2023-2024学年河南省新乡市高二（下）期末物理试卷（含答案）

这是一份2023-2024学年河南省新乡市高二（下）期末物理试卷（含答案），共9页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题等内容，欢迎下载使用。
1.如图所示，AB为一段完全固定且不变形的钢丝，一杂技演员手握长杆正在“走钢丝”，演员从A端缓慢走到B端的过程中，先“下坡”后“上坡”，下列说法正确的是( )
A. 演员“下坡”过程中受到的静摩擦力逐渐增大
B. 演员“下坡”过程中钢丝对他的作用力逐渐增大
C. 演员“上坡”过程中对钢丝的压力逐渐减小
D. 演员“上坡”过程中所受的静摩擦力方向沿“坡”向下
2.物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，部分波长发生改变，这个现象称为康普顿效应，我国物理学家吴有训进一步证实了该效应的普遍性。如图所示，一个光子和一个静止的电子相互碰撞后，电子向某一个方向运动，光子沿另一个方向散射出去，下列说法正确的是( )
A. 散射光子的速度变小B. 散射光子的速度可能变大
C. 散射光子的频率变小D. 散射光子的波长变短
3.如图所示，将一篮球从地面上方的B点斜向上抛出，刚好垂直击中篮板上的A点。若抛射点水平向右移动一小段距离，仍使抛出的篮球垂直击中A点，不计空气阻力，则下列方法可行的是( )
A. 增大抛射速度v0的大小，同时增大抛射角θ
B. 增大抛射速度v0的大小，同时减小抛射角θ
C. 减小抛射速度v0的大小，同时增大抛射角θ
D. 减小抛射速度v0的大小，同时减小抛射角θ
4.钳形电流表是电机运行和维修工作中最常用的测量仪表之一，其主要由一只电流表和电流互感器组成，工作原理与变压器相同。电流互感器铁芯被制成活动开口，且呈钳形，用手柄来控制开合，其内部结构示意图如图所示，此时钳口闭合，被测通电导线内通有正弦变化规律的交变电流，钳形电流表中的实际电流小于被测通电导线中的电流，下列说法正确的是( )
A. 若仅将钳口打开少许，则电流表示数为零
B. 钳形电流表测电流时相当于升压变压器
C. 若次级线圈的匝数增加，则电流表示数增大
D. 若仅增大通电导线中电流的频率，则电流表示数增大
5.一列波源位于坐标原点的简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻(t=0时刻)的波形图如图所示，质点P的平衡位置为x=3.0m，0～1.0s内质点P通过的路程为40cm，下列说法正确的是( )
A. t=0时刻质点P沿y轴正方向振动
B. 0～0.5s内质点P的速度逐渐减小
C. 该波遇到尺寸为4m的障碍物时能发生明显的衍射现象
D. 该简谐波的传播速度为2m/s
6.“环天顶弧”外形似“天空的微笑”，实际上它不是彩虹，而是日晕，是由薄而均匀的卷云里面大量扁平的六角片状冰晶(直六棱柱)折射形成的。简化光路如图所示，当太阳光从冰晶的上底面进入时，经折射恰好在侧面发生全反射，已知此时太阳光的入射角α的正弦值sinα= 63，则冰晶的折射率为( )
A. 32B. 53
C. 153D. 2 63
7.如图甲所示，足够长固定绝缘光滑斜面的倾角为θ，以斜面底端为坐标原点，沿斜面方向建立x轴，在x轴上方的部分区间存在电场，电场方向沿斜面向上。一质量为m、电荷量为q的带正电滑块(可视为质点)从斜面底端由静止释放，不计空气阻力，滑块对原电场无影响，滑块向上运动的一段过程中机械能E随位移x变化的图像如图乙所示，曲线上A点的切线斜率最大，下列说法正确的是( )
A. 0～x1内电势逐渐增大B. x1～x2内电场强度逐渐增大
C. 在x=x2处电势最高D. 在x=x1处电场强度最大
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.我国首艘熔盐堆核动力集装箱船的设计方案中涉及的核反应中的一个环节是 90233Tℎ(钍)衰变为 91233Pa(镤)，关于此衰变，下列说法正确的是( )
A. 衰变方程为 90233Tℎ→91233Pa+−10e
B. 90233Tℎ的比结合能比 91233Pa的大
C. 衰变放出的电子来自原子的核外电子
D. 90233Tℎ(钍)的半衰期与外界压强、温度等无关
9.如图所示，已知星球x与地球的质量之比为1：2，半径之比为2：1，假设卫星A与卫星B分别绕星球x和地球做匀速圆周运动，且两卫星的轨道半径相同，则下列说法正确的是( )
A. 卫星A与卫星B的加速度大小之比为1：2
B. 卫星A与卫星B的线速度大小之比为1：2
C. 星球x表面与地球表面的重力加速度大小之比为1：2
D. 星球x与地球的第一宇宙速度大小之比为1：2
10.如图所示，竖直光滑圆弧导轨与水平光滑导轨平滑连接，圆弧部分和左侧水平部分间距均为3L，右侧水平部分间距为L，导轨水平部分位于竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，ab、cd是质量都为m的两根导体棒，两导体棒连入两导轨间的电阻分别为R、2R，初始时cd导体棒静止在导轨右侧水平部分，与两水平导轨垂直。现让ab导体棒从圆弧导轨上由静止释放，释放前ab导体棒与圆弧导轨垂直，距水平导轨的高度为ℎ，导轨左侧水平部分和右侧水平部分足够长，导轨电阻不计，运动过程中两导体棒始终与导轨接触良好，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是( )
A. 最终ab、cd两导体棒的速度大小之比为1：3
B. 最终ab、cd两导体棒的动量大小之比为3：1
C. 整个过程中ab、cd两导体棒上产生的焦耳热为910mgℎ
D. 整个过程中通过导体棒cd任一横截面的电荷量为6m gℎ5BL
三、实验题：本大题共2小题，共15分。
11.张同学研究自由落体运动规律的实验装置如图甲所示，已知电火花计时器的工作频率为50Hz。该同学把电火花计时器固定在夹板上，让纸带穿过限位孔，然后扶着重锤停靠在电火花计时器附近，重锤与纸带相连。接通电源后，待电火花计时器工作稳定后放开重锤。

(1)实验中电火花计时器必须接______(填“220V交流”、“低压交流”或“低压直流”)电源。
(2)实验中获得的纸带如图乙所示(每相邻两点之间还有四个点未画出)，则电火花计时器打C点时，重锤的瞬时速度大小vC= ______m/s(结果保留两位有效数字)。
(3)根据实验记录的数据可知，当地的重力加速度大小g= ______m/s2(结果保留三位有效数字)。
12.罗同学利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻(约为1.0Ω)。实验器材有：待测的干电池(一节)、电流表A(量程为0～150mA、内阻Rg=3.0Ω)、电压表V(量程为0～3V、内阻R约为1kΩ)、电阻箱R0(0～99.9Ω)、开关和若干导线。该同学在设计实验电路时发现电流表的量程较小。

(1)该同学利用现有的电流表和电阻箱改装成一量程为0～0.6A的电流表，则电阻箱R0的阻值应调整到______Ω(保留一位小数)，并在图甲的虚线框内画出改装后的电路图。
(2)该同学正确操作，改变滑动变阻器滑片的位置，记录多组电压表V的示数U和电流表A的示数I(表盘刻度值并未修改)，根据实验数据所绘出的U−I图像如图乙所示。根据该图像可得，被测电池的电动势E= ______V，内阻r= ______Ω。(结果均保留到小数点后两位)
四、简答题：本大题共3小题，共39分。
13.如图所示，导热性能良好的汽缸内壁顶部有一固定卡环，卡环与汽缸底部的高度差为20cm，一质量为4kg的活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，汽缸内壁光滑，活塞与汽缸内壁气密性良好，当环境温度为280K时，卡环对活塞的压力刚好为零，活塞的横截面积为10cm2，不计活塞的厚度，取重力加速度大小g=10m/s2，大气压强恒为p0=1.0×105Pa。
(1)当环境温度为300K时，求卡环对活塞的压力大小FN；
(2)当环境温度为280K时，在活塞上放一个质量为2kg的重物(体积很小、可忽略)，当活塞重新稳定时，求活塞离缸底的距离ℎ。
14.某离子束实验装置的基本原理如图所示，Ⅰ区宽度为L，左边界与x轴垂直交于坐标原点O，其内充满垂直于xOy平面向里的匀强磁场；Ⅱ区宽度为2L，左边界与x轴垂直交于O1点，右边界与x轴垂直交于O2点，其内充满沿y轴负方向的匀强电场。从离子源不断飘出电荷量为q、质量为m的正离子，加速后沿x轴正方向以大小为v0的速率通过O点，依次经过Ⅰ区、Ⅱ区，恰好到达O2点。已知离子刚进入Ⅱ区时的速度方向与x轴正方向的夹角θ=30°，不计离子的重力。
(1)求Ⅰ区匀强磁场的磁感应强度大小B0；
(2)求Ⅱ区匀强电场的电场强度大小E。
15.由A、B，C三部分组成的滑道放置在光滑水平面上，其中A部分为上表面光滑的“L”形平台，其上方有一与其等长的轻质弹簧，弹簧左端固定在挡板上，右端自然伸长；B部分为质量mB=1kg，长L=5.0m的长木板，C部分为半径R=0.2m的竖直光滑半圆轨道。现将质量m=4kg的小物块(视为质点)压缩弹簧至P点后由静止释放。如图甲所示，若A、B、C均锁定，小物块恰能运动至半圆轨道的最高点S。如图乙所示，解除对B、C的锁定，在距离B的右端s处固定一宽度可以忽略不计且与长木板等高的竖直挡板，再将半圆轨道移至挡板右侧紧靠挡板放置，小物块冲上长木板B后，当B碰撞挡板后B的速度立即变为0并被锁定。已知长木板B的上表面粗糙，小物块与B间的动摩擦因数μ=0.15，取重力加速度大小g=10m/s2。
(1)求弹簧压缩至P点时的弹性势能Ep；
(2)若s=1.6m，求从小物块滑上长木板B到B与挡板碰撞的过程中，由于摩擦产生的热量Q；
(3)若s=1.6m，为使小物块在半圆轨道C内侧相对运动不超过14圆弧，求半圆轨道C的质量mC应满足的条件。
参考答案
1.C
2.C
3.B
4.B
5.C
6.A
7.D
8.AD
9.AD
10.AC
11.220V交流 2.2 9.85
12.1.0 1.48 0.84
13.解：(1)当环境温度为280K时，根据平衡条件p1S=p0S+mg
代入数据解得缸内气体的压强p1=1.4×103Pa
设环境温度为300K时缸内气体的压强为p2；
根据查理定律p1T1=p2T2
对活塞受力分析，根据平衡条件FN+p0S+mg=p2S
代入数据解得FN=10N
(2)在活塞上加上重物后，最后稳定时，根据平衡条件p3S=p0S+mg+m′g
代入数据解得缸内气体的压强p3=1.6×103Pa
被封闭气体发生等温变化，根据玻意耳定律p1HS=p3ℎS
代入数据解得ℎ=17.5cm。
答：(1)卡环对活塞的压力大小为10N；
(2)活塞离缸底的距离为17.5cm。
14.解：(1)离子在Ⅰ区匀强磁场中做匀速圆周运动，其轨迹如图所示。

根据几何关系有
Rsinθ=L
根据洛伦兹力提供向心力有
qv0B0=mv02R
解得：B0=mv02qL
(2)将离子在匀强电场中的运动沿x轴方向和y轴方向分解，在x轴方向上有
2L=v0csθ⋅t
根据牛顿第二定律有
qE=ma
在y轴方向上有
y=−v0sinθ⋅t+12at2
根据几何关系有
y=R−Rcsθ
联立解得：E=(6− 3)mv028qL
答：(1)Ⅰ区匀强磁场的磁感应强度大小B0为mv02qL；
(2)Ⅱ区匀强电场的电场强度大小E为(6− 3)mv028qL。
15.解：(1)A、B、C均锁定，小物块恰能过最高点S，由重力提供向心力，由牛顿第二定律有
mg=mv2R
解得小物块通过S点时的速度为：v= 2m/s
根据能量守恒可知，弹簧压缩至P点时的弹性势能为
Ep=μmgL+mg⋅2R+12mv2
代入数据解得：Ep=50J
(2)设物块滑上木板时的速度为v0，弹簧将小物块弹出过程，由能量守恒有
Ep=12mv02
代入数据解得：v0=5m/s
假设小物块与长木板能共速，取向右为正方向，根据动量守恒定律有
mv0=(m+mB)v共
代入数据解得：v共=4m/s
从小物块滑上长木板B到两者共速的过程中，设小物块的位移和长木板B的位移分别为x1和x2，对小物块与长木板，分别根据动能定理有
−μmgx1=12mv共2−12mv02
μmgx2=12mvB2−0
代入数据解得：x1=3m，x2=43m
则小物块相对于长木板的位移为
Δx=x1−x2=3m−43m=53m