2022-2023学年高二下学期7月期末物理试题（解析版）

这是一份河北省石家庄市辛集市2022-2023学年高二下学期7月期末物理试题（解析版），共19页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒的喷壶示意图如图所示。闭合阀门K，向下压压杆A可向瓶内储气室充气，多次充气后按下按柄B打开阀门K，消毒液会自动经导管从喷嘴处喷出。储气室内气体可视为理想气体，充气和喷液过程中温度均保持不变，则下列说法正确的是（ ）
A. 充气过程中储气室内气体分子数增多且分子运动剧烈程度增加
B. 喷液过程中，储气室内气体对外界做功并吸收热量
C. 充气过程中，储气室内气体内能不变
D. 喷液过程中，储气室内气体分子对器壁单位面积的平均作用力增大
【答案】B
【解析】A．充气过程中储气室内气体分子数增多，但是充气过程中气体温度保持不变，则分子运动剧烈程度不变，所以A错误；
B．喷液过程中，储气室内气体对外界做功，喷液过程中温度保持不变，则气体的内能保持不变 ，根据热力学第一定律
可知 ，则气体吸收热量，所以B正确；
C．充气过程中，储气室内气体内能增大，因为气体的质量增大，分子数增大，总动能增大，则内能增大，所以C错误；
D．喷液过程中，根据等温变化，可知气体的体积增大，压强减小，则储气室内气体分子对器壁单位面积的平均作用力减小，所以D错误；
故选B。
2. 2023年4月16日，长征四号乙遥五十一运载火箭将我国首颗降水测量专用卫星风云三号G星送入高度407km、倾角50°的倾斜预定轨道，成功填补了我国南北纬50°范围内的降水监测资料。卫星轨道可看做圆，地表重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 卫星的向心加速度小于g
B. 卫星的轨道与赤道平面重合
C. 卫星运行速度大于第一宇宙速度
D. 若考虑稀薄大气的阻力，卫星的速度会越来越小
【答案】A
【解析】A．设卫星到地面距离为h，根据
可得
该卫星的向心加速度小于g，A正确；
B．该卫星轨道为倾角50°的倾斜预定轨道，卫星的轨道与赤道平面不重合，B错误；
C．由公式
得
可知，卫星绕地球运做匀速圆周运动时，半径越小，速度越大，近地卫星的运行速度，也就是第一宇宙速度，是最大的运行速度，该卫星轨道高于近地卫星，所以速度小于第一宇宙速度，C错误；
D．由于稀薄大气的影响，如不加干预，在运行一段时间后，卫星的速度减小，引力大于向心力，做近心运动，半径变小，引力做正功，其速度变大，D错误。
故选A。
3. 设计了如图所示的探究实验：将透明塑料圆盒装一半水，形成半圆形水柱，水中加少量色素，利用丁达尔效应，让学生可观察到液体中的光路。用激光沿半径方向射到半圆水柱的圆心，并从水面射到空气中。增大入射角θ，当折射光刚好在水面上方消失时，可读出此时的入射角θ即为全反射临界角。若在操作时，水略微超过了圆盒容积的一半，激光仍对准圆心入射，则临界角的测量值会（ ）
A. 偏大B. 不变C. 偏小D. 无法确定
【答案】B
【解析】根据题意，作出光路图如图所示
入射光线的方向不变，由图可得，发生全反射的临界角相等，即临界角的测量不变。
故选B。
4. 某静电场的电场线与x轴重合，电场线上各点的电势φ与x轴上各点位置的变化规律如图所示，一质量为m，电荷量为q的带正电粒子沿x轴在原点两侧做周期性运动，粒子的最大动能为qφ0，不计粒子的重力，则（ ）

A. x轴上各点电场强度方向均向右B. 粒子在做简谐运动
C. 粒子的运动周期为D. 粒子在x=d位置的动能不为0
【答案】C
【解析】A．φ-x图像的负半轴的电势沿x轴方向不断降低，所以负半轴的电场方向为x轴正方向，正半轴的电势沿x轴增加，所以正半轴的电场方向为x轴负方向，故A错误；
B．φ-x图像斜率的绝对值表示场强的大小，图线为倾斜直线，所以两部分电场均为匀强电场，粒子受电场力大小不变，所以粒子不是做简谐运动，故B错误；
D．由图可以看出，在x=0处，粒子的动能最大，且最大动能为qφ0，粒子在此处的电势能为零，因为粒子只受电场力，所以动能与电势能的和不变，在x=d位置的电势能为，所以动能为0，故D错误；
C．由以上分析可知，粒子在x=d和x=-d位置处的速度为零，由动能与动量的关系可知
由动量定理可知
可得
粒子在O点左右运动时间相同，所以粒子的运动周期为
故C正确。
5. 梅州的非物质文化遗产有不少，兴宁花灯就是其中一种，它与北京宫灯是一脉相承，始于宋代，流行于明清，是传承了上千年的客家传统习俗。花灯用四条长度相同、承受能力相同的绳子高高吊起，如图所示，绳子与竖直方向夹角为，花灯质量为，则下列说法正确的是（ ）

A. 每条绳子的拉力均为
B. 绳子拉力的合力方向为竖直方向
C. 增大绳子与竖直方向的夹角，花灯受的合外力增大
D. 绳子长一些更易断
【答案】B
【解析】A．设每条绳子的拉力大小为T，在竖直方向上根据受力平衡可得
解得每条绳子的拉力大小为
故A错误；
B．合外力始终为零，绳子拉力的合力与重力等大反向，故绳子拉力的合力方向为竖直方向，故B正确；
C．由于花灯处于静止状态，所以合外力始终为零，所以增大绳子与竖直方向夹角，花灯受的合外力不变，故C错误；
D．由A选项分析可知
绳子长一些，夹角减小，则拉力变小，更不容易断，故D错误。
故选B。
6. 如图所示，有四根垂直纸面且互相平行的长直导线，它们与纸面的交点分别为P、Q、M、N，四个交点构成正方形，四根长直导线均固定。四根长直导线所通电流大小均相等，方向均垂直纸面向里。下列说法正确的是（ ）
A. Q处导线对P处导线的作用力方向由Q指向P
B. M处导线所受磁场力方向由Q指向M
C. 若在正方形中心放置垂直纸面方向的通电直导线，该导线所受磁场力不为零
D. 正方形中心处磁感应强度等于零
【答案】D
【解析】A．由安培定则可知，四根通电直导线产生的磁场均为顺时针方向。Q导线在P导线周围的磁场磁感线方向向上，由左手定则可知Q处导线对P处导线的作用力方向由P指向Q，A错误；
B．同理，由左手定则可以判定出M点所受其它三根导线的作用力分别由M指向P、Q、N，其中，由于四根长直导线所通电流均相等，故由M指向P和N的作用力大小相等，故合力方向由M指向Q。故B错误；
D．由安培定则，结合矢量的叠加法则可知正方形中心处的磁感应强度等于零。D正确；
C.磁感应强度为0，通点直导线不受磁场力。C错误。
故本题选D。
7. 如图所示为某小型发电站高压输电示意图。升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为U3和U4，升压、降压变压器均为理想变压器。在输电线路的起始端接入两个理想交流互感器。两个互感器原、副线圈的匝数比分别为10:1和1:10，图中甲、乙均为理想电表，则下列说法正确的是（ ）

A. 甲为电流表、乙为电压表
B. 若电压互感器的读数为220V，电流互感器的读数为5A，则输送功率为1100W
C. 若保持发电机输出电压U1一定，仅增加负载，则U3将不变
D. 若保持发电机输出电压U1和负载不变，仅将滑片Q下移，则输电线损耗功率增加
【答案】D
【解析】A．电表甲所在互感器原线圈比副线圈匝数多，且原线圈并联在输电线路两端，所以该互感器是将输电的高电压降低至电表甲可测量的范围内，是电压互感器，即电表甲为电压表；电表乙所在互感器原线圈比副线圈匝数少，且原线圈串联在输电线路中，所以该互感器是将输电的高电流降低至电表乙可测量的范围内，是电流互感器，即电表乙为电流表，故A错误；
B．对电压互感器有
解得
对电流互感器有
解得
所以输送功率为
故B错误；
C．对升压变压器有
设负载总电阻为R，输电线路电阻为r，对降压变压器，可知
其中
联立以上五式可得
若保持发电机输出电压U1一定，仅增加负载，即R减小，则U3将减小，故C错误；
D．若保持发电机输出电压U1和负载不变，仅将滑片Q下移，则n2增大，则I3将增大，根据
可知，输电线损耗功率增加，故D正确。
二、多项选择题：本题共3个小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，每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。
8. 下列说法正确的是（ ）

A. 图甲是光电效应实验，光电效应反映了光具有粒子性
B. 图乙是汤姆孙通过粒子散射实验提出了原子的核式结构模型
C. 图丙是某金属在光照射下，光电子最大初动能与入射光频率的关系图像，当入射光频率为时产生光电子的最大初动能为
D. 图丁中一个处于激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出6种不同频率的光子
【答案】AC
【解析】A．图甲是光电效应实验，光电效应实验证明光具有粒子性，故A正确；
B．卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，故B错误；
C．根据光电效应方程
可知光子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，当时
当时
所以入射光频率为时最大初动能为
故C正确；
D．一个处于激发态的氢原子向低能级跃迁时最多能辐射出（n-1）种不同频率的光子，即3种，故D错误。
9. 图（a）为某一简谐横波在t＝0时刻的图像，x＝6m处的质点的振动图像如图（b）所示。下列说法正确的是（ ）
A. 该波沿x轴负方向传播
B. 该波的波速为2m/s
C. x＝2m处质点的振动方程为
D. 0~2.5s内，x＝2m处的质点经过的路程为
【答案】ABD
【解析】A．由图（b）可知t＝0时x＝6m的质点向y轴正方向振动，由图（a）可知该波沿x轴负方向传播，A正确；
B．由题图（a）知
由题图（b）知
T＝4s
所以波速
B正确；
C．x＝2m处质点的振动方程
C错误；
D．t＝2.5s时，x＝2m处质点的纵坐标
0~2.5s内，x＝2m处的质点经过的路程为
D正确。
10. 如图所示，相距为d的两水平虚线分别是水平向里的匀强磁场的边界，磁场的磁感应强度为，正方形线框边长为、质量。将线框在磁场上方高处出静止开始自由释放，当边进入磁场时速度为，边刚穿出磁场时速度也为。从边刚进入磁场到边刚穿出磁场的整个过程中（ ）

A. 边刚进入磁场时，两端的电势差为
B. 线框有一阶段的加速度为
C. 线框产生的热量为
D 线框有一阶段做减速运动
【答案】BD
【解析】A．线框在磁场上方高处出静止释放，当边进入磁场时有
解得
边产生感应电动势为
两端的电势差为路端电压，即
故A错误；
B．线框完全在磁场中运动时，没有感应电流产生，线框不受安培力，只受重力，加速度g，故B正确；
C．ab边进入磁场到cd边刚穿出磁场的过程，动能不变，根据能量守恒定律可得线框产生的热量为
故C错误；
D．线框刚进入磁场时的速度是v0，完全进入磁场后做匀加速直线运动，而边刚穿出磁场时的速度也是v0，由此可判断线框离开磁场的过程做减速运动，故D正确。
故选BD。
三、非选择题：共54分。
11. 用如图甲所示的实验装置验证、组成的系统机械能守恒。从高处由静止开始下落，上拖着的纸带通过打点计时器，打出一系列的点。对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。如图乙所示是实验中获取的一条纸带；0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离已标注，打点计时器所接电源频率为50Hz。已知，，则（计算结果均保留两位有效数字）

（1）在纸带上打下计数点5时的速度___________m/s。
（2）在打下第“0”点到打下第“5”点的过程中系统动能的增加量___________J，系统势能的减少量___________J。（当地的重力加速度g取）
（3）若某同学作出图像如图丙所示，则当地的重力加速度_________。
【答案】（1）2.4 （2）0.58 0.60 （3）9.7
【解析】（1）[1] 在纸带上打下计数点5时的速度
（2）[2] 在打下第“0”点到打下第“5”点的过程中系统动能的增加量
[3] 系统势能的减少量
（3）[4] 若某同学作出图像如图丙所示，由机械能守恒
则当地的重力加速度
12. 随着环境问题的日益严重以及电池技术的发展.和对电池容量、可靠性、安全性的需求不断提高，同学们对电池产生了浓厚的兴趣。课下通过查找资料自己动手制作了一个电池。制作完成后该同学想测量一下这个电池的电动势和内电阻，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱（最大阻值为，可当标准电阻用）、一只电流表（量程，内阻）和若干导线。

（1）请根据测定电动势和内电阻的要求，自己设计电路图并把下图器材的连接起来______。
（2）闭合开关，逐次改变电阻箱的阻值，读出与对应的电流表的示数，并作记录。处理实验数据时，首先计算出每个电流值的倒数；再制作坐标图，如图2所示，图中已标注出了的几个测量对应的坐标点，在图2上把描绘出的坐标点连成图线______。
（3）请依据电路结构写出的关系式________。
（4）根据图2描绘出的图线可得出这个电池的电动势_____，内阻______。
【答案】（1） （2） （3） （3）1.53 V
【解析】（1）[1]本实验利用安阻法测量电源电动势和内阻，故电路如图所示

（2）[2]将各点用直线进行拟合，连线时不能连成折线；为减小偶然误差，个别偏离太远的点舍去，得到图像

（3）[3]根据闭合电路欧姆定律可知
整理可知
（4）[4][5]由图可知，图线的斜率
图线的截距
解得
13. 如图甲所示，横截面积为S，质量为M的活塞在汽缸内稳定地封闭了一定质量的理想气体。现对缸内气体缓慢加热，气体吸收了热量Q，温度从T1升高到1.5T1，气柱长度增加了h，汽缸内壁光滑，外界大气压强为p0，重力加速度为g。
（1）求加热过程中气体内能增加量ΔU；
（2）保持缸内气体温度不变，在活塞上放一砝码，如图乙所示，使缸内气体的体积又恢复到初始状态，求砝码的质量m。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）设缸内气体的温度为T1时压强为p1，活塞受重力、大气压力和缸内气体的压力作用而平衡，得
气体膨胀对外界做功为
根据热力学第一定律得
解得
（2）设放入砝码的质量为m，缸内气体的温度为1.5T1时压强为p2，系统受重力、大气压力和缸内气体的压力作用而平衡，得
根据查理定律
解得
14. 如图所示，直线与水平方向成角，的右上方区域存在磁感应强度大小为、方向水平向外的匀强磁场，的左下方区域存在磁感应强度大小为、方向水平向里的匀强磁场，与两磁场均垂直，在上有相距为的两点、。一粒子源位于上的点，能水平向右发射不同速率、质量为、电荷量为的同种粒子（粒子重力不计）。为了使所有粒子均能通过上的点，粒子的速率需满足什么条件。（已知两侧磁场区域均足够大）

【答案】或者
【解析】粒子运动过程只受洛伦兹力作用，故在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，则在右上方磁场时有
则粒子在右上方磁场中做圆周运动的轨道半径
同理，在左下方磁场中做圆周运动的半径为
作出运动轨迹，如图所示

由几何关系可知，所有圆心角均为60°，则图中所有三角形都为等边三角形，若粒子偏转偶数次到达b点，一种情况为
解得
故速度为
另一种情况为
解得：
15. 如图所示，两根间距为l的光滑金属导轨（不计电阻），由一段圆弧部分与一段无限长的水平部分组成，其水平部分加有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B，导轨水平部分上面静止放置一金属棒cd，质量为2m，电阻为2r。另一质量为m，电阻为r的金属棒ab，从圆弧部分M处由静止释放下滑至N处进入水平部分，棒与导轨始终垂直且接触良好，且在运动过程中两棒始终未接触。圆弧部分MN半径为R，所对圆心角为60°，重力加速度为g。求：
（1）ab棒在N处进入磁场时的速度是多大?此时棒中电流是多少?
（2）cd棒能达到的最大速度是多大?
（3）cd棒由静止到达最大速度过程中，系统所能释放的热量是多少?
【答案】（1），；（2）；（3）
【解析】（1）ab棒由M下滑到N过程中，根据机械能守恒定律得
解得
进入磁场区瞬间感应电动势
回路中电流强度
（2）ab棒在安培力作用下做减速运动，cd棒在安培力作用下做加速运动，当两棒速度达到相同速度v'时，电路中电流为零，安培力为零，cd达到最大速度。根据动量守恒定律得
解得

（3）系统释放的热量应等于系统机械能的减少量
解得