[物理][期末]河南省新乡市2023-2024学年高二下学期7月期末试题(解析版)

这是一份[物理][期末]河南省新乡市2023-2024学年高二下学期7月期末试题(解析版)，共16页。试卷主要包含了本试卷主要考试内容，5s内质点P的速度逐渐减小等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，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。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
4.本试卷主要考试内容：高考全部内容。
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. 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
【答案】C
【解析】A．钢丝可看成一个倾角不断变化的斜面，则根据受力分析可知，演员受到的支持力
摩擦力
则演员“下坡”过程中受到的静摩擦力逐渐减小，故A错误；
B．演员缓慢“下坡”过程中钢丝对他的作用力大小与演员和长杆的总重力大小相等，故B错误；
C．演员“上坡”过程相当于斜面倾角越来越大，对钢丝的压力逐渐减小，故C正确；
D．演员“上坡”过程中有沿坡向下的运动趋势，故所受静摩擦力方向沿“斜面”向上，故D错误。
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
【答案】C
【解析】散射后的光子速度不变，但能量减小，根据可知光子的频率变小，根据可知光子的波长变长，故选C。
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. 增大抛射速度的大小，同时增大抛射角
B. 增大抛射速度的大小，同时减小抛射角
C. 减小抛射速度的大小，同时增大抛射角
D. 减小抛射速度的大小，同时减小抛射角
【答案】B
【解析】由于篮球始终垂直击中A点，可运用逆向思维，把篮球的运动看作从A点开始的平抛运动，当抛出点水平向右移动一小段距离时，从A点抛出的篮球仍落在B点，则竖直高度不变，水平位移增大。球在空中运动的时间与竖直分速度
即时间和竖直分速度均不变，水平方向满足
因水平位移增大，时间不变，则水平分速度增大，可得合速度
即合速度增大，合速度与水平方向的夹角的正切值
可知正切值减小，所以抛射角减小，故选B。
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频率，则电流表示数增大
【答案】B
【解析】B．钳形电流表中的实际电流小于被测通电导线中的电流，则根据题意可知，，即钳形电流表测电流时相当于升压变压器，故B正确；
A．仅将钳口打开少许，则漏磁将会增加，但电流表示数不会为零，故A错误；
C．根据
可知，若次级线圈的匝数增加，则电流表示数减小，故C错误；
D．若仅增大通电导线中电流的频率，根据变压器原理可知，电流表示数不变，故D错误。
故选B。
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（时刻）的波形图如图所示，质点P的平衡位置为，0~1.0s内质点P通过的路程为40cm，下列说法正确的是（ ）
A. 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
【答案】C
【解析】A．根据同侧法可知，时刻质点P沿y轴负方向振动，故A错误；
B．由于40cm恰好为4A，则波的周期，则0~0.5s内质点P的速度先减小后增大，故B错误；
C．根据题图可知，该简谐波的波长，障碍物尺寸和波长相近时，会发生明显的衍射现象，故C正确；
D．根据简谐波的波速，可知该简谐波的传播速度
故D错误。
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的正弦值，则冰晶的折射率为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】根据光的折射定律有
根据光的折射率和临界角的关系有
根据几何关系可知
解得
7. 如图甲所示，足够长固定绝缘光滑斜面的倾角为，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. 内电势逐渐增大B. 内电场强度逐渐增大
C. 在处电势最高D. 在处电场强度最大
【答案】D
【解析】根据题图乙可知，在过程中，随着高度增加，机械能不变，说明此时只有重力做功，内电场力做的功等于滑块机械能的增加量，由此可得
因此题图乙图像的切线斜率表示电场力；根据题图乙可知，内电场力（电场强度）逐渐增大，内电场力（电场强度）逐渐减小，在处电场强度最大，同时由沿着电场线方向电势降低可知，在处电势最高，内电势逐渐降低。
故选D。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。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. 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（钍）衰变为（镤），关于此衰变，下列说法正确的是（ ）
A. 衰变方程为
B. 的比结合能比的大
C. 衰变放出的电子来自原子的核外电子
D. （钍）的半衰期与外界压强、温度等无关
【答案】AD
【解析】A．该衰变方程为
故A正确；
B．衰变产物比衰变物更加稳定，所以衰变产生的核的比结合能大于核的比结合能，故B错误；
C．衰变产生的电子是核内的中子转变成一个质子和一个电子，质子留在核内，电子释放出来，故C错误；
D．（钍）的半衰期与外界压强、温度等无关，故D正确。
故选AD。
9. 如图所示，已知星球x与地球的质量之比为，半径之比为，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
B. 卫星A与卫星B的线速度大小之比为
C. 星球x表面与地球表面的重力加速度大小之比为
D. 星球x与地球的第一宇宙速度大小之比为
【答案】AD
【解析】AB．卫星环绕中心天体做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力
因两卫星的轨道半径相同，则卫星A与卫星B的加速度大小之比为
卫星A与卫星B的线速度大小之比为
故A正确、B错误；
C．在地球表面附近，根据万有引力等于重力
可知，星球x表面与地球表面的重力加速度大小之比为
故C错误；
D．当卫星的轨道半径时，卫星的线速度为第一宇宙速度，则
则星球x与地球的第一宇宙速度大小之比为
故D正确。
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
B. 最终ab、cd两导体棒的动量大小之比为
C. 整个过程中ab、cd两导体棒上产生的焦耳热为
D. 整个过程中通过导体棒cd任一横截面的电荷量为
【答案】AC
【解析】A．释放ab导体棒后，ab导体棒沿圆弧导轨向下加速运动，设ab导体棒到达水平导轨时的速度为，根据机械能守恒定律可知
当ab导体棒进入磁场后，切割磁感线会产生感应电动势，由右手定则可知，回路中的感应电流方向为顺时针，由左手定则可知，ab导体棒受到水平向左的安培力，cd导体棒受到水平向右的安培力，ab导体棒做减速运动，cd导体棒做加速运动，当ab棒和cd棒产生的感应电动势相同，即
时回路中的电流为零，安培力为零，此后两导体棒均做匀速直线运动，可得最终ab、cd两导体棒的速度大小之比为，故A正确；
B．根据动量定义可知，最终ab、cd两导体棒的动量大小之比为，选项B错误；
CD．从ab导体棒到达水平导轨至开始做匀速直线运动的过程中，以水平向右为正方向，对ab导体棒有
对cd导体棒有
通过导体棒ab的电荷量
解得
，，
根据能量守恒定律有
解得
故C正确，D错误
三、非选择题：共54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______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______（结果保留三位有效数字）。
【答案】（1）220V交流 （2）2.2 （3）9.85
【解析】（1）[1] 电火花计时器使用220V交流电源；
（2）[2] 电火花计时器的工作频率为50Hz，每隔0.02s打一次电，每相邻两点之间还有4个记录点未画出，共5个0.02s，故
T=5×0.02s=0.1s
根据匀变速直线运动规律可知，中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度
（3）[3] 根据逐差法可知重力加速度
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）。实验器材有：待测的干电池（一节）、电流表A（量程为0~150mA、内阻）、电压表V（量程为0~3V、内阻R约为）、电阻箱、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，则电阻箱的阻值应调整到______（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图像如图乙所示。根据该图像可得，被测电池的电动势______V，内阻______。（结果均保留到小数点后两位）
【答案】（1）1.0 （2）1.48##1.46##1.47##1.49 0.84##0.83##0.85
【解析】（1）[1]小量程电流表改装成大量程电流表，需要并联一个电阻，根据欧姆定律有
解得
[2]相对于电源，电流表的分压不能忽略，故采用电流表外接，电路图如图所示
（2）[3][4] 电流表改装后的量程为原来的4倍，干路中的电流，根据闭合电路的欧姆定律有
题图乙图像的纵截距表示电动势，则电池的电动势
题图乙图像的斜率的绝对值表示内阻,则
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，不计活塞的厚度，取重力加速度大小，大气压强恒为。
（1）当环境温度为300K时，求卡环对活塞的压力大小；
（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。
【答案】（1）FN=10N；（2）
【解析】（1）当环境温度为280K时，缸内气体的压强
设环境温度为300K时缸内气体的压强为，根据等容变化规律有
对活塞受力分析，根据受力平衡有
解得FN=10N
（2）在活塞上加上重物后，最后稳定时，缸内气体的压强
被封闭气体发生等温变化，则根据等温变化规律有

解得
14. 某离子束实验装置基本原理如图所示，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轴垂直交于点，右边界与x轴垂直交于点，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轴正方向以大小为的速率通过O点，依次经过Ⅰ区、Ⅱ区，恰好到达点。已知离子刚进入Ⅱ区时的速度方向与x轴正方向的夹角，不计离子的重力。
（1）求Ⅰ区匀强磁场的磁感应强度大小；
（2）求Ⅱ区匀强电场的电场强度大小E。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）离子在匀强磁场中做匀速圆周运动，其轨迹如图所示
根据洛伦兹力提供向心力有
根据几何关系有
解得
（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
根据牛顿第二定律有
在y轴方向上有
根据几何关系有
解得
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，长的长木板，C部分为半径的竖直光滑半圆轨道。现将质量的小物块（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，取重力加速度大小。
（1）求弹簧压缩至P点时的弹性势能；
（2）若，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）若为使小物块在半圆轨道C内侧相对运动不超过圆弧，求半圆轨道C的质量mC应满足的条件。
【答案】（1）50J；（2）10J；（3）kg
【解析】（1）小物块恰能过最高点S，有
解得
根据能量守恒可知，弹簧压缩至P点时的弹性势能为
J
（2）设物块滑上木板时的速度为v0，有
解得
v0=5m/s
假设物块与木板能共速，根据动量守恒定律，有
解得
物块的位移和板的位移分别为x1和x2，根据动能定理，有
，
解得
，
则
由于摩擦而产生的热量Q为
J
（3）由（2）可知s=1.6m时，物块与木板将共速，设物块滑上半圆轨道速度为v1，则
解得
若物块在半圆轨道内侧相对运动不超过圆弧，则物块和半圆轨道共速，根据动量守恒和能量守恒，有
，
因为
解得kg